KR101906730B1 - 삼각파 패턴 구조광을 이용하는 3차원 스캐닝 방법 및 시스템 - Google Patents

삼각파 패턴 구조광을 이용하는 3차원 스캐닝 방법 및 시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR101906730B1
KR101906730B1 KR1020170080975A KR20170080975A KR101906730B1 KR 101906730 B1 KR101906730 B1 KR 101906730B1 KR 1020170080975 A KR1020170080975 A KR 1020170080975A KR 20170080975 A KR20170080975 A KR 20170080975A KR 101906730 B1 KR101906730 B1 KR 101906730B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
pattern structure
structure light
image
triangular
target object
Prior art date
Application number
KR1020170080975A
Other languages
English (en)
Inventor
임종우
원창희
Original Assignee
한양대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한양대학교 산학협력단 filed Critical 한양대학교 산학협력단
Priority to KR1020170080975A priority Critical patent/KR101906730B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101906730B1 publication Critical patent/KR101906730B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/24—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
    • G01B11/25—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures by projecting a pattern, e.g. one or more lines, moiré fringes on the object
    • G01B11/2518—Projection by scanning of the object
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/002—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring two or more coordinates
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T1/00—General purpose image data processing
    • G06T1/0007—Image acquisition
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T7/00—Image analysis
    • G06T7/60—Analysis of geometric attributes

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Abstract

삼각파 패턴 구조광을 이용하여, 스캐닝 타겟 물체에 대한 좌표를 보다 세밀하게 검출할 수 있는 3차원 스캐닝 방법 및 시스템이 개시된다. 개시된 삼각파 패턴 구조광을 이용하는 3차원 스캐닝 방법은 흑백 영역이 반복되는 패턴 구조광이 투사된 타겟 물체에 대한 제1이미지를 획득하는 단계; 상기 제1이미지를 이용하여, 상기 패턴 구조광에 기반한 상기 타겟 물체에 대한 제1이차원 좌표를 결정하는 단계; 삼각파 패턴 구조광이 투사된 상기 타겟 물체에 대한 제2이미지를 획득하는 단계; 및 상기 제2이미지를 이용하여, 상기 제1이차원 좌표 사이에서의 제2이차원 좌표를 결정하는 단계를 포함한다.

Description

삼각파 패턴 구조광을 이용하는 3차원 스캐닝 방법 및 시스템{3D SCANNING METHOD AND SYSTEM USING STRUCTURED LIGHT OF TRIANGULAR WAVE FORM}
본 발명은 삼각파 패턴 구조광을 이용하는 3차원 스캐닝 방법 및 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 삼각파 패턴 구조광을 이용하여, 스캐닝 타겟 물체에 대한 좌표를 검출할 수 있는 3차원 스캐닝 방법 및 시스템에 관한 것이다.
3차원 스캐너는 실제 물체의 모양과 형상, 색상에 대한 데이터를 수집하는 장치로서, 수집된 데이터는 디지털 방식으로 컴퓨터상에 3차원 모델로 표현된다. 스캔된 3차원 데이터 모델은 다양한 분야에 사용된다. 표면 비파괴 검사를 비롯하여 영화와 비디오 게임, 엔터테인먼트 산업 등에서 광범위하게 사용되며 산업 디자인, 치과용 보철물 제작, 리버스 엔지니어링 및 프로토 타입 제작, 품질 관리/ 검사 및 문화 유물의 문서를 디지털화하여 보존 관리하는데도 사용된다. 여러 물리적 측정 방법이 3차원 스캐너를 구현하는 데 사용할 수 있으며 각 측정 방법마다 한계, 장점, 구현 비용 등이 달라 질 수 있다.
구조광을 이용하는 3차원 스캐너 기술은 한번의 데이터 취득으로 비교적 많은 3차원 포인트 정보를 얻을 수 있는 장점을 가진 기술로 3차원 스캐너중에서 레이저 스캔 방식과 더불어 가장 많이 쓰이는 방법이다. 구조광의 패턴으로는 흑백 영역이 반복되는 그레이 코드(gray code) 패턴이나 이진 코드(binary code) 패턴이 많이 이용된다.
도 1은 그레이 코드 패턴(좌측 패턴) 및 이진 코드 패턴(우측 패턴)의 구조광을 도시하는 도면이다.
구조광을 이용하는 3차원 스캐닝 시스템은, 도 1에 도시된 바와 같은 패턴 구조광을 프로젝터를 이용하여 타겟 물체로 투사(projection)하고, 패턴 구조광이 투사된 타겟 물체에 대한 이미지를 카메라를 이용하여 획득한다.
알고있는 패턴 구조광에 기반하여, 카메라를 통해 획득한 이미지에서의 한점과 대응되는 패턴 구조광의 한점을 찾아내고, 프로젝터와 카메라 사이의 관계에 따라 삼각법을 이용하여 대상 물체에 대한 깊이값을 계산할 수 있다. 패턴 구조광은 타겟 물체에 투사되기 때문에, 카메라 이미지의 한점과 대응되는 패턴 구조광의 한점은 결국 대상 물체의 한점에 대한 2차원 좌표값이 되며, 2차원 좌표값에 깊이값을 반영하여 최종적으로 대상 물체에 대한 3차원 모델이 생성될 수 있다.
관련된 선행문헌으로, 대한민국 공개특허 제2014-0037162호, 대한민국 등록특허 제10-0588296호가 있다.
본 발명은 삼각파 패턴 구조광을 이용하여, 스캐닝 타겟 물체에 대한 좌표를 보다 세밀하게 검출할 수 있는 3차원 스캐닝 방법 및 시스템을 제공하기 위한 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따르면, 흑백 영역이 반복되는 패턴 구조광이 투사된 타겟 물체에 대한 제1이미지를 획득하는 단계; 상기 제1이미지를 이용하여, 상기 패턴 구조광에 기반한 상기 타겟 물체에 대한 제1이차원 좌표를 결정하는 단계; 삼각파 패턴 구조광이 투사된 상기 타겟 물체에 대한 제2이미지를 획득하는 단계; 및 상기 제2이미지를 이용하여, 상기 제1이차원 좌표 사이에서의 제2이차원 좌표를 결정하는 단계를 포함하는 삼각파 패턴 구조광을 이용하는 3차원 스캐닝 방법이 제공된다.
또한 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 흑백 영역이 반복되는 패턴 구조광 및 삼각파 패턴 구조광을 타겟 물체로 투사하는 프로젝터; 상기 흑백 영역이 반복되는 패턴 구조광이 투사된 타겟 물체에 대한 제1이미지 및 삼각파 패턴 구조광이 투사된 상기 타겟 물체에 대한 제2이미지를 를 획득하는 카메라; 및 상기 제1이미지를 이용하여, 상기 흑백 영역이 반복되는 패턴 구조광에 기반한 상기 타겟 물체에 대한 제1이차원 좌표를 결정하고, 상기 제2이미지를 이용하여, 상기 제1이차원 좌표 사이에서의 제2이차원 좌표를 결정하는 영상 처리부를 포함하는 삼각파 패턴 구조광을 이용하는 3차원 스캐닝 시스템이 제공된다.
본 발명에 따르면, 흑백 영역이 반복되는 패턴 구조광과 함께 밝기값이 선형적으로 변화는 삼각파 패턴 구조광을 이용함으로써, 타겟 물체에 대한 이차원 좌표를 보다 세밀하게 검출할 수 있다.
도 1은 그레이 코드 패턴 및 이진 코드 패턴의 구조광을 도시하는 도면이다.
도 2는 그레이 코드 패턴 구조광을 이용하여 타겟 물체에 대한 이차원 좌표를 결정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 3차원 스캐닝 시스템을 도시하는 도면이다.
도 4는 본 발명에서 이용되는 패턴 구조광을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 삼각파 패턴 구조광을 이용하는 3차원 스캐닝 방법의 흐름도이다.
도 6은 그레이 코드 패턴 구조광과 삼각파 패턴 구조광의 관계를 설명하기 위한 도면이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
전술된 바와 같이, 흑백 영역이 반복되는 패턴의 구조광을 이용하는 3차원 스캐닝 시스템의 경우, 타겟 물체에 대한 이차원 좌표는 흑백 영역의 폭에 종속된다. 흑백 영역의 폭을 화소 단위로 세밀하게 형성하여 구조광을 형성할 수도 있으나 이 경우, 외부 잡음 등에 의해 오차가 발생할 확률이 높기 때문에, 흑백 영역의 폭을 좁히는데 한계가 있다. 결국, 흑백 영역이 반복되는 패턴의 구조광을 이용하는 3차원 스캐닝 시스템의 경우, 타겟 물체에 대한 3차원 모델의 정밀도가 떨어지는 문제가 있다.
이에 본 발명은, 흑백 영역이 반복되는 패턴의 구조광 외에, 밝기값이 선형적으로 변화하는 삼각파 패턴의 구조광을 함께 이용함으로써 타겟 물체에 대한 보다 세밀한 이차원 좌표를 생성한다. 삼각파 패턴은 밝기값이 선형적으로 변화하기 때문에, 흑백 영역이 반복되는 패턴의 구조광만을 이용하는 경우와 비교하여 타겟 물체에 대한 이차원 좌표를 보다 세밀하게 생성할 수 있다.
본 발명은, 타겟 물체에 대한 깊이값을 계산하여 3차원 좌표를 계산하기 전, 타겟 물체에 대한 이차원 좌표를 결정하기 위한 발명으로서, 이하 명세서에서는 이차원 좌표를 결정하는 방법을 중심으로 설명하기로 한다. 본 발명에 따라 결정된 이차원 좌표를, 종래의 3차원 스캐닝 시스템의 깊이 계산 방법에 적용함으로써, 최종적으로 타겟 물체에 대한 3차원 모델이 생성될 수 있다.
이하에서, 본 발명에 따른 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 2는 그레이 코드 패턴 구조광을 이용하여 타겟 물체에 대한 이차원 좌표를 결정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 2(a)와 같은 흑백 영역이 반복되는 패턴 구조광은, 도 2(b)와 같은 그레이 코드 패턴으로 시간의 흐름에 따라 순차적으로 타겟 물체에 투사된다. 그리고 카메라를 통해 도 2(b)와 같은 그레이 코드 패턴이 타겟 물체에 투사된 이미지가 획득된다.
카메라를 통해 총 3장의 이미지가 획득되며, 흑색 영역에 할당된 비트값을 0, 백색 영역에 할당된 비트값을 1이라고 하면, 총 8개의 흑백 영역에 대해 서로 다른 3비트가 할당된다. 첫 흑색 영역(210)부터 순차적으로, 000, 001, 010, 011, 100, 101, 110, 111 이라는 3비트가 할당되며, 이러한 3비트를 10진수의 정수로 변환하면 0 부터 7이 된다.
흑백 영역이 반복되는 패턴 구조광을 이미 알고 있다면, 카메라를 통해 획득한 이미지를 통해 얻어진 정수값이 패턴 구조광의 어느 부분에 대응되는지 알 수 있다. 그리고 이러한 패턴 구조광이 타겟 물체에 투사된다면, 패턴 구조광의 각 흑백 영역에 대응되는 정수값을 타겟 물체의 이차원 좌표로 활용할 수 있다. 즉, 타겟 물체에 투사된 패턴 구조광 상에서, 타겟 물체의 이차원 좌표가 정의될 수 있다.
이와 같이 계산된 이차원 좌표, 그리고 3차원 스캐닝 시스템의 프로젝터와 카메라의 파라미터 및 배치 관계를 통해, 이차원 좌표에 대한 깊이 값이 계산될 수 있으며, 최종적으로 타겟 물체에 대한 3차원 모델이 생성될 수 있다.
그리고 전술된 바와 같이 계산된 이차원 좌표는 정수 형태로서, 정수 사이의 실수 값으로 정수 좌표 사이의 좌표를 추가적으로 정의할 수 있다면, 3차원 모델은 보다 정밀하게 생성될 수 있다. 이하에서는 타겟 물체에 대한 이차원 좌표를 보다 세밀하게 생성할 수 있는 3차원 스캐닝 시스템 및 방법이 설명된다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 3차원 스캐닝 시스템을 도시하는 도면이며, 도 4는 본 발명에서 이용되는 패턴 구조광을 나타내는 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 3차원 스캐닝 시스템은 프로젝터(310), 카메라(320) 및 좌표 결정부(330)를 포함한다.
프로젝터(310)는 흑백 영역이 반복되는 패턴 구조광 및 삼각파 패턴 구조광을 타겟 물체(340)로 투사한다. 프로젝터(310)는 시간의 흐름에 따라 흑백 영역이 반복되는 패턴 구조광 및 삼각파 패턴 구조광을 순차적으로 투사하며, 실시예에 따라서 흑백 영역이 반복되는 패턴 구조광이 먼저 투사되거나 삼각파 패턴 구조광이 먼저 투사될 수 있다.
프로젝터(310)는 일실시예로서, 도 4에 도시된 그레이 코드 패턴의 구조광(410)과 삼각파 패턴 구조광(420)을 투사할 수 있다. 삼각파 패턴 구조광(420)는 그레이 코드 패턴 구조광(410)과 달리, 밝기값이 연속적으로 가변함을 확인할 수 있다.
카메라(320)는, 흑백 영역이 반복되는 패턴 구조광이 투사된 타겟 물체(340)에 대한 제1이미지 및 삼각파 패턴 구조광이 투사된 타겟 물체(340)에 대한 제2이미지를 를 획득한다.
영상 처리부(330)는, 카메라(320)로부터 제1 및 제2이미지를 제공받는다. 그리고 제1이미지를 이용하여, 흑백 영역이 반복되는 패턴 구조광에 기반한 타겟 물체(340)에 대한 제1이차원 좌표를 결정하고, 제2이미지를 이용하여, 제1이차원 좌표 사이에서의 제2이차원 좌표를 결정한다. 즉, 영상 처리부(330)는 도 2에서 설명된 바와 같이, 제1이미지를 이용하여 타겟 물체(340)에 대한 제1이차원 좌표를 결정할 수 있으며, 추가적으로 제2이미지를 이용하여 제1이차원 좌표 사이에서의 제2이차원 좌표를 결정할 수 있다. 제2이차원 좌표는 제1이차원 좌표 사이에서 정의되기 때문에, 본 발명에 따르면, 타겟 물체에 대한 이차원 좌표값의 해상도가 증가할 수 있으며, 결국 보다 정밀한 3차원 모델이 생성될 수 있다.
영상 처리부(330)는, 제1이차원 좌표 및 삼각파 패턴 구조광의 밝기값을 이용하여, 삼각파 패턴 구조광에 대한 근사화된 1차 함수를 계산하고, 1차 함수를 이용하여, 제2이차원 좌표를 결정할 수 있다. 도 5 및 도 6에서 보다 자세히 후술되지만, 그레이 코드 패턴 구조광(410)의 밝기값 및 제1이차원 좌표에 대한 정보에 기반하여, 삼각파 패턴 구조광(420)이 투사되기 때문에, 영상 처리부(330)는, 제1이차원 좌표 및 삼각파 패턴 구조광의 밝기값을 이용하여, 삼각파 패턴 구조광의 밝기 변화 패턴을 1차 함수로 모델링할 수 있다.
그리고 영상 처리부(330)는, 계산된 이차원 좌표, 프로젝터와 카메라의 파라미터 및 배치 관계를 통해, 이차원 좌표에 대한 깊이 값을 계산할 수 있으며, 최종적으로 타겟 물체에 대한 3차원 모델을 생성할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 삼각파 패턴 구조광을 이용하는 3차원 스캐닝 방법의 흐름도이며, 도 6은 그레이 코드 패턴 구조광과 삼각파 패턴 구조광의 관계를 설명하기 위한 도면이다. 도 5에서는 전술된 3차원 스캐닝 시스템의 3차원 스캐닝 방법이 일실시예로서 설명되며, 특히 도 5의 3차원 스캐닝 방법은 3차원 스캐닝 시스템의 영상 처리부에서 수행될 수 있다. 영상 처리부는 프로세서를 포함하는 컴퓨팅 장치일 수 있다.
본 발명에 따른 3차원 스캐닝 시스템은 흑백 영역이 반복되는 패턴 구조광이 투사된 타겟 물체에 대한 제1이미지를 획득(S510)하고, 제1이미지를 이용하여, 흑백 영역이 반복되는 패턴 구조광에 기반한 타겟 물체에 대한 제1이차원 좌표를 결정(S520)한다.
그리고 3차원 스캐닝 시스템은 삼각파 패턴 구조광이 투사된 타겟 물체에 대한 제2이미지를 획득(S530)하고, 제2이미지를 이용하여, 제1이차원 좌표 사이에서의 제2이차원 좌표를 결정(S540)한다.
도 6을 참조하여 제1 및 제2이차원 좌표 결정 방법에 대해 보다 상세히 설명하기로 한다.
도 6에서 실선(610)은 흑백 영역이 반복되는 그레이 코드 패턴 구조광을 나타내며, 점선(620)은 삼각파 패턴 구조광을 나타낸다. 그리고 X축(640)은 타겟 물체의 표면을 나타내며, Y축은 밝기값을 나타낸다.
단계 S520에서, 그레이 코드 패턴 구조광(610)의 흑색 영역 및 백색 영역에 대한 제1이차원 좌표값(X1, X2, X3)이 결정될 수 있으며, 그레이 코드 패턴 구조광(610)은 타겟 물체(640)에 투사되기 때문에 제1이차원 좌표값은 결국 타겟 물체(640)에 대한 좌표값이 된다. 이러한 제1이차원 좌표값은 그레이 코드 패턴 구조광(610)의 흑색 및 백색 영역의 중심 좌표에 대응될 수 있다. 또한 도면에 도시되지는 않았지만, 흑색 및 백색 영역의 크기가 일정하므로 흑색 및 백색 영역의 중심 좌표를 통해, 흑색 및 백색 영역의 경계선에서의 좌표값 역시 계산할 수 있으며, 이러한 경계선에서의 좌표값 또한 제1이차원 좌표에 포함될 수 있다.
한편, 도 6에 도시된 바와 같이, 삼각파 패턴 구조광(620)은 제1밝기값(612) 및 제2밝기값(612) 사이에서 밝기값이 선형적으로 변하는 구조광일 수 있다. 여기서, 제1밝기값(611)은 그레이 코드 패턴 구조광(610)의 백색 영역의 밝기값일 수 있으며, 제2밝기값(612)은 그레이 코드 패턴 구조광(610)의 흑백 영역의 밝기값일 수 있다. 즉, 삼각파 패턴 구조광(620)은 그레이 코드 패턴 구조광(610)의 흑백 영역의 최대 밝기값 및 최소 밝기값 사이에서 밝기값이 선형적으로 변하는 구조광일 수 있다.
3차원 스캐닝 시스템은 단계 S540에서, 삼각파 패턴 구조광을 1차 함수로 근사화하여 제2이차원 좌표를 결정할 수 있는데, 이는 삼각파 패턴 구조광(620)이 그레이 코드 패턴 구조광(610)의 최대 및 최소 밝기값, 그리고 제1이차원 좌표에 기반하여 형성되기 때문이다.
전술된 바와 같이, 삼각파 패턴 구조광(620)의 최대 및 최소 밝기 값은 코드 패턴 구조광(610)의 최대 및 최소 밝기 값에 대응되고, 삼각파 패턴 구조광(620)의 최대 및 최소 밝기 값은 제1이차원 좌표 상에서 형성된다. 따라서, 삼각파 패턴 구조광(620)의 밝기 변화 패턴은 X-Y 평면 상에서 복수의 1차 함수로 계산될 수 있으며, 이러한 1차 함수는 제1이차원 좌표 사이에 형성되므로 1차 함수를 통해 제1이차원 좌표 사이에서의 제2이차원 좌표가 결정될 수 있다.
제2이차원 좌표는 1차 함수를 통해 연속된 값으로 도출될 수 있는데, 실시예에 따라서 기 설정된 간격으로 샘플링하여 제2이차원 좌표를 결정할 수 있다. 그리고 샘플링 간격은 전술된 패턴 구조광을 투사하는 프로젝터의 해상도에 따라 결정될 수 있다. 예컨대, 도 2에서 설명된 바와 같이, 제1이차원 좌표가 정수 형태일 경우, 제2이차원 좌표는 0과 1이라는 제1이차원 좌표 사이에서, 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9로 결정될 수 있다. 삼각파 패턴 구조광(620)의 밝기값은 프로젝터로부터 제공되기 때문에, 1차 함수에 밝기 값을 대입하여 제2이차원 좌표를 계산할 수 있다. 그리고 프로젝터의 해상도에 따라 제2이차원 좌표의 간격은 달라질 수 있다.
결국, 3차원 스캐닝 시스템은 제1이차원 좌표 및 삼각파 패턴 구조광의 밝기값을 이용하여, 근사화된 1차 함수를 계산하고, 1차 함수를 이용하여, 제2이차원 좌표를 결정할 수 있다.
한편, 또 다른 실시예에 따르면, 3차원 스캐닝 시스템은 최대 밝기값(611) 및 최소 밝기값(612)의 범위보다 작은 범위(A~B) 내에서 1차 함수에 따른 2차원 좌표를 결정할 수 있다. 물체 표면의 빛의 반사 등으로 인해 삼각파 패턴 구조광의 최대 밝기에 대응되는 부분은 오차가 크게 발생할 수 있으므로, 3차원 스캐닝 시스템은 최대 밝기값(611) 및 최소 밝기값(612)의 범위보다 작은 범위(A~B) 내에서 1차 함수에 따른 2차원 좌표를 결정할 수 있다.
이 때, 3차원 스캐닝 시스템은 시간 흐름에 따라 기 설정된 간격만큼 이동되어 타겟 물체로 투사되는 제3이미지들을 추가로 이용하여 제1이차원 좌표 사이에서의 제2이차원 좌표를 결정할 수 있다. 3차원 스캐닝 시스템은 제3이미지들을 이용하여 기 설정된 간격만큼 이동된 삼각파 패턴 구조광에 대한 1차 함수를 추가적으로 계산할 수 있으며, 이 때, 동일한 밝기 값에 대해 복수의 제2이차원 좌표가 도출될 수 있으며, 복수의 제2이차원 좌표값을 평균하여 최종적으로 제2이차원 좌표를 결정할 수 있다.
또한 또 다른 실시예에 따르면, 3차원 스캐닝 시스템은 제2이미지에 포함된 삼각파 패턴 구조광의 밝기값이 선형적으로 변하도록 제2이미지의 밝기값을 조절할 수 있다. 프로젝터가 선형적으로 밝기값이 변하는 삼각파 패턴 구조광을 투사할 경우, 프로젝터의 감마 보정 함수에 의해 카메라에서 획득되는 삼각파 패턴 구조광의 밝기값은 비선형 특성을 나타낼 수 있다.
따라서, 3차원 스캐닝 시스템은 제2이미지에 포함된 삼각파 패턴 구조광의 최소 및 최대 밝기 사이에서, 제2이미지에 포함된 삼각파 패턴 구조광의 밝기값이 선형이 되도록 제2이미지에 포함된 삼각파 패턴 구조광의 밝기값을 조절할 수 있다.
앞서 설명한 기술적 내용들은 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 실시예들을 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. 하드웨어 장치는 실시예들의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

Claims (10)

  1. 흑백 영역이 반복되는 패턴 구조광이 투사된 타겟 물체에 대한 제1이미지를 획득하는 단계;
    상기 제1이미지를 이용하여, 상기 패턴 구조광에 기반한 상기 타겟 물체에 대한 제1이차원 좌표를 결정하는 단계;
    상기 흑백 영역의 최대 밝기값 및 최소 밝기값 사이에서 밝기값이 선형적으로 변하는 구조광인 삼각파 패턴 구조광이 투사된 상기 타겟 물체에 대한 제2이미지를 획득하는 단계; 및
    상기 제2이미지를 이용하여, 상기 제1이차원 좌표 사이에서의 제2이차원 좌표를 결정하는 단계를 포함하며,
    상기 제2이차원 좌표를 결정하는 단계는
    상기 제1이차원 좌표 및 상기 삼각파 패턴 구조광의 밝기값을 이용하여, 상기 삼각파 패턴 구조광에 대한 근사화된 1차 함수를 계산하는 단계; 및
    상기 1차 함수를 이용하여, 상기 제2이차원 좌표를 결정하는 단계
    를 포함하는 삼각파 패턴 구조광을 이용하는 3차원 스캐닝 방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 제2이차원 좌표는
    상기 패턴 구조광을 투사하는 프로젝터의 해상도에 따라 결정되는 좌표인
    삼각파 패턴 구조광을 이용하는 3차원 스캐닝 방법.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 제1이차원 좌표는
    상기 흑백 영역의 경계선, 상기 흑색 영역의 중심 및 상기 백색 영역의 중심 좌표인
    삼각파 패턴 구조광을 이용하는 3차원 스캐닝 방법.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 제2이미지에 포함된 삼각파 패턴 구조광의 최소 및 최대 밝기 사이에서, 상기 삼각파 패턴 구조광의 밝기값이 선형적으로 변하도록 상기 제2이미지의 밝기값을 조절하는 단계
    를 더 포함하는 삼각파 패턴 구조광을 이용하는 3차원 스캐닝 방법.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 삼각파 패턴 구조광은
    시간 흐름에 따라 기 설정된 간격만큼 이동되어 상기 타겟 물체로 투사되는
    삼각파 패턴 구조광을 이용하는 3차원 스캐닝 방법.
  8. 흑백 영역이 반복되는 패턴 구조광 및 삼각파 패턴 구조광을 타겟 물체로 투사하는 프로젝터;
    상기 흑백 영역이 반복되는 패턴 구조광이 투사된 타겟 물체에 대한 제1이미지 및 상기 흑백 영역의 최대 밝기값 및 최소 밝기값 사이에서 밝기값이 선형적으로 변하는 구조광인 삼각파 패턴 구조광이 투사된 상기 타겟 물체에 대한 제2이미지를 를 획득하는 카메라; 및
    상기 제1이미지를 이용하여, 상기 흑백 영역이 반복되는 패턴 구조광에 기반한 상기 타겟 물체에 대한 제1이차원 좌표를 결정하고, 상기 제2이미지를 이용하여, 상기 제1이차원 좌표 사이에서의 제2이차원 좌표를 결정하는 영상 처리부를 포함하며,
    상기 영상 처리부는,
    상기 제1이차원 좌표 및 상기 삼각파 패턴 구조광의 밝기값을 이용하여, 상기 삼각파 패턴 구조광에 대한 근사화된 1차 함수를 계산하고, 상기 1차 함수를 이용하여, 상기 제2이차원 좌표를 결정하는
    삼각파 패턴 구조광을 이용하는 3차원 스캐닝 시스템.
  9. 삭제
  10. 제 8항에 있어서,
    상기 영상 처리부는
    상기 최대 밝기값 및 상기 최소 밝기값의 범위보다 작은 범위 내에서 상기 1차 함수에 따른 상기 2차원 좌표를 결정하는
    삼각파 패턴 구조광을 이용하는 3차원 스캐닝 시스템.
KR1020170080975A 2017-06-27 2017-06-27 삼각파 패턴 구조광을 이용하는 3차원 스캐닝 방법 및 시스템 KR101906730B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170080975A KR101906730B1 (ko) 2017-06-27 2017-06-27 삼각파 패턴 구조광을 이용하는 3차원 스캐닝 방법 및 시스템

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170080975A KR101906730B1 (ko) 2017-06-27 2017-06-27 삼각파 패턴 구조광을 이용하는 3차원 스캐닝 방법 및 시스템

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101906730B1 true KR101906730B1 (ko) 2018-10-10

Family

ID=63876169

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170080975A KR101906730B1 (ko) 2017-06-27 2017-06-27 삼각파 패턴 구조광을 이용하는 3차원 스캐닝 방법 및 시스템

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101906730B1 (ko)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6320051B2 (ja) 三次元形状計測装置、三次元形状計測方法
JP5029618B2 (ja) パターン投影法による３次元形状計測装置、方法およびプログラム
JP4917351B2 (ja) ３次元形状測定装置におけるキャリブレーション方法
US9007602B2 (en) Three-dimensional measurement apparatus, three-dimensional measurement method, and computer-readable medium storing control program
US20120176478A1 (en) Forming range maps using periodic illumination patterns
US20120176380A1 (en) Forming 3d models using periodic illumination patterns
JP5633058B1 (ja) ３次元計測装置及び３次元計測方法
CN105026997A (zh) 投影系统、半导体集成电路及图像修正方法
KR20140027468A (ko) 깊이 측정치 품질 향상
JP2005098985A (ja) 計測装置、コンピュータ数値制御装置及びプログラム
JP6418884B2 (ja) 三次元計測装置、三次元計測方法及びプログラム
KR20160012064A (ko) 전자빔 묘화 장치, 전자빔 묘화 방법 및 기록 매체
CN100372089C (zh) 图形评价装置、图形评价方法
JP2007508557A (ja) 三次元物体を走査するための装置
JP2004272459A (ja) 三次元形状の自動生成装置、自動生成方法、そのプログラム、及びそのプログラムを記録した記録媒体
KR101906730B1 (ko) 삼각파 패턴 구조광을 이용하는 3차원 스캐닝 방법 및 시스템
US20230162442A1 (en) Image processing apparatus, image processing method, and storage medium
JP2022022326A (ja) ３次元形状計測装置、３次元形状計測方法、プログラム及び記録媒体
KR102070540B1 (ko) 그레이 패턴 및 위상 시프트 패턴을 이용한 3차원 스캐닝 방법 및 그 시스템
JP2018041169A (ja) 情報処理装置およびその制御方法、プログラム
KR102016988B1 (ko) 3차원 정보 생성을 위한 카메라 자세 벡터 보정 방법
KR101907057B1 (ko) 구면 모델링을 통한 깊이 정보 보정 방법과 보정장치
KR101866107B1 (ko) 평면 모델링을 통한 깊이 정보 보정 방법과 보정 장치 및 부호화 장치
JP4351090B2 (ja) 画像処理装置および画像処理方法
JP2005091115A (ja) 奥行計測装置

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant