본 논문에서는 위그너 역변환 라이트 필드(Wigner inversed Light Field; WLF) 기반 컴퓨터 생성 홀로그램(Computer Generated Hologram; CGH)의 두 가지 주요 주제, 즉 품질 향상 및 저작 기술 개발에 대해 기술한다. 이 논문에서 다루는 두 가지 주요 주제 중 하나인 품질 향상과 관련하여 색수차 제거와 고품질 라이트 필드 취득에 대해 기술한다. 다른 주제인 저작 기술과 관련해서는 폐색 처리와 홀로그램으로부터 라이트 필드 취득에 대해 기술한다.
WLF 기반 CGH(Wigner inversed Light Field computer generated Hologram; WLFH) 기술은 주어진 라이트 필드 데이터로부터 임의의 반송파를 가진 연속적인 파면을 생성하며, 이는 라이트 필드 내의 광선 각도를 평면 반송파의 공간 주파수로 해석함으로써 이루어진다.
WLF 기반 CGH의 품질을 저하시키는 요소 중 하나는 빛의 파장에 대한 광선 각도와 공간 주파수의 의존성으로 인한 홀로그램 재구성 시의 색수차가 존재한다는 것이다. 이를 극복하기 위해 모든 색상 채널에 대한 공통 홀로그램 픽셀 간격을 설정하여 가장 작은 파란색 회절 각도가 라이트 필드의 시야를 모두 커버하도록 보장하는 기법을 제안한다. 또한, 모든 색상 채널에 대한 공통 공간 주파수 샘플링 그리드를 설정하기 위해 라이트 필드를 파란색 파장의 공간 주파수 범위 및 빨간색 파장의 샘플링 간격으로 보간한다. 제안된 기법은 라이트 필드에 포함된 정보의 손실 없이 색상 홀로그램을 합성함을 보장하여 색수차를 제거한다.
품질 향상 연구의 두 번째 측면으로서 고품질 및 방대한 양의 라이트 필드 취득 문제를 신경망을 통해 해결하는 방법에 대해 소개한다. 합성 시 기존의 방법인 호겔 WLFH 기반보다 더 많은 데이터양의 정보가 필요하다는 문제가 있다. 더 많은 정보는 라이트 필드의 이미지 배열의 수를 뜻한다. 라이트 필드 취득 문제를 해결하는 방법으로서 단일 이미지로부터 라이트 필드를 취득하는 방법, 신경 방사 필드를 이용해 제한된 라이트 필드로부터 조밀한 라이트 필드로 확장하는 방법이 고려될 수 있다. 본 논문에서는 두 방법을 모두 구현하여 제한된 정보로부터 조밀한 라이트 필드를 취득하고 고품질의 WLFH를 합성할 수 있음을 검증한다.
연구의 세 번째 측면은 WLFH의 저작 기술 개발에 기여한다. 홀로그램 저작을 위하여 필수적인 요소 중 하나는 이종 데이터로 주어진 3차원 장면간의 폐색 처리를 수행하는 것이다. 본 논문에서는 복합 장면 홀로그램을 생성하기 위해 배경 홀로그램과 전경 라이트 필드 사이의 폐색 처리 기법을 제안한다. 기존 방법은 일반적으로 배경 홀로그램을 라이트 필드로 변환한 후 라이트 필드 도메인에서 폐색을 처리한다. 그러나 본 논문은 배경 홀로그램과 전경 라이트 필드 사이의 도메인 변환 없이 라이트 필드의 재-샘플링을 통해 직접적으로 폐색을 처리하는 것을 제시한다. 이 접근 방식은 전경 홀로그램을 라이트 필드로부터 합성할 때 전경을 조명하는 반송파로 배경 홀로그램을 고려한다. 이 방법은 라이트 필드와 홀로그램 도메인 간의 변환 없기 때문에 계산 효율성을 향상시킬 뿐만 아니라 모든 각도 정보를 자연스럽게 폐색 처리에 고려하여 정확성을 향상시킨다. 제안된 기법의 정확성은 합성된 복합 장면 홀로그램의 수치적 합성 및 재구성을 통하여 검증하였다.
마지막으로, 홀로그램과 라이트 필드 간의 보다 직접적인 저작을 위하여 홀로그램으로부터 라이트 필드를 추출하는 기법을 제안한다. 제안된 기법은 조정 가능한 U-net을 사용하여 기존 기법 대비 적은 해상도 손실로 고품질 라이트 필드를 추출한다. 제안된 라이트 필드 추출 기법의 초기 연구 결과를 제시하며 보다 높은 수준의 라이트 필드 추출을 위한 향후 연구 방향을 논의한다.