KR102002279B1

KR102002279B1 - 3차원 안면 진단 장치

Info

Publication number: KR102002279B1
Application number: KR1020170044895A
Authority: KR
Inventors: 도준형; 김영민; 장준수
Original assignee: 한국한의학연구원
Priority date: 2017-04-06
Filing date: 2017-04-06
Publication date: 2019-07-23
Also published as: KR20180113392A; WO2018186584A1; CN110582227A; CN110582227B

Abstract

본 발명은 3차원 안면 진단 장치에 관한 것이다. 스캐너부는 카메라를 카메라 이동기구에 의해 사용자 얼굴 주변의 촬영 궤도에 따라 수직축 방향으로 승강시키고 수직축을 중심으로 선회시켜 얼굴 주변을 스캐닝함에 따라 얼굴의 정면과 측면에 걸쳐 얼굴 깊이 정보를 포함한 3차원 영상 정보를 획득한다. 3차원 모델 영상 생성부는 스캐너부에 의해 획득된 3차원 영상 정보를 사용하여 3차원 모델 영상을 생성한다. 2차원 영상 추출부는 3차원 모델 생성부에 의해 생성된 3차원 모델 영상에서 얼굴의 정면 및 측면에 대한 정면 및 측면 2차원 영상을 추출한다. 얼굴 특징점 검출부는 2차원 영상 추출부에 의해 추출된 정면 및 측면 2차원 영상으로부터 얼굴 특징점을 검출한다. 얼굴 특징 정보 산출부는 얼굴 특징점 검출부에 의해 검출된 얼굴 특징점으로부터 얼굴 특징 정보를 산출한다. 체질 및 변증 분석부는 얼굴 특징 정보 산출부에 의해 산출된 얼굴 특징 정보를 사용하여 체질 및 변증을 분석한다.

Description

3차원 안면 진단 장치{APPARATUS FOR DIAAGNOSING THREE DIMENSIONAL FACE}

본 발명은 얼굴 영상을 획득하고 획득된 영상으로부터 안색 정보 등을 분석하여 체질 및 변증을 진단하는 장치에 관한 것이다.

의료업계에서는 환자의 얼굴 형상 및 안색을 분석하여 체질을 진단하고, 진단된 체질에 따라 환자에게 맞춤 의료행위를 제공하고 있다. 최근, 과학기술이 발전함에 따라 의사가 직접 환자의 얼굴을 분석하지 않고, 환자 얼굴의 영상을 측정하여 분석하는 장비들이 개발되고 있다.

예컨대, 3차원 얼굴 스캐닝 장치(한국공개특허 제10-2014-0077751호, 2014.06.24. 공개)에서는 3차원 얼굴을 스캐닝하기 위한 스캐닝 장치가 개시되어 있다. 또한, 3차원 얼굴 스캐닝 장치(한국공개특허 제10-2015-0081714호, 2015.07.15. 공개)에서도 3차원 얼굴을 스캐닝하기 위한 스캐닝 장치가 개시되어 있다.

이와 같은 종래 기술에서는 얼굴 측정의 범위가 좁고, 정확한 안색 정보를 얻기 위한 방안들이 구체화되어 있지 않아, 3차원 안면 정보를 정확히 획득하지 못하는 문제점이 있었다.

본 발명의 과제는 체질별 질병 특성을 정확히 진단할 수 있게 하는 3차원 안면 진단 장치를 제공함에 있다.

상기의 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 3차원 안면 진단 장치는 스캐너부와, 3차원 모델 영상 생성부와, 2차원 영상 추출부와, 얼굴 특징점 검출부, 얼굴 특징 정보 산출부, 및 체질 및 변증 분석부를 포함한다. 스캐너부는 카메라를 카메라 이동기구에 의해 사용자 얼굴 주변의 촬영 궤도에 따라 수직축 방향으로 승강시키고 수직축을 중심으로 선회시켜 얼굴 주변을 스캐닝함에 따라 얼굴의 정면과 측면에 걸쳐 얼굴 깊이 정보를 포함한 3차원 영상 정보를 획득한다. 3차원 모델 영상 생성부는 스캐너부에 의해 획득된 3차원 영상 정보를 사용하여 3차원 모델 영상을 생성한다. 2차원 영상 추출부는 3차원 모델 생성부에 의해 생성된 3차원 모델 영상에서 얼굴의 정면 및 측면에 대한 정면 및 측면 2차원 영상을 추출한다. 얼굴 특징점 검출부는 2차원 영상 추출부에 의해 추출된 정면 및 측면 2차원 영상으로부터 얼굴 특징점을 검출한다. 얼굴 특징 정보 산출부는 얼굴 특징점 검출부에 의해 검출된 얼굴 특징점으로부터 얼굴 특징 정보를 산출한다. 체질 및 변증 분석부는 얼굴 특징 정보 산출부에 의해 산출된 얼굴 특징 정보를 사용하여 체질 및 변증을 분석한다.

본 발명에 따르면, 얼굴의 3차원 영상 정보를 정확히 측정하여 왜곡 없는 얼굴의 정면 및 측면 영상을 2차원으로 추출하고, 추출된 정면 및 측면 2차원 영상을 체질 및 변증 진단에 사용되므로, 체질별 질병 특성을 정확히 진단할 수 있다. 또한, 본 발명에 따르면, 얼굴의 2차원 영상을 기반으로 체질 및 변증을 진단하는 기존의 진단 데이터베이스를 활용할 수 있게 하므로, 비용을 절감하고 효율성을 높일 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 안면 진단 장치에 대한 블록도이다.
도 2는 3차원 모델 영상 정보로부터 얼굴 자세를 보정하는 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 얼굴의 정면 및 측면 2차원 영상으로부터 얼굴 특징점을 검출하는 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 얼굴의 3차원 영상으로부터 얼굴 특징점을 검출하는 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 스캐너부의 일 예에 대한 블록도이다.
도 6은 도 5에 있어서, 스캐너부에 대한 측면 구성도이다
도 7은 도 6에 있어서, 컬러 차트를 스캐너부에 의해 촬영하는 과정을 나타낸 측면도이다.
도 8은 도 6에 있어서, 컬러 차트를 부착한 마네킹을 도시한 도면이다.
도 9는 도 8에 도시된 마네킹을 스캐너부에 의해 촬영하는 과정을 나타낸 측면도이다.
도 10은 도 6에 있어서, 스캐너부에 대한 사시도이다.
도 11은 도 10에 있어서, 카메라 및 카메라 이동기구를 발췌하여 도시한 사시도이다.
도 12는 도 11에 있어서, Z축 이동기구를 발췌하여 도시한 사시도이다.
도 13은 도 11에 도시된 카메라 이동기구에 대한 저면도이다.
도 14는 도 11에 대한 측면도이다.
도 15는 도 14에 있어서, 틸팅 기구의 동작 예를 설명하기 위한 측면도이다.

본 발명에 대해 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서, 동일한 구성에 대해서는 동일부호를 사용하며, 반복되는 설명, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 본 발명의 실시형태는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 안면 진단 장치에 대한 블록도이다. 도 2는 3차원 모델 영상 정보로부터 얼굴 자세를 보정하는 예를 설명하기 위한 도면이다. 도 3은 얼굴의 정면 및 측면 2차원 영상으로부터 얼굴 특징점을 검출하는 예를 설명하기 위한 도면이다. 도 4는 얼굴의 3차원 영상으로부터 얼굴 특징점을 검출하는 예를 설명하기 위한 도면이다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 3차원 안면 진단 장치는 스캐너부(100)와, 3차원 모델 영상 생성부(200)와, 2차원 영상 추출부(300)와, 얼굴 특징점 검출부(400), 얼굴 특징 정보 산출부(500), 및 체질 및 변증 분석부(600)를 포함한다.

스캐너부(100)는 사용자의 얼굴 주변을 스캐닝하여 얼굴의 정면과 측면에 걸쳐 얼굴 깊이 정보를 포함한 3차원 영상 정보를 획득한다. 스캐너부(100)는 얼굴의 정면과 측면에 걸쳐 스캐닝할 때, 정면의 목선과 측면의 귀 라인, 턱/목선 라인까지 스캐닝함으로써, 얼굴에 대한 3차원 영상 정보를 최대한 넓은 범위로 획득할 수 있다.

3차원 모델 영상 생성부(200)는 스캐너부(100)에 의해 획득된 3차원 영상 정보를 사용하여 3차원 모델 영상을 생성한다. 여기서, 3차원 모델 영상 생성부(200)는 생성된 3차원 모델 영상 정보로부터 정면을 바라보는 각도로 얼굴 자세를 보정할 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 3차원 모델 영상 생성부(200)는 생성된 3차원 모델 영상 정보로부터 얼굴의 숙임, 기울기, 돌아감 정도를 계산하여, 정면을 바라보는 각도로 얼굴 자세를 보정할 수 있다.

2차원 영상 추출부(300)는 3차원 모델 생성부(200)에 의해 생성된 3차원 모델 영상에서 얼굴의 정면 및 측면에 대한 정면 및 측면 2차원 영상을 추출한다. 2차원 영상 추출부(300)는 3차원 모델 영상에 대해 얼굴 정면을 바라보는 각도로 2차원 프로젝션(projection)하여, 정면 및 측면 2차원 영상을 추출할 수 있다.

얼굴 특징점 검출부(400)는 2차원 영상 추출부(300)에 의해 추출된 정면 및 측면 2차원 영상으로부터 얼굴 특징점을 검출한다. 도 3에 도시된 바와 같이, 얼굴 특징점 검출부(400)는 정면 및 측면 2차원 영상에서 얼굴 주요 특징점들을 검출할 수 있다. 얼굴 특징점 검출부(400)는 3차원 모델 영상 정보에서 얼굴 특징점을 추가로 검출할 수 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, 얼굴 특징점 검출부(400)는 3차원 모델 영상 정보에서 얼굴 주요 특징점들을 검출할 수 있다.

얼굴 특징점 검출부(400)에서 자동 검출되지 않은 특징점에 대해서는 사용자가 3차원 공간에서의 특징점을 수동으로 편집할 수 있다. 예컨대, 3차원 모델 영상은 운영 시스템의 모니터를 통해 표시될 수 있다. 사용자는 모니터에 표시된 3차원 모델 영상을 보면서 편집 명령을 운영 시스템으로 입력하여, 3차원 공간에서의 특징점을 수정할 수 있다. 운영 시스템은 컴퓨터 기반으로 구성될 수 있다. 3차원 모델 영상 생성부(200)와, 2차원 영상 추출부(300)와, 얼굴 특징점 검출부(400), 및 얼굴 특징 정보 산출부(500)는 운영 시스템의 컴퓨터 프로그램으로 구현될 수 있다.

얼굴 특징 정보 산출부(500)는 얼굴 특징점 검출부(400)에 의해 검출된 얼굴 특징점으로부터 얼굴 특징 정보를 산출한다. 예컨대, 도 3에 도시된 바와 같이, 얼굴 특징 정보 산출부(500)는 정면 및 측면 2차원 영상에서 주요 특징점들 간의 거리, 각도, 비율, 면적 등의 특징 정보를 산출할 수 있다. 또한, 얼굴 특징 정보 산출부(500)는 3차원 모델 영상에서 주요 특징점들 간의 둘레, 거리, 높이, 면적, 각도 등의 특징 정보를 산출할 수 있다.

체질 및 변증 분석부(600)는 얼굴 특징 정보 산출부(500)로부터 산출된 얼굴 특징 정보를 사용하여 체질 및 변증을 분석한다.. 이때, 얼굴의 정면 및 측면 2차원 영상에서 산출된 얼굴 특징 정보는 얼굴의 2차원 영상을 기반으로 체질 및 변증을 진단하는 기존의 진단 데이터베이스를 활용할 수 있게 하므로, 비용을 절감하고 효율성을 높일 수 있다.

전술한 바와 같이, 얼굴의 3차원 영상 정보를 정확히 측정하여 왜곡 없는 얼굴의 정면 및 측면 영상을 2차원으로 추출하고, 추출된 정면 및 측면 2차원 영상을 체질 및 변증 진단에 사용되므로, 체질별 질병 특성을 정확히 진단할 수 있게 된다.

한편, 일 예로, 도 5에 도시된 바와 같이, 스캐너부(100)는 카메라(110)와, 카메라 이동기구(120)와, 구동 컨트롤러(130), 및 조명기(140)를 포함할 수 있다. 카메라(110)는 이미지 센서(111) 및 깊이 센서(depth sensor, 112)를 구비한다. 이미지 센서(111)는 2차원 얼굴 영상 정보를 획득한다. 이미지 센서(111)는 수신한 광학적 이미지를 전기적 신호로 변환하는 것으로, CCD(Charge Coupled Device), CMOS(complementary metal oxide semiconductor) 등으로 구성될 수 있다.

깊이 센서(112)는 해당 2차원 얼굴 영상 정보와 공간적으로 동기화된 얼굴 깊이 정보를 획득한다. 깊이 센서(112)는 적외선을 물체로 출사하여 물체로부터 반사되어 돌아오는 시간차를 계산하여 거리를 측정하는 TOF(Time of Flight) 방식 등으로 이루어질 수 있다. 깊이 센서(112)는 어레이 깊이 센서로 이루어질 수 있다.

카메라 이동기구(120)는 카메라(110)를 얼굴 주변의 촬영 궤도에 따라 수직축 방향으로 승강시키고 수직축을 중심으로 선회시킨다. 구동 컨트롤러(130)는 카메라 이동기구(120)를 구동 제어한다. 조명기(140)는 얼굴 주변으로 조명광을 제공한다. 조명기(140)는 구동 컨트롤러(130)에 의해 제어될 수 있다. 구동 컨트롤러(130)는 조작부(150)를 통해 사용자의 각종 명령을 입력 받아, 전원 온/오프, 조명기의 온/오프 및 밝기 조절을 제어할 수 있다. 이 경우, 조작부(150)는 전원 버튼과, 조명기 버튼 등을 포함할 수 있다. 조작부(150)는 암실(160)의 정면 하단에 배치될 수 있다.

도 6에 도시된 바와 같이, 스캐너부(100)는 지지 바디(101) 상에 지지될 수 있다. 지지 바디(101)의 전방에는 의자(102)가 마련될 수 있다. 지지 바디(101)의 높이는 사용자의 얼굴 높이를 고려해서 설정될 수 있다. 즉, 지지 바디(101)의 높이는 사용자가 의자(102)에 앉은 상태에서 얼굴을 스캐너부(100)의 촬영 영역에 위치시키도록 설정될 수 있다.

지지 바디(101)는 스캐너부(100)를 얼굴에 대해 근접 또는 이격되는 방향으로 수평 이동 가능하게 지지하여, 스캐너부(100)와 얼굴의 간격이 조절되게 할 수 있다. 이 경우, 가이드 레일(101a)이 지지 바디(101)의 상면에 장착되고, 슬라이더(100a)가 스캐너부(100)의 하면에 장착될 수 있다. 가이드 레일(101a)은 스캐너부(100)의 수평 이동 방향과 나란한 방향으로 연장되어 슬라이더(100a)의 수평 이동을 안내함으로써, 스캐너부(100)의 수평 이동을 안내할 수 있다.

도 7에 도시된 바와 같이, 3차원 안면 진단 장치는 컬러 차트(700), 및 색상 보정부(800)를 더 포함할 수 있다. 컬러 차트(700)는 스캐너부(100)에 의해 촬영되도록 배치된다. 컬러 차트(700)는 색이 계통적으로 배열된 것이다.

컬러 차트(700)는 스캐너부(100)의 암실(160)에 장착될 수 있다. 컬러 차트(700)는 사용자의 위치로 이동되거나 사용자의 위치로부터 벗어나도록 암실(160)에 장착될 수 있다. 컬러 차트(700)는 컬러 차트 이동기구(710)에 의해 암실(160)의 외부 상단에 접혀 있다가 암실(160)의 얼굴 삽입구(161)와 마주하도록 펼쳐지는 형태로 암실(160)에 장착될 수 있다.

따라서, 컬러 차트(700)는 사용자의 얼굴 측정 전에 사용자의 위치로 이동된 후, 스캐너부(100)에 의해 촬영되면, 사용자의 위치로부터 벗어나 사용자의 얼굴이 스캐너부(100)에 의해 촬영될 수 있게 한다.

색상 보정부(800)는 스캐너부(100)에 의해 획득된 컬러 차트 영상을 사용하여 색상 보정 정보를 생성하여 3차원 모델 영상의 색상을 보정한다. 이때, 색상 보정부(800)는 촬영된 컬러 차트의 색상을 원래 컬러 차트의 색상으로 변환하는 컬러 보정식을 계산하고, 입력된 얼굴 영상 텍스쳐의 색상 보정을 컬러 보정식을 이용하여 수행할 수 있다. 이와 같이, 촬영된 얼굴 영상은 색상 보정되므로, 정확한 안색 정보를 획득할 수 있게 한다.

다른 예로, 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 마네킹(720)이 컬러 차트(700)를 부착한 상태로 스캐너부(100)에 의해 촬영되도록 배치될 수 있다. 마네킹(720)은 사용자의 위치로 이동되거나 사용자의 위치로부터 벗어나도록 암실(160)에 장착될 수 있다. 마네킹(720)은 사용자의 위치로 이동된 상태에서 컬러 차트(700)가 암실(160)의 얼굴 삽입구(161)와 마주하도록 배치된다. 마네킹(720)은 사용자의 얼굴 측정 전에 사용자의 위치로 이동된 후, 스캐너부(100)에 의해 촬영되면, 사용자의 위치로부터 벗어나 사용자의 얼굴이 스캐너부(100)에 의해 촬영될 수 있게 한다.

컬러 차트(700)는 복수 개로 이루어져 마네킹(720)의 이마, 양쪽 뺨에 영역별로 부착되며, 색상 보정부(800)는 마네킹(720)의 영역별로 색상 보정 정보를 생성하여 3차원 모델 영상의 색상을 보정할 수 있다.

3개의 컬러 차트(700)들이 마네킹(720)의 이마와 양쪽 뺨 부분에 부착될 수 있다. 색상 보정부(800)는 촬영된 3개의 컬러 차트 영상들을 원래 컬러 차트들의 색상으로 변환하는 컬러 보정식을 각각 계산한다. 그리고, 색상 보정부(800)는 입력된 얼굴 영상에서 이마 영역의 안색을 보정할 때 마네킹(720)의 이마 영역에서 계산된 컬러 보정식을 사용하고, 입력된 얼굴 영상에서 뺨 영역의 안색을 보정할 때 마네킹(720)의 뺨 영역에서 계산된 컬러 보정식을 사용할 수 있다.

도 10에 도시된 바와 같이, 스캐너부(100)는 암실(160)을 포함할 수 있다. 암실(160)은 조명기(140)로부터 제공되는 조명광 외에 외부 광을 얼굴 주변에서 차단하도록 전방의 얼굴 삽입구(161)를 제외한 부위가 폐쇄된 형태로 이루어진다. 암실(160)은 육면체 형상으로 예시되어 있으나, 이에 한정되지는 않는다.

스캐너부(100)는 자세 안내 기구(170)를 더 포함할 수 있다. 자세 안내 기구(170)는 암실(160)의 얼굴 삽입구(161) 쪽에 장착되어 사용자의 자세를 안내한다. 자세 안내 기구(170)는 회전 샤프트(171)와, 한 쌍의 안내 봉(172)들과, 지지 봉(173), 및 쇼크 업소버(174)를 구비할 수 있다.

회전 샤프트(171)는 암실(160)의 전방 상단에 수평축을 중심으로 회전 가능하게 힌지 결합된다. 암실(160)의 전방 상단에 축받이들이 형성되며, 회전 샤프트(171)는 축받이들에 회전 가능하게 끼워져 지지될 수 있다.

안내 봉(172)들은 얼굴 삽입구(161)의 양측에 각각 배치되어 각 상단이 회전 샤프트(171)에 고정된다. 안내 봉(172)들은 그 사이에 사용자의 얼굴이 위치되도록 안내할 수 있다. 안내 봉(172)들은 사각 단면 형상으로 각각 이루어질 수 있다.

지지 봉(173)은 양단이 안내 봉(172)들의 하단들에 각각 연결되어 사용자의 가슴을 지지한다. 사용자는 얼굴을 암실(160)의 얼굴 삽입구(161)에 위친 상태에서 가슴이 지지 봉(173)에 의해 지지되므로, 안정된 자세를 취할 수 있게 된다. 지지 봉(173)은 바깥 둘레면이 쿠션 부재에 의해 감싸진 구조로 이루어질 수 있다. 또한, 지지 봉(173)은 안내 봉(172)들에 하단들에 회전 가능하게 결합될 수 있다. 이러한 지지 봉(173)은 사용자의 가슴을 편안하게 지지할 수 있다.

쇼크 업소버(174)는 회전 샤프트(171)와 암실(160) 사이에 장착되어 충격을 완화한다. 쇼크 업소버(174)는 로드와 실린더 중 하나가 회전 샤프트(171)에 회전 가능하게 연결되고, 나머지 하나가 암실(160)에 회전 가능하게 연결될 수 있다. 쇼크 업소버(174)는 안내 봉(172)들의 회전시 로드가 실린더에 대해 신축 동작하면서 작동유의 유동 저항을 변화시킴으로써, 안내 봉(172)들이 천천히 회전하도록 할 수 있다. 쇼크 업소버(174)는 한 쌍으로 구비되어 회전 샤프트(171)의 양단에 각각 장착될 수 있다.

스캐너부(100)는 암실(160)의 전방 양측에 각각 장착되는 손잡이(180)들을 더 포함할 수 있다. 사용자는 손잡이(180)들을 손으로 쥐고서 안정된 자세로 얼굴을 암실(160)의 얼굴 삽입구(161)에 위치시킬 수 있다.

도 11은 도 10에 있어서, 카메라 및 카메라 이동기구를 발췌하여 도시한 사시도이다. 도 12는 도 11에 있어서, Z축 이동기구를 발췌하여 도시한 사시도이다. 도 13은 도 11에 도시된 카메라 이동기구에 대한 저면도이다. 도 14는 도 11에 대한 측면도이다. 도 15는 도 14에 있어서, 틸팅 기구의 동작 예를 설명하기 위한 측면도이다.

도 11 내지 도 15를 참조하면, 카메라 이동기구(120)는 카메라(110)를 수직축 방향으로 승강시키는 Z축 이동기구(121), 및 Z축 이동기구(121)를 수직축을 중심으로 비구면 궤도로 선회시키는 θ축 이동기구(122)를 포함할 수 있다. 카메라(110)는 Z축 이동기구(121)에 의해 승강하고 θ축 이동기구(122)에 의해 수직축을 중심으로 비구면 궤도로 선회하면서 얼굴을 촬영하게 되므로, 얼굴의 정면과 측면에 걸쳐 촬영할 때, 정면의 목선과 측면의 귀 라인, 턱/목선 라인까지 최대한 넓은 범위로 촬영할 수 있다.

Z축 이동기구(121)는 포스트(1211)와, Z축 리니어 가이드(1212), 및 Z축 리니어 액추에이터(1213)를 구비할 수 있다. 포스트(1211)는 Z축 리니어 가이드(1212) 및 Z축 리니어 액추에이터(1213)를 지지한다. 포스트(1211)는 θ축 이동기구(122)에 의해 선회한다. Z축 리니어 가이드(1212)는 포스트(1211)에 대해 승강 블록(1214)의 Z축 방향 이동을 안내한다. 승강 블록(1214)에는 카메라(110)가 장착된다.

Z축 리니어 가이드(1212)는 승강 블록(1214)에 수직으로 관통되어 형성된 Z축 가이드 홀(1212a)들과, Z축 가이드 홀(1212a)들에 각각 끼워져 승강 블록(1214)의 Z축 방향 이동을 안내하는 한 쌍의 Z축 가이드 봉(1212b)들을 구비할 수 있다. 다른 예로, 도시하고 있지 않지만, Z축 리니어 가이드(1212)는 승강 블록(1214)에 고정되는 슬라이더들, 및 포스트(1211)에 고정되어 슬라이더들을 각각 Z축 방향으로 이동 가능하게 안내하는 리니어 레일들을 구비할 수도 있다.

Z축 리니어 액추에이터(1213)는 Z축 이동용 회전 모터(1213a) 및 볼 스크류(1213b)를 구비할 수 있다. Z축 이동용 회전 모터(1213a)는 정,역 회전 가능하게 구성된다. Z축 이동용 회전 모터(1213a)는 구동 컨트롤러(130)에 의해 제어된다. Z축 이동용 회전 모터(1213a)는 구동축이 수직으로 배치된 상태로 몸체가 포스트(1211)에 고정된다. 볼 스크류(1213b)는 양단이 포스트(1211)에 회전 가능하게 지지된 상태로 승강 블록(1214)에 나사 결합된다. 볼 스크류(1213b)는 Z축 이동용 회전 모터(1213a)에 의해 정,역 회전함에 따라 승강 블록(1214)을 승강시킨다.

Z축 리니어 액추에이터(1213)는 Z축 이동용 회전 모터(1213a)의 구동력을 풀리들과 벨트에 의해 볼 스크류(1213b)로 전달하도록 구성된 것으로 예시되어 있으나, Z축 이동용 회전 모터(1213a)의 구동력을 볼 스크류(1213b)로 직접적으로 전달할 수도 있다. 도시하고 있지 않지만, 승강 블록(1214)의 승강 왕복 범위는 위치 센서들에 의해 제한될 수 있다. 위치 센서는 광학식 또는 홀 소자 방식 등의 다양한 방식의 센서로 구성될 수 있다.

θ축 이동기구(122)는 θ축 가이드(1221), 및 회전 액추에이터(1225)를 구비할 수 있다. θ축 가이드(1221)는 수평 플레이트(1222)와, 제1 롤러(1223)들과, 제2 롤러(1224)를 구비한다. 수평 플레이트(1222)는 제1,2 가이드 홀(1222a, 1222b)을 갖는다. 제1 가이드 홀(1222a)은 수평 플레이트(1222)에 비구면 궤도로 관통되어 형성된다. 예컨대, 제1 가이드 홀(1222a)은 일정 폭을 갖고 타원면 또는 쌍곡면 등과 같이 양쪽 가장자리로 갈수록 곡률 반경이 커지는 형태를 가질 수 있다. 제2 가이드 홀(1222b)은 제1 가이드 홀(1222a)보다 회전 중심 축에 가깝게 배치된다. 제2 가이드 홀(1222b)은 제1 가이드 홀(1222a)과 동일한 형태를 갖고 제1 가이드 홀(1222a)과 일정 간격을 두고 배치된다.

제1 롤러(1223)들은 Z축 이동기구(121)의 포스트(1211)에 수직 축을 중심으로 회전 가능하게 지지되며, 제1 가이드 홀(1222a)에 각각 끼워진다. 제1 롤러(1223)들은 각 구름 면이 제1 가이드 홀(1222a)의 내,외주면에 맞닿아 포스트(1211)가 제1 가이드 홀(1222a)을 따라 선회할 수 있도록 안내한다. 제2 롤러(1224)는 포스트(1211)에 축 지지되며, 제2 가이드 홀(1222b)에 각각 끼워진다. 제2 롤러(1224)는 구름 면이 제1 가이드 홀(1222a)의 내주면에 맞닿아 포스트(1211)가 제2 가이드 홀(1222b)을 따라 선회할 수 있도록 안내한다.

회전 액추에이터(1225)는 θ축 이동용 회전 모터(1226) 및 링크 부재(1227)를 포함할 수 있다. θ축 이동용 회전 모터(1226)는 정,역 회전 가능하게 구성된다. θ축 이동용 회전 모터(1226)는 구동 컨트롤러(130)에 의해 제어된다. θ축 이동용 회전 모터(1226)는 구동축이 수직으로 배치된 상태로 몸체가 수평 플레이트(1222)에 고정된다.

링크 부재(1227)는 θ축 이동용 회전 모터(1226)에 의해 정,역 회전 방향으로 회전한다. 링크 부재(1227)는 한쪽 단부가 θ축 이동용 회전 모터(1226)의 구동축에 고정된다. 링크 부재(1227)는 링크 가이드 홀(1227a)을 갖는다. 링크 가이드 홀(1227a)은 일정 폭을 갖고 θ축 이동용 회전 모터(1226)의 구동축으로부터 반경 방향으로 길게 연장된다. 제2 롤러(1224)는 링크 가이드 홀(1227a)에 끼워진다. 링크 부재(1227)의 회전시, 제2 롤러(1224)는 링크 가이드 홀(1227a)을 따라 이동하게 되므로, Z축 이동기구(121)의 포스트(1211)가 비구면 궤적으로 원활하게 선회할 수 있게 된다.

링크 부재(1227)의 회전 위치는 위치 센서(1228)들에 의해 감지될 수 있다. 위치 센서(1228)들은 링크 부재(1227)의 회전 한계 위치 및 센터 위치를 감지하도록 수평 플레이트(1222)에 배치될 수 있다. 위치 센서(1228)는 광학식 또는 홀 소자 방식 등의 다양한 방식의 센서로 구성될 수 있다.

카메라 이동기구(120)는 틸팅 기구(123)를 더 포함할 수 있다. 틸팅 기구(123)는 카메라(110)가 Z축 이동기구(121)에 의해 설정 지점부터 하사점까지 하강하는 동안 카메라(110)의 하강과 연계되어 카메라(110)를 수평축을 중심으로 틸팅시킴에 따라 카메라(110)의 촬영 부위를 상방으로 경사지게 한다. 따라서, 카메라(110)는 설정 지점부터 하사점까지 하강하는 동안 상방으로 경사짐에 따라 사용자의 목 부분을 자세히 촬영할 수 있게 된다.

틸팅 기구(123)는 카메라 장착 블록(1231)과, 틸팅 유도 부재(1232), 및 탄성 부재(1233)를 포함한다. 카메라 장착 블록(1231)은 Z축 이동기구(121)에 의해 승강하는 승강 블록(1214)에 수평축을 중심으로 틸팅 가능하게 힌지 결합되어 카메라(110)를 장착한다. 틸팅 유도 부재(1232)는 카메라(110)가 설정 지점부터 하사점까지 하강하는 동안 카메라 장착 블록(1231)과 상호 작용하여 카메라 장착 블록(1231)을 수평축을 중심으로 틸팅시킨다.

카메라 장착 블록(1231)은 하단이 후방으로 갈수록 상향 경사진 면(1231a)을 갖는다. 카메라 장착 블록(1231)은 승강 블록(1214)과 함께 하강하면, 틸팅 유도 부재(1232)와 맞닿게 된다. 이 상태에서, 카메라 장착 블록(1231)이 계속하여 하강하게 되면, 카메라 장착 블록(1231)은 하단 경사면(1231a)을 따라 틸팅 유도 부재(1232)에 의해 밀려나 전방 부위가 상방으로 들어올려지게 틸팅될 수 있다. 따라서, 카메라(110)는 설정 지점부터 하사점까지 하강하는 동안 촬영 부위가 상방으로 경사질 수 있게 된다.

탄성 부재(1233)는 카메라 장착 블록(1231)에 탄성력을 가하여 카메라 장착 블록(1231)을 복귀시킨다. 카메라 장착 블록(1231)이 하강하여 틸팅 유도 부재(1232)에 의해 밀려 틸팅될 때, 탄성 부재(1233)는 탄성 변형된다. 카메라 장착 블록(1231)이 상승하여 틸팅 유도 부재(1232)로부터 분리되면, 탄성 부재(1233)는 카메라 장착 블록(1231)에 복원력을 발생시켜 카메라 장착 블록(1231)을 원래 위치로 복귀시킨다. 탄성 부재(1233)는 토션 스프링 등으로 이루어져 카메라 장착 블록(1231)과 승강 블록(1214)의 힌지 결합 축에 설치될 수 있다.

본 발명은 첨부된 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

100..스캐너부
110..카메라
111..이미지 센서
112..깊이 센서
120..카메라 이동기구
121..Z축 이동기구
122..θ축 이동기구
123..틸팅 기구
200..3차원 모델 영상 생성부
300..2차원 영상 추출부
400..얼굴 특징점 검출부
500..얼굴 특징 정보 산출부
600..체질 및 변증 분석부
700..컬러 차트
720..마네킹
800..색상 보정부

Claims

카메라를 카메라 이동기구에 의해 사용자 얼굴 주변의 촬영 궤도에 따라 수직축 방향으로 승강시키고 수직축을 중심으로 선회시켜 얼굴 주변을 스캐닝함에 따라 얼굴의 정면과 측면에 걸쳐 얼굴 깊이 정보를 포함한 3차원 영상 정보를 획득하는 스캐너부;
상기 스캐너부에 의해 획득된 3차원 영상 정보를 사용하여 3차원 모델 영상을 생성하는 3차원 모델 영상 생성부;
마네킹의 이마, 양쪽 뺨에 영역별로 부착되는 복수 개의 컬러 차트;
3차원 모델 영상의 정확한 안색 정보를 획득하기 위해 상기 스캐너부에 의해 획득되는 복수 개의 컬러 차트 영상을 사용하여 마네킹의 영역별 색상 보정 정보를 생성하고, 생성된 마네킹의 영역별 색상 보정 정보를 이용해 3차원 모델 영상의 색상을 영역별로 보정하는 색상 보정부;
상기 색상 보정부에 의해 영역별로 색상 보정된 3차원 모델 영상에서 얼굴의 정면 및 측면에 대한 정면 및 측면 2차원 영상을 추출하는 2차원 영상 추출부;
상기 2차원 영상 추출부에 의해 추출된 정면 및 측면 2차원 영상으로부터 얼굴 특징점을 검출하는 얼굴 특징점 검출부;
상기 얼굴 특징점 검출부에 의해 검출된 얼굴 특징점으로부터 얼굴 특징 정보를 산출하는 얼굴 특징 정보 산출부; 및
상기 얼굴 특징 정보 산출부에 의해 산출된 얼굴 특징 정보를 사용하여 체질 및 변증을 분석하는 체질 및 변증 분석부;
를 포함하는 3차원 안면 진단 장치.
제1항에 있어서,
상기 3차원 모델 영상 생성부는,
생성된 3차원 모델 영상 정보로부터 정면을 바라보는 각도로 얼굴 자세를 보정하는 3차원 안면 진단 장치.
제1항에 있어서,
상기 얼굴 특징점 검출부는,
3차원 모델 영상에서 얼굴 특징점을 추가로 추출하는 3차원 안면 진단 장치.
삭제
삭제
삭제
제1항에 있어서,
상기 카메라는,
2차원 얼굴 영상 정보를 획득하는 이미지 센서와, 해당 2차원 얼굴 영상 정보와 공간적으로 동기화된 얼굴 깊이 정보를 획득하는 깊이 센서(depth sensor)를 구비하는 3차원 안면 진단 장치.
제1항에 있어서,
상기 카메라 이동기구는,
상기 카메라를 수직축 방향으로 승강시키는 Z축 이동기구, 및
상기 Z축 이동기구를 수직축을 중심으로 비구면 궤도로 선회시키는 θ축 이동기구를 포함하는 3차원 안면 진단 장치.
제8항에 있어서,
상기 카메라 이동기구는,
상기 카메라가 상기 Z축 이동기구에 의해 설정 지점부터 하사점까지 하강하는 동안 상기 카메라의 하강과 연계되어 상기 카메라를 수평축을 중심으로 틸팅시킴에 따라 상기 카메라의 촬영 부위를 상방으로 경사지게 하는 틸팅 기구를 더 포함하는 3차원 안면 진단 장치.
제9항에 있어서,
상기 틸팅 기구는,
상기 Z축 이동기구에 의해 승강하는 승강 블록에 수평축을 중심으로 틸팅 가능하게 힌지 결합되어 상기 카메라를 장착하는 카메라 장착 블록과,
상기 카메라가 설정 지점부터 하사점까지 하강하는 동안 상기 카메라 장착 블록과 상호 작용하여 상기 카메라 장착 블록을 수평축을 중심으로 틸팅시키는 틸팅 유도 부재, 및
상기 카메라 장착 블록에 탄성력을 가하여 상기 카메라 장착 블록을 복귀시키는 탄성 부재를 포함하는 3차원 안면 진단 장치.
제1항에 있어서,
상기 스캐너부는,
얼굴 주변으로 조명광을 제공하는 조명기; 및
상기 조명기로부터 제공되는 조명광 외에 외부 광을 얼굴 주변에서 차단하도록 전방의 얼굴 삽입구를 제외한 부위가 폐쇄된 형태로 이루어지는 암실;
을 더 포함하는 3차원 안면 진단 장치.
제11항에 있어서,
상기 스캐너부는,
상기 얼굴 삽입구 쪽에 장착되어 사용자의 자세를 안내하는 자세 안내 기구를 더 포함하는 3차원 안면 진단 장치.
제12항에 있어서,
상기 자세 안내 기구는,
상기 암실의 전방 상단에 수평축을 중심으로 회전 가능하게 힌지 결합되는 회전 샤프트와,
상기 얼굴 삽입구의 양측에 각각 배치되어 각 상단이 상기 회전 샤프트에 고정되는 한 쌍의 안내 봉들과,
양단이 상기 안내 봉들의 하단들에 각각 연결되어 사용자의 가슴을 지지하는 지지 봉, 및
상기 회전 샤프트와 암실 사이에 장착되어 충격을 완화하는 쇼크 업소버를 포함하는 3차원 안면 진단 장치.
제11항에 있어서,
상기 스캐너부는,
상기 암실의 전방 양측에 각각 장착되는 손잡이들을 더 포함하는 3차원 안면 진단 장치.
제1항에 있어서,
상기 스캐너부를 얼굴에 대해 근접 또는 이격되는 방향으로 수평 이동 가능하게 지지하여 상기 스캐너부와 얼굴의 간격이 조절되게 하는 지지 바디를 더 포함하는 3차원 안면 진단 장치.