KR101174093B1

KR101174093B1 - 형상 텍스쳐에 의한 3차원 볼록 객체의 형상 표현 시스템 및 방법

Info

Publication number: KR101174093B1
Application number: KR1020110038514A
Authority: KR
Inventors: 차무현; 이재경; 박성환; 이한민
Original assignee: 한국기계연구원
Priority date: 2011-04-25
Filing date: 2011-04-25
Publication date: 2012-08-14

Abstract

본 발명에 따른 이미지 변환 시스템은, 볼록 3차원 형상데이터를 2차원 이미지로 변환하는 시스템에 있어서, 상기 3차원 형상데이터의 형상을 파악하는 형상 파악부; 상기 3차원 형상데이터의 최대길이정보, 상기 제1 길이정보, 상기 제2 길이정보 및 기준 정보를 저장하는 2차원 저장부; 저장된 상기 최대길이정보, 상기 제1 길이정보 및 상기 제2 길이정보를 이용하여 생성될 2차원 이미지의 색상을 추출하는 색상 추출부; 상기 추출된 색상을 이용하여 상기 2차원 이미지를 생성하는 이미지 생성부; 및상기 생성된 2차원 이미지를 3차원 변환부로 송신하는 송신부를 포함한다.

Description

형상 텍스쳐에 의한 3차원 볼록 객체의 형상 표현 시스템 및 방법{A GEOMETRY REPRESENTING SYSTEM OF 3D CONVEX OBJECT USING GEOMETRIC TEXTURE AND DRIVING METHOD THEREOF}

본 발명은 3차원 볼록 객체와 2차원 이미지 간의 형상 텍스쳐링 시스템 및 방법에 관한 것이다.

최근 인터넷 및 사용자 디스플레이 장치의 발전으로 인해, 3차원으로 이루어진 객체를 인터넷 등을 이용하여 실시간으로 전송하고, 이를 이용해 3차원 가상현실을 단말기에서 구현하는 기술이 요구되고 있다. 그러나, 무수한 폴리곤 좌표로 이루어진 3차원 객체 데이터(또는 3차원 형상정보) 전체를 실시간으로 전송하면 데이터 용량이 너무 큰 문제점이 있다.

본 발명의 일 실시예는 3차원으로 이루어진 볼록 객체를 빠르고 정확히 전송할 수 있는 시스템 및 방법을 제공하고자 한다.

본 발명의 일 실시 예는 볼록 3차원 형상데이터를 2차원 이미지로 변환하는 시스템에 있어서, 상기 3차원 형상데이터의 형상을 파악하는 형상 파악부; 상기 3차원 형상데이터의 최대길이정보, 제1 길이정보, 제2 길이정보 및 기준 정보 및 기준 평면 정보를저장하는 2차원 저장부; 저장된 상기 최대길이정보, 상기 제1 길이정보 및 상기 제2 길이정보를 이용하여 생성될 2차원 이미지의 색상을 추출하는 색상 추출부; 상기 추출된 색상을 이용하여 상기 2차원 이미지를 생성하는 이미지 생성부; 및 상기 생성된 2차원 이미지 및 상기 최대 길이 정보를 3차원 변환부로 송신하는 송신부를 포함한다.

또한 상기 이미지 생성부는 프레임 버퍼를 포함하고, 상기 형상 파악부는, 상기 기준 평면의 원점을 기준으로 상기 3차원 형상데이터의 좌표를 파악하여 형상을 파악한다. 상기 좌표는 상기 원점을 기준으로 X좌표, Y좌표, Z좌표로 나타나며, 상기 Z좌표는 두 가지 값을 갖는다.

본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 변환 시스템에 따르면 3차원 형상데이터를 2차원 이미지로 간단하게 변환하여 인터넷 등을 이용하여 전송시 데이터 용량을 줄일 수 있는 효과를 가지고 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 3차원 형상데이터와 2차원 이미지 간의 관계를 간략히 표현한 것이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 3차원 형상데이터와 2차원 이미지 간의 변환관계를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 2차원 변환부의 구조를 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 3차원 변환부의 구조를 도시한 것이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 3차원 형상데이터와 2차원 이미지 간의 대응 관계를 표현한 것이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있는 실시 예를 첨부된 도면을 참조로 하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 3차원 형상데이터(10)와 2차원 이미지(20) 간의 관계를 간략히 표현한 것이다.

도 1을 참조하면, 2차원 변환부(50)는 3차원 형상데이터(10)를 기준면(30) 상의 2차원 이미지(20)로 변환한다.

기준면(30)의 원점(O)을 기준으로, 한 점(P)의 좌표는 (X1, Y1, Z1, Z2)로 나타난다. 이 좌표를 통하여 3차원 형상데이터(10)와 2차원 이미지(20)를 변환하게 된다. 자세한 변환 과정에 대해서는 후술한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 3차원 형상데이터(10)와 2차원 이미지(20) 간의 변환관계를 도시한 것이다.

도 2를 참조하면, 3차원 형상데이터(10)는 2차원 변환부(50)에 의해 2차원 이미지(20)로 변환된다.

변환된 2차원 이미지(20)는 인터넷 등을 통하여 3차원 변환부(60)로 전송되어, 3차원 변환부(60)에 의해 3차원 형상데이터(10)로 복원된다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 2차원 변환부(50)의 구조를 도시한 것이다.

도 3을 참조하면, 2차원 변환부(50)는 형상 파악부(100), 2차원 저장부(200), 색상 추출부(300), 2차원 이미지 생성부(400) 및 송신부(500)을 포함한다.

형상 파악부(100)는 3차원 형상데이터(10)의 형상을 파악한다.

3차원 형상데이터(10)의 형상을 파악하는 과정은 다음과 같다.

기준면(30)의 원점(O)을 기준으로 한 한 점(P)의 좌표(X1, Y1, Z1, Z2)를 구한다.

한 점(P)의 좌표를 구하는 방법은, 도 1의 X, Y, Z축을 기준으로의 한 점(P)의 X, Y좌표를 구한 후, Z축을 기준으로의 3차원 형상데이터(10)의 두 가지 좌표(Z1, Z2)를 구하면 된다

.

본 발명의 3차원 형상데이터(10)는 볼록 형상(Convex)이므로, Z축을 기준으로 두 가지의 좌표(Z1, Z2)를 가지게 된다.

저장부2차원 저장부(200)는 형상 파악부(100)로부터 전송되는 제1 길이 정보 (L1) 및 제2 길이 정보(L2)를 저장한다. 2차원 저장부(200)는 이미지 최대길이정보(Lmax) 및 기준 정보(Base)를 포함하는 이미지 헤더를 저장한다.

이미지 최대길이정보(Lmax)는 3차원 형상데이터(10)가 가질 수 있는 최대의 길이를 나타낸 것이다. 이미지 최대길이정보(Lmax)는 3차원 형상데이터의 길이정보 중 가장 큰 값보다 크게 설정될 수 있다.

제1 길이정보(L1)는 상술한 한 점(P)의 좌표 중 Z1좌표에 해당하는 값을 나타낸다.

제2 길이정보(L2)는 상술한 한 점(P)의 좌표 중 Z2좌표에 해당하는 값을 나타낸다.

기준 정보(Base)는 원점(O)을 포함하는 기준면(30)의 Z좌표를 나타내는 것으로, 본 발명에서는 0(zero)를 나타내나, 이에 한정되는 것은 아니다.

색상 추출부(300)는 2차원 저장부(200)로부터 전송되는 3차원 형상데이터(10)의 이미지 최대길이정보(Lmax), 제1 길이정보(L1) 및 제2 길이정보(L2)를 이용하여 2차원 이미지(20)의 색상을 추출한다.

색상을 추출하는 방법에 대해서는 후술한다.

2차원 이미지 생성부(400)는 프레임 버퍼부(450)를 포함하며, 색상 추출부(300)에서 추출된 색상을 이용하여 2차원 이미지를 생성한다. 2차원 이미지 생성 방법에 대해서는 후술한다.

송신부(500)는 2차원 이미지 생성부(400)에서 생성된 2차원 이미지(20)를 3차원 변환부(60)로 송신한다.

또한 2차원 저장부(200)에 저장되어 있는 이미지 최대길이정보(Lmax), 제1 길이정보(L1), 제2 길이정보(L2) 및 기준 정보(Base) 역시 3차원 변환부(60)의 3차원 저장부(800)로 전송한다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 3차원 변환부(60)의 구조를 도시한 것이다.

도 4를 참조하면, 3차원 변환부(60)는 수신부(900), 3차원 저장부(800), 좌표 계산부(700) 및 3차원 형상 복원부(600)를 포함한다.

수신부(900)는 송신부(500)로부터 이미지 최대길이정보(Lmax), 및 기준 정보(Base), 2차원 이미지(20)를 수신한다.

3차원 저장부(800)는 수신된 이미지 최대길이정보(Lmax), 및 기준 정보(Base), 2차원 이미지(20)를 저장한다.

저장부좌표 계산부(700)는 3차원 저장부(800)에 저장되어 있는 최대길이정보(Lmax), 2차원 이미지(20) 및 기준 정보(Base)를 이용하여 3차원 형상데이터(10)의 좌표를 계산한다.

3차원 형상 복원부(600)는 좌표 계산부(700)에서 계산된 좌표를 이용하여 3차원 영상을 복원한다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 3차원 형상데이터(10)와 2차원 이미지(20) 간의 대응 관계를 표현한 것이다.

먼저 2차원 변환부(50)에서 3차원 형상데이터(10)를 2차원 이미지(20)로 변환하는 과정에 대해 설명한다.

색상 추출부(300)에서는 한 점(P)의 좌표 P(X1, Y1, Z1, Z2)를 이용하여, 색좌표 C(X1, Y1, RGB(R, G, B))를 생성한다.

기준면(30) 상의 한 점(P)의 좌표를 구하는 방법은, 상술한 바와 같이, 도 1의 X, Y, Z축을 기준으로의 한 점(P)의 X, Y좌표를 구한 후, Z축을 기준으로의 3차원 형상데이터(10)의 두 가지 좌표(Z1, Z2)를 구하면 된다.

또한 상술한 바와 같이, 2차원 저장부(200)에는 한 점(P)의 좌표(X1, Y1, Z1, Z2)로부터 계산된 최대길이정보(Lmax), 제1 길이정보(L1), 제2 길이정보(L2) 및 기준 정보(Base)가 저장되어 있다.

한 점(P)의 좌표 (X1, Y1, Z1, Z1)에서 색좌표 (X1, Y1, RGB(R, G, B))로 변경하는 과정은, 하기의 수식을 이용한다.

R: (L1/Lmax)*255의 정수부

G: (L2/Lmax)*255의 정수부

B: ((L1/Lmax)*255의 소수부)*15의 정수부를 2진수 4bit로 표현한 값을 상위 4bit로 하고, ((L2/Lmax)*255의 소수부)*15의 정수부를 2진수 4bit로 표현한 값을 하위 4bit로 하는 8bit 2진수의 10진수값

상기와 식으로 색좌표의 RGB(R, G, B)값을 구한다.

예를 들어, X좌표: 17, Y좌표: 29, 제1 길이정보(L1): 23, 제2 길이정보(L2): 61, 최대길이정보(Lmax): 100, 기준 정보(Base):0 인 경우를 가정한다.

R: (23/100)*255의 정수부이므로 58이 된다.

G: (61/100)*255의 정수부이므로 155가 된다.

B: ((23/100)*255의 소수부)*15의 정수부가 9이므로 1001이 되고,

((61/100)*255의 소수부)*15의 정수부가 8이므로 1000이 되어,

B: 10011000이 된다. 즉 10진수로 B: 152가 된다.

즉 RGB(R, G, B)는 RGB(58, 155, 152)가 된다.

따라서 색좌표 C는 (17, 29, RGB(58, 155, 152))가 된다.

2차원 이미지 생성부(400)는, 색좌표 (X1, Y1, RGB(R, G, B))를 이용하여, 3차원 형상데이터(10)를 한 프레임의 2차원 이미지(20)로 구현한 영상 데이터를 생성한다.

구체적으로, 2차원 이미지 생성부(400)는 3차원 형상데이터(10)를 나타내는 복수의 색좌표를 프레임 버퍼부(450)에 맵핑하여 한 프레임 단위의 영상 데이터를 생성할 수 있다. 이 때 프레임이란 하나의 3차원 형상데이터(10)를 표현하는 색좌표 데이터의 집합이다.

이 때, 프레임 버퍼부(450)의 어드레스는 색좌표의 X, Y 값에 대응하여 결정되고, 해당 어드레스에 저장되는 정보는 RGB(R, G, B) 값이다.

상술한 예에 따르면, RGB(58, 155, 152)의 경우에는 적색을 0~255까지 분류한 가운데 58번째, 녹색을 0~255까지 분류한 가운데 155번째, 청색을 0~255까지 분류한 가운데 152번째에 해당하는 색상을 나타내는 정보가 프레임 버퍼부(450)의 어드레스에 저장된다.

따라서 3차원 형상데이터(10)의 각 점의 좌표(X1, Y1, Z1, Z2)를 이용하여, 프레임 버퍼부(450)에서 모든 좌표(X1, Y1, Z1, Z2)에 대응하는 정보(X1, Y1, RGB(R, G, B))를 저장하면, 이에 대응하는 2차원 이미지(20)와 3차원 형상데이터(10))는 일대일 대응 관계가 된다.

3차원 변환부(60)에서 2차원 이미지(20)를 3차원 형상데이터(10)로 변환하는 과정에 대해 설명한다.

2차원 이미지(20)는 모든 점이 (X1, Y1, RGB(R, G, B))의 좌표 형식으로 이루어진 색상을 가진 도형이다.

상기 예와 마찬가지로, (17, 29, RGB(58, 155, 152))의 경우의 3차원 형상데이터(10)의 좌표 (X1, Y1, Z1, Z2)를 복원하는 방법에 대해 설명한다.

일단 B값이 152이므로, 2진수로 10011000이 된다. 그러면 1001과 1000으로 분리하여 각각 9와 8을 얻어낼 수 있다.

((L1/Lmax)*255의 소수부)*15의 정수부가 9이므로, (L1/Lmax)*255의 소수부값은 9/15=0.6이 된다.

((L2/Lmax)*255의 소수부)*15의 정수부가 8이므로, (L2/Lmax)*255의 소수부값은 8/15=0.53이 된다.

R값이 58이므로, (L1/Lmax)*255는 58.6이 되고, G값이 155이므로, (L2/Lmax)*255는 155.53이 된다.

따라서 제1 길이정보(L1)와 제2 길이정보(L2)를 역산하면, 22.98과 60.99가 나오는데, 이를 반올림하여 제1 길이정보(L1) 및 제2 길이정보(L2)의 원래값인 23과 61을 얻어낼 수 있다.

제1 길이정보(L1) 및 제2 길이정보(L2)를 알아내면, 기준면(30)상의 원점(O)로부터의 좌표(X1, Y1, Z1, Z2)를 알 수 있으므로, 3차원 형상데이터(10)를 복원할 수 있게 된다.

상술한 바와 같이, 3차원 형상데이터(10)를 2차원 이미지(20)로 변환하고, 또 2차원 이미지(20)를 3차원 형상데이터(10)로 복원할 수 있게 된다.

3차원 형상데이터(10)가 복수 개 있으면, 일대일 대응이므로, 2차원 이미지(20) 역시 같은 수만큼 생기고, 생성된 복수개의 2차원 이미지(20)를 연속으로 전송할 수도 있다.

지금까지 참조한 도면과 기재된 발명의 상세한 설명은 단지 본 발명의 예시적인 것으로서, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

10: 3차원 형상데이터
20: 2차원 이미지
30: 기준 평면
50: 2차원 변환부
60: 3차원 변환부
100: 형상 파악부
200: 2차원 저장부
300: 색상 추출부
400: 2차원 이미지 생성부
450: 프레임 버퍼부
500: 송신부
600: 3차원 형상 복원부
700: 좌표 계산부
800: 3차원 저장부
900: 수신부

Claims

볼록 3차원 형상데이터를 2차원 이미지로 변환하는 시스템에 있어서,
상기 3차원 형상데이터의 형상을 파악하는 형상 파악부;
상기 3차원 형상데이터의 최대길이정보, 제1 길이정보, 제2 길이정보 및 기준 평면 정보를 저장하는 2차원 저장부;
저장된 상기 최대길이정보, 상기 제1 길이정보 및 상기 제2 길이정보를 이용하여 생성될 2차원 이미지의 색상을 추출하는 색상 추출부; 및
상기 추출된 색상을 이용하여 상기 2차원 이미지를 생성하는 이미지 생성부를 포함하는 이미지 변환 시스템.
제1항에 있어서,
상기 생성된 2차원 이미지 및 최대 길이 정보를 3차원 변환부로 송신하는 송신부를 더 포함하는 이미지 변환 시스템.
제2항에 있어서,
상기 이미지 생성부는 프레임 버퍼를 포함하는 이미지 변환 시스템.
제3항에 있어서,
상기 형상 파악부는,
상기 기준 평면의 원점을 기준으로 상기 3차원 형상데이터의 좌표를 파악하여 형상을 파악하는 이미지 변환 시스템.
제4항에 있어서,
상기 좌표는 상기 원점을 기준으로 X좌표, Y좌표, Z좌표로 나타나며,
상기 Z좌표는 두 가지 값을 갖는 이미지 변환 시스템.
볼록 3차원 형상데이터를 2차원 이미지로 변환하는 방법에 있어서,
상기 3차원 형상데이터의 형상을 파악하는 단계;
상기 3차원 형상데이터의 최대길이정보, 제1 길이정보, 제2 길이정보 및 기준 평면 정보를 저장하는 단계;
저장된 상기 최대길이정보, 상기 제1 길이정보 및 상기 제2 길이정보를 이용하여 생성될 2차원 이미지의 색상을 추출하는 단계; 및
상기 추출된 색상을 이용하여 상기 2차원 이미지를 생성하는 단계를 포함하는 이미지 변환 방법.
제6항에 있어서,
상기 생성된 2차원 이미지 및 상기 최대 길이정보를 3차원 변환부로 송신하는 단계를 더 포함하는 이미지 변환 방법.
제7항에 있어서,
상기 3차원 형상데이터의 형상을 파악하는 단계는,
상기 기준 평면의 원점을 기준으로 상기 3차원 형상데이터의 좌표를 파악하여 형상을 파악하는 단계를 포함하는 이미지 변환 방법.
제8항에 있어서,
상기 좌표는 상기 원점을 기준으로 X좌표, Y좌표, Z좌표로 나타나며,
상기 Z좌표는 두 가지 값을 갖는 이미지 변환 방법.