KR101493956B1 - 다수의 2d 초음파 이미지를 이용한 대상물의 3d 형상모델 추출방법 및 그 추출장치 - Google Patents

다수의 2d 초음파 이미지를 이용한 대상물의 3d 형상모델 추출방법 및 그 추출장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 다수의 2D 초음파 이미지를 이용하여 3D 좌표를 추출함으로써 3D 이미지로 변환하는 다수의 2D 초음파 이미지를 이용한 대상물의 3D 형상모델 추출방법 및 그 추출장치에 관한 것이다.
이를 위해 본 발명은 (A) 초음파 카메라로 대상물의 다수 개 2D 초음파 이미지를 일정각도로 스캐닝하는 단계, (B) 2D 초음파 이미지에 대응하는 초음파 카메라의 각도정보를 산출하는 단계, (C) 2D 초음파 이미지의 스레시홀드(threshold) 값을 선정하여 적용하는 단계, (D) 단계 (C) 에서 적용된 스레시홀드 값에 의해 배경과 대상을 구분하고, 대상에 대한 초음파 좌표계를 추출하는 단계, 및 (E) (B) 단계에서 산출된 초음파 카메라의 각도정보와 (D) 단계에서 추출된 초음파 좌표계를 이용하여 3D 좌표계를 생성하는 단계를 포함한다.

Description

다수의 2D 초음파 이미지를 이용한 대상물의 3D 형상모델 추출방법 및 그 추출장치{METHOD AND APPARATUS FOR 3D MODEL RECONSTRUCTION USING MULTIPLE 2D ACOUSTIC IMAGES}
본 발명은 다수의 2D 초음파 이미지를 이용하여 3D 좌표를 추출함으로써 3D 이미지로 변환하는 다수의 2D 초음파 이미지를 이용한 대상물의 3D 형상모델 추출방법 및 그 추출장치에 관한 것이다.
일반적으로 해저상태, 해양 어족 자원의 조사 및 각종 폐기물의 조사 등을 위해 행하여지는 해저 탐사 작업은 해양 연구에 있어서 중요한 부분을 차지하고 있다.
최근 들어 이러한 탐사 작업은 무인 탐사선을 통해 탐사작업을 수행하고 있다. 특히 해상의 선박에 의해 견인되는 탐사체에 촬영 가능한 수중촬영장치 등의 조사장비를 장착하고 해저면을 조사하는 작업 방식이 많이 행하여지고 있다.
그러나 해저의 악시계 환경에서 탐사체를 운용함에 있어 시계가 불리하다는 문제점이 있었다. 이로 인해 일반 디지털 카메라보다 초음파 카메라를 사용하여 해저를 탐사하고 있다. 특히 종래에는 프로파일러(profiler)라는 장비가 있는데 비교적 정확하게 사물을 3D로 매핑할 수 있지만 매핑시간이 너무 오래 걸린다는 단점이 있었다.
한편, 본 발명과 관련된 선행문헌으로는 대한민국 특허청 공개특허공보 제2009-0055120호(2009.06.02 공개)가 있으며, 이 선행문헌에는 심해저 견인식 영상촬영 플랫폼 장치에 있어서, 장치의 일측에 고정 설치되며, 심해저의 수중영상 또는 지형을 취득하기 위한 비디오카메라, 캠코더, 스틸카메라 및 사이드 스캔소나; 비디오카메라, 캠코더 및 스틸카메라로 선명한 수중영상을 얻기 위한 조명장치; 수상의 선박과 광통신을 수행하기 위한 광통신모뎀; 비디오카메라, 캠코더, 스틸카메라, 조명장치 및 광통신모뎀에 전원을 공급하기 위한 전원용 커넥터; 수상의 선박과 광통신을 수행하기 위하여 광케이블을 연결하기 위한 광통신용 커넥터; 및 심해저 견인식 영상촬영 플랫폼 장치가 위치한 장소의 수심을 측정하기 위한 수심센서를 구비한 심해저 견인식 영상촬영 플랫폼 장치가 개시되어 있다.
그러나 선행문헌도 상술한 프로파일러와 마찬가지로 해저의 악시계 환경에서 사물을 매핑하는 데에 오랜 시간이 소모되어 해저 탐사체의 원활한 운용을 불리하게 한다는 문제점이 있었다.
따라서 해저의 악시계 환경에서 초음파 카메라를 이용하여 장애물이나 사물의 형상을 신속하게 3D로 추출하는 방안이 절실히 요구되고 있다.
특허번호: 대한민국 특허청 공개특허공보 제2009-0055120호(2009.06.02 공개) 특허명칭: 심해저 견인식 영상촬영 플랫폼 장치
본 발명은 상술한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 특히 해저의 악시계 환경에서 해저 탐사체에 구비된 초음파 카메라로 촬상된 사물이나 장애물을 단시간에 파악하기 위한 다수의 2D 초음파 이미지를 이용한 대상물의 3D 형상모델 추출방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은, 특히 해저의 악시계 환경에서 해저 탐사체에 구비된 초음파 카메라로 촬상된 사물이나 장애물을 단시간에 파악하기 위한 다수의 2D 초음파 이미지를 이용한 대상물의 3D 형상모델 추출장치를 제공하는 것이다.
이를 위해 본 발명에 따르는 다수의 2D 초음파 이미지를 이용한 대상물의 3D 형상모델 추출방법은, (A) 초음파 카메라로 대상물의 다수 개 2D 초음파 이미지를 일정각도로 스캐닝하는 단계, (B) 2D 초음파 이미지에 대응하는 초음파 카메라의 각도정보를 산출하는 단계, (C) 2D 초음파 이미지의 스레시홀드(threshold) 값을 선정하여 적용하는 단계, (D) 단계 (C) 에서 적용된 스레시홀드 값에 의해 배경과 대상을 구분하고, 대상에 대한 초음파 좌표계를 추출하는 단계, 및 (E) (B) 단계에서 산출된 초음파 카메라의 각도정보와 (D) 단계에서 추출된 초음파 좌표계를 이용하여 3D 좌표계를 생성하는 단계를 포함한다.
그리고 본 발명의 실시 예에 따른 (E) 단계는 3D 좌표계를 이용하여 대상물의 3D 이미지를 구축하는 단계를 더 포함하고, 스레시홀드 값은 2D 초음파 이미지에서 배경과 대상을 구분하기 위한 값이다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 배경의 밀도값은 스레시홀드 값의 밀도값 미만이고, 대상의 밀도값은 스레시홀드 값의 밀도값 이상이다.
한편, 본 발명에 따르는 다수의 2D 초음파 이미지를 이용한 대상물의 3D 형상모델 추출장치는 대상물의 2D 초음파 이미지를 일정각도에 따라 순차적으로 스캐닝하는 초음파 카메라, 일정각도를 각각 산출하는 각도 산출부, 2D 초음파 이미지의 대상과 배경을 구분하기 위해 스레시홀드 값을 적용하는 스레시홀드부, 및 스레시홀드부에서 적용된 대상의 초음파 좌표와 각도 산출부에서 산출된 각도를 적용하여 3D 좌표를 산출하는 3D 좌표 산출부를 포함한다.
그리고 본 발명에 따르는 다수의 2D 초음파 이미지를 이용한 대상물의 3D 형상모델 추출장치는 3D 좌표 산출부로부터 산출된 좌표를 이용하여 대상물의 3D 이미지를 출력하는 3D 이미지 생성부를 더 포함한다.
또한, 본 발명에 따르는 스레시홀드 값은 2D 초음파 이미지에서 배경과 대상을 구분하기 위한 값이며, 배경의 밀도값은 스레시홀드 값의 밀도값 미만이고, 대상의 밀도값은 스레시홀드 값의 밀도값 이상이다.
그리고 본 발명에 따르는 초음파 카메라는 초음파 카메라를 일정각도로 이동시키기 위한 모터를 더 포함한다.
본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다.
이에 앞서 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 윈칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
본 발명의 다양한 실시 예에 따르면, 해저의 악시계 환경에서 초음파 카메라에 의해 촬상되는 사물의 2D 초음파 이미지를 3D 이미지로 단시간에 컨버팅함으로써 해저 탐사체의 운용을 원활하게 하는 효과가 있다.
따라서 본 발명의 다양한 실시 예에 따르면, 궁극적으로 해저의 악시계 환경에 존재하는 물체를 단시간에 파악함으로써 해저 탐사체의 운용시간을 단축하는 한편 해저의 악시계 환경의 물체를 신속하게 파악함으로써 해저에서 발생하는 돌발상황에 대해 유연하게 대처하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따르는 다수의 2D 초음파 이미지를 이용한 대상물의 3D 형상모델 추출방법을 보여주기 위한 순서도.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따르는 단계 (A)에서 초음파 카메라로 대상물을 스캐닝하는 것을 보여주는 사진.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따르는 초음파 카메라(210)의 촬상각도를 조금씩 변환하여 대상물을 스케닝하는 것을 보여주는 예시도.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따르는 초음파 카메라에 의해 촬상된 2D 초음파 이미지를 선정하여 보여주는 사진예.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따르는 (a)는 로우 이미지(Raw Image)이고, (b)는 스레시홀드 값이 적용되어 배경과 대상이 분리되어 처리된 이미지.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따르는 초음파 카메라 이미지 상에서 초음파 좌표계를 추출하는 것을 보여주는 예시도.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따르는 다수의 2D 초음파 이미지를 이용한 대상물의 3D 형상모델 추출장치를 자세하게 보여주는 블록도.
본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시 예들로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다.
이하에서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다.
도 1 내지 도 7의 동일 부재에 대해서는 동일한 도면 번호를 기재하였다.
본 발명의 기본 원리는 초음파 카메라로 일정각도에 따라 촬상한 다수개의 대상물 2D 초음파 이미지를 배경과 대상으로 분리하고, 분리된 대상의 초음파 좌표계를 도출하여 초음파 카메라의 각도값을 이용하여 3D 좌표계를 도출함으로써 대상물의 3D 이미지를 도출하는 것이다.
먼저, 본 발명의 실시 예에서 사용하는 용어인 스케닝은 촬상이 일정각도에 따라 연속적으로 수행되는 동작을 의미한다.
아울러, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단된 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시형태를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따르는 다수의 2D 초음파 이미지를 이용한 대상물의 3D 형상모델 추출방법을 보여주기 위한 순서도이다.
도 1을 참조하면 본 발명에 따르는 다수의 2D 초음파 이미지를 이용한 대상물의 3D 형상모델 추출방법(100)은 (A) 초음파 카메라로 대상물의 다수 개 2D 초음파 이미지를 일정각도로 스캐닝하는 단계(S110), (B) 2D 초음파 이미지에 대응하는 초음파 카메라의 각도정보를 산출하는 단계(S120), (C) 2D 초음파 이미지의 스레시홀드(threshold) 값을 선정하여 적용하는 단계(S130), (D) 단계 (C) 에서 적용된 스레시홀드 값에 의해 배경과 대상을 구분하고, 대상에 대한 초음파 좌표계를 추출하는 단계(S140) (E) (B) 단계에서 산출된 초음파 카메라의 각도정보와 (D) 단계에서 추출된 초음파 좌표계를 이용하여 3D 좌표계를 생성하는 단계 (S150), 및 (F) 3D 좌표계를 이용하여 대상물의 3D 이미지를 구축하는 단계를 포함한다.
도 1과 같이 구성되는 본 발명의 실시 예에 따르는 다수의 2D 초음파 이미지를 이용한 대상물의 3D 형상모델 추출방법(100)을 자세하게 설명하면 다음과 같다.
우선 초음파 카메라로 대상물의 2D 초음파 이미지를 다수 개 스캐닝한다(S110).
초음파 카메라는 대상물의 초음파 이미지를 실시간으로 스캐닝이 가능하므로 단시간 내에 대상물의 초음파 이미지를 다수 개 얻을 수 있다.
여기서 스캐닝의 의미는 초음파 카메라의 각도를 일정각도로 변경하여 대상물을 연속적으로 촬상하는 것을 의미한다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따르는 단계 (A)에서 초음파 카메라(210)로 대상물(220)을 스캐닝하는 것을 보여주는 사진이다.
우선 초음파 카메라(210)는 대상물(220)의 전방에 배치된다. 여기서 대상물(220)은 다수 개의 프레임으로 구성되는 상자로 설정하였으나 이는 단지 실험을 수행하기 위하여 대상물(220)을 임의로 선정하는 것에 불과하다.
그리고 본 발명의 실시 예에서 사용한 초음파 카메라(210)는 수평 30도, 수직 14도의 범위에 128개의 빔을 사용하는 초음파 카메라(210)를 사용하였으나 반드시 이에 한정하지는 않는다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따르는 초음파 카메라(210)의 촬상각도를 조금씩 변환하여 대상물(220)을 스케닝하는 것을 보여주는 예시도이다.
도 3을 참조하면, 초음파 카메라(210)의 각도는 조금씩 변환하여 대상물(220)을 스케닝하면 도 4에 도시한 바와 같이 총 n개의 초음파 이미지를 얻을 수 있다.
즉, 도 3의 φ k는 k 번째 초음파 이미지의 초음파 카메라(210)의 각도로서 k가 5라면 5번째 초음파 이미지의 초음파 카메라(210)의 각도는 φ 5가 된다.
여기서, φ는 초음파 좌표계에서 한점의 고도(Elevation)를 나타낸다.
초음파 좌표계의 원점은 초음파 카메라의 음파 발생부에 위치하며, x 축은 초음파 카메라의 전방, y 축은 초음파 카메라의 우측, z 축은 초음파 카메라의 하방을 지시한다. 따라서 초음파 좌표계는 초음파 카메라의 회전에 의해 움직이며 φ는 초음파 좌표계에서 표현되는 한 점이 x-y 평면에서 어느 정도 높이(고도)에 있는지 알려준다.
참고로 본 발명의 실시 예에서 사용되는 Φ는 절대좌표계에서 초음파 카메라의 기울기를 의미한다.
X 방향은 초음파 카메라가 지표면과 평행하게 앞을 바라보고 있을 때, x 방향과 동일하다. Y 방향 또한 초음파 카메라가 지표면과 평행하게 앞을 바라보고 있고, 초음파 카메라의 x 방향이 X 방향과 일치할 때, y 방향과 일치하게 된다.
도 4에서는 대상물(220)의 초음파 이미지의 예를 들기 위하여 각도에 따른 4개의 초음파 이미지를 선정하여 도시하였으나 대상물(220)의 초음파 이미지의 개수는 임의로 설정될 수 있는 것이 바람직하다.
여기서 초음파 카메라(210)와 대상물(220)이 이루는 각도정보 φ k는 차후에 초음파 카메라(210)에서 촬상한 2D 초음파 이미지들을 3D 이미지로 변환할 때 이용된다. 따라서 단계 (B)에서는 대상물(220)의 각 초음파 이미지에 대응되는 각도정보는 저장되는 것이 바람직하다(S120).
이 후, (C) 단계에서는 2D 초음파 이미지의 스레시홀드(threshold) 값을 선정하여 적용한다(S130).
여기서 스레시홀드 값은 초음파 이미지 상에서 배경과 대상을 구분하는 값으로 설정하는 것이 바람직하다.
구체적으로 각 점의 밀도값(intensity)을 이용하여 기준치(Threshold, Ith) 이하의 밀도값(intensity)을 갖는 점은 배경으로, 그 이상의 밀도값(intensity)을 갖는 점은 대상으로 간주한다.
Figure 112013076954582-pat00001
를 밀도함수(Intensity function)라 가정하면 하면, 다음의 [수학식 1]의 조건을 만족하는 점 P를 대상으로 간주한다. 즉 스레시홀드 값 이상의 밀도를 갖는 점만을 대상으로 간주한다.
Figure 112013076954582-pat00002
이와 같이 스레시홀드 값을 선정하여 적용함으로써 도 5와 같이 배경과 대상물(220)을 분리할 수 있다. 이와 같이 스레시홀드 값에 의해 대상과 배경이 분리되면 대상이 되는 점의 초음파 좌표를 구할 수 있다.
참고로 도 5는 본 발명의 실시 예에 따르는 (a)는 로우 이미지(Raw Image)이고, (b)는 스레시홀드 값이 적용되어 배경과 대상이 분리되어 처리된 이미지이다.
여기서 대상은 점형태로 표시되는 것이 바람직하다.
다음의 단계 (D)에서는 단계 (C) 에서 선정하여 적용된 스레시홀드 값에 의해 분리된 대상들의 초음파 좌표계를 추출한다(S140).
이를 위해 다음의 도 6을 참조한다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따르는 초음파 카메라 이미지 상에서 초음파 좌표계를 추출하는 것을 보여주는 예시도이다.
우선 P는 초음파 좌표계의 임의의 점이고, P'은 P에서 각도정보 φ가 제외된 값이다.
우선 P의 3D 좌표를 구하기 위해서는 다음의 [수학식 2]를 적용한다.
Figure 112013076954582-pat00003
[식 2]를 참조하면 임의의 점 P의 x 좌표는
Figure 112013076954582-pat00004
, y 좌표는
Figure 112013076954582-pat00005
, z 좌표는
Figure 112013076954582-pat00006
로 구할 수 있다.
한편, z 좌표는 알 수 없는 상황이므로 [수학식 3]과 같이 z좌표가 제외된 P'을 설정한다.
Figure 112013076954582-pat00007
여기서 거리값 r과 방위각
Figure 112013076954582-pat00008
값을 알고 있으므로 P'의 좌표를 산출할 수 있다.
여기에 P점이 존재하는 2D 초음파 이미지의 초음파 카메라(210) 각도정보φ k는 Φk와 결과적으로 동일하다고 볼 수 있다. 따라서 다음의 [수학식 4]를 얻을 수 있다.
Figure 112013076954582-pat00009
상기 [수학식 4]에서
Figure 112013076954582-pat00010
이다.
따라서 P'에 단계(B)에서 산출된 각도정보가 더 포함되면 P의 3D 좌표계를 추출할 수 있다.
한편, P와 P'은 미미한 오차가 발생할 수 있으나 이는 대상물(220)을 판별하기에 영향을 미치지 않기 때문에 스킵할 수 있다.
이와 같이 산출된 정보(r,
Figure 112013076954582-pat00011
)와 초음파 좌표계와 단계 (B)에서 산출된 초음파 카메라(210)의 각도정보 φ k를 조합하여 3D 좌표계를 산출할 수 있다.
따라서, 해저의 악시계 환경에서 초음파 카메라에 의해 촬상되는 사물의 2D 초음파 이미지를 3D 이미지로 단시간에 컨버팅함으로써 해저 탐사체의 운용을 원활하게 할 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따르는 다수의 2D 초음파 이미지를 이용한 대상물의 3D 형상모델 추출장치를 자세하게 보여주는 블록도이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따르는 다수의 2D 초음파 이미지를 이용한 대상물의 3D 형상모델 추출장치(200)는 대상물(220)의 2D 초음파 이미지를 일정각도에 따라 순차적으로 스캐닝하는 초음파 카메라(210), 각도를 산출하는 각도 산출부(230), 스캐닝된 2D 초음파 이미지의 대상과 배경을 구분하기 위해 스레시홀드 값을 적용하는 스레시홀드부(240), 스레시홀드부(240)에서 적용된 대상의 좌표와 각도 산출부(230)에서 산출된 각도를 적용하여 3D 좌표를 산출하는 3D 좌표 산출부(250), 및 3D 좌표 산출부(250)로부터 산출된 좌표를 이용하여 대상물의 3D 이미지를 출력하는 3D 이미지 생성부(260)를 포함한다.
도 7과 같이 구성된 본 발명의 실시 예에 따르는 다수의 2D 초음파 이미지를 이용한 대상물의 3D 형상모델 추출장치(200)를 자세하게 설명하면 다음과 같다.
우선 초음파 카메라(210)는 대상물(220)을 스캐닝한다.
여기서 스캐닝은 초음파 카메라(210)로 대상물(220)을 일정 각도로 이동하면서 순차적으로 대상물(220)의 다수개의 2D 초음파 이미지를 연속적으로 촬상하는 것을 의미한다. 따라서 초음파 카메라(210)는 일정 각도로 촬상각도의 변경을 위한 모터부(미도시)를 더 구비할 수 있다.
여기서 촬상각도가 일정하다는 의미는 예를 들어, 5번째 2D 초음파 이미지와 6번째 2D 초음파 이미지와의 촬상각도의 차이는 6번째 2D 초음파 이미지와 7번째 2D 초음파 이미지와의 촬상각도의 차이는 설정에 의해 변경될 수 있다.
즉, 5번째와 6번째의 편차와 6번째와 7번째의 편차는 의해 3D 구성 시 대상물(220)의 왜곡이 없도록 촘촘히 스캔하도록 설정되되, 그 편차는 동일하게 설정될 수 있다. 그러나 반드시 이에 한정하지 않고 그 편차는 대상물(220)의 왜곡이 없도록 촘촘히 스캔할 수 있다면 반드시 동일하게 설정되지 않아도 무방하다.
또한, 초음파 카메라(210)는 멀티빔을 대상물(220)에 조사하여 2D 초음파 이미지를 획득한다. 예를 들면, 128개 멀티빔의 조사각은 수평으로 30도, 수직으로 14도 범위에 있는 것이 바람직하며 반드시 이에 한정되는 것은 아니고 초음파 카메라(210)의 종류에 따라 달라질 수 있다.
이와 같이 초음파 카메라(210)는 대상물(220)을 스캐닝함으로써 단시간의 다수의 2D 초음파 이미지를 획득할 수 있다.
이렇게 획득된 2D 초음파 이미지는 각도 산출부(230)에서 산출되는 초음파 카메라(210)의 해당 각도정보와 함께 저장된다.
여기서 초음파 카메라(210) 일정 각도만큼 이동하여 대상물(220)을 촬상하기 때문에 각도 산출부(230)는 2D 초음파 이미지를 촬상한 순서를 기초로 초음파 카메라(210)가 얼마만큼의 각도만큼 이동하였는지 알 수 있다.
스레시홀드부(240)부는 촬상된 2D 초음파 이미지에서 배경과 대상을 구분하기 위한 스레시홀드값을 적용한다.
구체적으로 스레시홀드부(240)의 역할은 각 점의 밀도값(intensity)을 이용하여 기준치(Threshold, Ith) 이하의 밀도값(intensity)을 갖는 점은 배경으로, 그 이상의 밀도값(intensity)을 갖는 점은 대상으로 간주한다.
여기서
Figure 112013076954582-pat00012
를 밀도함수(Intensity function)라 가정하면 하면, 상술한 수학식 1의 조건을 만족하는 점 P를 대상으로 간주한다. 즉 스레시홀드 값 이상의 밀도를 갖는 점만을 대상으로 간주한다.
이와 같이 스레시홀드부(240)에 의해 대상과 배경이 분리되면, 각각의 대상에 대한 초음파 좌표를 알 수 있다.
그러면 3D 좌표 산출부(250)에서는 점 P까지의 거리와 방위각 및 각도 산출부(230)에서 산출된 각도정보를 기초로 하여 3D 좌표를 산출한다.
구체적인 설명은 상술한 [수학식 2] 내지 [수학식 4]의 설명에서 상세하였으므로 생략한다.
마지막으로 3D 이미지 생성부(260)는 이와 같이 산출된 3D 좌표값을 가지고 대상물(220)의 3D 이미지를 디스플레이한다.
따라서 본 발명에 따르면 해저의 악시계 환경에 존재하는 물체를 단시간에 파악함으로써 해저 탐사체의 운용시간을 단축하는 한편 악시계 환경의 물체를 신속하게 파악함으로써 해저에서 발생하는 돌발상황에 대해 유연하게 대처할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안 될 것이다.
210: 초음파 카메라 220: 대상물
230: 각도 산출부 240: 스레시홀드 적용부
250: 3D 좌표 산출부 260: 3D 이미지 생성부

Claims (11)

  1. (A) 초음파 카메라로 대상물의 다수 개 2D 초음파 이미지를 일정각도로 스캐닝하는 단계;
    (B) 상기 2D 초음파 이미지에 대응하는 상기 초음파 카메라의 각도정보를 산출하는 단계;
    (C) 상기 2D 초음파 이미지의 스레시홀드(threshold) 값을 선정하여 적용하는 단계;
    (D) 상기 단계 (C) 에서 적용된 스레시홀드 값에 의해 배경과 대상을 구분하고, 상기 대상에 대한 초음파 좌표계를 추출하는 단계; 및
    (E) 상기 (B) 단계에서 산출된 상기 초음파 카메라의 각도정보와 상기 (D) 단계에서 추출된 상기 초음파 좌표계를 이용하여 3D 좌표계를 생성하는 단계를 포함하고,
    상기 배경의 밀도값은 상기 스레시홀드 값의 밀도값 미만인 것을 특징으로 하는 다수의 2D 초음파 이미지를 이용한 대상물의 3D 형상모델 추출방법.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 (E) 단계는
    (F) 상기 3D 좌표계를 이용하여 상기 대상물의 3D 이미지를 구축하는 단계를 더 포함하는 것
    을 특징으로 하는 다수의 2D 초음파 이미지를 이용한 대상물의 3D 형상모델 추출방법.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 스레시홀드 값은
    상기 2D 초음파 이미지에서 배경과 대상을 구분하기 위한 값인 것
    을 특징으로 하는 다수의 2D 초음파 이미지를 이용한 대상물의 3D 형상모델 추출방법.
  4. 삭제
  5. 청구항 3에 있어서, 상기 대상의 밀도값은
    상기 스레시홀드 값의 밀도값 이상인 것
    을 특징으로 하는 다수의 2D 초음파 이미지를 이용한 대상물의 3D 형상모델 추출방법.
  6. 대상물의 2D 초음파 이미지를 일정각도에 따라 순차적으로 스캐닝하는 초음파 카메라;
    상기 일정각도를 각각 산출하는 각도 산출부;
    상기 2D 초음파 이미지의 대상과 배경을 구분하기 위해 스레시홀드 값을 적용하는 스레시홀드부; 및
    상기 스레시홀드부에서 적용된 대상의 초음파 좌표와 상기 각도 산출부에서 산출된 상기 각도를 적용하여 3D 좌표를 산출하는 3D 좌표 산출부를 포함하고,
    상기 배경의 밀도값은 상기 스레시홀드 값의 밀도값 미만인 것을 특징으로 하는 다수의 2D 초음파 이미지를 이용한 대상물의 3D 형상모델 추출장치.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 3D 좌표 산출부로부터 산출된 좌표를 이용하여 상기 대상물의 3D 이미지를 출력하는 3D 이미지 생성부를 더 포함하는 것
    을 특징으로 하는 다수의 2D 초음파 이미지를 이용한 대상물의 3D 형상모델 추출장치.
  8. 청구항 6에 있어서, 상기 스레시홀드 값은
    상기 2D 초음파 이미지에서 배경과 대상을 구분하기 위한 값인 것
    을 특징으로 하는 다수의 2D 초음파 이미지를 이용한 대상물의 3D 형상모델 추출장치.
  9. 삭제
  10. 청구항 8에 있어서, 상기 대상의 밀도값은
    상기 스레시홀드 값의 밀도값 이상인 것
    을 특징으로 하는 다수의 2D 초음파 이미지를 이용한 대상물의 3D 형상모델 추출장치.
  11. 청구항 6에 있어서, 상기 초음파 카메라는
    상기 초음파 카메라를 일정각도로 이동시키기 위한 모터를 더 포함하는 것
    을 특징으로 하는 다수의 2D 초음파 이미지를 이용한 대상물의 3D 형상모델 추출장치.
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