KR101828376B1 - 휴대용 3차원 문서 스캐닝 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

휴대용 3차원 문서 스캐닝 장치 및 방법이 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대용 3차원 문서 스캐닝 장치는 문서로 미리 설정된 패턴의 광을 프로젝션하는 프로젝터; 상기 문서로 프로젝션된 상기 광의 패턴과 상기 문서를 촬영하는 3차원 스캔용 카메라; 및 상기 촬영된 문서에 대한 영상 데이터에 기초하여 상기 촬영된 문서의 크기를 추정하고, 상기 프로젝션되는 광의 패턴과 상기 촬영된 광의 패턴에 기초하여 상기 촬영된 문서의 형상을 추정하며, 상기 추정된 크기와 형상에 기초하여 상기 촬영된 문서에 대한 영상 데이터를 보정하는 제어부를 포함한다.

Description

휴대용 3차원 문서 스캐닝 장치 및 방법 {PORTABLE 3 DIMENSIONAL DOCUMENT SCANNING APPARATUS AND METHOD THEREFOR}
본 발명의 실시예들은 휴대용 3차원(3D) 문서 스캐닝 기술에 관한 것으로, 보다 상세하게는 프로젝터와 3D 스캔용 카메라를 이용하여 문서를 3D로 용이하게 스캐닝할 수 있는 휴대용 3D 문서 스캐닝 장치 및 방법과 관련된 것이다.
3차원(3D) 스캐닝 장치는 물체의 3D 형상 및 색상 정보를 획득하는 광학기기로서 상업, 건축, 의학, 공업, 학술, 문화 등 광범위한 분야에 걸쳐 사용된다. 3D 스캐닝 장치는 레이저 삼각법, 구조광 투영, TOF(Time Of Flight) 등 여러 가지의 방법으로 구현이 가능하며, 획득된 물체의 3차원 형상 정보를 컴퓨터에서 사용할 수 있는 3차원 파일 형식으로 저장한다.
3D 스캐닝 기술은 물체의 형상 정보를 획득하여 컴퓨터 모델로 저장하며, 로봇의 주행, 부품의 결함 검사, 리버스(reverse) 엔지니어링, HCI (Human Computer Interaction), 문화재복원 등의 분야에서 그 요구가 점차 증가하고 있다.
본 발명의 실시예들은, 프로젝터와 3D 스캔용 카메라를 이용하여 문서를 3D로 용이하게 스캐닝할 수 있는 휴대용 3D 문서 스캐닝 장치 및 방법을 제공한다.
구체적으로, 본 발명의 실시예들은 3D 스캐닝 카메라에 의해 촬영되는 문서로 프로젝션된 패턴과 문서를 촬영하고, 촬영된 패턴과 촬영된 문서에 기초하여 문서의 크기, 회전 정도, 촬영 각도, 형상, 조도 값 중 적어도 하나 이상을 추정하고, 추정된 정보에 기초하여 촬영된 문서에 대한 영상 데이터를 보정함으로써, 문서를 용이하게 3D 스캐닝할 수 있는 휴대용 3D 문서 스캐닝 장치 및 방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 휴대용 3차원 문서 스캐닝 장치는 문서로 미리 설정된 패턴의 광을 프로젝션하는 프로젝터; 상기 문서로 프로젝션된 상기 광의 패턴과 상기 문서를 촬영하는 3차원 스캔용 카메라; 및 상기 촬영된 문서에 대한 영상 데이터에 기초하여 상기 촬영된 문서의 크기를 추정하고, 상기 프로젝션되는 광의 패턴과 상기 촬영된 광의 패턴에 기초하여 상기 촬영된 문서의 형상을 추정하며, 상기 추정된 크기와 형상에 기초하여 상기 촬영된 문서에 대한 영상 데이터를 보정하는 제어부를 포함한다.
상기 제어부는 상기 촬영된 문서의 에지를 검출하여 상기 촬영된 문서의 크기와 회전 정도를 추정하고, 상기 프로젝션되는 광의 패턴과 상기 촬영된 광의 패턴을 비교하여 상기 문서의 휨 또는 구겨짐을 포함하는 상기 촬영된 문서의 형상을 추정하며, 상기 추정된 정보에 기초하여 상기 촬영된 문서에 대한 영상 데이터를 보정할 수 있다.
상기 제어부는 상기 추정된 정보에 기초하여 상기 촬영된 문서를 미리 설정된 일정 크기와 일정 모양으로 변환되도록 상기 촬영된 문서에 대한 영상 데이터를 보정할 수 있다.
상기 제어부는 상기 촬영된 문서에 미리 설정된 오브젝트의 포함 여부를 검출하고, 상기 오브젝트가 검출되는 경우 상기 검출된 오브젝트를 상기 촬영된 문서에서 제거할 수 있다.
상기 제어부는 상기 촬영된 문서에 대한 영상 데이터, 상기 프로젝션되는 광의 패턴과 상기 촬영된 광의 패턴, 상기 촬영된 문서의 재질, 및 상기 프로젝션되는 광의 각도에 기초하여 상기 촬영된 문서의 각 영역에 대한 조도 값을 추정하고, 상기 촬영된 문서의 각 영역에 대해 추정된 조도 값을 미리 설정된 기준 조도 값으로 상기 촬영된 문서에 대한 영상 데이터를 보정할 수 있다.
상기 프로젝터는 미리 설정된 상이한 패턴들을 가지는 복수의 구조광(structured light)을 상기 문서로 프로젝션하고, 상기 3차원 스캔용 카메라는 상기 문서로 프로젝션된 상기 복수의 구조광 각각의 패턴을 촬영할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 휴대용 3차원 문서 스캐닝 방법은 프로젝터를 이용하여 문서로 미리 설정된 패턴의 광을 프로젝션하는 단계; 3차원 스캔용 카메라를 이용하여 상기 문서로 프로젝션된 상기 광의 패턴과 상기 문서를 촬영하는 단계; 상기 촬영된 문서에 대한 영상 데이터에 기초하여 상기 촬영된 문서의 크기를 추정하고, 상기 프로젝션되는 광의 패턴과 상기 촬영된 광의 패턴에 기초하여 상기 촬영된 문서의 형상을 추정하는 단계; 및 상기 추정된 크기와 형상에 기초하여 상기 촬영된 문서에 대한 영상 데이터를 보정하는 단계를 포함한다.
상기 추정하는 단계는 상기 촬영된 문서의 에지를 검출하여 상기 촬영된 문서의 크기와 회전 정도를 추정하고, 상기 프로젝션되는 광의 패턴과 상기 촬영된 광의 패턴을 비교하여 상기 문서의 휨 또는 구겨짐을 포함하는 상기 촬영된 문서의 형상을 추정하며, 상기 보정하는 단계는 상기 추정된 정보에 기초하여 상기 촬영된 문서에 대한 영상 데이터를 보정할 수 있다.
상기 보정하는 단계는 상기 추정된 정보에 기초하여 상기 촬영된 문서를 미리 설정된 일정 크기와 일정 모양으로 변환되도록 상기 촬영된 문서에 대한 영상 데이터를 보정할 수 있다.
나아가, 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대용 3차원 문서 스캐닝 방법은 상기 촬영된 문서에 미리 설정된 오브젝트의 포함 여부를 검출하는 단계; 및 상기 오브젝트가 검출되는 경우 상기 검출된 오브젝트를 상기 촬영된 문서에서 제거하는 단계를 더 포함하고, 상기 보정하는 단계는 상기 추정된 크기와 형상에 기초하여 상기 검출된 오브젝트가 제거된 상기 촬영된 문서에 대한 영상 데이터를 보정할 수 있다.
상기 추정하는 단계는 상기 촬영된 문서에 대한 영상 데이터, 상기 프로젝션되는 광의 패턴과 상기 촬영된 광의 패턴, 상기 촬영된 문서의 재질, 및 상기 프로젝션되는 광의 각도에 기초하여 상기 촬영된 문서의 각 영역에 대한 조도 값을 추정하고, 상기 보정하는 단계는 상기 촬영된 문서의 각 영역에 대해 추정된 조도 값을 미리 설정된 기준 조도 값으로 상기 촬영된 문서에 대한 영상 데이터를 보정할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 3D 스캐닝 카메라에 의해 촬영되는 문서로 프로젝션된 패턴과 문서를 촬영하고, 촬영된 패턴과 문서에 기초하여 문서의 크기, 회전 정도, 촬영 각도, 형상, 조도 값 중 적어도 하나 이상을 추정하고, 추정된 정보에 기초하여 촬영된 문서에 대한 영상 데이터를 보정함으로써, 문서를 용이하게 3D 스캐닝할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 촬영된 문서의 크기, 회전 정도, 촬영 각도 등을 추정하여 미리 설정된 문서의 크기와 미리 설정된 형태 또는 모양으로 스캐닝할 수 있기 때문에 촬영 거리, 촬영 방향과 무관하게 문서를 용이하게 스캐닝할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 문서에 휨, 굴곡, 구겨짐 등이 발생된 상태로 촬영되더라도 문서로 프로젝션된 패턴을 이용하여 보정가능하기 때문에 휨, 굴곡, 구겨짐 등이 없는 상태로 문서를 스캐닝할 수 있으며, 손가락 또는 집게 등이 문서와 함께 촬영되더라도 손가락 또는 집게와 같은 오브젝트를 촬영된 영상 데이터에서 제거함으로써, 문서만을 용이하게 스캐닝할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 장치를 설명하기 위한 일 예시도를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대용 3D 문서 스캐닝 장치에 대한 구성을 나타낸 것이다.
도 3은 휴대용 3D 문서 스캐닝 장치에서 문서를 스캐닝하는 동작을 설명하기 위한 일 예시도를 나타낸 것이다.
도 4는 휴대용 3D 문서 스캐닝 장치에서 문서를 스캐닝하는 동작을 설명하기 위한 다른 일 예시도를 나타낸 것이다.
도 5는 구조광의 패턴들에 대한 예시도를 나타낸 것이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대용 3D 문서 스캐닝 방법에 대한 동작 흐름도를 나타낸 것이다.
도 7은 휴대용 3D 문서 스캐닝 장치에서 문서를 스캐닝하는 동작을 설명하기 위한 또 다른 일 예시도를 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 스캐닝 카메라에 의해 촬영되는 문서로 프로젝션되는 패턴과 문서를 촬영하고, 촬영된 패턴과 문서에 기초하여 문서의 크기, 회전 정도, 촬영 각도, 형상, 조도 값 중 적어도 하나 이상을 추정하며, 추정된 정보에 기초하여 촬영된 문서에 대한 영상 데이터를 보정함으로써, 문서를 용이하게 3D 스캐닝하는 것을 그 요지로 한다.
이 때, 본 발명의 실시예들은, 촬영된 문서의 크기, 회전 정도, 촬영 각도 등을 추정하여 미리 설정된 문서의 크기와 미리 설정된 형태 또는 모양으로 스캐닝할 수 있기 때문에 촬영 거리, 촬영 방향과 무관하게 문서를 용이하게 스캐닝할 수 있고, 문서에 휨과 구겨짐이 발생된 상태로 촬영되더라도 문서로 프로젝션된 패턴을 이용하여 보정가능하기 때문에 휨과 구겨짐이 없는 상태로 문서를 스캐닝할 수 있으며, 손가락 또는 집게 등이 문서와 함께 촬영되더라도 손가락 또는 집게와 같은 오브젝트를 촬영된 영상 데이터에서 제거함으로써, 문서만을 용이하게 스캐닝할 수 있다.
이 때, 3D 스캔용 카메라는 프로젝터(projector)에 의해 문서로 프로젝션되는 복수의 패턴들에 대한 광 예를 들어, 1초에 18번 프로젝션되는 복수의 패턴들에 대한 구조광(structured light)을 촬영할 수 있으며, 스캐닝하고자 하는 문서 또한 촬영할 수 있고, 본 발명에 따른 장치 및 방법은 패턴들의 비교와 촬영된 문서의 크기, 회전 등에 대한 정보를 추정함으로써, 촬영된 문서를 일정 크기와 일정 모양으로 3D 스캐닝할 수 있다. 물론, 본 발명에서 프로젝터는 문서로 1회의 패턴만을 프로젝션할 수도 있으며, 이렇게 프로젝션된 1회의 패턴을 촬영하는 것으로도 촬영된 문서를 일정 크기와 일정 모양으로 3D 스캐닝할 수 있다.
이러한 본 발명의 실시예들에 따른 장치 및 방법에 대해 도 1 내지 도 7을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 장치를 설명하기 위한 일 예시도를 나타낸 것이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대용 3D 문서 스캐닝 장치에 대한 구성을 나타낸 것이다.
도 1과 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대용 3D 문서 스캐닝 장치(100)는 스캐닝하고자 하는 문서(200)를 3D 스캐닝하는 장치로, 프로젝터(110), 3D 스캐닝 카메라(120), 제어부(130) 및 저장부(140)를 포함한다.
프로젝터(110)는 문서의 형상을 추정하기 위한 미리 설정된 패턴의 광을 문서(200)로 프로젝션하는 구성 수단으로, 제어부(130)에 의한 제어에 의해 일정 형태를 가지는 광을 문서로 프로젝션 또는 조사할 수 있다.
이 때, 프로젝터(110)는 제어부(130)에 의한 제어에 의해 일정 시간 예를 들어, 1초 동안 미리 설정된 상이한 패턴을 가지는 복수의 구조광 예를 들어, 18개의 상이한 패턴의 구조광을 문서로 프로젝션할 수도 있고, 일정 패턴을 가지는 1회의 구조광만을 문서로 프로젝션할 수도 있다. 물론, 프로젝터(110)에 의해 문서로 프로젝션되는 구조광의 개수와 패턴은 본 발명을 제공하는 사업자에 의해 결정될 수 있다.
프로젝터(110)에 의해 문서로 프로젝션되는 패턴은 도 5a에 도시된 일 예와 같이, 가로 방향으로 상이한 폭을 가지는 다양한 스트라이프(stripe) 패턴을 가질 수도 있고, 도 5b에 도시된 일 예와 같이, 세로 방향으로 상이한 폭을 가지는 다양한 스트라이프 패턴을 가질 수도 있으며, 도 5c에 도시된 일 예와 같이, 격자 패턴 또는 체크 패턴을 가질 수도 있다. 물론, 프로젝터에 의해 프로젝션되는 패턴이 도 5에 도시된 패턴들로 한정되지 않으며, 십자가 패턴, X자 패턴 등 적용 가능한 다양한 패턴들을 포함할 수 있으며, 도 5에 도시된 패턴들 중 하나의 패턴만이 프로젝터에 의해 문서로 프로젝션될 수도 있다.
이러한 프로젝터(110)의 프로젝션 방향은 3D 스캔용 카메라의 촬영 방향과 일치할 수 있고, 상황에 따라 그 방향이 상이할 수 있다. 물론, 그 방향이 상이한 경우에는 그 차이를 고려하여 문서를 스캐닝할 수 있다.
이 때, 프로젝터(110)는 제어부(130)에 의한 제어를 통해 복수의 패턴들에 대한 구조광의 프로젝션 시점이 결정될 수 있으며, 3D 스캔용 카메라 또한 제어부에 의한 제어를 통해 구조광의 프로젝션 시점에 동기되어 문서로 프로젝션된 복수의 패턴들을 촬영할 수 있고, 문서 또한 촬영할 수 있다.
3D 스캔용 카메라(120)는 문서로 프로젝션된 복수의 패턴들과 3D 스캐닝하고자 하는 문서를 촬영하는 구성 수단으로, 제어부(130)에 의한 제어에 의해 복수의 패턴들 각각이 문서로 프로젝션되는 시점과 동기되어 문서로 프로젝션되는 복수의 패턴들 각각을 촬영하고, 다른 시점에 3D 스캐닝하고자 하는 문서를 촬영한다.
즉, 3D 스캔용 카메라(120)는 3D 스캐닝하고자 하는 문서의 휨, 굴곡 또는 구겨짐 등을 추정하기 위하여, 문서로 프로젝션된 복수의 패턴들을 촬영하고, 스캐닝하고자 하는 문서를 촬영함으로써, 촬영된 문서에 대한 이미지로부터 촬영된 문서의 크기, 회전 정도, 촬영 각도 등을 추정할 수 있다.
제어부(130)는 본 발명의 실시예에 따른 장치(100)를 구성하는 모든 구성 요소를 제어하는 구성 수단으로, 프로젝터(110)에 의해 프로젝션되는 광의 형태 예를 들어, 구조광의 패턴과 3D 스캔용 카메라(120)에 의해 촬영된 구조광의 패턴에 기초하여 촬영되는 문서의 휨 정도 또는 굴곡 정도 또는 구겨짐 정도 등에 대한 문서의 형상을 추정하고, 촬영된 문서에서 에지를 검출하여 촬영된 영상에서 문서의 크기와 회전 정도를 추정하며, 추정된 정보를 이용하여 촬영된 문서에 대한 영상 데이터를 보정한다.
즉, 제어부(130)는 프로젝터(110)에 의해 문서로 프로젝션되는 구조광의 패턴과 3D 스캔용 카메라(120)에 의해 촬영된 구조광의 패턴을 이용하여 촬영되는 문서의 각 부분에 대한 휨 정도 또는 굴곡 정도 또는 구겨짐 정도를 추정하고, 촬영된 문서의 에지를 검출하여 촬영된 문서의 크기와 우측 또는 좌측으로의 회전 정도를 추정함으로써, 추정된 휨 또는 구겨짐이 평면이 되도록 영상 데이터를 보정하고, 촬영된 문서를 미리 설정된 일정 크기와 일정 모양으로 영상 데이터를 보정한다.
본 발명에서 문서의 형상을 추정하는 과정과 문서의 에지를 검출하여 문서의 크기와 회전 정도를 추정하는 과정에 대한 부분은 이 기술 분야에 종사하는 당업자에게 있어서 자명하기에 그 설명은 생략한다.
나아가, 제어부(130)는 촬영된 영상으로부터 미리 설정된 오브젝트 예를 들어, 손가락, 집게 등과 같은 오브젝트의 포함 여부를 검출하고, 해당 오브젝트가 포함되어 있는 것으로 검출되면, 해당 오브젝트를 촬영된 문서의 영상 데이터로부터 제거하는 보정을 수행한 후 상술한 추정 정보를 이용하여 촬영된 문서를 미리 설정된 일정 크기와 일정 모양으로 영상 데이터를 보정할 수도 있고, 추정 정보를 이용하여 촬영된 문서를 미리 설정된 일정 크기와 일정 모양으로 영상 데이터를 보정한 후 포함된 해당 오브젝트를 제거하는 보정을 수행할 수도 있다.
더 나아가, 제어부(130)는 촬영된 문서, 촬영된 패턴, 촬영된 문서의 재질 또는 종류 및 프로젝션되는 광의 각도(또는 광원의 각도)에 기초하여 촬영된 문서의 각 영역에 대한 조도 값을 추정할 수 있으며, 이렇게 추정된 촬영된 문서의 각 영역에 대한 조도 값을 미리 설정된 기준 조도 값으로 촬영된 문서를 보정할 수 있다.
일 예로, 제어부(130)는 3D 스캔용 카메라(120)에 의해 촬영된 문서가 도 3에 도시된 바와 같이, 수직으로 촬영되고 우측으로 일정 각도 회전된 경우 촬영된 문서의 에지를 검출하여 촬영된 문서 이미지의 크기와 우측 방향으로의 회전 정도를 추정하고, 프로젝션되는 패턴과 촬영된 패턴의 비교를 통해 문서의 휨 정도, 굴곡 정도, 구겨짐 정도를 추정하며, 추정된 정보에 기초하여 도 3a와 같이 촬영된 문서를 도 3b에 도시된 바와 같이, 추정된 회전 정도만큼 좌측 방향으로 회전 시키고 일정 크기만큼 확대하는 보정과 추정된 휨 정도, 굴곡 정도, 구겨짐 정도에 따른 보정을 수행함으로써, 해당 문서를 3D로 스캐닝할 수 있다. 물론, 제어부(130)는 촬영된 문서에 미리 설정된 오브젝트가 포함되는 경우 해당 오브젝트를 제거하는 보정 과정과 조도 값이 추정되는 경우 추정된 조도 값을 기준 조도 값으로 보정하는 과정을 수행함으로써, 촬영된 문서에 대한 영상 데이터를 보정할 수 있다.
이와 같이, 제어부(130)는 3D 스캐닝 카메라를 이용한 패턴과 문서 촬영 후 촬영된 문서에 대한 3D 모델링을 수행한 후 촬영된 문서의 에지를 검출하여 문서의 크기를 추정하며, 촬영된 문서에 대한 영상 데이터와 패턴 비교를 통해 문서의 회전 정도, 휨, 굴곡, 구겨짐 등의 형상 추정을 통해 방향 또는 회전 보정, 형태 보정, 크기 보정, 형상 보정 등을 수행하고, 나아가 조도 값 추정을 통해 조도 값 보정을 수행할 수 있다. 물론, 이렇게 보정된 영상 데이터는 이진화 과정을 통해 이진화된 영상 데이터를 저장할 수 있으며, 컬러 문서인 경우에는 컬러로 보정된 상태의 문서를 저장할 수도 있다.
다른 일 예로, 제어부(130)는 3D 스캔용 카메라에 의해 촬영된 문서가 도 4에 도시된 바와 같이, 문서의 회전 없이 문서의 아래에서 위로 촬영된 경우 촬영된 문서의 에지를 검출하여 촬영된 문서 이미지의 크기와 촬영 각도를 추정하고, 프로젝션되는 패턴과 촬영된 패턴의 비교를 통해 문서의 휨 정도, 굴곡 정도, 구겨짐 정도를 추정하며, 추정된 정보에 기초하여 도 4a와 같이 촬영된 문서를 도 4b에 도시된 바와 같이, 추정된 촬영 각도를 고려하여 상하방향으로 회전 시키고 일정 크기만큼 확대하는 보정과 추정된 휨 정도, 굴곡 정도, 구겨짐 정도에 따른 보정을 수행함으로써, 해당 문서를 3D로 스캐닝할 수 있다. 물론, 제어부(130)는 촬영된 문서에 미리 설정된 오브젝트가 포함되는 경우 해당 오브젝트를 제거하는 보정 과정과 조도 값이 추정되는 경우 추정된 조도 값을 기준 조도 값으로 보정하는 과정을 수행함으로써, 촬영된 문서에 대한 영상 데이터를 보정할 수 있다.
이 때, 제어부(130)는 문서의 상부 에지와 하부 에지 길이 비교를 통해 촬영 각도를 추정할 수 있으며, 이렇게 추정된 촬영 각도에 기초하여 촬영된 문서를 수직 촬영 각도로 보정할 수 있다. 물론, 촬영 각도를 추정하는 방법이 이에 한정되지 않으며, 추정 가능한 모든 방법을 사용할 수 있다.
또 다른 일 예로, 제어부(130)는 3D 스캔용 카메라에 의해 촬영된 문서가 도 7에 도시된 바와 같이, 문서가 곡면으로 휜 상태에서 촬영된 경우 프로젝션되는 패턴과 촬영된 패턴의 비교를 통해 문서의 각 영역에서의 휨 정도, 굴곡 정도, 구겨짐 정도를 추정하며, 추정된 정보에 기초하여 도 7a와 같이 촬영된 문서를 도 7b에 도시된 바와 같이, 촬영된 문서의 각 영역에서 휨 정도, 굴곡 정도 등을 고려하여 추정된 휨 정도, 굴곡 정도, 구겨짐 정도에 따른 보정을 수행하고 일정 크기만큼 확대하는 보정을 수행함으로써, 해당 문서를 3D로 스캐닝할 수 있다. 물론, 제어부(130)는 촬영된 문서에 미리 설정된 오브젝트가 포함되는 경우 해당 오브젝트를 제거하는 보정 과정과 조도 값이 각 영역에 대해 추정되는 경우 추정된 각 영역의 조도 값을 기준 조도 값으로 보정하는 과정을 수행함으로써, 촬영된 문서에 대한 영상 데이터를 보정할 수 있다.
상술한 설명에서, 촬영된 문서, 패턴 비교 등을 통해 조도 값을 추정하는 것을 설명하였지만 이에 한정하지 않으며, 별도의 조도 센서를 구비함으로써, 촬영된 문서의 조도 값을 검출할 수도 있다.
저장부(140)는 본 발명과 관련된 모든 데이터를 저장하는 구성 수단으로, 제어부에 의해 이진화된 영상 데이터, 3D 스캐닝된 영상 데이터, 복수의 패턴들에 대한 데이터, 추정 알고리즘 등이 저장된다.
이와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 휴대용 3D 문서 스캐닝 장치는 3D 스캐닝 카메라에 의해 촬영되는 문서로 프로젝션된 패턴과 문서를 촬영하고, 촬영된 패턴과 문서에 기초하여 문서의 크기, 회전 정도, 형상, 조도 값 중 적어도 하나 이상을 추정하고, 추정된 정보에 기초하여 촬영된 문서에 대한 영상 데이터를 보정함으로써, 문서를 용이하게 3D 스캐닝할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 장치는, 촬영된 문서의 크기, 회전 정도, 촬영 각도 등을 추정하여 미리 설정된 문서의 크기와 미리 설정된 형태로 스캐닝할 수 있기 때문에 촬영 거리, 촬영 방향과 무관하게 문서를 용이하게 스캐닝할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 장치는, 문서에 휨, 굴곡, 구겨짐 등이 발생된 상태로 촬영되더라도 문서로 프로젝션된 패턴을 이용하여 보정가능하기 때문에 휨, 굴곡, 구겨짐 등이 없는 상태로 문서를 스캐닝할 수 있으며, 손가락 또는 집게 등이 문서와 함께 촬영되더라도 손가락 또는 집게와 같은 오브젝트를 촬영된 영상 데이터에서 제거함으로써, 문서만을 용이하게 스캐닝할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대용 3D 문서 스캐닝 방법에 대한 동작 흐름도를 나타낸 것으로, 상술한 도 1 내지 도 5의 휴대용 3D 문서 스캐닝 장치에서의 동작 흐름도를 나타낸 것이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대용 3D 문서 스캐닝 방법은 프로젝터를 이용하여 3D 스캐닝하고자 하는 문서에 미리 설정된 패턴의 광을 프로젝션하고, 3D 스캔용 카메라를 이용하여 문서로 프로젝션된 광의 패턴과 문서를 촬영한다(S610, S620).
여기서, 단계 S610은 프로젝터를 이용하여 복수의 패턴들에 대한 구조광을 문서로 순차적으로 프로젝션할 수 있으며, 단계 S620은 복수의 패턴들에 대한 프로젝션 시점과 동기되어 문서로 프로젝션된 패턴들에 대한 영상을 촬영할 수 있다.
단계 S610과 S620에 의해 문서로 프로젝션된 광의 패턴과 문서가 촬영되면, 촬영된 문서에 대한 영상 데이터에 기초하여 촬영된 문서의 크기, 회전 정도, 촬영 각도 중 적어도 하나를 추정하고, 프로젝션되는 광의 패턴과 촬영된 광의 패턴에 기초하여 촬영된 문서의 형상을 추정한다(S630, S640).
여기서, 단계 S630은 촬영된 문서에서 에지를 검출하여 촬영된 영상에서 문서의 크기와 회전 정도, 촬영 각도 등을 추정할 수 있으며, 단계 S640은 프로젝터에서 프로젝션되는 패턴과 3D 스캔용 카메라에 의해 촬영된 패턴을 비교함으로써, 문서의 각 부분에 대한 휨 정도, 굴곡 정도, 구겨짐 정도 등의 문서의 형상을 추정할 수 있다.
단계 S630과 S640에 의해 촬영된 문서의 크기, 회전 정도, 촬영 각도, 문서의 휨 정도, 굴곡 정도, 구겨짐 정도 등이 추정되면, 추정된 정보에 기초하여 촬영된 문서에 대한 영상 데이터를 일정 크기와 일정 모양을 가지도록 보정함으로써, 문서를 3D 스캐닝하여 저장하다(S650).
또한, 본 발명의 실시예에 따른 방법은 촬영된 문서에 대한 영상 데이터로부터 손가락, 집게 등과 같은 미리 설정된 오브젝트가 존재하는지 검출할 수 있으며, 해당 오브젝트가 촬영된 문서로부터 검출되면 해당 문서에 대한 영상 데이터로부터 해당 오브젝트를 제거하는 보정 과정을 수행할 수 있으며, 영상 촬영 시의 문서의 각 영역에 대한 조도 값이 촬영된 문서에 대한 영상 데이터 또는 별도로 구비된 조도 센서에 의해 검출되면 검출된 조도 값을 미리 설정된 기준 조도 값으로 보정함으로써, 촬영된 문서에 대한 영상 데이터를 보정할 수 있다.
나아가, 본 발명에 따른 방법은 문서를 스캐닝하고자 하는 것이기에, 이렇게 스캐닝된 문서를 이진화하여 문서를 흑백으로 저장 수단에 저장할 수 있으며, 컬러로 스캔하고자 하는 경우에는 보정된 컬러 문서 자체를 스캐닝하여 저장할 수도 있다.
물론, 본 발명의 실시예에 따른 휴대용 3D 문서 스캐닝 방법은 도 1 내지 도 5, 도 7에서 설명한 휴대용 3D 문서 스캐닝 장치에서의 동작을 모두 포함할 수 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 (11)

  1. 문서로 미리 설정된 패턴의 광을 프로젝션하는 프로젝터;
    상기 문서로 프로젝션된 상기 광의 패턴과 상기 문서를 촬영하는 3차원 스캔용 카메라; 및
    상기 촬영된 문서에 대한 영상 데이터에 기초하여 상기 촬영된 문서의 크기를 추정하고, 상기 프로젝션되는 광의 패턴과 상기 촬영된 광의 패턴에 기초하여 상기 촬영된 문서의 형상을 추정하며, 상기 추정된 크기와 형상에 기초하여 상기 촬영된 문서에 대한 영상 데이터를 보정하는 제어부
    를 포함하고,
    상기 제어부는
    상기 촬영된 문서의 에지(edge)를 검출하여 상기 촬영된 문서의 크기와 회전 정도를 추정하고, 상기 프로젝션되는 광의 패턴과 상기 촬영된 광의 패턴을 비교하여 상기 문서의 휨 또는 구겨짐을 포함하는 상기 촬영된 문서의 형상을 추정하며, 상기 촬영된 문서에 대한 영상 데이터를 상기 추정된 회전 정도의 반대 방향으로 회전시키고 상기 추정된 문서의 크기를 일정 크기로 보정하며, 상기 추정된 휨 또는 구겨짐을 포함하는 형상에 기초하여 상기 휨 또는 구겨짐이 평면이 되도록 상기 크기와 회전 정도가 보정된 상기 문서에 대한 영상 데이터를 보정하는 휴대용 3차원 문서 스캐닝 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 촬영된 문서에 미리 설정된 오브젝트의 포함 여부를 검출하고, 상기 오브젝트가 검출되는 경우 상기 검출된 오브젝트를 상기 촬영된 문서에서 제거하는 것을 특징으로 하는 휴대용 3차원 문서 스캐닝 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 촬영된 문서에 대한 영상 데이터, 상기 프로젝션되는 광의 패턴과 상기 촬영된 광의 패턴, 상기 촬영된 문서의 재질, 및 상기 프로젝션되는 광의 각도에 기초하여 상기 촬영된 문서의 각 영역에 대한 조도 값을 추정하고, 상기 촬영된 문서의 각 영역에 대해 추정된 조도 값을 미리 설정된 기준 조도 값으로 상기 촬영된 문서에 대한 영상 데이터를 보정하는 것을 특징으로 하는 휴대용 3차원 문서 스캐닝 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 프로젝터는
    미리 설정된 상이한 패턴들을 가지는 복수의 구조광(structured light)을 상기 문서로 프로젝션하고,
    상기 3차원 스캔용 카메라는
    상기 문서로 프로젝션된 상기 복수의 구조광 각각의 패턴을 촬영하는 것을 특징으로 하는 휴대용 3차원 문서 스캐닝 장치.
  7. 프로젝터를 이용하여 문서로 미리 설정된 패턴의 광을 프로젝션하는 단계;
    3차원 스캔용 카메라를 이용하여 상기 문서로 프로젝션된 상기 광의 패턴과 상기 문서를 촬영하는 단계;
    상기 촬영된 문서에 대한 영상 데이터에 기초하여 상기 촬영된 문서의 크기를 추정하고, 상기 프로젝션되는 광의 패턴과 상기 촬영된 광의 패턴에 기초하여 상기 촬영된 문서의 형상을 추정하는 단계; 및
    상기 추정된 크기와 형상에 기초하여 상기 촬영된 문서에 대한 영상 데이터를 보정하는 단계
    를 포함하고,
    상기 추정하는 단계는
    상기 촬영된 문서의 에지(edge)를 검출하여 상기 촬영된 문서의 크기와 회전 정도를 추정하고, 상기 프로젝션되는 광의 패턴과 상기 촬영된 광의 패턴을 비교하여 상기 문서의 휨 또는 구겨짐을 포함하는 상기 촬영된 문서의 형상을 추정하며,
    상기 보정하는 단계는
    상기 촬영된 문서에 대한 영상 데이터를 상기 추정된 회전 정도의 반대 방향으로 회전시키고 상기 추정된 문서의 크기를 일정 크기로 보정하며, 상기 추정된 휨 또는 구겨짐을 포함하는 형상에 기초하여 상기 휨 또는 구겨짐이 평면이 되도록 상기 크기와 회전 정도가 보정된 상기 문서에 대한 영상 데이터를 보정하는 휴대용 3차원 문서 스캐닝 방법.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 제7항에 있어서,
    상기 촬영된 문서에 미리 설정된 오브젝트의 포함 여부를 검출하는 단계; 및
    상기 오브젝트가 검출되는 경우 상기 검출된 오브젝트를 상기 촬영된 문서에서 제거하는 단계
    를 더 포함하고,
    상기 보정하는 단계는
    상기 추정된 크기와 형상에 기초하여 상기 검출된 오브젝트가 제거된 상기 촬영된 문서에 대한 영상 데이터를 보정하는 것을 특징으로 하는 휴대용 3차원 문서 스캐닝 방법.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 추정하는 단계는
    상기 촬영된 문서에 대한 영상 데이터, 상기 프로젝션되는 광의 패턴과 상기 촬영된 광의 패턴, 상기 촬영된 문서의 재질, 및 상기 프로젝션되는 광의 각도 에 기초하여 상기 촬영된 문서의 각 영역에 대한 조도 값을 추정하고,
    상기 보정하는 단계는
    상기 촬영된 문서의 각 영역에 대해 추정된 조도 값을 미리 설정된 기준 조도 값으로 상기 촬영된 문서에 대한 영상 데이터를 보정하는 것을 특징으로 하는 휴대용 3차원 문서 스캐닝 방법.
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