KR101179423B1 - 요철형 패턴 영상 획득 장치 및 방법 - Google Patents

요철형 패턴 영상 획득 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

요철 패턴을 광학적인 방식으로 직접 촬영하여 신뢰도를 높이고 촬영 과정을 단순화할 수 있는 패턴 영상 획득 장치 및 방법을 제시한다. 패턴 영상 획득 장치는, 영상 프레임을 순차적으로 획득하는 영상 획득부와, 순차적으로 입력되는 영상 프레임이 합성될 때, 합성된 영상 프레임에 포함된 픽셀들의 밝기의 변화를 이용하여, 영상 획득부에 접촉되어 촬영되는 물체의 요철 패턴을 포함하는 영상 프레임의 획득 시점을 나타내는 영상 합성 종료 시점을 결정하는 제어부와, 영상 합성 종료 시점까지 순차적으로 입력되는 복수의 영상 프레임을 이용하여 새로운 영상 프레임이 입력될 때마다 영상을 합성하는 영상 합성부를 포함한다.

Description

요철형 패턴 영상 획득 장치 및 방법{Apparatus and method for obtaining image for uneven pattern}
본 발명은 광학식으로 특정 패턴에 대한 영상을 획득하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
인감도장이나 스탬프는 평평한 면에 요철 형태로 문양 및 정보 등을 조각하여 잉크나 인주 등을 묻혀 종이에 가압하여 정보를 전달하는 방식을 사용하는데, 이를 디지털 영상으로 저장하기 위해서는 날인된 종이를 광학 스캐너를 이용하여 스캔하는 방법이 제시되었다.
그러나, 종이를 매개체로 한 영상 취득 방법은 먼저 도장이나 스탬프를 종이에 찍는 과정에서 패턴이 고르게 찍혀 나올 때까지 취득 과정을 반복해야 하며, 이 종이를 다시 광학적 스캐너나 카메라로 촬영해야 하는 번거로움이 있었다.
관련 선행 기술문헌으로는, 2011년 10월 6일에 공고된 등록번호 제10-1070583호인 "지문 획득을 위한 광학 구조"가 있다.
요철 패턴을 광학적인 방식으로 직접 촬영하여 신뢰도를 높이고 촬영 과정을 단순화할 수 있는 패턴 영상 획득 장치 및 방법을 제시한다.
일 측면에 따른 패턴 영상 획득 장치는, 영상 프레임을 순차적으로 획득하는 영상 획득부와, 순차적으로 입력되는 영상 프레임이 합성될 때, 합성된 영상 프레임에 포함된 픽셀들의 밝기의 변화를 이용하여, 영상 획득부에 접촉되어 촬영되는 물체의 요철 패턴을 포함하는 영상 프레임의 획득 시점을 나타내는 영상 합성 종료 시점을 결정하는 제어부와, 영상 합성 종료 시점까지 순차적으로 입력되는 복수의 영상 프레임을 이용하여 새로운 영상 프레임이 입력될 때마다 영상을 합성하는 영상 합성부를 포함한다.
다른 측면에 따른 패턴 영상 획득 방법은, 영상 프레임을 순차적으로 획득하는 단계와, 새로운 영상 프레임이 획득될 때마다 영상을 합성하는 단계와, 순차적으로 입력되는 영상 프레임을 이용하여 순차적으로 합성되는 합성 영상 프레임에 포함된 픽셀들의 밝기의 변화를 이용하여, 촬영되는 물체의 요철 패턴을 포함하는 영상 프레임의 획득 시점을 나타내는 영상 합성 종료 시점을 결정하는 단계와, 영상 합성 종료 시점이 결정되면 영상 합성을 중단하여, 최종 합성 영상 프레임을 획득하는 단계를 포함한다.
일 실시예에 따르면, 요철 패턴을 광학적인 방식으로 직접 촬영하여 신뢰도를 높이고 촬영 과정을 단순화할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 패턴 영상 획득 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 2는 도 1의 영상 획득부의 구성의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 3은 도 1의 영상 획득부의 구성의 다른 예를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시에에 따른 프리즘 접촉면의 구조를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 프리즘 접촉면의 구조를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 프리즘 접촉면의 구조를 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 패턴 영상 획득 방법을 나타내는 순서도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따라 입력된 영상 및 합성 영상의 일 예를 나타내는 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예를 상세하게 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 또한, 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 발명의 일 실시예에 따른 패턴 영상 획득 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
패턴 영상 획득 장치(100)는 제어부(110), 영상 획득부(120), 영상 합성부(130), 출력부(140) 및 메모리(150)를 포함한다. 패턴 영상 획득 장치(100)는 도장이나 스탬프와 같은 요철 패턴이 형성된 면을 가지는 물체의 요철 패턴이 형성된 패턴 면을 촬영하고 촬영에 의한 영상 프레임을 획득하도록 구성된다. 요철 패턴은, 특정 형상을 나타내는 한, 문자, 그림 등 다양한 형상으로 형성될 수 있다. 요철 패턴이 형성된 면을 가지는 물체는 도장이나 스탬프에 한정되지 않으며, 패턴 면을 가지는 한 상표 라벨, 물체의 식별표 등 다양할 수 있다.
제어부(110)는 영상 획득부(120), 영상 합성부(130), 출력부(140) 및 메모리(150)를 제어하여, 패턴 영상 획득 장치(100)의 동작 전반을 제어하도록 구성될 수 있다.
영상 획득부(120)는 광학 방식에 의해 형성된 영상을 획득한다. 영상 획득부(120)는 주기적으로 영상을 촬영하여 촬영된 영상을 순차적으로 제어부(110)로 전달할 수 있다. 영상 획득부(120)는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같은 프리즘을 이용하여 프리즘과 접촉하는 면의 영상을 취득하는 방식으로 구성될 수 있다. 영상 획득부(120)는 도 2에 도시된 바와 같은 흡수식 광학계 구성에 의하여 촬영되는 물체의 요철 패턴이 형성된 면이 영상 획득부(120)의 프리즘에 접촉될 때, 접촉된 부분이 어둡게 나타나는 영상 프레임을 획득할 수 있다. 또는, 영상 획득부(120)는 도 3에 도시된 바와 같은 산란식 광학계 구성에 의하여 촬영되는 물체의 요철 패턴이 형성된 면이 영상 획득부(120)의 프리즘에 접촉될 때, 접촉된 부분이 밝게 나타나는 영상 프레임을 획득할 수 있다.
제어부(110)는 영상 획득부(120)로부터 입력되는 영상 프레임을 영상 합성부(130)로 전달하여, 영상 합성부(130)가 전달된 영상 프레임을 이용하여 영상을 합성하도록 제어할 수 있다. 제어부(110)는 미리 획득된 배경 영상 프레임을 이용하여 입력된 영상 프레임의 프리즘 표면에 묻은 인주나 먼지 등에 의한 노이즈 영상을 영상 처리에 의해 제거하고, 노이즈가 제거된 영상 프레임을 영상 합성부(130)로 전달할 수 있다.
패턴 면이 영상 획득부(120)의 프리즘에 접촉될 때, 패턴 면이 균일하게 프리즘에 접촉되지 않은 경우, 완전한 요철 패턴을 포함하는 영상을 얻기 어렵다. 일반적으로, 종이에 도장 또는 스탬프를 찍을 때에는 방향으로 바꾸면서 도장 또는 스탬프를 가압하게 되므로, 일 실시예에 따른 패턴 면을 포함한 물체도 영상 획득부(120)에 방향을 바꾸면서 접촉하게 할 수 있으며, 영상 획득부(120)는 동일한 패턴 면이 방향이 바뀜에 따라 움직이는 과정을 여러번 촬영하여 동일한 물체의 패턴 면에 대한 여러 장의 영상 프레임을 획득할 수 있다. 영상 합성부(130)는 이러한 하나의 패턴 면에 대한 여러 장의 영상 프레임을 합성하여 완전한 요철 패턴이 포함된 영상 프레임을 얻을 수 있다.
영상 합성부(130)는 영상 프레임이 입력될 때마다 영상 합성을 수행할 수 있다. 영상 합성부(130)는 영상 합성시에 하나의 합성 영상을 다음 입력되는 영상 프레임과 합성하는 누적적인 방식으로 영상을 합성할 수 있다. 예를 들어, 영상 합성부(130)는 영상 프레임 #1 및 이후 입력된 영상 프레임 #2를 이용하여 영상을 합성하여 합성 영상 프레임 #1을 생성하고, 다음으로 영상 프레임 #3이 입력되면, 합성 영상 프레임 #1과 영상 프레임 #3을 이용하여 합성 영상 프레임 #2를 생성할 수 있다.
영상 합성부(130)는 순차적으로 합성되어 생성된 합성 영상 프레임을 임시 저장하는 버퍼 메모리를 포함하도록 구성될 수 있다. 버퍼 메모리에 저장된 합성 영상 프레임은 누적 방식의 영상 합성시에, 새로 입력된 영상 프레임과 합성되는 영상 프레임으로, 영상 합성부(130)는 최종 합성 영상이 획득되면, 버퍼 메모리를 초기화할 수 있다. 따라서, 최종 합성 영상이 획득된 경우, 최종 합성 영상은 다른 저장 공간으로 출력되어 저장될 수 있으며, 버퍼 메모리에는 최종 합성 영상 출력 후에 새로 입력된 영상 프레임이 저장된다. 따라서, 최종 합성 영상이 획득되면, 영상 합성부(130)는 최종 합성 영상 획득 후에 입력되는 새로운 영상 프레임을 영상 합성을 위한 시작 영상 프레임으로 결정하여 영상 합성을 다시 시작할 수 있다.
제어부(110)는 획득되는 영상 프레임을 분석하여, 영상 합성 종료 시점을 결정하고, 영상 합성 종료 시점이 되면 영상 합성부(130)가 영상 합성을 중단하도록 제어할 수 있다. 여기에서, 영상 합성 종료 시점은 영상 획득부(120)에 접촉되어 촬영되는 물체의 요철 패턴을 포함하는 최종 영상 프레임의 획득 시점을 나타낸다. 제어부(110)는 순차적으로 입력되는 영상 프레임을 이용하여 합성된 영상 프레임에 포함된 픽셀들의 밝기의 변화를 이용하여 영상 합성 종료 시점을 결정할 수 있다.
예를 들어, 제어부(110)는 이전에 합성된 영상 프레임과 현재 합성된 영상 프레임간의 밝기 차이가 있는 픽셀 개수가 미리 설정된 개수 이하가 되는 시점을 영상 합성 종료 시점으로 결정할 수 있다. 여기에서, 영상 합성 종료 시점을 결정하는데 이용되는 기준 값인 미리 설정된 개수는 실험적 방법으로 결정되어 저장된 값일 수 있다.
다른 방법으로, 제어부(110)는, 입력되는 영상 프레임에서 요철 패턴이 더 이상 감지되지 않는 시점을 영상 합성 종료 시점으로 결정할 수 있다. 이를 위해, 제어부(110)는 영상 합성에 이용된 이전에 입력되는 영상 프레임과 현재 입력된 영상 프레임 간의 밝기 차이가 있는 픽셀 개수가 미리 설정된 개수 이상인 경우, 영상 프레임에 요철 패턴이 더 이상 감지되지 않는 것으로 결정하고, 영상 프레임에 요철 패턴이 감지되지 않는 것으로 결정한 시점을 영상 합성 종료 시점으로 결정할 수 있다. 예를 들어, 요철 패턴이 포함된 물체의 요철 패턴이 촬영되었다가 물체가 영상 획득부(120)에서 떨어져서 더 이상 촬영되지 않아서 배경 화면이 촬영되는 경우 각 영상 프레임 간의 밝기 차이가 있는 픽셀 개수가 미리 설정된 개수 이상일 수 있다.
영상 합성부(130)는 제어부(110)에서 영상 합성 종료 시점임을 지시하는 정보가 수신될 때까지 영상 합성 동작을 수행할 수 있다. 최종적으로 합성된 영상은 메모리(150)에 저장될 수 있다. 또는, 최종적으로 합성된 영상은 출력부(140)를 통해 표시되거나, 통신 모듈(도시되지 않음)을 통해 외부의 다른 장치로 전송될 수도 있다.
한편, 영상 합성부(130)는 영상 합성을 지시하는 사용자 입력 신호에 따라 영상 합성 동작을 시작할 수 있다. 또는, 영상 합성부(130)는 제어부(110)의 영상 합성 시작 시점 결정에 따라 영상 합성 동작을 시작할 수도 있다.
이 경우, 제어부(110)는 순차적으로 입력되는 영상 프레임에 포함된 픽셀들의 밝기의 변화를 이용하여 입력된 영상 프레임이 요철 패턴을 포함하는지 여부를 감지하여 영상 합성 시작 시점을 결정할 수 있다.
제어부(110)는, 이전에 입력되는 영상 프레임과 현재 입력된 영상 프레임 간의 밝기 차이가 있는 픽셀 개수가 미리 설정된 개수 이상인 경우, 영상 프레임에 요철 패턴이 있다고 결정하고, 영상 프레임에 요철 패턴이 포함된다고 결정한 시점을 영상 합성 시작 시점으로 결정할 수 있다. 미리 설정된 개수는 영상 획득부(120)에 물체의 접촉이 없는 경우 촬영된 영상 프레임과, 소정의 요철 패턴을 포함한 패턴 면이 접촉된 경우 촬영된 영상 프레임의 픽셀 밝기 변화를 이용하여 결정되어 미리 저장된 값일 수 있다.
이 경우, 영상 합성부(130)는 영상 합성 시작 시점부터 영상 합성 종료 시점까지 입력된 영상 프레임들을 이용하여 누적적 방식으로 영상 합성을 수행할 수 있다. 이와 같이, 제어부(110)가 영상 합성 시작 시점을 결정하고, 영상 합성부(130)가 결정된 영상 합성 시작 시점부터 영상을 합성하게 되면, 영상 획득부(120)의 물체의 요철 패턴을 포함하는 패턴 면이 접촉되는 부분에, 패턴 면의 극히 일부만 접촉되거나, 획득하고자 하는 요철 패턴을 포함하지 않은 다른 물체가 접촉되는 경우에는, 영상 합성부(130)가 영상 합성을 하지 않게 된다. 따라서, 이 경우, 영상 합성부(130)는 원하는 요철 패턴을 포함하는 패턴 면에 접촉된 경우에만 영상 합성을 시작하여 획득된 영상 프레임에서 원하지 않는 물체 등의 접촉으로 인한 노이즈 데이터가 발생되는 것을 방지할 수 있다.
출력부(140)는 디스플레이 및 음향 출력 장치 등을 포함할 수 있다. 제어부(110)는 출력부(140)를 통해 알림 메시지를 출력하도록 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부(110)는 영상 합성 시작 시점 이후에 입력되는 복수의 영상 프레임으로부터 완전한 패턴의 영상을 합성하지 못했다고 결정한 경우, 패턴 면을 다시 영상 획득부(120)의 접촉 면에 접촉하도록 사용자에게 요청하는 메시지를 시각적 또는 청각적 메시지로 출력하도록 출력부(140)를 제어할 수 있다. 출력되는 메시지는 패턴 면의 특정 방향의 일부에 대한 패턴이 획득되지 못했음을 알리며, 접촉 방식을 안내하는 메시지일 수 있다.
메모리(150)는 요철 패턴이 입력되지 않았을 때의 배경 영상 프레임, 합성된 영상 프레임, 패턴 영상 획득 장치(100)의 동작에 필요한 알고리즘 및 데이터 등을 저장할 수 있다.
도 2는 도 1의 영상 획득부(120)의 구성의 일 예를 나타내는 도면이다.
영상 획득부(120-1)는 조명부(210), 프리즘(220) 및 카메라 모듈(230)을 포함할 수 있다.
조명부(210)는 프리즘(220)의 입력면(201)으로 빔을 조사한다.
프리즘(220)은 빔을 조사받는 입력면(201)과, 요철 패턴이 접촉되는 방향에 위치된 접촉면(202)과, 입력면(201)으로부터 조사된 빔이 접촉면(202)의 요철 패턴에서 반사되어 출력되는 출력면(203)을 포함할 수 있다.
카메라 모듈(230)은 프리즘(220)을 통해 출력되는 빔을 감지하여 영상 프레임을 획득한다. 카메라 모듈(230)은 렌즈 유닛 및 렌즈 유닛을 통과한 빔을 수광하여 영상을 생성하는 영상 센서를 포함할 수 있다.
도 2는 요철 패턴을 포함하는 패턴 면(11)을 포함하는 물체(10)가 프리즘(220)의 접촉면(202)에 접촉된 상태를 나타낸다. 이와 같은 상태에서, 입력면(201)으로부터 조사된 빛은 접촉면(202)의 패턴이 접촉되는 부분에서 흡수된다. 이 경우, 카메라 모듈(230)은 물체(10)의 요철 패턴이 형성된 패턴 면(11)에서 프리즘(220)의 접촉면(202)에 접촉된 부분이 어둡게 나타나는 영상 프레임을 획득할 수 있다.
도 3은 도 1의 영상 획득부(120)의 구성의 다른 예를 나타내는 도면이다.
영상 획득부(120-2)는 조명부(310), 프리즘(320) 및 카메라 모듈(330)을 포함한다. 도 3의 영상 획득부(120-2)의 구성은, 도 2의 영상 획득부(120-1)와 달리, 산란광이 카메라 모듈(330)로 입사되도록 구성된다.
프리즘(320)은 요철 패턴이 접촉되는 방향에 위치된 접촉면(302)과, 입력면으로부터 조사된 빔이 접촉면(302)의 요철 패턴에서 산란되어 출력되는 출력면(303)을 포함할 수 있다.
조명부(310)는 접촉면(302) 방향으로 빔을 조사한다. 조명부(310)는 도 3에 도시된 바와 같이, 프리즘(320)의 접촉면(302)에 대향하는 위치에 설치될 수 있으나, 이에 한정되지 않으며, 예를 들어, 출력면(303) 방향으로 빔이 조사되도록 설치될 수 있다. 조사된 빔은 접촉면(302)의 요철 패턴이 접촉된 부분에서 산란되어 출력면(303)을 통해 카메라 모듈(330)로 입사된다. 카메라 모듈(330)은 프리즘(320)을 통해 출력되는 빔을 감지하여 영상 프레임을 획득한다.
도 3는 요철 패턴을 포함하는 패턴 면(11)을 포함하는 물체(10)가 프리즘(320)의 접촉면(302)에 접촉된 상태를 나타낸다. 카메라 모듈(230)은 물체(10)의 요철 패턴이 형성된 패턴 면(11)이 접촉면(302)과 접촉된 부분에서 산란된 광을 수신하므로, 프리즘(320)의 접촉면(302)에 접촉된 부분이 밝게 나타나는 영상 프레임을 획득할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시에에 따른 프리즘 접촉면의 구조를 나타내는 도면이다.
프리즘(400)은 물체(10)의 요철 패턴이 형성된 패턴 면(11)이 접촉되는 접촉면(401)에 탄성막(411)이 부착된 구성을 나타낸다. 프리즘(400)은 도 2의 프리즘(220) 또는 도 3의 프리즘(320)으로 이용될 수 있다. 탄성막(411)은 실리콘과 같은 신축성이 있으며 투명한 재질로 구성될 수 있다. 도 4에 도시된 바와 같이 탄성막(411)의 요철 패턴이 접촉되는 면의 형상은 수평면 형상일 수 있다.
이 경우, 탄성막(411)의 외면이 물체(10)가 접촉되는 방향에 형성된 면이 된다. 이와 같이, 물체(10)의 패턴 면(11)이 탄성막(411)에 접촉되도록 하는 구성에 의하여, 패턴 면(11)에 대한 패턴이 탄성막(411)과의 접촉이 용이해진다. 즉, 탄성막(411)은 단단한 재질의 프리즘과 패턴 면(11)의 접촉이 불완전한 점을 보완하여, 사용자가 물치(10)에 압력을 가함에 따라 패턴면(11)이 적절히 눌려짐으로써 패턴 면(11)의 완만한 굴곡이나 불균일한 압력을 보상할 수 있다. 따라서, 프리즘(400)을 통해 전달된 빔이 패턴 면(11)으로 효과적으로 전달되어, 전 영역의 요철 패턴을 포함하는 영상 프레임을 용이하게 획득할 수 있다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 프리즘 접촉면의 구조를 나타내는 도면이다.
도 5의 프리즘(500)은 도 4의 프리즘(400)과 유사하게 물체(10)의 요철 패턴이 형성된 패턴 면(11)이 접촉되는 방향에 형성된 접촉면(501)에 탄성막(511)이 부착된 구성을 나타낸다. 다만, 탄성막(511)은 도 4의 탄성막(411)과 달리 볼록한 면의 형상으로 구성될 수 있다. 프리즘(500)은 도 2의 프리즘(220) 또는 도 3의 프리즘(320)으로 이용될 수 있다.
면적이 큰 도장이나 스탬프는 가운데 부분의 접촉이 균일하지 않아서 획득된 영상의 가운데 부분의 요철 패턴이 흐리거나 비게 되는 효과가 있다. 탄성막(511)이 적정한 곡률을 가지는 형상으로 형성됨으로써, 면적이 넓은 도장 또는 스탬프의 가운데 부분의 접촉을 보완하여 전체 요철 패턴을 포함하는 영상 프레임을 용이하게 획득할 수 있다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 프리즘 접촉면의 구조를 나타내는 도면이다.
도 6의 프리즘(600)은 물체(10)의 요철 패턴이 형성된 패턴 면(11)이 접촉되는 방향에 형성된 접촉면(601)에 탄성막(611)이 부착된 구성을 나타낸다. 탄성막(611)은 단단한 정도, 즉, 경도가 다른 2개의 제1 탄성층(612) 및 제2 탄성층(613)을 포함할 수 있다.
2개의 탄성층 중 경도가 낮은 소프트한 제1 탄성층(612)의 일면이 물체(10)의 요철 패턴이 형성된 패턴 면(11)이 접촉되는 면을 형성하고, 2개의 탄성층 중 경도가 높은 하드한 제2 탄성층(613)의 일면은 프리즘(600)의 접촉면(601)에 부착될 수 있다. 도 6에 도시된 바와 같이, 제2 탄성층(613)에서 제1 탄성층(612)에 접촉되는 면은 볼록한 형상을 가지고, 제1 탄성층(612)은 제2 탄성층(613)위에 형성되어 요철 패턴을 포함하는 패턴 면(11)이 접촉하는 면은 평면 형상을 가질 수 있다.
이 경우, 제1 탄성층(612) 및 제2 탄성층(613)은 제1 탄성층(612)의 굴절율 및 제2 탄성층(613)의 굴절율이 동일하거나 거의 근사한 값을 가지는 탄성 재료로 형성될 수 있다. 이와 같은 구성에 의하여, 도 5에 도시된 바와 같은 물체의 패턴 면이 접촉하는 면이 볼록한 형상을 가지는 탄성막(511)을 이용하는 경우에 비하여, 볼록 형상으로 인해 발생되는 영상 프레임의 왜곡을 방지할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 패턴 영상 획득 방법을 나타내는 순서도이다.
패턴 영상 획득 장치(100)는 영상 프레임을 획득한다(710).
패턴 영상 획득 장치(100)는 순차적으로 입력되는 영상 프레임에 포함된 픽셀들의 밝기의 변화를 이용하여 영상 프레임이 요철 패턴을 포함하는지 여부를 감지하여 영상 합성 시작 시점을 결정한다(720).
패턴 영상 획득 장치(100)는 입력된 영상 프레임의 분석 결과 영상 합성 시작 시점이 결정되지 않으면, 새로운 영상 프레임을 획득하고(720), 새로운 영상 프레임에 대해서 다시 영상 합성 시작 시점으로 결정할 수 있는지 결정하는 동작(720)을 반복한다.
패턴 영상 획득 장치(100)는 입력된 영상 프레임의 분석 결과 영상 합성 시작 시점이 결정되면(720), 영상 합성 시작 시점부터 순차적으로 입력되는 영상 프레임을 이용하여 영상을 합성한다(730). 패턴 영상 획득 장치(100)는 영상 합성시에 하나의 합성 영상을 다음 입력되는 영상 프레임과 합성하는 누적적 방식으로 영상을 합성한다.
패턴 영상 획득 장치(100)는 순차적으로 합성되는 합성 영상 프레임에 포함된 픽셀들의 밝기의 변화를 이용하여 영상 합성 종료 시점을 결정한다(740). 영상 합성 종료 시점을 결정하는 동작(740)은 영상을 합성하는 동작(730)과 병렬적으로 수행될 수 있다. 패턴 영상 획득 장치(100)는 영상 합성 종료 시점이 결정되지 않으면, 계속하여 영상 프레임이 새로 입력될 때마다 영상을 합성한다.
패턴 영상 획득 장치(100)는 영상 합성 종료 시점이 결정되면(740), 영상 합성을 중단하여, 최종 합성 영상 프레임을 획득한다(750).
도 7에는, 영상 합성 시작 시점부터, 영상이 합성되는 것으로 도시되어 있으나, 영상 합성 시작 시점을 결정하는 동작은 선택적으로 수행될 수 있다. 예를 들어, 패턴 영상 획득 장치(100)는 사용자 입력 신호에 따라 영상 합성 동작을 시작할 수도 있다. 또는, 패턴 영상 획득 장치(100)는 별도의 입력 없이도 영상 합성 동작을 연속하여 수행할 수 있다. 이 경우, 패턴 영상 획득 장치(100)는 최종 합성 영상을 획득하면, 최종 합성 영상은 이후의 영상 합성에 이용하지 않고, 최종 합성 영상 획득 후에 입력되는 새로운 영상 프레임을 영상 합성을 위한 시작 영상 프레임으로 결정하여, 이후에는 누적적 방식으로 영상을 합성할 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따라 입력된 영상 및 합성 영상의 일 예를 나타내는 도면이다.
4개의 영상 프레임(801, 802, 803, 804)은 영상 합성 시작 시점부터 영상 합성 종료 시점까지 입력된 영상 프레임을 나타낸다. 사용자가 물체의 패턴 면에 대하여 12시 방향, 3시 방향, 6시 방향 및 9시 방향으로 기울여서 가압하는 방식으로 물체를 패턴 영상 획득 장치(100)의 영상 획득부(120)의 접촉면에 접촉시킨 경우, 4개의 영상 프레임(801, 802, 803, 804)이 획득될 수 있다. 여기에서는, 4개의 영상 프레임만 도시되었으나, 영상 합성 시작 시점부터 영상 합성 종료 시점까지 촬영되는 영상 프레임의 개수에는 제한되지 않는다. 패턴 영상 획득 장치(100)는 전술한 방식으로, 하나의 요철 패턴에 대하여 여러 장의 영상 프레임(801, 802, 803, 804)을 합성하여 합성 영상(805)을 생성할 수 있다.
본 발명의 일 양상은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현될 수 있다. 상기의 프로그램을 구현하는 코드들 및 코드 세그먼트들은 당해 분야의 컴퓨터 프로그래머에 의하여 용이하게 추론될 수 있다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록 장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 디스크 등을 포함한다. 또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산 방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로 저장되고 실행될 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 일 실시예에 불과할 뿐, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 본질적 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 범위는 전술한 실시예에 한정되지 않고 특허 청구범위에 기재된 내용과 동등한 범위 내에 있는 다양한 실시 형태가 포함되도록 해석되어야 할 것이다.

Claims (13)

  1. 영상 프레임을 순차적으로 획득하는 영상 획득부;
    상기 순차적으로 입력되는 영상 프레임이 합성될 때, 합성된 영상 프레임에 포함된 픽셀들의 밝기의 변화를 이용하여, 상기 영상 획득부에 접촉되어 촬영되는 물체의 요철 패턴을 포함하는 최종 합성 영상 프레임의 획득 시점을 나타내는 영상 합성 종료 시점을 결정하는 제어부; 및
    상기 영상 합성 종료 시점까지 순차적으로 입력되는 복수의 영상 프레임을 이용하여 새로운 영상 프레임이 입력될 때마다 영상을 합성하여 최종 합성 영상 프레임을 획득하는 영상 합성부; 를 포함하되,
    상기 제어부는 상기 순차적으로 입력되는 영상 프레임에 포함된 픽셀들의 밝기의 변화를 이용하여 상기 영상 프레임이 요철 패턴을 포함하는지 여부를 감지하여 영상 합성 시작 시점을 결정하고, 상기 영상 합성부가 상기 결정된 영상 합성 시작 시점부터 영상을 합성하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 패턴 영상 획득 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는, 이전에 합성된 영상 프레임과 현재 합성된 영상 프레임간의 밝기 차이가 있는 픽셀 개수가 미리 설정된 개수 이하가 되는 시점을 영상 합성 종료 시점으로 결정하는 것을 특징으로 하는 패턴 영상 획득 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 영상 획득부로부터 입력되는 영상 프레임에서 요철 패턴이 더 이상 감지되지 않는 시점을 영상 합성 종료 시점으로 결정하는 것을 특징으로 하는 패턴 영상 획득 장치.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는, 이전에 입력되는 영상 프레임과 현재 입력된 영상 프레임 간의 밝기 차이가 있는 픽셀 개수가 미리 설정된 개수 이상인 경우, 상기 영상 프레임에 요철 패턴이 있다고 결정하고, 상기 영상 프레임에 요철 패턴이 포함된다고 결정한 시점을 영상 합성 시작 시점으로 결정하는 것을 특징으로 하는 패턴 영상 획득 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 영상 획득부는,
    빔을 조사받는 입력면과, 상기 요철 패턴이 접촉되는 방향에 위치된 접촉면과, 상기 입력면으로부터 조사된 빔이 접촉면의 요철 패턴에서 반사되어 출력되는 출력면을 포함하는 프리즘;
    상기 프리즘의 입력면으로 빔을 조사하는 조명부; 및
    상기 프리즘의 출력면으로부터 출력된 빔을 감지하여 영상 프레임을 획득하는 카메라 모듈;을 포함하고,
    상기 프리즘의 상기 접촉면에 상기 요철 패턴이 접촉되는 탄성막이 부착된 것을 특징으로 하는 패턴 영상 획득 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 탄성막에서 상기 요철 패턴이 접촉되는 면의 형상은 수평면 및 볼록면 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 패턴 영상 획득 장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 탄성막은 경도가 다른 2개의 탄성층을 포함하고,
    2개의 탄성층 중 경도가 낮은 제1 탄성층의 일면이 상기 요철 패턴이 접촉되는 면을 형성하고, 2개의 탄성층 중 경도가 높은 제2 탄성층의 일면은 상기 프리즘의 접촉면에 부착되고,
    상기 제2 탄성층의 상기 제1 탄성층에 접촉되는 면은 볼록한 형상을 가지며, 상기 요철 패턴이 접촉되는 제1 탄성층의 일면은 평면 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 패턴 영상 획득 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 영상 획득부는,
    상기 요철 패턴이 접촉되는 방향에 위치된 접촉면과, 상기 접촉면 방향으로 조사된 빔이 접촉면의 요철 패턴에서 산란되어 출력되는 출력면을 포함하는 프리즘;
    상기 프리즘의 접촉면으로 빔을 조사하는 조명부; 및
    상기 프리즘의 출력면으로부터 출력된 빔을 감지하여 영상 프레임을 획득하는 카메라 모듈;을 포함하고,
    상기 프리즘의 상기 접촉면에 상기 요철 패턴이 접촉되는 탄성막이 부착된 것을 특징으로 하는 패턴 영상 획득 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 탄성막에서 상기 요철 패턴이 접촉되는 면의 형상은 수평면 및 볼록면 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 패턴 영상 획득 장치.
  11. 영상 프레임을 순차적으로 획득하는 단계;
    새로운 영상 프레임이 획득될 때마다 영상을 합성하는 단계;
    상기 순차적으로 입력되는 영상 프레임에 포함된 픽셀들의 밝기의 변화를 이용하여 상기 영상 프레임이 요철 패턴을 포함하는지 여부를 감지하여 영상 합성 시작 시점을 결정하는 단계;
    상기 순차적으로 입력되는 영상 프레임을 이용하여 순차적으로 합성되는 합성 영상 프레임에 포함된 픽셀들의 밝기의 변화를 이용하여, 촬영되는 물체의 요철 패턴을 포함하는 최종 합성 영상 프레임의 획득 시점을 나타내는 영상 합성 종료 시점을 결정하는 단계; 및
    상기 영상 합성 종료 시점이 결정되면 영상 합성을 중단하여, 최종 합성 영상 프레임을 획득하는 단계; 를 포함하되,
    상기 새로운 영상 프레임이 획득될 때마다 영상을 합성하는 단계는, 상기 영상 합성 시작 시점부터 수행되는 것을 특징으로 하는 패턴 영상 획득 방법.
  12. 삭제
  13. 제11항에 있어서,
    새로운 영상 프레임이 획득될 때마다 영상을 합성하는 단계에서, 하나의 합성 영상은 다음 입력되는 영상 프레임과 합성되고,
    최종 합성 영상이 획득되면, 최종 합성 영상 획득 후에 입력되는 새로운 영상 프레임을 영상 합성을 위한 시작 영상 프레임으로 결정하여 영상 합성을 다시 시작하는 것을 특징으로 하는 패턴 영상 획득 방법.
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