스마트폰에서의 3차원 형상 취득을 위한 카메라와 플래시의 보정기법 163 ․이 논문은 인하대학교와 삼성전자의 지원에 의하여 연구되었음 ․이 논문은 2011 한국컴퓨터종합학술대회에서 ‘스마트폰에서의 3차원 형 상 취득을 위한 카메라와 플래시의 보정 기법’의 제목으로 발표된 논문 을 확장한 것임 † †† ††† 학생회원 비 회 원 종신회원 논문접수 심사완료 : : : : : 인하대학교 정보통신공학과 [email protected][email protected]인하대학교 정보통신공학부 교수 [email protected]인하대학교 정보통신공학부 교수 [email protected]2011년 8월 29일 2011년 11월 16일 CopyrightⒸ2012 한국정보과학회ː개인 목적이나 교육 목적인 경우, 이 저작 물의 전체 또는 일부에 대한 복사본 혹은 디지털 사본의 제작을 허가합니다. 이 때, 사본은 상업적 수단으로 사용할 수 없으며 첫 페이지에 본 문구와 출처 를 반드시 명시해야 합니다. 이 외의 목적으로 복제, 배포, 출판, 전송 등 모든 유형의 사용행위를 하는 경우에 대하여는 사전에 허가를 얻고 비용을 지불해야 합니다. 정보과학회논문지: 컴퓨팅의 실제 및 레터 제18권 제2호(2012.2) 스마트폰에서의 3차원 형상 취득을 위한 카메라와 플래시의 보정기법 (Camera and Flash Calibration for 3D Shape Acquisition on a Smartphone) 원재현 † 이만희 † (Jae Hyun Won) (Man Hee Lee) 이승걸 †† 박인규 ††† (Seung Gol Lee) (In Kyu Park) 요 약 본 논문에서는 카메라와 플래시 보정 기법을 적 용하여 스마트폰에서 3차원 형상 취득의 정확성을 높이는 방법을 제안한다. 스마트폰의 카메라와 플래시를 이용하여 shape from shading(SFS) 기법으로 3차원 형상 취득을 수행하는 경우, 카메라 렌즈의 왜곡과 영상센서 반응 함수 의 비선형성, 플래시 조명의 점광원 속성에 의해 부정확한 형상이 복원된다. 본 논문에서는 스마트폰 카메라의 기하학 적(geometric) 보정 및 방사도(radiometric) 보정, 그리고 플래시(flash) 보정을 통하여 SFS 기반 3차원 형상 취득의 정확성을 높이는 기법을 제안한다. 키워드 :3차원 형상 취득, 카메라 및 플래시 보정, 스마트폰 Abstract In this paper, we propose camera and flash calibration methods for improving the accuracy of 3D shape acquisition technique on a smartphone. In case of employing the shape from shading (SFS) technique using the camera and flash of the smartphone, reconstructed 3D shape is inaccurate due to the lens distortion, nonlinear sensor response, and flash’s point light source property. In this paper, we propose practical techniques to improve the accuracy of reconstructed 3D shape by applying geometric, radiometric, and flash calibration of smart- phone’s camera and flash. Key words : 3D shape acquisition, shape from shading (SFS), camera and flash calibration, smartphone 1. 서 론 3차원 형상 취득과 복원은 컴퓨터 비전 분야에서 오 랜 연구 대상으로서, 컴퓨터 성능의 지속적 발전과 3차 원 형상 복원 및 표현 방법 기술의 진보로 일반 사용자 들도 손쉽게 3차원 가상 공간 및 실감 미디어에 대한 접근이 가능하게 되었다. 또한 스마트폰의 광범위한 보급과 모바일 3차원 콘텐 츠에 대한 대중의 관심이 높아지면서 스마트폰에서 직접 정확한 3차원 형상 취득을 하고자 하는 기술적 수요가 확장되고 있다. 스마트폰이 장착하고 있는 카메라와 플 래시는 3차원 형상 취득을 위한 적절한 요소로서, 조명 광원의 위치와 물체의 표면특성을 이용한 shape from shading이나 광원의 위치변화에 따른 물체의 반사특성을 이용한 photometric stereo기법에 직접 이용할 수 있다. 한편 조명을 이용하는 능동적 형상 취득은 카메라에서 취득된 영상의 밝기 값을 이용하기 때문에 배경 조명의 밝기, 조명의 속성, 카메라 왜곡, 물체의 반사 특성 등의 영향을 받는다. 특히 스마트폰의 소형 카메라와 플래시는 이상적인 모델과는 거리가 멀기 때문에 적절한 보정을 해 주지 않는 경우 부정확한 형상 복원이 수행되게 된다. 따 라서 본 논문에서는 카메라 및 조명에 대해 기하학적 보 정 및 방사도보정 그리고 플래시 조명 보정을 수행하여 3 차원 형상 취득의 정확성을 향상시키는 기법을 제안한다. 본 논문의 구성은 다음과 같다. 제2장에서 shape from shading 기법을 간단히 소개하고 제3장에서는 제안하는 카메라와 플래시의 보정 기법을 설명한다. 제4장에서는 보정 기법을 적용한 실험 결과 및 분석을 제시하고, 제5 장에서는 결론을 맺는다. 2. Shape from Shading 기법 Shape from shading(SFS) 기법은 조명이 투사된 3 차원 장면의 단일 영상에 대하여 밝기 값의 점진적인
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스마트폰에서의 3차원 형상 취득을 위한 카메라와 플래시의 보정기법image.inha.ac.kr/paper/KIISE20122.pdf · 인 기법으로는, 전체 영상에 대해 에너지
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