An enhanced algorithm of the image mapping which is a technique of the elemental image generation is proposed. The proposed method is based on the characteristics of the lens array such as the number, the size and the focal length of the elemental lens. The 3D image generated by the 3D graphic API such as OpenGL can be directly adopted without the complex adaptation. Since the image mapping using the proposed method can enhance the speed of the elemental image generation, the computer-generated integral imaging system can be applied to the virtual reality systems
집적 영상법(integral imaging)은 관찰자에게 편광 안경 등의 특수한 장치 없이 수직, 수평 시차와 총천연색의 영상을 제공할 수 있다는 점 때문에 가장 주목 받는 3 차원 디스플레이 방식 중 하나이다. 집적 영상 시스템은 촬영 부분과 표시 부분으로 구성되어 있으며, 촬영 부분은 렌즈 어레이를 이용하여 물체에 대한 기초 영상을 생성하고, 표시 부분에서는 다시 렌즈 어레이를 통하여 2 차원 디스플레이 장치 위에 표시되는 기초 영상이 3 차원 집적 영상으로 복원된다. 집적 영상 시스템에서 사용되는 기초 영상은 렌즈 어레이와 카메라를 사용하는 촬영 과정 대신에 영상 맵핑(image mapping)이라 불리는 컴퓨터 계산으로도 생성될 수 있다. 이러한 영상 맵핑을 이용한 시스템을 컴퓨터 생성(computer-generated, CG) 집적 영상 시스템이라고 한다. 컴퓨터 생성 집적 영상 시스템을 이용하면 제한 없이 기초 영상을 생성, 처리할 수 있어, 시야각의 제한과 같은 집적 영상 시스템의 관찰 한계를 개선할 수 있다.
가상현실(virtual reality, VR) 시스템은 관찰자에게 실제와 같은 정보를 제공하고, 그 정보를 관찰자가 실시간으로 변경할 수 있는 상호작용이 가능한 멀티미디어 시스템이다. 가상현실 시스템에서 관찰자에게 실감 있는 영상 정보와 보다 높은 몰입감을 전달하기 위해서는, 입체 영상을 표시할 수 있는 3 차원 디스플레이 시스템 이 하나의 필수적인 요소이다. 집적 영상 시스템은 특수 장치 없이 관찰자가 자유로이 입체적인 3 차원 영상을 관찰할 수 있다는 점에서 가상현실 시스템에 적용되기 유리하다.
본 논문에서는, 이제까지의 재생되는 집적 영상 좌표에 기초하여 기초 영상을 생성하는 영상 맵핑 알고리즘 대신, 렌즈 어레이의 특성 정보를 이용하여 실시간으로 기초 영상을 생성할 수 있는 영상 맵핑 알고리즘을 이용한 컴퓨터 생성 집적 영상 시스템을 제안한다. 제안된 시스템은 실시간으로 가상현실 영상 정보를 재생할 뿐 아니라 입력에 따라서 입체 영상을 움직일 수 있어 가상현실 시스템에 이용하기 적합하다.
OpenGL 은 본질적으로 3 차원 그래픽스와 모델링 라이브러리로 이식이 쉽고 속도가 빠른 장점을 가지고 있다. 이러한 OpenGL 에서 제공하는 패키지화된 기능들을 이용하면, 실시간 3 차원 그래픽스 구현이 쉬워진다. 제안된 알고리즘 방법은 렌즈 어레이를 이용한 촬영 과정과 유사하다. 각 기초 영상들은 OpenGL 응용프로그램 인터페이스를 이용하여 생성한 3 차원 오브젝트 영상으로부터 얻어 지는데, 이 각각의 영상들은 기초 렌즈 각 중심과 일치하는 시점을 따라 얻어 진다. 기초 영상을 생성한 후에는, 모든 기초 영상들은 렌즈 어레이 형태처럼 윈도우상 위에 나란히 배열된다. 따라서 연산 시간은 기존의 영상 맵핑 방법에서처럼 집적 영상 크기에 의해 결정되어지는 것이 아니라, 영상의 크기와 관계없이 시스템에 사용되는 기초 렌즈 수에 의해 결정되어진다. 일반적으로 기초 렌즈 수는 집적 영상 픽셀 수보다 작기 때문에, 제안된 방법은 기존의 방법에 비해 연산 시간을 줄일 수 있다.
촬영 부분을 가지고 있는 일반적인 집적 영상 시스템에서는 깊이 역전(pseudoscopic) 현상이 발생한다. 이 문제를 해결하기 위해서는 모든 기초 영상을 각각 180 도 회전시키는 정-부 변환 과정이 필요하다. 제안된 시스템에서는 기초 영상 획득 시, OpenGL 에서 제공하는 카메라 시점의 위아래 방향 설정을 거꾸로 뒤집어줌으로써 이 문제를 쉽게 해결할 수 있다. 이러한 변환 후에는, 집적 영상 시스템의 디스플레이 모드는 실제 모드에서 가상 모드로 바뀌게 된다.
본 논문에서는 OpenGL 이라는 향상된 그래픽 응용 프로그램 인터페이스를 이용하여 기존의 가상현실 영상들을 사용 할 수 있으며 연산 속도도 향상 시킬 수 있는 향상된 영상 맵핑 알고리즘을 제안하고, 그 방법을 이용한 컴퓨터 생성 집적 영상 시스템을 구현하였다. 제안된 시스템은 입체 영상을 실시간으로 처리 할 수 있으므로, 가상현실 시스템에 성공적으로 적용될 수 있을 것으로 기대된다.
