KR101444207B1 - 요철형 패턴 영상 획득 장치 및 방법 - Google Patents

요철형 패턴 영상 획득 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 요철형 패턴 영상 획득 장치에 관한 것으로, 특정 구간 이내에서 요철형 패턴 대상물에 대한 복수의 영상 프레임들을 획득하는 요철형 패턴 영상 획득부, 상기 복수의 영상 프레임들 중 인접하는 영상 프레임들 간의 유사도를 비교하여 안정화 구간을 결정하는 안정화 구간 결정부 및 상기 결정된 안정화 구간에 있는 복수의 안정화된 영상 프레임들을 누적하여 요철형 패턴 영상을 결정하는 요철형 패턴 영상 결정부를 포함한다. 따라서 복수의 저품질 요철형 패턴 영상들을 통해 고품질 요철형 패턴 영상을 획득할 수 있다.

Description

요철형 패턴 영상 획득 장치 및 방법{UNEVEN PATTERN IMAGE ACQUISITION APPARATUS AND METHOD}
본 발명은 요철형 패턴 영상 획득 기술에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 복수의 저품질 요철형 패턴 영상들을 통해 고품질 요철형 패턴 영상을 획득할 수 있는 요철형 패턴 영상 획득 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 도장 스캐너는 도장에 의한 압력을 감지하면 CCD(Charge Coupled Device)카메라로 촬영하거나 정전용량 센서(Capacitive Sensor)로 복수의 도장 이미지를 획득한다. 도장 스캐너는 복수의 도장 이미지들 중에서 가장 정확하게 얻어진 도장 이미지를 선택하여 사용자에게 제공한다.
한국등록특허 제10-1179423호는 광학식으로 특정 패턴에 대한 영상을 획득하는 패턴 영상 획득 장치 및 방법을 개시한다. 이러한 패턴 영상 획득 장치는 요철 패턴을 광학적인 방식으로 직접 촬영하여 신뢰도를 높이고 촬영 과정을 단순화할 수 있다.
한국공개특허 제10-2003-0028919호는 한 손가락으로부터 복수의 부분지문이 분할 입력되도록 하는 분할 입력된 지문의 합성장치와 분할 입력된 지문의 등록 및 인증방법을 개시한다. 이러한 분할 입력된 지문의 합성장치는 생성된 전체지문에 손가락의 끝부분이나 손가락 가장자리와 같이 보다 많은 지문정보가 포함되도록 할 수 있다.
도장 스캐너는 도장에 압력을 가하는 사용자의 행동 패턴(예를 들어, 날인 과정에서의 흔들림 또는 미끄러짐)이 일정하지 않기 때문에 양질의 도장이미지를 획득하는 것이 용이하지 않다.
한국등록특허 제10-1179423호 한국공개특허 제10-2003-0028919호
본 발명의 일 실시예는 복수의 저품질 요철형 패턴 영상들을 통해 고품질 요철형 패턴 영상을 획득할 수 있는 요철형 패턴 영상 획득 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예는 복수의 영상 프레임들의 안정화 구간을 결정하여 안정화 구간 내에 있는 영상 프레임들을 합성하는 요철형 패턴 영상 획득 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예는 안정화 구간 내에 있는 영상 프레임들 각각에 가중치를 반영하여 영상 프레임들을 합성하는 요철형 패턴 영상 획득 장치를 제공하고자 한다.
실시예들 중에서, 요철형 패턴 영상 획득 장치는 특정 구간 이내에서 요철형 패턴 대상물에 대한 복수의 영상 프레임들을 획득하는 요철형 패턴 영상 획득부, 상기 복수의 영상 프레임들 중 인접하는 영상 프레임들 간의 유사도를 비교하여 안정화 구간을 결정하는 안정화 구간 결정부 및 상기 결정된 안정화 구간에 있는 복수의 안정화된 영상 프레임들을 누적하여 요철형 패턴 영상을 결정하는 요철형 패턴 영상 결정부를 포함한다.
일 실시예에서, 상기 요철형 패턴 영상 획득부는 상기 요철형 패턴 대상물을 인지하여 주기적으로 상기 복수의 영상 프레임들을 획득할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 안정화 구간 결정부는 상기 인접하는 영상 프레임들 간의 차이가 특정 범위 이내인 구간을 상기 안정화 구간으로 결정할 수 있다. 상기 안정화 구간 결정부는 상기 인접하는 영상 프레임들 중 제1 영상 프레임을 획득하고, 상기 인접하는 영상 프레임들 중 상기 결정된 제1 영상 프레임과의 차이가 특정 범위 이내이고 순차적인 적어도 하나의 제2 영상 프레임을 획득할 수 있다.
상기 안정화 구간 결정부는 특정 개수의 제2 영상 프레임을 순차적으로 순환 큐에 저장할 수 있다. 상기 안정화 구간 결정부는 첫 번째 영상 프레임과 상기 인접하는 영상 프레임들 각각 간의 차이가 가장 큰 영상 프레임을 키 영상 프레임으로서 선택할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 요철형 패턴 영상 결정부는 상기 안정화 구간에 있는 영상 프레임들을 중 상기 키 영상 프레임과 인접한 적어도 하나의 영상 프레임을 합성할 수 있다. 상기 요철형 패턴 영상 결정부는 상기 키 영상 프레임과 합성할 영상 프레임에 가중치를 각각 반영하여 합성할 수 있다.
상기 요철형 패턴 영상 결정부는 상기 결정된 요철형 패턴 영상의 무게중심을 기초로 상기 합성된 영상 프레임의 적절성을 판단할 수 있다. 상기 요철형 패턴 영상 결정부는 상기 합성된 영상 프레임의 노이즈를 제거하고 상기 요철형 패턴에 있는 픽셀들의 좌표값들에 대한 평균을 통해 상기 무게중심을 구할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 요철형 패턴 영상 결정부는 상기 합성된 영상 프레임이 적절하지 않은 경우에는 상기 안정화 구간 결정부가 다른 안정화 구간을 결정할 수 있다. 상기 요철형 패턴 영상 결정부는 상기 안정화 구간이 일정 시간 동안 지속되고 베스트 컷(Best Cut)이 존재하는 경우 상기 복수의 영상 프레임들의 누적을 종료할 수 있다.
실시예들 중에서, 요철형 패턴 영상 획득 방법은 요철형 패턴 영상 획득 장치에서 수행되는 요철형 패턴 영상 획득 방법에 있어서, 특정 구간 이내에서 요철형 패턴 대상물에 대한 복수의 영상 프레임들을 획득하는 단계, 상기 복수의 영상 프레임들 중 인접하는 영상 프레임들 간의 유사도를 비교하여 안정화 구간을 결정하는 단계 및 상기 결정된 안정화 구간에 있는 복수의 안정화된 영상 프레임들을 누적하여 요철형 패턴 영상을 결정하는 단계를 포함한다.
일 실시예에서, 상기 복수의 영상 프레임들을 획득하는 단계는 상기 요철형 패턴 대상물을 인지하여 주기적으로 상기 복수의 영상 프레임들을 획득하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 안정화 구간을 결정하는 단계는 상기 인접하는 영상 프레임들 간의 차이가 특정 범위 이내인 구간을 상기 안정화 구간으로 결정하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 안정화 구간을 결정하는 단계는 상기 인접하는 영상 프레임들 중 제1 영상 프레임을 획득하고, 상기 인접하는 영상 프레임들 중 상기 결정된 제1 영상 프레임과의 차이가 특정 범위 이내이고 순차적인 적어도 하나의 제2 영상 프레임을 획득하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 안정화 구간을 결정하는 단계는 특정 개수의 제2 영상 프레임을 순차적으로 순환 큐에 저장하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 안정화 구간을 결정하는 단계는 첫 번째 영상 프레임과 상기 인접하는 영상 프레임들 각각 간의 차이가 가장 큰 영상 프레임을 키 영상 프레임으로서 선택하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 요철형 패턴 영상을 결정하는 단계는 상기 안정화 구간에 있는 영상 프레임들을 중 상기 키 영상 프레임과 인접한 적어도 하나의 영상 프레임을 합성하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 요철형 패턴 영상을 결정하는 단계는 상기 키 영상 프레임과 합성할 영상 프레임에 가중치를 각각 반영하여 합성하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 요철형 패턴 영상을 결정하는 단계는 상기 결정된 요철형 패턴 영상의 무게중심을 기초로 상기 합성된 영상 프레임의 적절성을 판단하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 요철형 패턴 영상을 결정하는 단계는 상기 합성된 영상 프레임의 노이즈를 제거하고 상기 요철형 패턴에 있는 픽셀들의 좌표값들에 대한 평균을 통해 상기 무게중심을 구하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 요철형 패턴 영상을 결정하는 단계는 상기 합성된 영상 프레임이 적절하지 않은 경우에는 상기 안정화 구간 결정부가 다른 안정화 구간을 결정하도록 하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 요철형 패턴 영상을 결정하는 단계는 상기 안정화 구간이 일정 시간 동안 지속되고 베스트 컷(Best Cut)이 존재하는 경우 상기 복수의 영상 프레임들의 누적을 종료하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 요철형 패턴 영상 획득 장치는 복수의 저품질 요철형 패턴 영상들을 통해 고품질 요철형 패턴 영상을 획득할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 요철형 패턴 영상 획득 장치는 복수의 영상 프레임들의 안정화 구간을 결정하여 안정화 구간 내에 있는 영상 프레임들을 합성할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 요철형 패턴 영상 획득 장치는 안정화 구간 내에 있는 영상 프레임들 각각에 가중치를 반영하여 영상 프레임들을 합성할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 요철형 패턴 영상 획득 장치에 의한 요철형 패턴 획득 과정을 설명하는 도면이다.
도 2는 도 1에 있는 요철형 패턴 영상 획득 장치를 설명하는 블록도이다.
도 3은 도 2에 있는 요철형 패턴 영상 획득 장치에서 수행되는 요철형 패턴 영상 획득 과정을 설명하는 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 요철형 패턴 영상 획득 장치에서 수행되는 요철형 패턴 영상 획득 과정을 설명하는 흐름도이다.
도 5a 및 도 5b는 도 2에 있는 요철형 패턴 영상 획득 장치에서 획득한 영상 프레임을 예시한 도면이다.
도 6은 도 2에 있는 요철형 패턴 영상 획득 장치에서 획득한 사용자의 패턴을 예시한 그래프이다.
본 발명에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시예에 불과하므로, 본 발명의 권리범위는 본문에 설명된 실시예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 본 발명의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 발명에서 제시된 목적 또는 효과는 특정 실시예가 이를 전부 포함하여야 한다거나 그러한 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 본 발명의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.
한편, 본 출원에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.
"제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
“및/또는”의 용어는 하나 이상의 관련 항목으로부터 제시 가능한 모든 조합을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, “제1 항목, 제2 항목 및/또는 제3 항목”의 의미는 제1, 제2 또는 제3 항목뿐만 아니라 제1, 제2 또는 제3 항목들 중 2개 이상으로부터 제시될 수 있는 모든 항목의 조합을 의미한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어"있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어"있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다"또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
각 단계들에 있어 식별부호(예를 들어, a, b, c 등)는 설명의 편의를 위하여 사용되는 것으로 식별부호는 각 단계들의 순서를 설명하는 것이 아니며, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않는 이상 명기된 순서와 다르게 일어날 수 있다. 즉, 각 단계들은 명기된 순서와 동일하게 일어날 수도 있고 실질적으로 동시에 수행될 수도 있으며 반대의 순서대로 수행될 수도 있다.
본 발명은 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현될 수 있고, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 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 데이터 저장 장치 등이 있으며, 또한, 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산 방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.
여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 요철형 패턴 영상 획득 장치에 의한 요철형 패턴 획득 과정을 설명하는 도면이고, 도 2는 도 1에 있는 요철형 패턴 획득 장치를 설명하는 블록도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 요철형 패턴 영상 획득 장치(120)는 요철형 패턴 영상 획득부(210), 안정화 구간 결정부(220), 요철형 패턴 영상 결정부(230) 및 제어부(240)를 포함한다.
요철형 패턴 영상 획득 장치(120)는 요철형 패턴 대상물(110)에 의한 접촉을 인식하여 요철형 패턴 영상 프레임을 획득할 수 있다. 요철형 패턴 대상물(110)은 특정 표장을 나타내는 요철형 패턴을 포함할 수 있다. 예를 들면, 요철형 패턴 대상물(110)은 도장 또는 스탬프와 같이 오목함과 볼록함이 공존하는 물체에 해당할 수 있다.
일 실시예에서, 요철형 패턴 영상 획득 장치(120)는 요철형 패턴 대상물(110)을 획득하기 위한 촬영 장치를 포함할 수 있다. 여기에서, 촬영 장치는 조명 장치(예를 들어, 형광 램프), 렌즈(예를 들어, 광학 렌즈, 집광 렌즈), 카메라 모듈(예를 들어, CCD(Charge Coupled Device, 전하 결합 소자))을 포함할 수 있다.
요철형 패턴 영상 획득부(210)는 특정 구간 이내에서 요철형 패턴 대상물(110)에 대한 복수의 영상 프레임들을 획득한다. 예를 들어, 요철형 패턴 영상 획득부(210)는 요철형 패턴 대상물(110)의 접촉 시점부터 요철형 패턴 대상물(110)의 접촉 해제 시점까지의 영상 프레임들을 획득할 수 있다.
일 실시예에서, 요철형 패턴 영상 획득부(210)는 요철형 패턴 대상물(110)을 인지하여 주기적으로 복수의 영상 프레임들을 획득할 수 있다. 예를 들어, 요철형 패턴 영상 획득 장치(120)는 상단면에 접촉을 통한 영상을 획득하기 위해 투명 윈도우를 포함할 수 있고, 요철형 패턴 영상 획득부(210)는 요철형 패턴 영상 획득 장치(120)의 상단면에 배치된 윈도우를 통해 요철형 패턴 대상물(110)이 인지되면 일정 시간(예를 들어, 0.3초 ~ 0.5초) 간격으로 영상 프레임을 획득할 수 있다.
안정화 구간 결정부(220)는 복수의 영상 프레임들 중 인접하는 영상 프레임들 간의 유사도를 비교하여 안정화 구간을 결정한다. 여기에서, 유사도는 복수의 영상 프레임들 각각에 포함되는 요철형 패턴의 유사 정도를 나타낼 수 있고, 요철형 패턴 영상 획득 장치(120)의 개발자에 의해 정의될 수 있다. 예를 들어, 유사도는 반드시 이러한 구현에 의하여 한정되는 것은 아니나, 요철형 패턴의 중심축의 일치를 의미할 수 있다.
일 실시예에서, 안정화 구간 결정부(220)는 인접하는 영상 프레임들 간의 차이가 특정 범위 이내인 구간을 안정화 구간으로 결정할 수 있다. 예를 들어, 안정화 구간 결정부(220)는 인접한 영상 프레임들을 중첩하였을 때 중첩된 영상 프레임들의 일치도가 높은 구간을 안정화 구간으로 결정할 수 있다. 여기에서, 일치도는 중첩된 영상 프레임들 각각의 픽셀의 위치 또는 그레이 레벨 중 적어도 하나의 일치 정도에 따라 결정될 수 있고, 예를 들어, 반드시 이러한 구현에 의해 한정되는 것은 아니나, 안정화 구간은 영상 프레임들 간의 일치도가 k% 이상인 구간에 해당할 수 있다. 여기에서, k는 요철형 패턴 영상 획득 장치(120)의 개발자에 의해 설정될 수 있고, 예를 들어, 90에 해당할 수 있다.
안정화 구간 결정부(220)는 인접하는 영상 프레임들 중 제1 영상 프레임을 획득하고, 인접하는 영상 프레임들 중 결정된 제1 영상 프레임과의 차이가 특정 범위 이내이고 순차적인 적어도 하나의 제2 영상 프레임을 획득할 수 있다. 예를 들어, 안정화 구간 결정부(220)는 요철형 패턴 영상 획득부(210)에서 획득한 첫 번째 영상 프레임을 제1 영상 프레임으로 획득할 수 있으며, 제1 영상 프레임과 유사도가 높은 두 번째 영상 프레임, 네 번째 영상 프레임 및 다섯 번째 영상 프레임을 제2 영상 프레임으로 획득할 수 있다.
일 실시예에서, 안정화 구간 결정부(220)는 특정 개수의 제2 영상 프레임을 순차적으로 순환 큐에 저장할 수 있다. 예를 들어, 안정화 구간 결정부(220)는 요철형 패턴 영상 획득부(210)에서 제2 영상 프레임으로 획득한 두 번째 영상 프레임, 네 번째 영상 프레임, 다섯 번째 영상 프레임을 순차적으로 순환 큐에 저장할 수 있다. 여기에서, 제2 영상 프레임들은 순차적으로 요철형 패턴 영상 결정부(230)로 제공될 수 있다.
안정화 구간 결정부(220)는 첫 번째 영상 프레임과 인접하는 영상 프레임들 각각 간의 차이가 가장 큰 영상 프레임을 키 영상 프레임으로서 선택할 수 있다.
일 실시예에서, 안정화 구간 결정부(220)는 합성되는 영상 프레임들의 개수를 최소화하기 위해서 키 영상 프레임(key image frame)을 선택할 수 있다. 예를 들어, 안정화 구간 결정부(220)는 첫 번째 영상 프레임과의 차영상 면적(여기에서, 차영상은 영상 프레임들(2개) 간의 밝고 어두운 차이, D[s])이 안정화 구간 내에서 가장 큰 영상 프레임을 키 영상 프레임으로 선택하여 키 영상 프레임과 인접한 영상 프레임들(예를 들어, D[s-1], D[s-2], D[s-3], D[s-4])을 획득할 수 있다.
요철형 패턴 영상 결정부(230)는 안정화 구간 결정부(220)에서 결정된 안정화 구간에 있는 복수의 안정화된 영상 프레임들을 누적하여 요철형 패턴 영상을 결정한다.
일 실시예에서, 요철형 패턴 영상 결정부(230)는 안정화 구간에 있는 영상 프레임들 중 키 영상 프레임과 인접한 적어도 하나의 영상 프레임을 합성할 수 있다. 예를 들어, 요철형 패턴 영상 결정부(230)는 키 영상 프레임과 인접한 영상 프레임들(예를 들어, D[s-1], D[s-2], D[s-3], D[s-4])을 합성할 수 있다.
다른 일 실시예에서, 요철형 패턴 영상 결정부(230)는 키 영상 프레임과 합성할 영상 프레임에 각각 가중치를 반영하여 합성할 수 있다. 예를 들어, 요철형 패턴 영상 결정부(230)는 현재까지 합성된 영상 프레임들의 픽셀 밝기 값과 합성을 위해 현재 입력된 영상 프레임의 픽셀 밝기 값의 비교를 통해 픽셀 밝기 값이 가장 어두운 영상 프레임의 픽셀을 선택할 수 있다. 여기에서, 요철형 패턴 영상 결정부(230)는 합성되는 영상 프레임들 간의 급격한 변화를 줄이기 위해서 선택된 픽셀을 포함하는 영상 프레임에 가중치를 반영하여 합성할 수 있다.
요철형 패턴 영상 결정부(230)는 결정된 요철형 패턴 영상의 무게중심을 기초로 합성된 영상 프레임의 적절성을 판단할 수 있다.
일 실시예에서, 요철형 패턴 영상 결정부(230)는 합성된 영상 프레임의 노이즈를 제거하고 요철형 패턴에 있는 픽셀들의 좌표값들에 대한 평균을 통해 무게중심을 구할 수 있다. 예를 들어, 요철형 패턴 영상 결정부(230)는 합성된 영상 프레임의 요철형 패턴에 존재하는 픽셀들의 X, Y 좌표값들을 누적하여 평균을 취함으로써 영상 프레임의 무게중심을 구할 수 있다. 여기에서, 요철형 패턴 영상 결정부(230)는 합성된 영상 프레임의 무게중심을 기준으로 요철형 패턴 대상물(110)의 전체적인 면적을 조사하여 균일성이 가장 큰 영상 프레임을 선택할 수 있다. 즉, 요철형 패턴 영상 결정부(230)는 요철형 패턴 영상 획득 장치(120)에 요철형 패턴 대상물(110)이 전체적으로 균일한 압력을 가했을 경우 영상 프레임의 무게중심을 기준으로 요철형 패턴이 대칭 구조를 가지므로 해당 합성된 영상 프레임이 적절하다고 판단할 수 있다.
요철형 패턴 영상 결정부(230)는 합성된 영상 프레임이 적절하지 않다고 판단하면 안정화 구간 결정부(220)에서 새로운 안정화 구간을 결정하도록 할 수 있다. 예를 들어, 요철형 패턴 영상 결정부(230)는 요철형 패턴 영상 획득 장치(120)에 요철형 패턴 대상물(110)이 전체적으로 균일하지 않은 압력이 가해진 경우 영상 프레임의 무게중심을 기준으로 요철형 패턴이 비대칭 구조를 가지므로 해당 합성된 영상 프레임이 적절하지 않다고 판단할 수 있다.
일 실시예에서, 요철형 패턴 영상 결정부(230)는 안정화 구간이 일정 시간(예를 들어, 1초 ~ 2초)동안 지속되고 베스트 컷(Best Cut)이 존재하는 경우 요철형 패턴 대상물(110)의 인지를 종료할 수 있다.
다른 일 실시예에서, 요철형 패턴 영상 결정부(230)는 타임-아웃(Time-out)이 발생하는 경우 베스트 컷이 존재하면 해당 베스트 컷을 출력할 수 있다.
제어부(240)는 요철형 패턴 영상 획득 장치(120)의 전체적인 동작을 제어하고, 요철형 패턴 영상 획득부(210), 안정화 구간 결정부(220) 및 요철형 패턴 영상 결정부(230) 간의 제어 흐름 또는 데이터 흐름을 제어할 수 있다.
도 3은 도 2에 있는 요철형 패턴 영상 획득 장치에서 수행되는 요철형 패턴 영상 획득 과정을 설명하는 흐름도이다.
도 3을 참조하면, 요철형 패턴 영상 획득부(210)는 요철형 패턴 대상물(110)에 대한 영상 프레임을 획득한다(단계 S310). 여기에서, 요철형 패턴 영상 획득부(210)는 요철형 패턴 대상물(110)을 인지하여 주기적으로 복수의 영상 프레임들을 획득할 수 있다.
안정화 구간 결정부(220)는 복수의 영상 프레임들 간의 유사도를 비교하여 안정화 구간을 결정한다(단계 S320).
일 실시예에서, 안정화 구간 결정부(220)는 인접하는 영상 프레임들 간의 차이가 특정 범위 이내인 구간을 안정화 구간으로 결정할 수 있다.
다른 일 실시예에서, 안정화 구간은 하기의 수학식을 통해 산출될 수 있다.
[수학식]
DD[i] = |D[i]-D[i-1]|
여기에서, D[i]는 요철형 패턴 영상 획득부(210)에서 획득한 첫 번째 영상 프레임(I0)과 요철형 패턴 영상 획득부(210)에서 획득한 현재 영상 프레임(Ii)의 차영상(즉, D[i] = |I0- Ii|)에 해당할 수 있으며, D[i-1]는 요철형 패턴 영상 획득부(210)에서 획득한 첫 번째 영상 프레임(I0)과 요철형 패턴 영상 획득부(210)에서 획득한 현재 영상 프레임 이전의 영상 프레임(Ii -1)의 차영상(즉, D[i-1] = |I0- Ii-1| )에 해당할 수 있다.
이하, 예시에서 첫 번째 영상 프레임은 제1 영상 프레임, 두 번째 영상 프레임은 제2 영상 프레임, 세 번째 영상 프레임은 제3 영상 프레임 순으로 정의한다.
예를 들어, 제1 영상 프레임과 제3 영상 프레임의 차영상 픽셀 수가 5개이고 제1 영상 프레임과 제2 영상 프레임의 차영상 픽셀 수가 3개이면 제1 최종 차영상은 2에 해당할 수 있고, 제1 영상 프레임과 제4 영상 프레임의 차영상 픽셀 수가 7개이고 제1 영상 프레임과 제3 영상 프레임의 차영상 픽셀 수가 5개이면 제2 최종 차영상은 2에 해당할 수 있고, 제1 영상 프레임과 제5 영상 프레임의 차영상 픽셀 수가 5개이고 제1 영상 프레임과 제4 영상 프레임의 차영상 픽셀 수가 7개이면 제3 최종 차영상은 2에 해당할 수 있으며, 제1 영상 프레임과 제6 영상 프레임의 차영상 픽셀 수가 10개이고 제1 영상 프레임과 제5 영상 프레임의 차영상 픽셀 수가 5개이면 제4 최종 차영상은 10에 해당할 수 있어, 안정화 구간은 제1 영상 프레임 획득 구간부터 제5 영상 프레임 획득 구간에 해당할 수 있다.
요철형 패턴 영상 결정부(230)는 안정화 구간 결정부(220)에서 결정된 안정화 구간에 있는 복수의 안정화된 영상 프레임들을 누적하여 요철형 패턴 영상을 결정한다(단계 S330).
일 실시예에서, 합성되는 영상 프레임들은 하기의 수학식을 통해 산출될 수 있다.
[수학식]
L = (w1*M + w2*D)/(w1+w2)
여기에서, w1 및 w2(예를 들어, w1은 w2보다 2배 이상의 값으로 구현될 수 있음)는 영상 프레임에 대한 가중치에 해당할 수 있고, M은 픽셀 밝기 값이 가장 어두운 영상 프레임에 해당할 수 있으며, D는 합성을 위해 현재 입력된 영상 프레임에 해당할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 요철형 패턴 영상 획득 장치에서 수행되는 요철형 패턴 영상 획득 과정을 설명하는 흐름도이다.
도 4를 참조하면, 요철형 패턴 영상 획득 장치(120)는 요철형 패턴 대상물(110)을 인지한다(단계 S401). 여기에서, 요철형 패턴 대상물(110)은 도장, 스탬프와 같이 오목함과 볼록함이 공존하는 물체에 해당할 수 있다.
요철형 패턴 영상 획득부(210)는 특정 구간 이내에서 요철형 패턴 대상물(110)에 대한 복수의 영상 프레임들을 획득한다(단계 S402).
일 실시예에서, 요철형 패턴 영상 획득부(210)는 요철형 패턴 대상물(110)이 요철형 패턴 영상 획득 장치(120)에서 인지된 시점부터 인지되지 않는 시점 이내에서 주기적(예를 들어, 0.1초 ~ 0.3초 간격)으로 복수의 영상 프레임들을 획득할 수 있다.
안정화 구간 결정부(220)는 인접하는 영상 프레임들 중 제1 영상 프레임을 획득한다(단계 S403). 여기에서, 안정화 구간 결정부(220)는 복수의 영상 프레임들 중 인접하는 영상 프레임들 간의 유사도를 비교하여 안정화 구간을 결정할 수 있다. 예를 들어, 안정화 구간 결정부(220)는 인접하는 영상 프레임들 간의 차이가 특정 범위 이내인 구간을 안정화 구간으로 결정할 수 있다.
안정화 구간 결정부(220)는 인접하는 영상 프레임들 중 결정된 제1 영상 프레임과의 차이가 특정 범위 이내이고 순차적인 영상 프레임들을 판단한다(단계 S404). 예를 들어, 안정화 구간 결정부(220)는 제1 영상 프레임과 유사도가 높은 영상 프레임들(예를 들어, 두 번째 영상 프레임, 세 번째 영상 프레임 및 다섯 번째 영상 프레임)을 순차적으로 판단할 수 있다.
안정화 구간 결정부(220)는 인접하는 영상 프레임들 중 결정된 제1 영상 프레임과의 차이가 특정 범위 이내이고 순차적인 영상 프레임들이 없다고 판단하면 새로운 제1 영상 프레임을 획득한다.
안정화 구간 결정부(220)는 단계 S404를 만족하는 적어도 하나의 제2 영상 프레임을 획득한다(단계 S405).
안정화 구간 결정부(220)는 특정 개수의 제2 영상 프레임을 순차적으로 순환 큐에 저장한다(단계 S406). 예를 들어, 안정화 구간 결정부(220)는 요철형 패턴 영상 획득부(210)에서 제2 영상 프레임으로 획득한 두 번째 영상 프레임, 세 번째 영상 프레임, 다섯 번째 영상 프레임을 순차적으로 순환 큐에 저장할 수 있다.
안정화 구간 결정부(220)는 첫 번째 영상 프레임과 인접하는 영상 프레임들 각각 간의 차이가 가장 큰 영상 프레임을 키 영상 프레임으로서 선택한다(단계 S407).
일 실시예에서, 안정화 구간 결정부(220)는 첫 번째 영상 프레임과의 차영상 면적(D[s])이 안정화 구간 내에서 가장 큰 영상 프레임을 키 영상 프레임으로 선택하여 키 영상 프레임과 인접한 영상 프레임들(예를 들어, D[s-1], D[s-2], D[s-3], D[s-4])을 획득할 수 있다.
요철형 패턴 영상 결정부(230)는 안정화 구간에 있는 영상 프레임들 중 키 영상 프레임과 인접한 적어도 하나의 영상 프레임을 합성한다(단계 S408). 예를 들어, 요철형 패턴 영상 결정부(230)는 키 영상 프레임과 인접한 영상 프레임들(예를 들어, D[s-1], D[s-2], D[s-3], D[s-4])을 합성할 수 있다. 다른 예를 들어, 요철형 패턴 영상 결정부(230)는 키 영상 프레임과 합성할 영상 프레임에 가중치를 각각 반영하여 합성할 수 있다.
요철형 패턴 영상 결정부(230)는 결정된 요철형 패턴 영상의 무게중심을 기초로 합성된 영상 프레임의 적절성을 판단한다(단계 S409).
일 실시예에서, 요철형 패턴 영상 결정부(230)는 합성된 영상 프레임의 노이즈를 제거하고 요철형 패턴에 있는 픽셀들의 좌표값들에 대한 평균을 통해 무게중심을 구할 수 있다. 여기에서, 요철형 패턴 영상 결정부(230)는 요철형 패턴 대상물(110)이 요철형 패턴 영상 획득 장치(120)에 전체적으로 균일한 압력을 가했을 경우 영상 프레임의 무게중심을 기준으로 요철형 패턴이 대칭 구조를 가지므로 해당 합성된 영상 프레임이 적절하다고 판단할 수 있다.
다른 일 실시예에서, 요철형 패턴 영상 결정부(230)는 합성된 영상 프레임이 적절하지 않은 경우에는 안정화 구간 결정부(220)가 다른 안정화 구간을 결정하도록 할 수 있다. 여기에서, 요철형 패턴 영상 결정부(230)는 요철형 패턴 대상물(110)이 요철형 패턴 영상 획득 장치(120)에 특정 부분만 압력이 가해진 경우 영상 프레임의 무게중심을 기준으로 요철형 패턴이 비대칭 구조를 가지므로 해당 합성된 영상 프레임이 적절하지 않다고 판단할 수 있다.
요철형 패턴 영상 결정부(230)는 안정화 구간 결정부(220)에서 결정된 안정화 구간에 있는 복수의 안정화된 영상 프레임들을 누적하여 요철형 패턴 영상을 결정한다(단계 S410).
일 실시예에서, 요철형 패턴 영상 결정부(230)는 안정화 구간이 일정 시간(예를 들어, 1초 ~ 2초)동안 지속되고 베스트 컷(Best Cut)이 존재하는 경우 요철형 패턴 대상물(110)의 인지를 종료할 수 있다.
도 5a 및 도 5b는 도 2에 있는 요철형 패턴 영상 획득 장치에서 획득한 영상 프레임을 예시한 도면이다.
도 5a를 참조하면, 요철형 패턴 영상 결정부(230)는 요철형 패턴 대상물(110)이 요철형 패턴 영상 획득 장치(120)에 전체적으로 균일한 압력으로 가해졌을 때 획득한 영상 프레임들을 합성하여 요철형 패턴 영상을 획득할 수 있다.
일 실시예에서, 요철형 패턴 영상 획득부(210)는 요철형 패턴 대상물(110)의 전체적인 면적을 최대한 획득하여 합성에 사용되는 영상 프레임 개수를 최소화 함으로써 요철형 패턴 영상의 현실성을 극대화할 수 있다.
도 5b를 참조하면, 요철형 패턴 영상은 합성될 때 요철형 패턴 대상물(110)의 미세한 위치 이동으로 인해서 요철형 패턴 대상물(110)의 실제 패턴보다 진해지거나 굵어질 수 있으며 겹치거나 번지는 현상이 발생할 수 있다.
도 6은 도 2에 있는 요철형 패턴 영상 획득 장치에서 획득한 사용자의 패턴을 예시한 그래프이다.
도 6을 참조하면, 요철형 패턴 영상 획득 장치(120)는 요철형 패턴 대상물(110)의 압력이 안정화 되는 구간을 찾을 수 있다. 여기에서, 요철형 패턴 영상은 안정화 구간에서 획득되는 영상 프레임들을 이용하여 합성해야 현실성이 높아질 수 있다.
일 실시예에서, 요철형 패턴 영상 획득 장치(120)는 적어도 하나 이상의 안정화 구간을 획득할 수 있다. 예를 들어, 요철형 패턴 영상 획득 장치(120)는 순차적으로 안정화 구간(601), 불안정화 구간, 안정화 구간(602), 불안정화 구간, 안정화 구간(603), 불안정화 구간, 안정화 구간(604)을 획득할 수 있다. 여기에서, t는 요철형 패턴 영상 획득 장치(120)가 요철형 패턴 대상물(110)을 인지하는 시간에 해당할 수 있으며, p는 요철형 패턴 영상 획득 장치(120)에 가해지는 요철형 패턴 대상물(110)의 압력에 해당할 수 있다.
상기에서는 본 출원의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 출원을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
110: 요철형 패턴 대상물
120: 요철형 패턴 영상 획득 장치
210: 요철형 패턴 영상 획득부
220: 안정화 구간 결정부
230: 요철형 패턴 영상 결정부
240: 제어부
601, 602, 603, 604: 안정화 구간

Claims (24)

  1. 특정 구간 이내에서 요철형 패턴 대상물에 대한 복수의 영상 프레임들을 획득하는 요철형 패턴 영상 획득부;
    상기 복수의 영상 프레임들 중 첫 번째 영상 프레임 및 상기 첫 번째 영상 프레임과 인접하는 영상 프레임들 각각 간의 차이가 가장 큰 영상 프레임을 키 영상 프레임으로서 선택하여 안정화 구간을 결정하는 안정화 구간 결정부; 및
    상기 결정된 안정화 구간에 있는 복수의 안정화된 영상 프레임들을 누적하여 요철형 패턴 영상을 결정하는 요철형 패턴 영상 결정부를 포함하는 요철형 패턴 영상 획득 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 요철형 패턴 영상 획득부는
    상기 요철형 패턴 대상물을 인지하여 주기적으로 상기 복수의 영상 프레임들을 획득하는 것을 특징으로 하는 요철형 패턴 영상 획득 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 안정화 구간 결정부는
    상기 인접하는 영상 프레임들 간의 차이가 특정 범위 이내인 구간을 상기 안정화 구간으로 결정하는 것을 특징으로 하는 요철형 패턴 영상 획득 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 안정화 구간 결정부는
    상기 인접하는 영상 프레임들 중 제1 영상 프레임을 획득하고, 상기 인접하는 영상 프레임들 중 상기 결정된 제1 영상 프레임과의 차이가 특정 범위 이내이고 순차적인 적어도 하나의 제2 영상 프레임을 획득하는 것을 특징으로 하는 요철형 패턴 영상 획득 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 안정화 구간 결정부는
    특정 개수의 제2 영상 프레임을 순차적으로 순환 큐에 저장하는 것을 특징으로 하는 요철형 패턴 영상 획득 장치.
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서, 상기 요철형 패턴 영상 결정부는
    상기 안정화 구간에 있는 영상 프레임들을 중 상기 키 영상 프레임과 인접한 적어도 하나의 영상 프레임을 합성하는 것을 특징으로 하는 요철형 패턴 영상 획득 장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 요철형 패턴 영상 결정부는
    상기 키 영상 프레임과 합성할 영상 프레임에 가중치를 각각 반영하여 합성하는 것을 특징으로 하는 요철형 패턴 영상 획득 장치.
  9. 제7항에 있어서, 상기 요철형 패턴 영상 결정부는
    상기 결정된 요철형 패턴 영상의 무게중심을 기초로 상기 합성된 영상 프레임의 적절성을 판단하는 것을 특징으로 하는 요철형 패턴 영상 획득 장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 요철형 패턴 영상 결정부는
    상기 합성된 영상 프레임의 노이즈를 제거하고 상기 요철형 패턴에 있는 픽셀들의 좌표값들에 대한 평균을 통해 상기 무게중심을 구하는 것을 특징으로 하는 요철형 패턴 영상 획득 장치.
  11. 제10항에 있어서, 상기 요철형 패턴 영상 결정부는
    상기 합성된 영상 프레임이 적절하지 않은 경우에는 상기 안정화 구간 결정부가 다른 안정화 구간을 결정하도록 하는 것을 특징으로 하는 요철형 패턴 영상 획득 장치.
  12. 제1항에 있어서, 상기 요철형 패턴 영상 결정부는
    상기 안정화 구간이 일정 시간 동안 지속되고 베스트 컷(Best Cut)이 존재하는 경우 상기 복수의 영상 프레임들의 누적을 종료하는 것을 특징으로 하는 요철형 패턴 영상 획득 장치.
  13. 요철형 패턴 영상 획득 장치에서 수행되는 요철형 패턴 영상 획득 방법에 있어서,
    특정 구간 이내에서 요철형 패턴 대상물에 대한 복수의 영상 프레임들을 획득하는 단계;
    상기 복수의 영상 프레임들 중 첫 번째 영상 프레임 및 상기 첫 번째 영상 프레임과 인접하는 영상 프레임들 각각 간의 차이가 가장 큰 영상 프레임을 키 영상 프레임으로서 선택하여 안정화 구간을 결정하는 단계; 및
    상기 결정된 안정화 구간에 있는 복수의 안정화된 영상 프레임들을 누적하여 요철형 패턴 영상을 결정하는 단계를 포함하는 요철형 패턴 영상 획득 방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 복수의 영상 프레임들을 획득하는 단계는
    상기 요철형 패턴 대상물을 인지하여 주기적으로 상기 복수의 영상 프레임들을 획득하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 요철형 패턴 영상 획득 방법.
  15. 제13항에 있어서, 상기 안정화 구간을 결정하는 단계는
    상기 인접하는 영상 프레임들 간의 차이가 특정 범위 이내인 구간을 상기 안정화 구간으로 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 요철형 패턴 영상 획득 방법.
  16. 제15항에 있어서, 상기 안정화 구간을 결정하는 단계는
    상기 인접하는 영상 프레임들 중 제1 영상 프레임을 획득하고, 상기 인접하는 영상 프레임들 중 상기 결정된 제1 영상 프레임과의 차이가 특정 범위 이내이고 순차적인 적어도 하나의 제2 영상 프레임을 획득하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 요철형 패턴 영상 획득 방법.
  17. 제16항에 있어서, 상기 안정화 구간을 결정하는 단계는
    특정 개수의 제2 영상 프레임을 순차적으로 순환 큐에 저장하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 요철형 패턴 영상 획득 방법.
  18. 삭제
  19. 제13항에 있어서, 상기 요철형 패턴 영상을 결정하는 단계는
    상기 안정화 구간에 있는 영상 프레임들을 중 상기 키 영상 프레임과 인접한 적어도 하나의 영상 프레임을 합성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 요철형 패턴 영상 획득 방법.
  20. 제19항에 있어서, 상기 요철형 패턴 영상을 결정하는 단계는
    상기 키 영상 프레임과 합성할 영상 프레임에 가중치를 각각 반영하여 합성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 요철형 패턴 영상 획득 방법.
  21. 제19항에 있어서, 상기 요철형 패턴 영상을 결정하는 단계는
    상기 결정된 요철형 패턴 영상의 무게중심을 기초로 상기 합성된 영상 프레임의 적절성을 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 요철형 패턴 영상 획득 방법.
  22. 제21항에 있어서, 상기 요철형 패턴 영상을 결정하는 단계는
    상기 합성된 영상 프레임의 노이즈를 제거하고 상기 요철형 패턴에 있는 픽셀들의 좌표값들에 대한 평균을 통해 상기 무게중심을 구하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 요철형 패턴 영상 획득 방법.
  23. 제22항에 있어서, 상기 요철형 패턴 영상을 결정하는 단계는
    상기 합성된 영상 프레임이 적절하지 않은 경우에는 상기 안정화 구간 결정부가 다른 안정화 구간을 결정하도록 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 요철형 패턴 영상 획득 방법.
  24. 제13항에 있어서, 상기 요철형 패턴 영상을 결정하는 단계는
    상기 안정화 구간이 일정 시간 동안 지속되고 베스트 컷(Best Cut)이 존재하는 경우 상기 복수의 영상 프레임들의 누적을 종료하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 요철형 패턴 영상 획득 방법.
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