KR101324444B1 - 3차원 실물화상장치 및 이를 이용한 3차원 영상 재구성 방법 - Google Patents

3차원 실물화상장치 및 이를 이용한 3차원 영상 재구성 방법 Download PDF

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김남
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Abstract

본 발명은 3차원 실물화상장치 및 이를 이용한 3차원 영상 재구성 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 3차원 실물화상장치 및 이를 이용한 3차원 영상 재구성 방법은 상부면 양쪽 가장자리에 길이방향으로 각각 형성된 슬라이드홈을 구비하는 베이스판과, 상기 베이스판의 슬라이드홈을 따라 이동가능하게 체결되도록, 하부면 양쪽 가장자리에 슬라이딩 돌기를 구비하는 슬라이드판과 상기 슬라이드판의 상부면 일단에 결합되는 카메라 장착대 및 상기 카메라 장착대에 장착되는 양안식 카메라로 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

3차원 실물화상장치 및 이를 이용한 3차원 영상 재구성 방법{APPARATUS OF VISUAL OBJECT ACQUISITION FOR 3 DIMENSIONAL AND METHOD FOR 3-DIMENTIONAL REFORMATTING USING THE SAME}
본 발명은 3차원 실물화상장치 및 이를 이용한 3차원 영상 재구성 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 촬영대상물과 양안식 카메라의 촬영거리를 간단히 조절하고, 양안식 카메라의 각도, 높이 및 틸트값을 자유롭게 조절하며, 회전판에 놓인 촬영대상물을 미리 설정된 각도로 회전시켜, 촬영대상물에 대한 360°에 해당되는 촬영 영상을 수집하고, 수집된 촬영 영상을 이용하여 촬영대상물에 대한 3차원 영상을 재구성할 수 있는 3차원 실물화상장치 및 이를 이용한 3차원 영상 재구성 방법에 관한 것이다.
3차원 영상은 시각 정보의 수준을 한 차원 높여주는 새로운 개념의 실감 영상으로써, 2차원 영상에 비해 실감있고 자연스러우며, 현실에 가까워 궁극적인 영상 구현 기술로 인식되고 있다. 이러한 3차원 영상 생성 기술은 관측자에게 평면 이미지가 아니라 입체감 있고 실제감 있도록 3차원 영상을 생성하여 표시한다.
이러한 3차원 입체 영상을 획득하여 표시할 수 있도록 특허문헌1(제10-102578호, "3차원 실물 화상장치")과, 특허문헌 2(대한민국 등록특허 제10-1116684호, "비접촉식 3차원 스캐너")가 소개되어 있다.
그러나, 특허문헌 1의 3차원 실물 화상장치는 이미지센서, 렌즈어레이, 렌즈 등이 포함된 촬영부가 촬영 대상물의 보이는 면만을 촬영하기 때문에, 보이지 않는 촬영 대상물의 뒷쪽을 촬영하기 위해서는 촬영부를 이동시키거나 촬영 대상물을 회전시켜야 하는 번거로운 문제가 있으며, 이 과정에서 촬영 대상물과 촬영부 사이의 거리와 각도가 달라져, 정확한 3차원 영상을 생성하지 못하는 문제가 있다.
또한, 상기 촬영부에 포함된 이미지 센서, 렌즈어레이 등은 고가의 장비로써, 일반인들이 사용하기에는 경제적인 부담이 있다.
그리고, 특허문헌 2의 비접촉식 3차원 스캐너는 촬영대상물이 놓이는 플레이트를 회전시킴으로써 촬영대상물의 3차원 형상을 생성할 수 있지만, 촬영대상물과 카메라 사이의 거리를 조절할 수 없어, 촬영대상물이 작을 경우 카메라에 별도의 망원렌즈를 장착해야 하는 불편함이 있으며, 카메라의 높이, 각도, 미세거리 등을 조절하기 위한 수단이 없으며, 촬영 대상물을 3차원 영상으로 재구성하기 위한 방법이 제시되어 있지 않다.
KR 10-1025785(2011.03.23, 등록) KR 10-1116684(2012.02.08, 등록)
따라서, 본 발명은 상술할 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로서, 촬영대상물과 카메라 사이의 거리를 간단히 조절하고, 카메라의 각도, 높이, 틸트값 등을 간단히 조절하며, 촬영대상물을 미리 설정된 각도로 회전시켜 촬영대상물의 특정 각도에 해당되는 촬영면을 수집하여 촬영 대상물을 3차원 영상으로 재구성할 수 있는 3차원 실물화상장치 및 이를 이용한 3차원 영상 재구성 방법을 제공하는 것을 과제로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 실물화상장치는 상부면 양쪽 가장자리에 길이방향으로 각각 형성된 슬라이드홈을 구비하는 베이스판, 상기 베이스판의 슬라이드홈을 따라 이동가능하게 체결되도록, 하부면 양쪽 가장자리에 슬라이딩 돌기를 구비하는 슬라이드판, 상기 슬라이드판의 상부면 일단에 결합되는 카메라 장착대 및 상기 카메라 장착대에 장착되는 양안식 카메라로 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 베이스판의 상부면 일단에 360°로 회전가능한 회전판이 구비되는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 회전판과 마주보는 슬라이드판의 전면부는 반원형상의 오목부로 형성되는 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 카메라 장착대는 상기 슬라이드판 상부면 일단에 수직으로 결합되는 수직바, 상기 수직바에 체결되어 상하이동되는 상하이동 수단 및 상기 상하이동 수단에 결합되어 상기 양안식 카메라가 장착되는 곳인 카메라 장착수단으로 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 카메라 장착대는 일단에 축구멍이 형성되고 타단에 관통구멍이 형성되며, 상기 수직바의 일측면에서 상하 이동되는 이동블록을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 카메라 장착대는 일단에 축구멍이 형성되고 타단에 부채꼴 형상의 각도조절구멍이 형성되며, 상기 수직바의 타측면에 배치되는 회전블록을 더 포함하고, 상기 이동블록의 축구멍과 회전블록의 축구멍에 고정핀이 체결되고, 상기 이동블록의 관통구멍과 회전블록의 각도조절구멍에 각도 조절핀이 체결됨으로써, 상기 회전블록이 고정핀을 중심으로 상하 회전되고, 상기 회전블록의 일단이 카메라 장착수단에 결합되는 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 카메라 장착수단은 중앙 단부에 상하이동 수단이 결합되고, 상기 중앙 단부를 기준으로 좌측 영역의 앞쪽 가장자리와 뒤쪽 가장자리에 한 쌍의 슬라이드홈이 각각 형성되고, 상기 중앙 단부를 기준으로 우측 영역의 앞쪽 가장자리와 뒤쪽 가장자리에 한 쌍의 슬라이드홈이 각각 형성된 지지판, 상기 지지판의 슬라이드홈에 이동가능하게 체결되도록 하부면 양쪽 가장자리에 슬라이딩 돌기가 형성되고, 일단에 스톱퍼 구멍이 형성되어 상기 지지판의 좌측 및 우측 영역에 각각 체결되는 한 쌍의 이동판 및 상기 한 쌍의 이동판의 상부에 각각 장착되는 카메라 장착부로 구성되고, 상기 한 쌍의 이동판에 형성된 스톱퍼 구멍에 스톱퍼 볼트가 체결되어 이동판의 좌우 간격이 조절되는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 카메라 장착부는 상기 이동판에 수직으로 결합되고, 일측 단부가 개방되어 반원형상의 카메라 지지부가 형성되고, 상부 및 하부 일단에 상부체결구멍과 하부체결구멍이 형성된 안착판, 상기 안착판의 앞쪽에 배치되고 중앙에 카메라가 끼워지도록 안착구멍이 형성되고, 상부 및 하부 일단에 상부체결구멍 및 하부체결구멍이 형성된 틸트판으로 구성되어, 상기 안착판의 카메라 지지부와 상기 틸트판의 안착구멍으로 상기 양안식 카메라가 끼워지고, 상기 안착판의 상부 체결구멍 및 하부 체결구멍과 상기 틸트판의 상부 체결구멍 및 하부 체결구멍에 미세조절볼트가 체결되어, 상기 미세조절볼트의 조임거리에 따라 상기 양안식 카메라의 상하 미세각도가 조절되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 실물화상장치는 상기 회전판을 회전시키는 구동부, 상기 회전판이 설정된 각도만큼 회전되도록 상기 구동부로 구동신호를 전송하고, 상기 회전판에 놓인 촬영대상물의 회전된 부분이 촬영되도록 상기 양안식 카메라로 촬영신호를 전송하고, 상기 양안식 카메라로부터 촬영대상물에 대한 촬영영상을 전송받고, 회전판이 360°로 회전이 완료되면 전송받은 촬영영상들을 이용하여 촬영대상물을 3차원 영상으로 재구성하는 영상처리부를 더 포함한다.
여기서, 상기 영상처리부는 상기 양안식 카메라로부터 전달받은 촬영 영상에서 양안식 카메라의 좌/우측 카메라에 대한 좌/우측 영상을 추출하고, 상기 좌/우측 영상의 양안차(disparity)를 이용한 스테레오 매칭 알고리즘을 통해 깊이지도(depth map)를 생성하는 깊이지도 생성부, 상기 깊이지도 생성부에서 생성된 깊이지도와 촬영 영상을 구성하는 픽셀들 각각의 위치를 이용하여 촬영 대상물의 촬영 면에 대한 3차원 모델을 생성하는 모델 생성부, 상기 모델 생성부에서 생성된 3차원 모델을 저장하는 데이터저장부, 상기 회전판을 미리 설정된 각도로 회전되도록 구동부로 구동신호를 전송하고, 회전판이 회전되면 양안식 카메라로 촬영신호를 전송하고, 양안식 카메라로부터 촬영된 촬영대상물의 촬영 면에 대한 촬영영상을 전송받고, 회전판이 360°회전됐는지 판단하여 회전판이 360°회전되었으면, 데이터저장부에 저장된 3차원 모델들을 하기 모델 정합부로 전달하는 제어부, 상기 제어부로부터 촬영 대상물의 3차원 모델들을 전달받아 각각의 경계면을 추출하고, 3차원 모델들 사이에 겹쳐지는 경계면을 정합하여 촬영 대상물에 대한 3차원 영상을 생성하는 모델 정합부 및 상기 모델 정합부에 의해 생성된 3차원 영상에 색상값을 텍스처로 입혀 매핑을 수행하는 텍스처 매핑부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 실물화상장치를 이용한 3차원 영상 재구성 방법은 (a) 상기 영상처리부가 상기 회전판에 놓인 촬영대상물이 촬영되도록 양안식 카메라로 촬영신호를 전송하는 단계; (b) 상기 영상처리부가 상기 양안식 카메라로부터 촬영대상물에 대한 촬영 영상을 전송받고, 전송받은 촬영 영상에서 양안식 카메라의 좌/우측 카메라에 대한 좌/우측 영상을 추출하고, 상기 좌/우측 영상의 양안차(disparity)를 이용한 스테레오 매칭 알고리즘을 통해 깊이지도(depth map)를 생성하는 단계; (c) 상기 영상처리부가 상기 (b) 단계에서 생성된 깊이지도와 촬영 영상을 구성하는 픽셀들 각각의 위치를 이용하여 촬영 대상물의 촬영된 면에 대한 3차원 모델을 생성하는 단계; (d) 상기 영상처리부가 생성된 3차원 모델을 저장하는 단계; (e) 상기 영상처리부가 미리 설정된 각도만큼 회전판이 회전되도록 구동부로 구동신호를 전송하는 단계; (f) 상기 영상처리부가 회전판이 360°회전되었는지 판단하는 단계; (g) 상기 (f) 단계에서 회전판이 360°회전되었으면, 상기 영상처리부가 저장된 3차원 모델들의 경계면을 추출하고, 3차원 모델들 중 겹쳐지는 경계면을 정합하여 촬영대상물에 대한 3차원 영상을 생성하는 단계 및 (h) 상기 영상처리부가 생성된 3차원 영상에 색상값을 텍스처로 입혀 텍스처 매핑을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 (f) 단계에서, 회전판이 360°회전되지 않았으면, 회전판이 360°회전될 때까지 (a) 내지 (f) 단계를 반복 수행하는 것을 특징으로 한다.
이와 같이 구성된 본 발명에 따른 3차원 실물화상장치 및 이를 이용한 3차원 영상 재구성 방법은 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 촬영대상물을 촬영하는 양안식 카메라가 슬라이드판에 결합되고, 상기 슬라이드판이 촬영대상물에서 가까워지거나 멀어지도록 거리가 조절되어, 촬영대상물과 양안식 카메라의 촬영 거리를 간단히 조절할 수 있다.
둘째, 양안식 카메라가 카메라 장착되어 양안식 카메라의 촬영각도, 높낮이, 간격, 틸트값 등을 간단히 조절할 수 있다.
셋째, 촬영대상물이 놓인 회전판을 미리 설정된 각도로 회전시켜, 촬영대상물의 특정각도에 해당되는 촬영면을 수집하여 촬영 대상물을 3차원 영상으로 재구성할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 실물화상장치를 도시한 사시도
도 2는 도 1의 3차원 실물화상장치에서 슬라이드판에 카메라 장착대가 결합된 상태를 설명하기 위한 부분사시도
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 실물화상장치에서 카메라 장착대의 상하이동수단을 설명하기 위한 부분사시도
도 4 내지 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 실물화상장치에서 카메라 장착대의 카메라 장착수단을 설명하기 위한 부분사시도
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 실물화상장치에서 구동부 및 영상처리부가 포함된 상태를 설명하기 위한 예시도
도 9는 도 8의 영상처리부의 구성도
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 실물화상장치를 이용한 3차원 영상 재구성 방법을 도시한 흐름도
이하, 본 발명의 바람직한 일 실시예를 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 실물화상장치를 도시한 사시도이고, 도 2는 3차원 실물화상장치에서 슬라이드판에 카메라 장착대가 결합된 상태를 설명하기 위한 부분사시도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 실물 화상장치는 베이스판(100), 슬라이드판(200), 카메라 장착대(300) 및 양안식 카메라(400)로 구성된다.
베이스판(100)은 상부면 양쪽 가장자리에 길이방향으로 각각 형성된 슬라이드홈(110)을 구비한다.
슬라이드판(200)은 베이스판(100)의 슬라이드홈(110)을 따라 이동가능하게 체결되도록, 하부면 양쪽 가장자리에 슬라이딩 돌기(210)를 구비한다.
카메라 장착대(300)는 슬라이드판(200)의 상부면 일단에 결합된다.
그리고, 양안식 카메라(400)는 카메라 장착대(300)에 장착된다.
예를 들어, 슬라이드판(200)의 맞은 편인 베이스판(100)의 전단부에 촬영대상물이 놓이고, 양안식 카메라(400)가 촬영대상물을 촬영한다. 이때, 촬영 대상물이 작을 경우 슬라이드판(200)이 촬영대상물 방향으로 이동되며, 촬영 대상물이 클 경우, 슬라이드판(200)이 촬영대상물과 반대방향으로 이동됨으로써, 사용자가 촬영대상물과 양안식 카메라(400)의 거리를 간단히 조절하여 촬영대상물을 정확히 촬영할 수 있다.
또한, 베이스판(100)은 길이방향으로 눈금이 표시되어 있어서, 슬라이드판(200)이 슬라이드홈(110)을 따라 이동될 때, 슬라이드판(200)의 이동거리를 사용자가 쉽게 파악할 수 있다.
여기서, 베이스판(100)의 상부면 일단에는 360°로 회전가능한 회전판(500)이 구비된다. 또한, 회전판(500)의 외주면 일단에는 각도가 표시되어 있어서, 사용자가 회전판(500)의 회전각도를 쉽게 파악할 수 있다. 즉, 회전판(500)에 놓인 촬영대상물이 360°로 회전됨으로써, 양안식 카메라(400)가 촬영대상물의 특정 각도에 해당되는 촬영면을 촬영할 수 있다.
회전판(500)과 마주보는 슬라이드판(200)의 전면부는 반원형상의 오목부(220)로 형성된다. 이에 따라, 슬라이드판(200)이 회전판(500) 방향으로 끝까지 이동되면, 회전판(500)과 슬라이드판(200)의 거리가 최소로 된다.
도 2를 다시 참조하면, 카메라 장착대(300)는 수직바(310), 상하이동 수단(320) 및 카메라 장착수단(330)으로 구성된다.
수직바(310)는 슬라이드판(200) 상부면 일단에 수직으로 결합된다.
상하이동 수단(320)은 수직바(310)에 체결되어 상하이동된다.
카메라 장착수단(330)은 상하이동 수단(320)에 결합되어 양안식 카메라(400)가 장착되는 곳이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 실물화상장치에서 카메라 장착대의 상하이동수단을 설명하기 위한 부분사시도이고, 도 4 내지 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 실물화상장치에서 카메라 장착대의 카메라 장착수단을 설명하기 위한 부분사시도이다.
도시된 도면을 참조하여, 카메라 장착대(300)를 보다 상세히 설명한다. 카메라 장착대(300)는 일단에 축구멍(321a)이 형성되고 타단에 관통구멍(321b)이 형성되며, 수직바(310)의 일측면에서 상하 이동되는 이동블록(321)을 더 포함한다. 또한, 카메라 장착대(300)는 일단에 축구멍(322a)이 형성되고 타단에 부채꼴 형상의 각도조절구멍(322b)이 형성되며, 수직바(310)의 타측면에 배치되는 회전블록(322)을 더 포함한다. 그리고, 이동블록(321)의 축구멍(321a)과 회전블록(322)의 축구멍(322a)에 고정핀(324)이 체결되고, 이동블록(321)의 관통구멍(321b)과 회전블록(322)의 각도조절구멍(322b)에 각도 조절핀(325)이 체결됨으로써, 회전블록(322)이 고정핀(324)을 중심으로 상하 회전되고, 회전블록(322)의 일단이 카메라 장착수단(330)에 결합된다(도 2 내지 4 참조).
즉, 회전블록(323)을 축구멍(321a,322a)에 결합된 고정핀(324)을 중심으로 아래 또는 위로 경사지게 한 후, 회전블록(323)의 각도조절구멍(322b)과 관통구멍(321b)에 각도조절핀(325)을 체결하여 고정시킨다. 이에 따라, 회전블록(323)에 결합된 카메라 장착수단(330)에 장착된 양안식 카메라(400)의 촬영각도를 화살표(A)와 같이 위아래로 조절할 수 있다.
도 3과, 도 5 내지 도 7을 다시 참조하면, 카메라 장착수단(330)은 지지판(331), 이동판(332) 및 카메라 장착부(333)로 구성된다.
지지판(331)은 중앙 단부에 상하이동 수단(320)이 결합되고, 중앙 단부를 기준으로 좌측 영역의 앞쪽 가장자리와 뒤쪽 가장자리에 한 쌍의 슬라이드홈(331a)이 각각 형성되고, 중앙 단부를 기준으로 우측 영역의 앞쪽 가장자리와 뒤쪽 가장자리에 한 쌍의 슬라이드홈(331a)이 각각 형성된다.
이동판(332)은 지지판(331)의 슬라이드홈(321a)에 이동가능하게 체결되도록 하부면 양쪽 가장자리에 슬라이딩 돌기(332a)가 형성되고, 일단에 스톱퍼 구멍(332b)이 형성되어 지지판(331)의 좌측 및 우측 영역에 각각 체결된다.
카메라 장착부(333)는 한 쌍의 이동판(332)의 상부에 각각 장착되어 양안식 카메라(400)의 좌/우측 카메라가 장착된다. 또한, 한 쌍의 이동판(332)은 지지판(331)의 좌우측 영역에 각각 장착된 상태에서, 슬라이드홈(331a)을 따라 좌우 방향으로 이동됨으로써, 이동판(332)의 좌우 간격이 조절되고, 스톱퍼 구멍(332b)으로 스톱퍼 볼트(334)를 조임으로써 원하는 위치에 이동판(332)을 고정시킬 수 있다.
카메라 장착부(333)는 안착판(333a), 틸트판(333b)으로 구성된다.
안착판(333a)은 이동판(332)에 수직으로 결합되고, 일측 단부가 개방되어 반원형상의 카메라 지지부(333a-1)가 형성되고, 상부 및 하부 일단에 상부체결구멍(333a-2)과 하부체결구멍(333a-3)이 형성된다.
틸트판(333b)은 안착판(333a)의 앞쪽에 배치되고 중앙에 카메라가 끼워지도록 안착구멍(333b-1)이 형성되고, 상부 및 하부 일단에 상부체결구멍(333b-2) 및 하부체결구멍(333b-3)이 형성된다.
이에 따라, 안착판(333a)의 카메라 지지부(333a-1)와 틸트판(333b)의 안착구멍(333b-1)으로 양안식 카메라(400)의 좌/우측 카메라가 각각 끼워지고, 안착판(333a)의 상부 체결구멍(333a-2) 및 하부 체결구멍(333a-3)과 틸트판(333b)의 상부 체결구멍(333b-2) 및 하부 체결구멍(333b-3)에 상부 미세조절볼트(333c)와 하부 미세조절볼트(333d)가 체결되어, 상부 또는 하부 미세조절볼트(333c,333d)의 조임거리에 따라 양안식 카메라(400)의 상하 미세각도가 조절된다.
즉, 상부 체결구멍(333a-2,333b-2)에 체결된 상부 미세조절볼트(333c)를 조이면, 상부 미세조절볼트(333c)가 양안식 카메라(400)의 상단부를 당김으로써 카메라가 들어 올려져 카메라의 미세각도를 조절할 수 있다. 이와 반대로 하부 체결구멍(333a-3,333b-3)에 체결된 하부 미세조절볼트(333d)를 조이면, 하부 미세조절볼트(333d)가 카메라의 하단부를 당김으로써, 카메라가 내려져 카메라의 미세각도를 조절할 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 실물화상장치에서 구동부 및 영상처리부가 포함된 상태를 설명하기 위한 예시도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 실물화상장치는 구동부(600)와 영상처리부(700)를 더 포함한다.
구동부(600)는 회전판(500)을 회전시킨다. 그리고, 영상처리부(700)는 회전판(500)이 설정된 각도만큼 회전되도록 구동부(600)로 구동신호를 전송하고, 회전판(500)에 놓인 촬영대상물의 회전된 부분이 촬영되도록 양안식 카메라(400)로 촬영신호를 전송하고, 양안식 카메라(400)로부터 촬영대상물에 대한 촬영 영상을 전송받고, 회전판(500)이 360°로 회전이 완료되면 전송받은 촬영 영상들을 이용하여 촬영대상물을 3차원 영상으로 재구성한다.
여기서, 영상처리부(700)는 사용자에 의해 미리 설정된 각도만큼 회전판(500)을 회전시킴으로써, 회전판(500)에 놓인 촬영대상물의 특정 각도에 해당되는 면을 부분적으로 촬영할 수 있다. 즉, 회전판(500)에 놓인 촬영대상물의 전후좌우 면을 양안식 카메라로 촬영함으로써, 3차원 영상으로 재구성할 수 있으며, 3차원 영상으로 재구성하기 위한 구성요소는 하기에 설명한다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 영상처리부의 구성도이다.
도시된 바와 같이, 영상처리부(700)는 깊이지도 생성부(710), 모델 생성부(720), 데이터 저장부(730), 제어부(740), 모델 정합부(750) 및 텍스처 매핑부(760)를 포함한다.
깊이지도 생성부(710)는 양안식 카메라(400)로부터 전달받은 촬영 영상에서 양안식 카메라(400)의 좌/우측 카메라에 대한 좌/우측 영상을 추출하고, 상기 좌/우측 영상의 양안차(disparity)를 이용한 스테레오 매칭 알고리즘을 통해 깊이지도(depth map)를 생성한다.
상기 스테레오 매칭 알고리즘을 이용하여 깊이지도를 생성하는 방법은 대한민국 등록특허 제10-0772319호 "메시지 전달 기반 스테레오 영상 정합 시스템"에 상세히 설명되어 있어, 본 발명에서 상세한 설명은 생략한다.
모델 생성부(720)는 깊이지도 생성부(710)에서 생성된 깊이지도와 촬영 영상을 구성하는 픽셀들 각각의 위치를 이용하여 촬영 대상물의 촬영 면에 대한 3차원 모델을 생성한다.
데이터 저장부(730)는 모델 생성부(720)에서 생성된 3차원 모델을 저장한다.
제어부(740)는 회전판(500)이 미리 설정된 각도로 회전되도록 구동부(600)로 구동신호를 전송하고, 회전판(500)이 회전되면 양안식 카메라(400)로 촬영신호를 전송하고, 양안식 카메라(400)로부터 촬영된 촬영대상물의 촬영 면에 대한 촬영 영상을 전송받고, 회전판(500)이 360°회전됐는지 판단하여 회전판(500)이 360°회전되었으면, 데이터저장부(730)에 저장된 3차원 모델들을 하기 모델 정합부(50)로 전달한다.
또한, 제어부(740)는 회전판(500)에 놓인 촬영대상물이 360°회전될 때까지, 미리 설정된 각도만큼 회전판(500)을 회전시키고, 회전된 촬영대상물이 양안식 카메라(400)에 의해 촬영된 후, 양안식 카메라(400)로부터 촬영영상을 전송받아 3차원 모델을 생성하여 데이터 저장부(730)에 저장한다. 즉, 상기 3차원 모델은 촬영대상물의 촬영면에만 해당되는 3차원 모델이며, 회전판(500)을 회전시킴으로써, 촬영대상물의 360°에 해당되는 촬영면에 대한 3차원 모델들을 생성하여 데이터저장부(730)에 저장할 수 있다.
모델 정합부(750)는 제어부(740)를 통해 촬영 대상물의 3차원 모델들을 전달받아 각각의 경계면을 추출하고, 3차원 모델들 사이에 겹쳐지는 경계면을 정합하여 촬영 대상물에 대한 3차원 영상을 생성한다.
텍스처 매핑부(760)는 모델 정합부(750)에 의해 생성된 3차원 영상에 색상값을 텍스처로 입혀 매핑을 수행한다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 실물화상장치를 이용한 3차원 영상 재구성 방법을 도시한 흐름도이다.
도시된 도면을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 실물화상장치를 이용한 3차원 영상 재구성 방법을 설명한다.
먼저, 회전판(500)에 촬영대상물을 올려놓고, 양안식 카메라(400)에 의해 촬영대상물이 정확히 촬영될 수 있도록, 카메라 장착대(300)에 장착된 양안식 카메라(400)의 높이와 각도 및 카메라의 미세거리(틸트값) 등을 조절한다. 그리고, 슬라이드판(200)을 이동시켜 회전판(20)에 놓인 촬영대상물과 양안식 카메라(400)의 초점거리를 설정한다.
(a) 영상처리부(700)는 회전판(500)에 놓인 촬영대상물이 촬영되도록 양안식 카메라(400)로 촬영신호를 전송한다(S100). 이후, 양안식 카메라(400)는 회전판(500)에 놓인 촬영대상물을 촬영하며, 촬영된 촬영 영상을 영상처리부(700)로 전송한다.
그리고, (b) 영상처리부(700)는 양안식 카메라(400)로부터 촬영대상물에 대한 촬영 영상을 전송받고, 전송받은 촬영 영상에서 양안식 카메라(400)의 좌/우측 카메라에 대한 좌/우측 영상을 추출하고, 상기 좌/우측 영상의 양안차(disparity)를 이용한 스테레오 매칭 알고리즘을 통해 깊이지도(depth map)를 생성한다(S110).
이후, (c) 영상처리부(700)는 생성된 깊이지도와 촬영 영상을 구성하는 픽셀들 각각의 위치를 이용하여 촬영 대상물의 촬영된 면에 대한 3차원 모델을 생성한다(S120). 그리고, 생성된 3차원 모델을 저장한다(S130).
또한, (e) 영상처리부(700)는 회전판(500)이 미리 설정된 각도만큼 회전되도록 구동부(600)로 구동신호를 전송하며(S140), (f) 회전판(500)이 360°회전되었는지 판단한다(S150).
(g) 만약, 회전판(500)이 360°회전되었으면, 영상처리부(700)는 저장된 3차원 모델들의 경계면을 추출하고, 3차원 모델들 중 겹쳐지는 경계면을 정합하여 촬영대상물에 대한 3차원 영상을 생성한다(S160). 그리고, 생성된 3차원 영상에 색상값을 텍스처로 입혀 텍스처 매핑을 수행한다(S170).
만약, 회전판(500)이 360°회전되었는지 판단하여, 회전판이 360°회전되지 않았으면, 회전판이 360°회전될 때까지 S100 내지 S150 단계를 반복 수행한다.
여기서, 영상처리부(700)는 양안식 카메라(400)로부터 전송받은 촬영대상물의 촬영면에 대한 3차원 모델을 생성하여, 생성된 3차원 모델을 저장한다. 만약, 촬영대상물의 전면부가 촬영되면, 촬영대상물의 전면부에 해당되는 촬영면을 3차원 모델로 생성하여 저장한다. 이후, 상기 (e) 단계를 통해 회전판을 회전시켜, 촬영대상물의 측면부를 촬영한 후, 촬영대상물의 측면부에 해당되는 촬영면을 3차원 모델로 생성하여 저장한다.
예를 들어, 사용자에 의해 미리 설정된 각도가 60°일 경우, 회전판(500)은 총 6번 회전하며, 양안식 카메라(400)도 촬영대상물이 6번 회전된 각각의 촬영면을 촬영하여, 촬영된 6개의 촬영 영상을 영상처리부(700)로 전송하고, 영상처리부(700)는 6개의 3차원 모델을 생성하여 저장한다.
이후, 영상처리부(700)는 회전판(500)이 360°로 회전되었는지 판단하여, 360°회전이 완료되면, 저장된 6개의 3차원 모델들을 이용하여 촬영대상물에 대한 3차원 영상을 생성한다. 즉, 촬영대상물의 전후좌우 360° 촬영면에 해당되는 6개의 3차원 모델들 중 서로 겹쳐지는 영역을 추출하고 정합하여, 촬영대상물에 대한 3차원 영상을 생성한다.
이상에서는 본 고안의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 고안은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 고안의 요지를 벗어남이 없이 당해 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 고안의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되는 것이다.
100: 베이스판 110: 슬라이드폼
200: 슬라이드판 210: 슬라이딩 돌기
220: 오목부
300: 카메라 장착대 310: 수직바
320: 상하이동수단 330: 카메라 장착수단
400: 양안식 카메라 500: 회전판
600: 구동부
700: 영상처리부 710: 깊이지도 생성부
720: 모델 생성부 730: 데이터저장부
740: 제어부 750: 모델 정합부
760: 텍스처 매핑부

Claims (12)

  1. 상부면 양쪽 가장자리에 길이방향으로 각각 형성된 슬라이드홈을 구비하는 베이스판;
    상기 베이스판의 슬라이드홈을 따라 이동가능하게 체결되도록, 하부면 양쪽 가장자리에 슬라이딩 돌기를 구비하는 슬라이드판;
    상기 슬라이드판의 상부면 일단에 결합되는 카메라 장착대 및
    상기 카메라 장착대에 장착되는 양안식 카메라로 구성되고,
    상기 베이스판의 상부면 일단에 360°로 회전가능한 회전판이 구비되며,
    상기 회전판과 마주보는 슬라이드판의 전면부는 반원형상의 오목부로 형성되는 것을 특징으로 하는 3차원 실물화상장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 카메라 장착대는
    상기 슬라이드판 상부면 일단에 수직으로 결합되는 수직바;
    상기 수직바에 체결되어 상하이동되는 상하이동 수단 및
    상기 상하이동 수단에 결합되어 상기 양안식 카메라가 장착되는 곳인 카메라 장착수단으로 구성되는 것을 특징으로 하는 3차원 실물화상장치.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 카메라 장착대는
    일단에 축구멍이 형성되고 타단에 관통구멍이 형성되며, 상기 수직바의 일측면에서 상하 이동되는 이동블록을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 실물화상장치.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 카메라 장착대는
    일단에 축구멍이 형성되고 타단에 부채꼴 형상의 각도조절구멍이 형성되며, 상기 수직바의 타측면에 배치되는 회전블록을 더 포함하고,
    상기 이동블록의 축구멍과 회전블록의 축구멍에 고정핀이 체결되고, 상기 이동블록의 관통구멍과 회전블록의 각도조절구멍에 각도 조절핀이 체결됨으로써, 상기 회전블록이 고정핀을 중심으로 상하 회전되고, 상기 회전블록의 일단이 카메라 장착수단에 결합되는 것을 특징으로 하는 3차원 실물화상장치.
  7. 제 4 항에 있어서, 상기 카메라 장착수단은
    중앙 단부에 상하이동 수단이 결합되고, 상기 중앙 단부를 기준으로 좌측 영역의 앞쪽 가장자리와 뒤쪽 가장자리에 한 쌍의 슬라이드홈이 각각 형성되고, 상기 중앙 단부를 기준으로 우측 영역의 앞쪽 가장자리와 뒤쪽 가장자리에 한 쌍의 슬라이드홈이 각각 형성된 지지판;
    상기 지지판의 슬라이드홈에 이동가능하게 체결되도록 하부면 양쪽 가장자리에 슬라이딩 돌기가 형성되고, 일단에 스톱퍼 구멍이 형성되어 상기 지지판의 좌측 및 우측 영역에 각각 체결되는 한 쌍의 이동판 및
    상기 한 쌍의 이동판의 상부에 각각 장착되는 카메라 장착부로 구성되고,
    상기 한 쌍의 이동판에 형성된 스톱퍼 구멍에 스톱퍼 볼트가 체결되어 이동판의 좌우 간격이 조절되는 것을 특징으로 하는 3차원 실물화상장치.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 카메라 장착부는
    상기 이동판에 수직으로 결합되고, 일측 단부가 개방되어 반원형상의 카메라 지지부가 형성되고, 상부 및 하부 일단에 상부체결구멍과 하부체결구멍이 형성된 안착판;
    상기 안착판의 앞쪽에 배치되고 중앙에 카메라가 끼워지도록 안착구멍이 형성되고, 상부 및 하부 일단에 상부체결구멍 및 하부체결구멍이 형성된 틸트판으로 구성되어,
    상기 안착판의 카메라 지지부와 상기 틸트판의 안착구멍으로 상기 양안식 카메라가 끼워지고, 상기 안착판의 상부 체결구멍 및 하부 체결구멍과 상기 틸트판의 상부 체결구멍 및 하부 체결구멍에 미세조절볼트가 체결되어, 상기 미세조절볼트의 조임거리에 따라 상기 양안식 카메라의 상하 미세각도가 조절되는 것을 특징으로 하는 3차원 실물화상장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 회전판을 회전시키는 구동부;
    상기 회전판이 설정된 각도만큼 회전되도록 상기 구동부로 구동신호를 전송하고, 상기 회전판에 놓인 촬영대상물의 회전된 부분이 촬영되도록 상기 양안식 카메라로 촬영신호를 전송하고, 상기 양안식 카메라로부터 촬영대상물에 대한 촬영 영상을 전송받고, 회전판이 360°로 회전이 완료되면 전송받은 촬영 영상들을 이용하여 촬영대상물을 3차원 영상으로 재구성하는 영상처리부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 실물화상장치.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 영상처리부는,
    상기 양안식 카메라로부터 전달받은 촬영 영상에서 양안식 카메라의 좌/우측 카메라에 대한 좌/우측 영상을 추출하고, 상기 좌/우측 영상의 양안차(disparity)를 이용한 스테레오 매칭 알고리즘을 통해 깊이지도(depth map)를 생성하는 깊이지도 생성부;
    상기 깊이지도 생성부에서 생성된 깊이지도와 촬영 영상을 구성하는 픽셀들 각각의 위치를 이용하여 촬영 대상물의 촬영 면에 대한 3차원 모델을 생성하는 모델 생성부;
    상기 모델 생성부에서 생성된 3차원 모델을 저장하는 데이터저장부;
    상기 회전판을 미리 설정된 각도로 회전되도록 구동부로 구동신호를 전송하고, 회전판이 회전되면 양안식 카메라로 촬영신호를 전송하고, 양안식 카메라로부터 촬영된 촬영대상물의 촬영 면에 대한 촬영영상을 전송받고, 회전판이 360°회전됐는지 판단하여 회전판이 360°회전되었으면, 데이터저장부에 저장된 3차원 모델들을 하기 모델 정합부로 전달하는 제어부;
    상기 제어부로부터 촬영 대상물의 3차원 모델들을 전달받아 각각의 경계면을 추출하고, 3차원 모델들 사이에 겹쳐지는 경계면을 정합하여 촬영 대상물에 대한 3차원 영상을 생성하는 모델 정합부 및
    상기 모델 정합부에 의해 생성된 3차원 영상에 색상값을 텍스처로 입혀 매핑을 수행하는 텍스처 매핑부를 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 실물화상장치.
  11. 회전판, 구동부, 양안식 카메라 및 영상처리부를 포함한 3차원 실물화상장치를 이용한 3차원 영상 재구성 방법에 있어서,
    (a) 상기 영상처리부가 상기 회전판에 놓인 촬영대상물이 촬영되도록 양안식 카메라로 촬영신호를 전송하는 단계;
    (b) 상기 영상처리부가 상기 양안식 카메라로부터 촬영대상물에 대한 촬영 영상을 전송받고, 전송받은 촬영 영상에서 양안식 카메라의 좌/우측 카메라에 대한 좌/우측 영상을 추출하고, 상기 좌/우측 영상의 양안차(disparity)를 이용한 스테레오 매칭 알고리즘을 통해 깊이지도(depth map)를 생성하는 단계;
    (c) 상기 영상처리부가 상기 (b) 단계에서 생성된 깊이지도와 촬영 영상을 구성하는 픽셀들 각각의 위치를 이용하여 촬영 대상물의 촬영된 면에 대한 3차원 모델을 생성하는 단계;
    (d) 상기 영상처리부가 생성된 3차원 모델을 저장하는 단계;
    (e) 상기 영상처리부가 미리 설정된 각도만큼 회전판이 회전되도록 구동부로 구동신호를 전송하는 단계;
    (f) 상기 영상처리부가 회전판이 360°회전되었는지 판단하는 단계;
    (g) 상기 (f) 단계에서 회전판이 360°회전되었으면, 상기 영상처리부가 저장된 3차원 모델들의 경계면을 추출하고, 3차원 모델들 중 겹쳐지는 경계면을 정합하여 촬영대상물에 대한 3차원 영상을 생성하는 단계 및
    (h) 상기 영상처리부가 생성된 3차원 영상에 색상값을 텍스처로 입혀 텍스처 매핑을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 실물화상장치를 이용한 3차원 영상 재구성 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 (f) 단계에서, 회전판이 360°회전되지 않았으면, 회전판이 360°회전될 때까지 (a) 내지 (f) 단계를 반복 수행하는 것을 특징으로 하는 3차원 실물화상장치를 이용한 3차원 영상 재구성 방법.
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