Design and Implementation of an Approximate Surface Lens Array System based on OpenCL

Generally, integral image used for autostereoscopic 3d display is generated for flat lens array, but flat lens array cannot provide a wide range of view for generated integral image because of narrow range of view. To make up for this flat lens array's weak point, curved lens array has been proposed, and due to technical and cost problem, approximate surface lens array composed of several flat lens array is used instead of ideal curved lens array. In this paper, we constructed an approximate surface lens array arranged for $20{\times}8$ square flat lens in 100mm radius sphere, and we could get about twice angle of view compared to flat lens array. Specially, unlike existing researches which manually generate integral image, we propose an OpenCL GPU parallel process algorithm for generating real-time integral image. As a result, we could get 12-20 frame/sec speed about various 3D volume data from $15{\times}15$ approximate surface lens array.

OpenCL 기반 근사곡면 렌즈어레이 시스템의 설계 및 구현

무안경식 3D 디스플레이를 위해 사용되는 집적영상은 일반적으로 평면 렌즈어레이로부터 생성되고 있으나, 좁은 시야각으로 인해 관찰자에게 넓은 시야영역을 제공하지 못한다. 이러한 단점을 보완하기 위해 곡면 렌즈어레이가 제안되었으며, 기술적, 비용적 한계로 인해 이상적인 곡면 렌즈어레이보다는 여러 개의 평면렌즈들을 곡면 유형으로 만든 근사곡면(Approximate Surface) 렌즈어레이가 사용된다. 본 논문에서는 반경 100mm의 구에 $20{\times}8$개의 사각형 평면 렌즈들을 배치하여 근사곡면 렌즈어레이를 구성하였으며, 그 결과 약 2배의 시야각을 넓힐 수 있었다. 특히, 기존연구에서는 집적영상을 수작업으로 만들어내고 있었으나, 본 논문에서는 집적영상을 실시간으로 생성하는 OpenCL GPU 병렬 처리 알고리즘을 제안한다. 그 결과, 다양한 3D 볼륨데이터에 대하여 $15{\times}15$ 크기의 근사곡면 렌즈어레이로부터 집적영상을 12-20 frame/sec 속도로 생성할 수 있었다.