WO2016114427A1 - Method and device for reducing computational complexity when depth information is estimated from image - Google Patents
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- WO2016114427A1 WO2016114427A1 PCT/KR2015/000475 KR2015000475W WO2016114427A1 WO 2016114427 A1 WO2016114427 A1 WO 2016114427A1 KR 2015000475 W KR2015000475 W KR 2015000475W WO 2016114427 A1 WO2016114427 A1 WO 2016114427A1
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Definitions
- a method and apparatus for reducing computational complexity when estimating depth information from an image by sequentially applying a plurality of blur kernels to an image may be provided.
- FIG. 2 is a schematic diagram of a method for estimating depth information according to an embodiment of the present invention.
- FIG. 4 illustrates a method of estimating depth information through sequential operations according to an embodiment of the present invention.
- FIG. 7 illustrates a depth information estimation method through sequential operation according to another embodiment of the present invention.
- Computing the first image and the plurality of blur kernels sequentially may include setting N block kernels having different sizes and first and second image among the N block kernels. Performing a cascade operation of obtaining a first operation result by operating a second operation result and obtaining a second operation result by operating the first operation result with a second block kernel, wherein N is a natural number and a cascade The id operation may be performed on all N block kernels.
- an apparatus for reducing the computational complexity when estimating depth information from an image may be provided.
- An image acquisition unit for acquiring a first image of an object using a first aperture according to an embodiment of the present invention, and obtaining a second image of an object using a second aperture, a first image and a plurality of blurs A calculation unit for sequentially calculating kernels, a comparison unit comparing similarities between pixels of the plurality of blur images obtained as a result of the sequentially calculation, and pixels of the second image, and an estimation of estimating depth information from the image based on the similarity It may include wealth.
- the blur images (eg, BP_1) through sequential calculation with the blur kernels (eg, 10 to N0) having respective different variance values with respect to the infrared image 1.
- To BP_N) may be obtained.
- the first blur image BP_1 may be obtained through calculation of the first patch 3 and the first blur kernel 10, which are obtainable by cropping a predetermined area of the first image 1,
- the second blur image BP_2 may be obtained through the calculation result of the first image 1, the first blur kernel 10, and the calculation of the second blur kernel 20.
- the third blur image BP_3 may be obtained through the calculation result of the second blur kernel 20 and the calculation of the third blur kernel 30.
- ⁇ L represents the standard deviation of the larger blocker among the two different Gaussian blockers
- ⁇ S represents the standard deviation of the smaller blocker
- G also represents a Gaussian blocker function.
- the blurred image through the operation with each of the blur kernels may be represented by Equation 2 below. Part of the blurred image may be referred to as a blur patch.
- I may refer to the original image
- I1 may be a blurred image obtained by calculation with a small size blur kernel
- I2 may refer to a blurred image obtained by calculation with a large size blur kernel.
- Equation 3 it may be expressed as Equation 3 following the blurred image.
- Equation 4 may be represented by Equation 5 as follows.
- the size of a block kernel with a standard deviation of It may be smaller than the size of the block kernel with a standard deviation of. Therefore, according to an embodiment of the present invention, the size of the memory to be used for the calculation and the number of multiplication and accumulation operations can be significantly reduced, and thus the computational efficiency can be greatly increased.
- the first stop according to an embodiment of the present invention may be an infrared (IR) filter, the first image may be an infrared image.
- the second aperture may be an aperture for adjusting the amount of light that may be used in a camera system, and the second image may be a color image in which an object is photographed.
- the first patch of the predetermined area on the first image may be an image area having an N ⁇ N pixel area (N is a natural number). Patches may also be referred to as windows.
- a Gaussian blurring effect and an approximation effect may be achieved by applying a moving-average filter (RAF) to the image at least four times.
- a 1xm matrix blocker kernel 14 and an mx1 matrix blocker kernel 15 may be applied to an image as the first RAF application.
- the application of a moving-average filter (RAF) to an infrared image or the like according to the present invention performs an operation with the 1xm matrix-type blur kernel 14 and blurs the result of performing such an operation with the matrix-type blur of mx1. It may be provided as an input of the kernel 15 so that a sequential operation may be performed on the plurality of block kernels. For example, an operation with a 1xm matrix blocker 14 or an mx1 matrix blocker 15 is performed by adding the matrix values of each blocker and the pixel values included in the image and And multiplication operations.
- FIG. 8 is a block diagram illustrating an apparatus for reducing computational complexity when estimating depth information from an image according to an embodiment of the present invention.
- the apparatus 1000 for reducing a computational complexity when estimating depth information from an image acquires a first image using a first aperture and uses a second image to use a second aperture.
- It may include a comparison unit 1300 for comparing the similarity between and the estimator 1400 for estimating depth information of the image based on the similarity.
- the above-described method may be applied. Therefore, with respect to the apparatus, the description of the same contents as those of the above-described method is omitted.
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Abstract
Description
본 발명은 이미지로부터 심도정보를 추정할 때의 연산 복잡도를 감소시키기 위한 방법 및 장치에 관한 것으로, 더욱 특정하게는 블러-기반(blur-based) 심도 추정에서 블러커널들의 연산을 순차적으로 수행함으로써 연산의 복잡도를 감소시키기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a method and apparatus for reducing the computational complexity when estimating depth information from an image, and more particularly, by sequentially performing the operation of the blur kernels in a blur-based depth estimation. A method and apparatus for reducing the complexity of the
이미지로부터 객체의 심도 정보를 추정하기 위한 연구는 수십년 전부터 이루어져 왔다. 이미지 내의 객체의 심도 정보를 추정하기 위한 종래의 접근법들로는 스테레오 비전 및 ToF(Time-of-Flight) 카메라를 이용한 심도 추정 방식이 있다. 최근에는 이미지 내에서의 객체의 블러를 이용한 심도 정보 추정 기법으로서 단일 렌즈 이중 조리개(DA, Dual Aperture) 카메라를 이용한 심도 추정 방식이 이용되고 있다. 카메라의 초점면으로부터 가까이에 있는 객체에 비하여 더 먼 거리만큼 떨어진 객체의 이미지는 블러링(blur)되어 표현될 수 있다. 단일 렌즈 이중 조리개(DA, Dual Aperture) 카메라는 매우 작은 직경의 적외선(IR)용 조리개와 보통 크기 직경의 컬러(RGB)용 조리개를 포함할 수 있다. 단일 렌즈 이중 조리개(DA, Dual Aperture) 카메라를 이용하면 IR 이미지와 RGB 이미지의 블러링된 정도를 비교함으로써 심도 정보를 추정할 수 있다. Research on estimating depth information of objects from images has been done for decades. Conventional approaches for estimating depth information of objects in an image include depth estimation using stereo vision and time-of-flight (ToF) cameras. Recently, a depth estimation method using a single lens dual aperture (DA) camera has been used as a depth information estimation technique using blur of an object in an image. An image of an object that is farther away from the object closer to the camera than the focal plane may be blurred. Single Lens Dual Aperture (DA) cameras may include very small diameter IR (IR) apertures and regular size diameter color (RGB) apertures. Using a single lens dual aperture (DA) camera, depth information can be estimated by comparing the blurring of IR and RGB images.
이미지로부터 심도(depth)정보를 추정할 때의 연산 복잡도를 감소시킬 필요가 있다. There is a need to reduce computational complexity when estimating depth information from an image.
본 발명의 일 실시예로서, 이미지에 대하여 복수개의 블러커널들을 순차적으로 적용함으로써, 이미지로부터 심도(depth)정보를 추정할 때의 연산 복잡도가 감소되게 하기 위한 방법 및 장치가 제공될 수 있다. As an embodiment of the present invention, a method and apparatus for reducing computational complexity when estimating depth information from an image by sequentially applying a plurality of blur kernels to an image may be provided.
본 발명의 일 실시예로서 제공되는 방법 및 장치에 따르면, 이미지에 대하여 복수개의 블러커널들과 순차적으로 연산되게 함으로써, 연산 복잡도를 대폭 감소시킬 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 연산에 요구되는 메모리를 비교적 적게 사용할 수 있고, 연산 시간이 단축되며, 이에 따라 연산에 소요될 전력 소모량도 감축할 수 있다. According to the method and apparatus provided as an embodiment of the present invention, the computational complexity can be greatly reduced by allowing the image to be sequentially calculated with a plurality of blur kernels. In addition, according to an embodiment of the present invention, it is possible to use a relatively small memory required for the calculation, the operation time is shortened, thereby reducing the power consumption required for the calculation.
도 1은 종래의 심도정보 추정방법의 개략도이다. 1 is a schematic diagram of a conventional depth information estimation method.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 심도정보 추정방법의 개략도이다. 2 is a schematic diagram of a method for estimating depth information according to an embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 이미지로부터 심도정보를 추정할 때의 연산 복잡도를 감소시키기 위한 방법을 나타낸 순서도이다. 3 is a flowchart illustrating a method for reducing computational complexity when estimating depth information from an image according to an embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 순차연산을 통한 심도정보 추정방법을 나타낸다. 4 illustrates a method of estimating depth information through sequential operations according to an embodiment of the present invention.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 순차연산을 통한 심도정보 추정방법을 나타낸다.5 illustrates a depth information estimation method through sequential operation according to another embodiment of the present invention.
도 6은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 순차연산을 통한 심도정보 추정방법을 나타낸다.6 illustrates a depth information estimation method through sequential operation according to another embodiment of the present invention.
도 7은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 순차연산을 통한 심도정보 추정방법을 나타낸다.7 illustrates a depth information estimation method through sequential operation according to another embodiment of the present invention.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따라 이미지로부터 심도정보를 추정할 때의 연산 복잡도를 감소시키기 위한 장치를 나타낸 블록도이다. 8 is a block diagram illustrating an apparatus for reducing computational complexity when estimating depth information from an image according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 일 실시예로서, 이미지로부터 심도(depth)정보를 추정할 때의 연산 복잡도를 감소시키기 위한 방법이 제공된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 방법은 제 1 조리개를 이용하여 객체에 대한 제 1 이미지를 획득하고, 제 2 조리개를 이용하여 객체에 대한 제 2 이미지를 획득하는 단계, 제 1 이미지와 복수개의 블러커널들을 순차적으로 연산하는 단계, 순차적으로 연산된 결과로써 획득되는 복수개의 블러 이미지들의 픽셀들과 제 2 이미지의 픽셀들 간의 유사도를 비교하는 단계 및 유사도에 기초하여 이미지로부터 심도 정보를 추정하는 단계를 포함할 수 있다. In one embodiment of the invention, a method is provided for reducing computational complexity when estimating depth information from an image. According to an embodiment of the present invention, a method of acquiring a first image of an object using a first aperture and a second image of the object using a second aperture are performed. Sequentially calculating kernels, comparing similarities between pixels of the plurality of blur images obtained as the sequentially calculated result and pixels of the second image, and estimating depth information from the image based on the similarity. It may include.
본 발명의 일 실시예에 따른 제 1 이미지와 복수개의 블러커널들을 순차적으로 연산하는 단계는, 상이한 크기의 N개의 블러커널들을 설정하는 단계 및 N개의 블러커널들 중 제 1 블러커널과 제 1 이미지를 연산하여 제 1 연산결과를 획득하고, 제 1 연산결과를 제 2 블러커널과 연산함으로써 제 2 연산결과가 획득되게 하는 캐스캐이드 연산을 수행하는 단계를 포함하고, N은 자연수이고, 캐스캐이드 연산은 N개의 블러커널들 모두에 대하여 수행될 수 있다. Computing the first image and the plurality of blur kernels sequentially according to an embodiment of the present invention may include setting N block kernels having different sizes and first and second image among the N block kernels. Performing a cascade operation of obtaining a first operation result by operating a second operation result and obtaining a second operation result by operating the first operation result with a second block kernel, wherein N is a natural number and a cascade The id operation may be performed on all N block kernels.
본 발명의 일 실시예에 따른 제 N 블러커널의 크기는 기존의 제 N 블러커널의 크기보다 작을 수 있다. The size of the Nth blocker kernel according to an embodiment of the present invention may be smaller than that of the existing Nth blocker kernel.
본 발명의 일 실시예에 따른 N개의 블러커널들은 MxM, 1xM 및 Mx1 중 적어도 하나의 형태의 행렬이고, M은 자연수일 수 있다. N block kernels according to an embodiment of the present invention may be a matrix having at least one of MxM, 1xM, and Mx1, and M may be a natural number.
본 발명의 일 실시예로서, 이미지로부터 심도정보를 추정할 때의 연산 복잡도를 감소시키기 위한 장치가 제공될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 제 1 조리개를 이용하여 객체에 대한 제 1 이미지를 획득하고, 제 2 조리개를 이용하여 객체에 대한 제 2 이미지를 획득하는 이미지획득부, 제 1 이미지와 복수개의 블러커널들을 순차적으로 연산하는 연산부, 순차적으로 연산된 결과로써 획득되는 복수개의 블러 이미지들의 픽셀들과 제 2 이미지의 픽셀들 간의 유사도를 비교하는 비교부 및 유사도에 기초하여 이미지로부터 심도 정보를 추정하는 추정부를 포함할 수 있다.As an embodiment of the present invention, an apparatus for reducing the computational complexity when estimating depth information from an image may be provided. An image acquisition unit for acquiring a first image of an object using a first aperture according to an embodiment of the present invention, and obtaining a second image of an object using a second aperture, a first image and a plurality of blurs A calculation unit for sequentially calculating kernels, a comparison unit comparing similarities between pixels of the plurality of blur images obtained as a result of the sequentially calculation, and pixels of the second image, and an estimation of estimating depth information from the image based on the similarity It may include wealth.
본 발명의 일 실시예에 따른 연산부는, 상이한 크기의 N개의 블러커널들을 설정하고, 설정된 N개의 블러커널들 중 제 1 블러커널과 제 1 이미지를 연산하여 제 1 연산결과를 획득하고, 제 1 연산결과를 제 2 블러커널과 연산함으로써 제 2 연산결과가 획득되게 하는 캐스캐이드 연산을 수행하며, N은 자연수이고, 캐스캐이드 연산은 N개의 블러커널들 모두에 대하여 수행될 수 있다. The calculation unit according to an embodiment of the present invention sets N block kernels of different sizes, calculates a first image and a first image among the N block kernels, and obtains a first calculation result. A cascade operation is performed in which the second operation result is obtained by operating the operation result with the second block kernel, N is a natural number, and the cascade operation may be performed for all N block kernels.
본 발명의 일 실시예에 따른 제 N 블러커널의 크기는 기존의 제 N 블러커널의 크기보다 작을 수 있다. The size of the Nth blocker kernel according to an embodiment of the present invention may be smaller than that of the existing Nth blocker kernel.
본 발명의 일 실시예에 따른 N개의 블러커널들은 MxM, 1xM 및 Mx1 중 적어도 하나의 형태의 행렬이고, M은 자연수일 수 있다.N block kernels according to an embodiment of the present invention may be a matrix having at least one of MxM, 1xM, and Mx1, and M may be a natural number.
한편, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 전술한 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공할 수 있다. Meanwhile, according to an embodiment of the present invention, a computer-readable recording medium having recorded thereon a program for executing the above-described method on a computer can be provided.
본 명세서에서 사용되는 용어에 대해 간략히 설명하고, 본 발명에 대해 구체적으로 설명하기로 한다. Terms used herein will be briefly described and the present invention will be described in detail.
본 발명에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다. The terms used in the present invention have been selected as widely used general terms as possible in consideration of the functions in the present invention, but this may vary according to the intention or precedent of the person skilled in the art, the emergence of new technologies and the like. In addition, in certain cases, there is also a term arbitrarily selected by the applicant, in which case the meaning will be described in detail in the description of the invention. Therefore, the terms used in the present invention should be defined based on the meanings of the terms and the contents throughout the present invention, rather than the names of the simple terms.
명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.When any part of the specification is to "include" any component, this means that it may further include other components, except to exclude other components unless otherwise stated. In addition, the terms "... unit", "module", etc. described in the specification mean a unit for processing at least one function or operation, which may be implemented in hardware or software or a combination of hardware and software. .
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다. DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention. As those skilled in the art would realize, the described embodiments may be modified in various different ways, all without departing from the spirit or scope of the present invention. In the drawings, parts irrelevant to the description are omitted in order to clearly describe the present invention, and like reference numerals designate like parts throughout the specification.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 종래의 심도정보 추정방법의 개략도이다. 종래 기술에 따르면, 적외선 이미지(1)에 대하여 각각의 상이한 분산(variance) 값을 갖는 블러커널들(예컨대, 블러커널 1 내지 블러커널 N0)과의 연산을 통하여 블러 이미지들을 획득할 수 있다. 블러커널의 크기는 블러량에 따라 결정될 수 있다. 분산 값이 크면 블러량이 많을 수 있고, 분산 값이 작으면 블러량이 적을 수 있다. 블러는 이미지의 초점을 흐리거나(defocus) 이미지의 각각의 포인트의 컬러를 분산(spread out)시키는 등의 효과를 지칭할 수 있다. 또한, 종래의 기술에 따르면 이미지 상의 픽셀에 대한 심도 정보는 컬러 이미지(2) 상의 픽셀을 둘러싸는 패치(4)와 블러패치들과의 비교를 통한 유사도 판단에 기초하여 이미지로부터 심도 정보가 획득될 수 있다. 1 is a schematic diagram of a conventional depth information estimation method. According to the prior art, it is possible to obtain blur images through calculation with blur kernels having different variance values (eg,
종래에는 적외선 이미지(1)와 각각의 복수개의 블러커널들을 연산하였으므로 연산량 및 연산 과정에서 요구되는 메모리의 크기도 방대하였다. 다시 말해서, 종래의 기술은 이미지로부터 심도 정보를 추정하는데 있어서 연산 효율이 좋지 않으므로, 연산 효율을 증대시키기 위한 본 발명의 일 실시예와 같은 방법의 사용이 절실하다. Conventionally, since the
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 심도정보 추정방법의 개략도이다. 2 is a schematic diagram of a method for estimating depth information according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 적외선 이미지(1)에 대하여 각각의 상이한 분산(variance) 값을 갖는 블러커널들(예컨대, 10 내지 N0)과의 순차적인 연산을 통하여 블러 이미지들(예컨대, BP_1 내지 BP_N)이 획득될 수 있다. 다시 말해서, 제 1 이미지(1)의 소정의 영역을 크롭핑함으로써 획득가능한 제 1 패치(3)와 제 1 블러커널(10)의 연산을 통하여 제 1 블러 이미지(BP_1)가 획득될 수 있고, 제 1 이미지(1)와 제 1 블러커널(10)의 연산 결과와 제 2 블러커널(20)의 연산을 통하여 제 2 블러 이미지(BP_2)가 획득될 수 있다. 또한, 제 2 블러커널(20)과의 연산 결과와 제 3 블러커너(30)의 연산을 통하여 제 3 블러 이미지(BP_3)가 획득될 수 있다. 다시 말해서, 제 1 이미지(1)가 복수개의 블러커널들(예컨대, 10 내지 N0)과 누적적으로 연산됨으로써 블러 이미지들(예컨대, BP_1 내지 BP_N) 각각이 획득될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 누적적 연산은 캐스캐이드(cascade) 연산 등으로 지칭될 수 있다. 이미지와 블러커널의 연산은 컨벌루션 연산, 합산 또는 곱셈 연산 등을 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 이미지에 포함된 픽셀의 심도정보는 각각 획득된 블러 이미지들(BP_1 내지 BP_N)의 픽셀들과 제 2 이미지(2)의 픽셀들과의 유사도 비교를 통하여 이미지에 포함된 픽셀의 심도 정보가 추정될 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the blur images (eg, BP_1) through sequential calculation with the blur kernels (eg, 10 to N0) having respective different variance values with respect to the
본 발명의 일 실시예에 따른 가우시안 블러커널은 다음의 수학식 1과 같이 두 개의 상이한 가우시안 블러커널들의 연산으로 나타낼 수 있다. A Gaussian blocker kernel according to an embodiment of the present invention may be represented by the operation of two different Gaussian blocker kernels as shown in
수학식 1
σL은 두 개의 상이한 가우시안 블러커널들 중 더 큰 블러커널의 표준편차를 나타내고, σS는 더 작은 블러커널의 표준편차를 나타낸다. 또한, g는 가우시안 블러커널 함수를 나타낸다. σ L represents the standard deviation of the larger blocker among the two different Gaussian blockers, and σ S represents the standard deviation of the smaller blocker. G also represents a Gaussian blocker function.
각각의 블러커널과의 연산을 통한 블러링된 이미지는 다음의 수학식 2와 같이 나타낼 수 있다. 블러링된 이미지의 일부는 블러패치로 지칭될 수도 있다. I는 원본 이미지를 지칭할 수 있고, I1은 작은 크기의 블러커널과 연산되어 획득된 블러링된 이미지이고, I2는 큰 크기의 블러커널과 연산되어 획득된 블러링된 이미지를 지칭할 수 있다. The blurred image through the operation with each of the blur kernels may be represented by
수학식 2
본 발명의 일 실시예에 따르면, 블러링된 이미지 다음의 수학식 3과 같이 나타낼 수 있다. According to an embodiment of the present invention, it may be expressed as
수학식 3
본 발명의 일 실시예에 따라 블러커널들의 표준편차 집합이 일 때, 각각의 블러커널들과 연산되어 블러링된 이미지(예컨대, I1 내지 IN)는 다음의 수학식 4와 같이 나타낼 수 있다. 또한, 일 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the standard deviation set of the black kernels In this case, an image (eg, I1 to IN) calculated and blurred with each of the blur kernels may be represented by Equation 4 below. Also, Can be.
수학식 4
또한, 수학식 4는 다음과 같이 수학식 5로 나타낼 수 있다. In addition,
수학식 5
의 표준편차를 갖는 블러커널의 크기는 의 표준편차를 갖는 블러커널의 크기보다 작을 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따르면 연산에 사용될 메모리의 크기 및 곱셈 및 누적 연산 횟수가 획기적으로 감소될 수 있으며, 이에 따라 연산 효율이 대폭 증가될 수 있다. The size of a block kernel with a standard deviation of It may be smaller than the size of the block kernel with a standard deviation of. Therefore, according to an embodiment of the present invention, the size of the memory to be used for the calculation and the number of multiplication and accumulation operations can be significantly reduced, and thus the computational efficiency can be greatly increased.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 이미지로부터 심도정보를 추정할 때의 연산 복잡도를 감소시키기 위한 방법을 나타낸 순서도이다. 3 is a flowchart illustrating a method for reducing computational complexity when estimating depth information from an image according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 일 실시예에 따른 이미지로부터 심도(depth)정보를 추정할 때의 연산 복잡도를 감소시키기 위한 방법은, 제 1 조리개를 이용하여 제 1 이미지를 획득하고, 제 2 조리개를 이용하여 제 2 이미지를 획득하는 단계(S1000), 복수개의 블러 이미지들을 획득하기 위하여 제 1 이미지와 복수개의 블러커널들을 순차적으로 연산하는 단계(S2000), 심도정보가 추정될 픽셀의 주변 픽셀들 또는 패치를 이용하여, 복수개의 블러 이미지들의 픽셀들 각각과 제 2 이미지의 픽셀들과의 유사도를 비교하는 단계(S3000) 및 유사도에 기초하여 이미지의 심도 정보를 추정하는 단계(S4000)를 포함할 수 있다. A method for reducing computational complexity when estimating depth information from an image according to an embodiment of the present invention may include obtaining a first image using a first aperture and using a second aperture to obtain a second image. Acquiring an image (S1000), sequentially calculating the first image and the plurality of blur kernels to acquire a plurality of blur images (S2000), using peripheral pixels or patches of a pixel for which depth information is to be estimated. The method may include comparing the similarity between the pixels of the plurality of blur images with the pixels of the second image (S3000) and estimating depth information of the image based on the similarity (S4000).
본 발명의 일 실시예에 따른 제 1 이미지와 복수개의 블러커널들을 순차적으로 연산하는 단계(S2000)는, 상이한 크기의 N개의 블러커널들을 설정하는 단계 및 N개의 블러커널들 중 제 1 블러커널과 제 1 이미지를 연산하여 제 1 연산결과를 획득하고, 제 1 연산결과를 제 2 블러커널과 연산함으로써 제 2 연산결과가 획득되게 하는 캐스캐이드 연산을 수행하는 단계를 포함할 수 있다. 이때 N은 자연수이고, 캐스캐이드 연산은 N개의 블러커널들 모두에 대하여 수행될 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the step of sequentially calculating the first image and the plurality of block kernels (S2000) may include setting N block kernels having different sizes and a first block kernel among the N block kernels. And calculating a first image to obtain a first operation result, and performing a cascade operation to obtain a second operation result by calculating the first operation result with the second block kernel. In this case, N is a natural number, and the cascade operation may be performed on all N blocks.
본 발명의 일 실시예에 따른 제 1 조리개는 적외선(IR) 필터일 수 있고, 제 1 이미지는 적외선 이미지일 수 있다. 또한, 제 2 조리개는 카메라 시스템 등에서 사용될 수 있는 광량 조절을 위한 조리개일 수 있고, 제 2 이미지는 객체가 촬영된 컬러 이미지일 수 있다. 제 1 이미지 상의 소정 면적의 제 1 패치는 NxN 픽셀 면적(N은 자연수)을 갖는 이미지 영역일 수 있다. 또한, 패치는 윈도우로 지칭될 수도 있다.The first stop according to an embodiment of the present invention may be an infrared (IR) filter, the first image may be an infrared image. In addition, the second aperture may be an aperture for adjusting the amount of light that may be used in a camera system, and the second image may be a color image in which an object is photographed. The first patch of the predetermined area on the first image may be an image area having an N × N pixel area (N is a natural number). Patches may also be referred to as windows.
본 발명의 일 실시예에 따르면 제 1 이미지와 복수개의 블러커널들이 순차적으로 연산될 수 있다. 다시 말해서, 상이한 크기의 N개의 블러커널들이 설정되면, N개의 블러커널들(N은 자연수) 중 제 1 블러커널(10)과 제 1 이미지(1)를 연산하여 제 1 연산결과를 획득하고, 그 후 제 1 연산결과를 제 2 블러커널(20)과 연산함으로써 제 2 연산결과를 획득할 수 있다. 이미지에 대한 이러한 누적적인 연산은 캐스캐이드 연산으로 지칭될 수 있다. 또한 이러한 캐스캐이드 연산은 N개의 블러커널들 모두에 대하여 수행될 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the first image and the plurality of block kernels may be sequentially calculated. In other words, when N block kernels of different sizes are set, the
본 발명의 일 실시예에 따른 제 N 블러커널의 크기는 상대적으로 작은 블러커널일 수 있다. 다시 말해서, 제 N 블러커널의 크기는 종래의 제 N 블러커널의 크기보다 작을 수 있다. The size of the N-th blocker kernel according to an embodiment of the present invention may be a relatively small block kernel. In other words, the size of the N-th blocker kernel may be smaller than that of the conventional N-th blocker kernel.
본 발명의 일 실시예에 따르면 캐스캐이드 연산을 통하여 획득된 복수개의 픽셀들을 둘러싸는 블러패치들을 이용하여, 전술한 픽셀들과 제 2 이미지의 픽셀들 각각과의 유사도를 비교함으로써 이미지의 심도 정보가 추정될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 캐스캐이드 연산을 이용하면 연산의 복잡도가 대폭 감소될 수 있으며 이미지들은 기존대비 더욱 많이 블러링될 수 있다. According to an embodiment of the present invention, depth information of an image is compared by comparing similarities between the aforementioned pixels and each of the pixels of the second image using blur patches surrounding the plurality of pixels obtained through the cascade operation. Can be estimated. Using a cascaded operation according to an embodiment of the present invention can greatly reduce the complexity of the operation and the image can be more blurred than before.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 순차연산을 통한 심도정보 추정방법을 나타낸다. 4 illustrates a method of estimating depth information through sequential operations according to an embodiment of the present invention.
예를 들면, 3x3과 25x25 사이의 크기를 갖는 46개의 블러커널들이 존재한다고 할 때, 도 4에서와 같이 WxH (W 및 H는 자연수) 크기의 제 1 이미지(1)에 대하여 (6σ1-1)x(6σ1-1) 크기의 제 1 블러커널(10)이 적용될 수 있다. 다시 말해서, 제 1 이미지(1)와 제 1 블러커널(10)이 연산될 수 있다. 제 1 이미지(1)에 포함된 픽셀들의 픽셀값과 제 1 블러커널(10)의 행렬값이 곱해져서 누적되는 연산이 수행될 수 있다. 이러한 연산의 일 예로서, 컨벌루션 연산이 포함될 수 있다. 그리고나서, 제 1 이미지(1)와 제 1 블러커널(10)의 연산 결과는 제 2 블러커널과의 연산을 위한 입력으로 제공될 수 있다. 제 2 블러커널의 크기는 제 1 블러커널의 크기보다 작을 수 있다. 이러한 순차적인 연산은, 도 4에서와 같이, 제 1 블러커널에서부터 제 N 블러커널까지 적용될 수 있다.For example, suppose there are 46 block kernels with sizes between 3x3 and 25x25, for a
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 순차연산을 통한 심도정보 추정방법을 나타낸다.5 illustrates a depth information estimation method through sequential operation according to another embodiment of the present invention.
본 발명의 일 실시예에 따른 N개의 블러커널들은 MxM, 1xM 및 Mx1 중 적어도 하나의 형태의 행렬일 수 있다. 여기서, M은 자연수일 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 가우시안 블러커널들은 1xM 및 Mx1의 행렬 형태로 이미지에 적용될 수 있다. 다시 말해서, 별개의 가우시안 블러커널들이 이미지와 연산될 수 있다. 예를 들면, σi의 표준편차를 갖는 가우시안 블러커널은 1xM의 행렬 형태의 블러커널(11) 및 Mx1의 행렬 형태의 블러커널(12)로써 적외선 이미지와 연산될 수 있다. 도 5에서와 같이 1xM의 행렬 형태의 블러커널(11)이 제 1 이미지(1)와 연산되고 이러한 연산 결과는 Mx1의 행렬 형태의 블러커널(12)과 순차적으로 연산될 수 있다. N block kernels according to an embodiment of the present invention may be a matrix of at least one of MxM, 1xM, and Mx1. Here, M may be a natural number. Gaussian block kernels according to an embodiment of the present invention may be applied to an image in the form of a matrix of 1xM and Mx1. In other words, separate Gaussian black kernels can be computed with the image. For example, a Gaussian blocker kernel with a standard deviation of sigma i can be computed with an infrared image as a
도 6은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 순차연산을 통한 심도정보 추정방법을 나타낸다.6 illustrates a depth information estimation method through sequential operation according to another embodiment of the present invention.
이미지에 대하여 이동-평균 필터(RAF, Running-Average Filter)를 복수회 적용함으로써 가우시안 블러링 효과와 근사화할 수 있다. 예컨대, 이미지에 대하여 이동-평균 필터를 4회 적용하면 가우시안 블러링 효과와 충분히 근사화된 효과를 달성할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면 제 1 RAF 적용으로써 이미지에 대하여 mxm 크기의 블러커널(13)과의 연산을 수행할 수 있고, 연산 결과를 제 2 RAF 적용을 위한 입력으로써 제공되게 할 수 있다. 예를 들어, RAF 연산은 블러커널의 행렬값과 이미지의 패치에 포함된 픽셀값의 합산 및 1/m2의 곱셈 연산 등을 포함할 수 있다. By applying a running-average filter (RAF) to the image multiple times, the gaussian blurring effect can be approximated. For example, applying a moving-average filter four times on an image can achieve an effect that is sufficiently approximated with a Gaussian blurring effect. According to an embodiment of the present invention, the first RAF may be applied to the image to perform an operation with the
도 7은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 순차연산을 통한 심도정보 추정방법을 나타낸다.7 illustrates a depth information estimation method through sequential operation according to another embodiment of the present invention.
도 6을 참조하여 전술한 바와 같이, 이미지에 대하여 이동-평균 필터(RAF)를 적어도 4회 적용함으로써 가우시안 블러링 효과와 근사화된 효과를 달성할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면 제 1 RAF 적용으로써 이미지에 대하여 1xm의 행렬 형태의 블러커널(14)과 mx1의 행렬 형태의 블러커널(15)이 적용될 수 있다. 다시 말해서, 본 발명에 따른 적외선 이미지 등에 대한 이동-평균필터(RAF)의 적용은, 1xm의 행렬 형태의 블러커널(14)과의 연산을 수행하고 이러한 연산 수행의 결과를 mx1의 행렬 형태의 블러커널(15)의 입력으로써 제공하여 복수개의 블러커널들에 대하여 순차적인 연산이 이루어지게 할 수 있다. 예를 들면, 1xm의 행렬 형태의 블러커널(14) 또는 mx1의 행렬 형태의 블러커널(15)과의 연산은 각각의 블러커널의 행렬값과 이미지에 포함된 픽셀값의 합산 및 1/m의 곱셈 연산 등을 포함할 수 있다.As described above with reference to FIG. 6, a Gaussian blurring effect and an approximation effect may be achieved by applying a moving-average filter (RAF) to the image at least four times. According to an exemplary embodiment of the present invention, a 1xm
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지로부터 심도정보를 추정할 때의 연산 복잡도를 감소시키기 위한 방법은 가우시안 블러커널 뿐만 아니라 비-가우시안(non-Gaussian) 블러커널들에 대하여도 동일하게 적용될 수 있다. 점 확산 함수(PSF, Point Spread Function)들을 이용한 블러-기반 심도 추정 방법으로써 본 발명의 일 실시예에 따라 도 2에서와 같은 방법이 이용될 수 있고, 이에 따르면 연산량을 대폭 감소시킬 수 있다. In addition, the method for reducing the computational complexity when estimating depth information from an image according to an embodiment of the present invention may be equally applied to non-Gaussian black kernels as well as Gaussian black kernels. have. As a blur-based depth estimation method using Point Spread Functions (PSF), the method as shown in FIG. 2 may be used according to an embodiment of the present invention, thereby greatly reducing the amount of computation.
도 1과 같은 종래의 기법에 따르면, 블러링된 이미지는 다음의 수학식 6과 같이 나타낼 수 있다. B1 내지 BN은 블러커널들을 나타내고, I는 원본 이미지를 나타내며, I1 내지 IN은 각각의 블러커널들을 적용함으로써 획득된 블러링된 이미지를 나타낸다. According to the conventional technique as shown in FIG. 1, the blurred image may be represented by Equation 6 below. B1 to BN represent the block kernels, I represents the original image, and I1 to IN represent the blurred image obtained by applying respective block kernels.
수학식 6
본 발명의 일 실시예에 따르면, 블러링된 이미지는 다음의 수학식 7과 같이 나타낼 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the blurred image may be represented by Equation 7 below.
수학식 7
여기서, ⓧ는 디컨벌루션 연산자를 나타낸다. 또한, 제 블러커널의 크기는 제 의 크기보다 작을 수 있다. Where ⓧ represents a deconvolution operator. Also, my The size of the black kernel It may be less than the size of.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따라 이미지로부터 심도정보를 추정할 때의 연산 복잡도를 감소시키기 위한 장치를 나타낸 블록도이다.8 is a block diagram illustrating an apparatus for reducing computational complexity when estimating depth information from an image according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 일 실시예에 따른 이미지로부터 심도정보를 추정할 때의 연산 복잡도를 감소시키기 위한 장치(1000)는, 제 1 조리개를 이용하여 제 1 이미지를 획득하고 제 2 조리개를 이용하여 제 2 이미지를 획득하는 이미지획득부(1100), 복수개의 블러 이미지들을 획득하기 위하여 제 1 이미지와 복수개의 블러커널들을 순차적으로 연산하는 연산부(1200), 복수개의 블러 이미지들의 픽셀들과 제 2 이미지의 픽셀들 간의 유사도를 비교하는 비교부(1300) 및 유사도에 기초하여 이미지의 심도 정보를 추정하는 추정부(1400)를 포함할 수 있다. The
연산부(1200)는, 상이한 크기의 N개의 블러커널들을 설정하고, 설정된 N개의 블러커널들 중 제 1 블러커널과 제 1 패치를 연산하여 제 1 연산결과를 획득하고, 제 1 연산결과를 제 2 블러커널과 연산함으로써 제 2 연산결과가 획득되게 하는 캐스캐이드 연산을 수행하며, N은 자연수이고, 캐스캐이드 연산은 N개의 블러커널들 모두에 대하여 수행될 수 있다. The calculating
본 발명의 일 실시예에 따른 제 N 블러커널의 크기는 기존의 제 N 블러커널의 크기보다 작을 수 있다. The size of the Nth blocker kernel according to an embodiment of the present invention may be smaller than that of the existing Nth blocker kernel.
본 발명의 일 실시예에 따른 N개의 블러커널들은 MxM, 1xM 및 Mx1 중 적어도 하나의 형태의 행렬이고, M은 자연수일 수 있다. N block kernels according to an embodiment of the present invention may be a matrix having at least one of MxM, 1xM, and Mx1, and M may be a natural number.
본 발명의 일 실시예에 따른 장치와 관련하여서는 전술한 방법에 대한 내용이 적용될 수 있다. 따라서, 장치와 관련하여, 전술한 방법에 대한 내용과 동일한 내용에 대하여는 설명을 생략하였다.With regard to the apparatus according to an embodiment of the present invention, the above-described method may be applied. Therefore, with respect to the apparatus, the description of the same contents as those of the above-described method is omitted.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. The foregoing description of the present invention is intended for illustration, and it will be understood by those skilled in the art that the present invention may be easily modified in other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention. will be. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are exemplary in all respects and not restrictive.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is shown by the following claims rather than the above description, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents should be construed as being included in the scope of the present invention. do.
Claims (9)
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| PCT/KR2015/000475 WO2016114427A1 (en) | 2015-01-16 | 2015-01-16 | Method and device for reducing computational complexity when depth information is estimated from image |
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| PCT/KR2015/000475 WO2016114427A1 (en) | 2015-01-16 | 2015-01-16 | Method and device for reducing computational complexity when depth information is estimated from image |
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|---|---|---|---|
| PCT/KR2015/000475 Ceased WO2016114427A1 (en) | 2015-01-16 | 2015-01-16 | Method and device for reducing computational complexity when depth information is estimated from image |
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Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20110222734A1 (en) * | 2010-03-10 | 2011-09-15 | Industrial Technology Research Institute | Methods for evaluating distances in a scene and apparatus and machine readable medium using the same |
| US20120148109A1 (en) * | 2010-06-17 | 2012-06-14 | Takashi Kawamura | Distance estimation device, distance estimation method, integrated circuit, and computer program |
| KR20120099713A (en) * | 2009-12-16 | 2012-09-11 | 소니 주식회사 | Algorithms for estimating precise and relative object distances in a scene |
| WO2014008939A1 (en) * | 2012-07-12 | 2014-01-16 | Dual Aperture, Inc. | Gesture-based user interface |
| US20140184748A1 (en) * | 2013-01-02 | 2014-07-03 | California Institute Of Technology | Single-sensor system for extracting depth information from image blur |
-
2015
- 2015-01-16 WO PCT/KR2015/000475 patent/WO2016114427A1/en not_active Ceased
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20120099713A (en) * | 2009-12-16 | 2012-09-11 | 소니 주식회사 | Algorithms for estimating precise and relative object distances in a scene |
| US20110222734A1 (en) * | 2010-03-10 | 2011-09-15 | Industrial Technology Research Institute | Methods for evaluating distances in a scene and apparatus and machine readable medium using the same |
| US20120148109A1 (en) * | 2010-06-17 | 2012-06-14 | Takashi Kawamura | Distance estimation device, distance estimation method, integrated circuit, and computer program |
| WO2014008939A1 (en) * | 2012-07-12 | 2014-01-16 | Dual Aperture, Inc. | Gesture-based user interface |
| US20140184748A1 (en) * | 2013-01-02 | 2014-07-03 | California Institute Of Technology | Single-sensor system for extracting depth information from image blur |
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