KR101183161B1 - 휴대용 3차원 스캐너 및 그것의 3차원 형상 복원 방법 - Google Patents

휴대용 3차원 스캐너 및 그것의 3차원 형상 복원 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 3차원 형상 복원 방법에 관한 것이다. 본 발명의 3차원 형성 복원 방법은 대상 물체의 2차원 영상들에서 일치점들을 검출하는 단계, 2차원 영상들에 각각 대응하는 대상 물체의 거리 영상들을 획득하는 단계, 그리고 검출된 일치점들 및 획득된 거리 영상들에 기반하여 대상 물체의 3차원 형상을 복원하는 단계로 구성된다.

Description

휴대용 3차원 스캐너 및 그것의 3차원 형상 복원 방법{PORTABLE 3-DIMENSIONAL SCANNER AND METHOD OF RECONSTRUCTING 3-DIMENSIONAL IMAGE}
본 발명은 전자 장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 휴대용 3차원 스캐너 및 그것의 3차원 형상 복원 방법에 관한 것이다.
영상 처리 기술이 발전하면서, 대상 물체의 영상으로부터 대상 물체의 3차원 형상을 획득하는 3차원 스캐너가 개발되고 있다. 3차원 스캐너는 대상 물체의 3차원 형상을 사용자에게 제공한다. 따라서, 3차원 스캐너를 통해 획득된 3차원 형상은 사용자가 대상 물체를 직접 보는 것과 같은 효과를 갖는다.
예를 들면, 건축, 토목 등과 같이 대상 물체의 크기로 인해 사용자가 대상 물체의 형상을 인지하기 어려운 분야에서, 3차원 스캐너 및 3차원 형상이 활용되고 있다. 그리고, 치의학 등과 같이 대상 물체의 구조적 특징으로 인해 사용자가 대상 물체의 형상을 인지하기 어려운 분야에서도 3차원 스캐너 및 3차원 형상이 활용되고 있다. 또한, 혹한지역, 혹서지역, 오염지역 등과 같이 사용자가 접근하기 어려운 지역의 대상 물체를 인지하는 수단으로, 3차원 스캐너 및 3차원 형상이 활용되고 있다.
본 발명의 목적은 향상된 정확도를 갖는 휴대용 3차원 스캐너 및 그것의 3차원 형상 복원 방법을 제공하는 데에 있다.
본 발명의 다른 목적은 향상된 동작 속도를 갖는 휴대용 3차원 스캐너 및 그것의 3차원 형상 복원 방법을 제공하는 데에 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 3차원 형상 복원 방법은 대상 물체의 2차원 영상들에서 일치점들을 검출하는 단계; 상기 2차원 영상들에 각각 대응하는 상기 대상 물체의 거리 영상들을 획득하는 단계; 그리고 상기 검출된 일치점들 및 상기 획득된 거리 영상들에 기반하여 상기 대상 물체의 3차원 형상을 복원하는 단계를 포함한다.
실시 예로서, 상기 검출된 일치점들 및 상기 획득된 거리 영상들에 기반하여 상기 대상 물체의 3차원 형상을 복원하는 단계는 상기 획득된 거리 영상들에서 상기 검출된 일치점들에 대응하는 3차원 거리 벡터들을 검출하는 단계; 상기 획득된 3차원 거리 벡터들로부터 변환 행렬을 산출하는 단계; 그리고 상기 산출된 변환 행렬을 이용하여 상기 대상 물체의 3차원 형상을 복원하는 단계를 포함한다.
실시 예로서, 상기 2차원 영상들에 각각 대응하는 상기 대상 물체의 거리 영상들을 획득하는 단계는 2차원 구조광을 상기 대상 물체에 투사하는 단계; 그리고 상기 투사된 2차원 구조광의 영상들을 이용하여 상기 거리 영상들을 획득하는 단계를 포함한다.
실시 예로서, 상기 거리 영상들은 상기 대상 물체와의 위치 관계를 달리하며 획득된다.
본 발명의 실시 예에 따른 휴대용 3차원 스캐너는 구조광을 투사하도록 구성되는 프로젝터; 상기 투사된 구조광의 영상들을 획득하도록 구성되는 카메라; 상기 카메라를 통해 획득된 영상들을 이용하여 대상 물체의 3차원 형상을 복원하도록 구성되는 프로세서; 그리고 상기 복원된 3차원 형상을 표시하도록 구성되는 모니터를 포함하고, 상기 프로세서는 상기 대상 물체의 2차원 영상들의 일치점들을 이용하여 상기 대상 물체의 3차원 형상을 복원하도록 구성된다.
실시 예로서, 상기 프로세서는 상기 대상 물체의 2차원 영상들에 기반하여 상기 대상 물체의 거리 영상들을 획득하도록 구성된다.
실시 예로서, 상기 프로세서는 상기 2차원 영상들의 일치점들에 각각 대응하는 상기 거리 영상들 상의 3차원 거리 벡터들에 기반하여 상기 대상 물체의 3차원 형상을 복원하도록 구성된다.
실시 예로서, 상기 프로세서는 상기 일치점들에 대응하는 3차원 거리 벡터들을 검출하고, 상기 검출된 3차원 거리 벡터들에 기반하여 변환 행렬을 산출하고, 그리고 상기 산출된 변환 행렬에 기반하여 상기 획득된 거리 영상들을 3차원 정합하도록 구성된다.
실시 예로서, 상기 프로젝터, 상기 카메라, 상기 프로세서, 그리고 상기 모니터는 단일 장치를 구성한다.
본 발명의 다른 실시 예에 따른 휴대용 3차원 스캐너는 2차원 구조광을 투사하도록 구성되는 프로젝터; 상기 투사된 2차원 구조광의 영상을 획득하도록 구성되는 카메라; 상기 카메라를 통해 획득된 영상을 이용하여 대상 물체의 3차원 형상을 복원하도록 구성되는 프로세서; 그리고 상기 복원된 3차원 형상을 표시하도록 구성되는 모니터를 포함하고, 상기 프로젝터, 상기 카메라, 상기 프로세서, 그리고 상기 모니터는 단일 장치를 구성한다.
본 발명에 의하면, 모니터를 구비한 휴대용 3차원 스캐너가 제공된다. 따라서, 대상 물체의 스캔 시에 피드백이 수행되므로, 향상된 정확도를 갖는 휴대용 3차원 스캐너 및 그것의 3차원 형상 복원 방법이 제공된다.
본 발명에 의하면, 2차원 영상들의 일치점들로부터 변환 행렬이 산출된다. 따라서, 향상된 정확도 및 향상된 동작 속도를 갖는 휴대용 3차원 스캐너 및 그것의 3차원 형상 복원 방법이 제공된다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 휴대용 3차원 스캐너를 보여주는 블록도이다.
도 2는 도 1의 휴대용 3차원 스캐너의 동작 방법을 보여주는 순서도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 3차원 스캔 방법을 보여주는 순서도이다.
도 4는 대상 물체의 거리 영상들을 획득하는 방법을 보여주는 도면이다.
도 5는 3차원 정합의 실시 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 3차원 정합 방법을 보여주는 순서도이다.
도 7은 도 6의 3차원 정합 방법을 설명하기 위한 도면이다.
이하에서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 휴대용 3차원 스캐너(100)를 보여주는 블록도이다. 도 1을 참조하면, 휴대용 3차원 스캐너(100)는 프로젝터(110), 카메라(120), 메모리(130), 모니터(140), 프로세서(150), 그리고 입출력 포트(160)를 포함한다.
프로젝터(110)는 대상 물체에 광(light)을 투사하도록 구성된다. 예를 들면, 프로젝터(110)는 대상 물체에 구조광(structured light)을 투사하도록 구성된다. 프로젝터(110)는 예를 들어 LED (Light Emitting Diode) 또는 레이저 광원을 이용하여 대상 물체에 구조광을 투사하도록 구성된다. 프로젝터(110)는 예를 들어 대상 물체에 2차원 구조광을 투사하도록 구성된다. 프로젝터(110)는 프로세서(150)의 제어에 따라 대상 물체에 구조광을 투사하도록 구성된다.
카메라(120)는 대상 물체에 구조광이 투사된 영상을 획득하도록 구성된다. 예를 들면, 카메라(120)는 대상 물체의 형상에 따라 변형된 2차원 구조광의 영상을 획득하도록 구성된다. 카메라(120)는 프로세서(150)의 제어에 따라 영상을 획득하도록 구성된다. 카메라(120)에 의해 획득된 영상은 프로세서(150)로 전달된다.
메모리(130)는 휴대용 3차원 스캐너(100)의 동작 메모리로서 제공된다. 예를 들면, 메모리(130)는 SRAM (Static RAM), DRAM (Dynamic RAM), SDRAM (Synchronous DRAM) 등과 같은 휘발성 메모리, 그리고 ROM (Read Only Memory), PROM (Programmable ROM), EPROM (Electrically Programmable ROM), EEPROM (Electrically Erasable and Programmable ROM), 플래시 메모리 장치, PRAM (Phase-change RAM), MRAM (Magnetic RAM), RRAM (Resistive RAM), FRAM (Ferroelectric RAM) 등과 같은 불휘발성 메모리를 포함할 수 있다.
모니터(140)는 프로세서(150)로부터 3차원 형상을 제공받아 표시하도록 구성된다. 예를 들면, 모니터(140)는 프로세서(150)에 의해 복원된 대상 물체의 3차원 형상을 제공받아 표시하도록 구성된다. 모니터(140)는 3차원 모니터일 것이다.
프로세서(150)는 휴대용 3차원 스캐너(100)의 제반 동작을 제어하도록 구성된다. 예를 들면, 프로세서(150)는 구조광이 투사되도록 프로젝터(110)를 제어한다. 프로세서(150)는 투사된 구조광의 영상을 획득하도록 카메라(120)를 제어한다.
프로세서(150)는 카메라(120)로부터 투사된 구조광의 영상을 수신하고, 수신된 영상으로부터 구조광의 변형 정도를 산출하도록 구성된다. 프로세서(150)는 산출된 변형 정도에 기반하여, 대상 물체의 거리 영상을 획득하도록 구성된다. 프로세서(150)는 대상 물체의 영상 및 대상 물체의 거리 영상을 이용하여, 대상 물체의 3차원 형상을 복원하도록 구성된다. 예를 들면, 프로세서(150)는 메모리(130)를 이용하여 구조광의 변형 정도를 산출하고, 대상 물체의 거리 영상을 획득하고, 그리고 대상 물체의 3차원 형상을 복원하도록 구성된다.
프로세서(150)는 복원된 대상 물체의 3차원 형상이 표시되도록 모니터(140)를 제어한다. 프로세서(150)는 입출력 포트(160)를 통해 외부와 통신하도록 구성된다.
입출력 포트(160)는 휴대용 3차원 스캐너(100)가 외부와 통신할 수 있는 채널을 제공한다. 입출력 포트(160)는 유선 포트 또는 무선 포트일 수 있다. 예를 들면, 입출력 포트(160)는 USB (Universal Serial Bus), 파이어와이어(Firewire), 이더넷(Ethernet) 등과 같은 유선 채널을 제공할 수 있다. 예를 들면, 입출력 포트(160)는 블루투스(Bluetooth), 와이파이(WiFi), 와이브로(Wibro), LTE (Long Term Evolution), 802.11 등과 같은 무선 채널을 제공할 수 있다.
예시적으로, 프로젝터(110), 카메라(120), 메모리(130), 모니터(140), 프로세서(150), 그리고 입출력 포트(160)는 단일 장치를 구성한다. 즉, 휴대용 3차원 스캐너(100)는 단일 장치로서 스캔, 3차원 형상 복원, 그리고 복원된 3차원 형상의 표시 기능을 구비한다.
도 2는 도 1의 휴대용 3차원 스캐너(100)의 동작 방법을 보여주는 순서도이다. 도 1 및 도 2를 참조하면, S110 단계에서, 휴대용 3차원 스캐너(100)는 구조광을 투사한다. 예를 들면, 휴대용 3차원 스캐너(100)는 프로젝터(110)를 통해 구조광을 투사한다.
S120 단계에서, 휴대용 3차원 스캐너(100)는 투사된 구조광의 영상을 획득한다. 예를 들면, 휴대용 3차원 스캐너(100)는 카메라(110)를 통해 투사된 구조광의 영상을 획득한다. 예를 들면, 휴대용 3차원 스캐너(100)는 구조광이 대상 물체에 투사되어 변형된 영상을 획득한다.
S130 단계에서, 휴대용 3차원 스캐너(100)는 3차원 형상을 복원한다. 예를 들면, 휴대용 3차원 스캐너(100)의 프로세서(150)는 카메라(120)를 통해 획득된 영상으로부터 대상 물체의 거리 영상들을 획득한다. 하나의 거리 영상을 획득하기 위하여, 구조광이 투사된 적어도 하나의 영상이 요구될 것이다. 획득된 거리 영상들에 기반하여, 프로세서(150)는 변환 행렬을 산출한다. 산출된 변환 행렬에 기반하여, 프로세서(150)는 대상 물체의 3차원 형상을 복원한다.
S140 단계에서, 휴대용 3차원 스캐너(100)는 복원된 대상 물체의 3차원 형상을 표시한다. 예를 들면, 휴대용 3차원 스캐너(100)는 모니터(140)를 통해 대상 물체의 3차원 형상을 표시할 것이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 3차원 스캔 방법을 보여주는 순서도이다. 도 3을 참조하면, S210 단계에서, 사용자는 휴대용 3차원 스캐너(100)를 이용하여 대상 물체를 스캔한다. 대상 물체로부터 획득되는 영상들에 기반하여, 3차원 스캐너(100)는 대상 물체의 3차원 형상을 복원할 것이다. 예를 들면, 도 2를 참조하여 설명된 동작 방법에 따라, 휴대용 3차원 스캐너(100)는 대상 물체의 3차원 형상을 복원할 것이다.
S220 단계에서, 휴대용 3차원 스캐너(100)는 획득된 3차원 형상을 사용자에게 제공한다.
S230 단계에서, 사용자는 획득된 3차원 형상을 분석하여 피드백을 수행한다. 예를 들면, 대상 물체의 3차원 형상이 정상적으로 획득된 경우, 사용자는 3차원 스캔을 종료할 수 있다. 예를 들면, 대상 물체의 3차원 형상이 정상적으로 획득되지 않은 경우, 사용자는 추가 스캔을 수행할 수 있다.
예시적으로, 휴대용 3차원 스캐너(100) 및 대상 물체 사이의 위치 관계에 따라, 대상 물체 전체의 3차원 형상이 획득되지 않고 대상 물체의 일부의 3차원 형상만이 획득될 수 있다. 이때, 대상 물체 및 휴대용 3차원 스캐너(100)의 위치 관계를 가변하여, 대상 물체를 추가적으로 3차원 스캔하는 것이 요구된다.
도 1을 참조하여 설명된 바와 같이, 휴대용 3차원 스캐너(100)는 3차원 형상을 복원하는 프로세서(150) 및 복원된 3차원 형상을 표시하는 모니터(140)를 구비한다. 따라서, 사용자는 모니터(140)를 통해 표시되는 3차원 형상을 검토하여 추가적인 스캔이 요구되는지 판별할 수 있다. 또한, 사용자는 모니터(140)를 통해 표시되는 3차원 형상을 검토하여, 추가적인 스캔 시에 요구되는 대상 물체 및 휴대용 3차원 스캐너(100)의 위치 관계를 판별할 수 있다. 즉, 영상을 획득하는 프로젝터(110) 및 카메라(120), 획득된 영상으로부터 3차원 형상을 복원하는 프로세서, 그리고 복원된 3차원 형상을 표시하는 모니터를 단일의 휴대용 장치에 구비함으로써, 3차원 스캔 효율이 향상된다.
도 4는 대상 물체의 거리 영상들을 획득하는 방법을 보여주는 도면이다. 도 4에서, 대상 물체(TO) 및 휴대용 3차원 스캐너들(100a, 100b)이 도시되어 있다.
예시적으로, 휴대용 3차원 스캐너들(100a, 100b)은 동일한 휴대용 3차원 스캐너(100)가 상이한 시간에 대상 물체(TO)의 거리 영상들을 획득하는 경우들을 보여준다. 예를 들면, 휴대용 3차원 스캐너(100a)는 제 1 시간(t1)에 대상 물체(TO)의 거리 영상을 획득하는 경우를 나타내며, 휴대용 3차원 스캐너(100b)는 제 2 시간(t2)에 대상 물체(TO)의 거리 영상을 획득하는 경우를 나타낸다.
휴대용 3차원 스캐너(100)가 거리 영상을 획득할 때, 획득된 거리 영상의 좌표계의 중심은 휴대용 3차원 스캐너(100)이다. 예를 들면, 도 4에 도시된 바와 같이, 휴대용 3차원 스캐너(100)가 거리 영상을 획득할 때, 휴대용 3차원 스캐너로부터 대상 물체(TO)의 표면상의 점들에 도달하는 거리 벡터들이 획득된다.
대상 물체(TO)의 3차원 형상을 복원하기 위하여, 대상 물체(TO) 및 휴대용 3차원 스캐너(100) 사이의 위치 관계를 변화하며 거리 영상들이 획득된다. 즉, 제 1 시간(t1)에 대상 물체(TO)의 표면 상의 특정 점(예를 들면, P)에 대응하는 3차원 거리 벡터가 획득된다. 또한, 제 2 시간(t2)에 대상 물체(TO)의 표면 상의 특정 점(예를 들면 P)에 대응하는 3차원 거리 벡터가 획득된다. 제 1 시간(t1) 및 제 2 시간(t2)에, 3차원 거리 벡터들의 좌표계들의 원점들이 상이하다. 즉, 제 1 시간(t1) 및 제 2 시간(t2)에 획득된 거리 영상들이 공통 좌표계로 투사되면, 대상 물체(TO) 상의 특정 점(P)에 대응하는 3차원 거리 벡터들은 일치하지 않는다.
획득된 상이한 거리 영상들로부터 대상 물체(TO)의 3차원 형상을 복원하기 위하여, 3차원 정합이 수행된다.
도 5는 3차원 정합의 실시 예를 설명하기 위한 도면이다. 예시적으로, 도 4를 참조하여 설명된 바와 같이, 제 1 거리 영상(RI1) 및 제 2 거리 영상(RI2)은 각각 제 1 시간(t1) 및 제 2 시간(t2)에 대상 물체(TO) 및 휴대용 3차원 스캐너(100)의 위치 관계를 변화하며 획득된 것으로 가정한다.
제 1 거리 영상(RI1)에서, 대상 물체(TO)의 표면 상의 특정 점(P, 또는 특정 점에 대응하는 거리 벡터)이 획득된 것으로 가정한다. 제 2 거리 영상(RI2)에서, 대상 물체(TO)의 표면 상의 특정 점(P)에 대응하는 점은 제 1 점(Q1)인 것으로 가정한다. 통상적으로, 3차원 정합 시에, 제 1 거리 영상(RI1)의 특정 점(P)에 대응하는 제 2 거리 영상(RI2) 상의 점은 특정 점(P)과 가장 가까운 점(예를 들면, Q2)인 것으로 판별된다.
예를 들면, 제 1 거리 영상(RI1) 및 제 2 거리 영상(RI2)이 공통 좌표계로 투사된다. 공통 좌표계에서, 제 1 거리 영상(RI1) 상의 특정 점(P)에 가장 가까운 제 2 거리 영상(RI2) 상의 제 2 점(Q2)이 특정 점(P)에 대응하는 점인 것으로 판별된다.
이후에, 정합 오차를 감소시키기 위한 계산이 수행된다. 오차를 감소시키기 위한 수학식은 다음과 같다.
Figure 112010066465462-pat00001
여기에서, ε은 정합 오차를 나타낸다. Pi는 제 1 거리 영상(RI1)의 점들의 집합을 나타낸다. Qi는 제 1 거리 영상(RI1)의 점들의 집합에 각각 대응하는 것으로 판별된(예를 들면, 가장 가까운) 제 2 거리 영상(RI2)의 점들의 집합이다. T는 정합 오차를 최소화하는 변환 행렬을 나타낸다.
수학식 1에서, 정합 오차(ε)를 최소화하는 변환 행렬이 특이값 분해(SVD, Singular Value Decomposition)를 이용하여 산출된다.
수학식 1에 기반한 3차원 정합은 점들의 집합들(Pi, Qi) 사이의 오차가 더 이상 감소하지 않을 때까지 반복된다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 3차원 정합 방법을 보여주는 순서도이다. 도 7은 도 6의 3차원 정합 방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 6 및 도 7을 참조하면, S310 단계에서, 대상 물체(TO)의 2차원 영상들(TI1, TI2)에서 일치점들이 획득된다. 예를 들면, 대상 물체의 2차원 영상들(TI1, TI2)은 대상 물체(TO)의 거리 영상들(RI1, RI2)에 각각 대응할 것이다. 예를 들면, 대상 물체의 2차원 영상들(TI1, TI2)은 구조광이 투사된 대상 물체의 영상들일 것이다. 즉, 대상 물체의 2차원 영상들(TI1, TI2)은 거리 영상들(RI1, RI2)이 산출되는 소스 영상들일 것이다.
예시적으로, 제 1 2차원 영상(TI1)의 특정 점(TP)과 일치하는 제 2 2차원 영상(TI2)의 제 1 점(TQ1)이 검출된다.
S320 단계에서, 획득된 2차원 일치점들에 대응하는 3차원 거리 벡터들이 획득된다. 예를 들면, 제 1 2차원 영상(TI1)의 특정 점(TP)에 대응하는 제 1 거리 영상(RI1)의 3차원 거리 벡터가 획득되고, 제 2 2차원 영상(TI2)의 제 1 점(TQ1)에 대응하는 제 2 거리 영상(RI2)의 3차원 거리 벡터가 획득된다. 이때, 획득된 3차원 거리 벡터들은 대상 물체(TO) 상의 동일한 특정 점(P)을 가리킨다.
S330 단계에서, 획득된 3차원 거리 벡터들을 이용하여 변환 행렬(T)이 산출된다. 예를 들면, 수학식 1에 기반하여, 변환 행렬이 산출될 것이다. 획득된 3차원 거리 벡터들은 대상 물체(TO) 상의 동일한 특정 점(P)을 가리킨다. 따라서, 제 1 거리 영상(RI1) 및 제 2 거리 영상(RI2) 사이의 변환 관계는 한 번의 연산을 통해 산출될 수 있다. 예를 들면, 변환 행렬(T)은 한 번의 특이값 분해(SVD)를 통해 산출될 수 있다.
S430 단계에서, 산출된 변환 행렬(T)을 이용하여 3차원 형상이 복원된다. 예를 들면, 산출된 변환 행렬(T)을 이용하여 제 1 거리 영상(RI1) 및 제 2 거리 영상(RI2)이 정합될 것이다. 그리고, 대상 물체(TO)의 3차원 형상이 복원될 것이다.
상술된 바와 같이, 본 발명에 의하면, 대상 물체(TO)의 2차원 영상들로부터 일치점들이 검출된다. 검출된 일치점에 대응하는 3차원 거리 벡터들은 대상 물체(TO)의 동일한 점을 가리키는 것으로 판별된다. 검출된 일치점에 대응하는 3차원 거리 벡터들로부터 변환 행렬(T)이 산출된다. 3차원 거리 벡터들은 대상 물체(TO)의 동일한 점을 가리키므로, 변환 행렬(T)은 한 번의 계산을 통해 산출된다. 따라서, 3차원 형상 복원 시간이 단축된다. 즉, 3차원 형상 복원 속도가 향상된다. 또한, 3차원 거리 벡터들은 대상 물체(TO)의 동일한 점을 가리키므로, 3차원 정합 시에 오차가 방지된다. 따라서, 3차원 형상 복원의 정확도가 향상된다.
본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위와 기술적 사상에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능하다. 그러므로 본 발명의 범위는 상술한 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 발명의 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
100, 100a, 100b : 휴대용 3차원 스캐너
110 : 프로젝터
120 : 카메라
130 : 메모리
140 : 모니터
150 : 프로세서
160 : 입출력 포트
RI1, RI2 : 3차원 거리 영상
TI1, TI2 : 2차원 영상
TO : 대상 물체

Claims (10)

  1. 프로젝터, 카메라, 프로세서를 포함하는 휴대용 스캐너의 3차원 형상 복원 방법으로,
    상기 프로젝터에 의해 투사된 구조광으로부터 상기 카메라가 획득한 대상 물체의 2차원 영상들에서 상기 프로세서가 일치점들을 검출하는 단계;
    상기 2차원 영상들에 각각 대응하는 상기 대상 물체의 거리 영상들을 상기 프로세서가 획득하는 단계; 그리고
    상기 검출된 일치점들 및 상기 획득된 거리 영상들에 기반하여 상기 프로세서가 상기 대상 물체의 3차원 형상을 복원하는 단계를 포함하는 3차원 형상 복원 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 검출된 일치점들 및 상기 획득된 거리 영상들에 기반하여 상기 대상 물체의 3차원 형상을 복원하는 단계는
    상기 획득된 거리 영상들에서 상기 검출된 일치점들에 대응하는 3차원 거리 벡터들을 검출하는 단계;
    상기 획득된 3차원 거리 벡터들로부터 변환 행렬을 산출하는 단계; 그리고
    상기 산출된 변환 행렬을 이용하여 상기 대상 물체의 3차원 형상을 복원하는 단계를 포함하는 3차원 형상 복원 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 2차원 영상들에 각각 대응하는 상기 대상 물체의 거리 영상들을 획득하는 단계는
    2차원 구조광을 상기 대상 물체에 투사하는 단계; 그리고
    상기 투사된 2차원 구조광의 영상들을 이용하여 상기 거리 영상들을 획득하는 단계를 포함하는 3차원 형상 복원 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 거리 영상들은 상기 대상 물체와의 위치 관계를 달리하며 획득되는 3차원 형상 복원 방법.
  5. 구조광을 투사하도록 구성되는 프로젝터;
    상기 투사된 구조광의 영상들을 획득하도록 구성되는 카메라;
    상기 카메라를 통해 획득된 영상들을 이용하여 대상 물체의 3차원 형상을 복원하도록 구성되는 프로세서; 그리고
    상기 복원된 3차원 형상을 표시하도록 구성되는 모니터를 포함하고,
    상기 프로세서는 상기 대상 물체의 2차원 영상들의 일치점들을 이용하여 상기 대상 물체의 3차원 형상을 복원하도록 구성되는 휴대용 3차원 스캐너.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 프로세서는 상기 대상 물체의 2차원 영상들에 기반하여 상기 대상 물체의 거리 영상들을 획득하도록 구성되는 휴대용 3차원 스캐너.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 프로세서는 상기 2차원 영상들의 일치점들에 각각 대응하는 상기 거리 영상들 상의 3차원 거리 벡터들에 기반하여 상기 대상 물체의 3차원 형상을 복원하도록 구성되는 휴대용 3차원 스캐너.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 프로세서는 상기 일치점들에 대응하는 3차원 거리 벡터들을 검출하고, 상기 검출된 3차원 거리 벡터들에 기반하여 변환 행렬을 산출하고, 그리고 상기 산출된 변환 행렬에 기반하여 상기 획득된 거리 영상들을 3차원 정합하도록 구성되는 휴대용 3차원 스캐너.
  9. 제 5 항에 있어서,
    상기 프로젝터, 상기 카메라, 상기 프로세서, 그리고 상기 모니터는 단일 장치를 구성하는 휴대용 3차원 스캐너.
  10. 2차원 구조광을 투사하도록 구성되는 프로젝터;
    상기 투사된 2차원 구조광의 영상을 획득하도록 구성되는 카메라;
    상기 카메라를 통해 획득된 영상을 이용하여 대상 물체의 3차원 형상을 복원하도록 구성되는 프로세서; 그리고
    상기 복원된 3차원 형상을 표시하도록 구성되는 모니터를 포함하고,
    상기 프로젝터, 상기 카메라, 상기 프로세서, 그리고 상기 모니터는 단일 장치를 구성하는 휴대용 3차원 스캐너.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN107301618B (zh) * 2017-06-21 2019-11-22 华中科技大学 基于gpu并行加速的基础矩阵和单应矩阵估计方法和系统
KR102003002B1 (ko) * 2018-12-05 2019-07-25 서경덕 스캐너를 이용한 의복제작 시스템
CN113237896B (zh) * 2021-06-08 2024-02-20 诚丰家具有限公司 一种基于光源扫描的家具板材动态监测系统及方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11185059A (ja) 1997-12-19 1999-07-09 Minolta Co Ltd ３次元形状データ処理装置及びモデリングシステム
JP2006065608A (ja) 2004-08-27 2006-03-09 Fuji Xerox Co Ltd ３次元モデル生成装置および方法
JP2009053080A (ja) 2007-08-28 2009-03-12 Mitsubishi Precision Co Ltd ３次元位置情報復元装置およびその方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11185059A (ja) 1997-12-19 1999-07-09 Minolta Co Ltd ３次元形状データ処理装置及びモデリングシステム
JP2006065608A (ja) 2004-08-27 2006-03-09 Fuji Xerox Co Ltd ３次元モデル生成装置および方法
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