KR101828785B1 - 3d 족부 스캐닝을 이용한 맞춤형 신발 제조 방법 및 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 3D 족부 스캐닝 기술을 이용하여 고객의 족부를 스캔한 후 고객에 적합한 신발 디자인을 제안함과 아울러 증강현실을 이용하여 가상으로 착화상태를 보여주어 고객이 원하는 디자인을 쉽게 선택할 수 있게 하는 맞춤형 신발 제조 방법 및 시스템에 관한 것이다. 본 발명의 시스템은 고객의 족부를 스캔하기 위한 3D 스캐너(120)와, 고객이 디자인을 선택할 수 있도록 화면을 제공하고, 고객의 선택을 입력받아 전달하는 단말기(140)와, 단말기와 연결되어 고객의 선호 정보를 입력받고 3D 스캐너로부터 고객의 족부 데이터를 입력받아 3차원 발 스캔 모델과 3차원 신발 모델을 생성한 후 가상 피팅을 통해 상기 단말기에 추천 모델을 제공하며 가상 착용상태를 보여주어 고객이 원하는 신발 선택할 수 있도록 하는 맞춤형 신발 서비스 서버(110)와, 맞춤형 신발 서비스 서버로부터 전달된 데이터에 따라 해당 고객의 라스트를 제작한 후 고객에 맞는 신발을 제작해주는 신발 제조 서브시스템(130)으로 구성된다. 본 발명에 따르면, 고객이 선택한 신발 정보와 발 스캔 정보를 이용하여 가상 피팅 시스템에서 생성된 신발 모델이 지원되는 신발 디자인들을 추천함과 아울러 가상 착화 시뮬레이션으로 확인할 수 있게 하여 고객 취향에 가장 잘 맞는 신발을 쉽고 편리하게 제공할 수 있다.

Description

3D 족부 스캐닝을 이용한 맞춤형 신발 제조 방법 및 시스템{ METHOD OF AND SYSTEM FOR PRODUCING CUSTOMIZED SHOE USING 3D SCANNER }

본 발명은 고객 맞춤형 신발 제조 방법 및 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 3D 족부 스캐닝 기술을 이용하여 고객의 족부를 스캔한 후 고객에 적합한 신발 디자인을 제안함과 아울러 증강현실을 이용하여 가상으로 착화상태를 보여주어 고객이 원하는 디자인을 쉽게 선택할 수 있게 하는 맞춤형 신발 제조 방법 및 시스템에 관한 것이다.

일반적으로, 신발은 인체의 발 부위를 보호하기 위하여 착용하는 것으로서, 운동을 할 때 신는 스포츠화, 양복이나 정장을 입었을 때 신는 구두, 기계나 건설, 토목 분야의 현장에서 작업을 할 때 신는 안전화, 산을 오를 때 신는 등산화 등 다양한 종류가 있다. 그리고 대부분의 신발은 지면과 접촉하게 되는 바닥창(Out-sole)과, 바닥창의 상부에 위치하여 발을 지지하고 신발의 착용감을 향상시키는 중창(Mid-sole), 신발의 안쪽 바닥부로서 발을 직접 지지해주는 안창(Insole), 신발의 윗부분, 발등을 감싸주며 전체적인 외관 디자인과 형태를 유지해주는 갑피로 구성된다.

이러한 신발을 제작하기 위해서는 구두의 뼈대로 '구두골' 또는 '화형'이라고도 하는 라스트(Last)를 필요로 하는데, 종래에는 대략 표준형 라스트(KSG 3405)에 맞춰 신발을 제작하였기 때문에 개인의 발에 맞는 최적의 신발을 제작하기 어려웠다. 즉, 종래에는 가장 표준화된 발을 기준으로 5mm 단위의 크기로 제작되고 있기 때문에 개별적인 족부 형상을 고려한 맞춤형 신발 제작이 어려웠다.

이러한 문제점을 해소하기 위하여 공개번호 10-2014-0142201호로 3D 프린터 및 3D 스캐너를 이용한 맞춤 신발 제조 시스템과, 등록번호 10-1601688호로 3D 프린터를 이용한 맞춤형 신말, 그 제조장치 및 방법이 제안된 바 있다.

그런데 이러한 종래의 맞춤형 신발제조 기술은 3D 스캐너로 발을 스캐닝한 후에 스캐닝된 발 영상에서 단순히 발의 길이와 둘레 등의 데이터만을 계산하여 라스트를 제작하기 때문에 정확하게 발에 맞지 않고, 고객의 취향에 맞는 다양한 신발을 제공하지 못하는 문제점이 있다.

KR 10-1601688 B1 KR 10-2014-0142201 A

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위해 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 개인 맞춤형 생산 플랫폼에 최적화된 3D 발 스캐너를 이용하여 주문자의 족형을 빠르고 정확하게 스캐닝할 수 있도록 하고, 고객이 원하는 디자인(갑피, 아웃솔, 악세서리, 이니셜 등)을 추천함과 아울러 증강현실을 이용하여 가상으로 착화상태를 보여주어 고객이 원하는 디자인을 쉽고 빠르게 선택할 수 있게 하는 맞춤형 신발 제조 방법 및 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 고객별로 1:1 맞춤형 라스트를 모델링한 후 고객의 니즈와 트랜드에 맞는 신발을 제조할 수 있는 맞춤형 신발 제조 방법 및 시스템을 제공하는 것이다.

일 측면에서, 3D 족부 스캐닝을 이용한 맞춤형 신발 제조 시스템으로서, 고객의 족부를 스캔하기 위한 3D 스캐너(120); 고객이 디자인을 선택할 수 있도록 화면을 제공하고, 고객의 선택을 입력받아 전달하는 단말기(140); 상기 단말기와 연결되어 고객의 선호 정보를 입력받고 상기 3D 스캐너로부터 고객의 족부 데이터를 입력받아 3차원 발 스캔 모델과 3차원 신발 모델을 생성한 후 가상 피팅을 통해 상기 단말기에 추천 모델을 제공하며 가상 착용상태를 보여주어 고객이 원하는 신발 선택할 수 있도록 하는 맞춤형 신발 서비스 서버(110); 및 상기 맞춤형 신발 서비스 서버로부터 전달된 데이터에 따라 해당 고객의 라스트를 제작한 후 고객에 맞는 신발을 제작해주는 신발 제조 서브시스템(130)을 포함하는 3D 족부 스캐닝을 이용한 맞춤형 신발 제조 시스템이 제공된다.

일 실시예에서, 상기 단말기(140)는 서버와 접속하기 위한 앱이 탑재된 고객 단말기이거나 상기 3D 스캐너와 일체로 될 수 있다.

다른 측면에서, 맞춤형 신발 서비스 서버(110)로서, 맞춤형 서비스가 가능한 신발 종류별로 각 신발에 대한 기본 데이터들이 미리 저장되어 있는 신발 데이터베이스(110a)와, 맞춤형 서비스가 가능한 신발 종류별로 각 신발의 라스트에 대한 기본 데이터들이 미리 저장되어 있는 라스트 데이터베이스(110b)와, 고객의 족부 스캔 데이터를 수신하여 족부 스캔 데이터베이스(112)에 저장하기 위한 스캔 데이터 수신부(111)와, 고객이 신발 디자인을 선택하기 위한 신발 디자인 선택부(113)와, 고객의 선택에 근거하여 기본 신발 데이터베이스(110a)로부터 선택된 신발 모델을 구현하고, 라스트 데이터베이스(110b)와 추천 신발 모델 데이터베이스를 조회하여 3차원 발 스캔 모델(114a)과 3차원 신발 모델(114b)을 생성한 후 가상 피팅을 통해 최적 라스트 모델과 추천 신발 모델을 제공하는 가상 피팅 모듈(114)과, 가상 피팅 모듈(114)로부터 제공된 최초 3차원 발 스캔 모델로 라스트 모델 저장부(117a)와 추천 신발 모델 저장부(117b)를 쿼리(query)하여 고객에게 추천할 신발 모델을 생성하여 고객에게 추천하는 추천 모델 생성부(115)와, 고객이 추천 모델을 확인한 후 주문하면 해당 주문의 결제를 처리한 후, 해당 신발 모델의 신발 제조 서브 시스템(130)으로 제조 데이터 전송부(119)를 통해 제조 데이터를 전송하는 주문결제 처리부(118)를 포함하는 맞춤형 신발 서비스 서버가 제공된다.

일 실시예에서, 3D 스캐너는, 원형 스테이지, 상기 원형 스테이지를 회전시키도록 구성된 제1 구동부, 상기 원형 스테이지의 하부에 설치되는 선형 스테이지, 상기 선형 스테이지를 직선 구동하도록 구성된 제2 구동부, 상기 원형 스테이지의 원주 방향의 상부 면에 장착되며 제1 카메라 및 제1 선형 레이저를 포함하는 제1 촬상부 - 상기 제1 촬상부는 상기 제1 구동부에 의해 상기 원형 스테이지가 회전됨에 따라 같이 회전하면서 상기 족부의 상부를 촬영하여 복수의 제1 영상을 획득하도록 구성됨 -, 상기 선형 스테이지의 상부 면에 장착되며 제2 카메라 및 제2 선형 레이저를 포함하는 제2 촬상부 - 상기 제2 촬상부는 상기 제2 구동부에 의해 상기 선형 스테이지가 선형 이동함에 따라 같이 선형 이동하면서 상기 족부의 하부를 촬영하여 복수의 제2 영상을 획득하도록 구성됨 -, 상기 복수의 제1 영상을 선형 정합하여 제1 부분 족부 모델을 생성하도록 구성된 제1 선형 정합부, 상기 복수의 제2 영상을 선형 정합하여 제2 부분 족부 모델을 생성하도록 구성된 제2 선형 정합부, 상기 제1 부분 족부 모델 및 상기 제2 부분 족부 모델을 개략 정합하여 전체 족부 모델을 생성하도록 구성된 개략 정합부, 및 상기 전체 족부 모델에 대해 정제 정합을 수행하여 정제된 3D 족부 모델을 생성하도록 구성된 정제 정합부를 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 제1 카메라 및 상기 제1 선형 레이저는, 상기 제1 촬상부가 상기 원형 스테이지와 함께 회전함에 따라 상기 족부의 상부 주변을 회전하며, 상기 제2 카메라 및 상기 제2 선형 레이저는, 상기 제2 촬상부가 상기 선형 스테이지와 함께 선형 이동함에 따라 상기 족부의 하부와 대향하는 상태로 선형 이동할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 정제 정합부는, 변형 IPP 알고리즘을 이용하여 상기 개략 정합된 전체 족부 모델을 정제 정합하도록 구성될 수 있다.

또 다른 측면에서, 3D 스캐너로부터 고객의 족부 스캔 데이터를 전송받는 제 1 단계; 고객에게 신발 스타일, 색상, 갑피, 아웃솔 등의 정보를 제공하여 고객이 원하는 신발 디자인을 선택할 수 있도록 하는 제 2 단계; 고객의 족부 스캔 데이터로부터 3차원 발 스캔 모델을 생성하여 특징을 검출한 후 고객의 선택 정보와 함께 검출된 특징으로 데이터베이스를 검색하여 3차원 신발 모델을 생성하는 제 3 단계; 생성된 3차원 발 스캔 모델과 3차원 신발 모델을 가상으로 피팅하여 최적의 신발 모델을 추천하는 제 4 단계; 및 고객이 추천 모델을 확정하여 주문하면 해당 주문을 결제하고, 해당 신발 모델을 제조하기 위한 데이터를 신발 제조 서브 시스템으로 전달하는 제 5 단계를 포함하는 3D 족부 스캐닝을 이용한 맞춤형 신발 제조 방법이 제공된다.

일 실시예에서, 상기 맞춤형 신발 제조 방법은, 상기 제 4 단계 후에 고객이 선택한 추천 모델의 가상 착화 상태를 실행하는 단계를 더 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 제 3 단계는 3차원 발 스캔 형상에서 바닥면의 형상과 단면을 추출한 후 바닥면의 형상에서 발 길이의 발 뒤꿈치 폭과 발 볼 폭을 2차원 특징으로 검출하는 단계와, 3차원 발 스캔 형상에서 발 길이의 중간 지점의 단면을 구해 발의 움직임을 3차원 특징으로 검출하는 단계를 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 제 4 단계는 3차원 발 스캔 모델과 3차원 신발 모델을 입력받아 발 스캔 모델 바닥과 신발 모델 바닥 간의 초기 정합을 수행하는 단계와, 인솔면과 발 바닥의 아치가 최대한 밀착하도록 정합을 시행한 후, 발 스캔 모델 및 신발 모델 가중치를 이용하여 정제 정합을 수행하는 단계와, 발 바닥과 인솔 간의 정합을 유지하면서 피팅시 발생하는 마찰과 압력을 고려하여 가중치를 조정하는 단계와, SDF(signed distance function)을 이용한 최근접점 간의 거리를 측정하고 SDF 측정 정보를 이용하여 최적 신발 모델을 판정하는 단계를 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 제3 단계는, 상기 3차원 발 스캔 형상에서 바닥면의 형상과 단면을 추출하는 단계와, 바닥면의 형상에서 발 길이의 15% 지점의 발 뒤꿈치 폭과 66% 지점의 발 볼 폭을 2차원 특징으로 선정하는 단계와, 발 길이의 55% 지점의 단면에서 발의 움직임을 3차원 특징으로 선정하는 단계와, 족부 하단의 투영도에서 발길이(L1)를 측정하는 단계와, 발 볼의 좌/우(L2,L3), 뒤꿈치의 좌우(L4,L5) 길이를 측정하는 단계와, 3차원 발 스캔 영상을 수직면으로 잘라 둘레(L6~Ln)를 측정하는 단계와, 측정된 2차원 정보와 3차원 정보를 쿼리로 하여 데이터베이스를 검색하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명에 따르면, 다수 고객들의 3차원 족부 데이터를 방대한 양의 데이터베이스로 구축하여 족부질환의 예방과 치료에 이용할 수 있도록 하고 한국인 체형에 적합한 최적 모델링을 위한 기초 자료로 사용할 수 있게 하며, 3차원 발 모델링으로부터 고유의 알고리즘에 따라 특징을 검출하여 DB를 관리함으로써 원하는 데이터를 신속하게 검색할 수 있는 장점이 있다.

또한 본 발명에 따르면 가상 피팅 시스템으로 생성된 신발 및 발 스캔 모델들을 이용하여 신발 종류 리스트에서 원하는 신발 종류를 선택할 수 있고, 선택된 신발 종류 중에 가상 피팅 시스템에서 생성된 신발 모델이 지원되는 신발 디자인들을 추천함과 아울러 가상 착화 시뮬레이션으로 확인할 수 있게 하여 고객 취향에 가장 잘 맞는 신발을 쉽고 편리하게 제공할 수 있다.

그리고 본 발명에 따르면 고객별 맞춤형 형상 데이터 구축에 의해 고객 개인의 특징적 데이터를 보다 세밀하게 분석하고, 정기적으로 데이터를 측정하여 개인별 족형의 변화 또는 변형(질환)에도 대응할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 맞춤형 신발 서비스 플랫폼의 전체 구성을 도시한 개략도,
도 2는 본 발명을 프렌차이즈 방식으로 운영시 서비스 개념을 도시한 개략도,
도 3은 본 발명을 웹 방식으로 운영시 서비스 개념을 도시한 개략도,
도 4는 도 1에 도시된 서비스 플랫폼 서버의 세부 구성 블록도
도 5는 도 1에 도시된 3D 스캐너의 예,
도 6은 본 발명에 따른 서비스 시스템의 전체 동작 절차를 도시한 순서도,
도 7은 본 발명에 따른 3차원 발 모델링 개념을 도시한 예,
도 8은 본 발명에 따라 신발 디자인을 선택하기 위한 화면의 예,
도 9는 본 발명에 따라 3차원 발 모델에서 특징을 검출하는 절차를 도시한 순서도,
도 10은 도 9에서 3차원 발 스캔 모델의 2차원 및 3차원 특징의 예,
도 11은 도 9에서 3차원 발 스캔 형상 특징 검출의 예,
도 12는 본 발명에 따른 가상 피팅 절차를 도시한 순서도,
도 13은 도 12에 도시된 바닥을 이용한 초기 정합 절차를 설명하기 위한 예,
도 14는 도 12에 도시된 가중치 피팅 정합을 설명하기 위한 예,
도 15는 도 12에 도시된 정합 후 적합도 측정을 설명하기 위한 예,
도 16은 본 발명에 적용되는 3차원 스캐너의 다른 예를 도시한 구성 블록도,
도 17은 본 발명에 적용되는 3차원 스캐너의 다른 구조 예를 도시한 도면,
도 18은 본 발명에 적용되는 3단계 정합을 설명하기 위한 도면이다.

본 발명과 본 발명의 실시에 의해 달성되는 기술적 과제는 다음에서 설명하는 본 발명의 바람직한 실시예들에 의하여 보다 명확해질 것이다. 다음의 실시예들은 단지 본 발명을 설명하기 위하여 예시된 것에 불과하며, 본 발명의 범위를 제한하기 위한 것은 아니다.

도 1은 본 발명에 따른 맞춤형 신발 서비스 플랫폼의 전체 구성을 도시한 개략도이고, 도 2는 본 발명을 프렌차이즈 방식으로 운영시 서비스 개념을 도시한 개략도이며, 도 3은 본 발명을 웹 방식으로 운영시 서비스 개념을 도시한 개략도이다, 도 4는 도 1에 도시된 서비스 플랫폼 서버의 세부 구성 블록도이고, 도 5는 도 1에 도시된 3D 스캐너의 예이다.

먼저, 본 발명에 따른 3D 족부 스캐닝 기술을 이용한 맞춤형 신발 서비스는 도 2에 도시된 바와 같이, 고객이 가맹점에 방문하여 고객의 족부를 스캐닝하고 가맹점에 설치된 단말기를 이용하여 고객 취향에 맞는 신발을 선택하여 주문하는 프렌차이즈 방식과, 도 3에 도시된 바와 같이 매장이나 특정 장소 등에 설치된 3D 스캐너 등을 이용하여 고객의 족부를 스캔하고 주문은 앱이 탑재되어 서비스 서버와 연결된 고객 단말기를 이용하는 웹 방식으로 제공될 수 있다. 이와 같은 서비스 방식은 하나의 예에 불과하고, 가맹점에서도 고객 단말기를 이용하여 주문할 수 있으며 독립형 키오스크를 이용하여 주문할 수도 있다.

본 발명에 따른 맞춤형 신발 서비스 시스템은 도 1에 도시된 바와 같이, 통신망(102)을 통해 연결된 맞춤형 신발 서비스 플랫폼 서버(이하, 간단히 '서비스 서버'라 한다; 110)와, 고객의 족부를 스캔하기 위한 3D 족부 스캐닝 서브시스템(120S), 신발을 제조하기 위한 신발 제조 서브 시스템(130), 서비스 서버(110)와 연결하기 위한 앱이 탑재된 고객 단말기(140)로 구성된다.

도 1을 참조하면, 통신망(102)은 유/무선 인터넷망, WiFi, WCDMA, LTE 등과 같은 기존의 통신망을 포함하며, 고객 단말기(140)는 서비스 서버(110)와 연결되어 신발 디자인을 선택하고 가상 착화 등이 가능한 앱이 탑재된 스마트폰이나 태블릿 PC 등으로 구현될 수 있다.

3D 족부 스캐닝 서브시스템(120S)은 가맹점이나 매장 등에 설치되는 가맹점형(120-1)과, 임의 장소에 설치될 수 있는 독립된 키오스크형(120-2), 휴대가 가능한 저가형(120-3) 등 다양한 방식으로 구현될 수 있다.

가맹점형(120-1)은 고객의 족부를 3차원 스캔하기 위한 3D 스캐너(120)가 응용 프로그램이 탑재된 데스크탑이나 노트북과 같은 PC(120A)에 연결된 방식으로서 주로 도 2의 프렌차이즈 서비스에 적합한 구조이다. 도 2를 참조하면, 고객이 가맹점에 방문하여 족부를 3차원 스캐닝하고 PC 상에 추천 디자인을 제안하면 증강현실을 적용하여 가상 착화 상태 등을 살펴보고 원하는 디자인을 선택하여 주문한다. 고객의 주문은 족부 데이터와 함께 본사로 전달되어 맞춤형 라스트, 갑피 및 아웃솔 등을 제작하여 신발을 제조하고(직접 제조도 가능하나 외부 제조사를 이용할 수도 있다), 완성된 신발을 프렌차이즈 가맹점을 통해 고객에게 배송한다. 고객은 가맹점에서 신발을 신어보고 필요하면 AS를 요청한다.

키오스크형(120-2)은 부스 등에 독립 설치될 수 있는 구조로서, 하우징(미도시)의 하단에 3D 스캐너(120)가 배치되고 콘솔(120B)이 상단에 설치되어 고객이 직접 조작할 수 있도록 되어 있다. 휴대용 3D 스캐너(120-3)는 단지 고객의 족부를 스캔하여 스캔 데이터를 서비스 서버(110)로 전송할 수 있도록 단순한 기능만 구현된 것이다. 키오스크형(120-2)이나 휴대용 3D 스캐너(120-3)는 도 3의 웹 서비스에 적합한 구조이다. 도 3을 참조하면, 고객이 단말기(140)에서 앱을 구동하면 다양한 메뉴들이 단말기(140)에 표시되고, '맞춤신발제작하기'를 선택하면 키오스크나 휴대형 스캐너가 설치된 위치를 안내하여 고객이 족부를 스캔할 수 있도록 한다. 이후 앱의 안내에 따라 고객의 취향에 맞는 디자인(스타일)을 선택하고, 갑피, 아웃솔, 액세서리를 선택함과 아울러 디테일을 설정하고, 가상 테스트 피팅을 통해 최적의 신발 모델을 추천받아 선택하여 구매한다. 이후의 절차는 프렌차이즈 방식과 유사하므로 구체적인 설명은 생략한다.

3D 스캐너(120)는 도 5에 도시된 바와 같이, 스캐닝부가 슬라이딩할 수 있도록 레일이 설치된 리니어 스테이지(121)와, 발지지대(123) 위의 발을 상측 좌/우와 하측에서 3차원 스캔하기 위한 3개의 레이저 카메라(124)와, 각 레이저 카메라(124)를 지지하고 레일을 따라 슬라이딩되는 스캐너 리그(122)로 구성된다. 도 5를 참조하면, 각각의 레이저 스캐너들(124)은 리니어 스테이지(121)에서 스캐너 리그(122)가 이동할 때 동일한 시간에 영상을 획득하여 각 위치에서의 3차원 모델들을 생성하여 개략 정합 및 정제 정합을 통해 안정된 3D 발 모델을 생성할 수 있게 한다.

서비스 서버(110)는 도 4에 도시된 바와 같이, 맞춤형 서비스가 가능한 신발 종류별로 각 신발에 대한 기본 데이터들이 미리 저장되어 있는 신발 데이터베이스(110a), 맞춤형 서비스가 가능한 신발 종류별로 각 신발의 라스트에 대한 기본 데이터들이 미리 저장되어 있는 라스트 데이터베이스(110b), 스캔 데이터 수신부(111), 족부 스캔 데이터베이스(112), 신발 디자인 선택부(113), 가상 피팅 모듈(114), 추천 모델 생성부(115), 가상 착화 모듈(116), 최적 라스트 모델 저장부(117a), 추천 신발 모델 저장부(117b), 주문 결제 처리부(118), 제조 데이터 전송부(119)로 구성되어 고객의 선호 정보를 입력받고 3D 족부 스캐닝 서브시스템(120S)으로부터 고객의 족부 스캔 데이터를 입력받아 가상 착용 상태를 보여주고 고객이 선택한 신발의 제작을 신발 제조 서브 시스템(130)으로 요청한다.

도 4를 참조하면, 신발 데이터베이스(110a)에는 신발의 스타일(드레스화, 패션화)이나 종류별(신사화, 숙녀화, 등산화, 운동화, 스니커, 부츠, 로퍼 등)로 갑피, 아웃솔, 미드솔, 인솔, 신발끈, 악세서리 등의 정보가 저장되어 있고, 라스트 데이터베이스(110b)에는 신발의 스타일이나 종류별로 해당 신발의 제조를 위한 기본 라스트들의 데이터가 저장되어 있다. 이와 같은 신발 디자인을 위한 기본 정보들은 디자인 전문 회사들에 의해 구축될 수도 있다.

스캐너 데이터 수신부(111)는 등록된 각 3D 스캐너(120)로부터 고객 정보와 해당 고객의 족부 스캔 데이터를 입력받아 족부 스캔 데이터베이스(112)에 저장한다. 족부 스캔 데이터베이스(112)에는 고객별로 해당 고객의 족부 스캔 데이터가 누적 저장되어 고객 개인의 특징적 데이터를 보다 정밀하게 분석하거나 개인별 족형의 변화를 추적할 수 있도록 되어 있다.

신발 디자인 선택부(113)는 신발 데이터베이스(110a) 등을 참조하여 도 8에 도시된 바와 같이, 고객 취향에 맞는 신발 모델을 선택할 수 있도록 고객 단말기(140)나 PC(120A)에 화면을 제공하고, 고객의 선택을 입력받아 가상 피팅 모듈(114)로 전달한다.

가상 피팅 모듈(114)은 고객의 선택에 근거하여 기본 신발 데이터베이스(110a)로부터 선택된 신발 모델을 구현하고, 라스트 데이터베이스(110b)와 추천 신발 모델 데이터베이스(도시하지 않음)를 조회하여 3차원 발 스캔 모델(114a)과 3차원 신발 모델(114b)을 생성한 후 가상 피팅을 통해 최적 라스트 모델과 추천 신발 모델을 구현한다.

추천 모델 생성부(115)는 가상 피팅 모듈(114)로부터 제공된 최초 3차원 발 스캔 모델로 라스트 모델 저장부(117a)와 추천 신발 모델 저장부(117b)를 쿼리(query)하여 고객에게 추천할 신발 모델을 생성하여 고객에게 추천함과 아울러 가상 착화 모듈(116)을 통해 추천 모델을 고객이 착용한 가상 착용 상태를 제공한다.

주문결제 처리부(118)는 가상 착화 상태 등을 보고 고객이 추천 모델을 확인한 후 주문하면 해당 주문의 결제를 처리한 후, 해당 신발 모델의 신발 제조 서브 시스템(130)으로 제조 데이터 전송부(119)를 통해 제조 데이터를 전송한다.

다시 도 1을 참조하면, 신발 제조 서브 시스템(130)은 서비스 서버(110)로부터 전달된 데이터에 따라 해당 고객의 라스트를 제작한 후 고객에 맞는 신발을 제작해 고객이나 가맹점으로 배송해준다. 여기서, 제조사 서브시스템(130)은 자동화 시스템이나 반자동 시스템으로 구현될 수도 있고, 신발의 종류에 따라 제조사가 각각 구분되거나 갑피나 아웃솔 등 부품에 따라 각각 구분될 수도 있다.

도 6은 본 발명에 따른 서비스 시스템의 전체 동작 절차를 도시한 순서도이고, 도 7은 본 발명에 따른 3차원 발 모델링 개념을 도시한 예이며, 도 8은 본 발명에 따라 신발 디자인을 선택하기 위한 화면의 예이다.

도 6을 참조하면, 서비스 사업자는 서비스 서버(110)에 본 발명에 따른 맞춤형 신발 서비스를 제공하기 위한 신발 데이터베이스(110a)와 라스트 데이터베이스(110b)를 구축한다(S101).

서버(110)는 신발 제조 서브 시스템(130)을 등록받아 본 발명에 따른 신발 제조를 준비하고, 가맹점이나 각 지역에 설치되어 있는 3D 스캐너(120)를 등록받아 스캔 데이터를 수신할 수 있게 준비한다(S102,S103).

고객이나 가맹점은 해당 단말기(140)나 PC(120A)에 본 발명에 따른 서비스를 위한 앱(응용)을 설치하고, 필요시 서비스 서버(110)에 회원으로 가입한다(S104).

이와 같은 상태에서 고객이 본 발명에 따른 맞춤형 신발 서비스를 원하면 3차원 스캐너(120)로 해당 고객의 족부를 스캔하고, 스캔된 족부 데이터는 고객정보와 함께 서비스 서버의 족부 스캔 데이터베이스(112)에 저장된다(S105~S107).

서비스 서버(110)는 고객의 족부 스캔 데이터로부터 족형 및 치수 데이터를 추출하여 3차원 모델링시 사용할 수 있게 하고, 해당 고객에게 도 8에 도시된 바와 같은 신발 모델 선택화면을 제공하여 고객이 원하는 취향의 신발 디자인(모델)을 선택하게 한다(S108). 도 8을 참조하면, 고객은 신발 모델의 샘플을 보고 종류를 선택할 수 있고, 이어 해당 신발 갑피의 색상이나 재질, 안감, 신발끈, 미들솔, 아웃솔의 컬러, 패턴 등을 선택할 수 있다.

이와 같이 고객이 신발 모델을 선택하면, 서비스 서버(110)는 3차원 발 스캔 데이터와 선택된 신발 모델로부터 3차원 발 스캔 모델(114a)과 3차원 신발 모델(114b)을 생성한다(S109). 스캔 데이터로부터 3차원 발 스캔 모델을 생성하는 절차는 도 7에 도시된 바와 같이, 스캐너 1 내지 스캐너 3(124)으로부터 선형 정합(S1)을 통해 발 모델 1 내지 3을 각각 생성한 후, 3개의 발 모델을 개략 정합(S2)하여 3D 발 모델을 생성하고, 이를 정제 정합(S3)하여 3D 발 모델을 완성한다. 도 7을 참조하면, 본 발명에 따른 3차원 스캐너(120)에 의한 3차원 발 모델링은 선형 정합(S1)과 개략 정합(S2) 및 정제 정합(S3)으로 이루어진 3단계 정합(S1~S3)을 통해 이루어지는데, 3 단계 정합의 구체적인 내용은 나중에 자세히 설명하기로 한다.

그리고 3D 모델링 단계(S109)에서 발 모델에 맞는 신발 모델을 생성하기 위해서는 신발 데이터베이스(110a)와 라스트 데이터베이스(110b)를 조회할 필요가 있는데, 본 발명에서는 신속하고 정확한 데이터베이스 검색을 위하여 도 9에 도시된 바와 같이 발 스캔 형상에서 특징을 추출하여 조회한다.

이어 생성된 3차원 발 스캔 모델(114a)과 3차원 신발 모델(114b)을 이용하여 도 12에 도시된 바와 같이 가상 피팅 절차를 수행하여 최적 모델을 추천하고, 서비스 서버(110)는 고객 단말기(140)와 연동하여 증강현실을 통해 가상 착화 상태를 보여준다(S110~S112).

고객이 추천 모델의 가상 착화 영상을 보고 신발 모델을 최종적으로 확정하면, 서비스 서버(110)는 고객의 주문을 접수하여 결제를 처리함과 아울러 정상적으로 결제가 처리되면, 해당 신발 모델을 제조하기 위한 제조 데이터를 신발 제조 서브 시스템(130)으로 전송한다(S113~S115).

이에 따라 해당 신발 제조 서브 시스템(130)은 고객과 1:1로 맞춤형 라스트를 제작하고, 라스트에 기반하여 고객 맞춤형 신발을 제조한 후 완성된 신발을 해당 고객이나 가맹점으로 배송한다(S116~S118).

이와 같이 본 발명에 따르면, 고객이 선택한 신발 정보와 발 스캔 정보를 이용하여 가상 피팅 시스템에서 생성된 신발 모델이 지원되는 신발 디자인들을 추천함과 아울러 가상 착화 시뮬레이션으로 확인할 수 있게 하여 고객 취향에 가장 잘 맞는 신발을 쉽고 편리하게 제공할 수 있다.

도 9는 본 발명에 따라 3차원 모델링 단계에서 데이터베이스를 검색하기 위해 3차원 발 모델로부터 특징을 검출하는 절차를 도시한 순서도이고, 도 10은 도 9에서 3차원 발 스캔 모델의 2차원 및 3차원 특징의 예이며, 도 11은 도 9에서 3차원 발 스캔 형상 특징 검출의 예이다.

통상 발의 특징은 치수를 통해 표현될 수 있는데, 일반적으로 발 치수는 발 직선거리(Foot length), 볼거리(Ball Distance), 발꿈치 너비(Heel width), 볼 둘레(Ball Circumference) 등으로 정의된다.

본 발명의 3차원 모델링 단계(S109)에서는 앞서 설명한 바와 같이 신속한 데이터베이스 검색을 위해 발 스캔 형상에서 2차원 및 3차원 특징을 추출하여 이를 이용한다.

도 9를 참조하면, 3D 모델링 단계(S109)에서, 3차원 발 스캔 형상에서 바닥면의 형상과 단면을 추출한 후(S201), 도 10의 (a)에 도시된 바와 같이 바닥면의 형상에서 발 길이의 15% 지점의 발 뒤꿈치 폭과 66% 지점의 발 볼 폭을 2차원 특징으로 선정한다(S202).

이어 도 10의 (b)에 도시된 바와 같이 3차원 발 스캔 형상에서 발 길이의 55% 지점의 단면에서 발의 움직임을 3차원 특징으로 선정한다(S203).

이어 도 11의 (a)에 도시된 바와 같은 족부 하단의 투영도에서 발길이(L1)를 측정하고 발 볼의 좌/우(L2,L3), 뒤꿈치의 좌우(L4,L5) 길이를 측정한 후, 도 11의 (b)에 도시된 바와 같이 3차원 발 스캔 영상을 수직면으로 잘라 둘레(L6~Ln)를 측정한다(S204~S206). 그리고 이와 같이 측정된 2차원 정보와 3차원 정보를 쿼리로 하여 데이터베이스를 검색한다(S207).

도 12는 본 발명에 따른 가상 피팅 절차를 도시한 순서도이고, 도 13은 도 12에 도시된 바닥을 이용한 초기 정합 절차를 설명하기 위한 예이며, 도 14는 도 12에 도시된 가중치 피팅 정합을 설명하기 위한 예이고, 도 15는 도 12에 도시된 정합 후 적합도 측정을 설명하기 위한 예이다.

도 12를 참조하면, 가상 피팅 단계(S110)에서는 3차원 발 스캔 모델(114a)과 3차원 신발 모델(114b)간의 가상 피팅을 수행하는데, 먼저 도 13에 도시된 바와 같이 발 스캔 모델 바닥과 신발 모델 바닥 간의 초기 정합을 수행한다(S301~S303).

이어, 인솔면과 발 바닥의 아치가 최대한 밀착하도록 정합을 시행한 후, 도 14에 도시된 바와 같이 발 스캔 모델 및 신발 모델 가중치를 이용하여 정제 정합을 수행한다(S304,S305). 그리고 발 바닥과 인솔 간의 정합을 최대한 유지하면서 가중치를 고려함과 아울러 피팅시 발생하는 마찰, 압력 등을 고려하여 우선 고려해야 할 위치의 가중치를 증가시킨다(S306).

이어 SDF(signed distance function)을 이용한 최근접점 간의 거리를 도 15에 도시된 바와 같이 측정하고 SDF 측정 정보를 이용하여 최적 신발 모델을 판정하여 적합 신발 모델이 아닌 경우에는 3차원 신발 모델 디자인 기능을 하는 추천 모델 생성부(115)에 피드백을 전달하고, 최적합 신발 모델인 경우에는 추천 신발 모델 DB(117b)를 업데이트한다(S307~S311).

다른 한편, 발 스캔 및 신발 모델을 이용한 가상 착화 시뮬레이션 단계(S112)에서는 가상 피팅 단계(S110)에서 생성된 신발 및 발 스캔 모델들을 이용하여 가상 착화 상태를 시뮬레이션하고, 신발 종류 리스트에서 원하는 신발 종류를 선택한 후 선택된 신발 종류 중에 지원되는 신발 디자인들을 추천하고, 추천된 디자인 중에선 하나를 선택하면 고객의 발 스캔 모델, 신발 모델을 정합하고 선택된 디자인을 텍스쳐로 하는 3차원 모델을 생성한다. 그리고 가상현실(VR) 기술을 이용하여 모니터나 스마트폰과 같은 출력 장비를 통해 가상 착화 시뮬레이션 결과를 3차원으로 출력한다.

예컨대, 가상 착화 시뮬레이션은 스마트폰 카메라에 뜨는 신발 사진에 자신의 발을 대어 가상으로 신어보고, 사진을 저장해서 SNS를 통해 친구들에게 공유할 수도 있다. 또한 증강현실을 적용한 사용자 인터페이스를 개발하여 선호하는 신발의 종류 및 색상을 선택하면, 자신의 발에 적용된 화면을 볼 수 있어 착용했을 때의 느낌을 보다 빠르고 정확하게 확인할 수 있다.

도 16은 본 발명에 적용되는 3차원 스캐너의 다른 예를 도시한 구성 블록도이고, 도 17은 본 발명에 적용되는 3차원 스캐너의 다른 구조 예를 도시한 도면이며, 도 18은 본 발명에 적용되는 3단계 정합을 설명하기 위한 도면이다.

도시된 바와 같이, 본 발명에 적용되는 다른 3차원 스캐너(2100)는 원형 스테이지(2150) 및 원형 스테이지(2150)를 회전시키도록 구성된 제1 구동부(2155)를 포함할 수 있다. 원형 스테이지(2150)는 그 안쪽에 족부를 배치할 수 있는 적절한 크기로 제조될 수 있다. 도시된 바와 같이, 원형 스테이지(2150)의 원주 방향의 상부 면에는 제1 촬상부(2110)가 장착될 수 있다. 제1 촬상부(2110)는 제1 카메라(2111) 및 제1 선형 레이저(2112)를 포함할 수 있다. 제1 촬상부(2110)는 제1 구동부(2155)에 의해 원형 스테이지(2150)가 회전됨에 따라 같이 회전하면서 족부의 상부를 촬영하여 복수의 제1 영상(2310)을 획득하도록 구성될 수 있다. 원형 스테이지(150)가 회전됨에 따라 제1 촬상부(2110)도 같이 회전하는데, 복수의 제1 영상(2310)의 각각은, 제1 촬상부(2110)가 특정 위치에 있을 때, 즉 제1 촬상부(2110)가 족부의 길이 방향과 특정 각도를 이룰 때 제1 선형 레이저(2112)로부터 족부의 측면으로 조사된 레이저 빔이 족부에 맺힌 상을 제1 카메라(2111)가 획득한 영상일 수 있다. 복수의 제1 영상(2310)은 레이저 빔이 족부에 서로 다르게 맺힌 상들을 획득한 영상들일 수 있다.

3차원 족부 스캐닝 장치(2100)는 선형 스테이지(2160) 및 선형 스테이지(2160)를 직선 구동하도록 구성된 제2 구동부(2165)를 더 포함할 수 있다. 도시된 바와 같이, 선형 스테이지(2160)의 상부 면에는 제2 촬상부(2120)가 장착될 수 있다. 제2 촬상부(2120)는 제2 카메라(2121) 및 제2 선형 레이저(2122)를 포함할 수 있다. 제2 촬상부(2120)는 제2 구동부(2165)에 의해 선형 스테이지(2160)가 선형 이동함에 따라 같이 선형 이동하면서 족부의 하부를 촬영하여 복수의 제2 영상(2320)을 획득하도록 구성될 수 있다. 선형 스테이지(160)가 선형 이동함 따라 제2 촬상부(2120)도 같이 선형 이동하는데, 복수의 제2 영상(2320)의 각각은, 제2 촬상부(2120)가 특정 위치에 있을 때, 즉 제2 촬상부(2120)가 족부의 수직 방향과 특정 각도를 이룰 때 제2 선형 레이저(2122)로부터 족부의 하부로 조사된 레이저 빔이 족부에 맺힌 상을 제2 카메라(2121)가 획득한 영상일 수 있다. 복수의 제2 영상(2320)은 레이저 빔이 족부에 서로 다르게 맺힌 상들을 획득한 영상들일 수 있다.

3차원 족부 스캐닝 장치(2100)는 제1 촬상부(2110)으로부터 출력된 복수의 제1 영상(2310)을 선형 정합하여 제1 부분 족부 모델(2330)을 생성하도록 구성된 제1 선형 정합부(2142), 상기 복수의 제2 영상(2320)을 선형 정합하여 제2 부분 족부 모델(2340)을 생성하도록 구성된 제2 선형 정합부(2144), 상기 제1 부분 족부 모델(2330) 및 상기 제2 부분 족부 모델(2340)을 개략 정합하여 전체 족부 모델(2350)을 생성하도록 구성된 개략 정합부(2170) 및 상기 전체 족부 모델(2350)에 대해 정제 정합을 수행하여 정제된 3D 족부 모델(2360)을 생성하도록 구성된 정제 정합부(2180)를 더 포함할 수 있다.

도 18에 도시된 바와 같이, 제1 선형 정합부(2142)는 제1 선형 레이저(2112)로부터 족부의 측면으로 조사된 레이저 빔이 족부에 맺힌 상을 제1 카메라(2111)가 획득한 영상들인 복수의 제1 영상(2310)을 선형 정합하도록 구성될 수 있다. 제2 선형 정합부(2144)는 제2 선형 레이저(2122)로부터 족부의 하부로 조사된 레이저 빔이 족부에 맺힌 상을 제2 카메라(2121)가 획득한 영상들인 복수의 제2 영상(2320)을 선형 정합하도록 구성될 수 있다. 제1 선형 정합부(2142)는 기 저장된 원형 스테이지(2150)의 이동 속도 정보를 이용하여 복수의 제1 영상(2310)을 선형 정합할 수 있다. 일 실시예에서, 원형 스테이지(2150)의 회전 운동에 의한 각속도 벡터에 기초하여 선형 정합이 수행될 수 있다. 제2 선형 정합부(2144)는 기 저장된 선형 스테이지(2160)의 이동 속도 정보를 이용하여 복수의 제2 영상(2320)을 선형 정합할 수 있다.

개략 정합부(2170)는 제1 부분 족부 모델(2330) 및 제2 부분 족부 모델(2340)을 개략 정합하여 전체 족부 모델(2350)을 생성하도록 구성될 수 있다. 일 실시예에서, 개략 정합은 변환 행렬을 이용하여 수행될 수 있다. 정제 정합부(2180)는 전체 족부 모델(2350)에 대해 정제 정합을 수행하여 정제된 3D 족부 모델(2360)을 생성하도록 구성될 수 있다. 일 실시예에서, 정제 정합은 변형 IPP(Interaction Prediction Principle) 알고리즘에 의해 수행될 수 있다. 변형 IPP 알고리즘은 공지된 바와 같으므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.

이상으로 설명한 실시예들에 있어서, 제1 선형 정합부(2142), 제2 선형 정합부(2144), 개략 정합부(2170) 및 정제 정합부(2180)는, 하드웨어적 측면에서 ASICs (application specific integrated circuits), DSPs (digital signal processors), DSPDs (digital signal processing devices), PLDs (programmable logic devices), FPGAs (field programmable gate arrays, 프로세서(processors), 제어기(controllers), 마이크로 컨트롤러(micro-controllers) 및 마이크로프로세서(microprocessors) 중 적어도 하나를 이용하여 구현될 수 있다. 또한, 절차나 단계 또는 기능을 포함하는 실시예들은 적어도 하나의 기능 또는 작동을 수행하게 하는, 하드웨어 플랫폼 상에서 실행가능한 펌웨어/소프트웨어 모듈로 구현될 수 있다. 소프트웨어 코드는 적절한 프로그램 언어로 쓰여진 소프트웨어 어플리케이션에 의해 구현될 수 있다.

이상의 설명에 있어서 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 접속되거나 결합된다는 기재의 의미는 당해 구성 요소가 그 다른 구성 요소에 직접적으로 접속되거나 결합된다는 의미뿐만 아니라 이들이 그 사이에 개재된 하나 또는 그 이상의 타 구성 요소를 통해 접속되거나 결합될 수 있다는 의미를 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 이외에도 구성 요소들 간의 관계를 기술하기 위한 용어들(예컨대, '간에', '사이에' 등)도 유사한 의미로 해석되어야 한다.

본원에 개시된 실시예들에 있어서, 도시된 구성 요소들의 배치는 발명이 구현되는 환경 또는 요구 사항에 따라 달라질 수 있다. 예컨대, 일부 구성 요소가 생략되거나 몇몇 구성 요소들이 통합되어 하나로 실시될 수 있다. 또한 일부 구성 요소들의 배치 순서 및 연결이 변경될 수 있다.

이상에서는 본 발명의 다양한 실시예들에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예들에 한정되지 아니하며, 상술한 실시예들은 첨부하는 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양하게 변형 실시될 수 있음은 물론이고, 이러한 변형 실시예들이 본 발명의 기술적 사상이나 범위와 별개로 이해되어져서는 아니 될 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 오직 첨부된 특허청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

102: 통신망 110: 맞춤형 신발 서비스 플랫폼 서버
120: 3D 스캐너 120A: PC
120B: 콘솔 130: 신발 제조 서브 시스템
140: 고객 단말기

Claims (7)

1. 3D 족부 스캐닝을 이용한 맞춤형 신발 제조 시스템으로서,
   고객의 족부를 스캔하기 위한 3D 스캐너(120);
   고객이 디자인을 선택할 수 있도록 화면을 제공하고, 고객의 선택을 입력받아 전달하는 단말기(140);
   상기 단말기와 연결되어 고객의 선호 정보를 입력받고 상기 3D 스캐너로부터 고객의 족부 데이터를 입력받아 3차원 발 스캔 모델과 3차원 신발 모델을 생성한 후 가상 피팅을 통해 상기 단말기에 추천 모델을 제공하며 가상 착용상태를 보여주어 고객이 원하는 신발을 확인할 수 있도록 하는 맞춤형 신발 서비스 서버(110); 및
   상기 맞춤형 신발 서비스 서버로부터 전달된 데이터에 따라 해당 고객의 라스트를 제작한 후 고객에 맞는 신발을 제작해주는 신발 제조 서브시스템(130)을 포함하고,
   상기 3D 스캐너는, 원형 스테이지(2150); 상기 원형 스테이지(2150)를 회전시키도록 구성된 제1 구동부(2155); 상기 원형 스테이지(2150)의 원주 방향의 상부 면에 장착되고 상기 제1 구동부(2155)에 의해 상기 원형 스테이지(2150)가 회전됨에 따라 회전하면서 족부의 상부를 촬영하여 복수의 제1 영상(2310)을 획득하는 제1 촬상부(2110); 선형 스테이지(2160); 상기 선형 스테이지(2160)를 직선 구동하도록 구성된 제2 구동부(2165); 및 상기 선형 스테이지(2160)의 상부 면에 장착되고 상기 제2 구동부(2165)에 의해 상기 선형 스테이지(2160)가 선형 이동함에 따라 선형 이동하면서 족부의 하부를 촬영하여 복수의 제2 영상(2320)을 획득하는 제2 촬상부(2120);를 포함하는,
   3D 족부 스캐닝을 이용한 맞춤형 신발 제조 시스템.
2. 제1항에 있어서, 상기 단말기(140)는
   서버와 접속하기 위한 앱이 탑재된 고객 단말기이거나 상기 3D 스캐너와 일체로 된, 3D 족부 스캐닝을 이용한 맞춤형 신발 제조 시스템.
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