WO2015160012A1 - Multi-projection-type integral imaging method - Google Patents

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WO2015160012A1
WO2015160012A1 PCT/KR2014/003409 KR2014003409W WO2015160012A1 WO 2015160012 A1 WO2015160012 A1 WO 2015160012A1 KR 2014003409 W KR2014003409 W KR 2014003409W WO 2015160012 A1 WO2015160012 A1 WO 2015160012A1
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WO
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image
projection
convex mirror
imaging method
mirror array
Prior art date
Application number
PCT/KR2014/003409
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Inventor
신동학
장재영
이병국
김은수
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광운대학교 산학협력단
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    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03BAPPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B35/00Stereoscopic photography
    • G03B35/18Stereoscopic photography by simultaneous viewing
    • G03B35/20Stereoscopic photography by simultaneous viewing using two or more projectors

Definitions

  • the present invention relates to a projection integrated imaging method, and more particularly, to a multi-projection integrated imaging method characterized by generating a three-dimensional image by projecting a plurality of projectors at the same time in a convex mirror array at different positions.
  • spatial information of the three-dimensional object is recorded in the element image through the lens array.
  • the single projection integrated imaging system provides an improved viewing angle, there is no problem of depth inversion of the reproduced image, and no flipping phenomenon occurs.
  • the conventional convex mirror-based single projection type integrated imaging method requires a low magnification relay optical system for matching pixels between element images and convex mirror arrays in a smaller area, which makes it difficult to use a commercial projector.
  • a projection integrated imaging method generates a high-resolution three-dimensional image by projecting multiple projectors onto a convex mirror array at different locations simultaneously.
  • the multi-projection integrated imaging method of the present invention provides an improved viewing angle compared to the single projection type, there is no problem of depth inversion of the reproduced image, no flipping phenomenon, and further improved resolution of the 3D image. There is a remarkable effect such that a commercially available projector can be used immediately.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of a multi-projection system of the present invention
  • Figure 3 is a schematic diagram showing the relationship between the present invention multi-projection system and the aperture image point.
  • FIG. 6 is a comparative image of a three-dimensional image optically reproduced by a single multi-projection type system and a multi-projection type system.
  • a plurality of projectors 200 generate three-dimensional images by simultaneously projecting the convex mirror array 100 at different positions.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of a multi-projection type system of the present invention.
  • the multi-projection integrated imaging method of the present invention is characterized by generating a three-dimensional image by projecting a plurality of projectors 200 onto the same convex mirror array 100 simultaneously at different positions.
  • a plurality of projectors 200 are installed at a predetermined distance from the front of the convex mirror array 100 arranged in the diameter of the same size, and the light beams in the convex mirror array 100 through the projector 200 By projecting the 3D image is displayed between the convex mirror array 100 and the projector 200.
  • the left and right guide rails, the vertical guide rails, and the front and rear guide rails may be installed by changing the coupling relationship according to circumstances.
  • multiple projections are simultaneously projected onto the same convex mirror array 100.
  • the point ( z p , x p ) is the coordinate of the projection system
  • P is the diameter of the element convex mirror and at the same time the optical center point distance between the neighboring element convex mirror
  • f is the focal length of the element convex mirror.
  • the nth element convex mirror false image point of the coordinate system ( z p , x p ) of the projection system is ( z Ip , x Ipn ).
  • the number of aperture image points increases in proportion to the number of projection systems used.
  • Figure 3 is a schematic diagram showing the relationship between the present invention multi-projection system and the aperture image point.
  • the projection system and the aperture image point are incident pupils and exit pupils, respectively, and each element convex mirror serves as an exit window and an exit window.
  • observation area is given by the intersection of the spread angles.
  • 3A illustrates a single projection type integrated image.
  • the observer may observe only one aperture image point AIP through each element convex mirror in the observation area.
  • 3 (b) is for the multi-projection integrated image method, and considers the case where two projection systems are used as shown in FIG. 3, which can be easily extended to the general case of the multi-projection integrated image. .
  • FIG. 4 is a graph illustrating a distance relationship between aperture image points.
  • the distance between each projector 200 was set to 200 mm, and the total number of element convex mirrors in the convex mirror shown in FIG. 5 (b) was 90 ⁇ 50, and the convex mirror array 100 ),
  • the overall size is 373.5mm wide 680mm long.
  • the focal length and diameter of the elemental convex mirrors are -7.47mm and 7.47mm, respectively.
  • 5 (d) is a diagram showing an example of a playback image photographed under white light.
  • FIGS. 6 (a) and 6 (b) respectively show a single projection type image and a multi-projection type image. The image is used to show an optically reproduced three-dimensional image.
  • the aperture image point (AIP) of each projection system can be observed in the right magnified image of FIG. 6.
  • the resolution of the single-projection integrated image in this experiment is 50 ⁇ 50 pixels.
  • FIG. 6 (b) The reconstructed image in the limited multi-projection integrated imaging method is shown in FIG. 6 (b).
  • Multi-projection integrated image resolution increases in proportion to the number of projection systems as shown in FIG.
  • the resolution of the multi-projection integrated image is 100 ⁇ 100 pixels.
  • FIG. 7 is a three-dimensional image reproduced by the multi-projection integrated imaging method, and shows an optically reproduced three-dimensional image observed from three viewpoints of left, center, and right.
  • the proposed multi-projection integrated image was analyzed using geometric relations and optical experiments were performed to explain its validity.
  • the multi-projection integrated imaging method of the present invention provides an improved viewing angle compared to the single projection type, there is no problem of depth inversion of the reproduced image, no flipping phenomenon, and the resolution of the 3D image can be further improved. There is a remarkable effect such as that there is.

Abstract

The present invention relates to a projection-type integral imaging method and, more particularly, to a multi-projection-type integral imaging method for generating a three-dimensional image by projecting, by multiple projectors, onto a convex mirror array at the same time in different locations. The multi-projection-type integral imaging method of the present invention, as described above, has remarkable effects of providing an improved viewing angle compared to a single-projection-type, having no problem of depth inversion of a reproduced image, showing no flipping phenomenon, enabling further improvement in resolution of a three-dimensional image, and the like.

Description

멀티 프로젝션형 집적영상방법Multi Projection Integrated Image Method
본 발명 프로젝션형 집적 영상방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 여러 대의 프로젝터가 서로 다른 위치에서 동시에 볼록거울배열에 투영함으로써 3차원 영상을 생성하는 것이 특징인 멀티 프로젝션형 집적 영상방법에 관한 것이다.The present invention relates to a projection integrated imaging method, and more particularly, to a multi-projection integrated imaging method characterized by generating a three-dimensional image by projecting a plurality of projectors at the same time in a convex mirror array at different positions.
3차원 집적 영상은 비간섭성 광선 하에서 2차원 표시 장치를 이용하여 실제공간에 완전한 시차의 3차원 이미지를 생성할 수 있는 기술이다.The 3D integrated image is a technology capable of generating a full parallax 3D image in real space using a 2D display device under incoherent rays.
기본적으로, 집적 영상 방법은 물체의 3차원 정보 획득 과정과 획득된 영상을 표시하는 과정으로 구성된다.Basically, the integrated imaging method includes a process of acquiring three-dimensional information of an object and displaying the acquired image.
3차원 정보 획득과정에서 3차원 물체의 공간 정보는 렌즈배열을 통해 요소영상에 기록된다.In the process of acquiring three-dimensional information, spatial information of the three-dimensional object is recorded in the element image through the lens array.
재생과정에서 3차원 영상의 재생은 요소영상으로 시작되는 광선이 렌즈배열을 통과한 후 각 광선들의 교차를 통해 재생된다.In the reproduction process, the 3D image is reproduced through the intersection of each ray after the ray starting with the element image passes through the lens array.
최근대형 TV와 영화에 적용하기 위해 다양한 형태의 프로젝션 형 집적 영상 시스템이연구되고 있다.Recently, various types of projection integrated imaging systems have been studied for large TVs and movies.
집적 영상 시스템의 성능 향상을 위한 종래기술로는 등록특허공보 제0860611호(다층 표시 소자를 이용한 입체 영상시스템)에 동일한 중심축 상에 순차적으로 배열되어 있는 다수의 표시 소자를 포함하며, 각각의 상기 표시 소자들은 인가되는 기초 영상을 각각 다른 중심깊이 평면-여기서 중심깊이 평면은 해당 표시 소자에 의하여 표시되는 영상의 초점이 맺히는 위치를 기준으로 설정 거리 내에 포함되는 영역을 나타냄-에 표시하는 다층 영상 표시부; 상기 다수의 표시 소자에 대응되는 각각의 기초 영상을 제공하는 영상 처리부; 및 다수의 기초 렌즈로 구성되며 상기 다층 영상 표시부의 각각의 상기 표시 소자에서 표시되는 기초 영상들을 서로 다른 중심깊이 평면에 결상시켜, 입체 영상을 표시하는 렌즈 어레이를 포함하며, 상기 영상 처리부는, 상기 다층 영상 표시부를 구성하는 표시 소자의 수에 따라 대응하는 수의 기초 영상을 생성하는 것을 특징으로 하는 입체 영상시스템이 소개되어 있다.The prior art for improving the performance of the integrated imaging system includes a plurality of display elements sequentially arranged on the same central axis in the Patent Publication No. 0860611 (stereoscopic imaging system using a multi-layer display device), each of the above The display elements display the base image to be applied to different center depth planes, where the center depth plane indicates an area included within a set distance based on the position at which the image displayed by the display element is in focus. ; An image processor configured to provide respective base images corresponding to the plurality of display elements; And a lens array including a plurality of elementary lenses and forming an image of each of the display elements of the multilayer image display unit on different center depth planes to display a stereoscopic image. The image processor includes: A stereoscopic imaging system is introduced that generates a corresponding number of base images according to the number of display elements constituting the multilayer image display unit.
또 다른 종래기술로는 등록특허공보 제1118745호에 입체 영상 정보를 포함하는 기초 영상을 투사하는 제1 프로젝터, 2차원 영상을 투사하는 제2 프로젝터, 상기 기초 영상을 표시하는 후면투사형 스크린, 그리고 상기 후면투사형 스크린에 표시되는 기초 영상을 3차원 영상으로 변환하고, 상기 3차원 영상 또는 상기 2차원 영상을 표시하는 핀홀 스크린을 포함하며, 상기 핀홀 어레이에 의해 상기 2차원 영상이 손실되는 경우 상기 제1 프로젝터는 손실된 2차원 영상을 상기 핀홀 스크린 뒤에 위치하는 후면투사형 스크린의 기초 영상 영역에 투사하는 영상 디스플레이 시스템이 등록공개되어 있다.In still another prior art, Korean Patent No. 1118745 discloses a first projector for projecting a basic image including stereoscopic image information, a second projector for projecting a two-dimensional image, a rear projection screen for displaying the basic image, and the And a pinhole screen for converting the base image displayed on the rear projection screen into a 3D image and displaying the 3D image or the 2D image, wherein the first 2D image is lost by the pinhole array. The projector discloses an image display system for projecting a lost two-dimensional image to the basic image area of the rear projection screen positioned behind the pinhole screen.
또한, 볼록거울배열을 사용하는 싱글 프로젝션형 집적 영상시스템이 제안된 바 있다.In addition, a single projection type integrated imaging system using a convex mirror array has been proposed.
싱글 프로젝션형 집적 영상 시스템은 향상된 시야각을 제공하며, 재생 영상의 깊이 반전 문제가 없으며, 플리핑 현상이 나타나지 않는 장점이 있다.The single projection integrated imaging system provides an improved viewing angle, there is no problem of depth inversion of the reproduced image, and no flipping phenomenon occurs.
이 볼록거울배열 기반 싱글 프로젝션형 집적 영상 시스템은 많은 장점이 있음에도 불구하고, 재생되는 3차원 영상의 해상도가 디스플레이에 사용되는 볼록 거울 배열에서 개별 볼록 거울의 총 개수에 비례하기 때문에 고해상도 3차원 영상을 생서하기 힘들다는 단점이 있다.Although this convex mirror based single projection integrated imaging system has many advantages, the high resolution three dimensional image can be produced because the resolution of the reproduced three dimensional image is proportional to the total number of individual convex mirrors in the convex mirror array used for display. The disadvantage is that it is difficult to grow up.
즉, 관찰자는 볼록거울배열의 각 볼록거울을 통해 하나의 결상점만 관측한다.That is, the observer observes only one imaging point through each convex mirror of the convex mirror array.
또한, 종래의 볼록거울배열 기반 싱글 프로젝션형 집적 영상방법은 저배율 릴레이 광학계를 더 작은 영역 내의 요소 영상과 볼록거울배열 간 화소의 매칭을 위해 필요로 하므로 상용프로젝터를 사용하기에 어려운 점이 있다.In addition, the conventional convex mirror-based single projection type integrated imaging method requires a low magnification relay optical system for matching pixels between element images and convex mirror arrays in a smaller area, which makes it difficult to use a commercial projector.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 멀티 프로젝션을 사용함으로써 종래의 프로젝션형 집적 영상의 해상도가 개별 볼록 거울의 개수에 비례하여 제한적이라는 단점을 극복하기 위하여 멀티 프로젝션을 도입하였다.The present invention has introduced a multi-projection to overcome the disadvantage that the resolution of the conventional projection integrated image is limited in proportion to the number of individual convex mirrors by using the multi-projection to solve the above problems.
본 발명 프로젝션형 집적 영상방법은 여러 대의 프로젝터가 서로 다른 위치에서 동시에 볼록거울배열에 투영함으로써 고해상도의 3차원 영상을 생성하는 것이 특징이다.According to the present invention, a projection integrated imaging method generates a high-resolution three-dimensional image by projecting multiple projectors onto a convex mirror array at different locations simultaneously.
상술한 바와 같이 본 발명 멀티 프로젝션형 집적 영상방법은 싱글 프로젝션형에 비해 향상된 시야각을 제공하며, 재생 영상의 깊이 반전 문제가 없으며, 플리핑현상이 나타나지 않으며, 또한 3차원 영상의 해상도를 더욱 향상시킬 수 있으며, 상용화된 프로젝터를 바로 사용할 수 있다는 등의 현저한 효과가 있다.As described above, the multi-projection integrated imaging method of the present invention provides an improved viewing angle compared to the single projection type, there is no problem of depth inversion of the reproduced image, no flipping phenomenon, and further improved resolution of the 3D image. There is a remarkable effect such that a commercially available projector can be used immediately.
도 1은 본 발명 멀티 프로젝션형 시스템 개략도.1 is a schematic diagram of a multi-projection system of the present invention;
도 2는 본 발명 멀티 프로젝션형 시스템의 개구와 블록 거울 배열에 결상된 개구의 결상점 사이의 기하학적 관계를 나타낸 개요도.2 is a schematic diagram showing the geometric relationship between the openings of the present invention multi-projection system and the imaging points of the openings formed in the block mirror arrangement.
도 3은 본 발명 멀티 프로젝션형 시스템과 개구 영상 포인트의 관계를 나타낸 개요도.Figure 3 is a schematic diagram showing the relationship between the present invention multi-projection system and the aperture image point.
도 4는 개구 영상 포인트 간의 거리관계를 나타낸 그래프.4 is a graph showing a distance relationship between aperture image points.
도 5는 본 발명 멀티 프로젝션형 시스템 및 광학실험결과를 나타낸 이미지.Figure 5 is an image showing the results of the present invention multi-projection system and optical experiment.
도 6은 싱글 멀티 프로젝션형 시스템과 멀티 프로젝션형 시스템에 의해 광학적으로 재생된 3차원 영상의 비교 이미지.6 is a comparative image of a three-dimensional image optically reproduced by a single multi-projection type system and a multi-projection type system.
도 7은 본 발명 멀티 프로젝션형 집적영상방법을 통해 재생된 3차원 영상이미지.7 is a three-dimensional image image reproduced by the multi-projection integrated image method of the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
100. 볼록거울배열 200. 프로젝터100. Convex mirror array 200. Projector
본 발명 멀티 프로젝션형 집적 영상방법은 여러 대의 프로젝터(200)가 서로 다른 위치에서 동시에 볼록거울배열(100)에 투영함으로써 3차원 영상을 생성하는 것이다. In the multi-projection integrated imaging method of the present invention, a plurality of projectors 200 generate three-dimensional images by simultaneously projecting the convex mirror array 100 at different positions.
그리고 프로젝터(200)의 개구와, 볼록거울배열(100)의 n번째 볼록거울에 의해 결상되는 개구의 결상점 사이의 기하학적 관계는
Figure PCTKR2014003409-appb-I000001
를 따르는 것이다.
The geometric relationship between the opening of the projector 200 and the imaging point of the opening formed by the nth convex mirror of the convex mirror array 100 is
Figure PCTKR2014003409-appb-I000001
To follow.
또한, 상기 볼록거울배열(100)을 이루는 각각의 볼록거울에 결상된 개구 영상 포인트들 사이의 거리는
Figure PCTKR2014003409-appb-I000002
를 따르는 것이다.
In addition, the distance between the opening image points formed in each convex mirror constituting the convex mirror array 100 is
Figure PCTKR2014003409-appb-I000002
To follow.
이하, 본 발명 멀티 프로젝션형 집적 영상방법을 첨부한 도면에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the attached multi-projection integrated imaging method.
도 1은 본 발명 멀티 프로젝션형 시스템 개략도이다.1 is a schematic diagram of a multi-projection type system of the present invention.
도 1에 도시된 바와 같이 본 발명 멀티 프로젝션형 집적 영상방법은 여러 대의 프로젝터(200)가 서로 다른 위치에서 동시에 동일한 볼록거울배열(100)에 투영함으로써 3차원 영상을 생성하는 것이 특징이다.As shown in FIG. 1, the multi-projection integrated imaging method of the present invention is characterized by generating a three-dimensional image by projecting a plurality of projectors 200 onto the same convex mirror array 100 simultaneously at different positions.
즉, 동일한 사이즈의 직경으로 배열되어 있는 볼록거울배열(100)의 전면에 일정간격 이격된 거리에 다수개의 프로젝터(200)를 설치하고, 상기 프로젝터(200)를 통해 볼록거울배열(100)에 광선을 투영함으로써 볼록거울배열(100)과 프로젝터(200) 사이에 3차원 영상이 디스플레이 되도록 하는 것이다.That is, a plurality of projectors 200 are installed at a predetermined distance from the front of the convex mirror array 100 arranged in the diameter of the same size, and the light beams in the convex mirror array 100 through the projector 200 By projecting the 3D image is displayed between the convex mirror array 100 and the projector 200.
한편, 상기 프로젝터(200)는 전후좌우 및 상하로도 이동이 가능하도록 구성하였다.On the other hand, the projector 200 is configured to be movable in front, rear, left and right and up and down.
즉, 프로젝터(200)는 좌우로 놓여진 좌우가이드레일 상에서 좌우로 이동이 가능하며, 또한 좌우가이드레일은 수직가이드레일을 따라 수직으로 이동이 가능하도록 하며, 수직가이드레일은 전후가이드레일 상에서 볼록거울배열(100) 방향으로 전후진 할 수 있도록 하여 3차원 영상의 디스플레이 될 때, 디스플레이되는 영상의 위치를 조정할 수 있게 된다.That is, the projector 200 may move left and right on the left and right guide rails placed left and right, and the left and right guide rails may move vertically along the vertical guide rail, and the vertical guide rails may be arranged on the front and rear guide rails. When the 3D image is displayed by being able to move forward and backward in the (100) direction, the position of the displayed image can be adjusted.
좌우가이드레일과 수직가이드레일 및 전후가이드레일은 상황에 따라 결합관계를 변경하여 설치할 수 있다.The left and right guide rails, the vertical guide rails, and the front and rear guide rails may be installed by changing the coupling relationship according to circumstances.
본 발명은 멀티 프로젝션이 동시에 동일한 볼록거울배열(100)에 투영된다.In the present invention, multiple projections are simultaneously projected onto the same convex mirror array 100.
볼록거울배열(100)을 사용하는 종래의 싱글 프로젝션형 집적 영상과 비교하여 본 발명에서는 대구 볼록거울배열(100)을 사용한다.Compared to the conventional single projection type integrated image using the convex mirror array 100, the present invention uses the cod convex mirror array 100.
이것은 조정이나 추가 릴레이 광학계없이 상용프로젝터(200)를 사용할 수 있는 장점이 있다.This has the advantage that the commercial projector 200 can be used without adjustments or additional relay optics.
따라서, 도 1에 도시된 바와 같이 각 프로젝터(200)에 해당하는 요소영상이 볼록 거울 배열에 투영되며, 관찰자는 볼록거울배열(100)을 통해 표시되는 3차원 영상을 관찰할 수 있다.Accordingly, as shown in FIG. 1, the element images corresponding to the projectors 200 are projected onto the convex mirror array, and the observer may observe the 3D image displayed through the convex mirror array 100.
도 2는 본 발명 멀티 프로젝션형 시스템의 개구와 블록 거울 배열에 결상된 개구의 결상점 사이의 기하학적 관계를 나타낸 개요도이다.Fig. 2 is a schematic diagram showing the geometric relationship between the openings of the present invention multi-projection system and the imaging points of the openings formed in the block mirror arrangement.
도 2에 도시된 바와 같이 요소영상 배열은 프로젝션 시스템을 통해 볼록거울배열(100)에 투영되며, 본 발명에서는 분석을 간소화하기 위하여 투영시스템의 개구가 핀홀이라 가정하였다.As shown in FIG. 2, the element image array is projected onto the convex mirror array 100 through the projection system. In the present invention, it is assumed that the opening of the projection system is a pinhole to simplify the analysis.
이러한 가정하에서 프로젝터(200)의 개구와 볼록거울배열(100)의 n번째 요소볼록거울에 의해 결상되는 개구의 결상점 사이의 기하학적 관계는 다음의 식(1)과 같이 주어진다.Under this assumption, the geometric relationship between the opening of the projector 200 and the imaging point of the opening formed by the n-th convex mirror of the convex mirror array 100 is given by the following equation (1).
Figure PCTKR2014003409-appb-I000003
(1)
Figure PCTKR2014003409-appb-I000003
(One)
이때, 점(z p , x p )는 프로젝션 시스템의 좌표이며, P는 요소볼록거울의 직경임과 동시에 이웃한 요소볼록거울 사이의 광학적 중심점 거리이고, f는 요소볼록거울의 초점거리이다.At this time, the point ( z p , x p ) is the coordinate of the projection system, P is the diameter of the element convex mirror and at the same time the optical center point distance between the neighboring element convex mirror, f is the focal length of the element convex mirror.
편의상 개별 볼록거울을 요소볼록거울이라 지칭하기도 한다.For convenience, individual convex mirrors are sometimes referred to as element convex mirrors.
x Ipn 은 개구 영상 포인트(perture image point; 개구 영상 포인트 (AIP))의 x축좌표로서 (n-1)P =x Ipn =nP 내에서 유효한 값을 갖으며 n은자연수이다. x Ipn is the x-axis coordinate of the aperture image point (AIP) and has a valid value within ( n- 1) P = x Ipn = nP , where n is a natural number.
또한, 개구 영상 포인트 (개구 영상 포인트 (AIP))의 z 축 좌표는 다음과 같이 가우시안 공식에 의하여 다음과 같이 주어진다.Further, the z-axis coordinates of the aperture image point (opening image point (AIP)) are given by the Gaussian formula as follows.
Figure PCTKR2014003409-appb-I000004
(2)
Figure PCTKR2014003409-appb-I000004
(2)
수식(1)과 (2)로부터 프로젝션 시스템의 좌표(z p , x p )의 n번째 요소볼록거울 위결상점은(z Ip , x Ipn )된다.From equations (1) and (2), the nth element convex mirror false image point of the coordinate system ( z p , x p ) of the projection system is ( z Ip , x Ipn ).
따라서, 다수의 프로젝션 시스템이 서로 다른 위치에 놓여 있을 경우 사용되는 프로젝션 시스템의 개수에 비례하여 개구 영상 포인트(개구 영상 포인트 (AIP))의 개수는 증가한다.Therefore, when a plurality of projection systems are placed at different positions, the number of aperture image points (opening image points AIP) increases in proportion to the number of projection systems used.
도 3은 본 발명 멀티 프로젝션형 시스템과 개구 영상 포인트의 관계를 나타낸 개요도이다.Figure 3 is a schematic diagram showing the relationship between the present invention multi-projection system and the aperture image point.
도 3에 표현된 것과 같이 프로젝션형 집적 영상 시스템에서 프로젝션 시스템과 개구 영상 포인트 (AIP)는 각각 입사동과 출사동이며, 각 요소볼록거울은 입사창임과 동시에 출사창 역할을 한다.As shown in FIG. 3, in the projection integrated imaging system, the projection system and the aperture image point (AIP) are incident pupils and exit pupils, respectively, and each element convex mirror serves as an exit window and an exit window.
프로젝션형 집적 영상 시스템에서 각 퍼짐 각은 개구 영상 포인트 (AIP)의 좌표를 이용하여 계산될 수 있으며, 개구 영상 포인트 (AIP)의 좌표와 출사창의 가장자리가 이루는 각으로 주어진다.In a projection integrated imaging system, the angle of spread can be calculated using the coordinates of the aperture image point (AIP), which is given by the angle formed by the coordinates of the aperture image point (AIP) and the edge of the exit window.
또한, 관찰영역은 퍼짐각들의 교집합으로 주어진다.Also, the observation area is given by the intersection of the spread angles.
프로젝션 시스템과 볼록 거울 배열 사이의 거리가 충분히 멀다고 가정하면 식(1)에서 x Ipn . 과 식 (2)의 z Ip 에서 알 수 있듯이 개구 영상 포인트 (AIP)의 위치는 각 원소 볼록 거울의 광축과 초점 거리로 접근한다.Assuming that the distance between the projection system and the convex mirror array is far enough, x Ipn . As indicated by z Ip in Eq. (2), the position of the aperture image point (AIP) approaches the optical axis and focal length of each elemental convex mirror.
도 3의 (a)는 싱글프로젝션 형 집적 영상을 표현한 것으로 이 경우 관찰자는 관찰영역 내에서 각 원소볼록거울을 통해 하나의 개구 영상 포인트(AIP)만 관찰할 수 있다.3A illustrates a single projection type integrated image. In this case, the observer may observe only one aperture image point AIP through each element convex mirror in the observation area.
도 3의 (b)는 멀티 프로젝션 형 집적 영상 방법에 대한 것으로, 도 3의 와 같이 두 개의 프로젝션 시스템이 사용되었을 경우를 고려해보겠으며, 이는 쉽게 멀티 프로젝션형 집적 영상의 일반적인 경우로 확장할 수 있다.3 (b) is for the multi-projection integrated image method, and considers the case where two projection systems are used as shown in FIG. 3, which can be easily extended to the general case of the multi-projection integrated image. .
즉, 두 개의 프로젝터(200)보다 확장된 n개의 프로젝터(200)를 사용함으로써 더욱 향상된 화질의 3차원 영상을 생성할 수 있다는 것이다.That is, by using the n projectors 200 extended than the two projectors 200 it is possible to generate a three-dimensional image of a further improved image quality.
도 3의 (b)에서처럼 두 개의 프로젝션 시스템이
Figure PCTKR2014003409-appb-I000005
만큼 떨어져 있을 경우를 가정하면, 관찰자는 각각의 요소볼록거울을 통해 두 개구 영상 포인트 (AIP)를 관찰할 수 있다.
As shown in FIG. 3 (b), two projection systems
Figure PCTKR2014003409-appb-I000005
Assuming a distance apart, the observer can observe two aperture image points (AIP) through each convex mirror.
도 3의 (b)에서 표시된
Figure PCTKR2014003409-appb-I000006
Figure PCTKR2014003409-appb-I000007
을 계산은 수식 (1)을 이용하여 표현할 수 있으며 다음과 같다.
Shown in FIG. 3 (b)
Figure PCTKR2014003409-appb-I000006
Wow
Figure PCTKR2014003409-appb-I000007
Calculation can be expressed using Equation (1) as follows.
Figure PCTKR2014003409-appb-I000008
(3)
Figure PCTKR2014003409-appb-I000008
(3)
여기서,
Figure PCTKR2014003409-appb-I000009
는 프로젝션 시스템 사이의 거리이고,
Figure PCTKR2014003409-appb-I000010
는 하나의 원소볼록거울에 결상된 개구 영상 포인트들 사이의 거리이다.
here,
Figure PCTKR2014003409-appb-I000009
Is the distance between the projection systems,
Figure PCTKR2014003409-appb-I000010
Is the distance between the opening image points formed in one element convex mirror.
수식(3)으로부터 프로젝션 사이의 거리가 변함에 따라 이에 비례하여 개구 영상 포인트 또한 선형적으로 변하는 것을 알 수 있다.As the distance between projections changes from Equation (3), it can be seen that the aperture image point also changes linearly in proportion thereto.
도 4는 개구 영상 포인트 간의 거리관계를 나타낸 그래프이다.4 is a graph illustrating a distance relationship between aperture image points.
프로젝션 시스템
Figure PCTKR2014003409-appb-I000011
및 볼록거울배열(100) 및 프로젝션 시스템 ZP 사이의 거리 사이의 거리의 변화에 따라 개구 영상 포인트 (개구 영상 포인트 (AIP))의
Figure PCTKR2014003409-appb-I000012
사이의 거리의 변화를 그래프로 살펴 보면 도 4와 같다.
Projection system
Figure PCTKR2014003409-appb-I000011
And the change of the distance between the convex mirror array 100 and the distance between the projection system ZP of the aperture image point (opening image point (AIP)).
Figure PCTKR2014003409-appb-I000012
Looking at the change in the distance between the graphs as shown in FIG.
이에, 도 4에 도시된 바와 같이 원소볼록거울의 초점 거리를 f = -7.47 mm이다.Thus, as shown in FIG. 4, the focal length of the elementary convex mirror is f = −7.47 mm.
Figure PCTKR2014003409-appb-I000013
은 200 mm, ZP 800 mm인 경우
Figure PCTKR2014003409-appb-I000014
는 1.85 mm 이다.
Figure PCTKR2014003409-appb-I000013
Is 200 mm, ZP 800 mm
Figure PCTKR2014003409-appb-I000014
Is 1.85 mm.
이것은 관찰자가 원소볼록거울을 통해 1.85 밀리미터로 구분된 두 개의 개구 영상 포인트(AIP)를 관찰하는 것을 의미한다.This means that the observer sees two aperture image points (AIP) separated by 1.85 millimeters through an elementary convex mirror.
도 5는 본 발명 멀티 프로젝션형 시스템 및 광학실험결과를 나타낸 이미지이다.5 is an image showing the results of the multi-projection system and the optical experiment of the present invention.
이론적 분석을 확인하기 위해 도 5에 도시된 바와 같이 멀티 프로젝션 형 집적 영상 방법에 관한 광학 실험을 했다.In order to confirm the theoretical analysis, optical experiments on the multi-projection integrated imaging method were performed as shown in FIG. 5.
도 5(a)는 프로젝션 시스템 구성을 보여준다.5 (a) shows a projection system configuration.
멀티 프로젝션 형 집적 영상 방법의 실험에서 볼록거울과 프로젝션 시스템 사이의 거리는 800mm 이며, 2×2 프로젝터(200)가 사용되었다.In the experiment of the multi-projection integrated imaging method, the distance between the convex mirror and the projection system is 800 mm, and a 2 × 2 projector 200 is used.
도 5(a)에 표시된 것과 같이 각 프로젝터(200) 사이의 거리는 200mm로 설정하였으며, 도 5(b)에 표시한 볼록거울에서 요소볼록거울의 총 수는 90×50이고, 볼록거울배열(100)의 전체 크기는 가로가 373.5mm 세로가 680mm 이다.As shown in FIG. 5 (a), the distance between each projector 200 was set to 200 mm, and the total number of element convex mirrors in the convex mirror shown in FIG. 5 (b) was 90 × 50, and the convex mirror array 100 ), The overall size is 373.5mm wide 680mm long.
실험에서는 전체 볼록거울배열(100) 중 50×50의 원소볼록거울을 사용하였다.In the experiment, 50 × 50 elemental convex mirrors of the entire convex mirror array 100 were used.
원소볼록거울의 초점거리와 직경은 각각 -7.47mm와 7.47mm 이다.The focal length and diameter of the elemental convex mirrors are -7.47mm and 7.47mm, respectively.
도 5(c)는 실험에서 사용한 요소영상배열중 하나의 예를 보여준 것이다.Figure 5 (c) shows an example of one of the element image array used in the experiment.
도 5(d)는 백색광 아래에서 촬영된 재생 영상의 일례를 나타낸 그림이다.5 (d) is a diagram showing an example of a playback image photographed under white light.
도 6은 싱글 멀티 프로젝션형 시스템과 멀티 프로젝션형 시스템에 의해 광학적으로 재생된 3차원 영상의 비교 이미지로서, 도 6(a) 및 도 6(b)는 각각 싱글 프로젝션형 집적 영상과 멀티 프로젝션형 집적 영상을 이용하여 광학적으로 재생된 3차원 영상을 보여준다.6 is a comparative image of a 3D image optically reproduced by a single multi-projection type system and a multi-projection type system, and FIGS. 6 (a) and 6 (b) respectively show a single projection type image and a multi-projection type image. The image is used to show an optically reproduced three-dimensional image.
도 6의 오른쪽 확대된 이미지에서 각 프로젝션 시스템의 개구 영상 포인트 (AIP)를 관찰할 수 있다.The aperture image point (AIP) of each projection system can be observed in the right magnified image of FIG. 6.
위에서 논의한 바와 같이, 종래의 싱글프로젝션 형 집적 영상법에서 재생되는 3차원 영상의 해상도는 도 6(a)에서 보여주는 것과 같이 요소볼록거울배열의 개수와 같다.As discussed above, the resolution of the 3D image reproduced in the conventional single projection type integrated imaging method is equal to the number of element convex mirror arrays as shown in FIG.
따라서, 본 실험에서 싱글프로젝션형 집적 영상의 해상도는 50×50 픽셀이다.Therefore, the resolution of the single-projection integrated image in this experiment is 50 × 50 pixels.
제한된 멀티 프로젝션 형 집적영상 법에서 재구성 이미지는 도 6(b)에 나타내었다.The reconstructed image in the limited multi-projection integrated imaging method is shown in FIG. 6 (b).
여기에서는 여러 프로젝션 시스템을 사용하여 개구 영상 포인트 (AIP)의수가 증가된 것을 관찰할 수 있다.Here, we can observe the increased number of aperture image points (AIP) using several projection systems.
멀티 프로젝션 형 집적 영상 해상도는 도 6(b)와 같이 프로젝션 시스템의 수에 비례하여 증가한다.Multi-projection integrated image resolution increases in proportion to the number of projection systems as shown in FIG.
실험에서 2×2 프로젝터(200)를 사용했기 때문에 멀티 프로젝션형 집적 영상의 해상도는 100×100 픽셀이다.Since the experiment uses a 2 × 2 projector 200, the resolution of the multi-projection integrated image is 100 × 100 pixels.
도 7은 본 발명 멀티 프로젝션형 집적 영상방법을 통해 재생된 3차원 영상이미지이다.7 is a 3D image image reproduced by the multi-projection integrated imaging method of the present invention.
도 7은 멀티 프로젝션형 집적 영상법을 통해 재생된 3차원 영상이며, 왼쪽, 가운데 및 오른쪽의 세 가지 시점에서 관찰한 광학적으로 재생된 3차원 영상을 보여준다.FIG. 7 is a three-dimensional image reproduced by the multi-projection integrated imaging method, and shows an optically reproduced three-dimensional image observed from three viewpoints of left, center, and right.
제안된 멀티 프로젝션형 집적 영상을 기하학적 관계를 이용하여 분석하였으며, 타당성을 설명하기 위해 광학 실험을 했다.The proposed multi-projection integrated image was analyzed using geometric relations and optical experiments were performed to explain its validity.
실험 결과는 제안된 멀티 프로젝션 형 집적 영상법이 상용화 프로젝터(200)를 사용하여 3차원 이미지의 해상도를 향상시킬 수 있음을 증명한다.Experimental results demonstrate that the proposed multi-projection integrated imaging method can improve the resolution of 3D images using the commercialized projector 200.
결론적으로, 본 발명은 멀티 프로젝션 시스템을 사용하여 재생 영상의 해상도를 증가시킬 수 있는 프로젝션형 집적영상 기술을 제안한 것으로, 멀티 프로젝션은 관찰자에 의해 관찰되는 개구 영상 포인트 (AIP)의 개수를 증가시킬 수 있으며, 따라서 3차원 영상의 해상도를 높일 수 있다.In conclusion, the present invention proposes a projection-type integrated image technology that can increase the resolution of a reproduced image using a multi-projection system, and multi-projection can increase the number of apertured image points (AIP) observed by an observer. Therefore, the resolution of the 3D image can be increased.
상술한 바와 같이 본 발명 멀티 프로젝션형 집적 영상방법은 싱글 프로젝션형에 비해 향상된 시야각을 제공하며, 재생 영상의 깊이 반전 문제가 없으며, 플리핑현상이 나타나지 않으며, 3차원 영상의 해상도를 더욱 향상시킬 수 있다는 등의 현저한 효과가 있다.As described above, the multi-projection integrated imaging method of the present invention provides an improved viewing angle compared to the single projection type, there is no problem of depth inversion of the reproduced image, no flipping phenomenon, and the resolution of the 3D image can be further improved. There is a remarkable effect such as that there is.

Claims (3)

  1. 프로젝션형 집적 영상방법에 있어서,In the projection type integrated imaging method,
    여러 대의 프로젝터(200)가 서로 다른 위치에서 동시에 볼록거울배열(100)에 투영함으로써 3차원 영상을 생성하는 것이 특징인 멀티 프로젝션형 집적 영상방법.Multi-projection integrated imaging method characterized in that a plurality of projectors 200 to generate a three-dimensional image by projecting on the convex mirror array at the same time in different positions.
  2. 제 1항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 프로젝터(200)의 개구와, 볼록거울배열(100)의 n번째 볼록거울에 의해 결상되는 개구의 결상점 사이의 기하학적 관계는
    Figure PCTKR2014003409-appb-I000015
    를 따르는 것이 특징인 멀티 프로젝션형 집적 영상방법.
    The geometric relationship between the opening of the projector 200 and the imaging point of the opening formed by the nth convex mirror of the convex mirror array 100 is
    Figure PCTKR2014003409-appb-I000015
    Multi-projection integrated imaging method characterized by following.
  3. 제 1항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 볼록거울배열(100)을 이루는 각각의 볼록거울에 결상된 개구 영상 포인트들 사이의 거리는
    Figure PCTKR2014003409-appb-I000016
    를 따르는 것이 특징인 멀티 프로젝션형 집적 영상방법.
    The distance between the opening image points formed in each convex mirror constituting the convex mirror array 100 is
    Figure PCTKR2014003409-appb-I000016
    Multi-projection integrated imaging method characterized by following.
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