KR101719921B1 - 구조광을 이용한 3차원 북 스캐닝 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

구조광을 이용한 3차원 북 스캐닝 장치 및 방법이 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 북 스캐닝 장치는 북(book)의 적어도 한 페이지를 촬영하는 적어도 하나의 2차원 카메라; 상기 북으로 미리 설정된 형태의 광을 프로젝션하는 프로젝터; 상기 프로젝터에 의해 상기 북으로 프로젝션된 상기 광의 형태를 촬영하는 3차원 스캔용 카메라; 및 상기 프로젝션되는 광의 형태와 상기 3차원 스캔용 카메라에 의해 촬영된 상기 광의 형태에 기초하여 상기 2차원 카메라에 의해 촬영되는 상기 북의 적어도 한 페이지에 대한 형상을 추정하고, 상기 추정된 상기 북의 적어도 한 페이지에 대한 형상에 기초하여 상기 2차원 카메라에 의해 촬영되는 상기 북의 적어도 한 페이지에 대한 영상 데이터를 보정하는 제어부를 포함한다.

Description

구조광을 이용한 3차원 북 스캐닝 장치 및 방법 {3 DIMENSIONAL BOOK SCANNING APPARATUS USING STRUCTURED LIGHT AND METHOD THEREFOR}

본 발명의 실시예들은 3차원(3D) 북 스캐닝 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 구조광을 이용하여 3D 북 스캐닝을 수행하는 장치 및 방법과 관련된 것이다.

북 스캐너(book scanner)는 도서나 문서 등을 촬영하고, 촬영된 도서나 문서 등의 이미지를 저장하는 장치로서, 촬영되어 저장된 이미지는 전자강의를 의한 교재로 사용되거나, 기록 문화유산의 보존을 위하여 사용되는 등 다양한 용도로 활용되고 있다.

초기의 북 스캐너는 평면형의 투명테이블 위에 도서를 한면씩 펼쳐 놓고 카메라가 스캔하는 방식이어서, 작업자가 일일이 도서의 한면 한면을 펼쳐 투명테이블 위에 올려놓아야 하는 번거로움이 있고 스캔 속도가 늦었다.

본 발명의 실시예들은, 3D 스캔용 카메라와 2D 카메라를 이용하여 북(또는 책)을 용이하게 스캐닝할 수 있는 3차원 북 스캐닝 장치 및 방법을 제공한다.

본 발명의 실시예들은, 구조광을 이용하여 북을 용이하게 스캐닝할 수 있는 구조광을 이용한 3차원 북 스캐닝 장치 및 방법을 제공한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 북 스캐닝 장치는 북(book)의 적어도 한 페이지를 촬영하는 적어도 하나의 2차원 카메라; 상기 북으로 미리 설정된 형태의 광을 프로젝션하는 프로젝터; 상기 프로젝터에 의해 상기 북으로 프로젝션된 상기 광의 형태를 촬영하는 3차원 스캔용 카메라; 및 상기 프로젝션되는 광의 형태와 상기 3차원 스캔용 카메라에 의해 촬영된 상기 광의 형태에 기초하여 상기 2차원 카메라에 의해 촬영되는 상기 북의 적어도 한 페이지에 대한 형상을 추정하고, 상기 추정된 상기 북의 적어도 한 페이지에 대한 형상에 기초하여 상기 2차원 카메라에 의해 촬영되는 상기 북의 적어도 한 페이지에 대한 영상 데이터를 보정하는 제어부를 포함한다.

상기 프로젝터는 미리 설정된 상이한 패턴들을 가지는 복수의 구조광(structured light)을 상기 북으로 프로젝션하고, 상기 3차원 스캔용 카메라는 상기 북으로 프로젝션된 상기 복수의 구조광 각각의 패턴을 촬영할 수 있다.

상기 2차원 카메라는 미리 설정된 제1 속도와 제1 해상도로 상기 북의 적어도 한 페이지를 촬영하고, 상기 3차원 스캔용 카메라는 미리 설정된 제2 속도와 제2 해상도로 상기 북으로 프로젝션된 상기 광의 형태를 촬영하며, 상기 제1 속도는 상기 제2 속도보다 느리고, 상기 제1 해상도는 상기 제2 해상도보다 높을 수 있다.

상기 제어부는 상기 북의 크기, 상기 북의 종류, 상기 추정된 상기 북의 적어도 한 페이지에 대한 형상 중 적어도 하나에 기초하여 상기 3차원 스캔용 카메라의 해상도를 조절할 수 있다.

상기 제어부는 상기 2차원 카메라가 한 대인 경우 상기 북의 두 페이지에 대해 한 페이지씩 순차적으로 촬영하도록 제어하고, 상기 2차원 카메라가 두 대인 경우 상기 북의 두 페이지를 한번에 촬영하도록 제어할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 북 스캐닝 방법은 적어도 하나의 2차원 카메라를 이용하여 북(book)의 적어도 한 페이지를 촬영하는 단계; 프로젝터를 이용하여 상기 북으로 미리 설정된 형태의 광을 프로젝션하는 단계; 3차원 스캔용 카메라를 이용하여 상기 프로젝터에 의해 상기 북으로 프로젝션된 상기 광의 형태를 촬영하는 단계; 상기 프로젝션되는 광의 형태와 상기 3차원 스캔용 카메라에 의해 촬영된 상기 광의 형태에 기초하여 상기 2차원 카메라에 의해 촬영되는 상기 북의 적어도 한 페이지에 대한 형상을 추정하는 단계; 및 상기 추정된 상기 북의 적어도 한 페이지에 대한 형상에 기초하여 상기 2차원 카메라에 의해 촬영되는 상기 북의 적어도 한 페이지에 대한 영상 데이터를 보정하는 단계를 포함한다.

상기 광을 프로젝션하는 단계는 미리 설정된 상이한 패턴들을 가지는 복수의 구조광(structured light)을 상기 북으로 프로젝션하고, 상기 광의 형태를 촬영하는 단계는 상기 북으로 프로젝션된 상기 복수의 구조광 각각의 패턴을 촬영할 수 있다.

상기 적어도 한 페이지를 촬영하는 단계는 미리 설정된 제1 속도와 제1 해상도로 상기 북의 적어도 한 페이지를 촬영하고, 상기 광의 형태를 촬영하는 단계는 미리 설정된 제2 속도와 제2 해상도로 상기 북으로 프로젝션된 상기 광의 형태를 촬영하며, 상기 제1 속도는 상기 제2 속도보다 느리고, 상기 제1 해상도는 상기 제2 해상도보다 높을 수 있다.

나아가, 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 북 스캐닝 방법은 상기 북의 크기, 상기 북의 종류, 상기 추정된 상기 북의 적어도 한 페이지에 대한 형상 중 적어도 하나에 기초하여 상기 3차원 스캔용 카메라의 해상도를 조절하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 적어도 한 페이지를 촬영하는 단계는 상기 2차원 카메라가 한 대인 경우 상기 북의 두 페이지에 대해 한 페이지씩 순차적으로 촬영하고, 상기 2차원 카메라가 두 대인 경우 상기 북의 두 페이지를 한번에 촬영할 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따르면, 3D 스캔용 카메라와 2D 카메라를 이용하여 북(또는 책)을 용이하게 스캐닝할 수 있다.

구체적으로, 본 발명의 실시예들에 따르면, 고속/저해상도의 3D 스캔용 카메라와 저속/고해상도의 2D 카메라를 이용하여 북을 용이하게 스캐닝할 수 있고, 장치의 단가를 낮출 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따르면, 구조광을 이용하여 스캐닝하고자 하는 페이지의 형상을 추정하고, 추정된 형상에 기초하여 2D 카메라에 의해 촬영 또는 스캐닝된 영상 데이터를 보정함으로써, 북을 평면으로 스캐닝할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 장치를 설명하기 위한 일 예시도를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 북 스캐닝 장치에 대한 구성을 나타낸 것이다.
도 3은 2D 카메라가 두 대인 경우에 대해 본 발명의 3D 북 스캐닝 장치를 설명하기 위한 예시도를 나타낸 것이다.
도 4는 구조광의 패턴들에 대한 예시도를 나타낸 것이다.
도 5는 구조광을 이용하여 추정된 페이지의 형상에 대한 일 예시도를 나타내 것이다.
도 6은 2D 카메라가 한 대인 경우에 대해 본 발명의 3D 북 스캐닝 장치를 설명하기 위한 예시도를 나타낸 것이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 북 스캐닝 방법에 대한 동작 흐름도를 나타낸 것이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 북 스캐닝 방법에 대한 추가 동작 흐름도를 나타낸 것이다.

이하, 본 발명의 실시예들을 첨부된 도면들을 참조하여 설명한다. 아래에서는 한정된 실시예들이 기술되지만, 이러한 실시예들은 본 발명의 예이며, 당업자는 이러한 실시예들을 용이하게 변경할 수 있다.

본 발명의 실시예들은, 3D 스캔용 카메라와 적어도 하나의 2D 카메라를 이용하여 북(또는 책)을 용이하게 스캐닝하는 것을 그 요지로 한다.

이 때, 3D 스캔용 카메라는 프로젝터(projector)에 의해 북으로 프로젝션되는 복수의 구조광 예를 들어, 1초에 18번 프로젝션되는 복수의 구조광(structured light)을 촬영하기 위하여, 고속으로 촬영하고, 3D 스캔용 카메라의 경우 해상도가 높아질수록 가격이 비싸지기 때문에 가격적인 측면을 고려하여 저해상도로 촬영할 수 있으며, 2D 카메라는 북의 페이지 내용을 스캐닝 또는 촬영하기 위하여, 고해상도로 촬영하고, 2D 카메라의 경우 속도가 빨라질수록 가격이 비싸지기 때문에 가격적인 측면을 고려하여 저속으로 촬영할 수 있다. 즉, 3D 스캔용 카메라는 고속/저해상도의 3D 스캔용 카메라고, 2D 카메라는 저속/고해상도의 2D 카메라이다.

나아가, 2D 카메라는 3D 스캔용 카메라가 복수의 구조광을 모두 촬영하는 시간 동안 북의 한 페이지를 촬영할 수 있으며, 본 발명의 실시예들에 따른 장치는 한 대의 2D 카메라를 포함할 수도 있고, 두 대의 2D 카메라를 포함할 수도 있다.

이러한 본 발명의 실시예들에 따른 장치 및 방법에 대해 도 1 내지 도 8을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 장치를 설명하기 위한 일 예시도를 나타낸 것이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 북 스캐닝 장치에 대한 구성을 나타낸 것이다.

도 1과 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 북 스캐닝 장치(100)는 스캐닝하고자 하는 북(200)의 펼쳐진 왼쪽 페이지와 오른쪽 페이지 중 적어도 한 페이지를 스캐닝하는 장치로, 2D 카메라(110), 프로젝터(120), 3D 스캔용 카메라(130), 제어부(140) 페이지 넘김부(150) 및 북 이동부(160)를 포함한다.

여기서, 점선으로 표시된 페이지 넘김부(150)와 북 이동부(160)는 선택적으로 구성될 수도 있고 생략될 수도 있는데, 이는 본 발명을 제공하는 사업자에 의해 결정될 수 있다.

2D 카메라(110)는 북의 왼쪽(또는 좌측) 페이지와 오른쪽(또는 우측) 페이지를 촬영하기 위한 카메라로, 적어도 하나를 구비할 수 있으며, 제어부(140)에 의한 제어에 의해 북의 어느 한 페이지를 촬영한다.

예컨대, 2D 카메라(110)가 두 대인 경우 첫 번째 2D 카메라는 왼쪽 페이지를 촬영할 수 있고, 두 번째 2D 카메라는 오른쪽 페이지를 촬영할 수 있으며, 2D 카메라(110)가 한 대인 경우 왼쪽 또는 오른쪽 페이지 중 어느 한 페이지를 촬영한 후 나머지 한 페이지를 순차적으로 촬영할 수 있다. 2D 카메라에 의해 촬영된 영상 데이터는 제어부(140)로 제공된다.

본 발명에서의 2D 카메라(110)는 제1 속도와 제1 해상도로 북의 어느 한 페이지를 촬영할 수 있으며, 구체적으로 저속/고해상도로 페이지를 촬영할 수 있다.

물론, 2D 카메라(110)의 속도와 해상도는 스캐닝하고자 하는 북의 내용과 가격적인 측면을 고려하여 결정될 수 있으며, 속도보다는 해상도가 중요한 요소가 될 수 있다. 이는 2D 카메라의 경우 속도가 빠를수록 그 가격이 올라가기 때문에 장치의 가격을 낮추기 위하여, 본 발명은 저속의 고해상도 2D 카메라를 사용할 수 있다.

이러한 2D 카메라(110)는 북의 페이지를 수직으로 촬영할 수 있는 위치에 배치될 수 있다.

프로젝터(120)는 북(200)의 형상을 추정하기 위한 미리 설정된 형태의 광을 북으로 프로젝션하는 구성 수단으로, 제어부(140)에 의한 제어에 의해 일정 형태를 가지는 광을 북으로 프로젝션 또는 조사할 수 있다.

이 때, 프로젝터(120)는 제어부(140)에 의한 제어에 의해 일정 시간 예를 들어, 1초 동안 미리 설정된 상이한 패턴을 가지는 복수의 구조광 예를 들어, 18개의 상이한 패턴의 구조광을 북으로 프로젝션할 수 있다. 물론, 프로젝터(120)에 의해 북으로 프로젝션되는 구조광의 개수와 패턴은 본 발명을 제공하는 사업자에 의해 결정될 수 있고, 북의 종류, 북의 크기, 북의 두께, 북의 재질, 텍스트의 크기 등에 따라 달라질 수 있다.

프로젝터(120)에 의해 북의 적어도 하나의 페이지로 프로젝션되는 구조광은 도 4a에 도시된 일 예와 같이, 가로 방향으로 상이한 폭을 가지는 다양한 스트라이프(stripe) 패턴을 가질 수도 있고, 도 4b에 도시된 일 예와 같이, 세로 방향으로 상이한 폭을 가지는 다양한 스트라이프 패턴을 가질 수도 있으며, 도 4c에 도시된 일 예와 같이, 격자 패턴 또는 체크 패턴을 가질 수도 있다. 물론, 프로젝터에 의해 프로젝션되는 구조광이 도 4에 도시된 패턴들의 구조광으로 한정되지 않으며, 대상체 여기서는, 북의 형상을 추정하기 위해 사용될 수 있는 다양한 패턴들의 구조광을 포함할 수 있다.

이러한 프로젝터(120)는 복수의 구조광을 북으로 수직으로 프로젝션할 수 있는 위치에 배치될 수 있다. 물론, 프로젝터(120)의 위치가 북이 놓이는 위치에 수직인 위치가 아닌 다른 위치에 배치될 수도 있는데, 이 경우 배치 위치에 의하여 북으로 프로젝션된 구조광의 패턴이 기본적으로 왜곡이 생기기 때문에 북의 형상을 추정하기 위해서는 이러한 왜곡을 고려하여야 한다.

3D 스캔용 카메라(130)는 프로젝터(120)에 의해 북으로 프로젝션되는 일정 패턴의 광 예를 들어, 복수의 구조광을 촬영하는 구성 수단으로, 제어부(140)에 의한 제어에 의해 구조광이 북으로 프로젝션되는 시점에 기초하여 북에 프로젝션된 구조광을 촬영한다.

즉, 3D 스캔용 카메라(130)는 북의 형상을 추정하기 위하여, 스캐닝하고자 하는 북 상에 프로젝션된 복수의 구조광 각각에 대해 촬영한다. 3D 스캔용 카메라(130)에 의해 촬영된 복수의 구조광 각각에 대한 영상 데이터는 제어부(140)로 제공된다.

이 때, 3D 스캔용 카메라(130)는 2D 카메라(110)가 한번 촬영하는 시간 예를 들어, 1초 동안 프로젝터(120)에 의해 복수의 구조광 각각이 프로젝션된 북을 촬영할 수 있다. 예컨대, 3D 스캔용 카메라는 1초 동안 18번을 촬영할 수 있다.

3D 스캔용 카메라(130)는 프로젝터(120)의 위치에 따라 그 위치가 결정될 수 있다. 예를 들어, 3D 스캔용 카메라(130)는 북이 놓이는 위치의 중앙 라인 예를 들어, 왼쪽 페이지와 오른쪽 페이지가 겹치는 라인에 대응하는 위치에 배치될 수 있고, 프로젝터와 동일 라인에 배치될 수 있다.

3D 스캔용 카메라(130)는 제어부(140)에 의한 제어에 의해 해상도가 조절될 수 있으며, 조절되는 해상도는 3D 스캔용 카메라(120)의 최대 해상도를 넘을 수 없고, 조절되는 해상도는 북의 종류, 북의 크기, 북의 두께, 북의 재질, 제어부(140)에 의해 추정된 북의 형상 중 적어도 하나에 의해 결정될 수 있다.

예컨대, 북의 휨 정도가 아주 미세하게 추정되는 경우 미세한 휨 정도를 정확하게 추정하기 위하여, 3D 스캔용 카메라(130)의 해상도를 최대 해상도로 조절할 수도 있고, 반면 북의 휨 정도가 기준 휨 정도보다 큰 경우에는 3D 스캔용 카메라(130)의 해상도를 최하 해상도로 조절할 수도 있다.

본 발명에서의 3D 스캔용 카메라(130)는 제2 속도와 제2 해상도로 복수의 구조광을 촬영할 수 있으며, 구체적으로 고속/저해상도로 페이지 상 또는 북 상의 구조광을 촬영할 수 있다.

물론, 3D 스캔용 카메라(130)의 속도와 해상도는 촬영하고자 하는 구조광의 개수, 책의 형상에 대한 추정 정확성, 가격적인 측면을 고려하여 결정될 수 있으며, 해상도보다는 속도가 중요한 요소가 될 수 있다. 이는 3D 스캔용 카메라의 경우 해상도가 높을수록 그 가격이 올라가기 때문에 장치의 가격을 낮추기 위하여, 본 발명은 고속의 저해상도 3D 스캔용 카메라를 사용할 수 있다.

제어부(140)는 본 발명의 실시예에 따른 장치(100)를 구성하는 모든 구성 요소를 제어하는 구성 수단으로, 프로젝터(120)에 의해 프로젝션되는 광의 형태 예를 들어, 구조광의 패턴과 3D 스캔용 카메라(130)에 의해 촬영된 구조광의 패턴에 기초하여 2D 카메라(110)에 의해 촬영되는 북의 어느 한 페이지 또는 페이지 각각에 대한 형상을 추정하고, 추정된 북의 형상에 기초하여 적어도 하나의 2D 카메라(110)에 의해 촬영되는 북의 페이지에 대한 영상 데이터를 보정한다.

즉, 제어부(140)는 3D 스캔용 카메라(130)에 의해 촬영되는 구조광 각각에 대한 영상 데이터와 미리 설정된 구조광의 패턴을 이용하여 왼쪽 페이지의 형상, 오른쪽 페이지의 형상을 추정하고, 추정된 페이지의 형상에 기초하여 2D 카메라(110)에 의해 촬영 또는 스캔된 영상 데이터 즉, 스캔하고자 하는 페이지의 영상 데이터를 평면이 되도록 보정 또는 변환한다.

여기서, 북의 형상 또는 페이지의 형상은 위치에 따른 휨 정도, 굴곡 정도를 의미할 수 있다. 본 발명에서 북의 형상 또는 페이지의 형상을 추정하는 과정에 대한 부분은 이 기술 분야에 종사하는 당업자에게 있어서 자명하기에 그 설명은 생략한다.

구체적으로, 제어부(140)는 프로젝터(120)에 의해 프로젝션되는 복수의 구조광 각각에 대한 패턴과 3D 스캔용 카메라(130)에 의해 촬영된 복수의 구조광 각각에 대한 패턴에 기초하여 도 5에 도시된 일 예와 같은 북의 형상을 추정할 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 장치는 북을 파쇄하지 않은 상태로 스캔하기 때문에 왼쪽 페이지와 오른쪽 페이지에 휨 또는 굴곡이 발생할 수 있고, 제어부(140)에서 이와 같은 페이지의 휨 또는 굴곡을 구조광의 패턴 비교를 이용하여 추정할 수 있다.

제어부(140)는 프로젝터(120)에서 프로젝션되는 구조광의 패턴을 설정할 수도 있고, 구조광이 프로젝션되는 횟수, 구조광이 프로젝션되는 시점 등을 제어할 수 있으며, 3D 스캔용 카메라의 촬영 시점, 3D 스캔용 카메라의 해상도 조절, 2D 카메라의 촬영 시점 또한 제어할 수 있다. 이 뿐만 아니라 제어부(140)는 페이지 넘김부(150), 북 이동부(160)가 구비된 경우 페이지 넘김부(150)와 북 이동부(160)를 제어할 수 있다.

페이지 넘김부(150)는 북의 페이지를 자동으로 넘기는 구성 수단으로, 제어부(140)에 의한 제어에 의해 북의 페이지를 일정 방향으로 일정 시간 단위로 넘기는 기능을 수행한다.

여기서, 페이지 넘김부(150)는 다양한 수단에 의해 구성될 수 있으며, 본 발명에서 페이지 넘김부(150)는 선택적으로 구성될 수 있다. 즉, 페이지 넘김부(150)가 구성된 경우 본 발명에 따른 장치는 북의 페이지를 제어부(140)의 제어에 의해 자동으로 넘길 수 있고, 페이지 넘김부(150)가 구성되지 않은 경우에는 북의 페이지가 사용자에 의해 수동으로 넘겨질 수도 있다.

북 이동부(160)는 북의 위치를 이동시키는 구성 수단으로, 제어부(140)에 의한 제어에 의해 북의 위치를 특정 위치로 이동시킨다.

여기서, 북 이동부(160)는 2D 카메라가 한 대인 경우 왼쪽 페이지와 오른쪽 페이지를 2D 카메라를 이용하여 촬영할 수 있도록, 2D 카메라의 촬영 영역으로 왼쪽 페이지에서 오른쪽 페이지, 오른쪽 페이지에서 왼쪽 페이지로 북을 이동시킬 수 있다.

북 이동부(160)는 북의 크기에 따라 2D 카메라, 3D 스캔용 카메라 그리고 프로젝터와 북 간의 거리를 조정할 수 있도록, 북을 상하로 이동시킬 수도 있다.

물론, 북 이동부(160)에서 북의 위치를 상하 또는 좌우로 이동시키는 것은 제어부(140)에 의한 제어에 의해 이루어질 수 있다.

이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 북 스캐닝 장치는 고속/저해상도의 3D 스캔용 카메라와 저속/고해상도의 2D 카메라를 이용하여 북 스캐닝을 자동으로 수행할 수 있으며, 장치의 단가를 낮추면서도 북의 페이지는 평면으로 정확하게 스캐닝할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 북 스캐닝 장치는 구조광을 사용하고, 3D 스캔용 카메라를 이용하여 북 상에 프로젝션된 구조광을 촬영하기 때문에 고속의 2D 카메라를 사용할 필요가 없고, 따라서 장치의 단가를 낮출 수 있다.

비록 도 1과 도 2에서 2D 카메라가 한 대인 경우 북 이동부(160)를 이용하여 북의 위치를 이동시키는 것으로 설명하였지만, 이에 한정하지 않으며 2D 카메라의 패닝(panning)을 수행하여 두 페이지를 순차적으로 촬영할 수도 있다. 즉, 2D 카메라가 한 대이고, 패닝이 가능한 2D 카메라인 경우 한 페이지를 촬영한 후 2D 카메라의 패닝을 수행하여 다른 한 페이지를 촬영한다. 이 때, 3D 스캔용 카메라는 두 페이지 모두를 촬영할 수 있다.

이러한 본 발명의 일 실시예에 따른 장치에 대해 2D 카메라가 두 대인 경우와 2D 카메라가 한 대인 경우에 대해 도 3과 도 6을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 3은 2D 카메라가 두 대인 경우에 대해 본 발명의 3D 북 스캐닝 장치를 설명하기 위한 예시도를 나타낸 것이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 장치는 2D 카메라가 두 대인 경우 두 대의 카메라 각각은 미리 결정된 영역의 페이지를 촬영한다. 예컨대, 첫 번째 2D 카메라(110a)는 왼쪽 페이지(210)만을 촬영하고, 두 번째 2D 카메라(110b)는 오른쪽 페이지(220)만을 촬영한다.

물론, 두 대의 2D 카메라(110a, 110b)는 각각의 페이지를 동시에 촬영할 수도 있고, 일정 시간 간격으로 촬영할 수도 있는데, 다른 페이지로 넘어가기 전에 모두 촬영되어야 한다.

그리고, 3D 스캔용 카메라(130)는 왼쪽 페이지(210)와 오른쪽 페이지(220)를 포함하는 전체 영역에 프로젝션되는 복수의 구조광 각각에 대하여 촬영하고, 복수의 구조광 각각에 대하여 촬영된 영상 데이터를 제어부로 제공함으로써, 복수의 구조광 각각의 패턴 정보를 이용하여 제어부에서 왼쪽 페이지(210)와 오른쪽 페이지(220)를 포함하는 북(200)의 형상을 추정하고, 이를 통해 왼쪽 페이지(210)에 대한 휨 또는 굴곡 정도와 오른쪽 페이지(220)에 대한 휨 또는 굴곡 정도를 추정할 수 있다.

물론, 제어부에서 전체 영역의 구조광에 대한 영상 데이터 중 왼쪽 페이지 영역의 구조광에 대한 영상 데이터만을 이용하여 왼쪽 페이지(210)에 대한 휨 또는 굴곡 정도를 추정할 수도 있고, 전체 영역의 구조광에 대한 영상 데이터 중 오른쪽 페이지 영역의 구조광에 대한 영상 데이터만을 이용하여 오른쪽 페이지(220)에 대한 휨 또는 굴곡 정도를 추정할 수도 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 장치는 두 대의 2D 카메라를 이용하는 경우 왼쪽 페이지와 오른쪽 페이지를 동시에 촬영하기 때문에 북 스캐닝을 빠르게 수행할 수 있다.

도 6은 2D 카메라가 한 대인 경우에 대해 본 발명의 3D 북 스캐닝 장치를 설명하기 위한 예시도를 나타낸 것이다.

도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 장치는 2D 카메라가 한 대인 경우 2D 카메라(110)는 왼쪽 페이지(210)의 영역과 오른쪽 페이지(220)의 영역 중 어느 하나의 페이지에 대한 영역만을 촬영하고, 어느 하나의 페이지에 대한 영역이 촬영되면 다른 하나의 페이지에 대한 영역을 촬영한다.

이 때, 프로젝터는 왼쪽 페이지와 오른쪽 페이지를 모두 포함하는 전체 영역에 복수의 구조광 각각을 프로젝션할 수도 있고, 어느 한쪽 페이지에 대응하는 영역에만 복수의 구조광 각각을 프로젝션할 수도 있다. 물론, 3D 스캔용 카메라(130)는 프로젝터가 프로젝션하는 영역만을 촬영할 수 있다. 즉, 프로젝터가 전체 영역에 구조광을 프로젝션하는 경우 3D 스캔용 카메라는 전체 영역을 촬영할 수 있고, 프로젝터가 한 페이지에 대응하는 영역에 구조광을 프로젝션하는 경우 3D 스캔용 카메라는 한 페이지에 대응하는 영역을 촬영할 수 있다.

도 6의 경우, 제어부는 북 이동부를 제어하여 스캐닝하고자 하는 페이지의 위치를 조정할 수 있다. 즉, 제어부는 2D 카메라(110), 3D 스캔용 카메라(130)에 의해 왼쪽 페이지가 촬영되면 북 이동부를 제어하여 북을 좌측으로 이동시킨 후 2D 카메라, 3D 스캔용 카메라를 이용하여 오른쪽 페이지를 촬영할 수 있도록 제어한다.

예컨대, 도 6a에 도시된 바와 같이 2D 카메라(110)와 3D 스캔용 카메라(130)가 왼쪽 페이지(210) 영역만을 촬영함으로써, 왼쪽 페이지에 대한 형상을 추정하고, 추정된 왼쪽 페이지의 형상에 기초하여 2D 카메라에 의해 촬영된 왼쪽 페이지에 대한 영상 데이터에서 휨 또는 굴곡과 같은 왜곡을 보정함으로써, 왼쪽 페이지를 평면으로 변경 또는 변환할 수 있다.

도 6a에 의해 왼쪽 페이지가 촬영되면 도 6b에 도시된 바와 같이, 제어부에서 북 이동부를 제어하여 2D 카메라(110)와 3D 스캔용 카메라(130)가 촬영하는 영역 그리고 프로젝터가 구조광을 프로젝션하는 영역에 오른쪽 페이지가 위치하도록 북을 이동시킴으로써, 왼쪽 페이지를 촬영한 것과 같이 오른쪽 페이지(220)를 촬영한다. 즉, 프로젝터가 오른쪽 페이지에 구조광을 프로젝션하고, 3D 스캔용 카메라를 이용하여 구조광을 촬영하며, 2D 카메라를 이용하여 오른쪽 페이지를 촬영함으로써, 오른쪽 페이지에 대한 형상을 추정하고, 추정된 오른쪽 페이지의 형상에 기초하여 2D 카메라에 의해 촬영된 오른쪽 페이지에 대한 영상 데이터에서 휨 또는 굴곡과 같은 왜곡을 보정함으로써, 오른쪽 페이지를 평면으로 변경 또는 변환할 수 있다.

이와 같이, 2D 카메라가 한 대인 경우에는 두 페이지를 순차적으로 촬영함으로써, 두 페이지 각각을 평면으로 스캐닝할 수 있다.

물론, 2D 카메라가 한 대인 경우라도 두 페이지를 한 번에 촬영할 수도 있으며, 이 경우에는 한 대의 카메라로 두 페이지를 한번에 촬영할 때 발생할 수 있는 왜곡을 보정하는 기능이 추가되어야 한다.

또한, 도 6에 도시된 2D 카메라가 패닝이 가능한 2D 카메라인 경우 북의 위치는 고정되고 3D 스캔용 카메라는 특정 위치에 고정되어 왼쪽 페이지와 오른쪽 페이지 모두를 포함하는 전체 영역을 촬영하며, 2D 카메라는 왼쪽 페이지를 촬영한 후 2D 카메라를 패닝하여 오른쪽 페이지를 촬영함으로써, 두 페이지를 순차적으로 촬영할 수도 있다.

2D 카메라의 패닝(panning)을 수행하여 두 페이지를 순차적으로 촬영할 수도 있다. 즉, 2D 카메라가 한 대이고, 패닝이 가능한 2D 카메라인 경우 한 페이지를 촬영한 후 2D 카메라의 패닝을 수행하여 다른 한 페이지를 촬영한다. 이 때, 3D 스캔용 카메라는 두 페이지 모두를 촬영할 수 있다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 북 스캐닝 방법에 대한 동작 흐름도를 나타낸 것으로, 상술한 도 1 내지 도 6의 3D 북 스캐닝 장치에서의 동작 흐름도를 나타낸 것이다.

도 7을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 3D 북 스캐닝 방법은 적어도 하나의 2D 카메라를 이용하여 북의 적어도 한 페이지를 촬영하고, 프로젝터를 이용하여 북으로 미리 설정된 형태의 광을 프로젝션한다(S710, S720).

여기서, 단계 S710은 2D 카메라가 두 대인 경우 한 대의 2D 카메라는 북의 왼쪽 페이지를 촬영하고 다른 한 대의 2D 카메라는 북의 오른쪽 페이지를 촬영할 수 있다. 물론, 2D 카메라가 한 대인 경우에는 어느 한쪽의 페이지를 촬영한 후 다른 한쪽의 페이지를 순차적으로 촬영할 수 있으며, 두 페이지를 한 대의 2D 카메라로 순차적으로 촬영하는 경우에는 도 7의 단계 S710 내지 S750의 과정을 페이지 각각에 대하여 반복 수행되는 것이 바람직하다.

이 때, 2D 카메라는 저속/고해상도로 어느 한쪽의 페이지를 촬영할 수 있다.

단계 S720은 서로 다른 패턴을 가지는 복수의 구조광을 북으로 일정 시간 동안 순차적으로 프로젝션할 수 있으며, 복수의 구조광을 프로젝션하는 시간은 다음 페이지로 넘어가는 시간 주기 이내에 이루어져야 한다.

단계 S720에서 프로젝터에 의해 북으로 프로젝션되는 구조광의 개수와 패턴은 본 발명을 제공하는 사업자에 의해 결정될 수 있고, 북의 종류, 북의 크기, 북의 두께, 북의 재질, 텍스트의 크기 등에 따라 달라질 수 있다.

그리고, 프로젝터에 의해 프로젝션되는 구조광은 가로 방향으로 상이한 폭을 가지는 다양한 스트라이프(stripe) 패턴을 가질 수도 있고, 세로 방향으로 상이한 폭을 가지는 다양한 스트라이프 패턴을 가질 수도 있으며, 격자 패턴 또는 체크 패턴을 가질 수도 있다.

그 다음, 3D 스캔용 카메라를 이용하여 프로젝터에 의해 북으로 프로젝션된 광의 형태를 촬영하고, 북으로 프로젝션되는 광의 형태 즉 프로젝터에 의해 출력되는 광의 형태와 3D 스캔용 카메라에 의해 촬영된 광의 형태에 기초하여 북의 형상 또는 북의 적어도 한 페이지에 대한 형상을 추정한다(S730, S740).

여기서, 단계 S730은 프로젝터에 의해 북으로 프로젝션되는 상이한 패턴을 가지는 복수의 구조광 각각에 대해 촬영하여 복수의 구조광 각각에 대한 영상 데이터를 생성하고, 단계 S740은 생성된 복수의 구조광 각각에 대한 영상 데이터와 복수의 구조광 각각에 대해 미리 설정된 패턴을 이용하여 북의 휨 정도 또는 굴곡 정도를 추정하거나 왼쪽 페이지의 휨 정도나 오른쪽 페이지의 휨 정도 등을 추정할 수 있다.

단계 S730에서 복수의 구조광을 촬영하는 3D 스캔용 카메라는 고속/저해상도의 3D 스캔용 카메라일 수 있다.

여기서, 3D 스캔용 카메라의 속도는 2D 카메라의 속도보다 빠를 수 있고, 3D 스캔용 카메라의 해상도는 2D 카메라의 해상도보다 낮을 수 있다.

상술한 단계 S710 내지 S730은 일정 시간 내에서 모두 이루어질 수 있으며, 도 7에서 비록 S710 내지 S730이 순차적으로 이루어지도록 도시되었지만, 상술한 단계의 순서가 변경될 수도 있고 병렬적으로 이루어질 수도 있다.

단계 S740에 의해 북의 형상 즉, 왼쪽 페이지의 휨 또는 굴곡 정도와 오른쪽 페이지의 휨 또는 굴곡 정도가 추정되면, 추정된 각 페이지의 휨 또는 굴곡 정도 즉, 페이지의 형상에 기초하여 단계 S710에서 2D 카메라에 의해 촬영된 영상 데이터를 보정함으로써, 왜곡이 있게 촬영된 페이지에 대한 영상 데이터를 왜곡을 제거한 페이지의 영상 데이터 즉, 왜곡이 없는 평면 페이지의 영상 데이터로 변환 또는 변경한다(S750).

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 북 스캐닝 방법에 대한 추가 동작 흐름도를 나타낸 것이다.

도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 방법은 스캐닝하고자 하는 북의 크기, 북의 종류, 추정된 북의 형상 중 적어도 하나를 확인하고, 확인된 정보에 기초하여 3D 스캔용 카메라의 해상도를 조절할 수 있다(S810, S820).

이 때, 단계 S820은 북의 크기, 북의 종류, 추정된 북의 형상 뿐만 아니라 북의 재질, 북의 두께 등에 따라 3D 스캔용 카메라의 해상도를 조절할 수도 있다.

예를 들어, 단계 S810에서 확인된 이전 페이지에 대해 단계 S740에서 추정된 북의 휨 정도가 아주 미세한 경우 미세한 휨 정도를 정확하게 추정하기 위하여, 단계 S820은 3D 스캔용 카메라의 해상도를 최대 해상도로 조절할 수 있고, 단계 S810에서 확인된 이전 페이지에 대해 단계 S740에서 추정된 북의 휨 정도가 미리 설정된 기준 휨 정도보다 큰 경우 3D 스캔용 카메라의 해상도를 최하 해상도로 조절할 수도 있다.

이상에서 설명된 시스템 또는 장치는 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 시스템, 장치 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPA(field programmable array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 콘트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.

소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.

실시예들에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.

이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.

그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.

Claims (10)

1. 북(book)의 적어도 한 페이지를 촬영하는 적어도 하나의 2차원 카메라;
   상기 북으로 미리 설정된 형태의 광을 프로젝션하는 프로젝터;
   상기 프로젝터에 의해 상기 북으로 프로젝션된 상기 광의 형태를 촬영하는 3차원 스캔용 카메라; 및
   상기 프로젝션되는 광의 형태와 상기 3차원 스캔용 카메라에 의해 촬영된 상기 광의 형태에 기초하여 상기 2차원 카메라에 의해 촬영되는 상기 북의 적어도 한 페이지에 대한 형상을 추정하고, 상기 추정된 상기 북의 적어도 한 페이지에 대한 형상에 기초하여 상기 2차원 카메라에 의해 촬영되는 상기 북의 적어도 한 페이지에 대한 영상 데이터를 보정하는 제어부
   를 포함하고,
   상기 2차원 카메라는
   미리 설정된 제1 속도와 제1 해상도로 상기 북의 적어도 한 페이지를 촬영하고,
   상기 3차원 스캔용 카메라는
   미리 설정된 제2 속도와 제2 해상도로 상기 북으로 프로젝션된 상기 광의 형태를 촬영하며,
   상기 제1 속도는 상기 제2 속도보다 느리고,
   상기 제1 해상도는 상기 제2 해상도보다 높은 것을 특징으로 하는 3차원 북 스캐닝 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 프로젝터는
   미리 설정된 상이한 패턴들을 가지는 복수의 구조광(structured light)을 상기 북으로 프로젝션하고,
   상기 3차원 스캔용 카메라는
   상기 북으로 프로젝션된 상기 복수의 구조광 각각의 패턴을 촬영하는 것을 특징으로 하는 3차원 북 스캐닝 장치.
   
3. 삭제
4. 북(book)의 적어도 한 페이지를 촬영하는 적어도 하나의 2차원 카메라;
   상기 북으로 미리 설정된 형태의 광을 프로젝션하는 프로젝터;
   상기 프로젝터에 의해 상기 북으로 프로젝션된 상기 광의 형태를 촬영하는 3차원 스캔용 카메라; 및
   상기 프로젝션되는 광의 형태와 상기 3차원 스캔용 카메라에 의해 촬영된 상기 광의 형태에 기초하여 상기 2차원 카메라에 의해 촬영되는 상기 북의 적어도 한 페이지에 대한 형상을 추정하고, 상기 추정된 상기 북의 적어도 한 페이지에 대한 형상에 기초하여 상기 2차원 카메라에 의해 촬영되는 상기 북의 적어도 한 페이지에 대한 영상 데이터를 보정하는 제어부
   를 포함하고,
   상기 제어부는
   상기 북의 크기, 상기 북의 종류, 상기 추정된 상기 북의 적어도 한 페이지에 대한 형상 중 적어도 하나에 기초하여 상기 3차원 스캔용 카메라의 해상도를 조절하는 것을 특징으로 하는 3차원 북 스캐닝 장치.
   
5. 제1항 또는 제4항에 있어서,
   상기 제어부는
   상기 2차원 카메라가 한 대인 경우 상기 북의 두 페이지에 대해 한 페이지씩 순차적으로 촬영하도록 제어하고, 상기 2차원 카메라가 두 대인 경우 상기 북의 두 페이지를 한번에 촬영하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 3차원 북 스캐닝 장치.
   
6. 적어도 하나의 2차원 카메라를 이용하여 북(book)의 적어도 한 페이지를 촬영하는 단계;
   프로젝터를 이용하여 상기 북으로 미리 설정된 형태의 광을 프로젝션하는 단계;
   3차원 스캔용 카메라를 이용하여 상기 프로젝터에 의해 상기 북으로 프로젝션된 상기 광의 형태를 촬영하는 단계;
   상기 프로젝션되는 광의 형태와 상기 3차원 스캔용 카메라에 의해 촬영된 상기 광의 형태에 기초하여 상기 2차원 카메라에 의해 촬영되는 상기 북의 적어도 한 페이지에 대한 형상을 추정하는 단계; 및
   상기 추정된 상기 북의 적어도 한 페이지에 대한 형상에 기초하여 상기 2차원 카메라에 의해 촬영되는 상기 북의 적어도 한 페이지에 대한 영상 데이터를 보정하는 단계
   를 포함하고,
   상기 적어도 한 페이지를 촬영하는 단계는
   미리 설정된 제1 속도와 제1 해상도로 상기 북의 적어도 한 페이지를 촬영하고,
   상기 광의 형태를 촬영하는 단계는
   미리 설정된 제2 속도와 제2 해상도로 상기 북으로 프로젝션된 상기 광의 형태를 촬영하며,
   상기 제1 속도는 상기 제2 속도보다 느리고,
   상기 제1 해상도는 상기 제2 해상도보다 높은 것을 특징으로 하는 3차원 북 스캐닝 방법.
   
7. 제6항에 있어서,
   상기 광을 프로젝션하는 단계는
   미리 설정된 상이한 패턴들을 가지는 복수의 구조광(structured light)을 상기 북으로 프로젝션하고,
   상기 광의 형태를 촬영하는 단계는
   상기 북으로 프로젝션된 상기 복수의 구조광 각각의 패턴을 촬영하는 것을 특징으로 하는 3차원 북 스캐닝 방법.
   
8. 삭제
9. 제6항에 있어서,
   상기 북의 크기, 상기 북의 종류, 상기 추정된 상기 북의 적어도 한 페이지에 대한 형상 중 적어도 하나에 기초하여 상기 3차원 스캔용 카메라의 해상도를 조절하는 단계
   를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 북 스캐닝 방법.
   
10. 제6항에 있어서,
    상기 적어도 한 페이지를 촬영하는 단계는
    상기 2차원 카메라가 한 대인 경우 상기 북의 두 페이지에 대해 한 페이지씩 순차적으로 촬영하고, 상기 2차원 카메라가 두 대인 경우 상기 북의 두 페이지를 한번에 촬영하는 것을 특징으로 하는 3차원 북 스캐닝 방법.
    

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