최근 3DTV 의 급격한 활성화로 스테레오 영상 콘텐츠 제작이 크게 증가하고 있다. 스테레오 영상은 일반 2D 영상과 달리 깊이(depth)가 존재하므로 자막과 같은 그래픽의 삽입에서 그 깊이를 반드시 고려해야 한다. 또한 시각피로를 줄이기 위해 스테레오 촬영 시 영상의 변이맵(disparity map)을 실시간 관찰할 필요성도 요구되고 있다. 본 논문에서는 최신의 그래픽 하드웨어를 이용하여 듀얼스트림 HD 영상을 실시간으로 스테레오 정합하는 방법을 제안한다.
이 논문에서 우리는 텍스쳐 정보가 적은 영역이 존재하는 입력 영상들에 대해서도 안정적인 복원을 도출하는 새로운 다시 점 스테레오 방법을 제시한다. 제안된 방법에서는 입력 영상들을 인접한 픽셀간의 색 유사성을 이용하여 세그먼테이션한 후, 세그먼트 단위로 다시점 스테레오를 수행한다. 특히 그 과정에서 한 영상 내의 이웃한 세그먼트들의 깊이 값 유사성, 그리고 서로 다른 시점에서 상응하는 세그먼트 간의 깊이 값 일관성을 가정하여, 텍스쳐 정보가 적은 영역에 대해서도 안정적으로 3D 점들을 생성해준다. 생성된 3D 점들은 그래프 컷 기반의 복원 알고리즘을 통해 일관된 3D 표면으로 복원 되었고, 복원 결과는 제안된 방법이 실제로 기존의 다른 다시점 스테레오에 비해 보다 안정적으로 깊이 정보를 추출할 수 있음을 보여준다. 결과적으로 제안된 방법은 보다 일반적이고 실생활에 가까운 입력 영상들에 대해서도 3D 복원을 수행할 수 있는 방향을 제시한다.
3D 콘텐츠들은 과거 입체영화 '아바타' 이후로 꾸준히 증가하고 있다. 그리고 인터넷 등을 포함한 사이버 공간의 모든 환경이 제공자 위주에서 사용자 중으로 급격하게 변화하고 있는 상황이다. 이에 사용자들은 원하는 높은 현실감을 바탕으로 디지털 콘텐츠의 입체영상 서비스를 제공받기를 원한다. 그렇기에 3D 콘텐츠의 증가에 따른 Stereoscopic 기술의 필요성이 증대 되었다. 따라서 본 논문은 3차원 입체영상 기술의 기저 기술 중에 하나인 Anaglyph 영상을 연구하기로 하였다. 최종적으로 일반 영상 및 입체 사진을 이용한 스테레오 영상 변환 연구를 진행한다. 세부적으로는 입체 사진(Anaglyph)을 이용한 스테레오 영상 분할, 일반 영상을 이용한 스테레오 영상 편집 연구로 나누어 진행 하였다.
본 논문은 3차원 실감 영상 텔레비전을 위한 스테레오 기반 영상 압축 및 전송장치에 관한 것이다. 본 논문에서는 입력되는 두 개의 스테레오 영상에서 영상처리 기반 disparity map을 추출하고, 추출된 disparity map과 두 개의 스테레오 영상 중에 한 개의 영상만을 전송하거나 저장하는 방식이다 기존의 방식은 occlusion 지역에서 대응점을 결정할 수 없는 문제로 인하여 3차원 영상 복원 시 데이터가 손실되는 단점을 가지고 있다. 본 논문에서는 블록기반 에러 은닉 기법과 루프 필터를 사용한 복원 영상 보정 알고리즘을 제안하여 3차원 영상 복원 시 생길 수 있는 오차를 최소화하였다. 제안한 알고리즘의 효율성을 보이기 위하여 다양한 실제 영상을 사용하였으며 영상 복원 정확성의 객관적 판단기준을 통하여 제안한 알고리즘이 스테레오 영상을 표현하는데 효과적인 방법임을 증명하였다.
본 논문에서는 시차보상 방법에 의해 추출된 오차 영상을 대역간 및 대역내의 상관관계를 고려한 웨이브릿 변환을 이용함으로써 압축 부호화 하는 새로운 스테레오 영상압축 알고리즘을 제시하였다. 본 논문에서 제시된 영상 압축 부호화 방식은 기존의 압축 알고리즘인 EPIC, EPWIC, JPEG등과 컴퓨터 시뮬레이션을 통한 비교분석을 통해 모두 향상된 영상 압축률을 나타냈으며, PSNR경우도 EPWIC에 비해 3.5dB 향상된 30.5dB로 나타났다. 또한 본 논문에서 제시된 방법으로 압축 전송된 영상으로부터 충분한 입체감을 갖는 스테레오 영상을 재현할 수 있었다.
최근 고해상도 영상의 공급에 있어 물리적 센서 모델의 대안으로서 RPC(Rational Polynomial Camera) 모델이 활발히 이용되고 있다. RPC 모델을 통하여 지상 좌표와 영상 좌표간의 ,기하 관계를 단순하고도 정확하게 묘사할 수 있어 과거 물리적 센서 모델을 통하여만 이루어질 수 있었던 정사보정, 스테레오 영상을 이용한 3차원 좌표 추출 등의 처리가 가능하게 되었다 본 연구에서는 RPCs(Rational Polynomial Coefficients)가 주어진 스테레오 영상으로부터 3차원 좌표를 추출할 수 있는 매우 간단한 방법을 제안하고자 하였다. 제안된 방법은 Downhill Simplex 기법을 이용하는 방법으로서, Downhill Simplex 기법은 함수의 최소값을 찾는데 있어 편미분 계산을 수행하지 않는다는 장점을 가지고 있다. 본 연구에서 제안된 Downhill Simplex 기법을 이용한 RPC 스테레오 영상으로부터의 3차원 좌표 추출 기법은 실제 사용이 가능한 소프트웨어 프로그램으로서 구현되었으며, 서울 지역의 스테레오 IKONOS 영상에 시험 적용되었다. 시험 적용 결과, 본 방법은 비교적 빠르게 3차원 좌표를 계산할 수 있는 것으로 평가되며, RPCs가 주어진 스테레오 영상으로부터 3차원 좌표를 추출할 수 있는 실제적 기술로서 사용이 가능할 것으로 기대된다.
3D 디스플레이 장치는 디스플레이 장치의 시점 수에 따라 다시점 디스플레이 장치 및 스테레오 디스플레이 장치로 구분할 수 있다. 스테레오 디스플레이 장치는 좌우 두 개의 영상을 디스플레이 방식에 따라 영상포맷을 변경하여 디스플레이에 보여지고 다시점 디스플레이는 두 개 이상의 영상 데이터를 포함하는 것으로 구분할 수 있다. 영상의 화질문제로 인하여 최근 3DTV는 스테레오 방식을 사용하고 있으며 대기업에서 양산하고 있는 기술이다. 스테레오 방식에서는 개인용 단말의 경우 사용자의 위치 및 눈의 위치에 따라 깊이감을 달리 보여주는 장치가 개발되고 있어 이에 대한 연구를 진행하였다. 이와같은 기술의 흐름에 맞춰 3D 디스플레이 장치를 위한 눈 추적 알고리즘을 구현하였다. 본 논문에는 카메라에서 입력되는 영상에서 얼굴영역을 Haar training 방법을 통하여 추출하였으며 PCA 방법을 통하여 눈 영역을 추출하였다. 알고리즘의 복잡도로 인하여 연산량을 줄이기 위하여 Downsampling 방법을 활용하여 연산량을 약 26% 감소시켰다. 본 연구 결과를 통하여 얼굴 및 눈 추적 알고리즘 구현시 최적화를 위하여 필요한 프로세스를 예측할 수 있다.
본 논문에서는 스테레오 영상으로부터 무안경 3D 디스플레이를 위한 다시점 영상을 생성하는 시스템을 제안한다. 제안한 시스템에서는 먼저 비디오 캡쳐 카드를 통해 입력되는 스테레오 영상으로부터 FPGA 상에서 구현된 Trellis 동적 프로그래밍 기법에 의해 좌우 변이 영상을 실시간으로 추출한다. 이 변이 영상을 기반으로 좌우 영상 사이에서 중간 시점 영상을 생성한다. 이렇게 추출된 좌우 변이 영상과 좌우 스테레오 영상은 각각 USB 3.0 과 PCI-express 인터페이스를 통해 GPU 로 전송되고, GPU 에서는 이들 데이터를 사용하여 변이 기반 영상 합성 방법을 통해 다시점 영상을 생성한다. 생성된 다시점 영상은 다시점 3 차원 디스플레이 규격에 맞게 재배치되어 재생된다.
본 연구에서는 레이저 슬릿 빔을 이용한 능동 스테레오 정합 기법과 모자이크 기법을 결합한 3차원 형상 복원 기법을 제안한다. 능동 스테레오 정합 기법은 레이저 슬릿 빔이 조사된 좌, 우 영상에서 색상과 밝기 변화를 분석하여 레이저 라인의 위치정보를 검출하고, 등극선(epipolar line)에서 이를 비교하여 깊이 정보를 획득하는 방법이다. 모자이크 기법은 해리스 코너 검출 방법(harris corner detection)을 이용하여 영상의 특징점을 검출하고, 특징점 기술자(keypoint descriptor) 색인 분류 방법으로 연속 영상 간 특징점의 대응쌍을 찾고 상호 변환 관계를 추정하는 방법이다. 능동 스테레오 정합기법과 모자이크 기법을 이용하여 전체 연속 영상의 깊이 정보를 계산하였다. 이와 같은 방법으로 획득한 연속 영상의 깊이 정보를 영상의 색상, 질감 정보와 융합(blending)과정을 거쳐 최종 3차원 형상 정보로 복원하였다. 제안한 복원기법은 레이저 슬릿 빔과 스테레오 카메라를 사용함으로써 장소와 거리 제약 조건을 극복하여 용이하면서도 강인한 3차원 거리 정보를 획득할 수 있었다.
3D TV를 위한 스테레오 영상은 기존의 디지털 TV와 호환성을 유지하기 위하여 프레임 호환 패킹 포맷으로 전송될 수 있다. 이 경우 수신단은 해상도가 절반으로 줄어든 스테레오 영상으로부터 원래 크기의 좌우 영상을 확대하여 복원할 필요가 있다. 이 논문은 삭제된 영상 라인의 픽셀값을 적응적으로 내삽하는 기법을 제안한다. 삭제되지 않은 주변 영상 라인의 정보로부터 수평라인 기반 선형 필터와 NEDI6를 선택적으로 적용함으로써 기존의 Bilinear 내삽 기법에 비해 0.6dB 정도의 화질 향상을 달성할 수 있었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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