본 논문은 2D/3D 동영상 변환을 위한 그룹화된 객체별 깊이 정보의 차등 적용 기법에 관한 연구이다. 기존의 깊이 정보 획득 기법 중 움직임 정보를 깊이 정보로써 사용할 때 움직임이 존재하지 않는 객체의 경우 깊이 정보를 획득할 수 없어 해당 객체의 3D 효과를 얻을 수 없는 문제점이 있다. 본 논문에서는 이러한 문제점을 해결하고자 객체와 배경을 추출하고 객체에 움직임 정보를 이용한 깊이 정보를 할당하는 과정을 거친 후, 배경과 깊이 정보가 할당되지 못한 객체에 깊이 단서 중 하나인 상대적 높이 단서를 이용한 깊이 정보를 할당함으로써 모든 객체에서 3D 효과를 얻을 수 있는 기법을 제안한다. 제안한 기법으로 깊이맵을 생성하여 DIBR(Depth Image Based Rendering)으로 3D 영상을 생성하여 확인한 결과 움직임이 없는 객체에서도 3D 효과를 얻을 수 있음을 확인하였다.
Kim, Hyun-Eui;Kim, Hee-Seung;Jeong, Kyeong-Min;Park, Jae-Hyeung
Journal of the Optical Society of Korea
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제15권4호
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pp.345-351
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2011
We present a novel approach to the holographic three-dimensional display using a liquid crystal shutter for binocular display applications. One of the difficult problems in implementing a binocular holographic three-dimensional display is the extremely narrow viewing angle. This problem is attributed to the spatial light modulator pixel number which restricts the maximum spatial bandwidth of the spatial light modulator. In our proposed method, a beam splitter and liquid crystal shutter are used to present two holograms of a three-dimensional scene to the corresponding eyes. The combination of holographic display and liquid crystal shutter can overcome the problem of the extremely narrow viewing angle, presenting threedimensional images to both eyes with correct accommodation depth cues.
사람은 일반적으로 깊이를 지각하는데 두 눈으로 들어오는 영상의 시차(binocular disparity)를 이용하며 6-15m 정도의 범위 내에서는 매우 뛰어난 깊이 판별 능력을 보인다. 그러나 사람은 하나의 눈만으로도 깊이를 지각하는데 별 어려움을 느끼지 못한다. 이것은 공간의 깊이 지각 단서로 양안단서안이 아니라 다양한 단안단서(monocular Cue)들이 함께 사용되기 때문이다. 본 논문에서는 사람이 공간 깊이정보 파악에 사용하는 것으로 알려진 여러 단안 단서들 중 영상의 채도(saturation) 정보와 디포커스(defocus) 정보, 기하학적 깊이(geometric depth) 정보에 기반을 둔 단안 영상에서의 상대적 깊이지도의 생성방법을 제안한다.
단안영상에서 영상의 깊이를 판단하기 위해서 사용하는 소실점은 건물, 도로와 같은 건축물이 포함된 실외영상이나 복도, 방 내부 등의 실내구조에 대한 영상에서 소실점은 매우 강력한 깊이단서이다. 소실점을 이용한 깊이지도는 2차원 영상에서 3차원 공간구조를 복원하기위해 사용된다. 하지만 소실점이 영상 내에 존재하는 경우 소실점의 위치에 따라서도 서로 다른 상대적 깊이표현 방법이 필요하다. 본 논문에서는 영상에 존재하는 소실점의 위치를 고려하여 보다 개선된 depth-map 생성하였다. 제안된 방법은 소실점이 위치하는 영역을 7구역으로 정의하고 영역에 따라서 서로 다른 깊이 방향을 제안하였다.
2D영상의 3D변환 기술은 3D 디스플레이 및 3DTV에 기본적으로 장착된 기술로 꾸준히 연구 및 상업화가 진행된 기술이다. 3D변환은 정지영상으로부터 다양한 깊이단서를 이용하여 깊이맵을 추출한 후에, DIBR(Depth Image Based Rendering)로 입체영상을 생성한다. 또한 비디오에서 추출할 수 있는 모션정보를 활용하여 모션 깊이맵을 얻기도 한다. 본 논문에서는 기존의 블록기반 모션예측, 광유 등의 모션 추출 방식이 아닌 운동 히스토리 영상(Motion History Image)를 활용하여 모션 깊이맵을 얻는 새로운 방법을 제안하고 실제 활용 가능성을 조사한다. 실험에서는 제안한 방법을 다양한 운동 유형을 가지는 8개의 2D 비디오 콘텐츠에 적용하였고, 생성된 모션 깊이맵의 정성적 평가 및 수행 속도의 비교를 통하여 MHI 기반 깊이맵의 실제 적용이 적합함을 증명하였다.
2D-to-3D 비디오 변환 기술은 2D 비디오 속에 내재하는 깊이 단서를 이용하여 스테레오 영상을 생성함으로써 2D 비디오에 3D 효과를 부여한다. 이 기술은 완전한 3D 비디오 시대로 가는 과도 기간 동안 3D 콘텐츠의 부족문제를 해결할 수 있는 유용한 기술이다. 본 논문은 2D-to-3D 비디오 변환의 저 복잡도 구현을 위한 새로운 깊이 생성 방안을 제시한다. 제안 기법에서는 전역 깊이의 시방향 일관성을 위하여 패턴 기반의 전역 깊이 생성 기법을 제안하였다. 뿐만 아니라 객체 영역의 3D 입체감 개선을 위한 저 복잡도의 객체 깊이 개선 알고리즘도 추가적으로 제시하였다. 실험을 통해 제안 알고리즘이 복잡도와 주관적 화질 측면에서 기존 방식들에 비해 우수한 성능을 나타냄을 보인다.
본 논문에서는 공간 스케치에 일반적으로 나타나는 깊이 입력 오차를 줄이는 효과적인 공간 입력을 구현하기 위해 깊이 값 인지를 도와주는 한 면 혹은 두 면의 가상 음향 반향판을 통한 새로운 상호작용 기술을 소개하고, 다양한 실험을 통해 음향 반향판을 가진 가상의 벽이 현실적인 가상 개념 디자인을 위한 효과적인 피드백으로 사용된 것을 보여 준다. 제안된 아이디어를 이용하여 깊이 값이 일정한 평면에서는 한 면 가상 음향 반향판의 피드백을 이용하여 모델과의 일치도를 약 35% 높일 수 있었고, 기울어진 평면에서는 두면 반향을 이용하여 한 면에 비해 악 4%의 일치도를 증가시킬 수 있었으며, 곡면 꽃병에서는 약 15%의 일치도를 증가시킬 수 있었다.
깊이정보가 이차원 자극의 형태 판단에 미치는 효과를 알아보기 위하여 Posner 등(1969)의 물리적 대응과제를 이용한 두 실험을 실시하였다. 두 실험 모두 연속적으로 제시되는 두 문자나 도형이 물리적으로 동일한 형태인지 여부를 신속 정확하게 판단하는데 있어서 배경의 깊이정보가 미치는 영향에 초점을 맞추었다. 실험 1에서는 인공적으로 구성한 선형조망 단서와 결기울기 단서를, 실험 2에서는 실제 장면인 도로를 이용한 단서들을 사용하였다. 두 실험의 결과는 모두 깊이단서가 제공하는 깊이정보가 이차원 자극의 형태지각에 영향을 미치는 것으로 나타났다. 즉, 물리적으로는 형태가 동일하더라도 두 번째 대상이 깊이단서에 의해 다른 형태로 지각될 가능성이 있는 경우에는 "같다"는 물리적 대응반응의 정확도가 낮아지고 반응시간이 증가하며, 물리적으로는 형태가 다르더라도 깊이단서에 의해 동일한 형태로 지각될 가능성이 있는 경우에는 '다르다'는 정확반응이 낮아지고 반응시간이 증가하는 것으로 나타났다. 이 결과를 모양 항등성에 대한 선행연구들의 개념적 방법론적 문제점 그리고 향후 수행해야 할 연구방향의 측면에서 논의하였다.
본 논문에서는 능동형 센서와 연결된 카메라에서 얻어진 깊이 정보와 칼라 영상으로부터 컴퓨터형성 홀로그램을 제작하는 방법을 제안하였다. CGH 생성을 위해 컴퓨터그래픽 모델을 사용하는 기존의 홀로그래픽 디스플레이 시스템과는 달리, 카메라로 획득되는 각 물체의 칼라 정보 뿐 아니라 깊이 정보를 포함하는 카메라의 실사 영상을 사용하였다. 이 과정은 실사 물체로부터 깊이가 포함된 영상정보를 획득하는 단계와 깊이 정보로부터 추출된 3D 정보를 이용하여 CGH를 생성하는 두 가지 단계로 구성되어 있다. 또한, 홀로그래픽 디스플레이 시스템을 구성하여 제작된 CGH를 디스플레이 하였다. 실험 시스템에서는 1408X1050의 해상도와 10.4um의 픽셀 크기를 갖는 반사형 LCD 패널을 사용하여 CGH로부터 영상을 재생하였다.
3차원 동영상은 다양한 응용분야들에서 차세대 콘텐츠로 큰 주목을 받고 있다. 2D-to-3D 변환은 3차원 동영상의 시대로 넘어가는 과도기 동안에 3차원 동영상 콘텐츠의 부족현상을 해결하기위한 강력한 기술로 여겨지고 있다. 일반적으로 2D-to-3D 변환을 위해서는 2차원 동영상 각 장면의 깊이영상을 추정/생성한 후 깊이 영상 기반 랜더링 (DIBR : Depth Image Based Rendering) 기술을 이용하여 스테레오 동영상을 합성한다. 본 논문은 2차원 동영상 내 존재하는 다양한 변환 단서들을 통합하는 새로운 깊이 융합 기법을 제안한다. 우선, 알맞은 깊이 융합을 위해 몇몇 단서가 현재 장면을 효과적으로 표현할 수 있는 지 아닌지 검사된다. 그 후, 신뢰성 검사의 결과를 기반으로 현재 장면은 4개의 유형 중 하나로 분류된다. 마지막으로 최종 깊이 영상을 생성하기 위해 신뢰할 수 있는 깊이 단서들을 조합하는 장면 적응적 깊이 융합이 수행된다. 실험 결과를 통해 각각의 단서가 장면 유형에 따라 타당하게 활용되었고 최종 깊이 영상이 현재 장면을 효과적으로 표현할 수 있는 단서들에 의해 생성되었음을 관찰할 수 있다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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