KR102003952B1 - 불규칙한 객체들의 크기를 측정하는 휴대용 멀티-센서 시스템 - Google Patents

불규칙한 객체들의 크기를 측정하는 휴대용 멀티-센서 시스템 Download PDF

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Abstract

불규칙한 형상의 객체의 크기를 획득하는 휴대용 스캐너 시스템이 개시된다. 상기 시스템은 하우징 및 상기 하우징의 방향 및 변위 이력을 기록하도록 구성된 관성 측정 유닛을 포함한다. 광학 모듈은 상기 객체에 대한 정보의 3D 포인트 클라우드를 발생시키도록 구성되는 적어도 하나의 3D 광학 센서를 포함한다. 레이더 모듈은 상기 하우징 및 상기 객체 사이의 공간을 감지하도록 구성된 적어도 하나의 레이더 센서를 포함한다. 프로세서는, 상기 관성 측정 유닛, 상기 광학 모듈 및 상기 레이더 모듈로부터 데이터를 수신하고 그리고 상기 수신된 데이터에 기초하여 상기 객체를 나타내는 맵을 생성한다.

Description

불규칙한 객체들의 크기를 측정하는 휴대용 멀티-센서 시스템{HANDHELD MULTI-SENSOR SYSTEM FOR SIZING IRREGULAR OBJECTS}
본 발명은, 전체 내용이 참조로써 본 명세서에 개시된, 미국 가출원 제62/019,023호(출원일: 2014년 6월 30일)의 이익을 청구한다.
기술분야
본 발명은 휴대용 스캐너 시스템에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 불규칙한 객체들의 크기를 측정하는 멀티-센서 시스템을 이용하는 휴대용 스캐너에 관한 것이다. 일 예시적인 실시예에서, 상기 휴대용 스캐너는 가장 잘 맞는 의복들을 결정하기 위해 쇼핑하는 사람의 치수들을 측정하기 위해 이용된다.
오늘날, 옷을 쇼핑하는 사람은, 옷의 스타일, 절단 및 크기에 있어 많은 선택을 해야하지만, 그에 대한 정보를 충분히 가지고 있지 못하고, 쇼핑하는 사람의 고유한 신체 비율들을 현재의 스타일들에 어떻게 맞출 건지에 대해 어려움을 겪고 있다.
유니크 솔루션스는, 3D 신체 스캐너를 제작하였는데, 이 3D 신체 스캐너는, 다양한 의복들에 대한 사이즈의 추천들을 제공하기 위해 사용된 대상의 200,000개의 주변 범위 측정을 할 수 있다. 이 시스템의 기본적인 범위 처리 요소는, 초 광대역(UWB) 선형 주파수 변조(LFM) 처프 레이더로 구성된다. LFM을 수행하는 기술 및 키오스크-기반 측정 시스템에서의 그와 같은 기술의 사용은, 미국 특허 번호 7,298,317; 6,507,309; 5,455,590; 5,557,283; 5,859,609와 캐나다 특허 번호 CA 2359513에서 논의되고, 이러한 특허들은 참조로써 본 명세서에 포함된다.
키오스크-기반 시스템은 장점이 매우 많은 것으로 증명되지만, 몇 가지 제한들을 가진다. 예를 들어, 키오스크-기반 시스템은 제한된 휴대성을 가진다. 추가로, 키오스크-기반 시스템은, 스캐너의 법선에 관련하여 높은 입사각을 가지기에 측정의 어려움을 갖는 표면을 가질 수 있고, 그 결과, 이러한 표면들에 대한 정보의 손실을 야기한다.
불규칙한 형상의 객체의 측정을 용이하게 하는 휴대용 스케너 시스템에 대한 필요가 존재하며, 이러한 휴대용 스케너 시스템은 일 예시적인 실시예에서, 쇼핑하는 사람들이 맞는 의복을 고르는데 도움을 준다.
의복 맞춤의 애플리케이션에서, 완전히 옷을 입은 개인을 스캐닝할 때 3d 광학 전용 시스템의 한계는, 바깥쪽 의복만을 맵핑할 수 있고 감춰진 신체 치수의 정보를 거의 얻을 수 없다는 것이다. 광학 전용 측정들은, 부정확한 신체 측정 추정들을 산출하는 신체의 알고리즘적인 근사치를 수행하는 것을 필요로 한다.
이러한 문제에 대한 해결책은, 신체에 대한 정확한 측정들을 가능하게 하는 레이더 시스템, 예를 들어, 밀리미터 파 레이더 시스템과 상기 3d 광학 시스템과 통합이다. 이러한 구성은, 범위 정보를 독립적으로 수집하기 위해 레이더 범위 시스템 및 광학 시스템으로 바람직하지만, 상기 시스템들은 서로 독립하여 동작할 수있고 서로 간섭하지 않는다. 추가로, 상기 레이더 에너지는, 바깥쪽 의복은 침투하지만 신체에는 반사되어, 상기 신체에 대한 정확한 범위 결정이 행해질 수 있는 수신기로 리턴된다. 상기 시스템은, 또한, 상기 타겟 객체의 3D 포인트 클라우드를 만들기 위해 광학 3D 시스템을 사용하도록 기술된다. 상기 3D 포인트 클라우드는 상기 레이더 데이터에 대해 관심있는 범위를 제한하기 위해 스타팅 프레임워크로 사용된다. 레이더 데이터는 상기 타겟 신체 범위에 대한 다수의 솔루션들을 가질 수 있기 때문에, 상기 광학 3D 포인트 클라우드는, 피부에 대한 거리가 더 정확하게 결정될 수 있도록 바깥 옷 근처 영역에 대한 범위 정보에 관한 솔루션을 한정한다. 상기 광학 시스템은, 고정된 좌표 참조 프레임에 관련되고 그리고 상기 신체에 관련되는 관성 상태 벡터를 유지한다. 상기 유닛의 배향, 변환 및 회전을 포함하는 상태 정보는 각 가상 안테나에 대한 범위 데이터를 업데이트하고 수정들을 제공하기 위해 중력의 처리되는 중심에 관련하여 안테나 요소들의 알려진 물리적 오프셋들에 따라 사용된다. 관성 정보는, 물리적 힘들에 민감한 온-보드 관성 측정 유닛(IMU)로부터 획득될 수 있고 그리고/또는 상기 신체에 관련된 변환 및 회전들을 정정할 수 있는 광학 카메라 시스템 프로세싱으로부터 획득될 수 있다.
성공적인 의복 맞춤은 신체 측정들의 정확한 지식을 요구하고, 신체에 대해, 여러 중요한 크기의 차이들이 상기 의복과 상기 신체 사이에 존재한다. 여기에서 개시된 휴대용 시스템은, 이러한 영역들을 인식할 수 있고 그리고 개개인의 신체의 정확한 3d 표현을 산출하기 위해 광학 및 레이더 데이터 스트림들을 처리/융합하도록 장착된다. 상기 시스템은, 추출될 수 있는 환경 데이터 및 의복 맞춤을 위해 행해진 측정들로부터, 의복의 크기 및 신체의 크기 모두를 분석한다. 상기 측정 처리는, 레이더 및 광 데이터의 수집, 관련시킴, 처리 및 저장을 관리하는 처리 요소에 의해 조정된다.
적어도 일 실시예에서, 본 발명은 불규칙한 형태의 객체의 크기를 측정하는 휴대용 스캐너 시스템을 제공한다. 상기 시스템은, 광학 모듈 및 레이더 모듈을 포함하는 하우징을 포함하고, 상기 광학 모듈은, 상기 객체에 대한 정보의 3D 포인트 클라우드(point cloud)를 발생시키도록 되어있는 적어도 하나의 3D 광학 센서를 포함하고, 상기 레이더 모듈은, 상기 하우징과 상기 객체 사이의 공간을 결정하도록 되어있는 적어도 하나의 레이더 센서를 포함한다. 프로세서는, 상기 광학 모듈 및 상기 레이더 모듈로부터 데이터를 수신하고 그리고 상기 수신된 데이터에 기초하여 상기 객체를 나타내는 필요한 깊이 맵을 생성한다.
적어도 일 실시예에서, 상기 객체의 크기를 나타내는 신체 표면 맵은 개개인 크기에 맞는 의복을 위해 이용된다.
적어도 일 실시예에서, 휴대용 신체 스캐너는, 맞춤 옷 또는 가장 잘 맞는 치수가 알려진 의복들의 컬렉션에서, 주어진 정보에 입각하여 어떤 의복이 맞는지에 대한 결정이 이뤄질 수 있도록, 쇼핑하는 사람의 치수를 신속하게 측정할 수 있는 방법을 제공한다. 휴대용 시스템은, 오퍼레이터가 신체의 윤곽을 따라갈 수 있고 필요한 경우 반복 측정할 수 있으므로 이러한 어려운 측정을 할 수 있는 기회를 제공한다.
여기에 포함되고 그리고 본 명세서의 일부를 구성하며, 본 발명의 현재의 바람직한 실시예들을 나타내는 첨부된 도면들은, 상기에서 기재된 일반적인 서술 및 아래에 기재된 상세한 설명과 함께 본 발명의 피처들을 설명하고 있다. 도면들에서,
도 1은, 예시적인 불규칙한 객체들에 관련하여 위치되는 예시적인 휴대용 스캐너 시스템을 나타내는 투시도이다.
도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른 예시적인 휴대용 스캐너의 전면 투시도이다.
도 3은, 투명하게 보여지는 하우징을 가진 도 3의 휴대용 스캐너 시스템의 후면 투시도이다.
도 4는, 예시적인 휴대용 스캐너 시스템의 블록도이다.
도 5는, 예시적인 파형 레이더 유닛의 블록도이다.
도 6은, 예시적인 레이더 프로세서의 시스템 다이어그램이다.
도 7은, 상기 타겟에 관련된 안테나 기하학 구조에 대한 다변측정을 나타내는 계통도이다.
도 8은, 와이어 메시 마네킹 및 커버리지 맵을 나타내는 투시도이다.
도면들에서, 동일한 번호는 동일한 요소들을 나타낸다. 특정 용어는 편리함을 위해 여기에서 사용되고 그리고 본 발명에 대한 제한으로서 고려되지 않는다. 하기의 것은 본 발명의 바람직한 실시예들을 서술한다. 하지만, 본 개시에 기초하여, 본 발명은 여기서 서술된 바람직한 실시예들에 의해 제한되지 않음을 이해할 수 있다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 휴대용 스캐너 시스템(10)이 서술될 것이다. 도 1을 참조하면, 휴대용 스캐너 시스템(10)은 불규칙적인 형상의 객체(12)에 관련하여 위치되는 것이 도시되고, 도시된 어플리케이션에서는 이 불규칙적인 형상(12)은 개별적인 것이다. 휴대용 스캐너 시스템(10)은, 바람직하게, 아래에서 서술되는 여러 컴포넌트들이 하우징되는 하우징(14)을 포함한다. 하우징(14)은 다양한 구성들을 가질 수 있고 그리고 바람직하게는, 오퍼레이터의 손에 편안하게 적응되도록 구성된다. 브레이스(brace) 및 지지 부분(support piece)은, 객체(12)에 관련하여 시스템(10)을 지원하는데 있어 오퍼레이터를 보조하기 위해, 하우징(14)으로부터 연장될 수 있다. 동작 동안, 시스템(10)은, 객체에 상당하게 근접하여, 예를 들어, 객체로부터 12" 내지 18" 인치 떨어져, 객체에 대해 움직일 것이다. 하우징(14)은 바람직하게 내구성이 있는 플라스틱 재료이고, 그리고 동작하는 레이더 주파수는 안테나 요소들의 부근의 섹션들을 투과한다.
도 4를 참조하면, 작은 디스플레이(22)는 하우징(14)에 내장될 수 있거나 또는 스캔 동안 오퍼레이터가 볼 수 있도록 하우징(14)의 외부에 존재할 수 있다. 상기 디스플레이(22)는, 프롬프트들에 응답하는 것, 소비자 정보를 입력하는 것과 같은 기본적인 데이터 입력 작업들을 수행하고, 또한, 상기 휴대용 디바이스의 상태에 관련된 진단 정보를 수신하도록 구성될 수 있다. 추가적으로, 휴대용 유닛(14)은 또한, 오퍼레이터로의 피드백(촉각, 청각, 시각 등)을 발생시키고, 이러한 피드백은, 예를 들어, 스캔이 필요한 소비자의 위치들로 오퍼레이터를 향하게 할 것이다.
상기 시스템(10)은, 바람직하게, 재충전가능한 배터리(16)(예를 들어, 리튬 폴리머와 같은 고 에너지 밀도의 경량 베터리) 또는 전원(17)에 의해 전력을 공급받는다. 베터리 시스템은, 장기간 또는 연속적인 동작을 지원하기 위해 교체가능할 수 있다. 상기 시스템(10)은, 바람직하게, 사용되지 않을 때, 이동식 받침대(cradle)에 결합된다. 결합되는 동안, 상기 이동식 받침대는, 재충전 기능들을 제공하고 또한 외부 컴퓨터 장치로의 유선 접속을 위한 인터페이스를 제공할 것이다. 상기 디바이스는, 바람직하게, 유선 및 무선 인터페이스(18, 20) 모두를 지원한다. 바람직하게, 하우징(14)은, 디바이스 프로그래밍 또는 업데이팅과 함께, 데이터의 강력하고 고속의 전송을 가능하게 하는 물리적 인터페이스(18)를 포함한다. 무선 인터페이스(20)는, 예를 들어, 802.11n 인터페이스일 수 있고, 그리고 상기 이미지를 오퍼레이터의 단말의 디스플레이에 렌더링할 목적으로, 측정 데이터(레이더 및 이미지 데이터)를 교환하기 위한 일반적인 동작 통신 링크를 보조 컴퓨터 장비(예를 들어, 외부 호스트 디바이스)에 제공한다. 제조 및 테스트 목적으로, RF 테스트 포트는 RF 회로의 교정(calibration)을 위해 포함될 수 있다.
예시적인 시스템(10)은 바람직하게, 측정의 2가지 모드들, 즉, 광학 모듈(30) 및 레이더 모듈(40)을 이용한다. 상기 2개의 모듈들(30, 40)로부터의 데이터는, 광 스트림 및 레이터 스트림이 함께 처리되고, 정렬되며 그리고 결과들이 모바일 컴퓨팅 디바이스 또는 디스플레이를 위한 다른 보조 컴퓨터 장비에 전송되는, 프로세싱 엔진(60)으로 스트리밍된다. 디지털 신호 프로세서(DSP)(61)가 또한 포함될 수 있다. 후속 측정 추출은 3D 데이터에 대해 동작할 수 있고 그리고 추출된 결과들은, 의복 맞춤 엔진(garment fitting engine)에 제공될 수 있다. 대안의 실시예는, 광을 레이더 데이터에 인터리브(interleave)하는 레이더 유닛에 광 데이터를 전송할 것이고 그리고 단일 USB 접속을 호스트 프로세서에 제공할 것이다. 광 데이터는 또한, 광 데이터 프레임들을 버퍼링하기 위해 외부 메모리에 기입될 수 있다. 전자 메모리(62)는 일시적으로 이전의 스캔(들)으로부터 범위 정보를 저장한다. 상기 레이더가, 신체의 정밀한 표현을 획득하고 그리고 도플러 프로세싱 또는 이동 타겟 인디케이터(MTI) 알고리즘들을 통해 신체 특징들을 결정하기 위해, 대상에 대해 움직일 때, 이전의 스캔(들)로부터 저장된 데이터는 현재의 샘플들과의 프로세싱을 증가시킬 수 있다. 개별적인 2개의 표면들, 즉, 의복 표면 및 착용자의 신체 표면을 결정하기 위해, 시스템(10)은, 호스트 플랫폼으로 하여금 광 및 레이더 시스템 둘 모두를 사용하게 한다. 상기 데이터 유닛은 상기 광학 범위 데이터를 분석할 수 있고 그리고 범위 솔루션들을 해결하고 고스트(ghost)들 또는 범위의 모호성을 제거하기 위해 이러한 정보를 사용할 수 있다.
광학 모듈(30)은 3D 카메라(32)를 포함하고, 집적된 3D 데이터 구조가 3D 포인트 클라우드(의복 및 신체), 볼륨의 차이가 있는 영역들(오퍼레이터에 의해 특정됨) 및 의복과 신체 표면들 모두의 통계적인 표현을 제공하도록 상기 3D 카메라(32)가 구성된다. 상기 3D 카메라(32)는 일반적으로, 이미지를 캡처하기 위해 각각 구성되는 적어도 2개의 이격되어 있는 렌즈들(34)을 포함하고, 그리고 이격된 관점들로부터 캡처된 이미지들은 3D 이미지를 형성하기 위해 통합된다. 그와 같은 3D 광학 카메라 시스템들은, 다수의 제조업자들, 예를 들어, 인텔 리얼 센스 3D 광학 카메라 스캐너 시스템로부터 폭넓게 이용가능할 수 있고, 그리고 최근에는 모바일 디바이스들에 통합되고 있다.
상기 광학 시스템은, 고정된 좌표 참조 프레임에 관련하여 그리고 신체에 관련하여 관성 상태 벡터를 유지한다. 상기 유닛의 방향, 변환 및 회전을 포함하는 상태 정보는, 정정들을 제공하고 그리고 각 가상 안테나에 대한 범위 추정들을 업데이트하기 위해 중력의 처리된 중심에 관련하여 안테나 요소들의 알려진 물리적인 오프셋들에 따라 사용된다. 상기 관성 정보는, 물리적인 힘들에 민감한 온-보드 관성 측정 유닛(IMU)(26)으로부터 그리고 상기 신체에 관련된 변한들 및 회전들의 수정들을 할 수 있는 광학 카메라 시스템 프로세싱으로부터 획득될 수 있다.
그와 같은 시스템들의 성능들은, 가까운 거리들에서 밀리미터 단위의 정확성 및 해상도를 일정하게 달성하고 그리고 먼 거리들에서는 센티미터 단위의 해상도로 증가된다. 뛰어난 해상도에도 불구하고, 옷을 착용한 개개인의 신체 치수를 획득하는 것은 의복과 같은 어떤 장애물에 의해 제한된다. 대상에 패턴을 투사하는 카메라 시스템들은 본 애플리케이션에 대해 충분한 성능을 제공한다.
도 5를 참조하면, 레이더 모듈(40)은 일반적으로, 범위 결정을 위해 적합한 파형을 생성할 수 있는 파형 발생기(42); 적어도 하나의 전송 요소(이미터)(52) 및 적어도 하나의 수신 요소(수신기)(54)를 갖는 하나 이상의 안테나 어셈블리들(50); 주파수 체배기(47), 전송 섹션 스위치(48) 및 다운 컨버터(스트레치 프로세서)(46)을 포함하고, 여기서, 다운 컨버터(스트레치 프로세서)(46)는, 수신된 타겟 파형의 의 순간 위상과 전송된 신호의 복제의 순간 위상을 비교함으로써, 직교 출력들(55)을 통해 비트 주파수를 제공하는 매칭된 필터이다. SSB 믹서(44)는 일정 주파수 시프트를 전달하기 위해 업-컨버전을 수행하도록 포함될 수 있다. 이러한 기능 블록은 의무적인 것이 아닌 피드스루(feedthrough)를 갖는 문제들을 방지하기 위한 디자인 개선이다.
바람직한 파형은, 선형 주파수 변조(LFM) 처프 펄스(chirp pulse)이지만, 다른 파형들도 이용될 수 있다. 높은 범위의 해상도를 달성하기 위해, 레이더는 바람직하게 극히 넓은 대역 시스템이다. 예시적인 레이더 모듈은, 예를 들어, X/Ku-밴드 동작일 수 있다. LFM 시스템은 바람직하게, 리턴 펄스와의 비교를 위해 전송 버스트의 지연된 복제를 포함한다. 키오스크-기반 시스템에서, 이러한 지연은, 교정되고 그리고 고정된 전기자(armature) 상에서 회전하는 레이더 플랫폼 및 상대적으로 고정된 타겟으로 인해 고정된다. 휴대용 스캐너를 사용하는 오퍼레이터는 대상으로부터 고정된 간격을 신뢰가능하게 유지할 수 없다는 사실로 인해, 레이저 범위 파인더, 광학 시스템 또는 다른 근접 센서는, 대상의 외부 의복에 대한 이러한 간격을 추적하는 것을 도울 수 있다. 이러한 정보는, LFM 시스템을 사용하여 만들어진 레이더 측정들을 유효하게 하고 그리고 그에 따라 상기 지연 파라미터들을 보상하기 위해 사용될 것이다. 광학 3d 카메라 또는 레이저는 피부에 대해 특정할 수 없기에, UWB 레이더는 이러한 측정을 담당한다.
도시된 레이터 모듈(40)에 포함되는 파형 발생기(42)는, 옷을 통과하고 피부에는 반사되는 65 내지 75 GHz 사이에서 동작하는 저전력 비-이온화 밀리미터 파를 방출하고 그리고 레이더 수신 에퍼처(apeture)로 산발적인 응답을 리턴한다. 상기 범위를 분석하기 위해, 초광대역 레이더 유닛은, 알려진 공간 분리를 갖는 2개 이상의 동일선상의 안테나 요소들(52, 54)로 구성된다. 이러한 요소는, 1:1:2의 상대적인 간격(예를 들어, 요소들 사이에서 3인치 대 3인치 대 6인치)을 갖는 전송 요소들(52) 및 수신 요소들(54)과 관련된 4개의 에퍼처를 사용한다; 하지만, 기학적 구조와 비용을 위해 상이한 배치들도 가능하다. 다수의 전송 에퍼처들(56)의 경우에서, 각 요소는 에미터로서 역할을 하고, 다른 요소들은 수신기들이다. 단일 에퍼처는 전송 및 수신 모두를 위해 사용될 수 있지만; 듀얼 에퍼처는 또한 특정 채널에 대해 전송 및 수신 요소들 사이에서 높은 격리(isolation)를 달성하기 위해 사용될 수 있다. 추가로, 안테나들(50)은, 추가적인 격리를 달성하기 위해 특정 파형 분극들로 전송되도록 배열될 수 있거나 또는 타겟에 의해 결정될 때 특정 분극 감지에 더 민감하도록 배열될 수 있다. 이 실시예는, 동일한 수직 분극을 갖는 알루미늄 하우징에 밀링된 개별 도파관 직사각형 혼(horn) 에퍼처들을 사용한다. 모든 안테나 섹션들은 컴퓨터 제어하에서 전자 스위치(48)를 통해 달성된다.
신체 방향으로 방출되는 파형은, 수 기가헤르츠의 대역폭에 걸쳐 스윕(sweep)하는 선형 주파수 변조(LFM) 램프이다. 상기 파형은 모든 안테나 쌍들에 대해 동일일 수 있거나 또는 반사형 표면의 특징들을 표현하기 위해 변경될 수 있다. 상기 대역폭은, 레이더에 의해 달성가능한 모호하지 않은 공간 해상도를 결정한다. 다른 레이더 파형들 및 구현들이 사용될 수 있지만, 본 실시예는 LFM 삼각 파형을 사용한다.
도 6을 참조하면, 레이더 프로세서 유닛은 일반적으로, 프로세서, 메모리 회로들 및 ADC들에 대한 샘플링 클록을 동작시키기 위해 정확한 시간 기반을 제공하기 위한 클럭 소스(64); 상기 레이더 유닛의 구성, 로(raw) 레이더 데이터를 처리하는 것 그리고 범위 솔루션을 계산하는 것을 담당하는 프로세서(60); 프로세싱하는 로 레이더 파형들을 저장하고 그리고 교정 정보 및 파형 정정을 또한 저장하는 외부 메모리(62); 아날로그 대 디지털 컨버터들(66); 로우 패스(즉, 제1 나이키스트 존) 또는 밴드 패스(즉, 중간 주파수 IF) 샘플링을 위한 아날로그 신호를 필터링하기 위해 사용되는 반-알리아스 필터들(68); 디지털 및 아날로그 먹스 전자장치들(70) 및 이벤트들의 시간을 조정하는 CPLD 또는 FGGA(72)를 포함한다. 레이더 프로세서 유닛은 또한, 쿼드러처 채널들 중 하나를 제거하고 그 결과 수신기 하드웨어(46)를 간략화하는 것이 가능하고, 그리고 힐버트 변환기가 보존되는 신호 체인에 위상 시프트를 전달하고, 복합 신호 처리를 위해 필요한 쿼드러처 컴포넌트을 획득하기 위해 사용되면 단일 ADC 컨버터 체인(요소들(66, 68, 69 및 70))을 제거하는 것이 가능하다.
안테나 쌍들(52, 54)의 4개의 조합들을 위해, 범위 결정은, 요소들의 (쌍들에 대한) 삼변측정 또는 요소들의 (세트에 대한) 다변측정을 통해 대상에 대해 행해질 수 있다. 도7을 참조하면, 센서의 전면에서 알려지지 않은 거리에서의 타겟으로, 반사된 파형은 전송된 파형의 복제와 혼합되고 그리고 비트 주파수는 생성된다. 이러한 비트 주파수는 램핑 파형의 전자 지연에 직접 맵핑된다. 상기 레이더의해상도는 시스템의 대역폭에 의해 결정되고 그리고
Figure 112017009660812-pct00001
이다. 전체 경로 길이는 분할 주파수 콘텐트을 추출하기 위해 LFM 레이더의 출력에 대해 퓨리에 변환을 수행함으로써 해결된다. 대안의 분석 기술들은 프로니(Prony)의 방법을 포함한다. 프로니 방법의 출력은 주파수, 진폭, 위상과 함께 고유하게 샘플링된 신호로부터의 댐핑 파라미터를 추출할 수 있다. 상기 프로니 분석의 이용은 노이즈의 존재에서 파라미터 추출을 가능하게 한다. 현저한 스펙트럼 피크는 여러 산란 표면들로의 왕복 거리를 표시한다. 이러한 처리가 어떻게 수행되는지는 종래의 기술에서 잘 설명되어 있다. 다른 방법들이 대한적으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 레이더 시스템은 또한, 상기 타겟으로의 범위 정보를 결정하기 위해 사이드 스캔 레이더 알고리즘을 이용할 수 있다. 사이드 스캔 레이더 알고리즘은 단독으로 또는 삼변측정과 조합하여 사용될 수 있다.
증가된 공간 해상도는 디램프 믹서들로부터의 쿼드러처 출력들의 세트로부터 이용가능한 위상 정보를 사용함으로써 회득될 수 있다. 쿼드러처 컨버터의 세부사항들은 아래에서 서술된다.
특정 반사기들에 대해, 위상 정보는 또한 높은 정확을 갖는 범위에서 변화들을 측정하기 위해 사용될 수 있다. 반사 표면이 레이더에 관련하여 특정된 거리를 통해 움직이고 그리고 선형 주파수 변형 파형을 추정하는 것이 사용될 때, 디-램핑 믹서로부터의 순간 비트 주파수는, 거리에서의 각 λ/2에 대한 추가적인 위상의 전체 2π를 축적하는 범위 빈(bean)의 방향으로 꾸준히 증가 또는 감소시킬 것이다. 이러한 위상 변화는 다음과 같이 서술될 수 있다.
Figure 112017009660812-pct00002
정밀한 범위 빈들을 세분하는 λ/2의 수들은 다음과 같이 계산될 수 있다:
Figure 112017009660812-pct00003
여기서, B는 "스웹스 RF 대역폭", λ는 "중심 주파수의 파장", T＿m는 "변형 기간", c는 "진공에서의 광의 속도", f는 "레이더의 중심 주파수"이다.
파형 발생기에 배치되는 요건은, 특정 범위 지연에 대해, (이상적으로는, 펄스의 시작에서) 높은 선행 램프가 파형의 알려진 부분을 포함해야 하여, 저-주파수 비트는, 위상 판독을 명확하게 하기에 충분한 길이의 기간동안, 특정 반사기 주파수에 대해 생성된다. 이러한 선형의 기간 이후, 상기 파형은 선형 스윕 또는 어떤 요구된 특성(파라볼릭, 기하급수적 등)을 계속할 수 있다. 상기 위상 추적은, 플랫폼의 속도가 플랫폼의 공간 샘플링 능력을 초과하지 않을 정도로 충분히 느린동안, 일정 수의 타겟들 상에서 수행될 수 있다. 추적될 필요가 있는 어떤 타겟에 대해 초과하지 않아야 하는 순간 속도는 다음과 같이 계산될 수 있다.
Figure 112017009660812-pct00004
상기 시스템의 모호하지 않은 해상도 빈들은 상기 레이더의 대역폭에 의해 결정된다. 상기 수신기의 주파수 해상도는 변조 기간에 의해 결정되고, 그 결과, LFM 레이더 범위 해상도는 처프 대역폭 및 변조 기간 둘 모두의 함수이다. 하나의 전체 사이클이 등록될 때까지 인터-빈 범위가 위상을 누적할 시스템들에 대해, 그 시점에서, 다음 범위 빈에 도달된다.
오퍼레이터가 상기 개인을 스캔할 때, 디스플레이(80)는 도 8에 도시된 것처럼 적용범위의 영역들 나타내는 것이 업데이트된다. 오퍼레이터는, 영역들이 스캔되고 그리고 신체가 계속 스캔될 필요가 있는, 온-스크린 표시들(82)에서 요청된 스캔의 실시간 업데이트를 볼 것이다. 디스플레이 정보는, 신체의 모든 표면들이 스캐되는 것을 확실하게 하여, 디바이스의 오퍼레이터를 보조하는데 있어 유용하다. 본 개념의 단순한 실시예는, 스캔된 신체의 영역들을 나타내기 위해 검은색 및 흰색 또는 회색 스케일로 상기 신체의 실루엣을 나타내는 것이다.
예시적인 애플리케이션에서, 휴대가능한 스캐너는, 옷을 입은 소비자들의 큰 볼륨을 빠르게 스캔하는 것을 가능하게 하고 그리고 기존의 키오스크 기반 스캐너 유닛의 비용의 일부로 스캔하는 것을 가능하게 한다. 본 기술의 명확한 장점은, 휴대용 유닛은 대상에 관련하여 방향이 고정되도록 제한되지 않을 것이고, 그에 따라, 고정된 구조로는 수행하는 것이 어려운 신체의 영역들에 대해 측정들이 행해질 수 있다. 추가로, 협력하여 작업하는 2개의 공간 측정 시스템들의 조합은, 개개인의 치수에 대한 복제에 대한 충실도를 더 많이 제공할 수 있다.
본 발명은 예시적인 의복 맞춤 애플리케이션의 맥락으로 여기에서 서술되지만, 시스템은 다른 불규칙적인 형태의 객체들에 대한 크기 측정들을 결정하기 위해 사용될 수 있고 그리고 불규칙적인 형태의 객체의 크기 측정을 이용하는 다른 애플리케이션들에서 사용될 수 있다.
본 발명의 이러한 그리고 다른 장점들은, 이전의 명세서로부터 통상의 기술자에게 명확할 것이다. 따라서, 변경 또는 변형들이 본 발명의 넓은 독창적인 개념들로부터 벗어나지 않고 상기 서술된 실시예들에 대해 행해질 수 있음을, 통상의 기술자는 인식할 것이다. 따라서, 본 발명은, 여기에 서술된 특정 실시예들에 제한되지 않지만, 대신, 청구범위에서 정의된 것 같은 본 발명의 범위 및 정신 안에 있는 모든 변경들 및 수정들을 포함하도록 의도됨을 알 수 있다.

Claims (18)

  1. 불규칙적인 형상의 객체의 크기를 획득하는 휴대용 스캐너 시스템으로서,
    하우징과;
    (A) 상기 불규칙적인 형상의 객체의 적어도 제1 부분을 커버하는 적어도 하나의 아이템의 표면 및 (B) 노출된 상기 불규칙적인 형상의 객체의 표면의 제2 부분의 표면을 나타내는 3D 포인트 클라우드 데이터(point cloud data)를 발생시키도록 되어있는 적어도 하나의 3D 광학 센서를 포함하는 광학 모듈과;
    상기 적어도 하나의 아이템에 의해 커버되는 상기 불규칙적인 형상의 객체의 제1 부분의 적어도 하나의 표면과 상기 하우징 사이의 감지된 간격을 지정하는 범위 데이터(range data)를 생성하도록 구성된 적어도 하나의 레이더 센서를 포함하는 레이더 모듈과; 그리고
    프로세서를 포함하고,
    상기 프로세서는, 상기 광학 모듈로부터의 상기 3D 포인트 클라우드 데이터 및 상기 레이더 모듈로부터의 상기 범위 데이터를 수신하고, 상기 불규칙적인 형상의 객체를 커버하는 상기 적어도 하나의 아이템 근처의 영역으로의 상기 범위 데이터에 대한 레이더 알고리즘의 솔루션(radar algorithm's solution)을 제한하기 위해 상기 (A)를 나타내는 3D 포인트 클라우드 데이터를 사용하며, 그리고 상기 3D 포인트 클라우드 데이터 및 상기 범위 데이터에 대한 제한된 솔루션을 기반으로 상기 불규칙적인 형상의 객체의 신체 치수를 나타내는 맵을 생성하는 것을 특징으로 하는
    휴대용 스캐너 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 광학 모듈은 상기 불규칙적인 형상의 객체의 시각적인 표면의 치수 정보를 제공하고, 그리고 상기 치수 정보는, 상기 시각적인 표면 아래의 상기 불규칙적인 형상의 객체의 표면의 치수 정보를 정밀 조정하도록 상기 레이더 모듈에 대한 참조 포인트(reference point)를 제공하도록 사용되는 것을 특징으로 하는
    휴대용 스캐너 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 불규칙적인 형상의 객체는 개인이고, 그리고 상기 적어도 하나의 아이템은 상기 개인에 의해 착용되는 의복인 것을 특징으로 하는
    휴대용 스캐너 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 3D 포인트 클라우드 데이터는 상기 범위 데이터를 표면에서 분석(resolve)하는 것을 돕기 위해 사용되는 것을 특징으로 하는
    휴대용 스캐너 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 3D 포인트 클라우드 데이터는, 다양한 신체 유형들에 대한 통계적인 맞춤(statistical fitting)에 따라 사용되고 그리고 상기 범위 데이터의 결합에 의해 미세조정되는 것을 특징으로 하는
    휴대용 스캐너 시스템.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제1항에 있어서,
    상기 레이더 모듈은 1GHz에서 1THz까지의 임의의 대역에서 동작하는 것을 특징으로 하는
    휴대용 스캐너 시스템.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 레이더 센서는, 전송 요소와 수신 요소의 안테나 조합을 포함하는 것을 특징으로 하는
    휴대용 스캐너 시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 프로세서는, 임계치 기준에 기초하여 그리고 상기 3D 포인트 클라우드데이터와 상기 범위 데이터 사이의 관련된 대응관계에 기초하여 하나 이상의 안테나 조합들을 사용하도록 되어있는 것을 특징으로 하는
    휴대용 스캐너 시스템.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 레이더 모듈은, 상대적인 간격이 1:1:2인 전송 요소들 및 수신 요소들과 관련되는 적어도 2개의 레이더 센서들을 포함하는 것을 특징으로 하는
    휴대용 스캐너 시스템.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 프로세서는, 관성 측정 유닛(inertial measurment unit)으로부터 이용가능한 센서 데이터를 사용하여 상태 벡터 추정치를 계산하고 그리고 유지하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는
    휴대용 스캐너 시스템.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 상태 벡터 추정치들은 상기 범위 데이터에 대한 수정 및 업데이트를 제공하기 위해 사용되는 것을 특징으로 하는
    휴대용 스캐너 시스템.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 휴대용 스캐너 시스템은 호스트 프로세서와 통신하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는
    휴대용 스캐너 시스템.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 프로세서는 상기 호스트 프로세서에 생성된 맵을 출력하는 것을 특징으로 하는
    휴대용 스캐너 시스템.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 하우징은 핸들(handle)을 포함하는 것을 특징으로 하는
    휴대용 스캐너 시스템.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 휴대용 스캐너 시스템은 사용자에 피드백을 제공하도록 되어있는 것을 특징으로 하는
    휴대용 스캐너 시스템.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 피드백은 촉각, 청각, 시각 또는 이들의 조합인 것을 특징으로 하는
    휴대용 스캐너 시스템.
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