KR101445831B1 - 3D measurement apparatus and method - Google Patents

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Abstract

3차원 형상 측정 장치 및 측정 방법이 개시된다.
3차원 형상 측정을 위해, 위상 천이된 프린지 패턴 생성 단계에서 측정 대상의 부위별 반사 특성을 반영하도록, 획득된 영상의 임의의 픽셀 지점에 노출된 광에 영향을 미치는 패턴 생성/투영부의 매칭 픽셀을 산출하고, 매칭 픽셀로 산출된 프린지 패턴의 픽셀 위치에 광의 세기를 보정하여, 프린지 패턴을 보정하고, 측정 대상의 부위별 반사 특성을 반영하도록 보정된 프린지 패턴을 측정 대상에 투영하고, 측정 대상으로부터 반사되는 왜곡된 프린지 패턴의 위상 정보를 이용하여 측정 대상의 높이 정보를 계산한다.A three-dimensional shape measuring apparatus and a measuring method are disclosed.
For the three-dimensional shape measurement, a matching pixel of the pattern generating / projecting unit, which affects the light exposed at an arbitrary pixel point of the obtained image, is reflected in the phase-shifted fringe pattern generating step The fringe pattern is corrected by correcting the light intensity at the pixel position of the fringe pattern calculated by the matching pixel, and the corrected fringe pattern is projected onto the measurement target so as to reflect the reflection characteristic of each part of the measurement target. The height information of the object to be measured is calculated using the phase information of the reflected distorted fringe pattern.

Description

3차원 형상 측정 장치 및 측정 방법{3D measurement apparatus and method}TECHNICAL FIELD The present invention relates to a 3D measurement apparatus and method,

3차원 형상 측정 장치 및 측정 방법에 관한 것으로, 위상천이 프린지 패턴을 이용한 3차원 형상 측정 장치 및 측정 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a three-dimensional shape measuring apparatus and a measuring method, and more particularly, to a three-dimensional shape measuring apparatus and a measuring method using a phase shift fringe pattern.

위상 천이 프린지 패턴(이하, 프린지 패턴)을 이용하는 3차원(3-D) 형상 측정 장치 및 방법은 투영된 프린지 패턴을 폭넓은 방향으로 균질하게 반사시킬 수 있는, 즉 난반사율이 높고 균질한 대상에 제한적으로 적용되어 왔다. 이러한 대상들은 반사되어 획득된 이미지에 노이즈를 적게 포함시켜 위상 정보 계산을 용이하게 만들므로 높은 정밀도로 측정이 가능하기 때문이다.A three-dimensional (3-D) shape measuring apparatus and method using a phase shift fringe pattern (hereinafter referred to as a fringe pattern) is a method for measuring a three-dimensional (3-D) shape of a projected fringe pattern, Has been limited. This is because these objects are reflected and the noise is less included in the acquired image, making the calculation of the phase information easy, so that it is possible to measure with high precision.

그러나, 서로 다른 반사 특성을 갖는 어려 부품들이 실장된 인쇄회로기판(PCB)이나 금속 계열의 부품과 같이, 표면 거칠기가 매우 낮아서 부분적 정반사가 이루어지는 측정 대상의 경우, 하나의 획득 이미지에서 반사 특징이 좋은 부품으로부터 반사된 프린지 패턴은 이미지의 깊이가 예컨대, '255'레벨에서 포화(saturation)되고, 반사 특징이 나쁜 부품으로부터 반사된 프린지 패턴은 깊이가 제로('0') 레벨에서 포화될 수 있다. 이 경우, 위상 정보를 계산하면 포화된 패턴 부위에서는 정확한 계산이 이루어지지 않게 된다. However, in the case of a measurement target in which partial specular reflection occurs because the surface roughness is very low, such as a printed circuit board (PCB) or a metal-based part on which small parts having different reflection characteristics are mounted, The fringe pattern reflected from the part may be saturated at a depth of, for example, '255', and the fringe pattern reflected from the bad component may be saturated at a depth of '0' level. In this case, if the phase information is calculated, accurate calculation is not performed at the saturated pattern part.

프린지 패턴 생성 단계에서 측정 대상의 부위별 반사 특성을 반영하여, 정밀한 3차원 측정이 가능한 3차원 형상 측정 장치 및 측정 방법을 제공한다.A three-dimensional shape measuring device and a measuring method capable of performing accurate three-dimensional measurement by reflecting reflection characteristics of a part to be measured in a fringe pattern generating step are provided.

본 발명의 실시에에 따른 3차원 형상 측정 장치는, 위상 천이된 프린지 패턴을 생성하여 측정 대상에 투영하는 패턴 생성/투영부와; 측정 대상으로부터 반사되는 왜곡된 프린지 패턴을 획득하는 영상 획득부와; 왜곡된 프린지 패턴의 위상 정보를 이용하여 측정 대상의 높이 정보를 계산하는 높이 산출부와, 상기 영상 획득부에서 획득된 영상의 임의의 픽셀 지점에 노출된 광에 영향을 미치는 패턴 생성/투영부의 매칭 픽셀을 산출하는 매칭 픽셀 산출부를 포함하며, 매칭 픽셀로 산출된 프린지 패턴의 픽셀 위치에 광의 세기를 보정하여 보정된 프린지 패턴을 생성하도록 상기 패턴 생성/투영부를 제어하는 신호처리/제어부;를 포함한다.A three-dimensional shape measuring apparatus according to an embodiment of the present invention includes a pattern generating / projecting unit for generating a phase-shifted fringe pattern and projecting the fringe pattern onto a measurement target; An image obtaining unit for obtaining a distorted fringe pattern reflected from an object to be measured; A height calculating unit for calculating height information of a measurement target using the phase information of the distorted fringe pattern; a matching unit for matching the pattern generating / projecting unit that affects the light exposed at an arbitrary pixel point of the image acquired by the image acquiring unit And a signal processing / controlling unit for controlling the pattern generating / projecting unit to generate a corrected fringe pattern by correcting the light intensity at a pixel position of the fringe pattern calculated by the matching pixel, the matching pixel calculating unit calculating a pixel .

상기 패턴 생성/투영부는, 패턴을 생성하는 공간광변조기를 포함할 수 있다.The pattern generating / projecting unit may include a spatial light modulator for generating a pattern.

상기 공간광변조기는 디지털 마이크로 미러 디바이스나 액정디스플레이를 포함할 수 있다.The spatial light modulator may include a digital micromirror device or a liquid crystal display.

매칭 픽셀 산출을 위해 그레이 코드 패턴을 이용할 수 있다.Gray code patterns can be used for matching pixel computation.

상기 그레이 코드 패턴의 수는 프린지 패턴의 주기수 p에 대해, log2(p)와 같거나 많도록 설정될 수 있다.The number of gray code patterns may be set to be equal to or greater than log 2 (p) for the period number p of the fringe pattern.

상기 그레이 코드 패턴은 상기 패턴 생성/투영부에서 생성될 수 있다.The gray code pattern may be generated in the pattern generation / projection unit.

상기 신호처리/제어부는, 측정 대상에 투영되는 그레이 코드 패턴의 영상과, 상기 측정 대상에서 반사되고 상기 영상 획득부로 획득되며 상기 측정 대상의 존재에 의해 왜곡되는 그레이 코드 패턴 영상의 코드워드를 비교하여 매칭 픽셀을 산출할 수 있다.The signal processing / control unit compares an image of a gray code pattern projected onto a measurement object and a code word of a gray code pattern image reflected by the measurement object and obtained by the image acquisition unit and distorted by the presence of the measurement object A matching pixel can be calculated.

상기 그레이 코드 패턴은, 복수개가 측정 대상에 순차로 투영될 수 있다.The plurality of gray code patterns may be sequentially projected on the measurement target.

본 발명의 실시예에 따른 3차원 형상 측정 방법은, 위상 천이된 프린지 패턴 생성 단계에서 측정 대상의 부위별 반사 특성을 반영하도록, 획득된 영상의 임의의 픽셀 지점에 노출된 광에 영향을 미치는 패턴 생성/투영부의 매칭 픽셀을 산출하는 단계와; 매칭 픽셀로 산출된 프린지 패턴의 픽셀 위치에 광의 세기를 보정하여, 프린지 패턴을 보정하는 단계와; 측정 대상의 부위별 반사 특성을 반영하도록 보정된 프린지 패턴을 측정 대상에 투영하고, 측정 대상으로부터 반사되는 왜곡된 프린지 패턴의 위상 정보를 이용하여 측정 대상의 높이 정보를 계산하는 단계;를 포함할 수 있다.A three-dimensional shape measuring method according to an exemplary embodiment of the present invention is a method of measuring a three-dimensional shape of a pattern, which reflects light reflected from an arbitrary pixel of a captured image, Calculating matching pixels of the generation / projection unit; Correcting the intensity of the light at the pixel position of the fringe pattern calculated by the matching pixel to correct the fringe pattern; And projecting the corrected fringe pattern to reflect the reflection characteristic of each part of the measurement object onto the measurement object and calculating height information of the measurement object using the phase information of the distorted fringe pattern reflected from the measurement object have.

상기 매칭 픽셀을 산출하는 단계는, 패턴 생성/투영부를 이용하여 생성된 그레이 코드 패턴을 측정 대상에 투영하는 단계와; 측정 대상으로부터 반사된 왜곡된 그레이 코드 패턴을 획득하여, 투영되는 그레이 코드 패턴 영상과 왜곡된 그레이 코드 패턴 영상의 코드워드를 비교하여 패턴 생성/투영부의 매칭 픽셀을 산출하는 단계;를 포함할 수 있다.The calculating of the matching pixel may include projecting a gray code pattern generated using the pattern generating / projecting unit onto a measurement target; Obtaining a distorted gray code pattern reflected from the measurement object, and comparing the projected gray code pattern image with a code word of the distorted gray code pattern image to calculate a matching pixel of the pattern generating / projecting unit .

상기한 바와 같은 본 발명의 실시예에 따른 3차원 형상 측정 장치 및 측정 방법에 따르면, 프린지 패턴 생성 단계에서 측정 대상의 부위별 반사 특성을 반영하므로, 정밀하고 정확하게 3차원 형상 측정이 가능하다.According to the apparatus and method for measuring three-dimensional shape according to the embodiment of the present invention, the reflection characteristic of each part of the measurement object is reflected in the fringe pattern generation step, so that accurate and accurate three-dimensional shape measurement is possible.

도 1은 부분적 정반사가 이루어지는 측정 대상에서 반사된 프린지 패턴의 광강도의 포화를 개략적으로 보여주는 그래프이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 3차원 형상 측정 장치를 개략적으로 보여준다.
도 3은 측정 대상에 순차적으로 투영되는 복수의 그레이 코드 패턴의 예시를 보여준다.
도 4는 측정 대상의 표면으로부터 반사되어 획득된 왜곡된 그레이 코드 패턴의 예를 보여준다.
도 5는 도 3의 그레이 코드 패턴에 의해 얻어질 수 있는 16개의 코드워드를 보여준다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 위상 천이 프린지 패턴을 이용한 3차원 표면 형상 측정 과정을 개략적으로 보인 순서도이다.
도 7은 상단 부분에 θ만큼 위상 천이된 3개의 사인파(프린지)를 예시적으로 보여주며, 하단 부분에 θ만큼씩 위상이 시프트된 사인파(프린지) 패턴들이 오버랩된 이미지를 보여준다.
도 8a는 측정 대상이 없는 기준면(reference plane)에 프린지 패턴을 투영하여 위상지도(φ(x,y))를 얻는 과정을 보여준다.
도 8b는 측정 대상(object)이 기준면 상에 놓여 있을 때, 이 측정 대상에 프린지 패턴을 투영하여 위상지도(φ(x,y))를 얻는 과정을 보여준다.
도 9는 위상 펼침 방식의 일예를 보여준다.Fig. 1 is a graph schematically showing the saturation of the light intensity of a fringe pattern reflected at a measurement target in which a partially regular reflection occurs.
2 schematically shows a three-dimensional shape measuring apparatus according to an embodiment of the present invention.
Fig. 3 shows an example of a plurality of gray code patterns sequentially projected on the measurement object.
Fig. 4 shows an example of a distorted gray code pattern obtained by reflection from the surface of the measurement object.
Fig. 5 shows 16 codewords that can be obtained by the gray code pattern of Fig.
6 is a flowchart schematically showing a process of measuring a three-dimensional surface shape using a phase shift fringe pattern according to an embodiment of the present invention.
FIG. 7 exemplarily shows three sinusoidal waves (fringes) phase-shifted by? In the upper part, and shows an image in which sine wave (fringe) patterns shifted in phase by?
8A shows a process of obtaining a phase map φ (x, y) by projecting a fringe pattern on a reference plane having no measurement target.
8B shows a process of obtaining a phase map φ (x, y) by projecting a fringe pattern onto the measurement object when the measurement object is on the reference plane.
FIG. 9 shows an example of the phase spreading method.

이하, 첨부된 도면들을 참조하면서 본 발명의 실시예에 따른 3차원 형상 측정 장치 및 측정 방법을 상세히 설명한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하며, 각 구성요소의 크기나 두께는 설명의 명료성을 위해 과장되어 있을 수 있다.Hereinafter, a three-dimensional shape measuring apparatus and a measuring method according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the drawings, like reference numerals refer to like elements, and the size or thickness of each element may be exaggerated for clarity of explanation.

도 1은 부분적 정반사가 이루어지는 측정 대상에서 반사된 프린지 패턴의 광강도의 포화를 개략적으로 보여주는 그래프이다.Fig. 1 is a graph schematically showing the saturation of the light intensity of a fringe pattern reflected at a measurement target in which a partially regular reflection occurs.

도 1을 참조하면, 부분적 정반사가 이루어지는 측정 대상에 프린지 패턴을 형성할 때, 이로부터 반사된 프린지 패턴은 반사 특징이 좋은 부분에서는 이미지 세기 깊이(intensity depth)가 '255' 레벨에서 포화('255' Level Saturation)되고, 반사 특징이 나쁜 부분에서는 깊이가 '0'레벨에서 포화('0' Level Saturation)될 수 있다. Referring to FIG. 1, when a fringe pattern is formed on an object to be partially regularly reflected, the reflected fringe pattern has an intensity intensity of '255' 'Level Saturation'), and the depth may be saturated ('0' Level Saturation) at a level of '0' in a portion where the reflection characteristic is bad.

따라서, 프린지 패턴 생성 단계에서 측정 대상의 부위별 반사 특성을 반영하는 것이 필요하다. 즉, 반사 특성이 높은 부품(즉, 정반사율(specular reflection)이 높은 특성의 표면)에는 투영되는 빛의 세기(intensity)를 좀 더 낮추어주고, 반대로 반사특성이 낮은 부품(정반사율이 낮은 특성의 표면)에는 빛의 세기를 좀 더 높여 줌으로써, 하나의 획득된 이미지 내에서 보다 균질한 프린지 패턴이 형성될 수 있도록 하는 것이 필요하다.Therefore, it is necessary to reflect the reflection characteristic of each part of the measurement target in the fringe pattern generation step. That is, the intensity of the projected light is further lowered on a component having a high reflection characteristic (that is, a surface having a characteristic of high specular reflection), and on the contrary, a component having a low reflection characteristic It is necessary to increase the intensity of the light to a more homogeneous fringe pattern in a single acquired image.

본 발명의 실시예에 따른 3차원 형상 측정 장치 및 측정 방법에 따르면, 프린지 패턴 생성 단계에서, 이러한 측정 대상의 부위별 반사 특성을 반영한 프린지 패턴을 생성 및 투영함으로써, 정밀한 3차원 형상의 측정이 가능하며, 다양한 표면 반사 특성을 갖는 대상에 프린지 패턴을 이용한 3차원 형상 측정 기술을 적용할 수 있도록 마련된다. According to the three-dimensional shape measuring apparatus and measuring method according to the embodiment of the present invention, in the fringe pattern generating step, it is possible to measure a precise three-dimensional shape by generating and projecting a fringe pattern reflecting the reflection characteristic of each part of the measurement target Dimensional shape measuring technology using a fringe pattern on objects having various surface reflection characteristics.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 3차원 형상 측정 장치(10)를 개략적으로 보여준다.Fig. 2 schematically shows a three-dimensional shape measuring apparatus 10 according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 측정 장치(10)는, 패턴 생성/투영부(30), 영상 획득부(50), 신호처리/제어부(70)를 포함한다. 2, the measuring apparatus 10 includes a pattern generating / projecting unit 30, an image acquiring unit 50, and a signal processing / controlling unit 70. The pattern generating /

상기 패턴 생성/투영부(30)는 위상 천이된 프린지 패턴을 생성하고 측정 대상(20)의 표면에 투영한다. 또한, 상기 패턴 생성/투영부(30)는 매칭 픽셀 산출을 위해, 그레이 코드 패턴(Gray-code pattern)을 생성하여 측정 대상(20)의 표면에 투영할 수 있다.The pattern generating / projecting unit 30 generates a phase shifted fringe pattern and projects it onto the surface of the object 20 to be measured. Also, the pattern generating / projecting unit 30 may generate a gray-code pattern for projecting the surface of the measurement target 20 for matching pixel calculation.

상기 패턴 생성/투영부(30)는 위상 천이된 프린지 패턴을 생성하거나 매칭 픽셀 산출을 그레이 코드 패턴을 생성하도록 공간광변조기(35: Spatial Light Modulator)를 포함할 수 있다. 공간광변조기(35)로는, 디지털 마이크로 미러 디바이스(Digital Micro-mirror Device:DMD)나 액정 디스플레이(Liquid Crystal Display) 등이 적용될 수 있다.The pattern generating / projecting unit 30 may include a spatial light modulator 35 to generate a phase shifted fringe pattern or generate a matching pixel calculation to generate a gray code pattern. The spatial light modulator 35 may be a digital micro-mirror device (DMD) or a liquid crystal display (LCD).

상기 영상 획득부(50)는, 측정 대상(20)의 표면으로부터 반사되는 왜곡된 프린지 패턴이나 그레이 코드 패턴을 촬상소자 예컨대, 카메라(55)로 획득한다. The image acquiring unit 50 acquires a distorted fringe pattern or a gray code pattern reflected from the surface of the measurement target 20 with an image pickup device such as a camera 55. [

상기 신호처리/제어부(70)는 측정 대상(20)에 투영되고 반사되는 왜곡된 프린지 패턴의 위상 정보를 이용하여 측정 대상(20)의 높이 정보를 계산하도록 마련될 수 있다. 또한, 신호처리/제어부(70)는 프린지 패턴 생성 단계에서 측정 대상(20)의 다양한 표면 반사 특성을 반영하도록, 영상 획득부(50)에서 획득된 이미지의 임의의 픽셀 지점에 노출된 광에 영향을 미치는 패턴 생성/투영부(30)의 매칭 픽셀을 산출하고, 매칭 픽셀로 산출된 프린지 패턴의 픽셀 위치에 광의 세기를 보정하여 보정된 프린지 패턴을 생성하도록, 전체 시스템을 제어함과 아울러 상기 패턴 생성/투영부(30)를 제어하도록 마련될 수 있다.The signal processing / control unit 70 may be arranged to calculate height information of the measurement object 20 using the phase information of the distorted fringe pattern projected and reflected on the measurement object 20. [ In addition, the signal processing / control unit 70 may control the fringe pattern generation step so as to reflect the various surface reflection characteristics of the measurement target 20 in the fringe pattern generation step, And controls the entire system so as to generate a corrected fringe pattern by correcting the light intensity at the pixel position of the fringe pattern calculated by the matching pixel, And to control the generation / projection unit 30.

이를 위하여, 상기 신호처리/제어부(70)는, 높이 산출부(71) 및 매칭 픽셀 산출부(75)를 포함할 수 있다. 신호처리/제어부(70)는 높이 산출부(71)를 통하여 측정 대상(20)에 투영되고 반사되는 왜곡된 프린지 패턴의 위상정보를 이용해 측정 대상(20)의 높이 정보를 계산할 수 있다. 또한, 신호처리/제어부(70)는 매칭 픽셀 산출부(75)를 통하여, 영상 획득부(50)에서 획득된 이미지의 임의의 픽셀 지점에 노출되는 광에 영향을 미치는 패턴 생성/투영부(30)의 매칭 픽셀을 산출할 수 있다.For this, the signal processing / control unit 70 may include a height calculating unit 71 and a matching pixel calculating unit 75. The signal processing / control unit 70 can calculate the height information of the measurement target 20 by using the phase information of the distorted fringe pattern projected and reflected on the measurement target 20 through the height calculation unit 71. [ The signal processing / control unit 70 also controls the pattern generating / projecting unit 30 (see FIG. 1) 30, which affects the light exposed at an arbitrary pixel point of the image acquired by the image acquiring unit 50 ) Can be calculated.

본 발명의 실시예에 따른 3차원 형상 측정 장치(10)는 매칭 픽셀 산출을 위해 그레이 코드 패턴(Gray-code pattern)을 이용할 수 있다. 또한, 복수의 그레이 코드 패턴을 순차로 측정 대상(20)에 투영할 수 있다. 상기 그레이 코드 패턴은 패턴 생성/투영부(30)에서 생성될 수 있다. 이때, 사용되는 그레이 코드 패턴의 수는 프린지 패턴의 주기수 p에 대해, log2(P)와 같거나 많도록 설정될 수 있다.The 3D shape measuring apparatus 10 according to the embodiment of the present invention may use a Gray-code pattern for matching pixel calculation. Further, a plurality of gray code patterns can be successively projected onto the measurement target 20. The gray code pattern may be generated in the pattern generating / projecting unit 30. At this time, the number of gray code patterns to be used may be set to be equal to or greater than log 2 (P) with respect to the number of cycles p of the fringe pattern.

매칭 픽셀 산출을 위해, 패턴 생성/투영부(30)는 그레이 코드 패턴(Gray-code pattern)을 측정 대상(20)에 투영하고, 측정 대상(20)에서 반사된 그레이 코드 패턴은 영상 획득부(50)로 획득한다. 반사된 그레이 코드 패턴은 측정 대상(20)의 존재에 의해 왜곡될 수 있다. 신호처리/제어부(70)의 매칭 픽셀 산출부(75)는 투영된 그레이 코드 패턴 영상과 측정 대상(20)에 의해 왜곡된 그레이 코드 패턴 영상의 코드워드(code word)를 비교하여 매칭 픽셀을 산출할 수 있다.For the matching pixel calculation, the pattern generating / projecting unit 30 projects a gray code pattern onto the measurement target 20 and the gray code pattern reflected from the measurement target 20 is projected onto the image acquiring unit 50). The reflected gray code pattern can be distorted by the presence of the object 20 to be measured. The matching pixel calculating unit 75 of the signal processing / control unit 70 compares a projected gray code pattern image with a code word of a gray code pattern image distorted by the measurement target 20 to calculate a matching pixel can do.

매칭 픽셀 산출은 다음의 과정을 통해 이루어질 수 있다. 영상 획득부(50)에서 획득된 이미지의 임의의 픽셀 지점에 노출된 광에 영향을 미치는 패턴 생성/투영부(30)의 매칭 픽셀을 구하기 위해, 먼저 패턴 생성/투영부(30)에서 그레이 코드 패턴(Gray-code pattern)을 생성한다. 그레이 코드 패턴을 패턴 생성/투영부(30)를 통해 측정 대상(20)의 표면에 투영하고, 반사되어 왜곡된 코드 패턴을 영상 획득부(50)를 통해 획득하고, 투영된 코드 패턴의 영상과 왜곡된 코드 패턴의 영상의 코드 워드를 비교하여, 영상 획득부(50)의 픽셀 위치에 영향을 미치는 영상 생성/투영부(30)의 매칭 픽셀 위치를 식별한다.The matching pixel calculation can be performed through the following process. In order to obtain a matching pixel of the pattern generating / projecting unit 30 that affects the light exposed at an arbitrary pixel point of the image acquired by the image acquiring unit 50, first, in the pattern generating / projecting unit 30, Pattern (Gray-code pattern). The gray code pattern is projected onto the surface of the measurement target 20 through the pattern generating / projecting unit 30, the distorted code pattern is acquired through the image acquiring unit 50, and the image of the projected code pattern The code word of the image of the distorted code pattern is compared to identify the matching pixel position of the image generating / projecting unit 30 that affects the pixel position of the image obtaining unit 50.

이와 같이 픽셀 위치를 식별하여 매칭 픽셀을 산출한 다음, 획득된 이미지의 지점에서의 광의 세기를 보정하기 위해, 매칭 픽셀 정보를 이용하여 프린지 패턴의 픽셀 위치에서 광의 세기를 보정하여 보정된 프린지 패턴을 생성한다. 이에 의해, 측정 대상(20)의 부위별 반사 특성을 반영한 보정된 프린지 패턴이 생성될 수 있으며, 이러한 보정된 프린지 패턴을 이용하면 다양한 표면 반사 특성을 갖는 측정 대상(20)의 3차원 형상을 정밀하고 정확하게 측정할 수 있게 된다.The matching pixel information is used to correct the intensity of light at the pixel position of the fringe pattern to correct the intensity of the light at the point of the obtained image by calculating the matching pixel by identifying the pixel position in this way, . Thus, a corrected fringe pattern reflecting the reflection characteristic of each part of the measurement target 20 can be generated. By using the corrected fringe pattern, the three-dimensional shape of the measurement target 20 having various surface reflection characteristics can be precisely And can be accurately measured.

도 3은 측정 대상(20)에 순차적으로 투영되는 복수의 그레이 코드 패턴의 예시를 보인 것으로, 4개의 순차적인 그레이 코드 패턴의 예를 보여준다. 도 4는 측정 대상(20)의 표면으로부터 반사되어 획득된 왜곡된 그레이 코드 패턴의 예를 보여준다. 도 3에서는 픽셀 위치 (i,j)에서의 코드 워드 값이 (0101)인 경우를 보여준다. 도 4에서는 (0101)의 코드 워드 값이 왜곡에 의해 픽셀 위치(i,j*)에서 발견되는 경우를 보여준다.Fig. 3 shows an example of a plurality of gray code patterns sequentially projected on the measurement target 20, and shows an example of four sequential gray code patterns. Fig. 4 shows an example of a distorted gray code pattern obtained by being reflected from the surface of the measurement object 20. Fig. In Fig. 3, the code word value at the pixel position (i, j) is (0101). In Fig. 4, a code word value of (0101) is found at a pixel position (i, j *) by distortion.

그레이 코드 패턴이 도 3에서와 같이, 이진 형태로 표현되는 패턴(검은 부분은 논리값 0에 해당되고, 흰색 부분은 논리값 1에 해당할 수 있음)이 순차적으로 4개의 구성을 가지는 경우를 고려해보자. 도 3에서와 같이 그레이 코드 패턴이 4개로 구성되는 경우, 도 5에서와 같은 16개의 코드 워드를 얻을 수 있다. 즉, N개의 코드 패턴은 2^N 개의 코드 워드(n)를 만들어낼 수 있다. 도 5에서 CP1, CP2, CP3, CP4는 도 3에서의 4가지의 그레이 코드 패턴을 각각 나타낸다. 이때, 코드 워드의 요구되는 수(n)는, 도 7에서 프린지 패턴의 사인파의 주기(period)의 수와 같다. 즉, 각 코드 워드는 사인파 주기의 1 주기와 일치한다. 따라서, 그레이 코드 패턴의 요구되는 수(N)는 log(n)이 된다.As shown in FIG. 3, the gray code pattern considers a case in which a pattern represented by a binary form (the black portion corresponds to the logical value 0, and the white portion corresponds to the logical value 1) sequentially has four configurations Let's do it. If the gray code pattern is composed of four as shown in FIG. 3, 16 code words as shown in FIG. 5 can be obtained. That is, N code patterns can produce 2 ^ N code words (n). In FIG. 5, CP1, CP2, CP3, and CP4 represent four gray code patterns in FIG. At this time, the required number (n) of code words is equal to the number of sine wave periods of the fringe pattern in Fig. That is, each codeword coincides with one period of the sine wave period. Therefore, the required number N of gray code patterns is log (n).

도 3에서와 같이, 4개의 순차적 그레이 코드 패턴에 의해, 영상 투영부의 (i,j) 위치에서 코드 워드가 비트(Bit) 순서 (0101)로 정해지는 경우, 이 그레이 코드 패턴을 도 2에서 같은 측정 대상(20) 물체에 투영하면, 그레이 코드 패턴은 물체의 형상에 따라 왜곡된다. 이에 따라 영상 획득부(50)(예컨대, 카메라(55))에서는 도 4에서와 같은 이미지를 획득하게 된다. 이때, (0101)의 코드 워드는 영상 획득부(50)에서는 (i,j*) 위치에서 발견된다. 도 4의 왜곡된 그레이 코드 패턴은, 측정 대상(20)이 도 2에 예시한 직육면체인 경우에 해당한다.As shown in Fig. 3, when the code words are determined in the bit order (0101) at the position (i, j) of the image projection unit by the four consecutive gray code patterns, When projected onto an object to be measured 20, the gray code pattern is distorted according to the shape of the object. Accordingly, the image acquisition unit 50 (e.g., the camera 55) acquires an image as shown in FIG. At this time, the code word of (0101) is found at the (i, j *) position in the image obtaining unit 50. The distorted gray code pattern of Fig. 4 corresponds to the case where the measurement target 20 is a rectangular parallelepiped as illustrated in Fig.

여기서, 영상 획득부(50)의 픽셀(i,j*)과 그 위치에서의 코드워드(0101)로부터 동일한 코드 워드에 해당하는 패턴 생성/투영부(30)의 픽셀(i,j) 위치를 식별하는 과정을 매칭 픽셀 산출이라 부를 수 있다.Here, the position of the pixel (i, j) of the pattern generating / projecting unit 30 corresponding to the same code word from the pixel (i, j *) of the image obtaining unit 50 and the code word 0101 at that position is The process of identifying can be referred to as matching pixel calculation.

도 3 내지 도 5에서는 그레이 코드 패턴의 줄무늬가 세로로 되어 있어서, j에 대한 매칭 픽셀만이 산출되지만, 가로 방향의 줄무늬를 갖는 그레이 코드 패턴에 대해 추가/생성하여 매칭 픽셀을 산출하면 i와 j 방향 모두에 대해 매칭 픽셀을 구할 수 있다.3 to 5, only the matching pixels for j are calculated because the stripes of the gray code pattern are vertical. However, when a matching pixel is calculated by adding / generating a gray code pattern having horizontal stripes, i and j The matching pixel can be obtained for both directions.

측정 대상(20)으로부터 반사되어 입력된 (i,j*) 위치에 해당하는 영상은, 패턴 생성/투영부(30)(공간 광변조기)의 (i,j)에서 출사된 빛에 의해 영향을 받은 것으로, 영상 획득부(50) (i,j*)의 위치에 광의 세기를 높이거나 줄이기 위해서는 패턴 생성/투영부(30)(i,j) 픽셀에서 광의 세기를 조절해야 한다는 것을 의미한다.The image reflected at the position (i, j *) reflected from the measurement target 20 is influenced by the light emitted from the pattern generating / projecting unit 30 (spatial light modulator) (i, j) In order to increase or decrease the intensity of the light at the position of the image obtaining unit 50 (i, j *), it means that the light intensity should be adjusted in the pattern generating / projecting unit 30 (i, j) pixel.

따라서, 영상 획득부(50)의 프린지 패턴의 이미지로부터, 사인파의 깊이(depth)가 '255' 레벨에서 포화되는 경우, 해당 픽셀(i,j) 위치에서 광의 세기를 약하게 하여 포화되지 않게 조정해주고, 사인파의 깊이가 '0' 레벨에서 포화되는 경우, 광의 세기를 강하게 조정할 수 있다. 또한, 두 가지가 모두 나타나는 경우, 즉, '255' 레벨과 '0' 레벨에서 모두 포화되는 경우, 평균적으로 광 강도를 높이면서 대비도(contrast)를 낮추는 것과 같은 방식으로 프린지 패턴의 보정이 이루어질 수 있다. 이러한 프린지 패턴의 보정은 영상 획득부(50)를 통해 획득된 프린지 패턴에 따라 다양한 방식으로 적절하게 이루어질 수 있다.Therefore, when the depth of the sine wave is saturated at the level of '255' from the image of the fringe pattern of the image acquisition unit 50, the intensity of the light at the position of the pixel (i, j) , And when the depth of the sine wave is saturated at the '0' level, the light intensity can be strongly adjusted. Further, when both of them are saturated, that is, when they are both saturated at the '255' level and the '0' level, correction of the fringe pattern is performed in the same manner as lowering the contrast while increasing the light intensity on average . The correction of the fringe pattern can be appropriately performed in various manners according to the fringe pattern obtained through the image obtaining unit 50. [

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 위상 천이 프린지 패턴을 이용한 3차원 표면 형상 측정 과정을 개략적으로 보인 순서도이다.6 is a flowchart schematically showing a process of measuring a three-dimensional surface shape using a phase shift fringe pattern according to an embodiment of the present invention.

먼저, 패턴 생성/투영부(30)에서 위상 천이된 프린지 패턴을 생성하여 측정 대상(20)에 투영하고(I1,I2,...)(S100), 측정 대상(20)으로부터 반사되어 왜곡된 프린지 패턴 이미지를 영상 획득부(50)에서 획득할 수 있다(S200). 여기서, 도 6에서는 위상 천이된 프린지 패턴 생성 및 투영하는 단계(S100), 투영된 프린지 패턴 이미지를 획득하는 단계(S200)를 매칭 픽셀 산출에 앞서 수행하는 것으로 나타내는데, 이는 예시적인 것으로, 이러한 단계(S100,S200)는 생략되거나, 후술하는 프린지 패턴 보정단계(S500) 및 프린지 패턴 이미지 획득 및 위상 정보 계산 단계(S600)에서 수행될 수도 있다.First, to generate a phase shifted fringe patterns in the pattern generation / projection portion 30 is projected on the measuring object (20) and (I 1, I 2, ...) is reflected from (S100), the measurement object (20) The distorted fringe pattern image may be acquired by the image acquisition unit 50 (S200). Here, in FIG. 6, phase shifted fringe pattern generation and projection (S100) and obtaining a projected fringe pattern image (S200) are performed prior to matching pixel calculation, S100 and S200 may be omitted or may be performed in a fringe pattern correction step S500 and a fringe pattern image acquisition and phase information calculation step S600 described later.

다음으로, 위상 천이된 프린지 패턴 생성 단계에서 측정 대상(20)의 부위별 반사 특성을 반영하도록, 획득된 영상의 임의의 픽셀 지점에 노출된 광에 영향을 미치는 패턴 생성/투영부(30)의 매칭 픽셀을 산출하고(S400), 매칭 픽셀로 산출된 프린지 패턴의 픽셀 위치에 광의 세기를 보정하여, 프린지 패턴을 보정한다(S500). 그리고, 측정 대상(20)의 부위별 반사 특성을 반영하도록 보정된 프린지 패턴을 측정 대상(20)에 투영하고, 측정 대상(20)으로부터 반사되는 왜곡된 프린지 패턴의 위상 정보를 이용하여 측정 대상(20)의 높이 정보를 계산한다(S600,S700).Next, in the phase-shifted fringe pattern generating step, the pattern generating / projecting unit 30, which affects the light exposed at an arbitrary pixel point of the acquired image, The matching pixel is calculated (S400), the intensity of the light is corrected at the pixel position of the fringe pattern calculated by the matching pixel, and the fringe pattern is corrected (S500). The corrected fringe pattern is projected onto the measurement target 20 so as to reflect the reflection characteristics of the measurement target 20 and the phase information of the distorted fringe pattern reflected from the measurement target 20 is used to determine the measurement target 20 20) (S600, S700).

패턴 생성/투영부(30)의 매칭 픽셀 산출은, 패턴 생성/투영부(30)를 이용하여 생성된 그레이 코드 패턴을 측정 대상(20)에 투영하고, 측정 대상(20)으로부터 반사된 왜곡된 그레이 코드 패턴을 획득하여, 투영되는 그레이 코드 패턴 영상과 왜곡된 그레이 코드 패턴 영상의 코드워드를 비교하여 산출할 수 있다.The matching pixel calculation of the pattern generating / projecting unit 30 is performed by projecting the gray code pattern generated by using the pattern generating / projecting unit 30 onto the measurement target 20, The gray code pattern can be obtained and the code word of the projected gray code pattern image and the distorted gray code pattern image can be compared and calculated.

이때, 전술한 바와 같이, 상기 그레이 코드 패턴의 수는 프린지 패턴의 주기수 p에 대해, log2(p)와 같거나 많도록 설정될 수 있으며, 상기 그레이 코드 패턴은, 복수개가 측정 대상(20)에 순차로 투영될 수 있다.At this time, as described above, the number of gray code patterns may be set to be equal to or greater than log 2 (p) with respect to the period number p of the fringe pattern, and the gray code pattern may be a plurality of gray code patterns, ). ≪ / RTI >

여기서, 위상 천이된 프린지 패턴을 생성하여 측정 대상(20)에 투영(I1,I2,...)(S100 또는 S500))할 때, θ만큼 위상 천이된 복수개의 사인파(프린지) 패턴들을 패턴 생성/투영부(30)를 통해 측정 대상(20)에 순서대로 투영할 수 있다. 프린지 패턴의 수는 4개 또는 5개가 가능하며, 이외에도 다양한 개수의 프린지 패턴이 적용될 수 있다. Here, the projection on the measurement target to produce a phase-shifted fringe patterns (20) (I 1, I 2, ...) (S100 or S500)) to time, the θ as a phase shift a plurality of sine waves (fringe) pattern And projected onto the measurement target 20 through the pattern generating / projecting unit 30 in order. The number of fringe patterns can be four or five, and various numbers of fringe patterns can be applied.

도 7에서 상단은 θ만큼 위상 천이된 3개의 사인파(프린지)를 예시적으로 보여주며, 도 7에서 하단의 이미지는 θ만큼씩 위상이 시프트된 사인파(프린지) 패턴들이 오버랩된 상태를 보여준다. In FIG. 7, three sinusoidal waves (fringes) phase-shifted by θ are illustrated by way of example. The bottom image in FIG. 7 shows a state where sinusoidal (fringe) patterns shifted in phase by θ are overlapped.

단계 S200( 또는 S600)에서, 투영된 프린지 패턴은 측정 대상(20)의 표면으로부터 반사되어 영상 획득부(50)로 획득되며, 영상 획득부(50)는 왜곡된 프린지 패턴의 이미지를 획득할 수 있다(I'1,I'2,...). In step S200 (or S600), the projected fringe pattern is reflected from the surface of the measurement target 20 and acquired by the image acquisition unit 50, and the image acquisition unit 50 acquires the image of the distorted fringe pattern (I ' 1 , I' 2 , ...).

획득된 이미지의 광강도 분포(Intensity distribution)는 수학식 1과 같이 표현될 수 있다.The intensity distribution of the obtained image can be expressed by Equation (1).

Figure 112013012167117-pat00001
Figure 112013012167117-pat00001

수학식 1에서 A는 배경에 대한 광강도, B는 프린지 변조(fringe of modulation), θ는 상수의 위상 시프트 각도(phase-shift angle)이다.In Equation 1, A is the light intensity for the background, B is the fringe of modulation, and? Is the phase-shift angle of the constant.

영상 획득부(50)에 획득된 이미지의 임의의 (x,y) 지점에서의 광강도 I'1(x,y), I'2(x,y), I'3(x,y)는 아래의 수학식 2에 의해 (x,y) 지점에 대한 위상값으로 변환될 수 있다. 하나의 화면(이미지)에 대한 위상 값의 분포는 위상 지도(phase map)이라 불리어지고, 수학식 2로 계산될 수 있다.Any of the images obtained in the image obtaining unit (50) (x, y) light intensity I '1 (x, y) , I' at point 2 (x, y), I '3 (x, y) is (X, y) by the following equation (2). The distribution of the phase values for one screen (image) is called a phase map and can be calculated by equation (2).

Figure 112013012167117-pat00002
Figure 112013012167117-pat00002

도 8a는 측정 대상(20)이 없는 기준면(reference plane: 25)에 프린지 패턴을 투영하여 위상지도(φ(x,y))를 얻는 과정을 보여준다. 도 8b는 측정 대상(object:20)이 기준면(25) 상에 놓여 있을 때, 이 측정 대상(20)에 프린지 패턴을 투영하여 위상지도(φ(x,y))를 얻는 과정을 보여준다.8A shows a process of obtaining a phase map φ (x, y) by projecting a fringe pattern onto a reference plane 25 without the measurement object 20. 8B shows a process of obtaining a phase map φ (x, y) by projecting a fringe pattern onto the measurement target 20 when the measurement object 20 is placed on the reference plane 25.

도 8a 및 도 8b를 참조하면, 측정 대상(20)이 없는 기준면에 대한 위상지도(φ(x,y))에서 위상의 주기는, 초기에 패턴 생성/투영부(30)를 통해 투영했던 사인파(I(x,y))의 광세기의 주기와 동일하다. 반면에, 측정 대상(20)에 투영되어 획득된 이미지에 대한 위상 지도(φ(x,y))에서는, 측정 대상(20)의 표면 높이에 따른 위상 값 시프트 현상이 일어난다. 이 시프트량이 측정 대상(20)의 표면의 높이 정보와 관련이 있다.8A and 8B, the period of the phase in the phase map φ (x, y) with respect to the reference plane free of the measurement object 20 is a sine wave projected through the pattern generating / projecting unit 30 (I (x, y)). On the other hand, in the phase map? (X, y) for the image obtained by being projected on the measurement target 20, a phase value shift phenomenon occurs according to the surface height of the measurement target 20. This shift amount is related to the height information of the surface of the object 20 to be measured.

전술한 바와 같이, 측정 대상(20)은 부위별로 반사 특성이 다를 수 있으므로, 이러한 반사특성을 반영하여 보다 정확하게 위상 차이를 계산할 수 있도록, 프린지 패턴을 보정을 보정할 필요가 있으며, 이를 위해 획득된 이미지의 임의의 지점에 노출된 광에 영향을 미치는 패턴 생성/투영부(30)의 픽셀 즉, 매칭 픽셀을 산출할 필요가 있다. As described above, since the reflection characteristic of the measurement object 20 may be different for each part, it is necessary to correct the fringe pattern correction so that the phase difference can be calculated more accurately by reflecting the reflection characteristic. It is necessary to calculate the pixels of the pattern generating / projecting unit 30, that is, the matching pixels, which affect the light exposed at an arbitrary point of the image.

이러한 매칭 픽셀 산출을 위해, 먼저, 단계 S300에서, 패턴 생성/투영부(30)에서 그레이 코드 패턴(Gray-code pattern)을 생성한다(CP1, CP2, ...).First, in step S300, a gray-code pattern is generated in the pattern generating / projecting unit 30 (CP1, CP2, ...) for the matching pixel calculation.

이 생성된 그레이 코드 패턴을 패턴 생성/투영부(30)를 통해 측정 대상(20)의 표면에 투영하고, 반사되는 왜곡된 코드 패턴 이미지를 영상 획득부(50)를 통해 획득한다.The generated gray code pattern is projected onto the surface of the measurement target 20 through the pattern generating / projecting unit 30, and the reflected image of the code pattern is acquired through the image acquiring unit 50.

그런 다음, 단계 S400에서, 투영된 그레이 코드 패턴의 영상과 왜곡된 그레이 코드 패턴의 영상의 코드 워드를 비교하여, 영상 획득부(50)의 픽셀 위치에 영향을 미치는 영상 투영부의 픽셀 위치를 식별하여 매칭 픽셀을 산출한다.Then, in step S400, the image of the projected gray code pattern is compared with the code word of the image of the distorted gray code pattern to identify the pixel position of the image projecting unit that affects the pixel position of the image obtaining unit 50 And a matching pixel is calculated.

이와 같이 픽셀 위치를 식별하여 매칭 픽셀을 산출한 다음, 획득된 코드 패턴 이미지의 지점에서의 광의 세기를 보정하기 위해, 프린지 패턴의 픽셀에서 광의 세기를 보상하는 프린지 패턴 보정을 수행한다(S500).In order to correct the intensity of the light at the point of the acquired code pattern image, the fringe pattern correction is performed to compensate the light intensity at the pixel of the fringe pattern (S500).

이와 같이 매칭 위치에 광강도를 보정하여 새로운 보정된 프린지 패턴을 생성하고 이를 측정 대상(20)에 투영한다(I"1,I"2,...). In this manner, the light intensity is corrected at the matching position to generate a new corrected fringe pattern and project it onto the measurement object 20 (I " 1 , I" 2 , ...).

투영되는 보정된 프린지 패턴은 측정 대상(20)의 표면으로부터 반사되어 영상 획득부(50)로 획득되며, 이로부터 위상 정보가 계산된다(S600). 획득된 프린지 패턴 이미지의 광강도 분포(Intensity distribution)로부터, 수학식 1,2를 이용하여, 하나의 화면(이미지)에 대한 위상 값의 분포 즉, 위상 지도(Phase map)를 계산하여 얻을 수 있다.The projected corrected fringe pattern is reflected from the surface of the measurement object 20 and acquired by the image acquisition unit 50, from which phase information is calculated (S600). A phase map for a single image (image) can be obtained from the light intensity distribution of the obtained fringe pattern image by using Equations 1 and 2 .

산출된 위상지도 φ(x,y)는 arctan 계산의 결과이므로, -π에서 +π에 걸쳐 분포하게 되는데, 이를 절대값의 범위( -∞ ~ +∞)로 변환할 수 있다. 이 과정을 위상 펼침(phase unwrapping)이라 한다. 도 9는 위상 펼침(phase unwrapping) 방식의 일예를 보인 것으로, 1차원 단면에서의 위상 펼침의 예를 보여준다.Since the calculated phase map φ (x, y) is the result of the arctan calculation, it is distributed from -π to + π, which can be transformed into the range of absolute values (-∞ to + ∞). This process is called phase unwrapping. FIG. 9 shows an example of a phase unwrapping method, and shows an example of phase spreading in a one-dimensional section.

기준면과 측정 대상(20)에 대한 절대 위상값에 대한 차이를 계산하고, 이 위상 차이값으로부터 물체의 높이값을 산출하게 된다(S700).The difference between the reference plane and the absolute phase value of the measurement object 20 is calculated, and the height value of the object is calculated from the phase difference value (S700).

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 실시예에 따른 3차원 형상 측정 장치 및 측정 방법에 따르면, 측정 대상(20)의 부위별로 적합한 광강도가 적용된 프린지 패턴을 투영 즉, 예를 들어, 반사율이 높은 부위는 광강도가 낮게, 반사율이 낮은 부위에는 광강도를 높게 설정한 프린지 패턴을 투영함으로써, 보다 정확하게 위상 정보를 계산할 수 있다.According to the three-dimensional shape measuring apparatus and measuring method according to the embodiment of the present invention as described above, a fringe pattern to which a suitable light intensity is applied for each part of the measurement target 20 is projected, that is, The phase information can be calculated more precisely by projecting a fringe pattern in which the light intensity is low and the light intensity is set high in the low reflectance region.

10...측정 장치 20...측정 대상
30...패턴 생성/투영부 35...공간광변조기
50...영상 획득부 70...신호처리/제어부
71...높이 산출부 75...매칭 픽셀 산출부10 ... Measuring device 20 ... Measuring object
30 ... pattern generating / projecting unit 35 ... spatial light modulator
50 ... image acquisition unit 70 ... signal processing / control unit
71 ... height calculating unit 75 ... matching pixel calculating unit

Claims (13)

위상 천이된 프린지 패턴을 생성하여 측정 대상에 투영하는 패턴 생성/투영부와;
측정 대상으로부터 반사되는 왜곡된 프린지 패턴의 영상을 획득하는 영상 획득부와;
왜곡된 프린지 패턴의 위상 정보를 이용하여 측정 대상의 높이 정보를 계산하는 높이 산출부와, 상기 영상 획득부에서 획득된 상기 프린지 패턴 영상의 임의의 픽셀 지점에 노출된 광에 영향을 미치는 패턴 생성/투영부의 매칭 픽셀을 산출하는 매칭 픽셀 산출부를 포함하며, 매칭 픽셀로 산출된 프린지 패턴의 픽셀 위치에 광의 세기를 보정하여 보정된 프린지 패턴을 생성하도록 상기 패턴 생성/투영부를 제어하는 신호처리/제어부;를 포함하는 3차원 형상 측정 장치.A pattern generating / projecting unit for generating a phase shifted fringe pattern and projecting the phase shifted fringe pattern onto a measurement target;
An image acquiring unit for acquiring an image of a distorted fringe pattern reflected from an object to be measured;
A height calculating unit for calculating height information of a measurement target using the phase information of the distorted fringe pattern; a pattern generating / modulating unit for generating a pattern generating / modulating signal for influencing light exposed at an arbitrary pixel location of the fringe pattern image acquired by the image acquiring unit, A signal processing / control unit for controlling the pattern generating / projecting unit to generate a corrected fringe pattern by correcting the light intensity at a pixel position of the fringe pattern calculated by the matching pixel, the matching pixel calculating unit calculating a matching pixel of the projection unit; Dimensional shape measuring device. 제1항에 있어서, 상기 패턴 생성/투영부는, 패턴을 생성하는 공간광변조기를 포함하는 3차원 형상 측정 장치.The three-dimensional shape measuring apparatus according to claim 1, wherein the pattern generating / projecting unit includes a spatial light modulator for generating a pattern. 제2항에 있어서, 상기 공간광변조기는 디지털 마이크로 미러 디바이스나 액정디스플레이를 포함하는 3차원 형상 측정 장치.The three-dimensional shape measuring apparatus according to claim 2, wherein the spatial light modulator includes a digital micromirror device or a liquid crystal display. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 매칭 픽셀 산출을 위해 그레이 코드 패턴을 이용하는 3차원 형상 측정 장치.4. The three-dimensional shape measuring apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein a gray code pattern is used for matching pixel calculation. 제4항에 있어서, 상기 그레이 코드 패턴의 수는 프린지 패턴의 주기수 p에 대해, log2(p)와 같거나 많도록 설정되는 3차원 형상 측정 장치.5. The three-dimensional shape measuring apparatus according to claim 4, wherein the number of gray code patterns is set to be equal to or larger than log 2 (p) with respect to the period number p of the fringe pattern. 제4항에 있어서, 상기 그레이 코드 패턴은 상기 패턴 생성/투영부에서 생성되는 3차원 형상 측정 장치.The apparatus according to claim 4, wherein the gray code pattern is generated by the pattern generating / projecting unit. 제4항에 있어서, 상기 신호처리/제어부는, 측정 대상에 투영되는 그레이 코드 패턴의 영상과, 상기 측정 대상에서 반사되고 상기 영상 획득부로 획득되며 상기 측정 대상의 존재에 의해 왜곡되는 그레이 코드 패턴 영상의 코드워드를 비교하여 매칭 픽셀을 산출하는 3차원 형상 측정 장치.The image processing apparatus according to claim 4, wherein the signal processing / control unit comprises: an image of a gray code pattern projected onto a measurement target; a gray code pattern image obtained by the image acquisition unit and distorted by the presence of the measurement target; And the matching pixels are calculated. 제7항에 있어서, 상기 그레이 코드 패턴은, 복수개가 측정 대상에 순차로 투영되는 3차원 형상 측정 장치.8. The three-dimensional shape measurement device according to claim 7, wherein the gray code pattern is projected in succession to a plurality of objects to be measured. 제4항에 있어서, 상기 그레이 코드 패턴은, 복수개가 측정 대상에 순차로 투영되는 3차원 형상 측정 장치.5. The three-dimensional shape measuring apparatus according to claim 4, wherein the gray code pattern is projected in succession to a plurality of objects to be measured. 위상 천이된 프린지 패턴을 생성하는 단계와;
위상 천이된 프린지 패턴 생성 단계에서 측정 대상의 부위별 반사 특성을 반영하도록, 획득된 영상의 임의의 픽셀 지점에 노출된 광에 영향을 미치는 패턴 생성/투영부의 매칭 픽셀을 산출하는 단계와;
매칭 픽셀로 산출된 프린지 패턴의 픽셀 위치에 광의 세기를 보정하여, 프린지 패턴을 보정하는 단계와;
측정 대상의 부위별 반사 특성을 반영하도록 보정된 프린지 패턴을 측정 대상에 투영하고, 측정 대상으로부터 반사되는 왜곡된 프린지 패턴의 위상 정보를 이용하여 측정 대상의 높이 정보를 계산하는 단계;를 포함하는 3차원 형상 측정 방법.Generating a phase shifted fringe pattern;
Calculating a matching pixel of the pattern generating / projecting unit that influences light exposed at an arbitrary pixel point of the acquired image so as to reflect the reflection characteristic of each part of the measurement target in the phase shifted fringe pattern generating step;
Correcting the intensity of the light at the pixel position of the fringe pattern calculated by the matching pixel to correct the fringe pattern;
Projecting the corrected fringe pattern to reflect the reflection characteristic of each part of the measurement object onto the measurement object and calculating height information of the measurement object using the phase information of the distorted fringe pattern reflected from the measurement object; Dimensional shape measurement method. 제10항에 있어서, 상기 매칭 픽셀을 산출하는 단계는,
패턴 생성/투영부를 이용하여 생성된 그레이 코드 패턴을 측정 대상에 투영하는 단계와;
측정 대상으로부터 반사된 왜곡된 그레이 코드 패턴을 획득하여, 투영되는 그레이 코드 패턴 영상과 왜곡된 그레이 코드 패턴 영상의 코드워드를 비교하여 패턴 생성/투영부의 매칭 픽셀을 산출하는 단계;를 포함하는 3차원 형상 측정 방법.11. The method of claim 10, wherein the calculating the matching pixel comprises:
Projecting a gray code pattern generated using the pattern generating / projecting unit onto a measurement target;
Obtaining a distorted gray code pattern reflected from the measurement object, and comparing the projected gray code pattern image with a code word of the distorted gray code pattern image to calculate a matching pixel of the pattern generation / projection unit; Shape measuring method. 제11항에 있어서, 상기 그레이 코드 패턴의 수는 프린지 패턴의 주기수 p에 대해, log2(p)와 같거나 많도록 설정되는 3차원 형상 측정 방법.12. The method according to claim 11, wherein the number of gray code patterns is set to be equal to or greater than log 2 (p) with respect to the number of periods p of the fringe pattern. 제11항에 있어서, 상기 그레이 코드 패턴은, 복수개가 측정 대상에 순차로 투영되는 3차원 형상 측정 방법.The three-dimensional shape measurement method according to claim 11, wherein the gray code pattern is projected in succession to a plurality of objects to be measured.
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