KR102454859B1 - 인간 시각 시스템 모델링에 기반한 홀로그램 생성 장치 및 그 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명에서는 3차원 객체로부터 방출되는 광을 집속시키고, 광을 검출하며, 광을 집속시키는 렌즈에 대한 정보 및 광을 검출하는 센서에 대한 정보에 대응하는 착란원 크기의 임계값을 결정하고, 착란원 크기의 임계값에 기반하여, 3차원 객체를 통과하는 복수의 평면의 위치를 결정하며, 복수의 평면마다 3차원 객체에 대한 객체 정보를 획득하고, 객체 정보에 기반하여, 3차원 객체에 대한 홀로그램 영상을 생성함으로써, 인간의 시각적 시스템에 대한 모델링에 기초한 피사계 심도 개념을 이용함으로써, 3차원 객체에 대한 영상 정보를 더 빠르게 획득할 수 있으면서, 보다 더 높은 화질의 홀로그램 영상을 생성할 수 있는 인간 시각 시스템을 모델링한 홀로그램 생성 방법을 제공할 수 있다.
Description
본 발명은 인간의 시각 시스템을 모델링한 홀로그램 생성 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
홀로그래피 기술은 3차원 객체를 공간 상에서 재현하여, 관찰자에게 자연스러운 입체감을 제공할 수 있으며, 기존 스테레오 방식에서 발생하는 입체영상의 표현 한계를 근본적으로 해결할 수 있는 궁극적인 3차원 입체영상 재현 기술이다.
근자에 들어, 3차원 영상을 재현할 수 있는 기술로 디지털 홀로그래피 기술이 디스플레이 기술의 발전과 더불어 주목을 받고 있다.
특히, 디지털 홀로그래피 기술은 광 전자기기와 컴퓨터를 이용하여 3차원 객체에 대한 객체 정보를 획득하고, 빛의 회절 및 간섭 원리에 입각하여 3차원 객체를 재현하기 위한 컴퓨터 생성 홀로그램(computer-generated hologram: CGH, 이하 CGH라 칭함)을 생성한 후, 광학적 디스플레이 장치를 이용하여 3차원 공간 상에서 마치 실존하는 것처럼 관찰자에게 보여지도록, 3차원 객체에 대응하는 입체 영상을 재현할 수 있는 기술이다.
이러한 홀로그래피 기반의 디스플레이 기술은 크게 광 제어 기술, 공간광 변조 기술(SLM), 홀로그램 획득 기술, 홀로그램 재현 기술로 구분할 수 있으며, 이 중에서도, 홀로그램 획득 기술은 재현하고자 3차원 객체에 대한 객체 정보를 획득하는 기술이다.
홀로그램 획득 기술은 디지털 홀로그래피 기술이 발전하면서 함께 발전해왔으며, 컴퓨터 그래픽(computer graphic, CG) 및 3차원 객체에 대한 객체 정보에 대하여 컴퓨터를 이용하여 신호처리를 수행하는 것을 특징으로 한다.
CGH 기술은 포인트 클라우드(point cloud) 또는 객체 정보(깊이 정보(depth)와 색상 정보(RGB))를 포함하는 객체 정보(또는 삼차원 영상 정보)를 입력으로 획득하고, 객체 정보를 이용하여 홀로그램 영상을 생성하는 기술이다. 대표적인 CGH 기술의 예로 포인트 기반(point based) CGH 기술, 평면 기반(plane based) CGH 기술, 메시 기반(mesh-based) CGH 기술, 다중 시점 기반(multi-view based) CGH 기술 등이 존재한다.
특히, 평면 기반의 CGH 기술은, 홀로그램 영상을 생성하고자 하는 3차원 객체를 N개의 깊이 레벨(depth level)을 갖는 N개의 양자화 깊이 평면(depth quantized planes)으로 구분하고(이때, 보통 3차원 객체의 깊이 정보가 8bit 정보를 표현될 시에는 N=256으로 설정할 수 있어, 이후 기술되는 N의 값을 256으로 표시하고자 한다), 각 양자화 깊이 평면 상에서 3차원 객체에 대한 색상 정보를 획득하는 기술을 포함한다. 이렇게 표현된 256개의 양자화 깊이 평면으로부터 홀로그램 평면(hologram plane)까지의 파동 전파(wave propagation)은 고속 퓨리에 변환(fast fourier transform, FFT) 방식을 이용하여 계산할 수 있다.
상기한 방법은 3차원 객체를 최 근거리 위치(depth_min)부터 최 원거리 위치(depth_max) 사이를 동일한 간격을 가지는 256개의 양자화 깊이 평면으로 구분한다. 이에 따라, 상기한 방법은 3차원 객체를 분석하기 위해 256회의 FFT 계산 과정을 거쳐야 하기 때문에, 계산 시간이 상당히 많이 소요된다는 단점이 있다.
양자화 깊이 평면의 개수를 단순히 줄이는 경우, 256개의 양자화 깊이 평면으로 3차원 객체를 분석할 때 보다 홀로그램 영상의 화질이 크게 열화된다는 단점이 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 홀로그램 영상의 화질을 유지하거나 향상시키면서, 홀로그램 영상 생성 전에 3차원 객체에 대한 영상을 획득하는 속도를 향상시킬 수 있는 인간 시각 시스템 모델링에 기반한 홀로그램 생성 장치 및 그 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 인간 시각 시스템 모델링에 기반한 홀로그램 생성 장치는 3차원 객체로부터 방출되는 광을 집속시키는 렌즈; 상기 광을 검출하는 센서; 상기 렌즈에 대한 정보 및 상기 센서에 대한 정보에 대응하는 착란원 크기의 임계값에 기반하여, 상기 3차원 객체에 대한 객체 정보를 획득하는 객체 정보 획득부; 및, 상기 객체 정보에 기반하여, 상기 3차원 객체에 대한 홀로그램 영상을 생성하는 홀로그램 영상 생성부를 포함할 수 있다.
상기 객체 정보 획득부는, 상기 착란원 크기의 임계값에 기반하여 상기 3차원 객체를 통과하는 복수의 평면의 위치를 결정하며, 상기 복수의 평면마다 객체 정보를 획득할 수 있다.
상기 객체 정보 획득부는, 상기 3차원 객체의 위치에 기반하여 제1 평면의 위치를 결정하고, 상기 제1 평면의 위치에 대응하는 상기 렌즈의 제1 초점 거리를 결정하며, 상기 제1 초점 거리 및 상기 착란원 크기의 임계값에 기반하여, 상기 제1 평면과 다른 적어도 하나의 제2 평면의 위치를 결정할 수 있다.
상기 복수의 평면 사이의 거리는 상기 렌즈로부터 상기 복수의 평면까지의 거리에 비례할 수 있다.
상기 객체 정보 획득부는, 하기의 수학식 1을 이용하여 상기 제1 초점 거리를 결정할 수 있으며, 수학식 1은 
이고, feye는 상기 제1 초점 거리, do,i는 상기 제1 평면과 상기 렌즈 사이의 거리, d2는 상기 렌즈와 상기 센서 사이의 거리를 의미할 수 있다.
상기 객체 정보 획득부는, 상기 착란원 크기의 임계값에 기반하여 상기 렌즈와 상기 렌즈에 의한 상 사이의 거리인 렌즈-상 거리의 임계값을 결정하고, 상기 제1 초점 거리 및 상기 렌즈-상 거리의 임계값에 기반하여 상기 제2 평면의 위치를 결정할 수 있다.
상기 객체 정보 획득부는, 하기의 수학식 2를 이용하여 상기 렌즈-상 거리의 임계값을 결정할 수 있으며, 수학식 2는 
이고, di은 상기 렌즈-상 거리의 임계값, d2는 상기 렌즈와 상기 센서 사이의 거리, A는 렌즈의 반경, Δx는 착란원 크기의 임계값이 될 수 있다.
상기 객체 정보 획득부는, 상기 제1 초점 거리 및 상기 렌즈-상 거리의 임계값에 기반하여 상기 제2 평면의 위치를 결정할 수 있다.
상기 객체 정보 획득부는, 하기의 수학식 3을 이용하여 상기 제2 평면의 위치를 결정할 수 있으며, 수학식 3은 
이고, do,i+1는 제i+1 평면과 상기 렌즈 사이의 거리, feye는 제i 평면의 초점 거리, di는 상기 렌즈-상 거리의 임계값이 될 수 있다.
상기 복수의 평면의 개수는 256개 이하일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 인간 시각 시스템 모델링에 기반한 홀로그램 생성 장치가 3차원 객체에 대응하는 홀로그램 영상을 생성하는 방법은, 상기 3차원 객체로부터 방출되는 광을 집속시키는 단계; 상기 광을 검출하는 단계; 상기 광을 집속시키는 렌즈에 대한 정보 및 상기 광을 검출하는 센서에 대한 정보에 대응하는 착란원 크기의 임계값을 결정하는 단계; 상기 착란원 크기의 임계값에 기반하여, 상기 3차원 객체를 통과하는 복수의 평면의 위치를 결정하는 단계; 상기 복수의 평면마다 상기 3차원 객체에 대한 객체 정보를 획득하는 단계; 및 상기 객체 정보에 기반하여, 상기 3차원 객체에 대한 홀로그램 영상을 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 복수의 평면의 위치를 결정하는 단계는, 상기 3차원 객체의 위치에 기반하여 제1 평면의 위치를 결정하는 단계; 상기 제1 평면의 위치에 대응하는 상기 렌즈의 제1 초점 거리를 결정하는 단계; 및 상기 제1 초점 거리 및 상기 착란원 크기의 임계값에 기반하여, 상기 제1 평면과 다른 적어도 하나의 제2 평면의 위치를 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 제1 초점 거리 및 상기 착란원 크기의 임계값에 기반하여, 상기 제1 평면과 다른 적어도 하나의 제2 평면의 위치를 결정하는 단계는, 상기 착란원 크기의 임계값에 기반하여 상기 렌즈로부터 상기 제2 평면까지의 거리에 비례하는 상기 제2 평면 사이의 거리를 결정하는 단계, 및 상기 제1 초점 거리 및 상기 제2 평면 사이의 거리에 기반하여 상기 제2 평면의 위치를 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 제1 초점 거리를 결정하는 단계는, 하기의 수학식 1을 이용하여 상기 제1 초점 거리를 결정하는 단계를 포함할 수 있으며, 수학식 1은 
이고, feye는 상기 제1 초점 거리, do,i는 상기 제1 평면과 상기 렌즈 사이의 거리, d2는 상기 렌즈와 상기 센서 사이의 거리를 의미할 수 있다.
상기 제1 초점 거리 및 상기 착란원 크기의 임계값에 기반하여, 상기 제1 평면과 다른 적어도 하나의 제2 평면의 위치를 결정하는 단계는, 상기 착란원 크기의 임계값에 기반하여 상기 렌즈와 상기 렌즈에 의한 상 사이의 거리인 렌즈-상 거리의 임계값을 결정하는 단계, 및 상기 제1 초점 거리 및 상기 렌즈-상 거리의 임계값에 기반하여 상기 제2 평면의 위치를 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 렌즈-상 거리의 임계값을 결정하는 단계는, 하기의 수학식 2를 이용하여 상기 렌즈-상 거리의 임계값을 결정하는 단계를 포함할 수 있으며, 수학식 2는 
이고, di은 상기 렌즈-상 거리의 임계값, d2는 상기 렌즈와 상기 센서 사이의 거리, A는 렌즈의 반경, Δx는 착란원 크기의 임계값이 될 수 있다.
상기 제1 초점 거리 및 상기 렌즈-상 거리의 임계값에 기반하여 상기 제2 평면의 위치를 결정하는 단계는, 하기의 수학식 3을 이용하여 상기 적어도 하나의 제2 평면의 위치를 결정하는 단계를 포함할 수 있으며, 수학식 3은 
이고, do,i+1는 제i+1 평면과 상기 렌즈 사이의 거리, feye는 제i 평면의 초점 거리, di는 상기 렌즈-상 거리의 임계값이 될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 인간 시각 시스템 모델링에 기반한 홀로그램 생성 장치는 3차원 객체로부터 방출되는 광을 집속시키는 렌즈; 상기 광을 검출하는 센서; 상기 렌즈에 대한 정보 및 상기 센서에 대한 정보에 대응하는 착란원 크기의 임계값을 결정하고, 상기 3차원 객체 상에서 상기 렌즈로부터 가장 가까운 위치를 제1 평면의 위치로 결정하며, 상기 제1 평면의 위치에 대응하는 상기 렌즈의 제1 초점 거리를 결정하고, 상기 제1 초점 거리 및 상기 착란원 크기의 임계값에 기반하여, 상기 제1 평면과 다른 적어도 하나의 제2 평면의 위치를 결정하며, 상기 제1 평면 및 상기 제2 평면마다 상기 3차원 객체에 대한 객체 정보를 획득하는 객체 정보 획득부; 및, 상기 객체 정보에 기반하여, 상기 3차원 객체에 대한 홀로그램 영상을 생성하는 홀로그램 영상 생성부를 포함할 수 있다.
상기 객체 정보 획득부는, 상기 착란원 크기의 임계값에 기반하여 상기 렌즈로부터 상기 제2 평면까지의 거리에 비례하는 상기 제2 평면 사이의 거리를 결정하고, 상기 제1 초점 거리 및 상기 제2 평면 사이의 거리에 기반하여 상기 제2 평면의 위치를 결정할 수 있다.
상기 객체 정보 획득부는, 상기 착란원 크기의 임계값에 기반하여 상기 렌즈와 상기 렌즈에 의한 상 사이의 거리인 렌즈-상 거리의 임계값을 결정하고, 상기 제1 초점 거리 및 상기 렌즈-상 거리의 임계값에 기반하여 상기 제2 평면의 위치를 결정할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 인간의 시각 시스템에 대한 모델링에 기초한 피사계 심도 개념을 이용함으로써, 3차원 객체에 대한 영상 정보를 더 빠르게 획득할 수 있다는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 인간의 시각 시스템에 대한 모델링에 기초한 피사계 심도 개념을 이용함으로써, 보다 더 높은 화질의 홀로그램 영상을 생성할 수 있는 홀로그램 생성 방법을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 홀로그램 생성 장치를 도시한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 홀로그램 생성 장치의 홀로그램 생성 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 홀로그램 생성 장치에 대한 개념도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 홀로그램 생성 장치에 대한 개념도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 3차원 객체에 대한 피사계 심도를 나타낸다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 피사계 심도를 나타낸 그래프이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 객체 정보 획득 절차를 도시한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 홀로그램 생성 장치의 홀로그램 생성 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 홀로그램 생성 장치에 대한 개념도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 홀로그램 생성 장치에 대한 개념도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 3차원 객체에 대한 피사계 심도를 나타낸다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 피사계 심도를 나타낸 그래프이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 객체 정보 획득 절차를 도시한다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 홀로그램 생성 장치를 도시한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 홀로그램 생성 장치(100)는 3차원 객체로부터 방출되는 광을 초점으로 집속시키는 렌즈(101), 렌즈(101)에 의해 집속되는 광을 검출하는 센서(102), 센서(102)에 의해 검출된 광을 이용하여 3차원 객체에 대한 객체 정보를 획득하는 객체 정보 획득부(103) 및 객체 정보 획득부(103)에 의해 획득된 객체 정보에 기반하여 3차원 객체에 대응하는 홀로그램 영상을 생성하는 홀로그램 영상 생성부(104)를 포함한다.
렌즈(101)는 3차원 객체 상의 특정 거리에 위치한 특정 평면에 대한 초점 거리를 가질 수 있으며, 본 문서에서는 특정 평면에 대한 초점 거리를 feye로 정의한다. 렌즈(101)는 일정한 크기로 제조될 수 있으며, 본 문서에서는 렌즈(101)의 반경을 A로 정의한다. 렌즈(101)는 광을 특정 위치에 상의 형태로 집속시킬 수 있으며, 본 문서에서 상이 형성되는 위치와 렌즈 사이의 거리를 렌즈-상 거리로 정의한다.
센서(102)는 렌즈(101)로부터 일정한 거리만큼 이격될 수 있으며, 본 문서에서는 센서(102)와 렌즈(101) 사이의 거리를 d2로 정의한다. 센서(102)가 구분할 수 있는 최소 크기를 착란원 크기의 임계값으로 정의할 수 있으며, 본 문서상에서 착란원 크기의 임계값은 Δx로 정의할 수 있다.
객체 정보 획득부(103)는 센서(102)에 의해 검출되는 광으로부터 깊이 정보 및 색상 정보를 포함하는 객체 정보를 획득할 수 있으며, 객체 정보 획득부(103)에 대한 상세한 설명은 하기의 도 2를 참조하여 설명한다.
홀로그램 영상 생성부(104)는 객체 정보 획득부(103)에 의해 획득된 객체 정보를 이용하여 3차원 객체에 대응하는 홀로그램 영상을 생성하여, 이를 홀로그램 재현 장치(미도시)로 전송할 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 홀로그램 생성 장치의 홀로그램 생성 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 홀로그램 생성 방법은 착란원 크기에 기반하여 적어도 하나의 객체 정보를 획득하는 단계(S201), 객체 정보에 기반하여 3차원 객체에 대응하는 홀로그램 영상을 생성하는 단계(S203)를 포함할 수 있다.
단계 S201에서, 홀로그램 생성 장치(예: 도 1의홀로그램 생성 장치(100))의 객체 정보 획득부(예: 도 1의 객체 정보 획득부(103))는 렌즈(예: 도 1의 렌즈(101))에 의해 집속되어 센서(예: 도 1의 센서(102))에 의해 검출되는 광을 이용하여, 렌즈에 대한 정보 및 센서에 대한 정보에 대응하는 착란원(circle of confusion) 크기에 기반하여 적어도 하나의 객체 정보를 획득할 수 있다. 예를 들면, 렌즈에 대한 정보는 렌즈의 크기 정보, 굴절률 정보를 포함할 수 있고, 센서에 대한 정보는 렌즈와 센서 사이의 거리, 센서의 분해능 정보를 포함할 수 있으며, 이에 제한하지 않는다.
단계 S201에 대한 설명은 도 3 내지 도 7을 참조하여 상술한다.
단계 S203에서, 홀로그램 생성 장치(100)의 홀로그램 영상 생성부(예: 도 1의 홀로그램 영상 생성부(104))는 객체 정보 획득부(103)에 의해 획득된 객체 정보에 기반하여 3차원 객체에 대응하는 홀로그램 영상을 생성할 수 있다.
이하, 도 3 내지 도 7을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 홀로그램 생성방법 중에서도, 3차원 객체에 대한 객체 정보를 획득하는 절차에 대해 상세히 설명한다.
도 3은 인간의 시각 시스템을 모델링한 본 발명의 실시예에 따른 홀로그램 생성 장치에 대한 개념도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 홀로그램 생성 장치(예: 도 1의 홀로그램 생성 장치(100))는 렌즈(320) 및 센서(330)를 포함할 수 있다.
렌즈(320)는 Zmin부터 Zmax 사이에 위치하는 3차원 객체(310)로부터 방출되는 광을 센서(330) 상에 집속시킬 수 있다. 인간의 시각 모델링 시스템에 대응시킬 때, 렌즈(320)의 직경(2A)은 인간의 눈의 동공의 크기의 평균값인 3mm로 설정될 수 있다. 인간의 시각 모델링 시스템에 대응시킬 때, 렌즈(320)의 초점 거리(feye)는 인간의 눈과 같이 3차원 객체의 깊이에 따라 변경될 수 있다.
렌즈(320)와 센서(330) 사이의 거리(d2)는 인간의 눈과 인간의 망막(retina plane) 사이의 거리의 평균값인 25mm로 설정될 수 있다. 인간의 시각 모델링 시스템에 대응시킬 때, 센서(330)의 착란원의 크기의 임계값(Δx)은 인간의 눈의 착란원 크기의 임계값으로 설정될 수 있다. 센서(330)의 착란원의 크기의 임계값에 따라 3차원 객체를 통과하는 각 평면의 위치 또는 각 평면 사이의 거리가 결정될 수 있다.
도 4는 인간의 시각 시스템을 모델링한 본 발명의 실시예에 따른 홀로그램 생성 장치에 대한 개념도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 렌즈(420)로부터 do만큼 이격된 3차원 객체(410, ho)로부터 방출된 광은 렌즈(420)을 통과하면서 굴절되어 렌즈(420)로부터 di만큼 이격된 위치에서 상(hi)의 형태로 집속되고, 렌즈(420)로부터 S만큼 이격된 센서(430) 상에서 검출될 수 있다.
센서(430)의 착란원의 크기의 임계값은 인간의 눈의 착란원 크기의 임계값(C)에 대응될 수 있다.
착란원 크기의 임계값(C)는 아래의 수학식 1을 이용하여 계산할 수 있다.
(C는 착란원 크기의 임계값, S는 인간의 동공과 망막 사이의 거리의 평균값, di는 동공과 상(h0) 사이의 거리의 임계값, A는 동공의 반경의 평균값)
렌즈(420)의 반경을 동공의 반경의 평균값으로 정하고, 렌즈(420)와 센서(430) 사이의 거리를 동공과 망막 사이의 거리의 평균값으로 정하고, 센서(430)의 착란원 크기의 임계값(Δx)으로 착란원 크기의 임계값(C)를 정하면, 수학식 1을 렌즈(420)와 상 사이의 거리의 임계값에 대하여 치환하면 하기의 수학식 2와 같다.
(di는 렌즈(420)와 상(h0) 사이의 거리의 임계값, d2는 렌즈(420)와 센서(430) 사이의 거리, A는 동공의 반경, Δx는 착란원의 크기)
객체 정보 획득부(104)는 임의의 제1 평면의 위치를 결정한 후, 제1 평면과 이격된 제2 평면의 위치를 결정할 수 있고, 제2 평면과 이격된 제3 평면, 제i 번째 평면과 이격된 제i+1 번째 평면의 위치를 다음과 같이 결정할 수 있다. 예를 들면, 객체 정보 획득부(103)는 3차원 객체(410) 상에서 렌즈(420)로부터 가장 가까운 위치(Zmin)를 초기의 제1 평면의 위치(z1)로 결정할 수 있다. 예를 들면, 객체 정보 획득부(103)는 제i 번째 평면으로부터 렌즈(420)까지의 거리(do,1) 및 렌즈(420)와 센서(430) 사이의 거리(d2)를 이용하여 제i 번째 평면에 대응되는 제i 번째 초점 거리(feye)를 아래의 수학식 3을 이용하여 결정할 수 있다.
(feye는 제i 초점 거리, d0는 제i 평면과 렌즈(420) 사이의 거리, d2는 렌즈(420)와 센서(430) 사이의 거리)
객체 정보 획득부(103)는 제i+1 번째 평면과 렌즈(420) 사이의 거리를 제i 번째 초점 거리와 렌즈(420)와 상(h0) 사이의 거리의 임계값(di)에 기반하여 아래의 수학식 4를 이용하여 결정할 수 있다.
(do,i+1은 제i+1번째 평면과 렌즈(420) 사이의 거리, feye는 제i 초점 거리, di는 렌즈(420)와 상(h0) 사이의 거리의 임계값)
객체 정보 획득부(103)는 상기한 수학식 3 및 수학식 4를 반복 수행하여, 제M 번째 평면과 렌즈(420) 사이의 거리가 3차원 객체(410)의 최 원거리 깊이(zmax) 보다 클 때까지 수행한다. 제M 번째 평면과 렌즈(420) 사이의 거리가 3차원 객체(410)의 최 원거리 깊이(zmax) 보다 큰 경우, 객체 정보 획득부(103)는 3차원 객체(410)를 통과하는 제1 평면부터 제M 평면까지 M개의 각 평면 상의 3차원 객체에 대한 색상 정보를 획득할 수 있다.
홀로그램 영상 생성부(104)는 M개의 각 평면에 대응하는 3차원 객체에 대한 색상 정보에 기반하여 홀로그램 영상을 생성할 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 3차원 객체에 대한 피사계 심도를 나타낸다.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따르면, 3차원 객체(510)를 통과하며 Z5에 위치한 제5 평면(515)에 대응하는 피사계 심도(DoF by Z5)는 Z5 보다 렌즈(520)에 더 가까운 Z4에 위치한 제4 평면(514)에 대응하는 피사계 심도(DoF by Z4)보다 크다. 마찬가지로, Z4에 위치한 제4 평면(514)에 대응하는 피사계 심도(DoF by Z4)는 Z4 보다 렌즈(520)에 더 가까운 Z3에 위치한 제3 평면(513)에 대응하는 피사계 심도(DoF by Z3)보다 크다.
이와 같이, 렌즈(520)에 더 가까운 평면일수록, 평면에 대응하는 피사계 심도가 더 좁게 형성될 수 있다. 반대로, 렌즈(520)에서 더 먼 평면일수록, 평면에 대응하는 피사계 심도가 더 깊게 형성될 수 있다.
이러한 방법으로, 3차원 객체(510)를 분석하기 위한 적어도 하나의 평면을 결정할 경우, 인간의 눈으로 구분할 수 없는 차이의 객체 정보를 가지는 평면들은 제외하고 결정할 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 피사계 심도를 나타낸 그래프이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따르면, 홀로그램 생성 방법에 의해 Z1부터 ZN 사이의 각 위치에서의 피사계 심도를 분석하면, Z1에서 ZN까지 렌즈에서 더 멀어질수록 피사계 심도는 더 넓어지고, 각 평면 사이의 거리는 길어지는 것을 알 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 객체 정보 획득 절차를 도시한다.
도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 객체 정보 획득 절차는 i=1로 설정하는 단계, 3차원 객체의 특정 위치를 i 번째 평면의 위치로 결정하는 단계(S701), 제I 평면에 대응하는 i번째 초점 거리를 결정하는 단계(S703), 착란원 크기의 임계값에 기반하여 렌즈와 상 사이의 거리의 임계값을 결정하는 단계(S705), i+1번째 평면의 위치를 결정하는 단계(S707), i+1번째 평면의 위치가 Zmax보다 큰지 판단하는 단계(S709), 판단 결과에 따라 적어도 하나의 평면 마다 객체 정보를 획득하는 단계(S711)를 포함한다.
단계 S701에서, 제i번째 평면의 위치인 특정 위치는 Zmin, 즉, 3차원 객체 내에서 렌즈와 가장 가까운 지점이 될 수 있다.
단계 S703에서, i번째 평면에 대응하는 i번째 초점 거리는 상기한 수학식 3에 의해 결정될 수 있다.
단계 S705에서, 렌즈와 상 사이의 거리의 임계값은 상기한 수학식 2에 의해 결정될 수 있다.
단계 S707에서, i+1번째 평면의 위치는 상기한 수학식 4에 의해 결정될 수 있다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
Claims (20)
- 삭제
- 삭제
- 3차원 객체로부터 방출되는 광을 집속시키는 렌즈;
상기 광을 검출하는 센서;
상기 렌즈에 대한 정보 및 상기 센서에 대한 정보에 대응하는 착란원 크기의 임계값에 기반하여 상기 3차원 객체를 통과하는 복수의 평면의 위치를 결정하고, 상기 복수의 평면마다 객체 정보를 획득하는 객체 정보 획득부; 및,
상기 객체 정보에 기반하여 상기 3차원 객체에 대한 홀로그램 영상을 생성하는 홀로그램 영상 생성부를 포함하고,
상기 객체 정보 획득부는
상기 3차원 객체의 위치에 기반하여 제1 평면의 위치를 결정하고,
상기 제1 평면의 위치에 대응하는 상기 렌즈의 제1 초점 거리를 결정하며,
상기 제1 초점 거리 및 상기 착란원 크기의 임계값에 기반하여, 상기 제1 평면과 다른 적어도 하나의 제2 평면의 위치를 결정하는
인간 시각 시스템 모델링에 기반한 홀로그램 생성 장치.
- 제3항에 있어서,
상기 복수의 평면 사이의 거리는 상기 렌즈로부터 상기 복수의 평면까지의 거리에 비례하는
인간 시각 시스템 모델링에 기반한 홀로그램 생성 장치.
- 제3항에 있어서,
상기 객체 정보 획득부는,
하기의 수학식 1을 이용하여 상기 제1 초점 거리를 결정하는,
인간 시각 시스템 모델링에 기반한 홀로그램 생성 장치.
[수학식 1]
(feye: 상기 제1 초점 거리, do,i: 상기 제1 평면과 상기 렌즈 사이의 거리, d2: 상기 렌즈와 상기 센서 사이의 거리) - 제3항에 있어서,
상기 객체 정보 획득부는,
상기 착란원 크기의 임계값에 기반하여 상기 렌즈와 상기 렌즈에 의한 상 사이의 거리인 렌즈-상 거리의 임계값을 결정하고,
상기 제1 초점 거리 및 상기 렌즈-상 거리의 임계값에 기반하여 상기 제2 평면의 위치를 결정하는,
인간 시각 시스템 모델링에 기반한 홀로그램 생성 장치.
- 제6항에 있어서,
상기 객체 정보 획득부는,
하기의 수학식 2를 이용하여 상기 렌즈-상 거리의 임계값을 결정하는,
인간 시각 시스템 모델링에 기반한 홀로그램 생성 장치.
[수학식 2]
(di: 상기 렌즈-상 거리의 임계값, d2: 상기 렌즈와 상기 센서 사이의 거리, A: 렌즈의 반경, Δx: 착란원 크기의 임계값)
- 제6항에 있어서,
상기 객체 정보 획득부는,
상기 제1 초점 거리 및 상기 렌즈-상 거리의 임계값에 기반하여 상기 제2 평면의 위치를 결정하는,
인간 시각 시스템 모델링에 기반한 홀로그램 생성 장치.
- 제8항에 있어서,
상기 객체 정보 획득부는,
하기의 수학식 3을 이용하여 상기 제2 평면의 위치를 결정하는,
인간 시각 시스템 모델링에 기반한 홀로그램 생성 장치.
[수학식 3]
(do,i+1: 제i+1 평면과 상기 렌즈 사이의 거리, feye: 제i 평면의 초점 거리, di: 상기 렌즈-상 거리의 임계값)
- 제3항에 있어서,
상기 복수의 평면의 개수는 256개 이하인,
인간 시각 시스템 모델링에 기반한 홀로그램 생성 장치.
- 삭제
- 홀로그램 생성 장치가 3차원 객체에 대응하는 홀로그램 영상을 생성하는 방법으로서,
상기 3차원 객체로부터 방출되는 광을 집속시키는 단계;
상기 광을 검출하는 단계;
상기 광을 집속시키는 렌즈에 대한 정보 및 상기 광을 검출하는 센서에 대한 정보에 대응하는 착란원 크기의 임계값을 결정하는 단계;
상기 착란원 크기의 임계값에 기반하여 상기 3차원 객체를 통과하는 복수의 평면의 위치를 결정하는 단계;
상기 복수의 평면마다 상기 3차원 객체에 대한 객체 정보를 획득하는 단계; 및
상기 객체 정보에 기반하여 상기 3차원 객체에 대한 홀로그램 영상을 생성하는 단계를 포함하고,
상기 복수의 평면의 위치를 결정하는 단계는,
상기 3차원 객체의 위치에 기반하여 제1 평면의 위치를 결정하는 단계;
상기 제1 평면의 위치에 대응하는 상기 렌즈의 제1 초점 거리를 결정하는 단계; 및
상기 제1 초점 거리 및 상기 착란원 크기의 임계값에 기반하여 상기 제1 평면과 다른 적어도 하나의 제2 평면의 위치를 결정하는 단계를 포함하는,
인간 시각 시스템 모델링에 기반한 홀로그램 생성 방법.
- 제12항에 있어서,
상기 제1 초점 거리 및 상기 착란원 크기의 임계값에 기반하여, 상기 제1 평면과 다른 적어도 하나의 제2 평면의 위치를 결정하는 단계는,
상기 착란원 크기의 임계값에 기반하여 상기 렌즈로부터 상기 제2 평면까지의 거리에 비례하는 상기 제2 평면 사이의 거리를 결정하는 단계, 및
상기 제1 초점 거리 및 상기 제2 평면 사이의 거리에 기반하여 상기 제2 평면의 위치를 결정하는 단계를 포함하는,
인간 시각 시스템 모델링에 기반한 홀로그램 생성 방법.
- 제13항에 있어서,
상기 제1 초점 거리를 결정하는 단계는,
하기의 수학식 1을 이용하여 상기 제1 초점 거리를 결정하는 단계를 포함하는,
인간 시각 시스템 모델링에 기반한 홀로그램 생성 방법.
[수학식 1]
(feye: 상기 제1 초점 거리, do,i: 상기 제1 평면과 상기 렌즈 사이의 거리, d2: 상기 렌즈와 상기 센서 사이의 거리)
- 제12항에 있어서,
상기 제1 초점 거리 및 상기 착란원 크기의 임계값에 기반하여, 상기 제1 평면과 다른 적어도 하나의 제2 평면의 위치를 결정하는 단계는,
상기 착란원 크기의 임계값에 기반하여 상기 렌즈와 상기 렌즈에 의한 상 사이의 거리인 렌즈-상 거리의 임계값을 결정하는 단계, 및
상기 제1 초점 거리 및 상기 렌즈-상 거리의 임계값에 기반하여 상기 제2 평면의 위치를 결정하는 단계를 포함하는
인간 시각 시스템 모델링에 기반한 홀로그램 생성 방법.
- 제15항에 있어서,
상기 렌즈-상 거리의 임계값을 결정하는 단계는,
하기의 수학식 2를 이용하여 상기 렌즈-상 거리의 임계값을 결정하는 단계를 포함하는
인간 시각 시스템 모델링에 기반한 홀로그램 생성 방법.
[수학식 2]
(di: 상기 렌즈-상 거리의 임계값, d2: 상기 렌즈와 상기 센서 사이의 거리, A: 렌즈의 반경, Δx: 착란원 크기의 임계값)
- 제15항에 있어서,
상기 제1 초점 거리 및 상기 렌즈-상 거리의 임계값에 기반하여 상기 제2 평면의 위치를 결정하는 단계는,
하기의 수학식 3을 이용하여 상기 적어도 하나의 제2 평면의 위치를 결정하는 단계를 포함하는
인간 시각 시스템 모델링에 기반한 홀로그램 생성 방법.
[수학식 3]
(do,i+1: 제i+1 평면과 상기 렌즈 사이의 거리, feye: 제i 평면의 초점 거리, di: 상기 렌즈-상 거리의 임계값)
- 3차원 객체로부터 방출되는 광을 집속시키는 렌즈;
상기 광을 검출하는 센서;
상기 렌즈에 대한 정보 및 상기 센서에 대한 정보에 대응하는 착란원 크기의 임계값을 결정하고, 상기 3차원 객체 상에서 상기 렌즈로부터 가장 가까운 위치를 제1 평면의 위치로 결정하며, 상기 제1 평면의 위치에 대응하는 상기 렌즈의 제1 초점 거리를 결정하고, 상기 제1 초점 거리 및 상기 착란원 크기의 임계값에 기반하여, 상기 제1 평면과 다른 적어도 하나의 제2 평면의 위치를 결정하며, 상기 제1 평면 및 상기 제2 평면마다 상기 3차원 객체에 대한 객체 정보를 획득하는 객체 정보 획득부; 및,
상기 객체 정보에 기반하여, 상기 3차원 객체에 대한 홀로그램 영상을 생성하는 홀로그램 영상 생성부를 포함하는,
인간 시각 시스템 모델링에 기반한 홀로그램 생성 장치.
- 제18항에 있어서,
상기 객체 정보 획득부는,
상기 착란원 크기의 임계값에 기반하여 상기 렌즈로부터 상기 제2 평면까지의 거리에 비례하는 상기 제2 평면 사이의 거리를 결정하고, 상기 제1 초점 거리 및 상기 제2 평면 사이의 거리에 기반하여 상기 제2 평면의 위치를 결정하는,
인간 시각 시스템 모델링에 기반한 홀로그램 생성 장치.
- 제19항에 있어서,
상기 객체 정보 획득부는,
상기 착란원 크기의 임계값에 기반하여 상기 렌즈와 상기 렌즈에 의한 상 사이의 거리인 렌즈-상 거리의 임계값을 결정하고, 상기 제1 초점 거리 및 상기 렌즈-상 거리의 임계값에 기반하여 상기 제2 평면의 위치를 결정하는,
인간 시각 시스템 모델링에 기반한 홀로그램 생성 장치.
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