본 연구는 실내 정밀 매핑과 정교한 영상 기반 서비스에 활용 가능한 실내의 입체 전방위 영상을 취득하는 시스템과 이에 대한 캘리브레이션 방법을 제안한다. 제안된 시스템은 회전식 스테레오 라인 카메라 방식으로 구성되며, 안정적인 입체시와 객체점의 정밀한 결정에 적합한 입체 전방위 영상을 제공한다. 또한, 제안된 시스템의 투영모델을 기반으로 캘리브레이션을 위한 수학적 모델을 도출한다. 이를 통해 캘리브레이션을 수행하여, 실내 공간에 대해 ${\pm}16cm$ 이내의 정확도로 객체점을 추정할 수 있었다. 제안된 시스템과 캘리브레이션 방법은 실내의 정밀한 3차원 모델링에 활용될 것이다.
Kim, Jong-Hyun;Kim, Young-Hoon;Hong, Ji-Soo;Park, Gil-Bae;Hong, Kee-Hoon;Min, Sung-Wook;Lee, Byoung-Ho
Journal of Information Display
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제12권1호
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pp.37-41
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2011
Presented herein is a novel stereoscopic three-dimensional (3D) display system with active color filter glasses. This system provides full-color 3D images by applying the time-multiplexing technique on the original anaglyph method. By switching between the opposite anaglyph statuses, a full-color anaglyph is presented. A liquid crystal panel from a 3D monitor serves as an active color filter operating at 120 Hz. A display panel and a color filter are connected to one graphic card as a dual-link system, for synchronization. To test the quality of this system, a left/right-eye image separation test and an experiment with stereoscopic images were carried out. Although there was some crosstalk and blur, the system, as expected, provided full-color 3D display. This system overcomes a monochromatic 3D image, which is the major weakness of the original anaglyph system.
고품질의 스테레오스코픽 3D 콘텐츠를 제작하기 위해서는 입체피로를 유발하는 문제요인들을 최소화하는 것이 중요하다. 촬영과정에서 스테레오 좌우 영상 간에 발생되는 수직시차는 입체피로의 주된 요인으로, 정확한 입체시를 유지하기 위해 필수적으로 제거될 필요가 있다. 본 논문에서는 콘텐츠 제작의 효율성 향상을 위하여 후처리 과정에서뿐만 아니라 촬영과 동시에 영상정렬이 수행된 결과를 모니터링할 수 있는 자동화된 방식의 영상처리 기법을 제안하였다. 제안방법은 대응점 추출과 기하구조 추정, 그리고 수직시차의 제거로 이어지는 편위수정 부분과 카메라 움직임 탐지 부분으로 구성되어 있으며, 각각에 대해 성능분석이 실시되었다. 실험결과, 제안방법은 비교분석을 위해 사용된 기존방법들에 비해 보다 향상된 성능을 나타냈으며, 카메라 움직임 탐지부분에서도 98.35% 성공률의 뛰어난 탐지성능을 보여주었다. 이러한 일련의 성능검증을 통해 실제 콘텐츠 제작현장에서 본 논문의 제안방법이 효과적으로 활용될 수 있음을 확인할 수 있었다.
컴퓨터그래픽스에서 실세계의 피사계 심도를 표현하기 위해 많은 연구가 진행되어왔다. 피사계 심도는 초점이 맺히는 초점평면을 기준으로 초점거리보다 가깝거나 멀 경우 렌즈와 조리개의 특성에 따라 해당부분이 흐리게 표현되는 현상이다. 이것을 이용하면 사람의 눈처럼 수정체에 의한 아웃 포커스 현상을 표현할 수 있기 때문에 현실감 있는 영상 표현이 가능하다. 본 논문에서는 eye-tracking 기술을 이용하여 사용자의 착안점을 계산하고 이를 바탕으로 GPU기반의 피사계 심도 조절방법을 구현함으로써 입체영상을 볼 때 발생하는 부작용을 줄이는 방법을 제안한다. 일반적으로 입체영상은 사용자의 초점을 강제로 조정하기 때문에 장시간 입체영상을 보면 어지럼증 등 부작용이 나타난다. 제안하는 기법은 눈동자의 움직임을 실시간으로 추적하여 입체영상의 피사계 심도를 자동으로 조절할 수 있기 때문에 부작용 저감이 가능하며 몰입감을 향상시킬 수 있다.
디지털 테크놀로지의 획기적인 발전과 3D 입체영화의 성공사례로 입체영상이 주목받기 시작하였다. 그러나 입체영상은 과거처럼 일시적인 붐으로 그치지 않고, 지속적인 가능성을 보여주고 있다. 하지만 국내의 입체영상 시장에서는 자본력 부족, 제작 인프라 미흡, 2D to 3D 제작 등의 이유로 다양하고 창의적인 입체 애니메이션 콘텐츠를 제작하기가 쉽지 않다. 이로 인해 국내에서는 제작기법에 대한 풍부한 자료 축적에 대한 노력이 절실히 요구되어지는 실정이다. 본 논문에서는 고품질의 입체 콘텐츠 제작에 있어서 필요로 하는 입체를 고려한 연출과 효과적인 입체 구현을 위해 3D 그래픽을 기반으로 연구한 제작기법에 대해 설명하였다. 분명, 입체 영상은 21세기 디지털 콘텐츠 산업에 있어서 가장 기대되는 영상 콘텐츠 중 하나이다. 그렇기 때문에 양질의 입체 애니메이션 콘텐츠를 제작하기 위해서는 기본적인 연구부터 지속적으로 신중히 다가가야 할 것이다.
한국 영화계는 2010년 1월 현재 단 한편의 디지털 3D 실사 장편 영화를 만들어 본 적이 없다. 하지만 3D 시네마에 대한 관심과 열기는 달아오르기 시작해서 2009년에는 7편의 3D 영화를 수입 개봉했고 2010년에는 24편이 정해졌다. 2010년에는 국내 최초의 장편 디지털 3D 시네마로 기록될 "아름다운 우리"가 제작될 예정이다. 곽경택 감독이 연출을 맡은 영화인데 이를 통해서 한국도 본격적으로 3D 시네마 제작국으로 입지를 굳히게 될 것이다. TV는 디지털이 도입되면서 16:9 화면 비율에 HD 고화질로 영화를 위협하기에 이르렀고 영화 역시 무언가 관객에게 매력적으로 어필할 수 있는 변화를 보여줘야 하는 시기가 온 것이다. 컴퓨터 프로그램으로 만들어 낸 3D 애니메이션이 아닌 라이브 액션 3D 시네마는 이러한 막중한 임무를 띠고 등장했다. 예전처럼 어지럽고 피로감이 오는 3D가 아닌 현장에 와있는 것 같은 착각을 줄 정도로 또렷하고 선명한 화질의 3D 시네마는 한국 영화에 고용창출과 적체인력 해소, 수익률 개선 등 다양한 부가 효과를 몰고 올 대안이다.
3D 영상의 궁극적인 목표는 부정적 경험을 최소화하면서 동시에 깊이감 정보를 추가하여 얻을 수 있는 더 큰 몰입감, 사실감과 같은 긍정적 경험을 극대화시키는 것이다. 본 연구는 3D 카메라의 컨버전스 레벨을 다르게 조절했을 때 나타나는 깊이감 차이가 긍정적 그리고 부정적 경험에 어떠한 영향을 미치는지 살펴보고, 최적의 파라미터를 찾는 것을 목적으로 하며 이를 위해 3D 뮤직 비디오를 5개의 다른 컨버전스 레벨에 따라 제작하고 100명을 대상으로 실험을 진행하였다. 연구 결과는 깊이감에 따라 프레즌스와 프레즌스의 하위차원인 공간관여, 몰입실재감 등에서 유의미한 차이가 있었으며, 지각된 특성과 지각된 특성의 하위차원인 깊이 지각감, 화면 전달감, 모양 지각감, 공간 확장감 역시 유의미한 차이가 있었다. 또한 부정적 경험 요인인 피로감과 부자연스러움도 그룹에 따라 각각 차이가 있음을 보여 주었다. 본 연구결과는 3D 영상 제작 시 카메라의 폭주각은 피사체 위치에서의 폭주각보다 $0.17^{\circ}$ 작게 하여 화면보다 18.66cm 돌출된 영상을 제작하는 것이 영상에 대한 프레즌스와 지각된 특성은 높이고 부정적 경험은 줄여주는 최적의 영상경험을 제공하는 것으로 나타났다.
입체영상 디스플레이 제조 및 콘텐츠 저작 소프트웨어 기술의 발달은 3차원 입체영상의 응용 분야를 특수한 가상시뮬레이션의 응용 분야에서 주변에서 흔히 접할 수 있는 영화, 게임, 광고, 전시 등 다양한 분야로 확장시키고 있다. 하지만, 현존하는 양안시차 원리 기반의 입체영상은 시청자에게 피로감을 유발시킨다. 양안시차에 의한 깊이 인지와 피로감 사이의 관계를 도출하기 위해 시청자 실험 기반의 연구가 활발히 진행되고 있으며, 현재 3차원 입체영상 제작 및 시청 가이드라인의 결과물들이 제시되고 있다. 또한, 입체영상 기술은 과다 깊이 제공을 통한 몰입도 증대의 제작자 측면과 허용 범위 내의 최소 피로 추구의 시청자 측면의 상반되는 목적성을 갖고 있다. 본 연구는 3D입체영상 제작 및 가이드라인에 기초가 되는 깊이 변화도 중심의 분석 데이터를 제공한다. 입체영상 제작자 측면에서 활용 가능한 안정적 깊이 변화 구간과 장면 간 깊이 변화의 속도 기준을 도출하였으며, 시청자 측면에서는 뇌파 장치를 활용하여 깊이 변화 적응 시간에 대한 기준 값을 제시하였다.
위성영상으로부터 수치고도모형(DEM:Digital Elevation Model)을 생성하는데 있어 입체 광학 위성영상을 이용하는 방법과 입체 SAR 위성영상을 이용한 레이다간섭 기법(SAR Interferometry)이 가장 널리 사용되고 있다. 이러한 기법들은 영상 취득 센서의 특성과 자료 처리의 한계를 가지고 있으며 이는 서로 다른 특성의 자료를 융합함으로써 극복될 수 있다. 본 연구는 SAR 위성영상과 광학 위성영상으로부터 생성된 DEM을 융합하여 고품질의 DEM을 생성하고자 함이 목적이다. DEM 융합은 SAR 위성영상의 DEM과 광학 위성영상의 DEM의 특성을 상호 보완하기 위해 다해상도 wavelet 변환(Multiresolution Wavelet Transform) 기법이 적용되었다. 다해상도 wavelet 변환 기법에 의한 DEM 융합은 오차의 영향을 받는 부분에 대해 다른 DEM 자료를 대체함으로써 수행되며 본 연구에서는 SPOT 위성영상과 ERS-1 위성영상을 이용하여 DEM을 생성하고 DEM 융합 기법을 적용하였다. DEM의 오차 분석은 1:5000 수치지형도를 이용하여 기준 DEM을 생성하여 비교하였으며, DEM 융합 결과 서로 다른 특성의 DEM을 융합함으로써 보다 향상된 DEM 제작 가능성을 타진하였다.
스테레오 카메라를 사용하여 입체영상을 획득하는 대표적인 방법으로는 수렴 및 평행방식이 있다. 본 연구는 수렴 및 평행타입의 장점을 갖추고 자연스런 입체영상을 획득할 수 있는 평행타입 기반의 변형평행타입 입체영상 획득 방법을 사용하여 수렴방식의 입체영상 획득방법을 모사할 수 있는 인자들의 추출 및 정량적 분석을 통하여 중요 핵심인자를 정의하였다. 결과적으로 변형평행 타입에서 수렴타입을 모사할 수 있는 인자들은 스테레오 카메라의 간격, 화각 및 수렴각이고, 융합영역 내에서의 핵심인자는 수렴각의 변화이다. 결론적으로 변형평행타입으로 수렴타입을 완벽히 모사할 수 있는 인자들의 정량적 범위는 사용환경에 따라 다르며, 초점길이가 짧을 수록, 수렴각이 작을수록 근거리 물체에 대한 수렴타입과 변형평행타입의 영상좌표의 오차량은 적다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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