지능형 프로젝션 시스템

Abstract

다양한 영상 장치중 프로젝터는 비교적 이동성이 높고 영상의 크기에 비해 장치의 크기가 작다. 최근에는 그 크기가 매우 작아지고 가격 또한 저렴해져서 디스플레이 장치서 유용성이 증대하고 있으며, 핸드폰과 결합된 상품이 개발되면서 더욱 각광 받고 있다. 프로젝터가 널리 쓰이면서 스크린의 형태나 색상에 상관없이 보기 좋은 이미지를 출력할 수 있도록 카메라와 결합한 지능형 프로젝션 시스템(Intelligent Projection System)에 관해서 다양하게 연구되고 있다. 본 논문은 임의의 색상, 형태를 가지는 스크린에 대해 그 색상과 형태를 분석하고, 이에 알맞게 보정된 영상을 투사하여 사용자에게 올바른 정보가 전달될 수 있도록 하는 프로젝터-카메라 시스템을 제안한다. 카메라와 프로젝터의 기하 모델을 분석하고 구조화된 조명 기술을 사용해서 스크린의 3차원 형태를 구한다. 이를 이용하여 스크린 형태에 제한 받지 않고 사용자에게 원하는 영상을 왜곡 없이 보일 수 있는 방법을 구현한다. 시스템의 색상 모델을 분석하고 이를 통해 평면에 흰색인 일반적인 스크린에서 뿐만 아니라 색상을 가진 스크린에서도 사용자에게 원하는 색상을 구현할 수 있도록 보정하는 방법을 제시한다. 사용자 시점을 고려한 영상 표시 방법을 제안하여 형태가 일정하지 않은 스크린에서도 원하는 형태의 영상을 볼수 있도록 한다. 또한 여러대의 프로젝터를 사용해서 전반사를 일으키는 물체에서도 눈부심 없는 영상을 표시할 수 있도록 프로젝터의 위치에 대한 스크린의 반사정도를 계산하여 각 프로젝터에서 영상을 나눠서 보여줌으로서 전반사를 제거하는 결과를 얻었다.; Projectors, in general, are known for its mobility, compactness, and its capability to change the displaying resolution at ease. Since projectors are becoming smaller and cheaper, they have become one of the most powerful and efficient display devices. Further, projection-based systems are expected to be applied in various fields as more sophiscated hand-held projectors, such as a cell phone with a projector, are developed. As projectors are widely used, there have been active researches on intelligenet projection system that deals with the characteristics of projection surface (i.e. non-planar surface, surface with random color, etc.). This thesis proposes a projector-camera system that analyzes the geometric and radiometric characteristics of projection surface, and then project compensated image onto the surface to display accurate information to users. For geometric distortions, the structured light techinique and the geometric models of camera and projector are used to estimate the 3D information of the projection surface screen. Using the 3D information of the screen, the system can project a geometrically undistorted image to the user. For radiometric distortions, radiometric models are analyzed to project an accurate image to users even when the surface screen has colors other than white. Furthermore, the proposed system uses optical tracking system (OTS) to consider the view of the user when projecting an image onto the surface. Lastly, the system can project accurate information on objects with specular reflectances by using multiple projectors.