KR100937795B1 - 컴퓨터를 이용한 3차원 이미지의 형상화 처리방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 컴퓨터를 이용한 3차원 이미지의 형상화 처리방법에 관한 것으로, 이러한 처리방법은, 특정의 구조물을 3차원 입력장치로 입력하는 단계와, 상기 구조물의 입력된 3차원 이미지를 점들의 집합(point cloud)으로 형성시키는 단계와, 상기 점들의 집합으로 형성된 상기 3차원 이미지를 기설정된 사용자 정의에 의해 중심점을 찾는 단계와, 상기 중심점을 찾은 상기 3차원 이미지만을 상기 컴퓨터의 메모리로 판독하는 단계와, 상기 판독한 3차원 이미지를 다각형 메쉬 처리를 실행하는 단계, 및 상기 메쉬 처리된 3차원 이미지를 형상화 시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명의 상기와 같은 방법에 따라 3차원 입력장치로 입력되는 점들의 집합을 모두 컴퓨터 메모리에 가져와서 처리하지 않고 기설정된 사용자 정의에 의해 점들의 집합에서 중심점을 찾은 후 가장 근접한 점들만을 메모리로 읽은 후 메쉬 처리공정을 통해 3차원 형상화 작업을 진행함으로써 작업시간이 감소 될 뿐만 아니라 3차원 이미지의 정교한 단순화가 이루어져 가상공간에 사실감을 부여할 수 있게 되어 상품성을 증대시킬 수 있는 효과가 발생한다.

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Description

컴퓨터를 이용한 3차원 이미지의 형상화 처리방법{treatment method for shaping of 3 dimension image using computer}

도 1 은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 컴퓨터를 이용한 3차원 이미지의 형상화 처리방법의 개략적인 흐름도.

본 발명은 컴퓨터를 이용한 3차원 이미지의 형상화 처리방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 3차원 입력장치로 입력되는 점들의 집합(또는 정점데이터)(point cloud)을 모두 컴퓨터 메모리에 가져와서 처리하지 않고 기설정된 사용자 정의에 의해 점들의 집합에서 중심점을 찾은 후 가장 근접한 점들만을 메모리로 읽은 후 메쉬 처리공정을 통해 3차원 형상화 작업을 진행함으로써 작업시간이 감소 될 뿐만 아니라 3차원 이미지의 정교한 단순화가 이루어져 상품성을 증대시킬 수 있는 컴퓨터를 이용한 3차원 이미지의 형상화 처리방법에 관한 것이다.

일반적으로 하드웨어 기술의 발달로 3차원 입력 장치들이 더욱 정교해 지고 3차원 구조물을 스캔한 후 출력되는 각 점들의 간격이 더욱 세밀해 지고 있으며 이로 인해 출려된 자료의 크기가 현저히 증가하게 되었다.

현재 보편적으로 사용되는 방법은 입력 장치로부터 나온 모든 점들의 집합을 컴퓨터 메모리에 올린 후 각각의 점들을 연결하여 메쉬를 만들어 내고 형상화하는 메쉬 처리공법을 이용하고 있다.

그러나 상기와 같이 종래 기술에 따른 3차원 이미지 형상화 방법에 있어서 입력되는 3차원 이미지의 모든 점들의 집합을 컴퓨터 메모리에 올려서 작업을 하므로 많은 시간이 소요되며 입력된 점들이 구조화되어 있지 않은 경우 메쉬 작업의 정확성이 보장되지 않는 문제점을 내포하고 있다.

게다가 현재의 방식대로 방대한 출력 자료를 모두 메모리에 올리고 컴퓨터 화면상으로 확인한 후 사용자가 수동으로 점들의 집합을 단순화하는 단계를 거치는 방법은 3차원 구조를 신속하게 표현하는데 문제가 발생하고 있다.

따라서, 본 발명은 상술한 바와 같은 종래기술에 따른 문제점들을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 본 발명의 목적은 3차원 입력장치로 입력되는 점들의 집합을 모두 컴퓨터 메모리에 가져와서 처리하지 않고 기설정된 사용자 정의에 의해 점들의 집합에서 중심점을 찾은 후 가장 근접한 점들만을 메모리로 읽은 후 메쉬 처리공정을 통해 3차원 형상화 작업을 진행함으로써 작업시간이 감소 될 뿐만 아니라 3차원 이미지의 정교한 단순화가 이루어져 사실감을 부여할 수 있게 되어 상품성을 증대시킬 수 있는 컴퓨터를 이용한 3차원 이미지의 형상화 처리방법을 제공하는 데 있다.

이러한 상기 목적은 본 발명에 의해 달성되며, 본 발명의 일면에 따라, 컴퓨터를 이용한 3차원 이미지의 형상화 처리 방법은, 특정의 구조물을 3차원 입력장치로 입력하는 단계와, 상기 구조물의 입력된 3차원 이미지를 점들의 집합으로 형성시키는 단계와, 상기 점들의 집합으로 형성된 상기 3차원 이미지를 기설정된 사용자 정의에 의해 중심점을 찾는 단계와, 상기 중심점을 찾은 상기 3차원 이미지만을 상기 컴퓨터의 메모리로 판독하는 단계와, 상기 판독한 3차원 이미지를 다각형 메쉬 처리를 실행하는 단계, 및 상기 메쉬 처리된 3차원 이미지를 형상화시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이때 상기 사용자 정의는 3차원 좌표의 편차를 정의하고 오차 허용치를 설정하는 것을 포함한다.

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이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일실시예를 상술한다.

도 1 은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 컴퓨터를 이용한 3차원 이미지의 형상화 처리방법의 개략적인 흐름도이다.

도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 컴퓨터를 이용한 3차원 이미지의 형상화 처리방법은 다음과 같다.

우선적으로 사용자가 3차원 이미지로 형상화할 특정의 구조물을 준비하고 3차원 입력장치로 입력하는데 3차원 입력장치는 3차원 스캐너와 3차원 카메라(스테레오 카메라) 등을 이용하면 무방하다(S10,S20).

그 후 상기 구조물의 입력된 3차원 이미지를 점들의 집합(또는 정점데이터)(point cloud)으로 형성시키며 이러한 점들의 집합으로 형성된 상기 3차원 이미지를 기설정된 사용자 정의에 의해 중심점을 찾게 된다(S30,S40).

이때 사용자 정의는 3차원 좌표의 편차를 정의하고 오차 허용치를 설정하는 것을 포함하는데 상기 편차의 값은 입력 장치의 정확도를 지정해 주고 거기서 나온 입력값들에 최소 편차값을 넣으면서 표면에 잡음이 생기기 시작했을 때의 값을 편차 값으로 지정하며 이를 포함한 상기 과정을 설명하면 다음과 같다.

즉 3차원 객체나 공간의 영상을 획득하는 장비들은 스캔한 표면을 표현하기 위해 점들의 집합을 만들어 내고, 이 점들의 집합은 3차원 공간을 표시하는 x,y,z 혹은 x,y,z,r,g,b의 형태를 갖는다.

상기 3차원 객체나 공간 구조의 표면을 분석하고 이를 표현하기 위해서는 장비에서 추출해낸 점들의 집합에서 자동적으로 표면을 복원하는 것이 효과적인 방법이나 이러한 점들의 집합은 구조화되어 있지 않다.

따라서 구조화되어 있지 않은 점들의 집합을 사용하여 구조복원을 하기 위해서는 사용자 정의인 다양한 알고리즘이 사용되는데 색상 정보를 사용하지 않고 x,y,z 만을 사용하여 표면 정보를 얻어낸 후 구조복원을 하고 나중에 색상 정보를 부여하게 된다.

상기한 구조 복원을 보다 구체적으로 보면 먼저 알 수 없는 표면 M 근처나 위에 있는 차원 공간의 구조화되지 않은 점들의 집합인 X={X1,...,Xn}을 사용하기 위한 알고리즘을 2단계로 나누어 보면,

1) 점(x,y,z)에서 알 수 없는 표면 M 까지의 거리를 측정하기 위한 함수 f(x,y,z)를 정의한다. 이 함수 f는 3차원 공간 안의 특정한 영역에만 국한되어 사용된다. M을 추측하는데 있어서 Z(f)라는 영점함수를 사용하며 이 함수는 {(x,y,z):f(x,y,z)=0}로 표현할 수 있다. 함수를 정의하기 위해서 x _i 의 접하는 면 Tp (x _i ) 에서 M' 을 계산한다.

또한 각각의 접하는 면에 방향을 설정해 주는데 이것은 vector n _i 으로 표현한다. 면의 중심을 설정하기 위해서 각각의 접하는 면에 점 Sj를 선택한다. 마지막으로(p - s _i )의 산물인 점과 n _i 로 f(p)를 정의한다.

2) 단순 표면에 의해서(f)를 추측하기 위해서 윤곽선 알고리즘을 사용한다.윤곽선 알고리즘은 marching cubes 알고리즘으로 적용하는데 이러한 알고리즘은 정6면체의 최고점들에서 추출되어진 f 와, 정 6면체를 4면체로 잘라내고 각각의 4면체안의 영점을 가진 교차점을 찾는 것이다.

그리고 상기 중심점을 찾은 상기 3차원 이미지만을 상기 컴퓨터의 메모리로 판독하는데(S50) 이는 처리속도를 증가시키기 위함이다.

그 후 상기 판독한 3차원 이미지를 다각형 메쉬 처리를 실행하고 메쉬 처리(meshing)된 3차원 이미지를 형상화시키는데(S60,S70) 최종 추출물은 VRML( Virtual Reality Markup Language) 파일로 생성하는 것이 바람직하다.

상기 VRML 을 사용하는 이유는 기본적인 3차원 공간 구현 기술 분야에 가장 많이 사용될 뿐만 아니라 인터넷상에서 3차원 공간을 표현하기 위한 장면 표현 언 어로써, VRML을 사용하면 텍스트, 이미지, 애니메이션, 사운드 등으로 이루어진 3차원 세계와 실시간으로 상호 작용, 반응할 수 있다.

게다가 상기 VRML은 작은 파일 크기에도 불구하고 기존의 큰 3D 공간 구현이 가능하며, 자유로운 네비게이션이 용이하며, 또한 Directional Light 노드를 이용한 빛의 표현(밝기, 그림자)등의 표현과 멀티미디어 오브젝트의 삽입, 이동이 가능하고 물체간의 인터렉션에 의한 공간의 구성, 배치, 재배치 등의 시뮬레이션에 유용하기 때문이다.

본 발명은 상기와 같은 방법에 따라, 3차원 입력장치로 입력되는 점들의 집합을 모두 컴퓨터 메모리에 가져와서 처리하지 않고 기설정된 사용자 정의에 의해 점들의 집합에서 중심점을 찾은 후 가장 근접한 점들만을 메모리로 읽은 후 메쉬 처리공정을 통해 3차원 형상화 작업을 진행함으로써 작업시간이 현저히 감소 된다.

게다가 3차원 이미지의 정교한 단순화가 이루어져 사실감있는 가상환경을 구축할 수 있어 상품성을 증대시킬 수 있는 효과가 발생한다.

이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 컴퓨터를 이용한 3차원 이미지의 형상화 처리 방법을 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구의 범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 사상이 있다고 할 것이다.

Claims (3)

1. 컴퓨터를 이용한 3차원 이미지의 형상화 처리 방법에 있어서,

   특정의 구조물을 3차원 입력장치로 입력하는 단계;

   상기 구조물의 입력된 3차원 이미지를 점들의 집합(point cloud)으로 형성시키는 단계;

   상기 점들의 집합으로 형성된 상기 3차원 이미지를 기설정된 사용자 정의에 의해 중심점을 찾는 단계;

   상기 중심점을 찾은 상기 3차원 이미지만을 상기 컴퓨터의 메모리로 판독하는 단계;

   상기 판독한 3차원 이미지를 다각형 메쉬 처리를 실행하는 단계; 및

   상기 메쉬 처리된 3차원 이미지를 형상화 시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터를 이용한 3차원 이미지의 형상화 처리 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 사용자 정의는 3차원 좌표의 편차를 정의하고 오차 허용치를 설정하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터를 이용한 3차원 이미지의 형상화 처리 방법.
3. 삭제

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