KR102056788B1 - 웹 서비스를 위한 3차원 데이터를 처리하는 방법 및 이를 사용한 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 개시는 웹 서비스를 위한 3차원 데이터를 처리하는 방법에 있어서, 3차원 객체의 3차원 데이터를 수신하는 단계; 수신된 3차원 객체의 3차원 데이터를 삼각 메쉬 형태의 데이터로 경량화하는 단계; 그리고 경량화된 삼각 메쉬 형태의 데이터로 생성되는 삼각 메쉬 모델의 정밀도를 조정하는 단계;를 포함하며, 수신된 3차원 객체의 3차원 데이터를 삼각 메쉬 형태의 데이터로 경량화하는 단계는 수신된 3차원 객체의 3차원 데이터를 사용하여 3차원 객체 모델을 생성하는 단계; 생성된 3차원 객체 모델을 향해 광선(ray)을 발사하여 3차원 객체 모델의 표면과 광선이 교차하는 지점을 선정하는 단계; 그리고 3차원 객체 모델의 표면과 광선이 교차하는 지점을 이용하여 삼각 메쉬 모델을 구성하는 단계;를 포함하는 웹 서비스를 위한 3차원 데이터를 처리하는 방법에 관한 것이다.

Description

웹 서비스를 위한 3차원 데이터를 처리하는 방법 및 이를 사용한 시스템 {METHOD FOR PROCESSING 3D DATA FOR WEB SERVICE AND SYSTEM USING THE SAME}
본 개시(Disclosure)는 전체적으로 웹 서비스를 위한 3차원 데이터를 처리하는 방법 및 이를 사용한 시스템에 관한 것으로, 특히 응답 속도가 향상되도록 웹 서비스를 위한 3차원 데이터를 처리하는 방법 및 이를 사용한 시스템에 관한 것이다.
여기서는, 본 개시에 관한 배경기술이 제공되며, 이들이 반드시 공지기술을 의미하는 것은 아니다(This section provides background information related to the present disclosure which is not necessarily prior art).
최근 인터넷의 발달로 3차원 데이터를 실시간으로 웹 서비스하는 것에 대하여 관심이 증가하고 있다. 예를 들어 3차원 데이터를 사용한 지리 정보 시스템(GIS; Geographic Information System)에 대한 개발이 활발히 이루어지고 있다. 또한 BIM(Building Information Modeling) 데이터를 사용하여 지리 정보 시스템을 통해 웹 서비스하는 기술도 개발되고 있다. 또한 건축 및 토목 분야나 대규모 기계설비 분야 등에서 제작된 3차원 도면 데이터를 웹 서비스하는 분야도 기술 개발이 활발히 이루어지고 있다.
도 1은 한국 등록특허공보 제1465483호에 기재된 지리 정보 시스템에 사용하기 위해서 3차원 데이터인 BIM 데이터를 처리하는 시스템의 일 예를 보여주는 도면이다. 설명의 편의를 위해 도면기호의 일부를 변경하였다.
BIM 데이터를 처리하는 시스템(10)은 데이터 수집부(11)에서 BIM 데이터를 수집하고, 데이터 선별부(12)에서 BIM 데이터 중 삼각 메쉬 형태의 데이터를 선별하고, 데이터 변환부(13)에서 파라메트릭 형태의 데이터를 삼각 메쉬 형태의 데이터로 변환한다. 데이터 변환부(13)가 BIM 데이터 중 파라메트릭 형태의 데이터를 삼각 메쉬 형태의 데이터로 변환하는 이유는 3차원 데이터를 웹 서비스를 통해 사용자의 화면에 표시할 때 삼각 메쉬 형태의 데이터로 전송하여 화면에 표시하는 것이 3차원 데이터를 경량화하는데 적합하고, LOD 생성부(16)에 의해 다양한 LOD(Level of Detail)의 3차원 데이터를 쉽게 만들 수 있기 때문이다. 본 명세서에서 3차원 데이터는 BIM 데이터, 삼각 메쉬 형태의 데이터, 3차원 도면 데이터 등 3차원 객체를 디지털 신호로 저장한 모든 형태의 데이터를 의미한다.
도 2는 다양한 LOD 와 삼각 메쉬 형태의 데이터의 관계를 설명하는 도면이다.
LOD는 정밀도의 수준 혹은 레벨을 의미한다. 도 2(a)를 보면 삼각 메쉬 형태의 데이터를 사용하여 사용자의 화면에 표시된 삼각 메쉬 모델의 정밀도를 정도에 따라 구분한 것을 보여준다. 좌측에서 우측으로 갈수록 정밀도가 낮아진다. 정밀도가 낮아진다는 것은 화면에 표시된 삼각 메쉬 모델을 구성하고 있는 삼각형의 갯수가 작아진다는 것을 의미한다. 즉 가장 좌측의 삼각 메쉬 모델(20)을 구성하고 있는 삼각형의 갯수는 69,451 개이지만 가장 우측의 삼각 메쉬 모델(23)을 구성하고 있는 삼각형의 갯수는 76 개이다. 삼각 메쉬 모델(20, 21, 22, 23)을 구성하고 있는 삼각형의 갯수가 줄어들수록 화면에 표시되는 삼각 메쉬 모델(20, 21, 22, 23)의 정밀도는 낮아지는 만큼 삼각 메쉬 모델에 대한 정보를 갖고 있는 삼각 메쉬 형태의 데이터 크기가 작아질 수 있다. 복수의 LOD를 지원하는 삼각 메쉬 형태의 데이터를 만드는 이유는 사용자의 화면에 표시되는 삼각 메쉬 모델의 정밀도를 적절한 수준으로 유지하는 것이 삼각 메쉬 형태의 데이터를 인터넷을 통해 전송하는 속도와 사용자의 화면에 표시하는 속도 향상에 중요하기 때문이다. 예를 들어 도 2(b)와 같이 삼각 메쉬 모델을 가까이에서 보는 경우를 화면에 표시할 때는 이에 맞는 높은 정밀도의 삼각 메쉬 모델을 생성하는 삼각 메쉬 형태의 데이터를 사용해야되지만 도 2(c)와 같이 삼각 메쉬 모델을 멀리에서 보는 경우를 화면에 표시할 때는 화면에 표시될 삼각 메쉬 모델이 많아지는 것을 의미하기 때문에 낮은 정밀도의 삼각 메쉬 모델을 생성하는 삼각 메쉬 형태의 데이터를 사용해야 웹 서비스 시스템의 성능 저하 및 전송 속도의 저하 등을 막을 수 있다. 다만 인간의 눈으로는 구분할 수 없는 한도 내에서 정밀도를 낮추는 것이 중요하다.
본 개시는 대용량/고정밀을 갖는 3차원 데이터를 웹 서비스하기 위해서 대용량/고정밀을 갖는 3차원 데이터를 경량화된 삼각 메쉬 형태의 데이터로 변환하는 방법 및 경량화된 삼각 메쉬 형태의 데이터를 복수의 LOD를 지원하도록 경량화된 삼각 메쉬 형태의 데이터의 정밀도를 조정하는 방법과 이를 사용하는 시스템에 대한 발명이다.
이에 대하여 '발명을 실시하기 위한 구체적인 내용'의 후단에 기술한다.
여기서는, 본 개시의 전체적인 요약(Summary)이 제공되며, 이것이 본 개시의 외연을 제한하는 것으로 이해되어서는 아니된다(This section provides a general summary of the disclosure and is not a comprehensive disclosure of its full scope or all of its features).
본 개시에 따른 일 태양에 의하면(According to one aspect of the present disclosure), 웹 서비스를 위한 3차원 데이터를 처리하는 방법에 있어서, 3차원 객체의 3차원 데이터를 수신하는 단계; 수신된 3차원 객체의 3차원 데이터를 삼각 메쉬 형태의 데이터로 경량화하는 단계; 그리고 경량화된 삼각 메쉬 형태의 데이터로 생성되는 삼각 메쉬 모델의 정밀도를 조정하는 단계;를 포함하며, 수신된 3차원 객체의 3차원 데이터를 삼각 메쉬 형태의 데이터로 경량화하는 단계는 수신된 3차원 객체의 3차원 데이터를 사용하여 3차원 객체 모델을 생성하는 단계; 생성된 3차원 객체 모델을 향해 광선(ray)을 발사하여 3차원 객체 모델의 표면과 광선이 교차하는 지점을 선정하는 단계; 그리고 3차원 객체 모델의 표면과 광선이 교차하는 지점을 이용하여 삼각 메쉬 모델을 구성하는 단계;를 포함하는 웹 서비스를 위한 3차원 데이터를 처리하는 방법이 제공된다.
본 개시에 따른 다른 태양에 의하면(According to another aspect of the present disclosure), 웹 서비스를 위한 3차원 데이터를 처리하는 방법에 있어서, 3차원 객체의 3차원 데이터를 수신하는 단계; 수신된 3차원 객체의 3차원 데이터를 삼각 메쉬 형태의 데이터로 경량화하는 단계; 그리고 경량화된 삼각 메쉬 형태의 데이터로 생성되는 삼각 메쉬 모델의 정밀도를 조정하는 단계;를 포함하며, 경량화된 삼각 메쉬 형태의 데이터로 생성되는 삼각 메쉬 모델의 정밀도를 조정하는 단계는 삼각 메쉬 모델을 구성하는 삼각형 각각의 엣지를 프론티어 엣지(Frontier edge)와 이너 엣지(Inner edge)로 구분하는 단계; 삼각 메쉬 모델을 구성하는 삼각형 각각에 대해 프론티어 엣지와 이너 엣지 중 적어도 하나의 엣지를 소멸시키는 단계; 그리고 소멸된 엣지에 의해 낮아진 정밀도가 허용치 이내인지 여부를 판단하는 단계;를 포함하는 웹 서비스를 위한 3차원 데이터를 처리하는 방법이 제공된다.
이에 대하여 '발명의 실시를 위한 구체적인 내용'의 후단에 기술한다.
도 1은 한국 등록특허공보 제1465483호에 기재된 지리 정보 시스템에 사용하기 위해서 3차원 데이터인 BIM 데이터를 처리하는 시스템의 일 예를 보여주는 도면,
도 2는 다양한 LOD 와 삼각 메쉬 형태의 데이터의 관계를 설명하는 도면,
도 3은 본 개시에 따른 3차원 데이터를 웹 서비스하는 시스템의 일 예를 나타내는 도면,
도 4는 본 개시에 따른 3차원 객체의 원본 3차원 데이터를 삼각 메쉬 형태의 데이터로 경량화하는 방법의 일 예를 보여주는 도면,
도 5는 본 개시에 따른 3차원 객체 모델을 향해 광선(ray)을 발사하여 3차원 객체 모델의 표면과 광선이 교차하는 지점을 선정하는 방법의 일 예를 보여주는 도면,
도 6은 본 개시에 따른 3차원 객체 모델을 향해 광선(ray)을 발사하여 3차원 객체 모델의 표면과 광선이 교차하는 지점을 선정하는 방법의 다른 일 예를 보여주는 도면,
도 7 내지 9는 본 개시에 따라 경량화된 삼각 메쉬 형태의 데이터에 의해 생성되는 삼각 메쉬 모델의 정밀도를 조정하는 방법의 일 예를 보여주는 도면,
도 10 내지 도 11은 본 개시를 적용한 실시 예를 보여주는 도면.
이하, 본 개시를 첨부된 도면을 참고로 하여 자세하게 설명한다(The present disclosure will now be described in detail with reference to the accompanying drawing(s)). 또한 본 명세서에서 상측/하측, 위/아래 등과 같은 방향 표시는 도면을 기준으로 한다.
도 3은 본 개시에 따른 3차원 데이터를 웹 서비스하는 시스템의 일 예를 나타내는 도면이다.
3차원 데이터를 웹 서비스하는 시스템(100)은 웹 클라이언트(110; 예: PC)가 서버(120)와 연동하여, 웹 클라이언트(110)에 구비된 화면(111)에 서버(120)로부터 전송된 정보를 표시할 수 있다. 웹 클라이언트(110)가 화면(111)에 그려질 특정 3차원 객체(예 : 건물, 선박/플랜트 등의 대형설비류, 주요시설물 등)의 3차원 데이터를 서버(120)에 요청하면, 서버(120)는 요청한 내용에 따라 적절한 LOD를 갖는 3차원 데이터를 인터넷을 통해 웹 클라이언트(110)에 전송한다.
서버(120)는 서버(120)가 구비하는 데이터 수신부(121), 데이터 변환부(122), LOD 생성부(123) 및 데이터 저장부(124)와 같은 서버(120) 측에 구비되는 하드웨어 및 소프트웨어 모두를 포괄하는 수단으로 이해될 수 있다.
데이터 수신부(121)는 웹 클라이언트(110)의 화면(111)에 그려질 특정 3차원 객체의 3차원 데이터를 수신한다.
데이터 변환부(122)는 수신한 3차원 객체의 3차원 데이터를 본 개시에 따른 방법에 의해 경량화된 삼각 메쉬 형태의 데이터로 변환한다. 자세한 방법은 도 4 내지 6에서 설명한다.
LOD 생성부(123)는 경량화된 삼각 메쉬 형태의 데이터를 사용하여 다양한 정밀도를 갖는 복수의 삼각 메쉬 형태의 데이터를 생성한다. 자세한 방법은 도 7 내지 9에서 설명한다.
데이터 저장부(124)는 LOD 생성부(123)에서 생성한 복수의 삼각 메쉬 형태의 데이터를 저장하며, 웹 클라이언트(110)의 요청에 따라 화면(111)에 표시하고자 하는 3차원 객체에 대하여 적절한 정밀도를 갖는 삼각 메쉬 모델을 생성하는 삼각 메쉬 형태의 데이터를 선정한 후 웹 클라이언트(110)에 전송한다. 서버(120) 측에 구비되는 데이터 수신부(121), 데이터 변환부(122), LOD 생성부(123) 및 데이터 저장부(124)는 웹 클라이언트(110)의 요청에 따라 화면(111)에 표시하고자 하는 3차원 객체에 대해서 웹 서비스를 할 때 실시간으로 3차원 데이터의 경량화를 진행할 수 있지만 바람직하게는 빠른 웹 서비스를 위해서 웹 서비스를 하기 전에 미리 3차원 데이터의 경량화를 진행하여 데이터 저장부(124)에 저장해 놓는 것이 좋다.
도 4는 본 개시에 따른 3차원 객체의 3차원 데이터를 삼각 메쉬 형태의 데이터로 경량화하는 방법의 일 예를 보여주는 도면이다.
먼저 데이터 수신부(121)에 의해 수신된 3차원 객체의 3차원 데이터를 사용하여 3차원 객체 모델(200)을 생성한다. 생성된 3차원 객체 모델(200)은 화면을 통해 표시될 수 있다. 이후 생성된 3차원 객체 모델(200)을 향해 광선(ray)을 발사하여 3차원 객체 모델(200)의 표면(201)과 광선이 교차하는 지점(210)을 선정한다. 자세한 방법은 도 5에서 설명한다. 이후 3차원 객체 모델(200)의 표면(201)과 광선이 교차하는 지점(210)을 이용하여 삼각 메쉬(220)를 구성하여 삼각 메쉬 모델(221)을 얻는다. 삼각 메쉬 모델(221)은 3차원 객체 모델(200)의 한 종류이다. 즉 3차원 객체 모델(200)이 삼각 메쉬로 구성된 것을 삼각 메쉬 모델(221)이라고 한다.
도 5는 본 개시에 따른 3차원 객체 모델을 향해 광선(ray)을 발사하여 3차원 객체 모델의 표면과 광선이 교차하는 지점을 선정하는 방법의 일 예를 보여주는 도면이다.
먼저 3차원 객체 모델(200)을 직육면체(230)로 둘러싼다. 이후 직육면체를 구성하는 각각의 평면에서 수직한 방향으로 3차원 객체 모델을 향해 광선을 발사한다. 3차원 객체 모델을 향해 광선을 발사하기 위해 직육면체를 구성하는 6면을 각각 일정한 간격의 격자 구조로 나눈다. 도 5(a)에서는 직육면체(230)의 6면 중 상면(231)을 일정한 간격의 격자 구조(232)로 나눈 것을 도시하였다. 이후 각 격자 포인트(233)에서 3차원 객체 모델(200)을 향해 수직인 방향으로 광선을 발사한다. 수직으로 발사한 광선과 3차원 객체 모델(200)의 표면(201)이 교차하는 지점(210)을 도 4(b)에 도시하였다. 도 5에서는 이해를 돕기 위해서 3차원 객체 모델(200)이 화면에 표시된 것처럼 하여 직육면체(230)로 3차원 객체 모델(200)을 둘러싸고 있으며 수직으로 발사한 광선과 3차원 객체 모델(200)의 표면(201)이 교차하는 지점(210)을 눈으로 볼 수 있도록 표시하였으나 화면에 표시하지 않고서도 수직으로 발사한 광선과 3차원 객체 모델(200)의 표면(201)이 교차하는 지점(210)을 구할 수 있다. 예를 들어 그래픽 카드를 사용하여 그래픽 작업(예 : off-screen rendering)을 통해 수직으로 발사한 광선과 3차원 객체 모델(200)의 표면(201)이 교차하는 지점(210)을 구할 수 있으며 또는 3차원 데이터가 있다면 평면의 방정식과 직선의 방정식을 동시에 만족하는 해를 구하는 간단한 선형대수학으로도 수직으로 발사한 광선과 3차원 객체 모델(200)의 표면(201)이 교차하는 지점(210)을 구할 수 있는 등 다양한 공지된 기술을 사용할 수 있다. 삼각 메쉬 모델(221)의 정밀도를 향상시키고자 하는 경우에는 격자 구조(232)에서 격자 사이의 간격을 줄이면 된다. 도 5(b)는 동일한 작업을 직육면체(230)를 구성하는 우측 평면(234)에 대해서 진행하여 얻은 삼각 메쉬 모델(222)을 보여준다. 도 5(c)는 동일한 작업을 직육면체(230)를 구성하는 모든 평면에 대해서 진행하여 얻은 각각의 결과를 합친 삼각 메쉬 모델(223)을 보여준다. 도 5(c)를 보면 3차원 객체 모델(200)이 삼각 메쉬 모델(223)로 변형되었다. 이와 같이 만들어진 삼각 메쉬 모델(221, 222, 223)을 데이터로 저장한 것을 삼각 메쉬 형태의 데이터라 하며 대용량의 3차원 데이터를 삼각 메쉬 형태의 데이터로 경량화 할 수 있다.
도 6은 본 개시에 따른 3차원 객체 모델을 향해 광선(ray)을 발사하여 3차원 객체 모델의 표면과 광선이 교차하는 지점을 선정하는 방법의 다른 일 예를 보여주는 도면이다.
도 5에 기재된 방법의 경우 건물의 실내라든가 철봉 막대기처럼 안이 비어있는 구조물의 안쪽 표면에 대해서는 삼각 메쉬를 구성할 수 없다. 예를 들어 테이블 모양의 3차원 객체 모델(300)의 경우 도 6(b)와 같이 직육면체(310) 1개로 3차원 객체 모델(300)을 감싼다면 3차원 객체 모델(300)의 4개 기둥(301, 302, 303, 304)의 안쪽 면은 직육면체(310)를 구성하는 어떤 평면에서도 보이지 않기 때문에 삼각 메쉬로 나타낼 수 없다. 즉 도 6(c)가 4개 기둥(301, 302, 303, 304)에 대해 삼각 메쉬 모델로 생성될 모습이다. 이러한 문제점을 피하기 위해 삼각 메쉬 형태의 데이터로 변환하고자 하는 3차원 객체 모델이 외부에서 보이지 않는 부분이 있는 경우에는 도 6(d)와 같이 3차원 객체 모델(300)을 둘러싼 직육면체(310)를 8개의 하위 직육면체(311, 312, 313, 314, 315, 316, 317, 318)로 분할하고, 이후 각각의 직육면체를 사용하여 삼각 메쉬 모델을 구한다. 이후 각각 구한 삼각 메쉬 모델을 합쳐서 외부에서 보이지 않는 구조를 갖는 3차원 객체 모델(300)에 대하여 외부에서 보이지 않는 구조가 포함된 삼각 메쉬 모델을 얻을 수 있다. 도 6(d)에서는 하위 직육면체의 수를 8개로 하였지만 필요에 따라 하위 직육면체의 수는 늘리거나 줄일 수 있다.
도 7 내지 9는 본 개시에 따라 경량화된 삼각 메쉬 형태의 데이터에 의해 생성되는 삼각 메쉬 모델의 정밀도를 조정하는 방법의 일 예를 보여주는 도면이다.
삼각 메쉬 형태의 데이터를 사용하여 생성된 삼각 메쉬 모델의 정밀도(LOD)를 조정하는 것은 도 2에서 설명한 것처럼 LOD를 높이기 위해서는 삼각 메쉬 모델에 사용된 삼각형의 수를 늘려야 하며 LOD를 낮추기 위해서는 삼각 메쉬 모델에 사용된 삼각형의 수를 줄여야 한다. 본 개시에서는 삼각 메쉬 형태의 데이터를 경량화하기 위해서 삼각 메쉬 모델에 사용된 삼각형의 수를 줄이는 방법을 제공한다.
먼저 도 7(a)와 같은 삼각 메쉬 모델(400)이 존재할 때, 삼각 메쉬 모델을 구성하는 삼각형의 엣지(edge)는 프론티어(Frontier) 엣지(401)와 이너(Inner) 엣지(402)로 구분한다. 프론티어 엣지(401)는 삼각 메쉬(400)의 가장자리에 해당하는 엣지를 가리키고, 이너 엣지(402)는 삼각 메쉬 모델(400)의 안쪽에 있는 엣지를 가리킨다. 프론티어 및 이너 엣지를 논리적으로 구분하는 방법은 간단하다. 특정 엣지를 변으로 갖는 삼각형이 1개일 때는 프론티어 엣지이고, 해당 엣지를 변으로 하는 삼각형이 2개일 때는 이너 엣지이다. 본 개시에서 삼각 메쉬 모델에 사용된 삼각형의 수를 줄이는 방법을 엣지 소멸(collapse) 기법이라 한다. 엣지 소멸 기법은 엣지를 소멸시켜서 삼각형을 소멸시키는 방법이다. 엣지를 소멸시킨다는 의미는 엣지의 한쪽 끝점을 반대쪽 끝점으로 이동하여 일치시켜서 해당 엣지의 길이를 0이 되게 하여 기하학적으로 없앤다는 뜻이다. 예를 들어 도 7(b)와 같이 소멸시키고자 하는 엣지(403)를 화살표 방향으로 이동하여 엣지(403)의 길이를 0이 되게 하면 삼각형(404, 404)이 소멸된다. 엣지 소멸을 통해 LOD를 낮출 것인지 여부를 결정하는 기준은 소멸되는 엣지가 프론티어 엣지인가 아니면 이너 엣지인가 여부에 따라 다르다. 소멸되는 엣지가 이너 엣지인 경우는 도 8에서 설명한다. 소멸되는 엣지가 프론티어 엣지인 경우는 도 9에서 설명한다.
도 8을 보면 소멸되는 엣지가 이너 엣지인 경우, 소멸된 이너 엣지에 의해 모양이 변하는 삼각형 모두에 대해 모양이 변하기 전의 각각의 normal vector와 모양이 변한 후의 각각의 normal vector가 이루는 각도를 기준으로 낮아진 정밀도가 허용범위 이내인지 여부를 판단한다. 예를 들어 도 8(a)를 보면 바닥 모양은 같은데 높이가 다른 2 개의 피라미드 구조의 삼각 메쉬 모델(410, 420)에 대해 오른쪽 능변의 이너 엣지(411, 421)를 화살표 방향으로 소멸시키면 도 8(b)와 같이 동일한 모습의 두 개의 삼각형으로 이루어진 직사각형의 삼각 메쉬 모델(430)이 된다. 2 개의 삼각 메쉬 모델(410, 420) 각각에 대해 이너 엣지를 소멸시키는 과정에서 각각의 삼각 메쉬 모델(410, 420)의 삼각형(412, 422)의 normal vector 각도 변화를 삼각 메쉬 모델(410, 420)의 정면에서 바라보면 도 8(c)와 같다. 즉 높이가 높은 삼각 메쉬 모델(410)의 삼각형(412)의 모양이 변하기 전 normal vector(413)와 모양이 변한 후의 normal vector(414)가 이루는 각도(415)를 구할 수 있다. 동일한 방법으로 높이가 낮은 삼각 메쉬 모델(420)의 삼각형(422)의 모양이 변하기 전 normal vector(423)와 모양이 변한 후의 normal vector(424)가 이루는 각도(425)를 구할 수 있다. 구해진 각도 값과 기준값을 비교하여 삼각 메쉬 모델(410, 420)의 낮아진 정밀도가 허용범위 이내인지 여부를 판단한다. 허용범위 이내인지 여부를 결정하는 기준값은 미리 설정해 놓는다. 허용범위 이내인지 여부를 결정하는 기준값은 사용자의 인지 여부를 기준으로 결정할 수 있다. 예를 들어 사용자가 인지할 수 있을 정도를 넘어서는 모양 변경은 허용되지 않도록 할 수 있다. 이해를 돕기 위해 도 8에 기재된 높이가 다른 삼각 메쉬 모델(410, 420)로 설명하면, 높이가 높은 삼각 메쉬 모델(410)의 normal vector가 이루는 각도(415)가 기준값보다 큰 경우에는 이너 엣지(411)를 소멸시키지 않고 높이가 낮은 삼각 메쉬 모델(420)의 Normal vector가 이루는 각도(415)가 기준값보다 작은 경우에는 이너 엣지(421)를 소멸시킨다. 즉 정해진 기준값에 따라 기준값보다 작은 변화가 있는 경우에만 이너 엣지를 소멸시켜 삼각 메쉬 형태의 데이터 크기를 경량화한다. 따라서 정해진 기준값이 여러 개인 경우 복수의 정밀도를 갖는 삼각 메쉬 형태의 데이터를 만들 수 있다.
또한 이너 엣지가 소멸 가능한지를 알아보기 위해 해당 이너 엣지의 2개의 끝점 중 어느 것을 움직일지에 대해 선택하는 기준은, 끝점을 움직였을 경우 영향을 받는 인접 엣지들이 모두 이너 엣지인 경우에만 허용한다. 2개의 끝점을 움직였을 때 두 경우 모두 이너 엣지들만 영향을 받는다면 두 경우 모두 이너 엣지가 소멸 가능한지 여부를 테스트 한다.
도 9를 보면 소멸되는 엣지가 프론티어 엣지인 경우, 소멸된 프론티어 엣지에 연결되어 있는 인접한 프론티어 엣지의 소멸 전후 발생한 각도 차이를 기준값과 비교하여 낮아진 정밀도가 허용범위 이내인지 여부를 판단한다. 예를 들어 도 9(a)의 삼각 메쉬 모델(500)의 프론티어 엣지(501)의 양쪽 끝점은 항상 다른 프론티어 엣지(502, 503)에 연결되어 있으므로, 하나의 프론티어 엣지(501)를 소멸시키면 반드시 2개의 인접한 프론티어 엣지(502, 503)들 중 1개는 영향을 받게 된다. 따라서 프론티어 엣지(501) 소멸 작업에 의해 영향을 받는 인접한 프론티어 엣지(502, 503)의 소멸 작업 전후의 각도 차이를 기준값과 비교하여 소멸 적용 여부를 결정한다. 물론 허용범위 이내인지 여부를 결정하는 기준값은 사용자의 인지 여부를 기준으로 결정할 수 있다. 도 9(b)를 보면 프론티어 엣지(501)를 오른쪽 화살표 방향으로 움직여 소멸시키는 경우 소멸 작업의 영향을 받은 인접 프론티어 엣지(502)의 각도 변화(504)가 기준값보다 크므로 엣지 소멸을 수행할 수 없고, 프론티어 엣지(501)를 왼쪽 화살표 방향으로 움직여 소멸시키는 경우 소멸 작업의 영향을 받은 인접 프론티어 엣지(503)의 각도 변화(505)가 기준값보다 작으므로 엣지 소멸을 수행할 수 있다고 판단할 수 있다. 도 9(c)는 삼각 메쉬 모델(510)을 본 개시에 따른 엣지 소멸 기법을 사용하여 경량화한 삼각 메쉬 모델(511)을 보여준다.
도 10 내지 도 11은 본 개시를 적용한 실시 예를 보여주는 도면이다.
3차원 데이터를 사용한 3차원 객체 모델(610)을 삼각 메쉬 형태의 데이터로 경량화 후 정밀도를 조정하여 얻은 복수의 LOD에 따른 삼각 메쉬 모델(611, 612, 613, 614)에 텍스처(texture)를 적용한 것(600, 601, 602, 603, 604)을 보여주는 도면이다. 3차원 객체 모델(610)은 삼각 메쉬로 이루어진 삼각 메쉬 모델이다. 다만 삼각 메쉬 모델을 구성하고 있는 삼각 메쉬의 수가 410,346 개로 고정밀 삼각 메쉬 모델에 해당한다. 고정밀도를 갖는 삼각 메쉬 모델(610)에 대해 격자 구조를 적용하여 경량화된 삼각 메쉬 모델(611)을 얻었다. 본 실시 예에서는 격자 구조의 간격을 50cm로 하였으며, 격자 구조의 간격은 필요에 따라 변경할 수 있다. 이후 엣지 소멸 기법을 복수의 기준값을 적용하여 다양한 정밀도를 갖는 삼각 메쉬 모델(612, 613, 614)를 얻었다. 본 실시 예에서는 가장 정밀도가 낮은 경우에 이너 엣지 소멸 기준값은 20 °이고 프론티어 엣지의 소멸 기준값은 5°를 적용하였으며, 필요에 따라 기준값은 변경할 수 있다. 가장 낮은 정밀도를 갖는 삼각 메쉬 모델(614)을 구성하고 있는 삼각형은 5,252개 이며 3차원 객체 모델(610)에 비해 1.28%의 크기를 갖는 데이터 경량화가 이루어졌다.
본 개시는 대용량의 3차원 데이터를 실시간으로 웹 서비스하는 모든 분야에 적용될 수 있다.
이하 본 개시의 다양한 실시 형태에 대하여 설명한다.
(1) 웹 서비스를 위한 3차원 데이터를 처리하는 방법에 있어서, 3차원 객체의 3차원 데이터를 수신하는 단계; 수신된 3차원 객체의 3차원 데이터를 삼각 메쉬 형태의 데이터로 경량화하는 단계; 그리고 경량화된 삼각 메쉬 형태의 데이터로 생성되는 삼각 메쉬 모델의 정밀도를 조정하는 단계;를 포함하며, 수신된 3차원 객체의 3차원 데이터를 삼각 메쉬 형태의 데이터로 경량화하는 단계는 수신된 3차원 객체의 3차원 데이터를 사용하여 3차원 객체 모델을 생성하는 단계; 생성된 3차원 객체 모델을 향해 광선(ray)을 발사하여 3차원 객체 모델의 표면과 광선이 교차하는 지점을 선정하는 단계; 그리고 3차원 객체 모델의 표면과 광선이 교차하는 지점을 이용하여 삼각 메쉬 모델을 구성하는 단계;를 포함하는 웹 서비스를 위한 3차원 데이터를 처리하는 방법.
(2) 3차원 객체 모델을 향해 광선(ray)을 발사하여 3차원 객체 모델의 표면과 광선이 교차하는 지점을 선정하는 단계는 3차원 객체 모델을 직육면체로 둘러싼 후 직육면체를 구성하는 각각의 평면에서 수직한 방향으로 3차원 객체 모델을 향해 광선을 발사하는 웹 서비스를 위한 3차원 데이터를 처리하는 방법.
(3) 3차원 객체 모델을 직육면체로 둘러싼 후 직육면체를 구성하는 각각의 평면을 일정한 간격의 격자 구조로 나눈 후, 격자 포인트에서 3차원 객체 모델을 향해 광선을 발사하는 웹 서비를 위한 3차원 데이터를 처리하는 방법.
(4) 3차원 객체 모델을 둘러싼 직육면체를 n 개의 하위 직육면체로 분할한 후 각각의 직육면체를 구성하는 각각의 평면에서 수직한 방향으로 3차원 객체 모델을 향해 광선을 발사하는 웹 서비스를 위한 3차원 데이터를 처리하는 방법.
(5) 경량화된 삼각 메쉬 형태의 데이터로 생성되는 삼각 메쉬 모델의 정밀도를 조정하는 단계는 삼각 메쉬 모델을 구성하는 삼각형 각각의 엣지를 프론티어 엣지(Frontier Edge)와 이너 엣지(Inner edge)로 구분하는 단계; 삼각 메쉬 모델을 구성하는 삼각형 각각에 대해 프론티어 엣지와 이너 엣지 중 적어도 하나의 엣지를 소멸시키는 단계; 그리고 소멸된 엣지에 의해 낮아진 정밀도가 허용범위 이내인지 여부를 판단하는 단계;를 포함하는 웹 서비스를 위한 3차원 데이터를 처리하는 방법.
(6) 이너 엣지를 소멸시키는 경우, 소멸되는 이너 엣지에 영향을 받는 엣지가 모두 이너 엣지인 웹 서비스를 위한 3차원 데이터를 처리하는 방법.
(7) 소멸된 엣지에 의해 낮아진 정밀도가 허용범위 이내인지 여부를 판단하는 단계는 소멸된 엣지가 이너 엣지인 경우, 소멸된 이너 엣지에 의해 모양이 변하는 삼각형 모두에 대해 모양이 변하기 전의 각각의 normal vector와 모양이 변한 후의 각각의 normal vector가 이루는 각도를 기준으로 낮아진 정밀도가 허용범위 이내인지 여부를 판단하는 웹 서비스를 위한 3차원 데이터를 처리하는 방법.
(8) 소멸된 엣지에 의해 낮아진 정밀도가 허용범위 이내인지 여부를 판단하는 단계는 소멸된 엣지가 프론티어 엣지인 경우, 소멸된 프론티어 엣지에 연결되어 있는 인접한 프론티어 엣지의 소멸 전후 발생한 각도 차이를 기준으로 낮아진 정밀도가 허용범위 이내인지 여부를 판단하는 웹 서비스를 위한 3차원 데이터를 처리하는 방법.
(9) 웹 서비스를 위한 3차원 데이터를 처리하는 방법에 있어서, 3차원 객체의 3차원 데이터를 수신하는 단계; 수신된 3차원 객체의 3차원 데이터를 삼각 메쉬 형태의 데이터로 경량화하는 단계; 그리고 경량화된 삼각 메쉬 형태의 데이터로 생성되는 삼각 메쉬 모델의 정밀도를 조정하는 단계;를 포함하며, 경량화된 삼각 메쉬 형태의 데이터로 생성되는 삼각 메쉬 모델의 정밀도를 조정하는 단계는 삼각 메쉬 모델을 구성하는 삼각형 각각의 엣지를 프론티어 엣지와 이너 엣지로 구분하는 단계; 삼각 메쉬 모델을 구성하는 삼각형 각각에 대해 프론티어 엣지와 이너 엣지 중 적어도 하나의 엣지를 소멸시키는 단계; 그리고 소멸된 엣지에 의해 낮아진 정밀도가 허용범위 이내인지 여부를 판단하는 단계;를 포함하는 웹 서비스를 위한 3차원 데이터를 처리하는 방법.
(10) 이너 엣지를 소멸시키는 경우, 소멸되는 이너 엣지에 영향을 받는 엣지가 모두 이너 엣지인 웹 서비스를 위한 3차원 데이터를 처리하는 방법.
(11) 소멸된 엣지에 의해 낮아진 정밀도가 허용치 이내인지 여부를 판단하는 단계는 소멸된 엣지가 이너 엣지인 경우, 소멸된 이너 엣지에 의해 모양이 변하는 삼각형 모두에 대해 모양이 변하기 전의 각각의 normal vector와 모양이 변한 후의 각각의 normal vector가 이루는 각도를 기준으로 허용범위를 판단하는 웹 서비스를 위한 3차원 데이터를 처리하는 방법.
본 개시에 따르면, 3차원 데이터를 처리하는 속도가 향상된 웹 서비스가 가능하다.
본 개시에 따르면, 정밀도 높고 용량이 큰 3차원 데이터를 쉽게 경량화할 수 있다.
3차원 객체 모델 : 230, 600
삼각 메쉬 모델 : 20, 21, 22, 23, 221, 222, 223, 400, 410, 420, 500, 510, 511, 610, 611, 612, 613, 614

Claims (11)

  1. 웹 서비스를 위한 3차원 데이터를 처리하는 방법에 있어서,
    3차원 객체의 3차원 데이터를 수신하는 단계;
    수신된 3차원 객체의 3차원 데이터를 삼각 메쉬 형태의 데이터로 경량화하는 단계; 그리고
    경량화된 삼각 메쉬 형태의 데이터로 생성되는 삼각 메쉬 모델의 정밀도를 조정하는 단계;를 포함하며,
    수신된 3차원 객체의 3차원 데이터를 삼각 메쉬 형태의 데이터로 경량화하는 단계는
    수신된 3차원 객체의 3차원 데이터를 사용하여 3차원 객체 모델을 생성하는 단계;
    생성된 3차원 객체 모델을 향해 복수의 광선(ray)을 발사하여 3차원 객체 모델의 표면과 복수의 광선이 교차하는 복수의 지점을 선정하는 단계; 그리고
    3차원 객체 모델의 표면과 광선이 교차하는 복수의 지점을 연결하여 삼각 메쉬 모델을 구성하는 단계;를 포함하며,
    3차원 객체 모델을 향해 복수의 광선(ray)을 발사하여 3차원 객체 모델의 표면과 광선이 교차하는 지점을 선정하는 단계는
    3차원 객체 모델을 직육면체로 둘러싼 후 직육면체를 구성하는 각각의 평면에서 수직한 방향으로 3차원 객체 모델을 향해 서로 평행한 복수의 광선을 발사하는 웹 서비스를 위한 3차원 데이터를 처리하는 방법.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    3차원 객체 모델을 직육면체로 둘러싼 후 직육면체를 구성하는 각각의 평면을 일정한 간격의 격자 구조로 나눈 후, 격자 포인트에서 3차원 객체 모델을 향해 광선을 발사하는 웹 서비를 위한 3차원 데이터를 처리하는 방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    3차원 객체 모델을 둘러싼 직육면체를 n 개의 하위 직육면체로 분할한 후 각각의 직육면체를 구성하는 각각의 평면에서 수직한 방향으로 3차원 객체 모델을 향해 광선을 발사하는 웹 서비스를 위한 3차원 데이터를 처리하는 방법.
  5. 청구항 1에 있어서,
    경량화한 삼각 메쉬 형태의 데이터로 생성되는 삼각 메쉬 모델의 정밀도를 조정하는 단계는
    삼각 메쉬 모델을 구성하는 삼각형 각각의 엣지를 프론티어 엣지(Frontier Edge)와 이너 엣지(Inner edge)로 구분하는 단계;
    삼각 메쉬 모델을 구성하는 삼각형 각각에 대해 프론티어 엣지와 이너 엣지 중 적어도 하나의 엣지를 소멸시키는 단계; 그리고
    소멸된 엣지에 의해 낮아진 정밀도가 허용범위 이내인지 여부를 판단하는 단계;를 포함하는 웹 서비스를 위한 3차원 데이터를 처리하는 방법.
  6. 청구항 5에 있어서,
    이너 엣지를 소멸시키는 경우, 소멸되는 이너 엣지에 영향을 받는 엣지가 모두 다른 이너 엣지인 웹 서비스를 위한 3차원 데이터를 처리하는 방법.
  7. 청구항 5에 있어서,
    소멸된 엣지에 의해 낮아진 정밀도가 허용범위 이내인지 여부를 판단하는 단계는
    소멸된 엣지가 이너 엣지인 경우, 소멸된 이너 엣지에 의해 모양이 변하는 삼각형 모두에 대해 모양이 변하기 전의 각각의 normal vector와 모양이 변한 후의 각각의 normal vector가 이루는 각도를 기준으로 낮아진 정밀도가 허용범위 이내인지 여부를 판단하는 웹 서비스를 위한 3차원 데이터를 처리하는 방법.
  8. 청구항 5에 있어서,
    소멸된 엣지에 의해 낮아진 정밀도가 허용범위 이내인지 여부를 판단하는 단계는
    소멸된 엣지가 프론티어 엣지인 경우, 소멸된 프론티어 엣지에 연결되어 있는 인접한 프론티어 엣지의 소멸 전후 발생한 각도 차이를 기준으로 낮아진 정밀도가 허용범위 이내인지 여부를 판단하는 웹 서비스를 위한 3차원 데이터를 처리하는 방법.
  9. 웹 서비스를 위한 3차원 데이터를 처리하는 방법에 있어서,
    3차원 객체의 3차원 데이터를 수신하는 단계;
    수신된 3차원 객체의 3차원 데이터를 삼각 메쉬 형태의 데이터로 경량화하는 단계; 그리고
    경량화된 삼각 메쉬 형태의 데이터로 생성되는 삼각 메쉬 모델의 정밀도를 조정하는 단계;를 포함하며,
    경량화된 삼각 메쉬 형태의 데이터로 생성되는 삼각 메쉬 모델의 정밀도를 조정하는 단계는
    삼각 메쉬 모델을 구성하는 삼각형 각각의 엣지를 프론티어 엣지와 이너 엣지로 구분하는 단계;
    삼각 메쉬 모델을 구성하는 삼각형 각각에 대해 프론티어 엣지와 이너 엣지 중 적어도 하나의 엣지를 소멸시키는 단계; 그리고
    소멸된 엣지에 의해 낮아진 정밀도가 허용범위 이내인지 여부를 판단하는 단계;를 포함하며,
    소멸된 엣지에 의해 낮아진 정밀도가 허용치 이내인지 여부를 판단하는 단계는
    소멸된 엣지가 이너 엣지인 경우, 소멸된 이너 엣지에 의해 모양이 변하는 삼각형 모두에 대해 모양이 변하기 전의 각각의 normal vector와 모양이 변한 후의 각각의 normal vector가 이루는 각도를 기준으로 허용범위를 판단하는 웹 서비스를 위한 3차원 데이터를 처리하는 방법.
  10. 청구항 9에 있어서,
    이너 엣지를 소멸시키는 경우, 소멸되는 이너 엣지에 영향을 받는 엣지가 모두 다른 이너 엣지인 웹 서비스를 위한 3차원 데이터를 처리하는 방법.
  11. 삭제
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