KR100723036B1

KR100723036B1 - 3차원 영상 인식기

Info

Publication number: KR100723036B1
Application number: KR1020050062113A
Authority: KR
Inventors: 박광돈; 최종화
Original assignee: 박광돈; 최종화
Priority date: 2005-07-11
Filing date: 2005-07-11
Publication date: 2007-05-30
Also published as: CA2614863A1; KR20070007472A; JP2009500680A; RU2008103627A; WO2007007998A1; TW200714924A; EP1904953A1; IL188713A0; CN101223538A; BRPI0615498A2; EP1904953A4; US20080231971A1; AU2006267263A1; MX2008000615A

Abstract

본 발명은 다방향에서 동시에 영상를 인식하는 인식장치로서, 경통; 상기 경통의 전방 단부에 설치되는 굴절부; 상기 굴절부의 후방에 설치되는 렌즈부; 및, 상기 렌즈부의 후방에 설치되어 상기 굴절부 및 상기 렌즈부를 통과한 영상을 획득하는 화상인식부;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 3차원 영상 인식기에 관한 것이다.

경통, 굴절부, 렌즈부, 화상인식부

Description

3차원 영상 인식기{3-dimensional Image Detector}

도1은 본 발명의 구체적 실시예의 단면도이다.

도2는 본 발명을 구성하는 굴절부의 구체적 실시예이다.

도3은 본 발명을 구성하는 화상인식부를 통하여 인식되는 영상의 구체예이다.

도4는 물체의 영상을 획득하여 인식하는 종래의 방법의 개략적인 구성도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100:경통

110:제1경통

120:제2경통

200:굴절부

210:평면

220:각면(角面)

300:렌즈부

310:제1결상렌즈

320:제2결상렌즈

330:조리개

400:화상인식부

기술분야

본 발명은 여러 방향에서 동시에 물체의 영상을 인식할 수 있는 인식장치에 관한 것으로서, 보다 상세히는 경통; 상기 경통의 전방 단부에 설치되는 굴절부; 상기 경통의 후방 단부에 설치되는 렌즈부; 및, 상기 렌즈부의 후방에 설치되어 상기 굴절부 및 상기 렌즈부를 통과한 영상을 획득하는 화상인식부;를 포함하여 구성되어 굴절부를 통과하는 과정에서 소정의 각도로 굴절된 영상을 동시에 획득하는 것을 특징으로 한다.

종래기술

물체의 영상을 획득하여 인식하는 종래의 방법에 의하면 각각의 영상 인식기는 정해진 하나의 방향에서 본 영상만을 획득할 수 있었으며, 다른 각도에서 물체를 주시한 영상을 획득하기 위해서는 영상 인식기를 다른 위치로 이동시키거나, 물체를 다른 각도로 회전시키거나, 도4에 도시된 바와 같이 별도의 영상 인식기를 추 가로 구비하여 다른 각도에서 물체를 주시할 수 있도록 설치해야만 했다.

여러 각도에서 물체를 주시한 영상을 획득하기 위해서 영상 인식기 자체를 다른 위치로 이동시키는 경우 영상 인식기를 이동시키기 위한 구동장치 및 이를 제어하는 콘트롤러가 추가로 구비될 필요가 있으며, 이동 후에는 다시 물체를 인식하기 위하여 렌즈를 이용하여 촛점을 맞추고 조리개를 조절하여 심도를 조절하는 등의 인식과정을 반복하는 수 밖에 없다.

따라서 주변기기가 복잡해지고 설치비용이 증가하고 영상을 획득하여 인식하는 시간도 지연되는 등의 문제가 있다.

다른 각도에서 주시한 영상을 획득하기 위하여 영상 인식기는 고정된 상태를 유지하고 물체 자체를 회전시키거나 다른 위치로 이동시키는 경우에도 상기한 영상 인식기 자체를 다른 위치로 이동시키는 경우와 동일한 문제점이 발생한다.

즉, 물체를 기준되는 위치에 고정된 상태에서 1차적 영상을 획득하고 난 후 다시 물체를 소정의 각도로 회전시키거나 물체 자체를 다른 위치로 이동시킨 후 2차적 영상을 획득하는 과정을 반복해야만 하는 바, 물체를 이동시키고 제어하기 위한 설비가 추가되어야만 하며, 2차적 영상획득을 위한 시간이 별도로 소요되어 영상을 획득하여 인식하는 시간이 지연되는 결과를 초래하는 문제점이 있다.

다양한 각도와 위치에서 물체의 영상을 인식하도록 다수 개의 영상 인식기를 별도로 설치하는 경우에는 다수 개의 영상을 동시에 획득하여 인식할 수 있는 장점이 있으나 여러 개의 영상 인식기를 별도로 구비해야만 되는 바, 주변기기가 복잡해지고 설치비용이 증가하는 문제점이 있다.

상기한 문제점을 해결하기 위하여 창작된 본 발명의 목적은 다음과 같다.

첫째, 하나의 영상 인식기를 이용하여 다양한 각도에서 물체의 영상을 획득하여 인식할 수 있는 수단을 제공함을 본 발명의 목적으로 한다.

둘째, 하나의 영상 인식기를 이용하여 다양한 각도에서 물체의 영상을 동시에 획득하여 인식할 수 있는 수단을 제공함을 본 발명의 목적으로 한다.

셋째, 구조 및 제어가 간단한 영상 인식기를 제공함을 본 발명의 목적으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 창작된 본 발명의 구성은 다음과 같다.

본 발명은 다방향에서 동시에 영상를 인식하는 인식장치로서, 경통; 상기 경통의 전방 단부에 설치되는 굴절부; 상기 경통의 후방 단부에 설치되는 렌즈부; 및, 상기 렌즈부의 후방에 설치되어 상기 굴절부 및 상기 렌즈부를 통과한 영상을 획득하는 화상인식부;를 포함하여 구성된다.

도1에 도시된 바에 의하면 물체와 소정의 거리만큼 이격되어 본 발명인 영상 인식기가 설치된다.

경통(100)은 본 발명의 몸체를 구성하여 본 발명을 구성하는 각 구성요소들이 경통(100)에 설치된다.

경통(100)은 그 내부가 비어 있는 원통형상으로 만들어짐이 일반적이나 반드시 원통형상에 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라서는 사각형, 육각형, 팔각형 등의 다양한 단면을 가질 수도 있다.

또한, 경통(100)은 굴절부(200)가 설치되는 제1경통(110) 및 렌즈부(300)가 설치되는 제2경통(120)으로 구성될 수도 있다.

이와 같이 제1경통(110)과 제2경통(120)으로 구분되는 경우 제1경통(110)이 제2경통(120)에 삽결된 상태에서 전후방으로 슬라이딩 운동이 가능하도록 구성하여 굴절부(200)와 렌즈부(300)의 거리를 용이하게 조절할 수 있도록 한다.

즉, 경통(100)의 길이를 조절함으로써 인식되는 물체와 프리즘 사이의 거리가 조절되고 결과적으로 다양한 각도에서 바라 본 물체의 영상(image)을 화상인식부(400)에서 획득할 수 있다.

다시 말하면, 물체와 굴절부(200) 사이의 거리, 및 굴절부(200)와 렌즈부(300) 사이의 거리에 따라 빛이 굴절각 및 이동 경로가 달라지게 되어 화상인식부(400)에서 인식되어 획득되는 영상이 달라지게 된다.

굴절부(200)는 경통(100)의 전방에 설치된다.

경통(100)으로 들어오는 빛이 최초로 통과하는 것이 굴절부(200)이며, 굴절부(200)에서 빛은 소정의 각도로 굴절되어 그 이동 경로가 달라지게 된다.

이와 같이 빛을 굴절시키기 위하여 프리즘이 사용되는데, 프리즘이란 광학적 평면을 2 개 이상 가진 투명체로서 적어도 한 쌍의 면은 평행이 되지 않도록 구성되며, 재료로는 보통 광학적 유리가 사용되는데, 자외선 또는 적외선에 대해서는 유리 대신 수정·암염(岩鹽) 등이 사용됨이 일반적이다.

본 발명의 구체적 실시예에 사용되는 프리즘의 전방면은 평면(210)이고, 후방면은 각면(220)인 단면으로 구성된다.

도1에는 대칭되는 2 개의 면으로 구성되는 각면(220)이 도시되어 있으나, 이러한 단면에 한정되는 것은 아니며 도2에 도시된 바와 같이 여러 개의 면으로 구성되는 각면(220)이 필요에 따라 자유롭게 선택되어 사용될 수 있다.

렌즈부(300)는 굴절부(200)의 후방에 설치되어 굴절부(200)에서 굴절되어 유입된 빛을 화상인식부(400)로 보내어 영상(image)이 맺히도록 한다.

이와 같은 기능을 수행하는 렌즈부(300)는 다양한 종류와 형태의 렌즈를 적절히 조합하여 사용할 수 있으며, 본 발명의 구체적 실시예에서는 도1에 도시된 바와 같이 제1결상렌즈(310)과 제2결상렌즈(320)의 조합으로 렌즈부(300)를 구성하여 굴절부(200)를 통과한 빛을 화상인식부(400)로 유도하여 물체의 영상이 선명하게 맺히도록 한다.

조리개(330)는 제2결상렌즈(320)의 후방에 설치된다. 조리개(330)는 렌즈부(300)를 통과한 투과광의 광량을 조절하는 외에 어느 거리에 초점을 맞추었을 때 그 전후의 어느 범위가 선명하게 찍히는가 하는 성질, 즉 피사체심도(被寫體深度)를 변경시키는 기능을 수행한다.

피사체심도는 같은 조건하에서는, ① 조리개를 조이게 되면 깊어지며, 열게 되면 얕아진다. ② 원거리에 초점을 맞추면 깊어지고 근거리 초점을 맞추면 얕아진다. ③ 초점을 맞춘 거리의 앞쪽은 얕고 뒤쪽은 깊다. ④ 렌즈의 초점거리가 짧을 수록 깊어지고, 렌즈의 초점거리가 길수록 얕아진다.

따라서 필요한 피사체심도에 따라 제1결상렌즈(310), 제2결상렌즈(320) 및 조리개(330)를 결정하는 것이 중요하다.

화상인식부(400)는 CCD(Charge Coupled Device, 촬상소자) 또는 CMOS 가운데 어느 하나가 선택될 수 있다.

CCD는 디지털 카메라에서 빛을 전기적인 신호로 바꿔주는 광센서 반도체로서, 일반 카메라로 말하자면 필름을 감광시키는 기능에 해당된다.

제1결상렌즈(310), 제2결상렌즈(320) 및 조리개(330)를 통해 화상인식부(400)로 전달된 빛은 CCD에 의해 빛의 강약을 통하여 전기적 신호로 변환되고, 이 신호는 다시 아날로그 신호를 0과 1의 디지털 신호로 바꿔주는 ADC(Analog―Digital Converter)라는 변환장치를 통해 이미지 파일로 변환되어 메모리에 저장된다.

이 경우 촬영된 영상의 빛은 CCD에 붙어있는 RGB색필터에 의해 각기 다른 색으로 분리되고, 분리된 색은 CCD를 구성하는 수십만 개의 감광소자에서 전기적 신호로 바뀐다.

CCD는 이미지를 구성하는 점(픽셀)을 표현하는 화소가 같은 범위에 몇 개 들어 있느냐에 따라 성능이 구별된다. 우리가 흔히 디지털카메라를 고를 때 300만 화소냐 400만 화소냐를 따지는 것은 바로 이 CCD에 들어간 화소수를 말하는 것이다.

이와 같은 화소의 집적도가 클수록 보다 선명한 이미지를 얻을 수 있으며, 화소의 집적도 뿐만 아니라 CCD 자체의 크기도 화질에 큰 영향을 주게 된다.

CMOS(상보성 금속 산화물 반도체)는 저소비 전력형의 촬상소자의 일종으로서, CCD에 비해 약 1/10의 소비전력만이 필요하며 웹카메라, 보급형 디지털 카메라, 카메라폰 등에 사용된다.

이와 같이 화상인식부(400)는 CCD 또는 CMOS를 이용하여 촬영된 영상을 디지털 신호로 변환하여 메모리에 저장하게 된다.

도3에는 화상인식부(400)에 촬영되는 영상을 개략적으로 도시하고 있는데, 굴절부(200) 및 렌즈부(300)를 통과하는 빛의 이동경로에 따라 서로 다른 방향에서 물체를 바라본 영상을 획득할 수 있음을 알 수 있다.

즉, 인식되는 물체의 투명한 몸체 내부에 다수 개의 식별입자가 무작위로 분포되어 있는 경우에 물체를 바라보는 각도에 따라 물체의 내부에 분포된 식별입자의 배열이 달라짐을 알 수 있다.

도3에는 굴절부(200)의 후방면이 대칭되는 2개의 각면(角面)으로 구성된 경우로서 빛의 이동경로에 따라 2개의 영상을 획득할 수 있음을 보여준다.

만약 굴절부(200)의 후방면이 다수 개의 각면(角面)으로 구성되는 경우에는 이에 대응하여 빛의 이동경로에 따른 다수 개의 영상을 획득할 수 있다.

이러한 방식으로 획득된 영상 데이터는 메모리에 저장될 수도 있고, 인터넷을 포함한 네트워크를 통해 다른 시스템으로 전송할 수도 있음은 물론이다.

상기한 바와 같이 본 발명의 구체적 실시예를 통하여 본 발명의 내용을 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이러한 실시예에 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 요지를 변경하지 않는 범위 내에서 다양한 설계변경이나 관용수단의 부가 등도 본 발명의 권리범위에 속함을 분명히 밝혀둔다.

상기한 구성의 본 발명에 따른 기술적 효과는 다음과 같다.

첫째, 하나의 영상 인식기를 이용하여 다양한 각도에서 물체의 영상을 획득하여 인식할 수 있는 수단을 제공한다.

다시 말하면, 본 발명은 렌즈부(300)의 전방에 굴절부(200)를 구비하고 있는 바, 빛의 굴절각에 따라 다양한 방향에서 주시한 물체의 영상을 화상인식부(400)를 통하여 획득할 수 있으며, 획득된 영상 자료를 이용하여 3차원 위치 인식(x,y,z 좌표 인식)도 가능하다.

둘째, 하나의 영상 인식기를 이용하여 다양한 각도에서 물체의 영상을 동시에 획득하여 인식한다.

다시 말하면, 본 발명은 영상 인식기를 사용하나 굴절부(200)의 굴절각에 따라 서로 다른 각도에서 바라본 물체의 영상을 하나의 화상인식부(400)에서 동시에 인식하여 획득할 수 있는 바, 물체의 영상을 인식하는 시간을 최소화 할 수 있다.

셋째, 구조 및 제어가 간단한 영상 인식기를 제공한다.

다시 말하면, 본 발명은 하나의 영상 인식기를 이용하여 다양한 각도에서 주시한 물체의 영상을 동시에 획득할 수 있는 바, 영상 인식기 또는 인식되는 물체를 이동시키거나 회전시키기 위한 별도의 장치나 제어수단이 불필요한 바, 구조를 보다 단순화시키고 장비의 유지보수 비용도 획기적으로 절감하여 경제성을 추구할 수 있다.

Claims

삭제
다방향에서 동시에 영상를 인식하는 인식장치로서,

경통;

상기 경통의 전방 단부에 설치되는 굴절부;

상기 굴절부의 후방에 설치되는 렌즈부; 및,

상기 렌즈부의 후방에 설치되어 상기 굴절부 및 상기 렌즈부를 통과한 영상을 획득하는 화상인식부;

를 포함하여 구성되되,

상기 굴절부는,

전방면은 평면이고 후방면은 각면(角面)인 단면의 프리즘으로 구성되는 것을 특징으로 하는 3차원 영상 인식기.
제2항에서, 상기 렌즈부는,

제1결상렌즈;

상기 제1결상렌즈의 후방에 설치되는 제2결상렌즈; 및,

상기 제2결상렌즈의 후방에 설치되는 조리개;

를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 3차원 영상 인식기.
제2항 또는 제3항 가운데 어느 한 항에서,

상기 화상인식부는 CCD(Charge Coupled Device, 촬상소자) 또는 CMOS 가운데 어느 하나인 것을 특징으로 하는 3차원 영상 인식기.
제4항에서, 상기 경통은,

상기 굴절부가 설치되는 제1경통; 및,

상기 렌즈부가 설치되는 제2경통;

으로 구성되며, 상기 제1경통은 상기 제2경통에 삽결되어 전후방으로 슬라이딩 운동이 가능한 것을 특징으로 하는 3차원 영상 인식기.