KR100585270B1 - System and method for obtaining shape and color information of object surfaces from two images - Google Patents

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KR100585270B1 KR1020050123486A KR20050123486A KR100585270B1 KR 100585270 B1 KR100585270 B1 KR 100585270B1 KR 1020050123486 A KR1020050123486 A KR 1020050123486A KR 20050123486 A KR20050123486 A KR 20050123486A KR 100585270 B1 KR100585270 B1 KR 100585270B1
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Abstract

본 발명은 능동조명(active light: light for active vision)과 수동조명(passive light: light for passive vision)으로 구성된 조명시스템으로 정현파 패턴(sinusoidal pattern)의 위상천이(phase shifting)와 반구면조명(hemispherical lighting)의 근사 조명을 구현하고, 이를 이용하여 최소 2개 영상으로부터 위상(phase)을 복원하고 이를 바탕으로 대상 물체의 표면 형상 정보를 얻는 동시에 대상 물체의 표면 컬러 정보를 획득하도록 하는 2개 영상을 이용한 물체 표면 형상 및 컬러 정보 획득 시스템 및 방법에 관한 것으로서,The present invention is a lighting system composed of active light (light for active vision) and passive light (passive light: light for passive vision) phase shifting and hemispherical lighting (sinusoidal pattern) lighting, which is used to restore the phase from at least two images and to obtain the surface shape information of the target object and to obtain the surface color information of the target object. As related to the object surface shape and color information acquisition system and method,

본 발명을 적용하면, 2개 영상에서 위상천이 및 반구면 근사 조명을 기반으로 하여 물체 표면 형상 및 컬러 정보를 동시에 획득할 수 있게 되고, 조명소스의 ON/OFF 동작이나 조명의 개폐 동작 없이도 물체 표면 형상 및 컬러 정보의 동시 획득이 가능함에 따라 조명 사용의 제약을 한층 감소시킬 수 있게 되어, 표면 형상 데이터 획득 시간 및 컬러 데이터 획득 시간을 획기적으로 줄일 수 있게 되며, 고해상도 데이터를 보다 쉽게, 보다 고속으로, 보다 적은 비용으로 획득할 수 있게 되며, 위상천이 기술을 활용하는 분야의 다양성을 높이게 되는 효과가 있다.According to the present invention, the object surface shape and color information can be obtained simultaneously based on the phase shift and hemispherical approximation illumination in two images, and the object surface can be obtained without the ON / OFF operation of the illumination source or the opening / closing operation of the illumination. Simultaneous acquisition of shape and color information further reduces constraints on lighting usage, dramatically reducing surface shape data acquisition time and color data acquisition time, and making high resolution data easier and faster. In other words, it can be obtained at a lower cost and increases the diversity of the fields using the phase shift technology.

구조광, 위상천이, 정현파, 측정, 거리영상, 위상복원, 3차원 Structured Light, Phase Shift, Sinusoidal, Measurement, Distance Image, Phase Restoration, 3D

Description

2개 영상을 이용한 물체 표면 형상 및 컬러 정보 획득 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR OBTAINING SHAPE AND COLOR INFORMATION OF OBJECT SURFACES FROM TWO IMAGES}System surface and color information acquisition system and method using two images {SYSTEM AND METHOD FOR OBTAINING SHAPE AND COLOR INFORMATION OF OBJECT SURFACES FROM TWO IMAGES}

도 1은 본 발명의 2개 영상을 이용한 물체 표면 형상 및 컬러 정보 획득 시스템의 개략적인 구성을 나타내는 도면1 is a view showing a schematic configuration of an object surface shape and color information acquisition system using two images of the present invention

도 2는 도 1의 2개 영상을 이용한 물체 표면 형상 및 컬러 정보 획득 시스템에서 형상/컬러 획득장치의 구성을 개략적으로 나타내는 블록도FIG. 2 is a block diagram schematically illustrating a configuration of a shape / color obtaining apparatus in an object surface shape and color information obtaining system using the two images of FIG. 1.

도 3은 본 발명의 2개 영상을 이용한 물체 표면 형상 및 컬러 정보 획득 방법을 개략적으로 설명하는 흐름도3 is a flowchart schematically illustrating a method for obtaining object surface shape and color information using two images of the present invention;

도 4는 3개 정현파 위상천이의 각 광도 분포곡선과 각 패턴영상을 나타내는 도면FIG. 4 is a diagram illustrating each luminance distribution curve and each pattern image of three sinusoidal phase shifts. FIG.

도 5는 정현파 조명패턴을 대상물체의 표면에 영사하여 카메라로 촬영한 영상을 나타내는 도면5 is a view showing an image captured by a camera by projecting a sine wave illumination pattern on the surface of the object;

도 6은 도 5의 영상에서 위상을 복원하기 위해 2개 위치에서 광도값을 취하는 방식을 나타내는 도면FIG. 6 is a diagram illustrating a method of taking luminance values at two positions to restore a phase in the image of FIG. 5; FIG.

도 7은 본 발명의 일실시예에 의한 물체 표면 형상 및 컬러 정보 획득 시스 템의 개략적인 구성을 나타내는 도면7 is a view showing a schematic configuration of an object surface shape and color information acquisition system according to an embodiment of the present invention;

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Main Parts of Drawings>

100 : 대상물체 200 : 능동조명(active light) 장치100: object 200: active light device

300 : 수동조명(passive light) 장치 400 : 다채널 촬영장치300: passive light device 400: multi-channel recording device

500 : 형상/컬러 획득장치 500-1 : 형상 복원 모듈500: shape / color acquisition device 500-1: shape restoration module

500-2 : 컬러 획득 모듈 510 : 제1 광도값 산출부500-2: color acquisition module 510: first luminance value calculator

520 : 뺄셈기 530 : 제2 광도값 산출부520: subtractor 530: second brightness value calculator

540 : 역변환부 550 : 곱셈기540: inverse transform unit 550: multiplier

560 : 형상 복원부 570 : 덧셈기560: shape restorer 570: adder

590 : 컬러 획득부590: color acquisition unit

본 발명은 2개 영상을 이용한 물체 표면 형상 및 컬러 정보 획득 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 능동조명(active light: light for active vision)과 수동조명(passive light: light for passive vision)으로 구성된 조명시스템으로 정현파 패턴(Sinusoidal Pattern)의 위상천이(phase shifting)와 반구면조명(hemispherical lighting)의 근사 조명을 구현하고, 이를 이용하여 최소 2개 영상으로부터 위상(phase)을 복원하고 이를 바탕으로 대상 물체의 표면 형상을 얻 는 동시에 광도값 증가분을 컬러 채널들에 따라 추출함으로써 대상 물체의 표면으로부터의 컬러정보를 획득하도록 하는 2개 영상을 이용한 물체 표면 형상 및 컬러 정보 획득 시스템 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a system and method for acquiring an object surface shape and color information using two images, and more particularly, to active light (active light) and passive light (light for passive vision). The constructed illumination system implements the phase shifting of the sinusoidal pattern and the approximate illumination of the hemispherical lighting, and uses it to restore the phase from at least two images. The present invention relates to an object surface shape and color information acquisition system and method using two images for acquiring color information from the surface of an object by obtaining a surface shape of the object and extracting increments of luminance values according to color channels. .

일반적으로, 물체 표면의 외관은 물체의 질적, 양적 및 구조적 특성을 추정하는 중요한 단서가 된다. 물체 고유의 특성 중에서는 주로 표면 형상 및 반사율이 물체의 외관을 결정짓게 된다. 이 때문에 그 동안의 많은 연구 및 응용에서는, 물체의 외관을 기술하기 위해, 주로 표면의 형상 정보와 반사율 정보를 각기 이용해 왔다.In general, the appearance of an object surface is an important clue to estimating the qualitative, quantitative and structural properties of an object. Among the intrinsic properties of an object, the surface shape and reflectance mainly determine the appearance of the object. For this reason, many studies and applications in the past have mainly used surface shape information and reflectance information, respectively, to describe the appearance of an object.

실제 물체 표면의 형상 및 반사율 정보를 취득하는 경우에, 그 동안의 많은 연구는 이들 각각을 독립적으로 획득하는 경우가 대부분이었으며, 두 가지 종류의 정보를 동시에 획득하는 연구에서 조차도 이들을 따로 획득하는 데 소요되는 양과 유사한 데이터 수 (이를테면, 영상의 개수), 시간, 계산량 등을 필요로 하였다.In the case of acquiring the shape and reflectance information of the real object surface, many of the studies in the past have acquired each of them independently, and even in a study of acquiring two kinds of information simultaneously, it is necessary to acquire them separately. The number of data (such as the number of images), the time, the amount of calculation, and the like that were similar to the amount of data needed were required.

일반적으로, 표면의 기하학적 형상을 획득하는 방법은 접촉식과 비접촉식으로 구분된다. 이 중에서 본 발명은 비접촉식 방법에 관한 것으로, 표면 형상 획득 대상에 접촉하지 않는 비접촉 방식으로는 광학식 방법이 대표적이다.In general, the method of obtaining the surface geometry is divided into contact and contactless. Among these, the present invention relates to a non-contact method, and an optical method is representative of the non-contact method that does not contact the surface shape acquisition target.

광학식 거리영상(표면 형상 정보) 획득방법 중에서도 거리영상을 고해상도로 복원하기 위해서는 특수한 조명패턴을 이용하는 능동비전(active vision) 방식을 주로 사용한다.Among the optical distance image (surface shape information) acquisition methods, an active vision method using a special illumination pattern is mainly used to reconstruct the distance image at high resolution.

능동비전 방식의 대표적인 기술로는 K.L.Boyer et al.의 컬러코드 구조광(color-encoded structured light), P.S. Huang et al.의 컬러 줄무늬패턴(color fringe pattern), C. Je et al.의 고대비 컬러띠 패턴(high-contrast color-stripe pattern), J. Tajima et al.의 무지개 패턴(rainbow pattern), D. Caspi et al.의 적응 컬러 구조광(adaptive color structured light), O. Hall-Holt et al.의 흑백경계코드(black/white boundary codes) 등이 있다.Representative technologies of the active vision method include color-encoded structured light by K.L. Boyer et al., P.S. Huang et al.'S color fringe pattern, C. Je et al's high-contrast color-stripe pattern, J. Tajima et al.'S rainbow pattern, Adaptive color structured light from D. Caspi et al., Black / white boundary codes from O. Hall-Holt et al.

한편, 물체 표면의 반사율 정보를 취득하는 방법으로는 G. Ward의 비등방성 반사율 측정, S.R. Marschner et al.의 영상기반 BRDF(Bidirectional Reflectance Distribution Function) 측정, Y. Yu et al.의 역(inverse) 광역조명방법 등이 대표적이다.On the other hand, G. Ward's anisotropic reflectivity measurement, S.R. Image-based Bidirectional Reflectance Distribution Function (BRDF) measurements by Marschner et al. And Y. Yu et al.

최근에 와서는, 물체 표면의 형상 및 반사율 정보를 동시에 획득할 수 있는 방법이 절실히 요구되었고, 이에 따라 Y. Sato et al.의 형상 및 반사율 모델링, 대한민국특허 10-0449175 "광학식 2차원 및 3차원 형상 측정 시스템" 및 미국특허출원 20040047517 "Shadow-free 3D and 2D measurement system and method" 등과 같은 기술들이 개발되었다.Recently, there is an urgent need for a method for simultaneously acquiring shape and reflectance information of an object surface, and accordingly, the shape and reflectance modeling of Y. Sato et al., Korea Patent 10-0449175 "Optical two-dimensional and three-dimensional Techniques such as shape measurement system "and US patent application 20040047517" Shadow-free 3D and 2D measurement system and method ".

물체 표면의 반사율 정보를 획득하는 방식은, 그 획득하는 정보에 따라 크게 2가지로 나눌 수 있다.The method of obtaining reflectance information on the surface of an object can be divided into two types according to the obtained information.

첫째는 단채널(흑백, 회색조)의 표면 반사율 정보를 획득하는 경우이며, 둘째는 다채널(컬러)의 표면 반사율 정보를 획득하는 경우이다.The first is a case of obtaining surface reflectance information of a short channel (black and white, grayscale), the second is a case of obtaining surface reflectance information of a multi-channel (color).

그런데, 물체 표면의 형상과 함께 단채널 표면 반사율 정보를 동시에 획득하는 기술은 그 산업적 응용이 이미 상당수 진행되어왔으나, 물체 표면 형상과 함께 다채널 표면 반사율 정보를 동시에 획득하는 기술은 아직 그 산업적 응용이 극히 초기단계에 있다고 볼 수 있다.By the way, the technology for acquiring the short channel surface reflectance information simultaneously with the shape of the object surface has already been advanced in many industrial applications, but the technology for acquiring the multi-channel surface reflectance information simultaneously with the object surface shape is still the industrial application. It is in the very early stages.

따라서, 물체 표면 형상 및 단채널 표면 반사율 정보의 동시 획득만으로도 데이터 획득에 소요되는 영상 수나 처리시간을 산업적 요구에 맞게 감소시키기가 어려운 실정인데, 이에 비해 형상 정보와 함께 컬러(다채널 표면 반사율) 정보를 동시에 획득하는 데에는 그 구현에서 추가적인 제약 조건이 발생하고 데이터 획득에 소요되는 영상 수와 처리시간도 더욱 증가하는 문제점이 있다.Therefore, it is difficult to reduce the number of images and processing time required for data acquisition according to the industrial needs only by simultaneously acquiring the object surface shape and the short channel surface reflectance information, but color (multi-channel surface reflectance) information together with the shape information. Simultaneously acquiring the problem may cause additional constraints in the implementation and increase the number of images and processing time required for data acquisition.

또한, 형상 및 컬러 정보 획득을 위한 조명 기구 및 장치에 있어서, 정확한 컬러 정보 획득을 위한 반구면 조명법 등에 기초하지 않거나, 조명 소스의 ON/OFF 동작이나 조명의 개폐 동작을 필요로 하는 등 보다 정확한 정보 획득이나 보다 광범위한 응용 등에는 제약이 있었다.In addition, in the luminaire and the device for acquiring the shape and color information, it is not based on the hemispherical illumination method for acquiring accurate color information, or more accurate information such as the on / off operation of the illumination source or the opening / closing operation of the illumination. There were limitations to acquisition and broader applications.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 그 목적은 능동조명(active light: light for active vision)과 수동조명(passive light: light for passive vision)으로 구성된 조명시스템으로 정현파 패턴(sinusoidal pattern)의 위상천이(phase shifting)와 반구면조명(hemispherical lighting)의 근사 조명을 구현하고, 이를 이용하여 최소 2개 영상으로부터 위상(phase)을 복원하고 이를 바탕으로 대상 물체의 표면 형상 정보를 얻는 동시에 대상 물체의 표면 컬러 정보를 획득하도록 하는 2개 영상을 이용한 물체 표면 형상 및 컬러 정보 획득 시스템 및 방법을 제공하는 데 있다. The present invention has been made to solve the above problems, the object is a sine wave pattern (sinusoidal) as an illumination system consisting of active light (light for active vision) and passive light (light for passive vision) Implement phase shifting of patterns and approximate illumination of hemispherical lighting, and use them to recover phases from at least two images and obtain surface shape information of the object based on them. An object surface shape and color information acquisition system and method using two images for acquiring surface color information of a target object at the same time.

또한, 본 발명의 다른 목적은 능동조명과 수동조명으로 구성된 조명시스템으로 인하여 얻어진 최소 2개의 영상만으로 물체 표면 형상 및 컬러 정보를 획득함으로써, 표면 형상 획득 시간 및 컬러 정보 획득 시간을 획기적으로 줄일 수 있는 2개 영상을 이용한 물체 표면 형상 및 컬러 정보 획득 시스템 및 방법을 제공하는 데 있다.In addition, another object of the present invention is to acquire the surface shape and color information of the object only by at least two images obtained by the illumination system consisting of active and passive lighting, it is possible to drastically reduce the surface shape acquisition time and color information acquisition time An object surface shape and color information acquisition system and method using two images.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은 능동조명과 수동조명으로 구성된 조명시스템으로 인하여 얻어진 최소 2개의 영상을 이용함으로써 고해상도 데이터를 보다 쉽게, 보다 고속으로, 보다 적은 비용으로 구현할 수 있도록 하는 2개 영상을 이용한 물체 표면 형상 및 컬러 정보 획득장치 및 방법을 제공하는 데 있다.In addition, another object of the present invention is to use a minimum of two images obtained by the illumination system consisting of active and passive lighting to create two images that make it possible to implement high resolution data more easily, faster and at a lower cost. An object surface shape and color information obtaining apparatus and method used.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은 조명 소스의 ON/OFF 동작이나 조명의 개폐 동작 없이도 물체 표면 형상 및 컬러 정보의 동시 획득이 가능함에 따라 조명 사용의 제약을 한층 감소시킬 수 있도록 하는 2개 영상을 이용한 물체 표면 형상 및 컬러 정보 획득 시스템 및 방법을 제공하는 데 있다.In addition, another object of the present invention is to provide two images that can further reduce the restrictions on the use of the light as it is possible to simultaneously acquire the object surface shape and color information without the ON / OFF operation of the light source or the opening and closing of the light source. An object surface shape and color information acquisition system and method are used.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제1 특징에 따르면, 대상물체에 정현파 패턴 구조광(structured-light)을 영사하는 능동조명장치와, 상기 대상물체에 비(非)구조광(unstructured-light)을 조사하는 적어도 하나의 수동조명장치와, 상기 대상물체의 영상을 촬영하고 다수의 컬러채널을 갖는 다채널 촬영장치와, 상기 다채널 촬영장치에 연결되어 촬영된 영상을 처리하여 표면형상 및 컬러정보를 획득하는 형상/컬러 획득장치를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 2개 영상을 이용한 물체 표면 형상 및 컬러 정보 획득 시스템을 제공한다.According to a first aspect of the present invention for achieving the above object, an active lighting device for projecting a sine wave pattern structured light on an object, and an unstructured light on the object At least one manual lighting device for irradiating the image, a multi-channel photographing apparatus for capturing an image of the object, and having a plurality of color channels, and a photographed image connected to the multi-channel photographing apparatus to process a surface shape and color An object surface shape and color information acquisition system using two images, comprising a shape / color acquisition device for acquiring information.

이때, 본 발명의 부가적인 특징에 따르면, 상기 형상/컬러 획득장치는 촬영된 영상의 임의의 위치에서의 제1 광도값들을 산출하는 제1 광도값 산출부와, 산출된 제1 광도값들에 대하여 감산처리를 행하는 뺄셈기와, 상기 뺄셈기의 결과에 설정된 값을 적용하여 제2 광도값들을 산출하는 제2 광도값 산출부와, 상기 제2 광도값 산출부의 하나의 제2 광도값에 역수처리를 행하는 역변환부와, 상기 제2 광도값 산출부의 나머지 제2 광도값과 상기 역변환부의 결과값에 대하여 곱셈처리를 행하는 곱셈기와, 상기 곱셈기의 결과를 통해 위상을 복원하고 그 값을 이용하여 대상물체의 형상정보를 획득하는 형상복원부를 포함하여 구성된 형상 복원 모듈; 및In this case, according to an additional feature of the present invention, the shape / color obtaining apparatus may include a first luminance value calculator which calculates first luminance values at an arbitrary position of a captured image, and the calculated first luminance values. A subtractor which performs a subtraction process on the subtractor, a second luminance value calculator which calculates second luminance values by applying a value set to the result of the subtractor, and a reciprocal process of one second luminance value of the second luminance value calculator An inverse transform unit for performing a multiplication process, a multiplier performing a multiplication process on the remaining second intensity value of the second intensity value calculator and a result value of the inverse transform unit, and restoring a phase through the result of the multiplier and using the value A shape restoration module comprising a shape restoring unit for acquiring shape information of the body; And

상기 제1 광도값 산출부로부터 산출된 제1 광도값들에 대하여 가산처리를 행하는 덧셈기와, 상기 덧셈기의 결과로부터 컬러 정보를 획득하는 컬러 획득부를 포함하여 구성된 컬러 획득 모듈로 구성되는 것이 바람직하다.Preferably, the color acquisition module comprises an adder for performing an addition process on the first luminous intensity values calculated from the first luminous intensity value calculator and a color acquiring unit for acquiring color information from the result of the adder.

이때, 본 발명의 부가적인 특징에 따르면, 상기 적어도 하나의 수동조명장치는, 상기 수동조명장치가 1개인 경우에, 상기 능동조명장치의 정현파 패턴 구조광에 대하여 대칭이 되는 각도로 수동조명을 조사할 수 있는 위치에 설치되는 것이 바람직하다.According to an additional feature of the present invention, the at least one passive lighting device, when the passive lighting device is one, irradiates the passive lighting at an angle symmetrical with respect to the sine wave pattern structured light of the active lighting device. It is desirable to be installed in a position where it can be.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제2 특징에 따르면, 비(非)구조광을 수동조명장치를 통해 상기 대상물체 표면에 조사하는 동안, 소정의 공간주파수(

Figure 112005073230701-pat00001
)를 갖는 정현파 패턴 구조광을 상기 능동조명장치를 통해 위상을 달리하여 2회에 걸쳐 대상물체 표면에 영사한 후 그 장면을 상기 다채널 촬영장치로 촬영하는 제1 과정;According to a second aspect of the present invention for achieving the above object, while irradiating non-structured light to the surface of the object through a manual lighting device, a predetermined spatial frequency (
Figure 112005073230701-pat00001
A first step of projecting a sinusoidal pattern structured light having a phase) through the active lighting device onto the surface of the object two times with different phases and then capturing the scene with the multi-channel imaging device;

제1 과정에서 촬영한 영상의 임의의 지점에서, 특정한 위상차

Figure 112005073230701-pat00002
에 따라 하기의 식과 같은 2개의 제1 광도값들을 얻는 제2 과정; Specific phase difference at any point of the image captured in the first process
Figure 112005073230701-pat00002
A second process of obtaining two first luminance values according to the following equation;

Figure 112005073230701-pat00003
Figure 112005073230701-pat00003

Figure 112005073230701-pat00004
Figure 112005073230701-pat00004

제2 과정에서 얻어진 2개의 제1 광도값들에 대하여 가산처리를 행하여 하기의 식과 같은 값을 얻는 제3 과정;A third step of performing an addition process on the two first brightness values obtained in the second step to obtain a value such as the following equation;

Figure 112005073230701-pat00005
Figure 112005073230701-pat00005

여기서,

Figure 112005073230701-pat00006
Figure 112005073230701-pat00007
Figure 112005073230701-pat00008
이다.here,
Figure 112005073230701-pat00006
Figure 112005073230701-pat00007
Figure 112005073230701-pat00008
to be.

제3과정에서 산출된 결과값을 토대로 대상물체의 컬러 정보를 획득하는 제4 과정;A fourth step of acquiring color information of the object based on the result value calculated in the third step;

제2 과정에서 얻어진 2개의 제1 광도값들에 대하여 감산처리를 행하여 하기의 식과 같은 값을 얻는 제5 과정; A fifth step of subtracting the two first brightness values obtained in the second step to obtain a value such as the following equation;

Figure 112005073230701-pat00009
Figure 112005073230701-pat00009

여기서,

Figure 112005073230701-pat00010
이다.here,
Figure 112005073230701-pat00010
to be.

제5 과정에서 얻어진 식에 상기 임의의 지점에서 2개의 일정변위값

Figure 112005073230701-pat00011
을 적용하여 하기의 식과 같은 2개의 제2 광도값들을 얻는 제6 과정;Two constant displacement values at the arbitrary points in the equation obtained in the fifth step
Figure 112005073230701-pat00011
A sixth process of obtaining two second luminous intensity values such as the following equation;

Figure 112005073230701-pat00012
Figure 112005073230701-pat00012

Figure 112005073230701-pat00013
Figure 112005073230701-pat00013

여기서, 상기 2개의 일정변위값

Figure 112005073230701-pat00014
에 대하여
Figure 112005073230701-pat00015
의 식으로 결정되는
Figure 112005073230701-pat00016
값이 각각
Figure 112005073230701-pat00017
,
Figure 112005073230701-pat00018
가 되도록 한다.Here, the two constant displacement values
Figure 112005073230701-pat00014
about
Figure 112005073230701-pat00015
Determined by
Figure 112005073230701-pat00016
Each value is
Figure 112005073230701-pat00017
,
Figure 112005073230701-pat00018
To be

제6 과정에서 얻어진

Figure 112005073230701-pat00019
의 역수를 취해 소정의 값을 얻는 제7 과정;Obtained in the sixth step
Figure 112005073230701-pat00019
A seventh process of taking a reciprocal of to obtain a predetermined value;

제6 과정에서 얻어진

Figure 112005073230701-pat00020
과 제7 과정에서 얻어진
Figure 112005073230701-pat00021
의 역수값에 대하여 곱셈을 실행하여 하기의 식을 얻어 위상을 복원하는 제8 과정;Obtained in the sixth step
Figure 112005073230701-pat00020
Obtained in step 7
Figure 112005073230701-pat00021
An eighth step of performing multiplication on the inverse value of to obtain the following equation to restore the phase;

Figure 112005073230701-pat00022
Figure 112005073230701-pat00022

상기에서 구해진 위상 정보를 토대로 기하학적 보정을 통해, 대상 물체의 표면형상 정보를 획득하는 제9 과정을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 2개 영상을 이용한 물체 표면 형상 및 컬러 정보 획득방법을 제공한다.A method of obtaining object surface shape and color information using two images, comprising a ninth process of acquiring surface shape information of a target object through geometric correction based on the obtained phase information.

또한, 본 발명의 또 다른 부가적인 특징에 따르면, 설정된 2개의

Figure 112005073230701-pat00023
값은 서로 π/2 의 위상차가 나는 것이 바람직하다.In addition, according to another additional feature of the invention,
Figure 112005073230701-pat00023
It is preferable that the values have a phase difference of π / 2 with each other.

또한, 본 발명의 또 다른 부가적인 특징에 따르면,

Figure 112005073230701-pat00024
가 일반적인 값들일 때, 상기 제6 과정에서 얻어진 2개의 제 2 광도값들에 대하여 하기의 식:Furthermore, according to another additional feature of the invention,
Figure 112005073230701-pat00024
Are general values, the following equations for the two second luminous intensity values obtained in the sixth step:

Figure 112005073230701-pat00025
Figure 112005073230701-pat00025

과 같이 두 값의 가산처리 및 감산처리를 행한 후 상기 가산처리의 결과값에 대하여 제7 과정을 적용하여 그 역수값을 얻고 상기 감산처리의 결과값 및 상기 가산처리의 역수값에 대하여 제8 과정을 적용하여 그 곱셈값을 얻는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.After adding and subtracting the two values as described above, the reciprocal value is obtained by applying the seventh process to the resultant value of the addition process, and the eighth process for the reciprocal value of the addition process and the reciprocal value of the addition process. It is preferable to further include the step of obtaining the multiplication value by applying.

이때, 본 발명의 부가적인 특징에 따르면, 상기 능동조명장치의 정현파 패턴 구조광 및 수동조명장치의 비(非)구조광이 함께 조사된 상태에서 물체 표면 형상 및 컬러 정보를 동시에 획득하는 것이 바람직하다.In this case, according to an additional feature of the present invention, it is preferable to simultaneously acquire the object surface shape and color information in a state where the sine wave pattern structured light of the active lighting device and the non-structured light of the passive lighting device are irradiated together. .

본 발명의 상술한 목적과 여러 가지 장점은 이 기술분야에 숙련된 사람들에 의해, 첨부된 도면을 참조하여 후술되는 본 발명의 바람직한 실시예로부터 더욱 명확하게 될 것이다.The above objects and various advantages of the present invention will become more apparent from the preferred embodiments of the present invention described below with reference to the accompanying drawings by those skilled in the art.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하고자 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

첨부도면 도 1은 본 발명의 2개 영상을 이용한 물체 표면 형상 및 컬러 정보 획득 시스템의 개략적인 구성을 나타내는 도면이고, 도 2는 도 1의 2개 영상을 이용한 물체 표면 형상 및 컬러 정보 획득 시스템에서 형상/컬러 획득 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 블록도이며, 도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 물체 표면 형상 및 컬러 정보 획득 시스템의 개략적인 구성을 나타내는 도면이며, 도 4는 본 발명의 2개 영상을 이용한 물체 표면 형상 및 컬러 정보 획득 방법을 개략적으로 설명하는 흐름도이며, 도 5는 3개 정현파 위상천이의 각 광도 분포곡선과 각 패턴영상을 나타내는 도면이며, 도 6은 정현파 조명패턴을 대상물체의 표면에 영사하여 카메라로 촬영한 영상을 나타내는 도면이며, 도 7은 도 6의 영상에서 위상을 복원하기 위해 2개 위치에서 광도값을 취하는 방식을 나타내는 도면이다.1 is a diagram illustrating a schematic configuration of an object surface shape and color information acquisition system using two images of the present invention, and FIG. 2 is an object surface shape and color information acquisition system using two images of FIG. 1. FIG. 3 is a block diagram schematically showing the configuration of a shape / color obtaining apparatus, and FIG. 3 is a diagram showing a schematic configuration of an object surface shape and color information obtaining system according to an embodiment of the present invention, and FIG. FIG. 5 is a flowchart illustrating a method of obtaining object surface shape and color information using dog images, and FIG. 5 is a diagram illustrating luminosity distribution curves and three pattern images of three sinusoidal phase shifts, and FIG. FIG. 7 is a view showing an image captured by a camera by projecting onto an object surface, and FIG. 7 shows light intensity at two positions in order to restore a phase in the image of FIG. It is a figure which shows the method of taking a value.

상기 첨부도면 도 1을 참조하면, 대상물체(100)와, 상기 대상물체(100)에 정현파 패턴 구조광(structured-light)을 영사하는 능동조명장치(200)와, 상기 대상물체(100)에 비(非)구조광(unstructured-light) 조사하는 수동조명장치(300)와, 다채널 영상을 획득하는 다채널 촬영장치(400) 및 상기 다채널 촬영장치(400)에 연결되어 상기 대상물체(100)로부터 표면 형상 및 컬러 정보를 획득하는 형상/컬러 획득 장치(500)가 구비된다.Referring to FIG. 1, the object 100, an active lighting device 200 for projecting a sine wave pattern structured light onto the object 100, and the object 100. The target object is connected to a passive lighting device 300 for unstructured-light irradiation, a multi-channel imaging device 400 for acquiring a multi-channel image, and the multi-channel imaging device 400. A shape / color acquisition device 500 for acquiring surface shape and color information from 100 is provided.

이때, 상기 능동조명장치(200)는 조명 소스(light source), 조명 패턴, 렌즈, 거울, 프리즘, 필터 등의 적절한 조합을 포함한다. In this case, the active lighting device 200 includes a suitable combination of a light source, a light pattern, a lens, a mirror, a prism, a filter, and the like.

상기 능동조명장치(200)에서는 도 5에 도시된 바와 같은 정현파 패턴 구조광이 영사되게 되는데, 정현파 패턴은 빔 프로젝터, 격자 슬라이드 등 다양한 종류의 조명 시스템에 의해 생성될 수 있다.In the active lighting device 200, the sine wave pattern structured light as shown in FIG. 5 is projected, and the sine wave pattern may be generated by various types of lighting systems such as a beam projector and a grating slide.

상기 수동조명장치(300)는 비(非)구조광이 상기 대상물체(100)에 조사되게 한다.The manual lighting device 300 allows non-structured light to be irradiated onto the object 100.

이때, 상기 수동조명장치(300)는 적어도 한 개 이상의 수동조명을 능동조명과 다른 방향에서 소정의 각으로 입사시킴으로써, 상기 대상물체(100)의 표면에서 경면반사성분과 기하학적 음영성분에 의한 영향을 최소화시키는 반구면 조명법의 근사적 조명 방식으로 상기 대상물체(100)의 표면의 컬러 정보를 정확하게 획득할 수 있다.In this case, the passive lighting device 300 is incident to at least one passive lighting at a predetermined angle in a direction different from the active lighting, thereby affecting the influence of the specular reflection component and the geometric shading component on the surface of the object 100 It is possible to accurately obtain the color information of the surface of the object 100 by the approximate illumination method of the hemispherical illumination method to minimize.

여기에서, 상기 수동조명이 하나일 때, 입사되는 소정의 각은 상기 능동조명이 입사되는 각과 대칭이 되는 것이 바람직하다(도면 1 참조).Here, when the passive light is one, it is preferable that the predetermined angle of incidence is symmetrical with the angle of incidence of the active light (see Fig. 1).

상기 다채널 촬영장치(400)는 다채널 카메라, 렌즈, 필터 등의 적절한 조합을 포함하게 된다.The multichannel photographing apparatus 400 may include a suitable combination of a multichannel camera, a lens, a filter, and the like.

본 발명에서는 능동조명과 수동조명이 상기 능동조명장치(200) 및 수동조명장치(300)로부터 상기 대상물체(100)에 조사되었을 때, 상기 다채널 촬영장치(400)로 그 장면을 촬영한다. 이 때 정현파 패턴의 위상 천이를 통해 2개의 영상을 획득한다. 이 동작에 의해 도 6에 도시된 바와 같은 영상이 얻어지며, 상기 형상/컬러획득 장치(500)에서 2개 영상에서의 광도값의 차를 이용하여 영상의 각 지점(픽셀)에서의 위상(phase)을 복원하고 이를 바탕으로 대상 물체의 표면형상을 획득하며, 2개 영상에서의 광도값의 합을 이용하여 대상물체의 컬러정보를 획득하게 된다.In the present invention, when the active light and passive light is irradiated to the target object 100 from the active lighting device 200 and the passive lighting device 300, the multi-channel imaging device 400 captures the scene. At this time, two images are acquired through the phase shift of the sine wave pattern. By this operation, an image as shown in FIG. 6 is obtained, and the shape / color acquisition device 500 uses a difference in luminance values in two images to obtain a phase at each point (pixel) of the image. ) And obtain the surface shape of the target object based on this, and obtain the color information of the target object using the sum of the luminance values of the two images.

일반적인 정현파 위상천이 방식에서는 도 5에 도시된 바와 같이 임의의 위치 에서의 광도값(

Figure 112005073230701-pat00026
)이 위상천이에 따라 달라진다.In a typical sinusoidal phase shift method, as shown in FIG.
Figure 112005073230701-pat00026
) Depends on the phase shift.

Figure 112005073230701-pat00027
Figure 112005073230701-pat00027

이 식에서 a, b는 상수, x는 위치좌표,

Figure 112005073230701-pat00028
는 x 위치에서의 위상값,
Figure 112005073230701-pat00029
는 각 위상천이에서의 천이값을 나타낸다. 여기서 3개의 미지수, a, b,
Figure 112005073230701-pat00030
가 있으므로, 위상을 복원하기 위해서는 일반적으로 3개 이상의 식이 필요하다. 즉, 동일 위치에서 얻은 3개 이상의 위상천이 광도 정보가 필요한 것이다.Where a, b are constants, x is a positional coordinate,
Figure 112005073230701-pat00028
Is the phase value at position x,
Figure 112005073230701-pat00029
Represents a transition value in each phase shift. Where three unknowns, a, b,
Figure 112005073230701-pat00030
Therefore, three or more equations are generally required to restore the phase. That is, three or more phase shift luminance information obtained at the same position is required.

잘 알려진 3개 위상천이의 위상은 아래 식으로 구할 수 있다.The phases of three well known phase shifts can be obtained by the following equation.

Figure 112005073230701-pat00031
Figure 112005073230701-pat00031

여기서 3개의 천이값은

Figure 112005073230701-pat00032
이다. 이렇게 해서 일반적으로 3개 이상의 위상천이로 각각의 영상을 얻으면, 이를 통해 각 위치에서의 위상을 복원할 수 있다. 위상을 복원한 뒤에는 적절한 기하학적 보정(geometric calibration)을 통해 물체표면의 형상 정보를 획득할 수 있다.Where the three transitions are
Figure 112005073230701-pat00032
to be. In this way, if each image is generally obtained by three or more phase shifts, it is possible to restore the phase at each position. After reconstructing the phase, shape information on the surface of the object can be obtained through appropriate geometric calibration.

본 발명에서는 2개의 영상으로부터 위상을 복원하고, 물체 표면 형상과 컬러 정보를 획득하고자 한다. 우선 충분히 높은 공간주파수(

Figure 112005073230701-pat00033
)를 갖는 정현파 패턴의 능동조명을 사용한다. 상기 정현파 패턴을 상기 대상물체(100)의 표면에 영사한 후 그 장면을 상기 다채널 촬영장치(400)으로 촬영한다. 그 뒤, 상기 형상/컬러획득 장치(500)를 통해 상기 대상물체(100) 표면의 형상 및 컬러 정보를 획득한다.In the present invention, to restore the phase from the two images, to obtain the object surface shape and color information. First, a sufficiently high spatial frequency (
Figure 112005073230701-pat00033
Sine wave pattern with active light. The sine wave pattern is projected onto the surface of the object 100, and the scene is captured by the multi-channel imaging apparatus 400. Thereafter, shape and color information of the surface of the object 100 is obtained through the shape / color obtaining apparatus 500.

상기 첨부도면 도 2를 참조하여 상기 영상복원/컬러 획득 장치(500)의 구성을 상세히 설명하면, 도면번호 500-1은 형상 복원 모듈 및 500-2는 컬러 획득 모듈을 나타낸다.Referring to the accompanying drawings, the configuration of the image restoration / color acquisition apparatus 500 will be described in detail with reference to FIG. 2. Reference numeral 500-1 denotes a shape restoration module and 500-2 denotes a color acquisition module.

상기 영상 복원 모듈(500-1)은 제1 광도값 산출부(510), 뺄셈기(520), 제2 광도값 산출부(530), 역변환부(540), 곱셈기(550) 및 형상복원부(560)을 포함한다.The image restoration module 500-1 may include a first luminance value calculator 510, a subtractor 520, a second luminance value calculator 530, an inverse transformer 540, a multiplier 550, and a shape restorer. 560.

상기 제1 광도값 산출부(510)은 촬영한 각 영상의 임의의 위치 x에서의 2개의 제1 광도값들을 산출한다.The first luminance value calculator 510 calculates two first luminance values at an arbitrary position x of each captured image.

상기 뺄셈기(520)는 상기 제1 광도값 산출부(510)로부터 전송된 상기 2개의 제1 광도값들에 대하여 감산처리를 행한다.The subtractor 520 subtracts the two first luminance values transmitted from the first luminance value calculator 510.

상기 제2 광도값 산출부(530)는 상기 뺄셈기(520)로부터 전송된 결과에 설정된 값을 적용하여 2개의 제2 광도값들을 산출한다.The second brightness value calculator 530 calculates two second brightness values by applying a value set to a result transmitted from the subtractor 520.

상기 역변환부(540)는 상기 제2 광도값 산출부(530)로부터 전송된 하나의 결과에 역수처리를 행한다.The inverse transform unit 540 performs reciprocal processing on one result transmitted from the second intensity value calculator 530.

상기 곱셈기(550)는 상기 제2 광도값 산출부(530)로부터 전송된 나머지 하나의 결과와 상기 역변환부(540)로부터 전송된 역수처리된 결과에 대하여 곱셈처리를 행한다.The multiplier 550 multiplies the result of the other one transmitted from the second luminance value calculator 530 and the result of the reciprocal processing transmitted from the inverse transform unit 540.

상기 형상복원부(560)는 상기 곱셈기(550)로부터 전송된 결과에서 얻어진 위상 정보를 이용하여 대상물체의 표면형상을 획득한다.The shape restoring unit 560 obtains the surface shape of the object by using the phase information obtained from the result transmitted from the multiplier 550.

상기 컬러 획득 모듈(500-2)은 덧셈기(570)와 컬러 획득부(590)를 포함한다.The color acquisition module 500-2 includes an adder 570 and a color acquirer 590.

상기 덧셈기(570)는 상기 제1 광도값 산출부(510)로부터 산출된 제1 광도값들에 대하여 가산처리를 행한다.The adder 570 performs an addition process on the first luminance values calculated by the first luminance value calculator 510.

상기 컬러 획득부(590)는 상기 덧셈기(570)의 결과로부터 상기 대상물체(100)의 임의의 위치 x에서의 컬러 정보를 획득한다.The color obtaining unit 590 obtains color information at an arbitrary position x of the object 100 from the result of the adder 570.

상기와 같은 구성을 갖는 본 발명에 의한 2개 영상을 이용한 물체 표면 형상 및 컬러정보 획득 시스템의 동작을 첨부한 도 3의 흐름도를 참조하여 설명하고자 한다. An operation of the object surface shape and color information acquisition system using two images according to the present invention having the above configuration will be described with reference to the flowchart of FIG. 3.

상기 수동조명장치(300)는 비구조광을 상기 대상물체(100)에 조사한다. 동시에, 상기 능동조명장치(200)는 상기 정현파 패턴의 조명을 위상을 달리하여 2회에 걸쳐 상기 대상물체(100)에 영사한다. 그뒤, 상기 다채널 촬영장치(400)는 상기 비구조광 및 정현파 패턴 구조광이 조사된 장면을 촬영한다.(S10 단계 참조)The manual lighting device 300 irradiates the target object 100 with non-structured light. At the same time, the active lighting device 200 projects the sine wave pattern illumination to the target object 100 twice in phases. Thereafter, the multi-channel imaging apparatus 400 captures a scene to which the non-structured light and the sine wave pattern structured light are irradiated (see step S10).

여기에서, 상기 2회의 정현파 구조광 영사 및 촬영에서 정현파 패턴의 위상차는

Figure 112005073230701-pat00034
인 것이 바람직하다.Here, the phase difference of the sine wave pattern in the two sine wave structure light projection and photographing
Figure 112005073230701-pat00034
Is preferably.

그 뒤, 상기 형상/컬러 획득 장치(500)의 상기 형상복원모듈(500-1)의 제1 광도값 산출부(510)는 아래의 수학식 1을 기반으로 촬영한 각 영상의 임의의 위치 x에서의 제1 광도값들을 산출한다.(S20 단계 참조) Thereafter, the first luminance value calculator 510 of the shape restoration module 500-1 of the shape / color obtaining apparatus 500 may have an arbitrary position x of each image photographed based on Equation 1 below. Calculate the first luminous intensity values in (see step S20).

Figure 112005073230701-pat00035
Figure 112005073230701-pat00035

상기 수학식 1에서 P(x)는 상기 다채널 촬영장치(400)에 의해서 촬영된 영상의 상기 임의의 위치 x에서의 전체 광도값 증가분을 나타낸다.In Equation 1, P (x) represents an increase in total luminance value at the arbitrary position x of the image photographed by the multi-channel imaging apparatus 400.

상기 수동조명장치(300)는 적어도 하나 이상이므로 상기 P(x)는 하기의 식으로 표현될 수 있다.Since the manual lighting device 300 is at least one or more, the P (x) can be expressed by the following equation.

Figure 112005073230701-pat00036
Figure 112005073230701-pat00036

여기에서 수동조명장치(300)의 개수는 M이며 Pj(x)는 j번째 수동조명장치(300)에 의한 상기 임의의 위치 x에서의 광도값 증가분을 나타낸다.Here, the number of the manual lighting apparatuses 300 is M and Pj (x) represents the increase in the brightness value at the arbitrary position x by the j-th manual lighting apparatus 300.

따라서, 상기 정현파 패턴들간의 위상차가 π라면 상기 제1 광도값 산출부(510)는 각각Therefore, when the phase difference between the sinusoidal patterns is π, the first intensity value calculator 510

Figure 112005073230701-pat00037
Figure 112005073230701-pat00037

Figure 112005073230701-pat00038
Figure 112005073230701-pat00038

인 제1 광도값들을 얻는다.First luminous intensity values are obtained.

여기서 x를

Figure 112005073230701-pat00039
로 두면 이차원 좌표로 확장이 가능하다.Where x
Figure 112005073230701-pat00039
If set to 2D, it can be expanded to two-dimensional coordinates.

상기 덧셈기(570)는 상기 S20 단계에서 얻어진 2개의 제1 광도값들에 대하여 가산처리를 행하여 아래의 수학식 2와 같은 값을 산출한다.(S30 단계 참조)The adder 570 performs an addition process on the two first luminance values obtained in step S20 to calculate a value as shown in Equation 2 below (see step S30).

Figure 112005073230701-pat00040
Figure 112005073230701-pat00040

여기서,

Figure 112005073230701-pat00041
Figure 112005073230701-pat00042
Figure 112005073230701-pat00043
이다.here,
Figure 112005073230701-pat00041
Figure 112005073230701-pat00042
Figure 112005073230701-pat00043
to be.

여기서, 수학식 2의 두 광도값의 합은 위상값과 무관한 값이 되고, 결과적으로 정현파 구조광의 패턴에 영향을 받지 않게 되어, 전체적으로 균일한 조도를 받는 것과 같은 결과를 갖게 된다. 또한, 다수의 수동조명(비구조광)과 1개의 능동조명(구조광)이 반구면 조명의 근사화된 구조를 갖게 하면 경면 반사(specular reflection), 기하학적 음영(geometric shading) 및 그림자(shadow) 등의 영향을 효과적으로 감소시킬 수 있어서, 더욱 정확한 물체 표면 고유의 컬러 정보를 획득할 수 있다.(S40 단계 참조)Here, the sum of the two luminous intensity values of Equation 2 becomes a value irrelevant to the phase value, and as a result, is not influenced by the pattern of the sine wave structure light, resulting in a uniform illumination as a whole. In addition, if the passive light (unstructured light) and one active light (structured light) have an approximate structure of hemispherical illumination, specular reflection, geometric shading, shadow, etc. Since the influence can be effectively reduced, more accurate color information unique to the object surface can be obtained (see step S40).

총 Q개의 채널을 갖는 카메라를 사용할 경우, 총 Q개 채널의 영상 광도 정보를 얻을 수 있다. 이 중 k번째 채널에 대한 첫 번째와 두 번째 영상의 광도값의 합을

Figure 112005073230701-pat00044
라 두면, 하기의 등식이 성립한다:When using a camera having a total of Q channels, image brightness information of a total of Q channels can be obtained. The sum of the luminance values of the first and second images for the kth channel
Figure 112005073230701-pat00044
In other words, the following equation holds:

Figure 112005073230701-pat00045
Figure 112005073230701-pat00045

예를 들어, 상기 다채널 촬영장치(400)이 RGB 3개의 컬러채널을 가진다면 상기 수학식 3에 RGB 3컬러채널이 적용되어, 하기의 식이 산출된다.For example, if the multi-channel imaging apparatus 400 has three RGB color channels, the RGB three color channels are applied to Equation 3, and the following equation is calculated.

Figure 112005073230701-pat00046
Figure 112005073230701-pat00046

Figure 112005073230701-pat00047
Figure 112005073230701-pat00047

Figure 112005073230701-pat00048
Figure 112005073230701-pat00048

여기서, 첨자(Index)

Figure 112005073230701-pat00049
Figure 112005073230701-pat00050
Figure 112005073230701-pat00051
는 각각 빨강(Red), 초록(Green), 파랑(Blue)채널에 대한 값임을 의미한다.Where index
Figure 112005073230701-pat00049
Figure 112005073230701-pat00050
Figure 112005073230701-pat00051
Means values for Red, Green, and Blue channels, respectively.

상기 수학식 4에 의해, 정현파의 위상에 무관한 광도값들을 각각의 컬러채널에 대해 얻을 수 있음을 알 수 있고, 이 광도값들을 이용해서 물체 표면의 컬러 정보를 추정할 수 있다.According to Equation 4, it can be seen that luminance values irrespective of the phase of the sine wave can be obtained for each color channel, and color information of the object surface can be estimated using these luminance values.

이론적으로는 물체 표면의 단일 지점을 단일 센서가 관찰한다고 가정할 때, 물체 표면의 관찰 지점을 중심점으로 하고 그 지점과 센서 위치를 지나는 직선을 중심 축으로 하는 반구면(hemisphere)의 전체 입체각(solid angle)에 대하여 균일한 조도의 빛이 입사할 때, 센서가 촬영한 영상이 물체 표면의 경면 반사나 기하학적 음영계수에 영향 받지 않은 고유의 컬러를 반영하게 된다. 완전히 이상적인 반구면 조명을 임의의 물체 표면 전체에 입사하게 하기는 현실적으로 불가능하다.Theoretically, assuming that a single sensor observes a single point on the surface of the object, the entire solid angle of the hemisphere is centered around the observation point on the surface of the object and centered on a straight line through that point and the sensor location. When light of uniform illumination is incident on an angle, an image captured by the sensor reflects an inherent color that is not affected by specular reflection or geometric shading coefficient of an object surface. It is practically impossible to make a completely ideal hemispherical illumination incident on the entire surface of any object.

따라서, 정확한 물체 표면 고유의 컬러를 복원하기 위해서는 반구면 조명(hemispherical lighting)에 가까운 형태의 조명법을 사용하는 것이 일반적이다.Therefore, in order to restore the intrinsic color of the exact object surface, it is common to use a method of illumination close to hemispherical lighting.

본 발명에서는 정현파 구조광을 포함하여 최소 2개의 조명을 각기 다른 각도 로 물체 표면에 조사하는 방식의 조명 시스템을 사용하며, 바람직하게는 반구면 조명에 가까운 형태가 되어야 하므로, 보다 많은 수의 조명을 각기 다양한 각도로 물체 표면에 조사하는 형태를 취한다(도면 7 참조).In the present invention, the illumination system of the method of irradiating the surface of the object with at least two lights at different angles, including the sinusoidal structured light, and preferably a form close to the hemispherical light, so that a greater number of lights Take different forms of illumination on the surface of the object (see Figure 7).

가령, 정현파 구조광 능동조명 외에 1개의 비구조광 수동조명을 추가할 경우, 수동조명과 능동조명의 조도에서,

Figure 112005073230701-pat00052
Figure 112005073230701-pat00053
를 같게 설정하고, 입사되는 방향이 카메라의 촬영방향축을 중심으로 서로 대칭이 되게 두면 경면 반사(specular reflection), 기하학적 음영(geometric shading) 및 그림자(shadow) 등의 영향을 효과적으로 감소시킬 수 있어서, 비교적 정확한 물체 표면 고유의 컬러 정보를 획득할 수 있다.For example, if one nonstructural light passive light is added in addition to the sinusoidal structured light active light,
Figure 112005073230701-pat00052
Wow
Figure 112005073230701-pat00053
And the incident directions are symmetrical with respect to the camera's shooting direction axis, effectively reducing the effects of specular reflection, geometric shading, and shadow, so that Accurate object surface color information can be obtained.

또한 보다 많은 수의 수동조명을 추가로 사용하여, 정현파 패턴을 포함한 다수의 조명을 각기 다양한 각도로, 바람직하게는 균일한 입체각의 간격으로, 고르게 배치하여 물체 표면에 입사할 경우, 전체 조명에 의한 효과는 근사적으로 반구면 조명(hemispherical lighting)과 같게 된다.In addition, by using a larger number of additional manual lights, when a plurality of lights including sinusoidal patterns are evenly arranged at various angles, preferably at evenly spaced angles, and incident on the surface of an object, The effect is approximately equivalent to hemispherical lighting.

따라서, 충분한 개수의 수동조명을 추가로 사용할 경우, 경면 반사(specular reflection), 기하학적 음영(geometric shading) 및 그림자(shadow) 등의 영향을 최소화시킬 수 있어서, 극히 정확한 물체 표면 고유의 컬러 정보를 획득할 수 있다.Therefore, when a sufficient number of manual lights are additionally used, the effects of specular reflection, geometric shading, and shadows can be minimized to obtain extremely accurate color information unique to the object surface. can do.

상기 뺄셈기(520)는 제1 광도값 산출부(510)에서 얻어진 2개의 제1 광도값들 중 하나의 값에서 나머지 값을 빼 아래의 수학식 5와 같은 값을 산출한다.(S50 단 계 참조)The subtractor 520 subtracts the remaining value from one of the two first luminance values obtained by the first luminance value calculator 510 to calculate a value as shown in Equation 5 below. Reference)

Figure 112005073230701-pat00054
Figure 112005073230701-pat00054

상기 수학식 5는

Figure 112005073230701-pat00055
에서
Figure 112005073230701-pat00056
로 정의하여 산출된 값이다.Equation 5 is
Figure 112005073230701-pat00055
in
Figure 112005073230701-pat00056
It is calculated by defining.

상기 수학식 5에서 알 수 있듯이 상기 뺄셈기(520)는 무패턴의 조명의 추가 여부 및 추가 개수와 상관없이 위상을 복원할 수 있도록 상기 수동조명장치(300)로 As can be seen in Equation 5, the subtractor 520 is used as the manual lighting apparatus 300 to restore the phase irrespective of whether or not to add a patternless illumination.

인하여 증가된 전체 광도값

Figure 112005073230701-pat00057
그 외의 바이어스
Figure 112005073230701-pat00058
를 제거하는 기능을 한다.Increased overall brightness
Figure 112005073230701-pat00057
Other bias
Figure 112005073230701-pat00058
To function.

상기 제2 광도값 산출부(530)는 뺄셈기(520)에서 산출된 상기 수학식 5를 기반으로 상기 임의의 위치 x에서 충분히 작은 일정 변위

Figure 112005073230701-pat00059
만큼 떨어진 위치에서의 광도값을 나타내는 아래의 수학식 6을 산출하고 미리 설정된
Figure 112005073230701-pat00060
값 2개를 적용하여 제2 광도값들을 산출한다.(S60 단계 참조)The second brightness value calculator 530 has a sufficiently small constant displacement at the arbitrary position x based on Equation 5 calculated by the subtractor 520.
Figure 112005073230701-pat00059
Equation 6 below, which represents the luminance value at the position separated by
Figure 112005073230701-pat00060
The second luminance values are calculated by applying two values (see step S60).

Figure 112005073230701-pat00061
Figure 112005073230701-pat00061

상기 수학식 6의 산출과정을 자세히 설명하면, x에서 일정 변위

Figure 112005073230701-pat00062
만큼 떨어진 위치를 상기 수학식 5에 적용하여
Figure 112005073230701-pat00063
가 되고,
Figure 112005073230701-pat00064
가 충분히 작은 값이므로 근사(approximation)된 수학식 6이 산출된다. 이때,
Figure 112005073230701-pat00065
이고, 형상(geometry)이나 반사특성(reflectance)이 x에서
Figure 112005073230701-pat00066
까지의 영역에서 급격하게 변하지 않는 것으로 가정한다.Referring to the calculation process of Equation 6 in detail, a constant displacement in x
Figure 112005073230701-pat00062
By applying a position separated by
Figure 112005073230701-pat00063
Become,
Figure 112005073230701-pat00064
Since is a sufficiently small value, an approximated equation (6) is calculated. At this time,
Figure 112005073230701-pat00065
Where the geometry or reflection is at x
Figure 112005073230701-pat00066
It is assumed that it does not change drastically in the area up to.

상기 미리 설정된 각

Figure 112005073230701-pat00067
값에 의하여
Figure 112005073230701-pat00068
의 값이 정의되고, 상기
Figure 112005073230701-pat00069
값을
Figure 112005073230701-pat00070
로 두면 아래와 같은 제2 광도값들을 얻을 수 있다.The preset angle
Figure 112005073230701-pat00067
By value
Figure 112005073230701-pat00068
Is defined, and
Figure 112005073230701-pat00069
Value
Figure 112005073230701-pat00070
By setting the second luminance values as follows.

Figure 112005073230701-pat00071
Figure 112005073230701-pat00071

Figure 112005073230701-pat00072
Figure 112005073230701-pat00072

즉,In other words,

Figure 112005073230701-pat00073
Figure 112005073230701-pat00073

Figure 112005073230701-pat00074
Figure 112005073230701-pat00074

를 얻는다.Get

상기 두 식으로부터 아래의 수학식 7과 같은 위상복원 등식을 얻을 수 있다:From the above two equations, we can obtain the phase recovery equation as shown in Equation 7 below:

Figure 112005073230701-pat00075
Figure 112005073230701-pat00075

이 위상복원 등식으로 위상을 쉽게 획득할 수 있으나, 특정 조건을 통해 사용할 수 있는 보다 계산양이 적은 위상복원 등식을 유도하면 다음과 같다.The phase can be easily obtained with this phase recovery equation, but the phase recovery equation with less computational quantity that can be used through specific conditions is derived as follows.

경우에 따라 정현파 패턴의 공간주파수를 조절할 수 있으므로,

Figure 112005073230701-pat00076
일 때, 수학식 6로부터 2개의 광도값In some cases, you can adjust the spatial frequency of the sinusoidal pattern,
Figure 112005073230701-pat00076
When two luminance values from Equation 6

Figure 112005073230701-pat00077
Figure 112005073230701-pat00077

Figure 112005073230701-pat00078
Figure 112005073230701-pat00078

를 얻게 된다.You get

상기 역변환부(540)는 상기 제2 광도값 산출부(530)로부터 전송된 값들 중 하나에 대하여 역수를 취하여 소정의 값을 얻는다.(S70 단계 참조)The inverse transform unit 540 obtains a predetermined value by taking an inverse of one of the values transmitted from the second brightness value calculator 530 (see step S70).

즉,

Figure 112005073230701-pat00079
를 획득한다.In other words,
Figure 112005073230701-pat00079
Acquire.

이때, 임의의 위상차를 갖는 일반적인

Figure 112005073230701-pat00080
값들에 대한 위상복원 등식인 상기 수학식 7를 적용하는 경우에는 상기 제2 광도값 산출부(530)로부터 산출된 상기 2개의 제 2 광도값들에 대하여 가산처리를 행한 후 상기 역변환부(540)을 이용하여 상기 가산처리의 결과값에 대하여 역수값을 얻는다.At this time, a general having an arbitrary phase difference
Figure 112005073230701-pat00080
When the equation (7), which is a phase restoration equation for the values, is applied, the inverse transform unit 540 performs an addition process on the two second luminance values calculated by the second luminance value calculator 530. Is used to obtain the reciprocal value of the result of the addition process.

상기 곱셈기(550)는 상기 역변환부(540)로부터 전송된 하나의 제2 광도값에 대한 역수에 상기 제2 광도값 산출부(530)로부터 전송된 나머지 제2 광도값을 곱하여 아래의 수학식 8과 같은 계산량이 적은 위상복원 등식의 값을 얻어 위상을 복원한다.(S80 단계 참조)The multiplier 550 multiplies the reciprocal of one second luminous intensity value transmitted from the inverse transform unit 540 by the remaining second luminous intensity value transmitted from the second luminous intensity value calculation unit 530. The phase recovery equation recovers the phase by obtaining a value of a phase recovery equation with a small amount of computation (see step S80).

이때, 임의의 위상차를 갖는 일반적인

Figure 112005073230701-pat00081
값들에 대한 위상복원 등식인 상기 수학식 7를 적용하는 경우에는 상기 제2 광도값 산출부(530)로부터 산출된 상기 2개의 제 2 광도값들에 대하여 감산처리를 행한 후 상기 곱셈기(550)을 이용하여 상기 감산처리의 결과값 및 상기 역변환부(540)로부터 산출된 상기 2개의 제 2 광도값들에 대한 가산처리의 역수값에 대하여 곱셈값을 얻게되고, 그 곱셈값을 이용하여 위상을 복원한다.At this time, a general having an arbitrary phase difference
Figure 112005073230701-pat00081
When the equation (7), which is a phase restoration equation for the values, is applied, the multiplier 550 is subtracted after subtracting the two second luminance values calculated by the second luminance value calculator 530. A multiplication value is obtained for the result value of the subtraction process and the inverse value of the addition process for the two second luminance values calculated from the inverse transform unit 540, and the phase is restored using the multiplication value. do.

Figure 112005073230701-pat00082
Figure 112005073230701-pat00082

즉,

Figure 112005073230701-pat00083
가 되어 상기 수학식 8이 얻어진다.In other words,
Figure 112005073230701-pat00083
Equation 8 is obtained.

그뒤, 상기 형상복원부(560)는 상기 곱셈기(550)로부터 전송된 위상 정보를 얻어 이를 토대로 기하학적 보정을 실시하여 상기 대상물체(100)의 표면형상을 획득한다.(S90 단계 참조)Thereafter, the shape restoring unit 560 obtains the surface shape of the object 100 by performing geometric correction based on the phase information transmitted from the multiplier 550 (see step S90).

이렇게 해서, 다채널 촬영장치로 획득한 다채널 영상으로부터 개별 채널의 광도값들에 의한 표면 형상 정보의 획득이 가능하고, 이렇게 획득된 개별 채널의 형상데이터들을 기반으로 보다 정확한 형상 정보의 획득이 가능하다.In this way, it is possible to obtain surface shape information by the luminance values of individual channels from the multichannel image acquired by the multichannel imaging device, and more accurate shape information can be obtained based on the shape data of the individual channels thus obtained. Do.

또한, 총 Q개의 채널을 갖는 카메라를 사용할 경우, 총 Q개 채널의 영상 광도 정보를 평균하여 하나의 광도 영상으로 변환한 후 위에서 제시한 방법과 같은 방식으로 표면 형상 정보의 획득이 가능하다. 이때, 새롭게 정의되는 Q개의 채널의 평균 영상 광도는 하기의 식으로 주어진다:In addition, when using a camera having a total of Q channels, it is possible to obtain the surface shape information in the same manner as described above after converting the image luminance information of the total Q channels into a single luminance image. In this case, the average image luminance of the newly defined Q channels is given by the following equation:

Figure 112005073230701-pat00084
Figure 112005073230701-pat00084

가령, RGB 3개 컬러채널의 경우에는 하기의 식과 같다:For example, for the RGB three color channels, the following equation is used:

Figure 112005073230701-pat00085
Figure 112005073230701-pat00085

본 발명의 일실시예에 의한 물체 표면 형상 및 컬러 정보 획득 시스템을 도 7을 참조하여 설명하고자 한다.An object surface shape and color information acquisition system according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 7.

상기 일실시예의 물체 표면 형상 및 컬러 정보 획득 시스템은 대상물체(100), 1개의 능동조명장치(200), 다수개의 수동조명장치들(300), 다채널 촬영장치 (400) 및 형상/컬러 획득장치(500)으로 구성된다.The object surface shape and color information acquisition system of the embodiment includes a target object 100, one active lighting device 200, a plurality of passive lighting devices 300, a multi-channel imaging device 400 and a shape / color acquisition. Device 500.

여기서, 상기 능동조명장치(200)에 의한 정현파 패턴 구조광(structured-light)과 균일한 입체각의 간격으로 고르게 배치된 상기 수동조명장치들(300)에 의한 다수의 비(非)구조광(unstructured-light)들로 인하여 반구명 조명(hemispherical lighting)을 근사적으로 실현한다.Here, the sine wave pattern structured light by the active lighting device 200 and the plurality of unstructured light by the passive lighting devices 300 evenly arranged at uniform intervals. Because of the lights, hemispherical lighting is approximated.

상기 본 발명에 의한 2개 영상을 이용한 물체 표면 형상 및 컬러 정보 획득 시스템 및 방법에 의하면, 상기 능동조명장치(200)의 사용에 따른 물체 표면 형상과 능동조명장치(200) 및 수동조명장치(300)의 사용에 따른 컬러 정보를 시간차를 두지 않고 동시에 얻을 수 있다.According to the object surface shape and color information acquisition system and method using the two images according to the present invention, the object surface shape and the active lighting device 200 and passive lighting device 300 according to the use of the active lighting device 200 The color information according to the use of) can be obtained at the same time without time difference.

따라서, 조명 소스의 ON/OFF 동작이나 조명의 개폐 동작 없이 상기 능동조명장치(200)의 정현파 패턴 구조광 및 상기 수동조명장치(300)의 비(非)구조광이 동시에 조사된 상태에서 물체 표면 형상 및 컬러 정보의 동시 획득이 가능함에 따라 조명 사용의 제약을 한층 감소시키게 된다.Therefore, the object surface in the state in which the sine wave pattern structured light of the active lighting device 200 and the non-structured light of the passive lighting device 300 are irradiated simultaneously without the ON / OFF operation of the illumination source or the opening / closing operation of the illumination. Simultaneous acquisition of shape and color information further reduces the constraints on lighting usage.

이상의 본 발명은 상기에 기술된 실시예들에 의해 한정되지 않고, 당업자들에 의해 다양한 변형 및 변경을 가져올 수 있으며, 이는 첨부된 청구항에서 정의되는 본 발명의 취지와 범위에 포함된다.The present invention is not limited to the embodiments described above, and various modifications and changes can be made by those skilled in the art, which are included in the spirit and scope of the present invention as defined in the appended claims.

예를 들어, 본 발명에서 제안된 위상복원 방식 및 이를 통한 표면형상의 획득은 2개 이상의 정현파 패턴이 중첩된 간섭계에도 역시 적용이 가능하다. 또한, 보다 정확한 위상 및 표면형상 획득을 위해, 조명 구성품 일체, 카메라 구성품 일체, 대상물체 중 일부의 변이를 통한 2개 이상의 위상 또는 표면형상 데이터를 획 득하고, 이를 토대로 보다 정확한 위상 또는 표면형상 획득이 가능하다.For example, the phase restoration method proposed in the present invention and the surface shape obtained through the present invention can also be applied to an interferometer in which two or more sinusoidal patterns overlap. In addition, for more accurate phase and surface shape acquisition, two or more phase or surface shape data may be acquired through variation of all lighting components, all camera components, and some of the objects, and based on this, more accurate phase or surface shape acquisition may be obtained. It is possible.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 의한 2개 영상을 이용한 물체 표면 형상 및 컬러 정보 획득 시스템 및 방법을 적용하면, ON/OFF 동작이나 개폐 동작의 필요 없이 함께 조사되는 능동조명과 수동조명으로 구성된 조명시스템에 의해 획득한 최소 2개의 영상에서 위상천이를 기반으로 하여 위상복원을 통한 물체 표면 형상 정보 획득 및 물체 표면 컬러 정보 획득을 동시에 할 수 있게 되는 효과가 있다.As described above, if the object surface shape and color information acquisition system and method using the two images according to the present invention is applied, the illumination consisting of active and passive illumination irradiated together without the need of the ON / OFF operation or opening and closing operation Based on the phase shift in at least two images acquired by the system, it is possible to simultaneously acquire the object surface shape information and the object surface color information through phase restoration.

또한, 그에 따라, 표면 형상 획득 및 표면 컬러 정보 획득에 소요되는 시간, 비용, 데이터양, 계산양 등을 획기적으로 줄일 수 있게 되는 효과가 있다.In addition, there is an effect that can significantly reduce the time, cost, data amount, calculation amount, etc. required for the surface shape acquisition and surface color information acquisition.

또한, 그에 따라, 고해상도 표면 형상 및 표면 컬러 데이터를 보다 쉽게, 보다 고속으로, 보다 적은 비용으로 구현할 수 있게 되는 효과가 있다.In addition, there is an effect that makes it possible to implement high resolution surface shape and surface color data more easily, at higher speed, and at less cost.

또한, 그에 따라, 표면 형상 및 표면 컬러 데이터의 활용분야를 넓히는 효과가 있다.In addition, accordingly, there is an effect of expanding the field of application of the surface shape and surface color data.

Claims (7)

대상물체에 정현파 패턴 구조광(structured-light)을 영사하는 능동조명장치와, 상기 대상물체에 비(非)구조광(unstructured-light)을 조사하는 적어도 하나의 수동조명장치와, 상기 대상물체의 영상을 촬영하고 다수의 컬러채널을 갖는 다채널 촬영장치와, 상기 다채널 촬영장치에 연결되어 촬영된 영상을 처리하여 표면형상 및 컬러정보를 획득하는 형상/컬러 획득장치를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 2개 영상을 이용한 물체 표면 형상 및 컬러 정보 획득 시스템.An active lighting device for projecting sinusoidal patterned structured light onto an object, at least one passive lighting device for irradiating unstructured light onto the object, and And a shape / color acquisition device that captures an image and has a plurality of color channels, and a shape / color acquisition device that acquires surface shape and color information by processing the captured image connected to the multichannel imaging device. Object surface shape and color information acquisition system using two images. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 형상/컬러 획득장치는 촬영된 영상의 임의의 위치에서의 제1 광도값들을 산출하는 제1 광도값 산출부와, 산출된 제1 광도값들에 대하여 감산처리를 행하는 뺄셈기와, 상기 뺄셈기의 결과에 설정된 값을 적용하여 제2 광도값들을 산출하는 제2 광도값 산출부와, 상기 제2 광도값 산출부의 하나의 제2 광도값에 역수처리를 행하는 역변환부와, 상기 제2 광도값 산출부의 나머지 제2 광도값과 상기 역변환부의 결과값에 대하여 곱셈처리를 행하는 곱셈기와, 상기 곱셈기의 결과를 통해 위상을 복원하고 그 값을 이용하여 대상물체의 형상정보를 획득하는 형상복원부를 포함하여 구성된 형상 복원 모듈; 및The shape / color obtaining apparatus includes: a first luminance value calculator for calculating first luminance values at an arbitrary position of a photographed image, a subtractor for performing a subtraction process on the calculated first luminance values, and the subtractor; A second luminous intensity calculating unit configured to calculate second luminous intensity values by applying a value set to a result of?, An inverse transform unit performing inverse processing to one second luminous intensity value of the second luminous intensity value calculating unit, and the second luminous intensity value A multiplier for performing a multiplication process on the remaining second intensity value of the calculator and a result value of the inverse transform unit, and a shape restorer for restoring a phase through the result of the multiplier and using the value Configured shape restoration module; And 상기 제1 광도값 산출부로부터 산출된 제1 광도값들에 대하여 가산처리를 행하는 덧셈기와, 상기 덧셈기의 결과로부터 컬러 정보를 획득하는 컬러 획득부를 포함하여 구성된 컬러 획득 모듈;로 구성된 것을 특징으로 하는 2개 영상을 이용한 물체 표면 형상 및 컬러 정보 획득 시스템.And a color acquisition module including an adder for performing an addition process on the first luminous intensity values calculated from the first luminous intensity value calculating unit and a color obtaining unit for obtaining color information from the result of the adder. Object surface shape and color information acquisition system using two images. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 적어도 하나의 수동조명장치는, 상기 수동조명장치가 1개인 경우에, 상기 능동조명장치의 정현파 패턴 구조광에 대하여 대칭이 되는 각도로 수동조명을 조사할 수 있는 위치에 설치되는 것을 특징으로 하는 2개 영상을 이용한 물체 표면 형상 및 컬러 정보 획득 시스템.The at least one passive lighting device is installed at a position where the passive lighting can be irradiated at an angle symmetrical with respect to the sine wave pattern structured light of the active lighting device when the passive lighting device is one. Object surface shape and color information acquisition system using two images. 비(非)구조광을 수동조명장치를 통해 대상물체 표면에 조사하는 동안,While irradiating non-structured light on the object surface through a manual lighting device, 소정의 공간주파수(
Figure 112006018574724-pat00086
)를 갖는 정현파 패턴 구조광을 능동조명장치를 통해 위상을 달리하여 2회에 걸쳐 대상물체 표면에 영사한 후 그 장면을 다채널 촬영장치로 촬영하는 제1 과정;
Predetermined spatial frequency (
Figure 112006018574724-pat00086
A first step of projecting a sinusoidal pattern structured light having a phase) onto a surface of an object two times by changing phases through an active lighting device and capturing the scene with a multi-channel imaging device;
제1 과정에서 촬영한 영상의 임의의 지점에서, 특정한 위상차
Figure 112006018574724-pat00087
에 따라 하기의 식과 같은 2개의 제1 광도값들을 얻는 제2 과정;
Specific phase difference at any point of the image captured in the first process
Figure 112006018574724-pat00087
A second process of obtaining two first luminance values according to the following equation;
Figure 112006018574724-pat00088
Figure 112006018574724-pat00088
Figure 112006018574724-pat00089
Figure 112006018574724-pat00089
제2 과정에서 얻어진 2개의 제1 광도값들에 대하여 가산처리를 행하여 하기의 식과 같은 값을 얻는 제3 과정;A third step of performing an addition process on the two first brightness values obtained in the second step to obtain a value such as the following equation;
Figure 112006018574724-pat00090
Figure 112006018574724-pat00090
여기서,
Figure 112006018574724-pat00091
Figure 112006018574724-pat00092
Figure 112006018574724-pat00093
이다.
here,
Figure 112006018574724-pat00091
Figure 112006018574724-pat00092
Figure 112006018574724-pat00093
to be.
제3과정에서 산출된 결과값을 토대로 대상물체의 컬러 정보를 획득하는 제4 과정;A fourth step of acquiring color information of the object based on the result value calculated in the third step; 제2 과정에서 얻어진 2개의 제1 광도값들에 대하여 감산처리를 행하여 하기의 식과 같은 값을 얻는 제5 과정; A fifth step of subtracting the two first brightness values obtained in the second step to obtain a value such as the following equation;
Figure 112006018574724-pat00094
Figure 112006018574724-pat00094
여기서,
Figure 112006018574724-pat00095
이다.
here,
Figure 112006018574724-pat00095
to be.
제5 과정에서 얻어진 식에 상기 임의의 지점에서 2개의 일정변위값
Figure 112006018574724-pat00096
을 적용하여 하기의 식과 같은 2개의 제2 광도값들을 얻는 제6 과정;
Two constant displacement values at the arbitrary points in the equation obtained in the fifth step
Figure 112006018574724-pat00096
A sixth process of obtaining two second luminous intensity values such as the following equation;
Figure 112006018574724-pat00097
Figure 112006018574724-pat00097
Figure 112006018574724-pat00098
Figure 112006018574724-pat00098
여기서, 상기 2개의 일정변위값
Figure 112006018574724-pat00099
에 대하여
Figure 112006018574724-pat00100
의 식으로 결정되는
Figure 112006018574724-pat00101
값이 각각
Figure 112006018574724-pat00102
,
Figure 112006018574724-pat00103
가 되도록 한다.
Here, the two constant displacement values
Figure 112006018574724-pat00099
about
Figure 112006018574724-pat00100
Determined by
Figure 112006018574724-pat00101
Each value is
Figure 112006018574724-pat00102
,
Figure 112006018574724-pat00103
To be
제6 과정에서 얻어진
Figure 112006018574724-pat00104
의 역수를 취해 소정의 값을 얻는 제7 과정;
Obtained in the sixth step
Figure 112006018574724-pat00104
A seventh process of taking a reciprocal of to obtain a predetermined value;
제6 과정에서 얻어진
Figure 112006018574724-pat00105
과 제7 과정에서 얻어진
Figure 112006018574724-pat00106
의 역수값에 대하여 곱셈을 실행하여 하기의 식을 얻어 위상을 복원하는 제8 과정;
Obtained in the sixth step
Figure 112006018574724-pat00105
Obtained in step 7
Figure 112006018574724-pat00106
An eighth step of performing multiplication on the inverse value of to obtain the following equation to restore the phase;
Figure 112006018574724-pat00107
Figure 112006018574724-pat00107
상기에서 구해진 위상 정보를 토대로 기하학적 보정을 통해, 대상 물체의 표면형상 정보를 획득하는 제9 과정;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 2개 영상을 이용한 물체 표면 형상 및 컬러 정보 획득 방법.And a ninth process of acquiring surface shape information of the target object through geometric correction based on the obtained phase information. 2.
제 4 항에 있어서,The method of claim 4, wherein 설정된 2개의
Figure 112005073230701-pat00108
값은 서로 π/2 의 위상차가 나는 것을 특징으로 하는 2 개 영상을 이용한 물체 표면 형상 및 컬러 정보 획득 방법.
Two set
Figure 112005073230701-pat00108
A method of obtaining object surface shape and color information using two images, wherein values are in phase difference of π / 2 from each other.
제 4 항에 있어서,The method of claim 4, wherein
Figure 112005073230701-pat00109
가 일반적인 값들일 때, 상기 제6 과정에서 얻어진 2개의 제 2 광도값들에 대하여 하기의 식:
Figure 112005073230701-pat00109
Are general values, the following equations for the two second luminous intensity values obtained in the sixth step:
Figure 112005073230701-pat00110
Figure 112005073230701-pat00110
과 같이 두 값의 가산처리 및 감산처리를 행한 후 상기 가산처리의 결과값에 대하여 제7 과정을 적용하여 그 역수값을 얻고 상기 감산처리의 결과값 및 상기 가산처리의 역수값에 대하여 제8 과정을 적용하여 그 곱셈값을 얻는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 2개 영상을 이용한 물체 표면 형상 및 컬러 정보 획득 방법.After adding and subtracting the two values as described above, the reciprocal value is obtained by applying the seventh process to the resultant value of the addition process, and the eighth process for the reciprocal value of the addition process and the reciprocal value of the addition process. And obtaining the multiplication value by applying the method. 2.
제 4 항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 능동조명장치의 정현파 패턴 구조광 및 수동조명장치의 비(非)구조광이 함께 조사된 상태에서 물체 표면 형상 및 컬러 정보를 동시에 획득하는 것을 특징으로 하는 2개 영상을 이용한 물체 표면 형상 및 컬러 정보 획득 방법.Object surface shape and color using two images, wherein the object surface shape and color information are simultaneously acquired while the sinusoidal pattern structured light of the active lighting device and the non-structured light of the passive lighting device are irradiated together. How to get information.
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