KR101676576B1

KR101676576B1 - 3차원 모델의 복셀화 및 각 복셀의 속성 할당 장치 및 방법

Info

Publication number: KR101676576B1
Application number: KR1020150114732A
Authority: KR
Inventors: 최광민; 장성호; 한상훈; 박재영
Original assignee: 삼성에스디에스 주식회사
Priority date: 2015-08-13
Filing date: 2015-08-13
Publication date: 2016-11-15

Abstract

3차원 모델의 복셀화 및 각 복셀의 속성 할당 장치 및 방법이 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 모델의 복셀화 및 각 복셀의 속성 할당 장치는 3차원 메쉬 모델의 표면을 구성하는 복수 개의 다각형을 상기 3차원 메쉬 모델의 내부 방향으로 일정 거리만큼 이격시켜 오프셋 모델을 구성하고, 상기 복수 개의 다각형을 각각 대응되는 상기 오프셋 모델의 다각형과 연결하여 복수 개의 단위 입체 도형을 생성하는 단위 입체 도형 생성부; 상기 3차원 메쉬 모델을 복수 개의 복셀(voxel)로 변환하고, 상기 복수 개의 복셀 중 상기 복수 개의 단위 입체 도형과 겹치는 복셀을 표면 근접 복셀로 추출하는 표면 근접 복셀 추출부; 및 상기 표면 근접 복셀 각각과 교차하는 상기 단위 입체 도형의 속성에 따라 상기 표면 근접 복셀 각각의 속성을 계산하는 복셀 속성 계산부를 포함한다.

Description

3차원 모델의 복셀화 및 각 복셀의 속성 할당 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR VOXELIZING 3-DIMENSIONAL MODEL AND ASSIGING ATTRIBUTE TO EACH VOXEL}

본 발명의 실시예들은 3차원 프린터에서 출력 가능한 3차원 모델 생성 기술 및 이를 이용한 3차원 프린팅 기술과 관련된다.

3차원 인쇄, 또는 3차원 프린팅(printing)이란 연속적인 계층의 물질을 뿌리면서 3차원 물체를 만들어내는 제조 기술로서, 최근 관련 기술의 발전으로 그 수요가 급증하고 있다. 또한 3차원 프린터는 컴퓨터상에서 구현된 3차원 메쉬 모델을 입력받아 이로부터 실제 3차원 출력물을 제조하기 위한 장치를 의미한다.

또한 다양한 재질과 색상으로 3차원 객체를 출력할 수 있는 재료 분사 방식의 3차원 프린터가 등장하면서, 좀 더 유용하고 현실감 있는 3차원 객체를 출력하기 위하여 입력 모델을 일정한 부피를 갖는 단위 요소(복셀(voxel) 등)로 변환하고, 각 단위 요소에 색상, 재질 등의 출력 속성을 할당하는 기술이 필요하게 되었다.

미국 등록특허공보 제7,991,498호 (2011. 07. 13.)

개시되는 실시예들은 3차원 프린팅을 위한 3차원 모델에 색상, 또는 재질 등의 출력 속성을 할당하기 위한 수단을 제공하기 위한 것이다.

또한, 개시되는 실시예들은 3차원 모델에 출력 속성 할당 시의 처리 시간 및 메모리 소모를 최소화하기 위한 것이다.

예시적인 실시예에 따르면, 3차원 메쉬 모델의 표면을 구성하는 복수 개의 다각형을 상기 3차원 메쉬 모델의 내부 방향으로 일정 거리만큼 이격시켜 오프셋 모델을 구성하는 단계; 상기 복수 개의 다각형을 각각 대응되는 상기 오프셋 모델의 다각형과 연결하여 복수 개의 단위 입체 도형을 생성하는 단계; 상기 3차원 메쉬 모델을 복수 개의 복셀(voxel)로 변환하고, 상기 복수 개의 복셀 중 상기 복수 개의 단위 입체 도형과 겹치는 복셀을 표면 근접 복셀로 추출하는 단계; 및 상기 표면 근접 복셀 각각과 교차하는 상기 단위 입체 도형의 속성에 따라 상기 표면 근접 복셀 각각의 속성을 계산하는 단계를 포함하는, 3차원 모델의 복셀화 및 각 복셀의 속성 할당 방법이 제공된다.

상기 복수 개의 단위 입체 도형 각각의 속성은, 각 단위 입체 도형에 포함된 상기 3차원 메쉬 모델의 표면에 기 할당된 속성에 따라 결정될 수 있다.

상기 표면 근접 복셀 각각의 속성을 계산하는 단계는, 각 표면 근접 복셀과 교차하는 단위 입체 도형에 대응되는 속성을 각 표면 근접 복셀에 할당하도록 구성될 수 있다.

상기 표면 근접 복셀 각각의 속성을 계산하는 단계는, 특정 표면 근접 복셀과 교차하는 단위 입체 도형이 복수 개인 경우, 교차하는 각 단위 입체 도형에 대응되는 속성의 평균값 또는 중간값 중 어느 하나를 상기 특정 표면 근접 복셀의 속성으로 할당하도록 구성될 수 있다.

다른 예시적인 실시예에 따르면, 3차원 메쉬 모델의 표면을 구성하는 복수 개의 다각형을 상기 3차원 메쉬 모델의 내부 방향으로 일정 거리만큼 이격시켜 오프셋 모델을 구성하고, 상기 복수 개의 다각형을 각각 대응되는 상기 오프셋 모델의 다각형과 연결하여 복수 개의 단위 입체 도형을 생성하는 단위 입체 도형 생성부; 상기 3차원 메쉬 모델을 복수 개의 복셀(voxel)로 변환하고, 상기 복수 개의 복셀 중 상기 복수 개의 단위 입체 도형과 겹치는 복셀을 표면 근접 복셀로 추출하는 표면 근접 복셀 추출부; 및 상기 표면 근접 복셀 각각과 교차하는 상기 단위 입체 도형의 속성에 따라 상기 표면 근접 복셀 각각의 속성을 계산하는 복셀 속성 계산부를 포함하는 3차원 모델의 복셀화 및 각 복셀의 속성 할당 장치가 제공된다.

상기 복셀 속성 계산부는, 각 표면 근접 복셀과 교차하는 단위 입체 도형에 대응되는 속성을 각 표면 근접 복셀에 할당할 수 있다.

상기 복셀 속성 계산부는, 특정 표면 근접 복셀과 교차하는 단위 입체 도형이 복수 개인 경우, 교차하는 각 단위 입체 도형에 대응되는 속성의 평균값 또는 중간값 중 어느 하나를 상기 특정 표면 근접 복셀의 속성으로 할당할 수 있다.

다른 예시적인 실시예에 따르면, 하드웨어와 결합되어, 3차원 메쉬 모델의 표면을 구성하는 복수 개의 다각형을 상기 3차원 메쉬 모델의 내부 방향으로 일정 거리만큼 이격시켜 오프셋 모델을 구성하는 단계; 상기 복수 개의 다각형을 각각 대응되는 상기 오프셋 모델의 다각형과 연결하여 복수 개의 단위 입체 도형을 생성하는 단계; 상기 3차원 메쉬 모델을 복수 개의 복셀(voxel)로 변환하고, 상기 복수 개의 복셀 중 상기 복수 개의 단위 입체 도형과 겹치는 복셀을 표면 근접 복셀로 추출하는 단계; 및 상기 표면 근접 복셀 각각과 교차하는 상기 단위 입체 도형의 속성에 따라 상기 표면 근접 복셀 각각의 속성을 계산하는 단계를 포함하는 단계들을 실행시키기 위하여 기록매체에 저장된 컴퓨터 프로그램이 제공된다.

다른 예시적인 실시예에 따르면, 3차원 메쉬 모델의 표면을 구성하는 복수 개의 다각형을 상기 3차원 메쉬 모델의 내부 방향으로 일정 거리만큼 이격시켜 오프셋 모델을 구성하고, 상기 복수 개의 다각형을 각각 대응되는 상기 오프셋 모델의 다각형과 연결하여 복수 개의 단위 입체 도형을 생성하는 단위 입체 도형 생성부; 상기 3차원 메쉬 모델을 복수 개의 복셀(voxel)로 변환하고, 상기 복수 개의 복셀 중 상기 복수 개의 단위 입체 도형과 겹치는 복셀을 표면 근접 복셀로 추출하는 표면 근접 복셀 추출부; 및 상기 표면 근접 복셀 각각과 교차하는 상기 단위 입체 도형의 속성에 따라 상기 표면 근접 복셀 각각의 속성을 계산하는 복셀 속성 계산부를 포함하는, 3차원 프린팅 장치가 제공된다.

개시되는 실시예들에 따를 경우, 3차원 프린팅을 위한 3차원 모델에 색상, 또는 재질 등의 출력 속성을 할당하는 데 필요한 컴퓨팅 자원(처리 시간, 중앙처리장치 및 메모리 소모 등)을 최소화할 수 있다.

또한, 개시되는 실시예들은 3차원 모델의 형상이 복잡하거나, 표면에 복잡한 무늬 또는 패턴이 존재하는 경우에도 자연스러운 속성 표현이 가능한 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 컴퓨팅 장치의 구성을 설명하기 위한 블록도
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 메쉬 모델을 설명하기 위한 예시도
도 3은 도 2에 도시된 3차원 메쉬 모델 중 점선으로 표시된 영역에 포함된 일부의 메쉬를 확대한 확대도
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 단위 입체 도형 생성부에서 오프셋 모델을 구성하는 예를 설명하기 위한 예시도
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 단위 입체 도형 생성부에서 단위 입체 도형을 형성하는 예를 설명하기 위한 예시도
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 복셀 속성 계산부에서 표면 근접 복셀 각각의 속성을 계산하는 과정을 설명하기 위한 예시도
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 모델의 복셀화 및 각 복셀의 속성 할당 방법을 설명하기 위한 흐름도

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명하기로 한다. 이하의 상세한 설명은 본 명세서에서 기술된 방법, 장치 및/또는 시스템에 대한 포괄적인 이해를 돕기 위해 제공된다. 그러나 이는 예시에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다.

본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서, 본 발명과 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. 상세한 설명에서 사용되는 용어는 단지 본 발명의 실시예들을 기술하기 위한 것이며, 결코 제한적이어서는 안 된다. 명확하게 달리 사용되지 않는 한, 단수 형태의 표현은 복수 형태의 의미를 포함한다. 본 설명에서, "포함" 또는 "구비"와 같은 표현은 어떤 특성들, 숫자들, 단계들, 동작들, 요소들, 이들의 일부 또는 조합을 가리키기 위한 것이며, 기술된 것 이외에 하나 또는 그 이상의 다른 특성, 숫자, 단계, 동작, 요소, 이들의 일부 또는 조합의 존재 또는 가능성을 배제하도록 해석되어서는 안 된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 컴퓨팅 장치(100)의 구성을 설명하기 위한 블록도이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 컴퓨팅 장치(100)는 입력된 3차원 모델을 일정 크기의 부피를 갖는 복셀(voxel)로 변환하고, 변환된 복셀 중 상기 3차원 모델의 표면에 근접한 복셀에 속성을 할당하기 위한 장치이다. 일 실시예에서, 컴퓨팅 장치(100)는 하나 이상의 프로세서(Processor) 및 그 프로세서와 연결된 컴퓨터 판독 가능 기록 매체를 포함할 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체는 프로세서의 내부 또는 외부에 존재할 수 있고, 잘 알려진 다양한 수단을 통해 프로세서와 연결될 수 있다. 컴퓨팅 장치(100) 내의 프로세서는 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장된 명령어를 실행할 수 있고, 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장된 명령어는 프로세서에 의해 실행되는 경우 컴퓨팅 장치로 하여금 본 명세서에 기술되는 예시적인 실시예에 따른 동작들을 수행하도록 구성될 수 있다.

컴퓨팅 장치(100)는 3차원 프린터에서 3차원 객체를 출력하기 위한 일종의 전처리 작업 중 하나로서, 3차원 모델을 복셀로 변환하고 변환된 복셀에 속성을 할당할 수 있다. 3차원 프린터 장치(100)는 MJM(Multi Jetting Modelling), MJP(Multi Jet Printing), Colorjet 등과 같이 잉크젯 분사 방식을 기반으로 하는 장치일 수 있다. 일 실시예에서, 컴퓨팅 장치(100)는 3차원 프린터(미도시)와는 별개의 하드웨어로 구성되며, 3차원 프린터와 네트워크 등을 통해 데이터를 송수신하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 컴퓨팅 장치(100)는 사용자로부터 제공된 3차원 모델의 전처리 작업을 수행하고, 전처리의 결과물(속성이 할당된 복셀의 집합을 포함)을 네트워크를 통해 3차원 프린터로 송신하도록 구성될 수 있다. 다른 실시예에서, 컴퓨팅 장치(100)는 3차원 프린터의 일 요소로서 3차원 프린터의 내부에 구비될 수도 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 컴퓨팅 장치(100)는 단위 입체 도형 생성부(102), 표면 근접 복셀 추출부(104) 및 복셀 속성 계산부(106)를 포함한다.

단위 입체 도형 생성부(102)는 3차원 모델을 입력받고, 이로부터 복수 개의 단위 입체 도형을 생성한다. 본 발명의 실시예들에서 3차원 모델은 3차원 메쉬 모델(3-dimensional mesh model)로 구성될 수 있다. 3차원 메쉬 모델은 3차원 물체를 기술하는 여러 가지 방식 중 하나로서, 3차원 물체의 표면을 복수 개의 다각형(polygon) 형태로 구성한다. 3차원 메쉬 모델은 각 다각형을 구성하는 정점(vertex)의 좌표 및 정점간 연결 정보(선분(edge))를 포함한다. 정점의 좌표는 해당 정점의 3차원 공간상의 위치를 기술하며, 연결 정보는 정점 사이의 모서리들의 연결 관계를 나타낸다. 이 두 가지 요소가 결합되어 3차원 메쉬 모델의 면을 이루게 된다. 일반적으로 3차원 메쉬 모델은 삼각형의 면을 모델의 표면을 구성하는 기본 단위로 사용하는 삼각형 메쉬가 많이 사용되고 있으나, 본 발명의 실시예들은 삼각형 메쉬에 한정되는 것은 아니며 필요에 따라 삼각형 이상의 다각형 메쉬 또한 사용 가능하다.

본 발명의 실시예들에서, 3차원 메쉬 모델의 표면을 구성하는 다각형들은 각각 속성 정보를 가지도록 구성될 수 있다. 상기 속성 정보는 예를 들어, 해당 다각형의 색상, 패턴 또는 표면 재질 등, 3차원 메쉬 모델 표면의 시각적 효과를 나타내기 위한 값일 수 있다. 일 실시예에서, 각 다각형들은 서로 구별되는 유일한 식별자(ID)를 가지며, 각 식별자 별로 서로 다른 속성이 부여될 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 메쉬 모델을 설명하기 위한 예시도이고, 도 3은 도 2에 도시된 3차원 메쉬 모델 중 점선으로 표시된 영역(200)에 포함된 일부의 메쉬를 확대한 확대도이다. 도시된 실시예는 3차원 메쉬 모델이 삼각형 메쉬로 구성된 구체인 경우를 예시한 것이나, 본 발명의 실시예들은 특정 형태의 3차원 모델에 한정되는 것은 아니다. 도 3에 도시된 실시예에서와 같이, 3차원 메쉬 모델의 표면을 구성하는 각 다각형들에는 각각 서로 다른 번호가 부여될 수 있으며, 번호 별로 각각 다른 속성이 부여될 수 있다.

단위 입체 도형 생성부(102)는 3차원 메쉬 모델의 표면을 구성하는 복수 개의 다각형을 상기 3차원 메쉬 모델의 내부 방향으로 일정 거리(오프셋 거리)만큼 이격시켜 오프셋 모델을 구성한다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 단위 입체 도형 생성부(102)에서 오프셋 모델을 구성하는 예를 설명하기 위한 예시도이다. 도시된 바와 같이, 단위 입체 도형 생성부(102)는 각 다각형을 구성하는 정점 및 노드를 3차원 메쉬 모델의 내부 방향(도 4에서 화살표로 표시)으로 일정 거리만큼 이격시키도록 구성될 수 있다. 이때 상기 내부 방향은 각 다각형을 구성하는 평면의 법선 방향일 수 있다. 상기 이격 거리는 3차원 모델의 크기 및 형태, 3차원 프린터에서 사용되는 재료의 성질 등을 고려하여 적절히 설정될 수 있다.

오프셋 모델이 구성되면, 다음으로 단위 입체 도형 생성부(102)는 3차원 메쉬 모델의 표면을 구성하는 복수 개의 다각형을 각각 대응되는 오프셋 모델의 다각형과 연결하여 복수 개의 단위 입체 도형을 생성할 수 있다. 구체적으로, 단위 입체 도형 생성부(102)는 3차원 메쉬 모델의 각 정점들을 오프셋 모델의 대응되는 정점들과 연결함으로써 복수 개의 단위 입체 도형을 생성할 수 있다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 단위 입체 도형 생성부(102)에서 단위 입체 도형을 형성하는 예를 설명하기 위한 예시도이다. 도시된 바와 같이, 각각의 단위 입체 도형은 3차원 메쉬 모델을 구성하는 각 다각형들을 기준으로 분할되며, 다각형 기둥 형태를 가진다. 도시된 실시예의 경우, 3차원 메쉬 모델이 삼각형 메쉬로 구성되는 바, 단위 입체 도형들은 각각 삼각 기둥의 형태를 가지게 된다.

이와 같이 생성되는 각 단위 입체 도형들은, 각 단위 입체 도형에 포함된 3차원 메쉬 모델의 표면에 기 할당된 속성을 그대로 가지게 된다. 예를 들어, 도 4에서 “1”로 표시된 삼각형 메쉬를 포함하는 단위 입체 도형은 해당 삼각형 메쉬에 할당된 속성을 동일하게 할당받게 된다. 이와 같이 각 단위 입체 도형에 할당된 속성은 이후 표면 근접 복셀의 속성을 할당할 때의 기준값이 된다.

다음으로, 표면 근접 복셀 추출부(104)는 상기 3차원 메쉬 모델의 내부를 복수 개의 복셀(voxel)로 변환한다. 본 발명의 실시예들에서, 복셀(voxel)이란 부피를 가진 픽셀을 의미하며, 직육면체 형상을 가지도록 구성된다. 복셀의 크기는 사용자나 시스템 설정에 의해 정의될 수 있으며, 일반적으로 3차원 프린터의 해상도(dpi)에 의해 결정된다. 예를 들어 프린터의 빌드 공간이 100 * 100 * 100 (mm)이고 해상도가 300 dpi라고 가정할 경우, 복셀의 크기는 84 μm이며 전체 빌드 공간은 약 17억개의 복셀로 표현 가능하다.

복셀 변환은 래스터화(Rasterization) 과정을 통해 정점(Vertex)과 선분(Edge)을 기반으로 한 3차원 메쉬 모델을 그에 대응하는 부피를 가진 픽셀인 복셀 패턴 이미지로 변환함으로써 수행될 수 있다. 이 과정을 통해 3차원 메쉬 모델의 x, y, z 좌표는 해당 좌표와 매칭되는 복셀로 변환된다. 3차원 메쉬 모델의 복셀화는 다양한 방법으로 수행될 수 있다. 예를 들어, 표면 근접 복셀 추출부(104)는 3차원 메쉬 모델을 Y축 또는 X축 방향으로 투영함으로써 2차원 픽셀 이미지로 분할할 수 있다. 이때 이미지를 생성하기 위해 투영하는 이동 간격은 복셀의 볼륨과 동일하게 설정된다. 픽셀 이미지 생성에는 스캔라인 변환(Scanline Conversion) 등과 같은 알려진 기술들을 이용할 수 있다. 이후 표면 근접 복셀 추출부(104)는 생성된 단면 이미지의 각 픽셀에 부피를 더함으로써 픽셀을 복셀로 변환하게 된다.

3차원 메쉬 모델이 복셀화되면, 다음으로 표면 근접 복셀 추출부(104)는 복수 개의 복셀 중 상기 복수 개의 단위 입체 도형과 겹치는 복셀을 표면 근접 복셀로 추출한다. 즉, 본 발명의 실시예에서 표면 근접 복셀이란 복수 개의 복셀 중, 3차원 공간 상에서의 위치가 단위 입체 도형 중 하나 이상의 위치와 겹치는 복셀을 의미한다.

일반적으로 그 형태가 복잡하지 않은 3차원 오브젝트(구, 다각형 기둥 등)의 경우, 오프셋 모델은 원본 3차원 메쉬 모델의 내부에 위치하며, 단위 입체 도형 또한 서로 중첩되지 않는다. 그러나 이와 달리 3차원 오브젝트의 표면이 급격하게 변화하거나, 내부에 홀 등이 존재하거나, 또는 3차원 오브젝트의 두께가 오프셋 거리보다 얇은 경우 등과 같이 3차원 오브젝트의 형태가 비교적 복잡한 경우에는 단위 입체 도형 생성시 다양한 오류가 발생하게 된다. 예를 들어, 오프셋 모델의 경계면이 자기 스스로와 교차하거나, 단위 입체 도형간의 중첩이 발생하거나, 또는 단위 입체 도형이 3차원 오브젝트의 외부로 돌출되는 등의 오류가 발생하게 된다. 그러나, 3차원 오브젝트의 형태에 따라 이와 같은 오류들을 모두 계산하여 이를 오프셋 모델 및 단위 입체 도형에 적용하는 데는 많은 계산량 및 처리 시간이 필요하다. 이에 따라, 본 발명의 실시예에서는 오프셋 모델 구성 및 단위 입체 도형 생성 시 전술한 오류를 직접 처리하는 것이 아니라, 오류를 고려하지 않고 생성된 단위 입체 도형 및 3차원 메쉬 모델의 내부면에 대응되는 복셀을 서로 비교하여 중첩되는 복셀만을 표면 근접 복셀로 분류하게 된다. 이와 같이 구성되는 경우 오프셋 모델 구성 및 단위 입체 도형 생성 시 발생되는 오류들과 관계 없이 표면 근접 복셀을 추출할 수 있다.

표면 근접 복셀이 추출되면, 다음으로 복셀 속성 계산부(106)는 상기 표면 근접 복셀 각각의 속성을 계산한다. 구체적으로, 복셀 속성 계산부(106)는 표면 근접 복셀과 교차하는 상기 단위 입체 도형의 속성에 따라 상기 표면 근접 복셀 각각의 속성을 계산하도록 구성된다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 복셀 속성 계산부(106)에서 표면 근접 복셀 각각의 속성을 계산하는 과정을 설명하기 위한 예시도이다. 전술한 바와 같이, 복셀 속성 계산부(106)는 각 표면 근접 복셀과 교차하는 단위 입체 도형에 대응되는 속성을 각 표면 근접 복셀에 할당할 수 있다. 예를 들어 도 6에서 예시된 복셀 1(602)의 경우 1번 메쉬에 대응되는 단위 입체 도형의 내부에 포함된다. 따라서 복셀 1(602)은 1번 메쉬의 속성을 그대로 할당받게 된다.

한편, 특정 표면 근접 복셀과 교차하는 단위 입체 도형이 복수 개인 경우, 복셀 속성 계산부(106)는 교차하는 각 단위 입체 도형에 대응되는 속성의 평균값 또는 중간값 중 어느 하나를 상기 특정 표면 근접 복셀의 속성으로 할당할 수 있다. 예를 들어, 도 6에 도시된 복셀 2(604)의 경우 4번 메쉬에 대응되는 단위 입체 도형 및 5번 메쉬에 대응되는 단위 입체 도형의 경계면(도면에서 점 무늬로 표시)에 위치하게 된다. 이 경우, 복셀 속성 계산부(106) 4번 메쉬에 대응되는 단위 입체 도형의 속성 및 5번 메쉬에 대응되는 단위 입체 도형의 속성의 산술 평균은 복셀 2(604)의 속성으로 할당할 수 있다. 예를 들어, 4번 메쉬에 대응되는 단위 입체 도형의 색상이 파란색이고, 5번 메쉬에 대응되는 단위 입체 도형의 속성이 붉은색일 경우, 복셀 2(604)의 색상을 파란색과 붉은색을 나타내는 코드의 평균값인 보라색이 될 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따를 경우, 3차원 모델을 구성하는 모든 복셀에 속성을 할당하는 것이 아니라 복셀 중 표면에 근접한 복셀에 대해서만 속성을 할당하며, 또한 각 표면 근접 복셀과 교차하는 단위 입체 도형으로부터 해당 복셀의 속성을 바로 알 수 있으므로, 복셀의 속성 할당시의 계산량을 효과적으로 감소시킬 수 있다

또한, 본 발명의 실시예들에 따를 경우 단위 입체 도형과 3차원 모델의 내부 복셀의 교차부를 표면 근접 영역으로 분류하므로, 모델의 형태가 복잡한 경우에도 오프셋 모델 및 단위 입체 도형을 계산하는 과정에서 발생하는 다양한 오류를 회피할 수 있다.

아울러, 본 발명의 실시예들에 따를 경우 복수 개의 단위 입체 도형과 표면 근접 복셀이 교차하는 경우, 교차하는 단위 입체 도형의 속성을 모두 고려하여 각 표면 근접 복셀의 속성을 할당하는 바, 종래기술과 대비하여 더욱 자연스러운 속성 할당이 가능하게 된다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 모델의 복셀화 및 각 복셀의 속성 할당 방법(700)을 설명하기 위한 흐름도이다. 도 7에 도시된 방법은 예를 들어, 전술한 컴퓨팅 장치(100)에 의해 수행될 수 있다. 도시된 흐름도에서는 상기 방법을 복수 개의 단계로 나누어 기재하였으나, 적어도 일부의 단계들은 순서를 바꾸어 수행되거나, 다른 단계와 결합되어 함께 수행되거나, 생략되거나, 세부 단계들로 나뉘어 수행되거나, 또는 도시되지 않은 하나 이상의 단계가 부가되어 수행될 수 있다.

단계 802에서, 단위 입체 도형 생성부(102)는 3차원 메쉬 모델의 표면을 구성하는 복수 개의 다각형을 상기 3차원 메쉬 모델의 내부 방향으로 일정 거리만큼 이격시켜 오프셋 모델을 구성한다.

단계 804에서, 단위 입체 도형 생성부(102)는 상기 복수 개의 다각형을 각각 대응되는 상기 오프셋 모델의 다각형과 연결하여 복수 개의 단위 입체 도형을 생성한다.

단계 806에서, 표면 근접 복셀 추출부(104)는 상기 3차원 메쉬 모델을 복수 개의 복셀(voxel)로 변환하고, 상기 복수 개의 복셀 중 상기 복수 개의 단위 입체 도형과 겹치는 복셀을 표면 근접 복셀로 추출한다.

단계 808에서, 복셀 속성 계산부(106)는 상기 표면 근접 복셀 각각과 교차하는 상기 단위 입체 도형의 속성에 따라 상기 표면 근접 복셀 각각의 속성을 계산한다. 이때 상기 복수 개의 단위 입체 도형 각각의 속성은, 각 단위 입체 도형에 포함된 상기 3차원 메쉬 모델의 표면에 기 할당된 속성에 따라 결정될 수 있다.

일 실시예에서, 상기 808 단계는 각 표면 근접 복셀과 교차하는 단위 입체 도형에 대응되는 속성을 각 표면 근접 복셀에 할당하도록 구성될 수 있다.

또한, 특정 표면 근접 복셀과 교차하는 단위 입체 도형이 복수 개인 경우, 복셀 속성 계산부(106)는 교차하는 각 단위 입체 도형에 대응되는 속성의 평균값 또는 중간값 중 어느 하나를 상기 특정 표면 근접 복셀의 속성으로 할당할 수 있다.

한편, 본 발명의 실시예는 본 명세서에서 기술한 방법들을 컴퓨터상에서 수행하기 위한 프로그램, 및 상기 프로그램을 포함하는 컴퓨터 판독 가능 기록매체를 포함할 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 기록매체는 프로그램 명령, 로컬 데이터 파일, 로컬 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체는 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나, 또는 컴퓨터 소프트웨어 분야에서 통상적으로 사용 가능한 것일 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체, CD-ROM, DVD와 같은 광 기록 매체, 및 롬, 램, 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 상기 프로그램의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함할 수 있다.

이상에서 본 발명의 대표적인 실시예들을 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

100: 컴퓨팅 장치
102: 단위 입체 도형 생성부
104: 표면 근접 복셀 추출부
106: 복셀 속성 계산부

Claims

3차원 메쉬 모델의 표면을 구성하는 복수 개의 다각형을 상기 3차원 메쉬 모델의 내부 방향으로 일정 거리만큼 이격시켜 오프셋 모델을 구성하는 단계;
상기 복수 개의 다각형을 각각 대응되는 상기 오프셋 모델의 다각형과 연결하여 복수 개의 단위 입체 도형을 생성하는 단계;
상기 3차원 메쉬 모델을 복수 개의 복셀(voxel)로 변환하고, 상기 복수 개의 복셀 중 상기 복수 개의 단위 입체 도형과 겹치는 복셀을 표면 근접 복셀로 추출하는 단계; 및
상기 표면 근접 복셀 각각과 교차하는 상기 단위 입체 도형의 속성에 따라 상기 표면 근접 복셀 각각의 속성을 계산하는 단계를 포함하는, 3차원 모델의 복셀화 및 각 복셀의 속성 할당 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 복수 개의 단위 입체 도형 각각의 속성은,
각 단위 입체 도형에 포함된 상기 3차원 메쉬 모델의 표면에 기 할당된 속성에 따라 결정되는, 3차원 모델의 복셀화 및 각 복셀의 속성 할당 방법.
청구항 2에 있어서,
상기 표면 근접 복셀 각각의 속성을 계산하는 단계는,
각 표면 근접 복셀과 교차하는 단위 입체 도형에 대응되는 속성을 각 표면 근접 복셀에 할당하는, 3차원 모델의 복셀화 및 각 복셀의 속성 할당 방법.
청구항 3에 있어서,
상기 표면 근접 복셀 각각의 속성을 계산하는 단계는,
특정 표면 근접 복셀과 교차하는 단위 입체 도형이 복수 개인 경우, 교차하는 각 단위 입체 도형에 대응되는 속성의 평균값 또는 중간값 중 어느 하나를 상기 특정 표면 근접 복셀의 속성으로 할당하는, 3차원 모델의 복셀화 및 각 복셀의 속성 할당 방법.
3차원 메쉬 모델의 표면을 구성하는 복수 개의 다각형을 상기 3차원 메쉬 모델의 내부 방향으로 일정 거리만큼 이격시켜 오프셋 모델을 구성하고, 상기 복수 개의 다각형을 각각 대응되는 상기 오프셋 모델의 다각형과 연결하여 복수 개의 단위 입체 도형을 생성하는 단위 입체 도형 생성부;
상기 3차원 메쉬 모델을 복수 개의 복셀(voxel)로 변환하고, 상기 복수 개의 복셀 중 상기 복수 개의 단위 입체 도형과 겹치는 복셀을 표면 근접 복셀로 추출하는 표면 근접 복셀 추출부; 및
상기 표면 근접 복셀 각각과 교차하는 상기 단위 입체 도형의 속성에 따라 상기 표면 근접 복셀 각각의 속성을 계산하는 복셀 속성 계산부를 포함하는, 3차원 모델의 복셀화 및 각 복셀의 속성 할당 장치.
청구항 5에 있어서,
상기 복수 개의 단위 입체 도형 각각의 속성은,
각 단위 입체 도형에 포함된 상기 3차원 메쉬 모델의 표면에 기 할당된 속성에 따라 결정되는, 3차원 모델의 복셀화 및 각 복셀의 속성 할당 장치.
청구항 6에 있어서,
상기 복셀 속성 계산부는,
각 표면 근접 복셀과 교차하는 단위 입체 도형에 대응되는 속성을 각 표면 근접 복셀에 할당하는, 3차원 모델의 복셀화 및 각 복셀의 속성 할당 장치.
청구항 7에 있어서,
상기 복셀 속성 계산부는,
특정 표면 근접 복셀과 교차하는 단위 입체 도형이 복수 개인 경우, 교차하는 각 단위 입체 도형에 대응되는 속성의 평균값 또는 중간값 중 어느 하나를 상기 특정 표면 근접 복셀의 속성으로 할당하는, 3차원 모델의 복셀화 및 각 복셀의 속성 할당 장치.
하드웨어와 결합되어,
3차원 메쉬 모델의 표면을 구성하는 복수 개의 다각형을 상기 3차원 메쉬 모델의 내부 방향으로 일정 거리만큼 이격시켜 오프셋 모델을 구성하는 단계;
상기 복수 개의 다각형을 각각 대응되는 상기 오프셋 모델의 다각형과 연결하여 복수 개의 단위 입체 도형을 생성하는 단계;
상기 3차원 메쉬 모델을 복수 개의 복셀(voxel)로 변환하고, 상기 복수 개의 복셀 중 상기 복수 개의 단위 입체 도형과 겹치는 복셀을 표면 근접 복셀로 추출하는 단계; 및
상기 표면 근접 복셀 각각과 교차하는 상기 단위 입체 도형의 속성에 따라 상기 표면 근접 복셀 각각의 속성을 계산하는 단계를 포함하는 단계들을 실행시키기 위하여 기록매체에 저장된 컴퓨터 프로그램.
3차원 메쉬 모델의 표면을 구성하는 복수 개의 다각형을 상기 3차원 메쉬 모델의 내부 방향으로 일정 거리만큼 이격시켜 오프셋 모델을 구성하고, 상기 복수 개의 다각형을 각각 대응되는 상기 오프셋 모델의 다각형과 연결하여 복수 개의 단위 입체 도형을 생성하는 단위 입체 도형 생성부;
상기 3차원 메쉬 모델을 복수 개의 복셀(voxel)로 변환하고, 상기 복수 개의 복셀 중 상기 복수 개의 단위 입체 도형과 겹치는 복셀을 표면 근접 복셀로 추출하는 표면 근접 복셀 추출부; 및
상기 표면 근접 복셀 각각과 교차하는 상기 단위 입체 도형의 속성에 따라 상기 표면 근접 복셀 각각의 속성을 계산하는 복셀 속성 계산부를 포함하는, 3차원 프린팅 장치.