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2단계 하이브리드 방법을 이용한 2D 스테레오 영상의 3D 모델링
노윤향(Yoon-Hyang Rho),고병철(Byoung-Chul Ko),변혜란(Hyeran Byun),유지상(Ji-Sang Yoo) 한국정보과학회 2001 정보과학회논문지 : 소프트웨어 및 응용 Vol.28 No.7
일반적으로 2D 스테레오 영상으로부터 3차원 모델링을 위해서는 정확한 변위 측정이 필수이다. 기존의 스테레오 영상에서 변위 측정 방식은 전체 영상에 대하여 정합 연산을 수행함으로써 많은 연산 시간과 함께 높은 오 정합 확률의 문제가 있다. 본 논문에서는 스테레오 영상에서의 변위 벡터가 전체탐색 범위 안에 골고루 분포되어 있지 않고 배경과 물체의 변위에 해당하는 값만을 갖는다는 특성을 이용하여 스테레오 영상을 웨이블릿 변환을 하고 1/4 크기로 줄어든 저주파 영역으로부터 영역 기반 방법을 이용하여 대략적인 변위 영역을 구한다. 대략적인 변위 벡터로부터 변위 히스토그램을 생성하고, 이를 이용하여 전경과 배경을 분할 한 뒤, 다시 전경 영상만을 원 영상으로 복원하여 화소의 밝기값이 아닌 2차 미분값을 이용한 화소기반 방법을 통해 조밀한 변위를 구하는 2단계 하이브리드 방법을 제안한다. 또한, 분할된 전경 영역으로부터, 특징점들을 뽑아내고 변위 벡터와 카메라 파라미터를 이용하여 특징점들의 깊이 정보를 추정해 내는 3차원 모델링 과정을 제시한다. 본 논문에서 제안한 방법을 적용할 경우, 기존의 영역 기반 방법의 문제점인 계산 시간 문제를 상당 부분 단축시킬 수 있고, LOG 필터를 통한 2차 미분값을 이용한 화소기반 방법을 추가함으로써, 정밀한 변위를 구할 수 있다. 또한 교차 일치성 검사를 통해 잘못된 변위를 제거하고, 폐색 영역들을 검사할 수 있다. 아울러 3차원 모델링 과정에서, 기존의 Delaunay 삼각측량법의 문제점인 오정합 문제를 전경/배경 분할 알고리즘을 제안함으로써 효과적으로 해결 할 수 있다. Generally, it is essential to estimate exact disparity for the 3D modeling from stereo images. Because existing methods calculate disparities from a whole image, they require too much computational time and bring about the mismatching problem. In this article, using the characteristic that the disparity vectors in stereo images are distributed not equally in a whole image but only exist about the background and object, we do a wavelet transformation on stereo images and estimate coarse disparity fields from the reduced lowpass field using area-based method at first-step. From these coarse disparity vectors, we generate disparity histogram and then separate object from background area using it. Afterwards, we restore only object area to the original image and estimate dense and accurate disparity by our two-step pixel-based method which does not use pixel brightness but use second gradient. We also extract feature points from the separated object area and estimate depth information by applying disparity vectors and camera parameters. Finally, we generate 3D model using both feature points and their z coordinates. By using our proposed method, we can considerably reduce the computation time and estimate the precise disparity through the additional pixel-based method using LOG filter. Furthermore, our proposed foreground/background method can solve the mismatching problem of existing Delaunay triangulation and generate accurate 3D model.
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