KR100734865B1

KR100734865B1 - 3차원 피부 측정 장치 및 방법

Info

Publication number: KR100734865B1
Application number: KR1020050120991A
Authority: KR
Inventors: 오재홍; 김경옥
Original assignee: 한국전자통신연구원
Priority date: 2005-12-09
Filing date: 2005-12-09
Publication date: 2007-07-03
Also published as: KR20070060866A

Abstract

본 발명은 두 대의 디지털 카메라 장치를 이용하여 인체 피부를 중첩해서 촬영하고 촬영된 두 장의 디지털 영상을 이용하여 인체 피부 표면을 3차원으로 구성하여 그 거칠기 등을 측정함으로써 피부관리 전,후의 개선효과 등을 정량적이고 가시적으로 판단할 수 있게 하고, 화장품 개발시에도 사용 전,후의 피부 상태 등을 모니터링하여 새로운 피부 관련 제품 개발에 기여할 수 있도록 한 3차원 피부 측정 장치 및 방법에 관한 것이다. 이를 위한 본 발명은, 피부표면을 중첩하여 촬영하기 위한 두 대의 카메라; 상기 두 대의 카메라에 의해 촬영된 영상을 매칭하기 위한 기준선을 주사하기 위한 기준선 주사 레이저 모듈; 상기 두 대의 카메라에서 획득된 영상을 컴퓨터로 입력시키기 위한 이미지 디바이스; 및 상기 두 대의 카메라에 의해 촬영된 영상의 이미지 데이터를 입력받아 처리 및 출력하기 위한 컴퓨터를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

3차원 피부 측정 장치 및 방법{3 dimension skin measurement apparatus and method}

도 1은 본 발명에 따른 3차원 피부 측정 장치의 구성도.

도 2는 본 발명에 따른 캘리브레이션 격자선 형태의 일실시예도.

도 3은 본 발명에 따른 3차원 피부 측정 방법의 흐름도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100a, 100b : 카메라 200 : 기준선 주사 레이저 모듈

300 : 이미지 디바이스 400 : 캘리브레이션 모듈

500 : 연결 모듈 600 : 컴퓨터

본 발명은 3차원 피부 측정 장치 및 방법에 관한 것으로서, 더 상세하게는 두 대의 디지털 카메라 장치를 이용하여 인체 피부를 중첩해서 촬영하고 촬영된 두 장의 디지털 영상을 이용하여 인체 피부 표면을 3차원으로 구성하여 그 거칠기 등을 측정함으로써 피부관리 전,후의 개선효과 등을 정량적이고 가시적으로 판단할 수 있게 하고, 화장품 개발시에도 사용 전,후의 피부 상태 등을 모니터링하여 새로 운 피부 관련 제품 개발에 기여할 수 있도록 한 3차원 피부 측정 장치 및 방법에 관한 것이다.

당업자에게 잘 알려져 있는 바와 같이, 기존의 피부 측정 관련 기술은 2차원적인 영상을 이용한 피부 속성정보(색도)의 측정 등에 집중되어 있다. 따라서, 기존의 피부 측정 기술은 기하학적이고 3차원적인 피부 정보를 제공할 수 없었다.

또한, 기존에는 예를 들어 피부 관리를 받은 후 피부 개선 정도 또는 자신의 피부 거칠기 정도를 알고 싶은 경우, 인위적이고 주관적인 판단에 의한 경우가 대부분이었다.

따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 두 대의 디지털 카메라 장치를 이용하여 인체 피부를 중첩해서 촬영하고 촬영된 두 장의 디지털 영상을 이용하여 인체 피부 표면을 3차원으로 구성하여 그 거칠기 등을 측정함으로써 피부관리 전,후의 개선효과 등을 정량적이고 가시적으로 판단할 수 있게 하고, 화장품 개발시에도 사용 전,후의 피부 상태 등을 모니터링하여 새로운 피부 관련 제품 개발에 기여할 수 있도록 하는 3차원 피부 측정 장치를 제공하는 데 있다.

본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 두 대의 디지털 카메라 장치를 이용하여 인체 피부를 중첩해서 촬영하고 촬영된 두 장의 디지털 영상을 이용하여 인체 피부 표면을 3차원으로 구성하여 그 거칠기 등을 측정함으로써 피부관리 전,후의 개선효과 등을 정량적이고 가시적으로 판단할 수 있게 하고, 화장품 개발시에도 사용 전,후의 피부 상태 등을 모니터링하여 새로운 피부 관련 제품 개발에 기여할 수 있도록 하는 3차원 피부 측정 장치 방법을 제공하는 데 있다.

본 발명은 상기한 기술적 과제를 달성하기 위하여, 3차원 피부 측정 장치에 있어서, 피부표면을 중첩하여 촬영하기 위한 두 대의 카메라; 상기 두 대의 카메라에 의해 촬영된 영상을 매칭하기 위한 기준선을 주사하기 위한 기준선 주사 레이저 모듈; 상기 두 대의 카메라에서 획득된 영상을 컴퓨터로 입력시키기 위한 이미지 디바이스; 및 상기 두 대의 카메라에 의해 촬영된 영상의 이미지 데이터를 입력받아 처리 및 출력하기 위한 컴퓨터를 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 피부 측정 장치가 제공된다.

본 발명 장치의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 카메라의 기기 오차를 보정하기 위한 캘리브레이션 모듈과, 상기 두 대의 카메라 및 캘리브레이션 모듈 상호간에 3축 회전가능하게 연결하는 연결 모듈을 포함할 수 있다.

본 발명 장치의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 두 대의 카메라는 각각 CCD(Charge Coupled Device) 카메라 또는 C-MOS 카메라이다.

본 발명은 상기한 다른 기술적 과제를 달성하기 위하여, 3차원 피부 측정 방법에 있어서, 두 대의 카메라로 캘리브레이션 격자선을 촬영하는 단계; 상기 두 대의 카메라에 의해 촬영된 캘리브레이션 격자선의 이미지 데이터를 컴퓨터로 전송하는 단계; 상기 컴퓨터가 카메라 캘리브레이션을 통하여 카메라 초점거리, 주점거리, 방사왜곡 계수 등을 계산하는 단계; 촬영 대상 피부에 레이저 기준선을 주사하고, 상기 두 대의 카메라로 상기 대상 피부를 촬영하는 단계; 상기 두 대의 카메라 로 촬영된 대상 피부의 이미지 데이터를 상기 컴퓨터로 전송하는 단계; 상기 컴퓨터가 상기 전송된 대상 피부의 이미지 데이터를 영상 매칭하여 3차원적으로 재구성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 피부 측정 방법이 제공된다.

이하, 첨부한 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 3차원 피부 측정 장치 및 방법의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기술 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다. 그리고, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 3차원 피부 측정 장치의 구성도이고, 도 2는 본 발명에 따른 캘리브레이션 격자선 형태의 일실시예도이고, 도 3은 본 발명에 따른 3차원 피부 측정 방법의 흐름도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 3차원 피부 측정 장치는, 피부(표면)을 중첩하여 촬영하기 위한 두 대의 카메라(100a, 100b)와; 상기 두 대의 카메라(100a, 100b)에 의해 촬영된 영상을 매칭하기 위한 매칭 기준선을 주사하기 위한 기준선 주사 레이저 모듈(200); 상기 두 대의 카메라(100a, 100b)에서 획득된 영상을 컴퓨터(600)로 입력시키기 위한 이미지 디바이스(300); 상기 카메라(100a, 100b)의 기기 오차를 보정하기 위한 캘리브레이션 모듈(400); 상기 두 대의 카메라(100a, 100b)와 캘리브레이션 모듈(400) 상호간에 3축 회전가능하게 연결하는 연결 모듈 (500); 및 상기 두 대의 카메라(100a, 100b)에 의해 촬영된 영상의 이미지 데이터를 입력받아 처리 및 출력하기 위한 컴퓨터(600)를 포함하여 이루어진다. 여기서, 상기 카메라(100)는 CCD(Charge Coupled Device) 카메라 또는 C-MOS 카메라이다.

본 발명에 따른 3차원 피부 측정 장치에 포함되는 카메라(100a, 100b)는, 전술한 바와 같이 두 대의 카메라로 구성된다. 상기 두 대의 카메라(100a, 100b)는 연결 모듈(500)에 의해 가로 방향으로 일정거리 떨어져 있게 되는데. 이는 두 카메라(100a, 100b)에서 획득되는 영상간의 시차(parallax)를 확보하기 위함이다. 두 대의 카메라(100a, 100b)에 의해 피부 표면의 동일 부분에 대하여 중첩된 영상을 취득하게 된다. 상기 카메라의 시시디(CCD) 또는 시모스(C-MOS)의 해상도가 높을수록 정밀한 피부 측정이 가능함은 물론이다.

매칭 기준선 주사 레이저 모듈(200)은 예를 들어 도 2에 도시한 바와 같이 가로 세로 선(L-L)을 피부에 주사하여 카메라(100a, 100b)로부터 획득되는 중첩 영상의 매칭에 사용될 기준선을 주사한다. 피부에 점이나 여드름 등이 없는 깨끗한 피부의 경우, 중첩 영상끼리 매칭 알고리즘을 돌릴 경우 실패할 확률이 굉장히 높다. 따라서, 기준선 주사 레이저 모듈(200)을 이용하여 동일점, 동일선을 피부에 그려주어 3차원 표면 형성을 위한 매칭 알고리즘의 동작을 원활하게 한다.

이미지 디바이스(300)는 카메라(100a, 100b)로부터 촬영된 중첩 영상을 데이터 케이블(350)을 통해 컴퓨터(600)로 전송한다. 피부 표면 측정 과정 중 두 번의 이미지 전송이 필요하게 되는데, 첫 번째는 캘리브레이션 과정으로서, 캘리브레이션 모듈(400)에 있는 격자 선(L-L) 촬영 영상을 컴퓨터(600)로 전송하여 카메라 왜 곡 정보를 계산해낼 수 있게 하는 것이며, 두 번째는 촬영된 피부 표면 영상을 컵퓨터(600)로 전송하여 피부 3차원 표면 연산을 하게 하는 것이다.

캘리브레이션 모듈(400)은 카메라(100a, 100b)가 지니는 왜곡을 보정해줄 수 있는 계수를 자동으로 계산한다. 본 발명의 피부 측정 장치에 사용되는 카메라는 정밀 측정용이 아닌 카메라로 할 수 있는 데, 이 경우 카메라의 초점거리나 렌즈 왜곡이 피부 측정에 영향을 미칠 수 있다. 따라서, 정밀 측정용이 아닌 카메라를 사용하는 경우, 피부 측정 전에 캘리브레이션 모듈(400)은 자동 캘리브레이션 기능을 통해 상기한 왜곡 정보를 보정해준다. 캘리브레이션 모듈(400)이 캘리브레이션을 실행할 때, 카메라(100a, 100b)는 캘리브레이션 모듈(400)에 형성되어 있는 격자선을 여러 각도에서 촬영하고 해당 영상을 이미지 디바이스(300)를 통해 컴퓨터(600)로 전송한다. 컴퓨터(600)에서는 격자선이 촬영된 영상을 가지고 카메라 초점거리, 주점거리, 방사왜곡 계수 등을 자동으로 구한다.

연결 모듈(500)은 캘리브레이션 모듈(400)과 카메라(100a, 100b)가 상호간에 연결되도록 하는데, 전술한 바와 같이 3축 회전이 가능하게 형성된다. 캘리브레이션 모듈(400)에서 단일 영상 획득만으로는 구하고자 하는 계수간의 상관도가 높아 캘리브레이션이 실패할 가능성이 높다. 따라서, 좌, 우, 90도 회전, -90도 회전으로 각도를 변화시켜 격자선을 촬영해야 안정적인 캘리브레이션 결과값을 획득할 수가 있게 되고, 이를 위해 연결 모듈(500)이 캘리브레이션 모듈(400)과 카메라(100a, 100b)를 3축 회전시킨다.

컴퓨터(600)는 획득된 영상을 이용하여 중첩 영상 매칭, 왜곡 보정, 3차원 표면 재구성 및 디스플레이를 수행하는데, 이를 위한 기술은 널리 공지되어 있어 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 3차원 피부 측정 장치 및 방법의 작용을 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명한다.

먼저, 사용자는 두 대의 카메라(100a, 100b)로 캘리브레이션 격자선(L-L)을 촬영한다(S100). 촬용된 캘리브레이션 격자선은 예를 들어 도 2와 같은 형태를 취한다. 두 대의 카메라(100a, 100b)에 의해 캘리브레이션 격자선이 촬영되었으면, 이미지 디바이스(300)는 상기 촬영된 캘리브레이션 격자선의 이미지 데이터를 컴퓨터(600)로 전송한다(S101). 이미지 디바이스(300)를 통해 상기 캘리브레이션 격자선의 이미지 데이터가 전송되면, 컴퓨터(600)는 카메라 캘리브레이션을 통하여 카메라 초점거리, 주점거리, 방사왜곡 계수 등을 계산하여, 카메라 캘리브레이션이 성공적인지를 판단한다(S102).

S102 단계에서 카메라 캘리브레이션이 성공적으로 되었으면, 기준선 주사 레이저 모듈(200)은 촬영 대상 피부에 레이저 기준선을 주사토록 하고(S103), S102 단계에서 카메라 캘리브레이션이 성공적이지 않으면, S100 단계 이하를 다시 수행한다.

기준선 주사 레이저 모듈(200)에 의해 촬영 대상 피부(P)에 레이저 기준선이 주사되었으면, 두 대의 카메라(100a, 100b)는 대상 피부(P)의 표면을 촬영한다(S104). 두 대의 카메라(100a, 100b)에 의해 촬영 대상 피부(P)의 표면이 촬영되었으면, 이미지 디바이스(300)는 촬영된 피부 표면의 이미지 데이터를 컴퓨터(600)로 전송한다(S105). 이미지 디바이스(300)에 의해 촬영된 피부 표면의 이미지 데이터가 컴퓨터(600)로 전송되면, 컴퓨터(600)는 전송된 상기 피부 표면의 이미지 데이터를 영상 매칭하여(S106), 촬영된 대상 피부 표면을 3차원적으로 상기 피부 표면을 재구성한다(S107).

이로써, 본 발명은 피부 표면의 거칠기 등을 3차원으로 측정 분석할 수 있다.

이상에서 살펴본 바와 같은 본 발명에 따른 3차원 피부 측정 장치 및 방법은, 두 대의 디지털 카메라 장치를 이용하여 인체 피부를 중첩해서 촬영하고 촬영된 두 장의 디지털 영상을 이용하여 인체 피부 표면을 3차원으로 구성하여 그 거칠기 등을 측정함으로써 피부관리 전,후의 개선효과 등을 정량적이고 가시적으로 판단할 수 있게 하고, 화장품 개발시에도 사용 전,후의 피부 상태 등을 모니터링하여 새로운 피부 관련 제품 개발에 기여할 수 있도록 하는 이점을 제공한다. 즉, 본 발명은 피부 표면의 색조 분석, 2차원적인 이미지 분석을 넘어서 2차원적인 이미지 분석뿐만 아니라, 3차원적으로 표면의 거칠기에 대한 기하학적인 정보의 분석이 가능하게 하는 이점을 제공한다.

이상 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 기술하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에 있어서 통상의 지식을 가진 사람이라면, 첨부된 청구 범위에 정의된 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 본 발명을 여러 가지로 변형 또는 변경하여 실시할 수 있음을 알 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 앞으로의 실시예 들의 변경은 본 발명의 기술을 벗어날 수 없을 것이다.

Claims

3차원 피부 측정 장치에 있어서,

피부표면을 중첩하여 촬영하기 위한 두 대의 카메라;

상기 두 대의 카메라에 의해 촬영된 영상을 매칭하기 위한 기준선을 주사하기 위한 기준선 주사 레이저 모듈;

상기 두 대의 카메라에서 획득된 영상을 컴퓨터로 입력시키기 위한 이미지 디바이스;

상기 두 대의 카메라에 의해 촬영된 영상의 이미지 데이터를 입력받아 처리 및 출력하기 위한 컴퓨터;

상기 카메라의 기기 오차를 보정하기 위한 캘리브레이션 모듈; 및

상기 두 대의 카메라 및 캘리브레이션 모듈 상호간에 3축 회전가능하게 연결하는 연결 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 피부 측정 장치.
삭제
삭제
제1항에 있어서,

상기 두 대의 카메라는 각각 CCD(Charge Coupled Device) 카메라 또는 C-MOS 카메라인 것을 특징으로 하는 3차원 피부 측정 장치.
3차원 피부 측정 방법에 있어서,

두 대의 카메라로 캘리브레이션 격자선을 촬영하는 단계;

상기 두 대의 카메라에 의해 촬영된 캘리브레이션 격자선의 이미지 데이터를 컴퓨터로 전송하는 단계;

상기 컴퓨터가 카메라 캘리브레이션을 통하여 카메라 초점거리, 주점거리, 방사왜곡 계수 등을 계산하는 단계;

촬영 대상 피부에 레이저 기준선을 주사하고, 상기 두 대의 카메라로 상기 대상 피부를 촬영하는 단계;

상기 두 대의 카메라로 촬영된 대상 피부의 이미지 데이터를 상기 컴퓨터로 전송하는 단계;

상기 컴퓨터가 상기 전송된 대상 피부의 이미지 데이터를 영상 매칭하여 3차원적으로 재구성하는 단계를 포함하고,

상기 두 대의 카메라는 상호간에 3축 회전가능하게 연결되는 것을 특징으로 하는 3차원 피부 측정 방법.