2차 곡면 스크린의 움직임에 대한 기하학적 보정

Abstract

Non-planar screens such as cylinder and sphere shaped screens are increasingly used for immersive VR (virtual reality) environments. Conventional projectors show distorted images due to non-ideal screen shape. Therefore we need to compensate for geometric shape fo the screen from a given viewpoint. Displacement of screens or a projector after geometric correction results in image distortion. We need a fast method for the displacement correction. In this paper, we assume that the screen has quadric shape. We propose compensation methods for screen displacements. We measure 2D image position change and model the 3D shape change parameters from the 2D image change. We also propose a piecewise planar approximation of the screen. We demonstrate the effectiveness and efficiency of the proposed methods through the simulation and experiments.;가상현실의 재현을 위한 디스플레이에 몰입감을 주기 위해서 원통이나 반구 모양의 비평면 스크린의 사용 빈도가 증가하고 있다. 평면이 아닌 임의의 형태를 갖는 스크린을 사용하기 때문에 프로젝터에 의해 투사된 영상이 스크린의 모양에 따라 휘어져 보이게 되는 현상이 발생한다. 따라서 관찰자의 위치에서 왜곡이 없는 영상을 보기 위해서 스크린의 형태에 맞는 기하학적 보정이 필요하다. 그러나 스크린의 형태에 맞는 기하학적 보정을 한 후에도 시간이 지나면 외부의 힘이나 열에 의해 스크린이 변형되거나 움직일 수 있다. 이때 변화된 스크린의 3차원 형태를 다시 측정하여 기하학적 보정을 해주는 것보다는 2차원 영상정보만을 사용하여 간단하게 스크린의 변화에 대한 보상을 해주는 것이 효율적일 것이다. 본 논문에서는 기존에 연구된 2차 곡면 스크린의 quadric matrix를 이용한 기하학적 보정 방법인 quadric transfer에 의해 영상을 보정하고, 스크린이 변형되거나 움직일 경우에 이를 간단하게 보정하는 방법을 연구해 보았다. 즉, 카메라의 영상을 관찰하여 스크린에 변화가 생길 때 다시 quadric matrix를 계산하지 않고, 영상 좌표의 이동 정보만을 이용하여 quadric matrix의 변화량을 측정하여 quadric transfer를 수정하는 방법을 제안하였다. 그리고 스크린을 부분적인 평면으로 근사하여 변화된 스크린에 대한 기하학적 보정을 하는 방법을 제안하였다. 이상의 과정을 모의실험을 통하여 그 동작을 확인하고, 실제 환경에서의 실험을 통하여 그 성능을 확인하였다.