KR101998396B1 - 3d 스캐너를 이용한 가상 벽면 기반의 작업 공간 모델링 방법 및 시스템 - Google Patents

3d 스캐너를 이용한 가상 벽면 기반의 작업 공간 모델링 방법 및 시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR101998396B1
KR101998396B1 KR1020170178885A KR20170178885A KR101998396B1 KR 101998396 B1 KR101998396 B1 KR 101998396B1 KR 1020170178885 A KR1020170178885 A KR 1020170178885A KR 20170178885 A KR20170178885 A KR 20170178885A KR 101998396 B1 KR101998396 B1 KR 101998396B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
wall surface
virtual wall
virtual
scanner
work space
Prior art date
Application number
KR1020170178885A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20190076806A (ko
Inventor
박현근
김상연
신선영
안득용
임다미
Original Assignee
한국기술교육대학교 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 한국기술교육대학교 산학협력단 filed Critical 한국기술교육대학교 산학협력단
Priority to KR1020170178885A priority Critical patent/KR101998396B1/ko
Publication of KR20190076806A publication Critical patent/KR20190076806A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101998396B1 publication Critical patent/KR101998396B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T17/00—Three dimensional [3D] modelling, e.g. data description of 3D objects
    • G06T17/20—Finite element generation, e.g. wire-frame surface description, tesselation
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T7/00—Image analysis
    • G06T7/10—Segmentation; Edge detection
    • G06T7/13—Edge detection
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T7/00—Image analysis
    • G06T7/30—Determination of transform parameters for the alignment of images, i.e. image registration
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T2207/00—Indexing scheme for image analysis or image enhancement
    • G06T2207/10—Image acquisition modality
    • G06T2207/10004—Still image; Photographic image
    • G06T2207/10008—Still image; Photographic image from scanner, fax or copier

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Computer Graphics (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Software Systems (AREA)
  • Processing Or Creating Images (AREA)

Abstract

본 발명은 3D 스캐너를 이용한 가상 벽면 기반의 작업 공간 모델링 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 3D 스캐너를 이용한 작업 공간 모델링 방법에 있어서, (1) 작업 공간의 프레임만 스캔하여 공간 데이터를 생성하는 단계; (2) 상기 단계 (1)에서 생성한 공간 데이터에서 상기 프레임 주변에 가상 벽면을 생성하는 단계; (3) 상기 단계 (2)에서 생성한 상기 가상 벽면 별로 대응하는 상기 작업 공간의 벽면을 스캔하여 벽면 데이터를 생성하는 단계; 및 (4) 상기 단계 (1)에서 생성한 상기 공간 데이터 및 상기 단계 (3)에서 생성한 상기 벽면 데이터를 통합하여 작업 공간을 모델링하는 단계를 포함하는 것을 그 구성상의 특징으로 한다.
또한, 본 발명은, 3D 스캐너를 이용한 가상 벽면 기반의 작업 공간 모델링 시스템에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 상기 3D 스캐너를 이용한 가상 벽면 기반의 작업 공간 모델링 방법을 이용하는 것을 그 구성상의 특징으로 한다.
본 발명에서 제안하고 있는 3D 스캐너를 이용한 가상 벽면 기반의 작업 공간 모델링 방법 및 시스템에 따르면, 3D 스캐너를 통해 스캔한 공간 데이터를 가상 벽면에 프로젝션함으로써, 넓은 작업 공간을 스캔하는 경우에도 작업 공간의 프레임만을 먼저 스캔할 수 있으므로 빠른 스캔을 통해 오차를 최소화할 수 있고, 스캔한 공간 데이터가 X, Y, Z축 상에 정렬되어 있지 않은 경우에도 각각의 축에 프로젝션한 프로젝션 데이터의 외곽선을 추출하여 각각의 축 상에 정렬할 수 있다.
또한, 본 발명에서 제안하고 있는 3D 스캐너를 이용한 가상 벽면 기반의 작업 공간 모델링 방법 및 시스템에 따르면, 가상의 벽면에 대응하는 작업 공간의 벽면 별로 공간을 스캔함으로써, 빠른 스캔을 통해 오차를 최소화하면서도 스캔된 각각의 벽면 데이터를 통합하여 보다 빠르고 정확하게 작업 공간을 모델링할 수 있다.

Description

3D 스캐너를 이용한 가상 벽면 기반의 작업 공간 모델링 방법 및 시스템{METHOD FOR WORKSPACE MODELING BASED ON VIRTUAL WALL USING 3D SCANNER AND SYSTEM THEREOF}
본 발명은 작업 공간 모델링 방법 및 시스템에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 3D 스캐너를 이용한 가상 벽면 기반의 작업 공간 모델링 방법 및 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 로컬리제이션(Localization)은 맵(Map)이 주어져 있을 때 오브젝트(Object)의 위치를 찾아내는 작업, 즉, 위치 측정을 의미하며, 매핑(Mapping)은 오브젝트의 위치를 알 수 있을 때 맵(Map)을 만들어가는 작업을 의미한다.
도 1은 SLAM 알고리즘을 이용한 작업 공간 모델링 결과를 도시한 도면이다. 일반적으로 공간을 스캔하는 3D 스캐너에서 사용하는 SLAM(Simultaneous Localization And Mapping) 알고리즘은 로컬리제이션과 매핑을 동시에 처리하는 알고리즘이다. 이러한 SLAM 알고리즘은 맵이 주어져있지 않고, 맵에서 오브젝트의 위치도 알 수 없을 때 주로 사용될 수 있다. 즉, 3D 스캐너에서 SLAM 알고리즘을 사용하는 경우, 3D 스캐너가 오브젝트가 되어 공간을 스캔하고, 스캔한 데이터를 이용하여 공간을 매핑함으로써 맵을 만들 수 있다.
그러나 SLAM 알고리즘은 이전 프레임을 기준으로 다음 프레임의 위치를 계산하기 때문에, 스캔 시간이 늘어날수록 오차가 누적되는 문제점이 있었다. 따라서 넓은 공간을 오랜 시간에 걸쳐 스캔하는 경우 정확한 데이터를 얻기 어렵다는 한계점이 있었다. 즉, 도 1에 도시된 바와 같이, 오차가 누적되어 스캔한 데이터가 실제 공간과 매칭되도록 매핑되지 않으며, 일부 공간이 왜곡될 수 있다.
또한, SLAM에서는 로컬리제이션과 매핑을 동시에 수행해야 하므로, 요구되는 연산량이 매우 높고, 그에 따라 오버헤드(Overhead)가 크다는 문제점이 있었다.
관련된 선행 기술로서, 대한민국 등록특허 제10-1280392호 ‘SLAM 기술 기반 이동 로봇의 지도를 관리하기 위한 장치 및 그 방법’ 등이 제안된 바 있다.
본 발명은 기존에 제안된 방법들의 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 3D 스캐너를 통해 스캔한 공간 데이터를 가상 벽면에 프로젝션함으로써, 넓은 작업 공간을 스캔하는 경우에도 작업 공간의 전체적인 형태를 파악할 수 있도록 공간의 외곽이나 모서리 부분의 프레임만을 먼저 스캔할 수 있으므로 빠른 스캔을 통해 오차를 최소화할 수 있고, 스캔한 공간 데이터가 X, Y, Z축 상에 정렬되어 있지 않은 경우에도 각각의 축에 프로젝션한 프로젝션 데이터의 외곽선을 추출하여 각각의 축 상에 정렬할 수 있는, 3D 스캐너를 이용한 가상 벽면 기반의 작업 공간 모델링 방법 및 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은, 가상의 벽면에 대응하는 작업 공간의 벽면 별로 공간을 스캔함으로써, 빠른 스캔을 통해 오차를 최소화하면서도 스캔된 각각의 벽면 데이터를 통합하여 보다 빠르고 정확하게 작업 공간을 모델링할 수 있는, 3D 스캐너를 이용한 가상 벽면 기반의 작업 공간 모델링 방법 및 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따른 3D 스캐너를 이용한 가상 벽면 기반의 작업 공간 모델링 방법은,
3D 스캐너를 이용한 작업 공간 모델링 방법에 있어서,
(1) 작업 공간의 전체적인 형태를 파악할 수 있도록 공간의 외곽이나 모서리 부분의 프레임만 스캔하여 공간 데이터를 생성하는 단계;
(2) 상기 단계 (1)에서 생성한 공간 데이터에서 상기 프레임 주변에 가상 벽면을 생성하는 단계;
(3) 상기 단계 (2)에서 생성한 상기 가상 벽면 별로 대응하는 상기 작업 공간의 벽면을 스캔하여 벽면 데이터를 생성하는 단계; 및
(4) 상기 단계 (1)에서 생성한 상기 공간 데이터 및 상기 단계 (3)에서 생성한 상기 벽면 데이터를 통합하여 작업 공간을 모델링하는 단계를 포함하는 것을 그 구성상의 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 단계 (2)는,
상기 가상 벽면으로 구성된 직육면체가 상기 작업 공간의 프레임을 포함할 수 있다.
더욱 바람직하게는, 상기 단계 (2)는,
상기 단계 (1)에서 생성한 상기 공간 데이터를 X, Y 및 Z축에 정렬할 수 있다.
더욱더 바람직하게는, 상기 단계 (2)는,
(2-1) 상기 단계 (1)에서 생성한 상기 공간 데이터를 각각 X, Y 및 Z축과 직교하는 가상 벽면에 프로젝션한 프로젝션 데이터를 생성하는 단계;
(2-2) 상기 단계 (2-1)에서 생성한 각각의 상기 프로젝션 데이터의 외곽선을 추출하는 단계; 및
(2-3) 상기 단계 (2-2)에서 추출한 상기 외곽선을 각각의 X, Y 및 Z축에 맞추어 정렬하는 단계를 포함할 수 있다.
더욱더 바람직하게는, 상기 외곽선은,
사각형을 형성할 수 있다.
바람직하게는, 상기 단계 (4)는,
상기 가상 벽면 별로 접하는 4개의 가상 벽면에 대하여 각각의 벽면 데이터 별로 중첩되는 부분이 결합되는 형태로 상기 작업 공간을 모델링할 수 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따른 3D 스캐너를 이용한 가상 벽면 기반의 작업 공간 모델링 시스템은,
상기 3D 스캐너를 이용한 가상 벽면 기반의 작업 공간 모델링 방법을 이용하는 것을 그 구성상의 특징으로 한다.
본 발명에서 제안하고 있는 3D 스캐너를 이용한 가상 벽면 기반의 작업 공간 모델링 방법 및 시스템에 따르면, 3D 스캐너를 통해 스캔한 공간 데이터를 가상 벽면에 프로젝션함으로써, 넓은 작업 공간을 스캔하는 경우에도 작업 공간의 전체적인 형태를 파악할 수 있도록 공간의 외곽이나 모서리 부분의 프레임만을 먼저 스캔할 수 있으므로 빠른 스캔을 통해 오차를 최소화할 수 있고, 스캔한 공간 데이터가 X, Y, Z축 상에 정렬되어 있지 않은 경우에도 각각의 축에 프로젝션한 프로젝션 데이터의 외곽선을 추출하여 각각의 축 상에 정렬할 수 있다.
또한, 본 발명에서 제안하고 있는 3D 스캐너를 이용한 가상 벽면 기반의 작업 공간 모델링 방법 및 시스템에 따르면, 가상의 벽면에 대응하는 작업 공간의 벽면 별로 공간을 스캔함으로써, 빠른 스캔을 통해 오차를 최소화하면서도 스캔된 각각의 벽면 데이터를 통합하여 보다 빠르고 정확하게 작업 공간을 모델링할 수 있다.
도 1은 SLAM 알고리즘을 이용한 작업 공간 모델링 결과를 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 스캐너를 이용한 가상 벽면 기반의 작업 공간 모델링 방법의 구성을 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 스캐너를 이용한 가상 벽면 기반의 작업 공간 모델링 방법의 단계 S100에서 작업 공간의 프레임만을 스캔하는 모습을 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 스캐너를 이용한 가상 벽면 기반의 작업 공간 모델링 방법의 단계 S200에서 가상 벽면을 생성한 모습을 도시한 도면.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 스캐너를 이용한 가상 벽면 기반의 작업 공간 모델링 방법의 단계 S200에서 가상 벽면을 생성한 모습을 도시한 도면.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 스캐너를 이용한 가상 벽면 기반의 작업 공간 모델링 방법의 단계 S200의 구성을 도시한 도면.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 스캐너를 이용한 가상 벽면 기반의 작업 공간 모델링 방법의 단계 S210에서 프로젝션 데이터를 생성하는 모습을 도시한 도면.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 스캐너를 이용한 가상 벽면 기반의 작업 공간 모델링 방법의 단계 S230에서 외곽선을 X, Y 및 Z축에 맞추어 정렬하는 모습을 도시한 도면.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 스캐너를 이용한 가상 벽면 기반의 작업 공간 모델링 방법의 단계 S300에서 벽면 데이터를 생성하는 모습을 도시한 도면.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 스캐너를 이용한 가상 벽면 기반의 작업 공간 모델링 방법의 단계 S400에서 작업 공간을 모델링하는 모습을 도시한 도면.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 스캐너를 이용한 가상 벽면 기반의 작업 공간 모델링 방법의 단계 S400에서 작업 공간을 모델링하는 모습을 도시한 도면.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 도면 전체에 걸쳐 동일 또는 유사한 부호를 사용한다.
덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 ‘연결’되어 있다고 할 때, 이는 ‘직접적으로 연결’되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 ‘간접적으로 연결’되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 ‘포함’한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 스캐너를 이용한 가상 벽면 기반의 작업 공간 모델링 방법의 구성을 도시한 도면이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 스캐너를 이용한 가상 벽면 기반의 작업 공간 모델링 방법은, 작업 공간의 전체적인 형태를 파악할 수 있도록 공간의 외곽이나 모서리 부분의 프레임만 스캔하여 공간 데이터를 생성하는 단계(S100), 단계 S100에서 생성한 공간 데이터에서 작업 공간의 프레임 주변에 가상 벽면을 생성하는 단계(S200), 단계 S200에서 생성한 가상 벽면 별로 대응하는 작업 공간의 벽면을 스캔하여 벽면 데이터를 생성하는 단계(S300), 및 단계 S100에서 생성한 공간 데이터 및 단계 S300에서 생성한 벽면 데이터를 통합하여 작업 공간을 모델링하는 단계(S400)를 포함할 수 있다. 이하에서는, 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 스캐너를 이용한 가상 벽면 기반의 작업 공간 모델링 방법의 각각의 구성에 대해 상세히 설명하기로 한다. 또한, 이하에서의 작업 공간의 프레임은 작업 공간의 전체적인 형태를 파악할 수 있도록 공간의 외곽이나 모서리 부분의 프레임을 의미하는 것으로 이해될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 스캐너를 이용한 가상 벽면 기반의 작업 공간 모델링 방법의 단계 S100에서 작업 공간의 프레임만을 스캔하는 모습을 도시한 도면이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 단계 S100에서는, 작업 공간의 프레임만 스캔하여 공간 데이터를 생성할 수 있다. 여기서, 공간 데이터는, 도 3의 (a)에 도시된 바와 같이, 작업 공간의 프레임만을 스캔하고, 모델링된 작업 공간 모델일 수 있다. 일반적으로 SLAM 알고리즘은 넓은 공간을 오랜 시간에 걸쳐 스캔하는 경우, 오차가 누적되어 스캔한 공간 데이터가 실제 공간과 매칭되도록 매핑되지 않을 수 있다. 그러나 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 스캐너를 이용한 가상 벽면 기반의 작업 공간 모델링 방법은, 단계 S100에서 작업 공간의 프레임만을 먼저 스캔하므로 작업 공간을 매우 빠르게 스캔할 수 있다. 따라서 도 3의 (b)에 도시된 바와 같이, 단계 S100에서는, 공간이 왜곡 없이 스캔한 공간 데이터가 실제 작업 공간과 매칭되도록 작업 공간의 프레임이 매핑될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 스캐너를 이용한 가상 벽면 기반의 작업 공간 모델링 방법의 단계 S200에서 가상 벽면을 생성한 모습을 도시한 도면이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 단계 S200에서는, 단계 S100에서 생성한 공간 데이터에서 프레임 주변에 가상 벽면을 생성할 수 있다. 이때, 도 4의 (a)를 참조하면, 각각의 가상 벽면은, 사각형 모양의 평면일 수 있다.
이때, 단계 S200에서는, 가상 벽면으로 구성된 직육면체가 공간 데이터를 포함할 수 있다. 보다 구체적으로는, 단계 S200에서는, 가상 벽면으로 구성된 직육면체가 작업 공간의 프레임을 포함할 수 있다. 즉, 단계 S200에서는, 작업 공간의 프레임을 포함하도록 프레임 주변에 가상 벽면을 생성할 수 있다. 도 4의 (b)를 참조하면, 단계 S200에서 생성한 각각의 가상 벽면으로 구성된 직육면체가 작업 공간의 프레임을 포함할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 스캐너를 이용한 가상 벽면 기반의 작업 공간 모델링 방법의 단계 S200에서 가상 벽면을 생성한 모습을 도시한 도면이다. 도 5의 (a)에 도시된 바와 같이, 가상 벽면으로 구성된 직육면체가 공간 데이터를 포함하는 경우, 공간 데이터가 X, Y 및 Z축에 정렬되어 있지 않을 수 있다. 이처럼 공간 데이터가 X, Y 및 Z축에 정렬되어 있지 않은 경우, 각각의 가상 벽면 별로 작업 공간을 별도로 스캔하여 통합하기가 매우 어렵다. 따라서 단계 S200에서는, 단계 S100에서 생성한 공간 데이터를 X, Y 및 Z축에 정렬할 수 있다. 즉, 도 5의 (b)에 도시된 바와 같이, 단계 S200에서는, 공간 데이터를 X, Y 및 Z축에 정렬할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 스캐너를 이용한 가상 벽면 기반의 작업 공간 모델링 방법의 단계 S200의 구성을 도시한 도면이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 단계 S200은, 단계 S100에서 생성한 공간 데이터를 각각 X, Y 및 Z축과 직교하는 가상 벽면에 프로젝션한 프로젝션 데이터를 생성하는 단계(S210), 단계 S210에서 생성한 각각의 프로젝션 데이터의 외곽선을 추출하는 단계(S220), 및 단계 S220에서 추출한 외곽선을 각각의 X, Y 및 Z축에 맞추어 정렬하는 단계(S230)를 포함할 수 있다. 이하에서는, 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 스캐너를 이용한 가상 벽면 기반의 작업 공간 모델링 방법의 단계 S200에 대해 상세히 설명하기로 한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 스캐너를 이용한 가상 벽면 기반의 작업 공간 모델링 방법의 단계 S210에서 프로젝션 데이터를 생성하는 모습을 도시한 도면이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 단계 S210에서는, 단계 S100에서 생성한 공간 데이터를 각각 X, Y 및 Z축과 직교하는 가상 벽면에 프로젝션한 프로젝션 데이터를 생성할 수 있다. 여기서, X, Y 및 Z축과 직교하는 가상 벽면은 각각 2개일 수 있으나, 2개의 가상 벽면 중 어떠한 가상 벽면으로 공간 데이터를 프로젝션하더라도 프로젝션 데이터는 동일하게 생성될 수 있다.
한편, 단계 S210에서는, 총 3개의 프로젝션 데이터가 생성될 수 있다. 즉, 단계 S210에서는, 공간 데이터를 X축으로 프로젝션한 프로젝션 데이터, Y축으로 프로젝션한 프로젝션 데이터, 그리고 Z축으로 프로젝션한 프로젝션 데이터가 생성될 수 있다.
단계 S220에서는, 단계 S210에서 생성한 각각의 프로젝션 데이터의 외곽선을 추출할 수 있다. 이때, 외곽선은 사각형을 형성할 수 있다. 즉, 단계 S220에서는, 각각의 프로젝션 데이터에서 프로젝션 데이터를 포함하도록 형성되는 외곽선을 추출할 수 있다. 도 7을 참조하면, 단계 S220에서는, 각각의 프로젝션 데이터에서 각각의 축으로 프로젝션된 공간 데이터를 포함하도록 외곽선을 추출할 수 있다. 다시 말해, 이러한 외곽선으로 구성되는 사각형은 프로젝션 데이터를 포함할 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 스캐너를 이용한 가상 벽면 기반의 작업 공간 모델링 방법의 단계 S230에서 외곽선을 X, Y 및 Z축에 맞추어 정렬하는 모습을 도시한 도면이다. 도 8에 도시된 바와 같이, 단계 S230에서는, 단계 S220에서 추출한 외곽선을 각각의 X, Y 및 Z축에 맞추어 정렬할 수 있다. 여기서, 외곽선을 X, Y 및 Z축에 맞추어 정렬한다는 것은, 외곽선으로 구성되는 사각형이 가상 벽면과 일치하도록 정렬하는 것을 의미할 수 있다. 도 8을 참조하면, 단계 S230에서는, 각각의 프로젝션 데이터에서 추출한 외곽선을 X, Y 및 Z축에 맞추어 정렬할 수 있으며, 그 결과 외곽선이 각각의 가상 벽면의 외곽선과 일치할 수 있다.
전술한 바와 같이, 단계 S200에서는, 가상 벽면으로 구성된 직육면체가 작업 공간의 프레임을 포함하되, 공간 데이터를 X, Y 및 Z축에 정렬할 수 있다. 따라서 단계 S200에서 생성되는 가상 벽면은 작업 공간의 각각의 벽면과 평행하도록 생성될 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 스캐너를 이용한 가상 벽면 기반의 작업 공간 모델링 방법의 단계 S300에서 벽면 데이터를 생성하는 모습을 도시한 도면이다. 도 9에 도시된 바와 같이, 단계 S300에서는, 단계 S200에서 생성한 가상 벽면 별로 대응하는 작업 공간의 벽면을 스캔하여 벽면 데이터를 생성할 수 있다. 단계 S100에서는 작업 공간의 프레임만을 스캔하였으므로, 작업 공간의 각각의 벽면에 대한 스캔까지는 이루어지지 않은 상태일 수 있다. 따라서 단계 S300에서는, 가상 벽면 별로 대응하는 작업 공간의 벽면을 각각 스캔하여 작업 공간의 벽면에 있는 오브젝트까지 상세하게 스캔할 수 있다. 도 9를 참조하면, 5개의 가상 벽면 별로 대응하는 작업 공간을 스캔한 결과가 도시되어 있다. 즉, 단계 S300에서는, 각각의 가상 벽면 별로 대응하는 작업 공간을 각각 스캔할 수 있다. 다시 말해, 단계 S300에서는, 작업 공간을 전체적으로 스캔하는 것이 아니라, 가상 벽면에 대응하는 작업 공간의 벽면만을 스캔하므로 빠르게 스캔을 완료할 수 있다. 따라서 SLAM 알고리즘을 이용하는 3D 스캐너를 사용하여 작업 공간을 스캔하는 경우에도 스캔 시 오차를 최소화할 수 있다.
도 10 및 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 스캐너를 이용한 가상 벽면 기반의 작업 공간 모델링 방법의 단계 S400에서 작업 공간을 모델링하는 모습을 도시한 도면이다. 도 10에 도시된 바와 같이, 단계 S400에서는, 단계 S100에서 생성한 공간 데이터 및 단계 S300에서 생성한 벽면 데이터를 통합하여 작업 공간을 모델링할 수 있다. 단계 S100에서 생성한 공간 데이터는 작업 공간의 프레임만을 스캔한 데이터일 수 있다. 또한, 단계 S400에서 생성한 벽면 데이터는 작업 공간의 각각의 벽면을 스캔한 데이터일 수 있다. 따라서 단계 S500에서는, 공간 데이터와 벽면 데이터를 통합하여 전체적인 작업 공간을 모델링할 수 있다. 즉, 도 10의 (a)를 참조하면, 단계 S100에서 생성한 공간 데이터에 각각의 가상 벽면에 각각의 벽면 데이터를 결합할 수 있다. 단계 S400에서 공간 데이터와 벽면 데이터를 통합하여 모델링된 작업 공간은 도 10의 (b)에 도시된 바와 같다.
이때, 단계 S400에서는, 각각의 가상 벽면 별로 접하는 4개의 가상 벽면에 대하여 각각의 벽면 데이터 별로 중첩되는 부분이 결합되는 형태로 작업 공간을 모델링할 수 있다. 도 10의 (a)를 참조하면, 하나의 가상 벽면은 4개의 가상 벽면과 인접할 수 있다. 이때, 단계 S300에서 생성된 벽면 데이터는, 각각의 벽면별로 스캔된 데이터이므로, 인접한 가상 벽면에 대응하는 벽면 데이터별로 서로 중첩되는 부분이 존재할 수 있다. 단계 S500에서는, 가상 벽면 별로 접하는 4개의 가상 벽면에 대하여 각각의 벽면 데이터에서 서로 중첩되는 부분이 결합하는 형태로 작업 공간을 모델링할 수 있다. 즉, 각각의 벽면 데이터에서 서로 중첩된 부분이 자연스럽게 이어지면서 하나의 오브젝트로 모델링될 수 있다. 따라서 도 10의 (b)에 도시된 바와 같이, 가상 벽면이 서로 접하는 부분에서도 오브젝트가 자연스럽게 모델링될 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 3D 스캐너를 이용한 가상 벽면 기반의 작업 공간 모델링 시스템은, 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 스캐너를 이용한 가상 벽면 기반의 작업 공간 모델링 방법을 이용한 시스템일 수 있다. 즉, 본 발명의 다른 실시예에 따른 3D 스캐너를 이용한 가상 벽면 기반의 작업 공간 모델링 시스템은, 3D 스캐너를 이용한 가상 벽면 기반의 작업 공간 모델링 방법에 대한 명령어를 포함하는 프로그램이나 애플리케이션이 실행되는 시스템으로도 구현될 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명에서 제안하고 있는 3D 스캐너를 이용한 가상 벽면 기반의 작업 공간 모델링 방법 및 시스템에 따르면, 3D 스캐너를 통해 스캔한 공간 데이터를 가상 벽면에 프로젝션함으로써, 넓은 작업 공간을 스캔하는 경우에도 작업 공간의 프레임만을 먼저 스캔할 수 있으므로 빠른 스캔을 통해 오차를 최소화할 수 있고, 스캔한 공간 데이터가 X, Y, Z축 상에 정렬되어 있지 않은 경우에도 각각의 축에 프로젝션한 프로젝션 데이터의 외곽선을 추출하여 각각의 축 상에 정렬할 수 있다. 또한, 본 발명에서 제안하고 있는 3D 스캐너를 이용한 가상 벽면 기반의 작업 공간 모델링 방법 및 시스템에 따르면, 가상의 벽면에 대응하는 작업 공간의 벽면 별로 공간을 스캔함으로써, 빠른 스캔을 통해 오차를 최소화하면서도 스캔된 각각의 벽면 데이터를 통합하여 보다 빠르고 정확하게 작업 공간을 모델링할 수 있다.
이상 설명한 본 발명은 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 다양한 변형이나 응용이 가능하며, 본 발명에 따른 기술적 사상의 범위는 아래의 청구범위에 의하여 정해져야 할 것이다.
S100: 작업 공간의 프레임만 스캔하여 공간 데이터를 생성하는 단계
S200: 단계 S100에서 생성한 공간 데이터에서 작업 공간의 프레임 주변에 가상 벽면을 생성하는 단계
S210: 단계 S100에서 생성한 공간 데이터를 각각 X, Y 및 Z축과 직교하는 가상 벽면에 프로젝션한 프로젝션 데이터를 생성하는 단계
S220: 단계 S210에서 생성한 각각의 프로젝션 데이터의 외곽선을 추출하는 단계
S230: 단계 S220에서 추출한 외곽선을 각각의 X, Y 및 Z축에 맞추어 정렬하는 단계
S300: 단계 S200에서 생성한 가상 벽면 별로 대응하는 작업 공간의 벽면을 스캔하여 벽면 데이터를 생성하는 단계
S400: 단계 S100에서 생성한 공간 데이터 및 단계 S300에서 생성한 벽면 데이터를 통합하여 작업 공간을 모델링하는 단계

Claims (7)

  1. 3D 스캐너를 이용한 작업 공간 모델링 방법에 있어서,
    (1) 작업 공간의 전체적인 형태를 파악할 수 있도록 공간의 외곽이나 모서리 부분의 프레임만 스캔하여 공간 데이터를 생성하는 단계;
    (2) 상기 단계 (1)에서 생성한 공간 데이터에서 상기 프레임 주변에 가상 벽면을 생성하는 단계;
    (3) 상기 단계 (2)에서 생성한 상기 가상 벽면 별로 대응하는 상기 작업 공간의 벽면을 스캔하여 벽면 데이터를 생성하는 단계; 및
    (4) 상기 단계 (1)에서 생성한 상기 공간 데이터 및 상기 단계 (3)에서 생성한 상기 벽면 데이터를 통합하여 작업 공간을 모델링하는 단계를 포함하되,
    상기 단계 (2)는,
    상기 단계 (1)에서 생성한 상기 공간 데이터를 X, Y 및 Z축에 정렬하고,
    상기 단계 (2)는,
    (2-1) 상기 단계 (1)에서 생성한 상기 공간 데이터를 각각 X, Y 및 Z축과 직교하는 가상 벽면에 프로젝션한 프로젝션 데이터를 생성하는 단계와, (2-2) 상기 단계 (2-1)에서 생성한 각각의 상기 프로젝션 데이터의 외곽선을 추출하는 단계와, (2-3) 상기 단계 (2-2)에서 추출한 상기 외곽선을 각각의 X, Y 및 Z축에 맞추어 정렬하는 단계를 포함하며,
    상기 단계 (4)는,
    상기 가상 벽면 별로 접하는 4개의 가상 벽면에 대하여 각각의 벽면 데이터별로 중첩되는 부분이 결합되는 형태로 상기 작업 공간을 모델링하는 것을 특징으로 하는, 3D 스캐너를 이용한 가상 벽면 기반의 작업 공간 모델링 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 단계 (2)는,
    상기 가상 벽면으로 구성된 직육면체가 상기 작업 공간의 전체적인 형태를 파악할 수 있도록 공간의 외곽이나 모서리 부분의 프레임을 포함하는 것을 특징으로 하는, 3D 스캐너를 이용한 가상 벽면 기반의 작업 공간 모델링 방법.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서, 상기 외곽선은,
    사각형을 형성하는 것을 특징으로 하는, 3D 스캐너를 이용한 가상 벽면 기반의 작업 공간 모델링 방법.
  6. 삭제
  7. 삭제
KR1020170178885A 2017-12-22 2017-12-22 3d 스캐너를 이용한 가상 벽면 기반의 작업 공간 모델링 방법 및 시스템 KR101998396B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170178885A KR101998396B1 (ko) 2017-12-22 2017-12-22 3d 스캐너를 이용한 가상 벽면 기반의 작업 공간 모델링 방법 및 시스템

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170178885A KR101998396B1 (ko) 2017-12-22 2017-12-22 3d 스캐너를 이용한 가상 벽면 기반의 작업 공간 모델링 방법 및 시스템

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20190076806A KR20190076806A (ko) 2019-07-02
KR101998396B1 true KR101998396B1 (ko) 2019-07-09

Family

ID=67258620

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170178885A KR101998396B1 (ko) 2017-12-22 2017-12-22 3d 스캐너를 이용한 가상 벽면 기반의 작업 공간 모델링 방법 및 시스템

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101998396B1 (ko)

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008035271A2 (en) 2006-09-20 2008-03-27 Koninklijke Philips Electronics N.V. Device for registering a 3d model
JP2011233165A (ja) 2008-08-29 2011-11-17 Mitsubishi Electric Corp 俯瞰画像生成装置、俯瞰画像生成装置の俯瞰画像生成方法および俯瞰画像生成プログラム
KR101179108B1 (ko) 2010-04-27 2012-09-07 서울시립대학교 산학협력단 중첩 전방위 영상을 이용하여 객체의 3차원 좌표를 결정하기 위한 시스템 및 그 방법
KR101280392B1 (ko) 2011-08-29 2013-07-01 연세대학교 산학협력단 Ｓｌａｍ 기술 기반 이동 로봇의 지도를 관리하기 위한 장치 및 그 방법
JP2014164003A (ja) 2013-02-21 2014-09-08 Nec Networks & System Integration Corp 仮想屋内空間表示装置
KR101634283B1 (ko) 2015-12-18 2016-06-30 주식회사 싸인텔레콤 단일영상에서의 3차원 카메라교정을 통한 3차원 공간모델링 형성제어장치 및 방법
US20170132841A1 (en) 2015-09-22 2017-05-11 3D Product Imaging Inc. Augmented reality e-commerce for home improvement
KR101754520B1 (ko) 2016-01-25 2017-07-07 전북대학교산학협력단 건축물의 삼차원 데이터의 생성방법

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3940826B2 (ja) * 1996-08-29 2007-07-04 浜松ホトニクス株式会社 三次元形状計測装置
KR100965843B1 (ko) * 2008-07-11 2010-06-28 인하대학교 산학협력단 레이저 점으로 이루어진 객체들의 최 외곽 벡터 추출 방법
KR101054520B1 (ko) * 2009-09-02 2011-08-05 한국과학기술원 실내 이동 로봇의 위치 및 방향 인식 방법
KR20140031129A (ko) * 2012-08-30 2014-03-12 (주)지에스엠솔루션 사용자 인터렉션에 기반한 전방위 영상의 가상면 생성 방법
KR101663482B1 (ko) * 2013-05-27 2016-10-07 (주)지에스엠솔루션 전방위 영상을 이용한 공간정보 구축 방법

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008035271A2 (en) 2006-09-20 2008-03-27 Koninklijke Philips Electronics N.V. Device for registering a 3d model
JP2011233165A (ja) 2008-08-29 2011-11-17 Mitsubishi Electric Corp 俯瞰画像生成装置、俯瞰画像生成装置の俯瞰画像生成方法および俯瞰画像生成プログラム
KR101179108B1 (ko) 2010-04-27 2012-09-07 서울시립대학교 산학협력단 중첩 전방위 영상을 이용하여 객체의 3차원 좌표를 결정하기 위한 시스템 및 그 방법
KR101280392B1 (ko) 2011-08-29 2013-07-01 연세대학교 산학협력단 Ｓｌａｍ 기술 기반 이동 로봇의 지도를 관리하기 위한 장치 및 그 방법
JP2014164003A (ja) 2013-02-21 2014-09-08 Nec Networks & System Integration Corp 仮想屋内空間表示装置
US20170132841A1 (en) 2015-09-22 2017-05-11 3D Product Imaging Inc. Augmented reality e-commerce for home improvement
KR101634283B1 (ko) 2015-12-18 2016-06-30 주식회사 싸인텔레콤 단일영상에서의 3차원 카메라교정을 통한 3차원 공간모델링 형성제어장치 및 방법
KR101754520B1 (ko) 2016-01-25 2017-07-07 전북대학교산학협력단 건축물의 삼차원 데이터의 생성방법

Also Published As

Publication number Publication date
KR20190076806A (ko) 2019-07-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102096806B1 (ko) 3차원 센서 시스템 및 3차원 데이터 획득방법
US9607406B2 (en) Size measurement device and size measurement method
JP5713159B2 (ja) ステレオ画像による３次元位置姿勢計測装置、方法およびプログラム
US8447099B2 (en) Forming 3D models using two images
US8452081B2 (en) Forming 3D models using multiple images
US8126260B2 (en) System and method for locating a three-dimensional object using machine vision
JP6041513B2 (ja) 画像処理装置、画像処理方法及びプログラム
US10540813B1 (en) Three-dimensional point data alignment
KR101347248B1 (ko) 수치지도 수정제작 정확도 확보를 위한 기준점 조정 및 gps 정보 기반을 활용한 영상도화 처리시스템
CN112785656B (zh) 双立体相机的标定方法及装置、电子设备及存储介质
JP5432835B2 (ja) カメラのキャリブレーション方法
JP2004506215A (ja) ３次元再構成のためのストラップダウンシステム
JP2011198330A (ja) ３次元位置合わせにおける照合方法およびそのプログラム
KR102134590B1 (ko) 측정 대상의 3d 모델과 측정 대상에 대한 3d 스캔 데이터 간의 오차를 추출하는 방법
Nagy et al. Development of an omnidirectional stereo vision system
Draréni et al. Methods for geometrical video projector calibration
Barone et al. Structured light stereo catadioptric scanner based on a spherical mirror
KR101998396B1 (ko) 3d 스캐너를 이용한 가상 벽면 기반의 작업 공간 모델링 방법 및 시스템
US20200041262A1 (en) Method for performing calibration by using measured data without assumed calibration model and three-dimensional scanner calibration system for performing same
Pedersini et al. 3D area matching with arbitrary multiview geometry
Kochi et al. Development of 3D image measurement system and stereo‐matching method, and its archaeological measurement
CN115325962A (zh) 自动化激光三维扫描轨迹的规划方法
US10600244B2 (en) Vertex optimization method using depth image in workspace modeling and system therefor
JP2003067726A (ja) 立体モデル生成装置及び方法
Ribeiro et al. Photogrammetric Multi-Camera Calibration Using An Industrial Programmable Robotic Arm

Legal Events

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