KR101087863B1 - Method of deciding image boundaries using structured light, record medium for performing the same and apparatus for image boundary recognition system using structured light - Google Patents

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KR101087863B1 KR1020100044352A KR20100044352A KR101087863B1 KR 101087863 B1 KR101087863 B1 KR 101087863B1 KR 1020100044352 A KR1020100044352 A KR 1020100044352A KR 20100044352 A KR20100044352 A KR 20100044352A KR 101087863 B1 KR101087863 B1 KR 101087863B1
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Abstract

경계 검출의 정확도를 향상시킬 수 있는 구조 광 패턴을 이용한 영상의 경계를 결정하는 방법, 이러한 방법이 기록된 기록매체 및 구조광 패턴을 이용한 영상의 경계 인식 시스템이 개시된다. 먼저 물체에 투사된 참조 패턴, 신호 패턴 및 상기 신호 패턴을 반전 시킨 반전 신호 패턴에 기초한 이미지 데이터를 획득하고 획득한 데이터에 기초하여 물체 표면의 반사지수를 추정하고 반사지수를 기반으로 신호 패턴를 정규화한 입사광 신호 및 상기 반전 신호 패턴을 정규화한 반전 입사광 신호를 산출하고 정규화 된 입사광 신호 및 반전 입사광 신호의 교차점을 이용하여 신호 패턴과 반전 신호 패턴의 경계를 검출할 수 있다. 따라서, 경계 검출의 정확도를 향상시킬 수 있다.Disclosed are a method of determining a boundary of an image using a structured light pattern capable of improving the accuracy of edge detection, and a recording medium on which the method is recorded and a boundary recognition system of an image using the structured light pattern. First, image data based on a reference pattern, a signal pattern, and an inverted signal pattern in which the signal pattern is inverted is obtained, and the reflection index of the object surface is estimated based on the obtained data, and the signal pattern is normalized based on the reflection index. The inverted incident light signal normalizing the incident light signal and the inverted signal pattern may be calculated, and the boundary between the signal pattern and the inverted signal pattern may be detected using the intersection of the normalized incident light signal and the inverted incident light signal. Therefore, the accuracy of boundary detection can be improved.

Description

구조 광 패턴을 이용한 영상의 경계를 결정하는 방법, 이러한 방법이 기록된 기록매체 및 구조 광 패턴을 이용한 영상의 경계 인식 시스템{METHOD OF DECIDING IMAGE BOUNDARIES USING STRUCTURED LIGHT, RECORD MEDIUM FOR PERFORMING THE SAME AND APPARATUS FOR IMAGE BOUNDARY RECOGNITION SYSTEM USING STRUCTURED LIGHT}Method of determining the boundary of an image using a structured light pattern, a recording medium on which such a method is recorded, and a boundary recognition system of an image using a structured light pattern TECHNICAL OF DECIDING IMAGE BOUNDARIES USING STRUCTURED LIGHT, RECORD MEDIUM FOR PERFORMING THE SAME AND APPARATUS FOR IMAGE BOUNDARY RECOGNITION SYSTEM USING STRUCTURED LIGHT}

본 발명은 영상의 경계를 결정하는 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 투사 수단으로 패턴을 투사하고 영상 캡처 수단으로 투사된 패턴을 획득하는 구조 광 패턴을 이용한 영상의 경계를 결정하는 방법, 이러한 방법이 기록된 기록매체 및 구조 광 패턴을 이용한 영상의 경계 인식 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a method for determining a boundary of an image, and more particularly, a method for determining a boundary of an image using a structured light pattern for projecting a pattern with a projection means and obtaining a projected pattern with the image capturing means. An image boundary recognition system using the recorded recording medium and the structured light pattern.

구조 광(structured light)을 이용한 3차원 카메라는 스테레오 카메라(stereo camera)의 변형으로, 두 개의 동일한 카메라를 사용하는 스테레오 카메라와는 달리 그 중 하나의 카메라를 빔 프로젝터(beam projector)와 같은 투사 수단으로 대체한 구성을 가진다. 구조 광을 이용한 3차원 카메라 시스템에서는 물체에 투사 수단을 이용하여 패턴을 조사하고, 패턴이 조사된 물체를 카메라 등의 영상 캡처 수단을 이용하여 촬영한 후 촬영된 패턴을 처리하여 3차원 정보를 획득한다.Three-dimensional cameras using structured light are variants of stereo cameras. Unlike stereo cameras that use two identical cameras, one of them is a projection means such as a beam projector. Has a configuration replaced with In a three-dimensional camera system using structured light, an object is irradiated with a pattern using a projection means, and an object with the pattern is photographed by using an image capturing means such as a camera, and then processed by the photographed pattern to obtain three-dimensional information. do.

종래의 스테레오 카메라 시스템은 수동적으로 영상으로부터 특징점(feature)만을 이용하는 반면, 구조 광 카메라 시스템은 능동적으로 투사 수단으로부터 투사된 패턴을 특징점으로 이용하기 때문에 높은 처리속도와 공간 해상도를 얻을 수 있다. 상술한 장점으로 인해 구조 광 카메라 시스템은 물체의 모델링이나 인식, 3차원 계측, 산업 검사, 리버스 엔지니어링 등에 널리 사용되고 있다. Conventional stereo camera systems passively use only features from an image, while structured optical camera systems actively use patterns projected from projection means as feature points, resulting in high processing speed and spatial resolution. Due to the advantages described above, structural optical camera systems are widely used for modeling or recognizing objects, three-dimensional measurement, industrial inspection, reverse engineering, and the like.

특히, 지능형 로봇 공학 분야에서 종래의 스테레오 카메라 시스템은 홈 서비스 로봇과 같이 작업 공간의 모델링을 위해 방대한 양의 3차원 데이터가 필요한 경우 또는 물체에 충분한 성질정보가 없고 배경의 색상 변화가 없는 평이하고 단순한 환경으로부터는 적절한 3차원 정보를 제공할 수 없기 때문에 구조 광 카메라 시스템의 사용이 더욱 필요하다.In particular, in the field of intelligent robotics, conventional stereo camera systems are simple and simple, such as home service robots, when a large amount of three-dimensional data is required for the modeling of a workspace, or when there is not enough property information on an object and no color change of the background. The use of structural optical camera systems is further needed because it is unable to provide adequate three-dimensional information from the environment.

구조 광 카메라 시스템에서 3차원 데이터의 정확도는 카메라를 통해 촬영된 영상으로부터 프로젝터에 의해 투사된 패턴을 얼마나 정확하게 판별하는가에 달려있다. 이와 같은 이유로 프로젝터에서 투사된 패턴과 카메라를 통해 획득한 영상 사이의 연관성을 보다 강건하고 정확하게 찾기 위한 다양한 패턴들이 제안되었다.The accuracy of three-dimensional data in a structured optical camera system depends on how accurately the pattern projected by the projector is determined from the image taken through the camera. For this reason, various patterns have been proposed to find a more robust and accurate relationship between the pattern projected from the projector and the image acquired by the camera.

그러나, 구조 광 카메라 시스템에서 영상 복원의 정확도를 향상시키기 위해 패턴의 경계를 정확하게 찾는 방법에 대한 문제는 관심의 대상이 되지 못하고 있다.However, the problem of how to accurately find the boundary of the pattern in order to improve the accuracy of image reconstruction in the structured optical camera system has not been of interest.

본 발명의 목적은 경계 검출의 정확도를 향상시킬 수 있는 구조 광 패턴을 이용한 영상의 경계를 결정하는 방법을 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a method for determining the boundary of an image using a structured light pattern that can improve the accuracy of the edge detection.

또한, 본 발명의 다른 목적은 경계 검출의 정확도를 향상시킬 수 있는 구조 광 패턴을 이용한 영상의 경계를 결정하는 방법을 수행하는 프로그램을 기록한 기록매체를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a recording medium having recorded thereon a program for performing a method for determining the boundary of an image using a structured light pattern which can improve the accuracy of edge detection.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은 상기 구조 광 패턴을 이용한 영상의 경계를 결정하는 방법을 수행하는 구조광 패턴을 이용한 영상의 경계 인식 시스템을 제공하는 것이다.In addition, another object of the present invention is to provide a boundary recognition system of an image using a structured light pattern for performing a method of determining the boundary of the image using the structured light pattern.

본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.Technical problems of the present invention are not limited to the technical problems mentioned above, and other technical problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 구조 광 패턴을 이용한 영상의 경계를 결정하는 방법은 물체에 투사된 참조 패턴, 신호 패턴 및 상기 신호 패턴을 반전 시킨 반전 신호 패턴에 기초한 이미지 데이터를 획득하는 데이터 획득 단계, 획득한 상기 데이터에 기초하여 상기 물체 표면의 반사지수를 추정하는 단계, 상기 반사지수를 기반으로 상기 신호 패턴를 정규화한 입사광 신호 및 상기 반전 신호 패턴을 정규화한 반전 입사광 신호를 산출하는 단계; 및 상기 정규화 된 입사광 신호 및 상기 반전 입사광 신호의 교차점을 이용하여 상기 신호 패턴과 상기 반전 신호 패턴의 경계를 검출하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 데이터 획득 단계는 상기 물체에 참조 패턴을 투사하고 투사된 상기 참조 패턴을 캡처한 이미지로부터 참조 데이터를 획득하는 단계, 상기 물체에 상기 신호 패턴 및 상기 반전 신호 패턴을 투사하고 투사된 상기 신호 패턴 및 상기 반전 신호 패턴을 캡처한 이미지로부터 신호 데이터를 획득하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 참조 패턴은 흰색 빛 및 검은색 빛 중 하나로 구성되며, 상기 신호 패턴은 흰색 및 검정색 빛으로 구성될 수 있다. 참조 데이터는 상기 참조 패턴, 반사지수, 주변광, 상기 참조패턴의 캡처시 포함되는 블러 및 잡음을 각각 모델링한 데이터에 기초하여 획득할 수 있다. 상기 신호 데이터는 상기 신호패턴, 상기 신호 패턴의 투사시 포함되는 블러, 반사지수, 주변광, 상기 패턴의 캡처시 포함되는 블러 및 잡음을 모델링한 데이터에 기초하여 획득할 수 있다. 상기 신호 데이터는 상기 반전 신호패턴, 상기 반전 신호 패턴의 투사시 포함되는 블러, 반사지수, 주변광, 상기 반전 신호 패턴의 캡처시 포함되는 블러 및 잡음을 모델링한 데이터에 기초하여 획득할 수 있다. 획득한 상기 데이터에 기초하여 상기 물체 표면의 반사지수를 추정하는 단계는 상기 획득된 참조 데이터간의 차이에 대해 도함수를 취한 결과에 기초하여 판단할 수 있다. 획득한 상기 데이터에 기초하여 상기 물체 표면의 반사지수를 추정하는 단계는 상기 획득된 참조 데이터간의 차이에 대해 도함수를 취한 결과에 기초하여 경계 검출 오류를 정정할 위치를 판단하는 단계를 포함할 수 있다. 획득한 상기 데이터에 기초하여 상기 물체 표면의 반사지수를 추정하는 단계는 상기 획득된 참조 데이터간의 차이에 리차드슨-루시 디컨볼루션(Rechardson-Lucy deconvolution) 알고리즘을 적용하여 상기 반사지수를 획득할 수 있다. 상기 반사지수를 기반으로 상기 신호 패턴를 정규화한 입사광 신호 및 상기 반전 신호 패턴을 정규화한 반전 입사광 신호를 산출하는 단계는 상기 신호 패턴을 캡처한 이미지로부터 획득한 신호 데이터 및 상기 참조 패턴을 캡처한 이미지로부터 획득한 참조 데이터의 차이를 디컨볼루션한 값을 상기 반사지수로 나누어 상기 입사광 신호를 산출하는 단계 및 상기 반전 신호패턴을 캡처한 이미지로부터 획득한 신호 데이터 및 상기 참조 패턴을 캡처한 이미지로부터 획득한 참조 데이터의 차이를 디컨볼루션한 값을 상기 반사 지수로 나누어 상기 반전 입사광 신호를 산출하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 구조광 패턴을 이용한 영상의 경계를 결정하는 방법은 상기 표면의 반사도가 일정한 경우에는 상기 신호 패턴을 캡처한 이미지의 밝기 신호 및 상기 반전 신호 패턴을 캡처한 이미지의 밝기 신호의 교차점을 이용하여 경계를 검출하는 단계를 더 포함할 수 있다. According to an aspect of the present invention, a method of determining a boundary of an image using a structured light pattern includes a reference pattern, a signal pattern, and an inverted signal pattern inverting the signal pattern. A data acquisition step of acquiring based image data, estimating a reflection index of the surface of the object based on the acquired data, an incidence light signal normalizing the signal pattern and an inversion signal pattern normalized based on the reflection index Calculating an incident light signal; And detecting a boundary between the signal pattern and the inverted signal pattern by using an intersection point of the normalized incident light signal and the inverted incident light signal. The data acquiring step may include: projecting a reference pattern onto the object and acquiring reference data from the captured image of the projected reference pattern; projecting the signal pattern and the inverted signal pattern onto the object; And acquiring signal data from the image capturing the inverted signal pattern. The reference pattern is composed of one of white light and black light, and the signal pattern may be composed of white and black light. Reference data may be obtained based on data modeling the reference pattern, reflection index, ambient light, blur and noise included in capturing the reference pattern, respectively. The signal data may be obtained based on data modeling the signal pattern, the blur included in the projection of the signal pattern, the reflection index, the ambient light, the blur included in the capture of the pattern, and the noise. The signal data may be obtained based on data modeling the inversion signal pattern, the blur included in the projection of the inverted signal pattern, the reflection index, the ambient light, the blur included in the capture of the inverted signal pattern, and the noise. The estimating of the reflection index of the surface of the object based on the obtained data may be determined based on a result of taking a derivative of the difference between the obtained reference data. Estimating the reflection index of the surface of the object based on the obtained data may include determining a position to correct the boundary detection error based on a result of taking a derivative for the difference between the obtained reference data. . Estimating the reflection index of the surface of the object based on the obtained data may be obtained by applying a Richardson-Lucy deconvolution algorithm to the difference between the obtained reference data. . The calculating of the incident light signal normalizing the signal pattern and the inverted incident light signal normalizing the inverted signal pattern based on the reflection index may include calculating the signal data obtained from the image capturing the signal pattern and the image capturing the reference pattern. Calculating the incident light signal by dividing the difference of the obtained reference data by the reflection index, and obtaining the signal data obtained from the image capturing the inverted signal pattern and the image capturing the reference pattern. And calculating the inverted incident light signal by dividing a value obtained by deconvolving a difference of reference data by the reflection index. In the method of determining the boundary of an image using the structured light pattern, when the reflectivity of the surface is constant, the boundary is formed by using an intersection point of the brightness signal of the image capturing the signal pattern and the brightness signal of the image capturing the inversion signal pattern. It may further comprise the step of detecting.

또한, 본 발명의 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 삼차원 영상의 인식을 수행하는 디지털 처리 장치에 의해 실행될 수 있는 명령어의 프로그램이 유형적으로 구현되어 있으며, 상기 디지털 처리 장치에 의해 판독될 수 있는 프로그램을 기록한 기록매체는 물체에 투사된 참조 패턴, 신호 패턴 및 상기 신호패턴을 반전 시킨 반전 신호패턴에 기초한 이미지 데이터를 획득하는 데이터 획득 단계, 획득한 상기 데이터에 기초하여 상기 물체 표면의 반사지수를 추정하는 단계, 상기 반사지수를 기반으로 상기 신호 패턴를 정규화한 입사광 신호 및 상기 반전 신호 패턴을 정규화한 반전 입사광 신호를 산출하는 단계 및 상기 정규화 된 입사광 신호 및 상기 반전 입사광 신호의 교차점을 이용하여 상기 신호 패턴과 상기 반전 신호 패턴의 경계를 검출하는 단계를 실행하는 프로그램을 기록할 수 있다. Further, in order to achieve another object of the present invention, a program of instructions that can be executed by a digital processing apparatus that performs recognition of a 3D image according to an aspect of the present invention is tangibly implemented, and read by the digital processing apparatus. The recording medium which records a program which can be used is a data acquisition step of acquiring image data based on a reference pattern projected on an object, a signal pattern, and an inversion signal pattern in which the signal pattern is inverted, based on the acquired data. Estimating a reflection index, calculating an incident light signal normalizing the signal pattern and an inverted incident light signal normalizing the inversion signal pattern based on the reflection index, and using an intersection point of the normalized incident light signal and the inverted incident light signal Of the signal pattern and the inversion signal pattern A program for executing the steps of detecting the system can be recorded.

또한, 본 발명의 또 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 구조광 패턴을 이용한 영상의 경계인식 시스템은 참조 패턴, 신호 패턴 및 상기 신호 패턴을 반전 시킨 반전 신호패턴을 투사하는 투사 수단, 투사된 상기 참조 패턴, 상기 신호 패턴 및 상기 반전 신호 패턴을 각각 캡처한 이미지를 제공하는 영상 캡처 수단, 상기 참조 패턴, 신호 패턴 및 상기 반전 신호 패턴을 캡처한 이미지 각각에 상응하는 데이터를 획득하고, 획득한 상기 데이터에 기초하여 상기 물체 표면의 반사지수를 추정하고, 상기 반사지수를 기반으로 상기 신호 패턴를 정규화한 입사광 신호 및 상기 반전 신호 패턴을 정규화한 반전 입사광 신호를 산출하고, 상기 정규화 된 입사광 신호 및 상기 반전 입사광 신호의 교차점을 이용하여 상기 신호 패턴과 상기 반전 신호 패턴의 경계를 검출하는 영상 처리부를 포함할 수 있다. In addition, the boundary recognition system of the image using the structured light pattern according to an aspect of the present invention for achieving another object of the present invention projection means for projecting a reference pattern, a signal pattern and an inverted signal pattern inverted the signal pattern Image capturing means for providing an image capturing the projected reference pattern, the signal pattern, and the inverted signal pattern, respectively; acquiring data corresponding to each of the reference pattern, the signal pattern, and the image capturing the inverted signal pattern; And estimating a reflection index of the surface of the object based on the obtained data, calculating an incident light signal normalizing the signal pattern and an inverted incident light signal normalizing the inversion signal pattern based on the reflection index, and the normalized incident light. The signal pattern and the inverted scene using an intersection point of a signal and the inverted incident light signal It may include an image processing unit for detecting a boundary of the pattern.

상술한 구조 광 패턴을 이용한 영상의 경계를 결정하는 방법, 이러한 방법이 기록된 기록매체 및 구조 광 패턴을 이용한 영상의 경계 인식 시스템에 따르면, 물체의 반사지수를 산출하고 입사광을 산출한 후 패턴에 상응하는 입사광 및 반전 패턴에 상응하는 입사광의 밝기 신호의 교차점을 이용하여 경계를 검출한다.According to the method for determining the boundary of an image using the structured light pattern described above, and the boundary recognition system of the image using the recording medium and the structured light pattern on which the method is recorded, the reflection index of the object is calculated and the incident light is calculated and then applied to the pattern. The boundary is detected using the intersection of the brightness signal of the incident light corresponding to the corresponding incident light and the inversion pattern.

따라서, 경계 검출의 정확도를 향상시킬 수 있고, 또한 이를 통해 3차원 영상 복원의 정확도를 향상시킬 수 있다.Therefore, the accuracy of the edge detection can be improved, and through this, the accuracy of the 3D image reconstruction can be improved.

도 1은 구조 광 기반의 삼차원 영상 인식 방법에서 경계 검출의 오류를 설명하기 위한 그래프이다.
도 2는 프로젝터에서 투사되는 패턴의 수학적 모델링을 설명하기 위한 개념도이다.
도 3은 블러가 포함된 패턴을 설명하기 위한 개념도이다.
도 4는 표면의 반사지수에 따른 반사광의 강도를 설명하기 위한 개념도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 구조 광 패턴을 이용한 영상의 경계를 결정하는 방법에서 투사된 패턴 및 캡처된 패턴의 모델링 과정을 나타내는 흐름도이다.
도 6은 반사 지수의 영향을 확인하기 위한 모의실험 결과를 나타내는 그래프이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 구조 광 패턴을 이용한 영상의 경계를 결정하는 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 8은 도 7에 도시된 반사도 확인 과정을 설명하기 위한 개념도이다.
도 9는 반사도가 일정한 경우의 경계를 검출하는 과정을 설명하기 위한 그래프이다.
도 10은 반사도가 일정하지 않은 경우의 경계를 검출하는 과정을 설명하기 위한 개념도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 구조 광 패턴을 이용한 영상의 경계를 결정하는 방법을 적용한 결과를 나타낸다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 구조 광 패턴을 이용한 영상의 경계를 결정하는 방법을 삼차원 이미지 복원에 적용한 결과를 나타낸다.
1 is a graph for explaining an error of boundary detection in a structured light-based three-dimensional image recognition method.
2 is a conceptual diagram for explaining mathematical modeling of a pattern projected from a projector.
3 is a conceptual diagram for describing a pattern including blur.
4 is a conceptual diagram illustrating the intensity of reflected light according to the reflection index of the surface.
FIG. 5 is a flowchart illustrating a modeling process of a projected pattern and a captured pattern in a method of determining a boundary of an image using a structured light pattern according to an embodiment of the present invention.
6 is a graph showing simulation results for confirming the influence of the reflection index.
7 is a flowchart illustrating a method of determining a boundary of an image using a structured light pattern according to an embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a conceptual diagram for explaining a reflection checking process illustrated in FIG. 7.
9 is a graph for explaining a process of detecting a boundary when the reflectivity is constant.
10 is a conceptual diagram illustrating a process of detecting a boundary when the reflectivity is not constant.
11 illustrates a result of applying a method of determining a boundary of an image using a structured light pattern according to an embodiment of the present invention.
12 illustrates a result of applying a method of determining a boundary of an image using a structured light pattern according to an embodiment of the present invention to 3D image reconstruction.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.As the invention allows for various changes and numerous embodiments, particular embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail in the written description. However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, it should be understood to include all modifications, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention. Like reference numerals are used for like elements in describing each drawing.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.The terms first, second, etc. may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, the first component may be referred to as the second component, and similarly, the second component may also be referred to as the first component. And / or < / RTI > includes any combination of a plurality of related listed items or any of a plurality of related listed items.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어"있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어"있다거나 "직접 접속되어"있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.It is to be understood that when an element is referred to as being "connected" or "connected" to another element, it may be directly connected or connected to the other element, . On the other hand, when a component is referred to as being "directly connected" or "directly connected" to another component, it should be understood that there is no other component in between.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular example embodiments only and is not intended to be limiting of the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In this application, the terms "comprise" or "have" are intended to indicate that there is a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification, and one or more other features. It is to be understood that the present invention does not exclude the possibility of the presence or the addition of numbers, steps, operations, components, components, or a combination thereof.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 이하, 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, it will be described in detail a preferred embodiment of the present invention. Hereinafter, the same reference numerals are used for the same components in the drawings, and duplicate descriptions of the same components are omitted.

이하, 본 발명의 실시예에서 구조 광 기반의 삼차원 영상 인식 방법은 투사 수단으로 프로젝터를 구비하고, 영상 캡처 수단으로 카메라를 구비하고, 캡처된 이미지를 처리하여 경계를 검출하는 영상 처리부를 구비한 구조광 기반의 삼차원 영상 인식 시스템에서 수행되는 것으로 가정한다.
Hereinafter, the structured light-based three-dimensional image recognition method according to an embodiment of the present invention has a structure including a projector as a projection means, a camera as an image capturing means, and an image processing unit for processing a captured image to detect a boundary. It is assumed to be performed in a light-based three-dimensional image recognition system.

도 1은 구조 광 기반의 삼차원 영상 인식 방법에서 경계 검출의 오류를 설명하기 위한 그래프로서, 설명의 간략화를 위해 물체의 표면이 체스보드(chessboard) 무늬를 가지는 경우를 도시하였다.FIG. 1 is a graph illustrating an error of boundary detection in a structured light-based three-dimensional image recognition method, and illustrates a case in which a surface of an object has a chessboard pattern for simplicity.

도 1의 (a)는 투사된 줄무늬(stripe) 패턴의 가장자리가 물체 표면의 검정색 또는 흰색 사각형의 경계 부근과 인접하는 캡처된 이미지의 특정 행(row)을 구성하는 데이터를 그래프로 나타낸 것이고, 도 1의 (b)는 도 1의 (a)에 도시된 패턴을 반전시킨 반전 패턴에서 도 1의 (a)와 동일한 행의 데이터를 그래프로 나타낸 것이다. 또한, 도 1의 (c)는 도 1의 (a) 및 도 1의 (b)에 도시된 패턴 및 반전 패턴의 동일한 행에 대한 데이터를 하나의 그래프로 도시한 것이다.FIG. 1A is a graphical representation of data that constitutes a specific row of a captured image where the edge of the projected stripe pattern is adjacent to the border of a black or white square on the object's surface, and FIG. FIG. 1B is a graph showing data of the same row as that of FIG. 1A in an inversion pattern in which the pattern shown in FIG. 1A is inverted. In addition, FIG. 1C shows data for the same row of the pattern and the inversion pattern shown in FIGS. 1A and 1B as a graph.

도 1의 (a) 내지 (c)에 도시한 그래프에서 가로축은 캡처된 이미지의 픽셀 좌표를 의미하고, 세로축은 해당 픽셀의 밝기값을 의미한다. 또한, 상태 1(1 state)은 프로젝터에서 흰색 빛을 투사하고, 예를 들면, 이를 카메라로 캡처한 이미지의 밝기 신호를 나타내고, 상태 0(0 state)은 프로젝터에서 검은색 빛을 투사(또는, 투사하지 않음)하고 카메라로 캡처한 이미지의 밝기 신호를 나타낸다. 또한, 줄무늬 가장자리(Edge of Stripe)는 프로젝터를 통해 투사된 흰색 및 검정색 빛이 교대로 구성된 패턴의 밝기 신호를 나타낸다.In the graphs of FIGS. 1A to 1C, the horizontal axis represents pixel coordinates of a captured image, and the vertical axis represents brightness of the pixel. In addition, state 1 (1 state) projects white light from the projector, for example, represents the brightness signal of the image captured by the camera, and state 0 (0 state) projects black light from the projector (or, And no brightness) of the image captured by the camera. In addition, the Edge of Stripe represents a brightness signal of a pattern consisting of alternating white and black light projected through the projector.

도 1의 (c)를 참조하면, 투사된 패턴과 반전되어 투사된 반전 패턴의 교차점(intersection point)은 상태 1 또는 상태 0의 천이 영역에 존재함을 알 수 있고, 이로 인해 복원된 이미지에서 경계가 지그재그(zigzag) 형태를 띄게 된다. 상술한 실험 결과로부터 경계 예측에서 오류를 유발하는 주요 원인은 투사된 물체 표면(특히, 검은색에서 흰색으로 변하는 표면)의 반사지수 임을 알 수 있다.Referring to (c) of FIG. 1, it can be seen that the intersection point of the projected pattern and the inverted projected inverted pattern exists in the transition region of state 1 or state 0, and thus the boundary in the restored image. Will be in the form of zigzag. From the above experimental results, it can be seen that the main cause of the error in boundary prediction is the reflection index of the projected object surface (particularly, the surface that changes from black to white).

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 구조광 패턴을 이용한 영상의 경계를 결정하는 방법에서 경계 검출의 오류를 감소시키기 위한 수학적 모델을 설명한다.
Hereinafter, a mathematical model for reducing an error of boundary detection in a method of determining a boundary of an image using a structured light pattern according to an embodiment of the present invention will be described.

도 2는 프로젝터에서 투사되는 패턴의 수학적 모델링을 설명하기 위한 개념도로서, 도 2(a)는 투사된 패턴을 나타내고, 도 2(b)는 투사된 패턴에 상응하는 계단 함수(step edge model)를 나타낸다.FIG. 2 is a conceptual diagram for explaining mathematical modeling of a pattern projected by a projector. FIG. 2 (a) shows a projected pattern, and FIG. 2 (b) shows a step edge model corresponding to the projected pattern. Indicates.

도 2의 (a)에 도시된 바와 같이 프로젝터에서 투사되는 패턴은 수학식 1과 같이 계단 함수 s(x)로 모델링할 수 있고, 도 2의 (b)에 도시된 바와 같은 계단 에지(step edge) 모델로 표현될 수 있다. 여기서, 계단 에지 모델은 투사된 패턴 이미지의 특정 열(row)을 모델링한 것이다.As shown in (a) of FIG. 2, the pattern projected by the projector may be modeled by the step function s (x) as shown in Equation 1, and the step edge as shown in FIG. ) Can be represented as a model. Here, the stair edge model is a model of a specific row of the projected pattern image.

Figure 112010030471460-pat00001
Figure 112010030471460-pat00001

도 2의 (a)에 도시된 바와 같은 이상적인 투사 패턴은 도 2의 (b)에 도시된 바와 같이 계단 에지 모델로 표현될 수 있으나, 실질적으로 도 2의 (a)에 도시된 투사 패턴은 프로젝터를 통해 투사되는 과정에서 프로젝터에 구비된 렌즈 등을 통해 블러(blur)가 포함될 수 있다.
An ideal projection pattern as shown in FIG. 2A can be represented by a stair edge model as shown in FIG. 2B, but the projection pattern shown in FIG. Blur may be included through the lens provided in the projector in the process of projecting through.

도 3은 블러가 포함된 투사 패턴을 설명하기 위한 개념도로서, 도 3의 (a)는 블러가 포함된 투사 패턴의 수학적 모델링 과정을 나타내고, 도 3의 (b)는 블러가 포함된 투사 패턴을 나타낸다.3 is a conceptual diagram for describing a projection pattern including a blur. FIG. 3A illustrates a mathematical modeling process of a projection pattern including a blur, and FIG. 3B illustrates a projection pattern including a blur. Indicates.

도 3을 참조하면, 프로젝터에 의해 생성된 블러가 포함된 패턴 fb(x)은 도 3의 (a)에 도시한 바와 같이 계단 함수 s(x)와 가우시안 블러 커널(Gaussian blur kernel)

Figure 112010030471460-pat00002
의 컨볼루션으로 모델링할 수 있고, 수학식 2와 같이 표현할 수 있다.Referring to FIG. 3, the pattern f b (x) including the blur generated by the projector is a step function s (x) and a Gaussian blur kernel as shown in (a) of FIG. 3.
Figure 112010030471460-pat00002
It can be modeled by the convolution of and can be expressed as Equation 2.

Figure 112010030471460-pat00003
Figure 112010030471460-pat00003

수학식 2에서

Figure 112010030471460-pat00004
는 표준 편차를 의미한다. 또한, 수학식 2에서 프로젝터의 가우시안 블러 커널은 수학식 3과 같이 표현할 수 있다.In Equation 2,
Figure 112010030471460-pat00004
Means standard deviation. In addition, in Equation 2, the Gaussian blur kernel of the projector may be expressed as Equation 3.

Figure 112010030471460-pat00005
Figure 112010030471460-pat00005

프로젝터를 통해 소정 물체의 표면에 패턴이 조사되는 경우, 물체의 표면으로부터 반사된 빛의 강도(또는 에너지)는 패턴이 조사된 물체 표면의 반사지수(reflection index)에 따라 변하게 된다.
When the pattern is irradiated onto the surface of a certain object through the projector, the intensity (or energy) of the light reflected from the surface of the object is changed according to the reflection index of the surface of the object to which the pattern is irradiated.

도 4는 표면의 반사지수에 따른 반사광의 강도를 설명하기 위한 개념도이다.4 is a conceptual diagram illustrating the intensity of reflected light according to the reflection index of the surface.

도 4를 참조하면, 동일한 강도(α)를 가지는 광원이 서로 다른 반사지수(R1 및 R2, R1>R2)를 가지는 물체의 표면에 조사되는 경우, 표면으로부터 반사된 광은 반사지수가 더 큰 영역으로부터 반사된 광(αㅧ R1)이 다른 영역으로부터 반사된 광 (αㅧ R2)보다 더 큰 강도를 가지게 된다(즉, αㅧ R1 > αㅧ R2).Referring to FIG. 4, when light sources having the same intensity α are irradiated onto surfaces of objects having different reflection indices R1 and R2 and R1> R2, the light reflected from the surface is larger in the reflection index. The light α ㅧ R1 reflected from it has a greater intensity than the light α ㅧ R2 reflected from the other area (ie α ㅧ R1> α ㅧ R2).

상술한 바와 같은 표면의 반사지수의 영향을 고려하기 위해, 물체 표면의 위치 x에서의 반사지수 R(x)를 수학식 4와 같이 정의한다.In order to consider the influence of the reflection index of the surface as described above, the reflection index R (x) at the position x of the surface of the object is defined as in Equation 4.

Figure 112010030471460-pat00006
Figure 112010030471460-pat00006

그리고, 프로젝터가 물체의 표면에 패턴을 조사할 때, 표면의 반사 지수 R(x)에 따라 변화하는 반사광은 수학식 5와 같이 표현할 수 있다.When the projector irradiates the pattern on the surface of the object, the reflected light changing according to the reflection index R (x) of the surface may be expressed by Equation 5.

Figure 112010030471460-pat00007
Figure 112010030471460-pat00007

구조 광 패턴을 이용한 영상의 경계 인식 시스템에서 프로젝터를 통해 투사된 패턴을 카메라를 통해 캡처할 때, 카메라는 투사된 패턴의 반사량 및 주변광(ambient light) A(x)을 캡처하게 되고, 캡처된 상기 두 가지 요소들에는 캡처 과정에서 카메라 렌즈에 의해 적어도 한 번 이상의 블러가 포함된다. 여기서, 카메라 렌즈에 의해 캡처 이미지에 포함되는 블러는 수학식 6과 같이 가우시안 블러 커널의 컨볼루션을 이용하여 모델링될 수 있다.When capturing the pattern projected by the projector through the camera in the boundary recognition system of the image using the structured light pattern, the camera captures the reflection amount and the ambient light A (x) of the projected pattern. The two elements include at least one blur by the camera lens during the capture process. Here, the blur included in the captured image by the camera lens may be modeled using a convolution of a Gaussian blur kernel as shown in Equation 6.

Figure 112010030471460-pat00008
Figure 112010030471460-pat00008

수학식 6에서, fc(x)는 카메라를 통해 캡처된 신호를 의미하고,

Figure 112010030471460-pat00009
는 카메라 렌즈의 가우시안 블러 커널을 의미하며, W(x)는 캡처과정에서 포함되는 AWGN(Additive White Gaussian Noise)을 의미한다. 또한, 카메라 렌즈의 가우시안 블러 커널은 수학식 7과 같이 표현할 수 있다.In Equation 6, f c (x) means a signal captured by the camera,
Figure 112010030471460-pat00009
Denotes a Gaussian blur kernel of the camera lens, and W (x) denotes AWGN (Additive White Gaussian Noise) included in the capture process. In addition, the Gaussian blur kernel of the camera lens may be expressed as Equation (7).

Figure 112010030471460-pat00010
Figure 112010030471460-pat00010

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 구조 광 패턴을 이용한 영상의 경계를 결정하는 방법에서 투사된 패턴 및 캡처된 패턴의 모델링 과정을 나타내는 흐름도이다.FIG. 5 is a flowchart illustrating a modeling process of a projected pattern and a captured pattern in a method of determining a boundary of an image using a structured light pattern according to an embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 프로젝터에 의해 투사되는 패턴을 수학식 1과 같이 계단 함수로 모델링하고(단계 110), 프로젝터에서 발생되는 블러를 가우시안 블러 커널로 모델링한 후 단계 110에서 모델링된 계단 함수와 컨볼루션을 취함으로써 수학식 2와 같이 프로젝터에 의한 블러의 영향을 고려한 투사 패턴을 모델링한다(단계 120).Referring to FIG. 5, the pattern projected by the projector is modeled as a step function as shown in Equation 1 (step 110), the blur generated in the projector is modeled by a Gaussian blur kernel, and the step function and convolut modeled in step 110 are modeled. The projection pattern is modeled by taking into account the effects of blur caused by the projector as shown in Equation 2 (step 120).

이후, 수학식 5와 같이 프로젝터에 의해 패턴이 조사되는 물체 표면의 반사지수의 영상을 고려한다(단계 130). Then, as shown in Equation 5, the image of the reflection index of the surface of the object irradiated by the projector is considered (step 130).

또한, 카메라에 의해 캡처시 투사 패턴의 반사량에 포함되는 주변광을 고려하여 투사 패턴의 반사량에 더하고(단계 140), 카메라 렌즈의 의해 발생되는 블러를 모델링한 후(단계 150), 단계 140에서 모델링된 패턴과 컨볼루션을 취하여 수학식 6과 같이 캡처된 패턴을 모델링한다(단계 160).
In addition, after taking into account the ambient light included in the reflection amount of the projection pattern when capturing by the camera (step 140), modeling the blur generated by the camera lens (step 150), and then modeling in step 140 The captured pattern is then convolved to model the captured pattern as shown in Equation 6 (step 160).

도 6은 반사 지수의 영향을 확인하기 위한 모의실험 결과를 나타내는 그래프로서, 투사된 소정 패턴과 상기 소정 패턴의 반전 패턴에 대해 캡처된 이미지의 밝기 강도를 도시한 것이다. 도 6에서는 교차점에서 반사 지수의 영향을 확인하기 위해 투사 패턴 및 반전된 투사 패턴의 캡처 이미지에서 하나의 특정 행의 밝기를 그래프화 하였다.FIG. 6 is a graph showing simulation results for confirming the influence of a reflection index, showing brightness intensity of a captured image for a projected predetermined pattern and an inversion pattern of the predetermined pattern. In FIG. 6, the brightness of one specific row is graphed in the captured image of the projection pattern and the inverted projection pattern to confirm the influence of the reflection index at the intersection point.

도 6의 (a)는 반사 지수가 일정한 경우(예를 들면, 물체의 표면이 균일한 경우)를 도시하였고, 도 6의 (b)는 반사 지수가 일정하지 않은 경우(예를 들면, 물체의 표면이 균일하지 않은 경우)를 도시하였다.FIG. 6A illustrates a case where a reflection index is constant (for example, when the surface of the object is uniform), and FIG. 6B illustrates a case where the reflection index is not constant (for example, When the surface is not uniform).

도 6의 (a) 및 (b)에서 교차점과 x=201의 위치를 보면 반사 지수의 변화에 따라 교차점의 위치가 변화함을 알 수 있고, 이를 통해 도 6에 도시된 모의실험 결과를 도 1에 도시된 바와 같은 실제 환경에서 획득한 데이터에 적용할 수 있음을 알 수 있다.Looking at the location of the intersection and x = 201 in Figure 6 (a) and (b) it can be seen that the position of the intersection changes according to the change of the reflection index, through which the simulation results shown in Figure 6 It can be seen that it can be applied to the data obtained in the real environment as shown in.

구조 광 기반의 영상 경계 인식에서 경계 검출 오류는 상술한 바와 같이 반사 지수 및 카메라에 의한 블러 때문에 발생함을 알 수 있다. 이는 경계 검출의 정확도를 향상시키기 위해서는 반사지수 R(x)의 영향 및 카메라의 블러를 모델링한 가우시안 블러 커널

Figure 112010030471460-pat00011
을 제거할 필요가 있음을 의미한다.In the structured light based image boundary recognition, it can be seen that the edge detection error occurs due to the reflection index and the blur caused by the camera as described above. In order to improve the accuracy of edge detection, Gaussian blur kernel modeling the influence of reflection index R (x) and camera blur
Figure 112010030471460-pat00011
This means that it needs to be removed.

카메라에 의한 가우시안 블러 커널

Figure 112010030471460-pat00012
을 제거하기 위해서는 리차드슨-루시(Rechardson-Lucy) 디컨볼루션(deconvolution) 알고리즘을 사용할 수 있다. 또한, 반사지수 R(x)는 후술하는 참조 데이터(reference data)를 이용하여 제거할 수 있다.Gaussian Blur Kernel by Camera
Figure 112010030471460-pat00012
To eliminate this, we can use the Rechardson-Lucy deconvolution algorithm. In addition, the reflection index R (x) can be removed using reference data described later.

먼저, 상태 1의 참조 데이터는 수학식 8과 같이 표현할 수 있다.First, reference data of state 1 may be expressed as in Equation 8.

Figure 112010030471460-pat00013
Figure 112010030471460-pat00013

수학식 8에서 s1(x)=H 는 투사된 패턴이 상태 1(즉, 흰색 빛을 투사)임을 의미하고, f1(x)는 투사된 상태 1의 패턴을 캡처한 이미지에 상응하는 참조 데이터를 의미한다.In Equation 8, s 1 (x) = H means that the projected pattern is state 1 (i.e., project white light), and f 1 (x) is a reference corresponding to the image that captured the pattern of projected state 1 Means data.

또한, 상태 0의 참조 데이터는 수학식 9와 같이 표현할 수 있다.In addition, the reference data of the state 0 may be expressed as in Equation (9).

Figure 112010030471460-pat00014
Figure 112010030471460-pat00014

수학식 9에서 s0(x)=L은 투사된 패턴이 상태 0(즉, 빛을 투사하지 않은 상태)임을 의미하고, f0(x)는 상태 0의 패턴을 캡처한 이미지에 상응하는 참조 데이터를 의미한다.In Equation 9, s 0 (x) = L means that the projected pattern is state 0 (that is, no light is projected), and f 0 (x) is the reference corresponding to the image that captured the pattern of state 0. Means data.

또한, 흰색 및 검정색 빛으로 구성된 투사 패턴 및 상기 투사된 패턴을 캡처한 데이터는 수학식 10과 같이 표현할 수 있다.In addition, a projection pattern composed of white and black light and data captured by the projected pattern may be expressed as in Equation (10).

Figure 112010030471460-pat00015
Figure 112010030471460-pat00015

수학식 10에서 ss(x)는 도 2의 (a)에 도시된 바와 같이 투사된 패턴을 모델링한 것을 의미하며, fs(x)는 상기 투사된 패턴 데이터를 캡처한 이미지에 상응하는 데이터를 의미한다.In Equation 10, s s (x) means modeling the projected pattern as shown in (a) of Figure 2, f s (x) is the data corresponding to the image captured the projected pattern data Means.

또한, 수학식 8 및 수학식 9를 이용하여 수학식 11을 얻을 수 있다. 수학식 11은 물체의 영향을 제외한 프로젝터에서 투사된 빛의 신호 성분을 의미한다. 수학식 11에서 AGWN W1(x) 및 W0(x)는 서로 동일하지 않을 수 있으나, (W1(x)-W0(x))항을 생략하여 수학식 12와 같이 간략화할 수 있다.In addition, equation (11) can be obtained using equations (8) and (9). Equation 11 represents the signal component of the light projected from the projector excluding the influence of the object. In Equation 11, AGWN W 1 (x) and W 0 (x) may not be identical to each other, but may be simplified as shown in Equation 12 by omitting the term (W 1 (x) -W 0 (x)). .

Figure 112010030471460-pat00016
Figure 112010030471460-pat00016

Figure 112010030471460-pat00017
Figure 112010030471460-pat00017

리차드슨-루시 디컨볼루션 방법을 이용하여 상기한 수학식 12로부터 수학식 13에 표시한 바와 같이 캡처된 데이터에 포함된 반사지수 R(x) 성분을 산출할 수 있다.Using the Richardson-Lucy deconvolution method, the reflection index R (x) component included in the captured data may be calculated from the above Equation 12 as shown in Equation 13.

Figure 112010030471460-pat00018
Figure 112010030471460-pat00018

또한, 물체의 표면에 조사된 빛의 양(즉, 입사광의 양;

Figure 112010030471460-pat00019
)은 수학식 14와 같이 반사지수 R(x)로 나누어 정규화하여 산출할 수 있고, 줄무늬 패턴의 가장자리(edge of stripe)가 반사지수에 의해 영향을 받는 경우 수학식 14를 이용하여 물체 표면에 입사된 입사광(incident light)을 복원할 수 있고, 교차점에 의한 경계를 예측할 수 있다.In addition, the amount of light irradiated to the surface of the object (ie, the amount of incident light;
Figure 112010030471460-pat00019
) Can be normalized by dividing by the reflection index R (x) as shown in Equation 14, and when the edge of the stripe pattern is affected by the reflection index, it is incident on the object surface using Equation 14 The incident light can be restored and the boundary due to the intersection can be predicted.

Figure 112010030471460-pat00020
Figure 112010030471460-pat00020

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 구조 광 패턴을 이용한 영상의 경계를 결정하는 방법을 나타내는 흐름도이고, 도 8은 도 7에 도시된 반사도 확인 과정을 설명하기 위한 개념도이다. 또한, 도 9는 반사도가 일정한 경우의 경계를 검출하는 과정을 설명하기 위한 그래프이고, 도 10은 반사도가 일정하지 않은 경우의 경계를 검출하는 과정을 설명하기 위한 개념도이다.FIG. 7 is a flowchart illustrating a method of determining a boundary of an image using a structured light pattern according to an embodiment of the present invention, and FIG. 8 is a conceptual diagram for explaining a reflection checking process shown in FIG. 7. 9 is a graph illustrating a process of detecting a boundary when the reflectivity is constant, and FIG. 10 is a conceptual diagram illustrating a process of detecting the boundary when the reflectivity is not constant.

도 7에 도시한 구조 광 패턴을 이용한 영상의 경계를 결정하는 방법은 패턴을 투사하는 프로젝터, 투사된 패턴을 캡처하는 카메라 및 캡처된 패턴으로부터 경계를 검출하는 영상 처리부를 포함하는 구조 광 패턴을 이용한 영상의 경계 인식 시스템에서 실행될 수 있다.A method of determining the boundary of an image using the structured light pattern illustrated in FIG. 7 uses a structured light pattern including a projector for projecting a pattern, a camera for capturing the projected pattern, and an image processing unit for detecting the boundary from the captured pattern. It can be executed in the boundary recognition system of the image.

도 7 내지 도 10을 참조하면, 먼저 영상 경계 인식 시스템은 상태 1 및 상태 0의 참조 데이터에 기초하여 물체 표면의 반사도(reflectivity)를 확인한다(단계 210). 7 to 10, first, the image boundary recognition system checks the reflectivity of the object surface based on reference data of state 1 and state 0 (step 210).

구체적으로, 프로젝터는 흰색 빛(즉, 상태 1의 패턴)을 투사하고 카메라는 투사된 흰색 빛을 캡처한 이미지를 제공하고, 영상 처리부는 상기 흰색 빛을 캡처한 이미지에 상응하는 상태 1의 참조 데이터를 획득한다. 또한, 프로젝터는 검은 색 빛(즉, 상태 0의 패턴)을 투사하고(또는, 빛을 투사하지 않음) 카메라는 투사된 검은색 빛을 캡처한 이미지를 제공하고, 영상 처리부는 상기 검은색 빛을 캡처한 이미지에 상응하는 상태 0의 참조 데이터를 획득한다. 이후, 영상 처리부는 상기한 수학식 12를 이용하여 상태 1과 상태 0의 참조 데이터 사이의 차이를 산출한다.Specifically, the projector projects white light (ie, the pattern of state 1) and the camera provides an image that captures the projected white light, and the image processor is in reference to state 1 corresponding to the image that captured the white light. Acquire it. In addition, the projector projects black light (ie, pattern of state 0) (or does not project light) and the camera provides an image that captures the projected black light, and the image processing unit emits the black light. Obtain reference data of state 0 corresponding to the captured image. Thereafter, the image processor calculates a difference between the reference data of state 1 and state 0 using Equation 12 described above.

여기서, 만약 반사지수 R(x)가 상수(R)라고 가정하면(즉, R(x)=R), 상수와 가우시안 함수의 컨볼루션은 상수가 되는 컨볼루션의 특성을 이용하여 수학식 12는 수학식 15와 같이 표현될 수 있다.Here, if the reflection index R (x) is a constant (R) (that is, R (x) = R), the convolution of the constant and the Gaussian function is expressed as It may be expressed as in Equation 15.

Figure 112010030471460-pat00021
Figure 112010030471460-pat00021

또는, 반사지수 R(x)가 상수가 아니라고 가정하면 수학식 12의 편도함수의 절대값은 수학식 16에 표시된 바와 같이 상수가 아닌 값을 가지게 된다.Alternatively, assuming that the reflection index R (x) is not a constant, the absolute value of the partial derivative of Equation 12 has a non-constant value as shown in Equation 16.

Figure 112010030471460-pat00022
Figure 112010030471460-pat00022

상술한 바와 같이 영상 처리부는 상태 1과 상태 0의 참조 데이터 사이의 차이값 또는 상태 1과 상태 0의 참조 데이터 사이의 차이에 대해 도함수를 취한 결과에 따라 물체 표면의 반사도를 판단할 수 있다. 즉, 수학식 12의 도함수 값이 0인 경우는 반사도가 일정한 것으로 판단할 수 있고, 수학식 12의 도함수 값이 0이 아닌 경우에는 반사도가 일정하지 않은 것으로 판단할 수 있다.
As described above, the image processor may determine the reflectivity of the surface of the object based on a result of taking a derivative for the difference between the reference data of state 1 and state 0 or the difference between the reference data of state 1 and state 0. That is, when the derivative value of Equation 12 is 0, it may be determined that the reflectivity is constant. When the derivative value of Equation 12 is not 0, it may be determined that the reflectivity is not constant.

도 8은 도 7에 도시한 단계 210의 반사도 확인 과정을 설명하기 위한 개념도로서 설명의 편의를 위해 캡처된 이미지에서 특정 행(적색 가로줄)을 기준으로 반사도를 확인하는 경우를 예를 들어 도시하였다. 도 8의 (a)에 도시된 바와 같이 영상 처리부가 먼저 상태 1 및 상태 0의 캡처 이미지로부터 수학식 8 및 수학식 9을 이용하여 참조 데이터를 획득한 후, 상기 특정 행에 대해 상태 1의 참조 데이터와 상태 0의 참조 데이터 사이의 차에 대한 도함수의 절대값을 구하면, 도 8의 (b)에 도시된 바와 같이 도함수 그래프에 캡처된 이미지에서 빛의 강도 변화에 따라 피크(peak) 값이 표시된다. 이는 캡처된 이미지에서 상기 피크값에 대응되는 위치들은 경계 검출 오류가 발생할 확률이 큰 위치들을 의미하며 경계 검출 오류의 정정이 필요한 위치로서 본 발명의 일 실시예에 따른 구조광 패턴을 이용한 영상의 경계를 결정하는 방법이 적용될 위치들을 의미한다.FIG. 8 is a conceptual diagram illustrating the reflectivity checking process of step 210 illustrated in FIG. 7. For convenience of description, FIG. 8 illustrates a case where the reflectivity is confirmed based on a specific row (red horizontal line) in the captured image. As shown in (a) of FIG. 8, the image processor first obtains reference data from Equation 8 and Equation 9 from the captured images of State 1 and State 0, and then refers to State 1 for the specific row. When the absolute value of the derivative for the difference between the data and the reference data of state 0 is obtained, the peak value is displayed according to the change in light intensity in the image captured in the derivative graph as shown in FIG. do. This means that the positions corresponding to the peak values in the captured image are the positions where a boundary detection error is likely to occur, and the boundary of the image using the structured light pattern according to an embodiment of the present invention is a position requiring correction of the boundary detection error. Means locations to which the method of determining is to be applied.

다시 도 7을 참조하면, 영상 처리부는 상술한 바와 같이 물체 표면의 반사도를 확인한 후 반사도가 일정한 것으로 판단되면(단계 220), 투사된 신호 패턴 및 상기 패턴을 반전시켜 투사한 반전 신호 패턴을 캡처한 이미지의 밝기 신호를 나타낸 그래프에서 두 신호간의 교차점을 이용하여 경계를 검출한다(단계 230).Referring back to FIG. 7, when the image processor determines the reflectivity of the object surface after checking the reflectivity as described above (step 220), the image processor captures the projected signal pattern and the inverted signal pattern projected by inverting the pattern. The boundary is detected using the intersection point between the two signals in the graph showing the brightness signal of the image (step 230).

구체적으로, 반사도가 일정한 경우에는 도 9의 (a)에 도시한 바와 같이 먼저 흰색과 검정색으로 구성된 신호 패턴 및 상기 신호 패턴을 반전시킨 반전 신호 패턴을 투사한 후 투사된 각 패턴을 캡처하여 특정 행에 대한 밝기의 강도를 그래프로 표시한 후, 도 9의 (b)에 도시한 바와 같이 두 그래프의 교차점을 검출하여 검출된 교차점의 위치를 경계로 판단한다.Specifically, when the reflectivity is constant, as shown in FIG. 9A, first, a signal pattern composed of white and black and an inverted signal pattern in which the signal pattern is inverted are projected, and then each projected pattern is captured to capture a specific row. After displaying the intensity of brightness with respect to the graph, as shown in (b) of FIG. 9, the intersection of the two graphs is detected and the position of the detected intersection is determined as the boundary.

또는, 단계 220에서 반사도가 일정하지 않은 것으로 판단되면 영상 처리부는 먼저 반사지수 R(x)를 산출한다(단계 240). 여기서, 영상 처리부는 상술한 수학식 12에 대해 수학식 13에 표시한 바와 같이 리차드슨-루시 디컨볼루션 알고리즘을 이용하여 반사지수 R(x)를 산출할 수 있다.Alternatively, if it is determined in step 220 that the reflectivity is not constant, the image processor first calculates the reflection index R (x) (step 240). Here, the image processor may calculate the reflection index R (x) by using the Richardson-Lucy deconvolution algorithm as shown in Equation 13 with respect to Equation 12 described above.

이후, 영상 처리부는 수학식 14에 표시된 바와 같이 캡처된 상태 1의 이미지로부터 획득한 참조 데이터(f1(x)), 캡처된 상태 0의 이미지로부터 획득한 참조 데이터(f0(x)), 캡처된 신호 패턴 이미지 및 반전 신호 패턴 이미지로부터 획득한 데이터(fs(x))를 이용하여 입사광을 산출한다(단계 250).Thereafter, the image processing unit includes reference data f 1 (x) obtained from the captured state 1 image, reference data f 0 (x) obtained from the captured state 0 image, as shown in Equation 14, The incident light is calculated using the data f s (x) obtained from the captured signal pattern image and the inverted signal pattern image (step 250).

이후, 영상 처리부는 캡처된 신호 패턴 이미지에 상응하는 입사광량의 그래프와 캡처된 반전 신호 패턴 이미지에 상응하는 입사광량의 그래프의 교차점을 찾고, 상기 교차점으로 경계로 검출한다(단계 260).Thereafter, the image processor finds an intersection point of the graph of the incident light amount corresponding to the captured signal pattern image and the graph of the incident light amount corresponding to the captured inverted signal pattern image and detects the boundary as the intersection point (step 260).

예를 들어, 영상 처리부는 도 10의 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같이 캡처된 상태 1의 이미지, 캡처된 상태 0의 이미지, 투사된 신호 패턴을 캡처한 신호 패턴 이미지 및 상기 신호 패턴을 반전시켜 투사한 반전 신호 패턴을 캡처한 반전 신호 패턴 이미지에 대해 수학식 14를 적용하여 입사광을 계산한 후, 도 10의 (c)에 표시한 바와 같이 캡처한 신호 패턴 이미지에 상응하는 입사광의 신호와 캡처한 반전 신호 패턴 이미지에 상응하는 입사광의 신호의 교차점을 정정된 경계로 검출한다.For example, the image processing unit may capture an image of state 1 captured, an image of state 0 captured, a signal pattern image capturing a projected signal pattern, and the signal pattern as illustrated in FIGS. 10A and 10B. After calculating the incident light by applying Equation 14 to the inverted signal pattern image capturing the inverted signal pattern projected by inverting the (n), the incident light corresponding to the captured signal pattern image as shown in (c) of FIG. The intersection of the signal and the signal of the incident light corresponding to the captured inverted signal pattern image is detected with the corrected boundary.

도 10의 (d)는 종래의 캡처된 신호 패턴 및 반전 신호 패턴의 교차점을 이용하여 경계를 검출하는 경우와 본 발명의 일 실시예에 따라 캡처된 신호 패턴에 상응하는 입사광 신호 및 반전 신호 패턴에 상응하는 입사광 신호의 교차점을 이용하여 경계를 검출하는 경우를 동시에 표시한 것으로, 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따라 검출한 경계의 좌표와 종래의 경계 검출 방법에 따라 검출한 경계의 좌표 사이에는 상당한 차이가 있음을 알 수 있고, 이는 본 발명의 일 실시예에 따른 경계 검출 방법이 더욱 강건하고 정확하게 경계를 검출할 수 있음을 의미한다.
FIG. 10D illustrates an incident light signal and an inverted signal pattern corresponding to a case of detecting a boundary using an intersection point of a conventional captured signal pattern and an inverted signal pattern and corresponding to the captured signal pattern according to an embodiment of the present invention. Simultaneously displaying the case of detecting the boundary using the intersection of the corresponding incident light signals, as shown in FIG. 1, the coordinates of the boundary detected according to an embodiment of the present invention and the coordinates of the boundary detected according to the conventional boundary detection method. It can be seen that there is a significant difference between them, which means that the boundary detection method according to an embodiment of the present invention can detect the boundary more robustly and accurately.

도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 구조 광 패턴을 이용한 영상의 경계를 결정하는 방법을 적용한 결과를 나타낸다.11 illustrates a result of applying a method of determining a boundary of an image using a structured light pattern according to an embodiment of the present invention.

도 11의 (a)는 삼차원 영상 인식 시스템을 통해 캡처한 물체 고유의 이미지를 나타내고, 도 11의 (b)는 삼차원 카메라 시스템의 프로젝터를 통해 투사된 패턴을 캡처한 것이다.FIG. 11A illustrates an object-specific image captured by the 3D image recognition system, and FIG. 11B captures a pattern projected through a projector of the 3D camera system.

도 11의 (b)에 도시된 이미지에서 사각 영역(300)은 표면이 평탄하기 때문에 예측된 경계는 직선 형태를 가져야 한다.In the image illustrated in FIG. 11B, since the rectangular area 300 has a flat surface, the predicted boundary should have a straight line shape.

상술한 종래의 신호 패턴 및 반전 신호 패턴에 상응하는 교차점만을 이용하여 경계를 검출하는 방법을 적용한 경우에는 도 11의 (c)에 도시된 바와 같이 상기 사각 영역(300)에 표시된 선들이 지그재그 형태로 표시된다.In the case of applying the method of detecting a boundary using only the intersection points corresponding to the conventional signal pattern and the inverted signal pattern described above, as shown in FIG. 11C, the lines displayed in the rectangular area 300 are arranged in a zigzag form. Is displayed.

그러나, 본 발명의 일 실시예 따른 구조 광 패턴을 이용한 영상의 경계를 결정하는 방법(즉, 입사광 신호의 교차점을 이용)을 적용한 경우에는 도 11의 (d)에 도시된 바와 같이 상기 사각 영역(300)에 표시된 선들이 직선형태로 표시되어 도 11의 (c)에 표시된 지그재그 형태의 선들이 정정되었음을 알 수 있다.
However, when the method of determining the boundary of the image using the structured light pattern (that is, using the intersection point of the incident light signal) according to an embodiment of the present invention is applied, as shown in (d) of FIG. The lines shown in 300 are displayed in a straight line, and it can be seen that the zigzag lines shown in FIG. 11C are corrected.

도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 구조 광 패턴을 이용한 영상의 경계를 결정하는 방법을 삼차원 이미지 복원에 적용한 결과를 나타낸다.12 illustrates a result of applying a method of determining a boundary of an image using a structured light pattern according to an embodiment of the present invention to 3D image reconstruction.

도 12의 (a)는 삼차원으로 복원된 이미지를 나타내고, 도 12의 (b) 및 (c)는 삼차원으로 복원된 이미지 중 일부를 확대하여 나타낸 것으로, 도 12의 (b)는 종래의 경계 검출 방법을 적용한 결과를 나타내고, 도 12의 (c)는 본 발명의 일 실시예에 따른 구조 광 패턴을 이용한 영상의 경계를 결정하는 방법을 적용한 결과를 나타낸다.FIG. 12A illustrates an image reconstructed in three dimensions, and FIGS. 12B and 12C show an enlarged portion of an image reconstructed in three dimensions, and FIG. 12B illustrates a conventional boundary detection. The result of applying the method is shown, and FIG. 12C shows the result of applying the method of determining the boundary of an image using the structured light pattern according to an embodiment of the present invention.

도 12의 (b)에 도시된 바와 같이 종래의 신호 패턴 및 반전 신호 패턴을 캡처한 신호의 교차점을 이용하여 경계를 검출하는 경우에는 지그재그 형태의 선들이 복원된 이미지에 다수 포함되어 경계 검출의 오류를 유발하게 되나, 본 발명의 일 실시예에 따라 신호 패턴 및 반전 신호 패턴 각각에 상응하는 입사광의 교차점을 이용하여 경계를 검출하는 경우에는 도 12의 (c)에 도시한 바와 같이 더 우수한 품질의 복원된 이미지를 얻을 수 있다.
As shown in (b) of FIG. 12, when detecting a boundary by using an intersection point of a signal capturing a conventional signal pattern and an inverted signal pattern, a large number of zigzag-shaped lines are included in the reconstructed image to detect an error in boundary detection. In the case of detecting a boundary using an intersection point of incident light corresponding to each of the signal pattern and the inverted signal pattern according to an embodiment of the present invention, as shown in (c) of FIG. A reconstructed image can be obtained.

이상, 본 발명을 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상 및 범위 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러가지 변형 및 변경이 가능하다.In the above, the present invention has been described in detail with reference to preferred embodiments, but the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications and changes by those skilled in the art within the spirit and scope of the present invention. This is possible.

Claims (13)

물체에 투사된 참조 패턴, 신호 패턴 및 상기 신호 패턴을 반전 시킨 반전 신호 패턴에 기초한 이미지 데이터를 획득하는 데이터 획득 단계;
획득한 상기 데이터에 기초하여 상기 물체 표면의 반사지수를 추정하는 단계;
상기 반사지수를 기반으로 상기 신호 패턴를 정규화한 입사광 신호 및 상기 반전 신호 패턴을 정규화한 반전 입사광 신호를 산출하는 단계; 및
상기 정규화 된 입사광 신호 및 상기 반전 입사광 신호의 교차점을 이용하여 상기 신호 패턴과 상기 반전 신호 패턴의 경계를 검출하는 단계를 포함하는 구조광 패턴을 이용한 영상의 경계를 결정하는 방법.
A data obtaining step of obtaining image data based on a reference pattern, a signal pattern projected on an object, and an inverted signal pattern inverting the signal pattern;
Estimating a reflection index of the surface of the object based on the obtained data;
Calculating an incident light signal normalizing the signal pattern and an inverted incident light signal normalizing the inversion signal pattern based on the reflection index; And
And detecting a boundary between the signal pattern and the inverted signal pattern by using an intersection point of the normalized incident light signal and the inverted incident light signal.
제1항에 있어서, 상기 데이터 획득 단계는
상기 물체에 제1 참조 패턴 및 제2 참조 패턴을 투사하고 투사된 상기 제1 참조 패턴 및 상기 제2 참조 패턴을 캡처한 이미지로부터 제1 참조 데이터 및 제2 참조 데이터를 획득하는 단계;
상기 물체에 상기 신호 패턴 및 상기 반전 신호 패턴을 투사하고 투사된 상기 신호 패턴 및 상기 반전 신호 패턴을 캡처한 이미지로부터 신호 데이터를 획득하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 구조광 패턴을 이용한 영상의 경계를 결정하는 방법.
The method of claim 1, wherein the data acquisition step
Projecting a first reference pattern and a second reference pattern onto the object and obtaining first reference data and second reference data from an image of the projected first reference pattern and the second reference pattern;
Projecting the signal pattern and the inverted signal pattern onto the object and obtaining signal data from the captured image of the projected signal pattern and the inverted signal pattern. How to determine.
제2항에 있어서,
상기 제1 참조 패턴 및 상기 제2 참조 패턴은 흰색 빛 및 검은색 빛 중 각각 서로 다른 빛으로 구성되며, 상기 신호 패턴은 흰색 및 검정색 빛으로 구성되는 것을 특징으로 하는 구조광 패턴을 이용한 영상의 경계를 결정하는 방법.
The method of claim 2,
The first reference pattern and the second reference pattern are each composed of different light among white light and black light, and the signal pattern is composed of white and black light boundary of an image using a structured light pattern How to determine.
제2항에 있어서,
상기 제1 참조 데이터 및 상기 제2 참조 데이터는 상기 제1 참조 패턴 및 상기 제2 참조 패턴, 반사지수, 주변광, 상기 제1 참조 패턴 및 상기 제2 참조 패턴의 캡처시 포함되는 블러 및 잡음을 각각 모델링한 데이터에 기초하여 획득하는 것을 특징으로 하는 구조광 패턴을 이용한 영상의 경계를 결정하는 방법.
The method of claim 2,
The first reference data and the second reference data are used to capture blur and noise included in capturing the first reference pattern and the second reference pattern, a reflection index, ambient light, the first reference pattern, and the second reference pattern. A method of determining the boundary of an image using a structured light pattern, characterized in that obtained based on the modeled data.
제2항에 있어서,
상기 신호 데이터는 상기 신호패턴, 상기 신호 패턴의 투사시 포함되는 블러, 반사지수, 주변광, 상기 신호 패턴의 캡처시 포함되는 블러 및 잡음을 모델링한 데이터에 기초하여 획득하는 것을 특징으로 하는 구조광 패턴을 이용한 영상의 경계를 결정하는 방법.
The method of claim 2,
The signal data is obtained based on data modeling the signal pattern, the blur included in the projection of the signal pattern, the reflection index, the ambient light, the blur included in the capture of the signal pattern, and the noise. A method of determining the boundary of an image using a pattern.
제2항에 있어서,
상기 신호 데이터는 상기 반전 신호패턴, 상기 반전 신호 패턴의 투사시 포함되는 블러, 반사지수, 주변광, 상기 반전 신호 패턴의 캡처시 포함되는 블러 및 잡음을 모델링한 데이터에 기초하여 획득하는 것을 특징으로 하는 구조광 패턴을 이용한 영상의 경계를 결정하는 방법.
The method of claim 2,
The signal data may be obtained based on data modeling the inversion signal pattern, the blur included in the projection of the inverted signal pattern, the reflection index, the ambient light, and the blur and noise included in the capture of the inverted signal pattern. A method for determining the boundary of an image using a structured light pattern.
제2항에 있어서, 획득한 상기 데이터에 기초하여 상기 물체 표면의 반사지수를 추정하는 단계는,
획득한 상기 제1 참조 데이터 및 상기 제2 참조 데이터간의 차이에 대해 도함수를 취한 결과에 기초하여 판단하는 것을 특징으로 하는 구조광 패턴을 이용한 영상의 경계를 결정하는 방법.
The method of claim 2, wherein estimating a reflection index of the surface of the object based on the obtained data comprises:
And determining the boundary of the image using the structured light pattern, based on a result of taking a derivative on the difference between the obtained first reference data and the second reference data.
제2항에 있어서, 획득한 상기 데이터에 기초하여 상기 물체 표면의 반사지수를 추정하는 단계는,
획득한 상기 제1 참조 데이터 및 상기 제2 참조 데이터간의 차이에 대해 도함수를 취한 결과에 기초하여 경계 검출 오류를 정정할 위치를 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 구조광 패턴을 이용한 영상의 경계를 결정하는 방법.
The method of claim 2, wherein estimating a reflection index of the surface of the object based on the obtained data comprises:
And determining a position to correct a boundary detection error based on a result of taking a derivative on the difference between the obtained first reference data and the second reference data. How to determine.
제2항에 있어서, 획득한 상기 데이터에 기초하여 상기 물체 표면의 반사지수를 추정하는 단계는,
획득한 상기 제1 참조 데이터 및 상기 제2 참조 데이터간의 차이에 리차드슨-루시 디컨볼루션(Rechardson-Lucy deconvolution) 알고리즘을 적용하여 상기 반사지수를 획득하는 것을 특징으로 하는 구조광 패턴을 이용한 영상의 경계를 결정하는 방법.
The method of claim 2, wherein estimating a reflection index of the surface of the object based on the obtained data comprises:
A boundary of an image using a structured light pattern, wherein the reflection index is obtained by applying a Richardson-Lucy deconvolution algorithm to the difference between the obtained first reference data and the second reference data. How to determine.
제1항에 있어서, 상기 반사지수를 기반으로 상기 신호 패턴를 정규화한 입사광 신호 및 상기 반전 신호 패턴을 정규화한 반전 입사광 신호를 산출하는 단계는,
상기 신호 패턴을 캡처한 이미지로부터 획득한 신호 데이터 및 상기 참조 패턴을 캡처한 이미지로부터 획득한 참조 데이터의 차이를 디컨볼루션한 값을 상기 반사지수로 나누어 상기 입사광 신호를 산출하는 단계; 및
상기 반전 신호패턴을 캡처한 이미지로부터 획득한 신호 데이터 및 상기 참조 패턴을 캡처한 이미지로부터 획득한 참조 데이터의 차이를 디컨볼루션한 값을 상기 반사 지수로 나누어 상기 반전 입사광 신호를 산출하는 단계를 포함하는 구조광 패턴을 이용한 영상의 경계를 결정하는 방법.
The method of claim 1, wherein the calculating of the incident light signal normalizing the signal pattern and the inverted incident light signal normalizing the inversion signal pattern is performed based on the reflection index.
Calculating the incident light signal by dividing a value obtained by deconvolution of the difference between the signal data obtained from the image capturing the signal pattern and the reference data obtained from the image capturing the reference pattern by the reflection index; And
Calculating a reverse incident light signal by dividing a value obtained by deconvolution of a difference between signal data obtained from the image capturing the inverted signal pattern and reference data obtained from the image capturing the reference pattern, by the reflection index; A method for determining the boundary of an image using a structured light pattern.
제1항에 있어서, 상기 구조광 패턴을 이용한 영상의 경계를 결정하는 방법은,
상기 표면의 반사도가 일정한 경우에는 상기 신호 패턴을 캡처한 이미지의 밝기 신호 및 상기 반전 신호 패턴을 캡처한 이미지의 밝기 신호의 교차점을 이용하여 경계를 검출하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 구조광 패턴을 이용한 영상의 경계를 결정하는 방법.
The method of claim 1, wherein the boundary of the image using the structured light pattern is determined.
If the reflectivity of the surface is constant, further comprising detecting a boundary by using an intersection point of the brightness signal of the image capturing the signal pattern and the brightness signal of the image capturing the inverted signal pattern. A method of determining the boundary of an image using a pattern.
삼차원 영상의 인식을 수행하는 디지털 처리 장치에 의해 실행될 수 있는 명령어의 프로그램이 유형적으로 구현되어 있으며, 상기 디지털 처리 장치에 의해 판독될 수 있는 프로그램을 기록한 기록매체에 있어서,
물체에 투사된 참조 패턴, 신호 패턴 및 상기 신호패턴을 반전 시킨 반전 신호패턴에 기초한 이미지 데이터를 획득하는 데이터 획득 단계;
획득한 상기 데이터에 기초하여 상기 물체 표면의 반사지수를 추정하는 단계;
상기 반사지수를 기반으로 상기 신호 패턴를 정규화한 입사광 신호 및 상기 반전 신호 패턴을 정규화한 반전 입사광 신호를 산출하는 단계; 및
상기 정규화 된 입사광 신호 및 상기 반전 입사광 신호의 교차점을 이용하여 상기 신호 패턴과 상기 반전 신호 패턴의 경계를 검출하는 단계를 실행하는 프로그램을 기록한 기록매체.
In the recording medium in which a program of instructions that can be executed by a digital processing apparatus that performs recognition of a three-dimensional image is tangibly embodied, and a program that can be read by the digital processing apparatus is recorded.
A data obtaining step of obtaining image data based on a reference pattern, a signal pattern projected on an object, and an inverted signal pattern inverting the signal pattern;
Estimating a reflection index of the surface of the object based on the obtained data;
Calculating an incident light signal normalizing the signal pattern and an inverted incident light signal normalizing the inversion signal pattern based on the reflection index; And
And recording a program using the intersection of the normalized incident light signal and the inverted incident light signal to detect a boundary between the signal pattern and the inverted signal pattern.
참조 패턴, 신호 패턴 및 상기 신호 패턴을 반전 시킨 반전 신호패턴을 물체에 투사하는 투사 수단;
투사된 상기 참조 패턴, 상기 신호 패턴 및 상기 반전 신호 패턴을 각각 캡처한 이미지를 제공하는 영상 캡처 수단; 및
상기 참조 패턴, 신호 패턴 및 상기 반전 신호 패턴을 캡처한 이미지 각각에 상응하는 데이터를 획득하고, 획득한 상기 데이터에 기초하여 상기 물체 표면의 반사지수를 추정하고, 상기 반사지수를 기반으로 상기 신호 패턴를 정규화한 입사광 신호 및 상기 반전 신호 패턴을 정규화한 반전 입사광 신호를 산출하고, 상기 정규화 된 입사광 신호 및 상기 반전 입사광 신호의 교차점을 이용하여 상기 신호 패턴과 상기 반전 신호 패턴의 경계를 검출하는 영상 처리부를 포함하는 구조광 패턴을 이용한 영상의 경계인식 시스템.
Projection means for projecting a reference pattern, a signal pattern, and an inverted signal pattern inverting the signal pattern onto an object;
Image capturing means for providing an image capturing the projected reference pattern, the signal pattern, and the inverted signal pattern, respectively; And
Acquire data corresponding to each of the image captured by the reference pattern, the signal pattern, and the inverted signal pattern, estimate a reflection index of the object surface based on the acquired data, and calculate the signal pattern based on the reflection index. An image processor configured to calculate a normalized incident light signal and an inverted incident light signal normalized to the inverted signal pattern, and detect a boundary between the signal pattern and the inverted signal pattern by using an intersection point of the normalized incident light signal and the inverted incident light signal An image boundary recognition system using a structured light pattern.
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