KR101885716B1

KR101885716B1 - 족부 스캐닝 장치

Info

Publication number: KR101885716B1
Application number: KR1020160165774A
Authority: KR
Inventors: 박경원
Original assignee: 주식회사 에이치비티
Priority date: 2016-12-07
Filing date: 2016-12-07
Publication date: 2018-08-06
Also published as: KR20180065229A

Abstract

족부를 3차원 스캐닝하기 위한 장치가 제공된다. 본 장치는, 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.

Description

족부 스캐닝 장치{APPARATUS FOR FOOT SCANNING}

본 발명은 물체를 3차원 스캐닝하는 기술에 관한 것으로, 보다 구체적으로 족부를 3차원 스캐닝하는 기술에 관한 것이다.

최근 들어 물체를 3차원 스캐닝하는 기술에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 이 중에서도 족부를 스캐닝하는 것은, 입체적 정보 처리를 수반하는 데다가 사람마다 생김새가 다른 족부에 대한 3차원 모델을 생성해야 하기 때문에 고도의 정밀성을 요구하고 있다. 종래에는, 족부를 스캔 장비에 고정시킨 상태에서 레이저 조사기를 장착한 카메라를 이동시키면서 족부에 레이저를 조사하여 복수의 이미지를 획득하고 획득된 이미지를 이용하여 3차원 모델을 생성하였다. 그러나, 종래의 족부 스캔 장비는 그 크기가 매우 커서 설치 장소에 제약이 있으며 생성된 족부의 3차원 모델과 실제 족부가 서로 일치하지 않는다는 문제가 있다. 이에 따라, 실제 족부에 고도로 근접한 3차원 모델을 생성할 수 있으며 크기가 작고 간소화된 형태의 스캔 장비를 제공할 필요성이 대두되고 있다.

본 발명의 과제는 정밀한 족부의 3차원 모델을 생성할 수 있는 3차원 족부 스캐닝 장치를 제공함에 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

일 측면에서, 족부를 3차원 스캐닝하기 위한 장치가 제공된다. 본 장치는, 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.

본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 원형 스테이지와 선형 스테이지를 조합한, 크기가 작고 간소화된 3차원 족부 스캐닝 장치를 이용하여 보다 정밀한 3차원 족부 모델을 생성할 수 있는 기술적 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 3차원 스캐닝 장치의 블록구성도를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 3차원 스캐닝 장치의 구조를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 3단계 정합 방법을 설명하기 위한 도면이다.

본 발명의 이점들과 특징들 그리고 이들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해 질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 본 실시예들은 단지 본 발명의 개시가 완전하도록 하며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려 주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

본 명세서에서 사용되는 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용되는 것으로 본 발명을 한정하려는 의도에서 사용된 것이 아니다. 예를 들어, 단수로 표현된 구성 요소는 문맥상 명백하게 단수만을 의미하지 않는다면 복수의 구성 요소를 포함하는 개념으로 이해되어야 한다. 또한, 본 발명의 명세서에서, '포함하다' 또는 '가지다' 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것일 뿐이고, 이러한 용어의 사용에 의해 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성이 배제되는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 기재된 실시예에 있어서 '모듈' 혹은 '부'는 적어도 하나의 기능이나 동작을 수행하는 기능적 부분을 의미할 수 있다.

덧붙여, 다르게 정의되지 않는 한 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미가 있는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명의 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 보다 상세히 설명한다. 다만, 이하의 설명에서는 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 우려가 있는 경우, 널리 알려진 기능이나 구성에 관한 구체적 설명은 생략하기로 한다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 3차원 족부 스캐닝 장치(100)는 원형 스테이지(150) 및 원형 스테이지(150)를 회전시키도록 구성된 제1 구동부(155)를 포함할 수 있다. 원형 스테이지(150)는 그 안쪽에 족부를 배치할 수 있는 적절한 크기로 제조될 수 있다. 도시된 바와 같이, 원형 스테이지(150)의 원주 방향의 상부 면에는 제1 촬상부(110)가 장착될 수 있다. 제1 촬상부(110)는 제1 카메라(111) 및 제1 선형 레이저(112)를 포함할 수 있다. 제1 촬상부(110)는 제1 구동부(155)에 의해 원형 스테이지(150)가 회전됨에 따라 같이 회전하면서 족부의 상부를 촬영하여 복수의 제1 영상(310)을 획득하도록 구성될 수 있다. 원형 스테이지(150)가 회전됨에 따라 제1 촬상부(110)도 같이 회전하는데, 복수의 제1 영상(310)의 각각은, 제1 촬상부(110)가 특정 위치에 있을 때, 즉 제1 촬상부(110)가 족부의 길이 방향과 특정 각도를 이룰 때 제1 선형 레이저(112)로부터 족부의 측면으로 조사된 레이저 빔이 족부에 맺힌 상을 제1 카메라(111)가 획득한 영상일 수 있다. 복수의 제1 영상(310)은 레이저 빔이 족부에 서로 다르게 맺힌 상들을 획득한 영상들일 수 있다.

3차원 족부 스캐닝 장치(100)는 선형 스테이지(160) 및 선형 스테이지(160)를 직선 구동하도록 구성된 제2 구동부(165)를 더 포함할 수 있다. 도시된 바와 같이, 선형 스테이지(160)의 상부 면에는 제2 촬상부(120)가 장착될 수 있다. 제2 촬상부(120)는 제2 카메라(121) 및 제2 선형 레이저(122)를 포함할 수 있다. 제2 촬상부(120)는 제2 구동부(165)에 의해 선형 스테이지(160)가 선형 이동함에 따라 같이 선형 이동하면서 족부의 하부를 촬영하여 복수의 제2 영상(320)을 획득하도록 구성될 수 있다. 선형 스테이지(160)가 선형 이동함 따라 제2 촬상부(120)도 같이 선형 이동하는데, 복수의 제2 영상(320)의 각각은, 제2 촬상부(120)가 특정 위치에 있을 때, 즉 제2 촬상부(120)가 족부의 수직 방향과 특정 각도를 이룰 때 제2 선형 레이저(122)로부터 족부의 하부로 조사된 레이저 빔이 족부에 맺힌 상을 제2 카메라(121)가 획득한 영상일 수 있다. 복수의 제2 영상(320)은 레이저 빔이 족부에 서로 다르게 맺힌 상들을 획득한 영상들일 수 있다.

3차원 족부 스캐닝 장치(100)는 제1 촬상부(110)으로부터 출력된 복수의 제1 영상(310)을 선형 정합하여 제1 부분 족부 모델(330)을 생성하도록 구성된 제1 선형 정합부(142), 상기 복수의 제2 영상(320)을 선형 정합하여 제2 부분 족부 모델(340)을 생성하도록 구성된 제2 선형 정합부(144), 상기 제1 부분 족부 모델(330) 및 상기 제2 부분 족부 모델(340)을 개략 정합하여 전체 족부 모델(350)을 생성하도록 구성된 개략 정합부(170) 및 상기 전체 족부 모델(350)에 대해 정제 정합을 수행하여 정제된 3D 족부 모델(360)을 생성하도록 구성된 정제 정합부(180)를 더 포함할 수 있다.

도 3에 도시된 바와 같이, 제1 선형 정합부(142)는 제1 선형 레이저(112)로부터 족부의 측면으로 조사된 레이저 빔이 족부에 맺힌 상을 제1 카메라(111)가 획득한 영상들인 복수의 제1 영상(310)을 선형 정합하도록 구성될 수 있다. 제2 선형 정합부(144)는 제2 선형 레이저(122)로부터 족부의 하부로 조사된 레이저 빔이 족부에 맺힌 상을 제2 카메라(121)가 획득한 영상들인 복수의 제2 영상(320)을 선형 정합하도록 구성될 수 있다. 제1 선형 정합부(142)는 기 저장된 원형 스테이지(150)의 이동 속도 정보를 이용하여 복수의 제1 영상(310)을 선형 정합할 수 있다. 일 실시예에서, 원형 스테이지(150)의 회전 운동에 의한 각속도 벡터에 기초하여 선형 정합이 수행될 수 있다. 제2 선형 정합부(144)는 기 저장된 선형 스테이지(160)의 이동 속도 정보를 이용하여 복수의 제2 영상(320)을 선형 정합할 수 있다.

도 3에 도시된 바와 같이, 개략 정합부(170)는 제1 부분 족부 모델(330) 및 제2 부분 족부 모델(340)을 개략 정합하여 전체 족부 모델(350)을 생성하도록 구성될 수 있다. 일 실시예에서, 개략 정합은 변환 행렬을 이용하여 수행될 수 있다. 정제 정합부(180)는 전체 족부 모델(350)에 대해 정제 정합을 수행하여 정제된 3D 족부 모델(360)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(142), 제2 선형 정합부(144), 개략 정합부(170) 및 정제 정합부(180)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 마이크로 프로세서(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.

100: 3차원 족부 스캐닝 장치
110: 제1 촬상부
111: 제1 카메라
112: 제1 선형 레이저
120: 제2 촬상부
121: 제2 카메라
122: 제2 선형 레이저
142: 제1 선형 정합부
144: 제2 선형 정합부
150: 원형 스테이지
155: 제1 구동부
160: 선형 스테이지
165: 제2 구동부
170: 개략 정합부
180: 정제 정합부
310: 복수의 제1 영상
320: 복수의 제2 영상
330: 제1 부분 족부 모델
340: 제2 부분 족부 모델
350: 전체 족부 모델
360: 정제된 3D 족부 모델

Claims

족부를 3차원 스캐닝하기 위한 장치로서,
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 포함하는 3차원 스캐닝 장치.
제1항에 있어서,
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 이동하는, 3차원 스캐닝 장치.
제1항에 있어서,
상기 정제 정합부는, 변형 IPP 알고리즘을 이용하여 상기 개략 정합된 전체 족부 모델을 정제 정합하도록 구성되는, 3차원 스캐닝 장치.