KR102073205B1

KR102073205B1 - 복수 개의 다른 파장의 레이저를 포함하는 3차원 스캔 방법 및 스캐너

Info

Publication number: KR102073205B1
Application number: KR1020197011378A
Authority: KR
Inventors: 준 젱; 샹지안 첸
Original assignee: 항저우 스캔테크 컴파니 리미티드
Priority date: 2016-10-19
Filing date: 2017-05-11
Publication date: 2020-02-04
Also published as: EP3531066B1; WO2018072433A1; EP3531066A4; EP3531066A1; CN106500628A; CN106500628B; KR20190051052A

Abstract

본 발명은 복수 개의 다른 파장의 레이저를 포함하는 3차원 스캔 방법에 있어서, 3차원 스캔 방법을 구현하는 스캐너는 적어도 2개의 위치가 고정되는 카메라와 적어도 2개의 레이저 프로젝터를 포함하고, 적어도 2개의 레이저 프로젝터는 적어도 2가지 다른 파장에 대응되며, 2개의 카메라의 공간 위치 관계의 교정이 주어지고, 3차원 스캔 방법은 2개의 카메라에 의해 촬영된 스캔되는 물체 표면에 투영되는 레이저 윤곽선의 2D 패턴에 따라 하이라이트 중심의 2차원 라인을 각각 식별하여 획득한 후, 삼각법 원리와 에피폴라 제약조건 원리를 통해 3차원 점 구름 데이터를 획득한다. 또한 복수 개의 다른 파장의 레이저를 포함하는 3차원 스캔 방법을 구현하는 스캐너를 제공한다. 본 발명은 다른 복수 개의 파장을 포함하여 적용성이 양호하고 단일 스캐너의 기능을 크게 증가할 수 있고 가성비를 향상시킨다.

Description

복수 개의 다른 파장의 레이저를 포함하는 3차원 스캔 방법 및 스캐너

본 발명은 3차원 스캔기술에 관한 것으로서, 특히 3차원 스캔 방법 및 스캐너에 관한 것이다.

최근 나타난 핸드 헬드 레이저 3차원 스캐너, 레이저 3차원 윤곽 센서 등 3차원 측정기의 원리는 모두 레이저와 카메라의 조합을 통해 삼각 측량법에 따라 물체 표면의 3차원 데이터를 획득하는 원리를 이용한 것으로서, 이러한 측량 원리의 응용이 점차적으로 광범위하게 사용되며 고정밀도 3차원 측량 분야의 주요 측량 방법 중 하나로서 기계, 자동차, 항공, 조각, 의료 및 기타 산업에서 널리 사용되고 있다.

이러한 레이저와 카메라를 토대로 한 3차원 측량 방법 중 레이저 주파수대는 흔히 405nm의 보라색 레이저, 450nm의 청색 레이저, 532nm의 녹색 레이저, 650nm의 적색 레이저 등이 있으며, 다른 주파수대의 레이저가 3차원 스캔 효과에 미치는 영향은 다르다. 예컨대 적색 레이저는 스페클 현상이 비교적 뚜렷하여 스캐닝의 정확도에 영향을 주지만, 적색 레이저는 비교적 안정적이고 눈에 상대적으로 안전한 편이다. 이와 비교하면, 청색 레이저는 스페클 현상은 별로 뚜렷하지 않고 카메라의 식별 정확도가 높아 보다 좋은 스캐닝 결과를 얻을 수 있다. 하지만, 청색 레이저는 눈에 해롭기 때문에 보안경의 착용이 필요하여 이를 이용한 3차원 스캔의 응용장소가 제한된다. 따라서, 적합한 주파수대의 레이저를 선택함과 동시에 다른 3차원 스캔 장소의 수요에 충족하는 것은 매우 어려운 일이다.

기존의 핸드 헬드 레이저 3차원 스캐너의 단일 파장만 가지고 적용성이 떨어지고 비용이 높은 단점을 극복하기 위해, 본 발명은 복수 개의 다른 파장을 가지고, 적용성이 양호하며, 단일 스캐너의 기능이 증가되고, 가성비가 향상된 복수 개의 다른 파장의 레이저를 포함하는 3차원 스캔 방법 및 스캐너를 제공하고 있다.

기술적 문제를 해결하기 위한 본 발명의 기술적 수단은,

복수 개의 다른 파장의 레이저를 포함하는 3차원 스캔 방법에 있어서, 상기 3차원 스캔 방법을 구현하는 스캐너는 적어도 2개의 위치가 고정되는 카메라와 적어도 2개의 레이저 프로젝터를 포함하고, 상기 적어도 2개의 레이저 프로젝터는 적어도 2가지 다른 파장에 대응되며, 상기 2개의 카메라의 공간 위치 관계의 교정이 주어진다. 상기 3차원 스캔 방법은 아래와 같다.

2개의 카메라에 의해 촬영된 스캔되는 물체 표면에 투영되는 레이저 윤곽선의 2D 패턴에 따라 하이라이트 중심의 2차원 라인을 각각 식별하여 획득한 후, 삼각법 원리와 에피폴라 제약조건 원리를 통해 3차원 점 구름 데이터를 획득한다.

더 나아가, 2개의 카메라는 스캔되는 물체 표면의 레이저 윤곽 피처를 포착하는 동시에 시야에서의 스캔되는 물체 표면의 고유 피처 점을 식별함으로써 상대 위치의 변화정보를 획득하고, 전후 프레임의 위치 변화 정보를 이용하여 스캐너의 연속 프레임이 획득한 3차원 윤곽선 점 구름 데이터를 하나의 좌표계로 결합시켜, 스캔되는 물체의 완전한 표면의 3차원 윤곽 점 구름 데이터를 획득하여 연속 스캔을 구현한다.

또는, 위치 신호를 가진 어셈블리 라인 또는 선형 슬라이드, 각도 신호를 가진 회전 플랫폼 상에 스캔되는 물체를 올려 두는 것을 통해 스캐너와 스캔되는 물체의 상대위치의 변화정보를 직접 획득한 다음, 전후 프레임의 위치 변화정보를 이용하여 스캐너의 연속 프레임이 획득한 3차원 윤곽선 점 구름 데이터를 하나의 좌표계로 결합시켜, 스캔되는 물체의 완전한 표면의 3차원 윤곽 점 구름 데이터를 획득하여 연속 스캔을 구현한다.

더 나아가, 상기 3차원 스캔 방법은 아래와 같은 단계를 포함한다.

단계1): 사전에 적어도 2개의 카메라가 각각 다른 파장에서의 카메라 내부 파라미터와 왜곡 계수를 교정한다.

단계 2): 사전에 2개의 카메라의 위치관계를 각각 교정한다.

단계 3): 스캔 전에, 현장의 정밀도 및 스캔 면 폭의 수요에 따라 대응되는 주파수대 레이저 프로젝터를 선택하여 스캐닝하고, 설정에 따라 대응 파장에서의 적어도 2개의 카메라를 선택하여 내부 파라미터 및 왜곡 계수를 교정하여 2D 이미지 레이저 윤곽선 추출기와 3D 구조기로 출력한다.

단계 4): 스캔할 때, 적어도 2개의 카메라는 포착된 물체 표면의 레이저 윤곽 이미지를 2D 이미지 레이저 윤곽선 추출기로 동기화 입력하고, 선택된 현재 주파수대의 적어도 2개의 카메라 내부 파라미터와 왜곡 계수에 따라 2폭의 이미지에 대하여 왜곡 보정을 수행하고, 보정된 이미지에서 각각 픽셀 그레이스케일 차이에 따라 라인 윤곽의 연결 영역을 추출하며, 상기 연결 영역 내의 그레이스케일의 중심에 따라 각각 서브 픽셀 레벨의 하이라이트 중심의 2차원 라인 집합을 계산하여 획득하고, 3D 구조기로 출력하고 3D 구조기는 선택된 현재 주파수대의 적어도 2개의 카메라 내부 파라미터, 왜곡 계수 및 2개의 카메라의 위치관계에 따라, 에피폴라 제약조건 원리를 통해 3차원 윤곽 점 구름 데이터를 획득하고 출력한다.

상기 단계 1)에서의 카메라의 교정 방법은 장정우 교정법을 사용하여 카메라의 초점 거리, 중심 오프셋 및 방사 왜곡 및 접선 왜곡 계수를 획득한다.

상기 단계 2)에서의 교정 방법은 입체 교정법을 사용한다.

복수 개의 다른 파장의 레이저를 포함하는 3차원 스캐너에 있어서, 상기 스캐너는 적어도 2개의 레이저 프로젝터와, 적어도 2개의 검출되는 물체 표면에 투영되는 레이저 패턴을 촬영하는 카메라와 하나의 카메라에 연결되어 이미지 식별 및 3차원 재구성하는 계산 처리 유닛을 포함하고, 상기 적어도 2개의 레이저 프로젝터는 적어도 두 가지 다른 파장에 대응하고, 상기 적어도 2개의 레이저 프로젝터는 위치가 고정되며, 상기 2개의 카메라의 공간 위치 관계의 교정이 주어지고, 상기 적어도 2개의 카메라의 출력단과 상기 계산 처리 유닛은 연결되고, 상기 계산 처리 유닛은 2D 이미지 레이저 윤곽선 추출기, 3D 구조기와 적어도 2개의 카메라의 선정된 파장에서의 교정 내부 파라미터와 왜곡 계수를 선택하는 주파수대 전환 판단기를 포함하고, 상기 적어도 2개의 카메라의 출력단과 상기 2D 이미지 레이저 윤곽선 추출기는 연결되며, 상기 2D 이미지 레이저 윤곽선 추출기와 상기 3D 구조기, 상기 주파수대 전환 판단기는 각각 상기 2D 이미지 레이저 윤곽선 추출기, 3D 구조기와 연결된다.

더 나아가, 상기 레이저 프로젝터와 카메라의 트리거단은 모두 상기 동일한 파장의 하나 또는 복수의 레이저 프로젝터와 카메라를 선택적으로 트리거하여 동기화 작업하도록 하는 동기화 트리거 유닛과 연결된다.

더 나아가, 상기 카메라에 다중 대역 통과 필터를 설치하고, 상기 필터의 대역 통과 주파수대와 상기 적어도 2개의 레이저 프로젝터의 적어도 2가지 파장은 대응된다.

더 나아가, 적어도 2개의 다른 파장의 레이저 프로젝터는 청색 주파수대의 레이저 프로젝터와 적색 주파수대의 레이저 프로젝터를 포함한다.

본 발명의 기술적 구상은 아래와 같다. 짧은 주파수대의 레이저와 긴 주파수대의 레이저를 동시에 한 대의 스캐너에 설치하면, 다른 주파수대의 광선이 2가지 매개물을 통과하는 굴절률이 다르므로 고정 초점 거리와 조리개의 카메라는 다른 주파수대 광선에 다른 초점을 가지기 때문에, 비교적 짧은 주파수대 광선을 반사하는 피사체의 초점을 촬영하는 것이 파장이 비교적 긴 광선을 반사하는 피사체의 초점을 촬영하는 것보다 카메라에 더 접근한다. 적색과 청색 두 가지 주파수대를 예로 들어, 초점을 정확히 맞추기 위해 청색 물체가 적색 물체보다 카메라에 더 가까이 있어야 하고, 카메라의 해상도가 변하지 않는 상황에서 가까이 있는 물체를 촬영한다는 것은 더 작은 국부를 동일한 면적의 감광소자 상에 투영한다는 것을 의미하며, 즉 촬영된 청색 물체의 폭 면이 비교적 작지만 해상도는 비교적 높고, 촬영된 적색 물체의 폭 면은 비교적 크지만 해상도가 비교적 낮다. 또한, 레이저가 단색 광이기 때문에, 물체 표면에 조사될 경우 간섭 현상이 생기며 카메라에 의해 포착된 피사체 표면의 레이저 윤곽선 상에 불균일하게 분포된 과립형 광점, 즉 레이저 스페클이 생긴다. 주파수대가 비교적 짧은 레이저의 스페클 현상은 주파수대가 비교적 긴 레이저보다 약하여 카메라에 포착되는 피사체 표면의 레이저 윤곽선도 보다 더 예리하고 표면의 세부사항을 획득하기에 더욱 유리하다.

(유익효과)

본 발명의 유익한 효과는 전통적인 단일 파장 레이저를 포함하는 3차원 스캐너와 비교해 보았을 때 고정밀도 측정 상황에서도 응용할 수 있고 일반적인 3차원 스캔 상황에서도 고효율적으로 안전하게 사용할 수 있는 것으로써 단일 스캐너의 기능을 크게 증가할 수 있고 그 가성비를 향상시키는 데 있다.

도 1은 복수 개의 다른 파장의 레이저를 포함하는 3차원 스캐너의 원리도이다.
도 2는 동기화 트리거 유닛의 내부 작업의 원리 설명도이다.
도 3은 계산 처리 유닛의 원리도이다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.

(실시 예 1)

도 1~도 3을 참조하면, 복수 개의 다른 파장의 레이저를 포함하는 3차원 스캔 방법에 있어서, 상기 3차원 스캔방법을 구현하는 스캐너는 적어도 2개의 위치가 고정되는 카메라 및 적어도 2개의 레이저 프로젝터를 포함하고, 상기 적어도 2개의 레이저 프로젝터는 적어도 2가지 다른 파장에 대응하고, 상기 2개의 카메라의 공간위치 관계의 교정이 주어지며, 상기 3차원 스캔 방법은 아래와 같다.

2개의 카메라에 의해 촬영된 스캔되는 물체 표면에 투영되는 레이저 윤곽선의 2D 패턴에 따라 하이라이트 중심의 2차원 라인을 각각 식별하여 획득한 후 3차원 삼각법 원리와 에피폴라 제약조건 원리를 통해 상기 후보 3차원 점 구름 데이터를 획득한다.

더 나아가, 2개의 카메라는 스캔되는 물체 표면의 레이저 윤곽 피처를 포착하는 동시에 시야에서의 스캔되는 물체 표면의 고유 피처 점을 식별하여 상대 위치의 변화정보를 획득하고, 전후 프레임의 위치 변화 정보를 이용하여, 스캐너의 연속 프레임이 획득한 3차원 윤곽선 점 구름 데이터를 하나의 좌표계에 결합시켜 스캔 되는 물체의 완전한 표면의 3차원 윤곽 점 구름 데이터를 획득하여 연속 스캔을 구현한다.

또는, 위치 신호를 가진 어셈블리 라인 또는 선형 슬라이드, 각도 신호를 가진 회전 플랫폼 상에 스캔되는 물체를 올려 두는 것을 통해 스캐너와 스캔되는 물체의 상대위치의 변화정보를 직접 획득한 다음, 전후 프레임의 위치 변화정보를 통해 스캐너의 연속 프레임이 획득한 3차원 윤곽선 점 구름 데이터를 하나의 좌표계로 결합시켜, 스캔되는 물체의 완전한 표면의 3차원 윤곽 점 구름 데이터를 획득하여 연속 스캔을 구현한다.

1) 사전에 적어도 2개의 카메라의 각각의 다른 파장에서의 카메라 내부 파라미터와 왜곡 계수를 교정한다.

2) 사전에 2개의 카메라의 위치관계를 각각 교정한다.

3) 스캔 전에, 현장의 정밀도 및 스캔 면 폭의 수요에 따라 대응되는 주파수대 레이저 프로젝터를 선택하여 스캐닝하고, 설정에 따라 대응 파장에서의 적어도 2개의 카메라를 선택하여 내부 파라미터 및 왜곡 계수를 교정하여 2D 이미지 레이저 윤곽선 추출기와 3D 구조기로 출력한다.

4) 스캔할 때, 적어도 2개의 카메라는 포착된 물체 표면의 레이저 윤곽 이미지를 2D 이미지 레이저 윤곽선 추출기로 동기화 입력하고, 선택된 현재 주파수대의 적어도 2개의 카메라 내부 파라미터와 왜곡 계수에 따라 2폭의 이미지에 대하여 왜곡 보정을 수행하고 보정된 이미지에서 각각 픽셀 그레이스케일 차이에 따라 라인 윤곽의 연결 영역을 추출하며, 상기 연결 영역 내의 그레이스케일의 중심에 따라 각각 서브 픽셀 레벨의 하이라이트 중심의 2차원 라인 집합을 계산하여 획득하고 3D 구조기로 출력하며, 3D 구조기는 선택된 현재 주파수대의 적어도 2개의 카메라 내부 파라미터, 왜곡 계수 및 2개의 카메라의 위치관계에 따라, 에피폴라 제약조건 원리를 통해 3차원 윤곽 점 구름 데이터를 획득하고 출력한다.

상기 단계 1)에서 카메라의 교정 방법은 장정우 교정법을 사용하여 카메라의 초점 거리, 중심 오프셋 및 방사 왜곡 및 접선 왜곡 계수를 획득한다.

상기 단계 2)에서 교정 방법은 입체 교정법을 사용한다.

2개의 카메라와 하나의 적색 주파수대 및 하나의 청색 주파수대 2개의 선형 레이저를 포함하는 프로젝터를 예로 들어 본 기술적 수단의 구현 원리를 구체적으로 설명한다. 도 1과 같이, 주파수대 1 레이저 프로젝터는 적색 선형 레이저이고, 주파수대 2 레이저 프로젝터는 청색 선형 레이저이며, 동기화 트리거 유닛은 2개의 카메라의 외부 트리거 포트 및 2개의 레이저 프로젝터의 구동 제어 포트에 동시에 연결되고, 카메라와 현재 작업 중인 주파수대의 레이저 프로젝터에 대하여 동기화 트리거하고, 카메라에 실시간으로 포착된 이미지를 계산 처리 유닛으로 발송하여 입체 시각 3차원 재구성을 통해 3차원 점 구름을 최종적으로 계산하여 출력한다. 구체적으로 구현 방법은 도 3과 같으며, 단계는 아래와 같다.

단계 1: 사전에 1번 카메라와 2번 카메라의 각각 파장 1과 파장 2(파장 1과 파장 2는 각각 1번 레이저와 2번 레이저의 파장임)에서의 카메라 내부 파라미터와 왜곡 계수를 교정하고, 시스템의 계산 처리 유닛에 저장한다. 카메라의 교정 방법은 현재 광범위하게 사용되는 장정우 교정법을 사용하여 카메라의 초점 거리, 중심 오프셋 및 방사 왜곡 및 접선 왜곡 계수를 획득한다.

단계 2: 사전에 2개의 카메라의 위치관계를 교정하고, 교정 방법은 통상적인 입체 교정법을 사용할 수 있고, 교정 결과는 3D 구조기에 저장한다.

단계 3: 스캔 전에, 현장의 정밀도 및 스캔 면 폭의 수요에 따라 적색 주파수대 레이저 또는 청색 주파수대 레이저를 선택하여 스캐닝하며 주파수대 전환 판단기에 기록한다. 주파수대 전환 판단기는 설정에 따라 대응 파장에서의 2개의 카메라의 교정 내부 파라미터 및 왜곡 계수를 선택하여 2D 이미지 레이저 윤곽선 추출기 및 3D 구조기로 출력한다.

단계 4: 스캔할 때, 1번 카메라와 2번 카메라는 포착된 물체 표면의 레이저 윤곽 이미지 1과 물체 표면의 레이저 윤곽 이미지 2를 계산 처리 유닛의 2D 이미지 레이저 윤곽선 추출기로 동기화 입력하고, 주파수대 전환 판단기에 의해 선택된 현재 주파수대의 1번 카메라와 2번 카메라의 내부 파라미터와 왜곡 계수에 따라 2폭의 이미지에 대하여 각각 왜곡 보정을 수행하고, 보정된 이미지에서 각각 픽셀 그레이스케일 차이에 따라 라인 윤곽의 연결 영역을 추출하며, 상기 연결 영역 내의 그레이스케일의 중심에 따라 각각 서브 픽셀 레벨의 하이라이트 중심의 2차원 라인 집합 1과 2차원 라인 집합 2를 계산하여 획득하고, 3D 구조기로 출력한다. 3D 구조기는 주파수대 전환 판단기에 의해 선택된 현재 주파수대의 1번 카메라와 2번 카메라의 내부 파라미터, 왜곡 계수 및 2개의 카메라의 위치관계에 따라, 에피폴라 제약조건 원리를 통해 3차원 윤곽 점 구름 데이터를 획득하여 출력한다.

(실시 예 2)

도 1~도 3을 참조하면, 복수 개의 다른 파장의 레이저를 포함하는 3차원 스캐너에 있어서, 상기 스캐너는 적어도 2개의 레이저 프로젝터, 적어도 2개의 검출되는 물체 표면에 투영되는 레이저 패턴의 카메라와 카메라에 연결되어 이미지 식별 및 3차원 재구성하는 계산 처리 유닛을 포함하고, 상기 적어도 2개의 레이저 프로젝터는 적어도 2가지 다른 파장에 대응하고, 상기 적어도 2개의 레이저 프로젝터는 위치가 고정되며, 상기 2개의 카메라의 공간 위치 관계의 교정이 주어지고, 상기 적어도 2개의 카메라의 출력단과 상기 계산 처리 유닛이 연결되고, 상기 계산 처리 유닛은 2D 이미지 레이저 윤곽선 추출기, 3D 구조기와 적어도 2개의 카메라의 선정된 파장에서의 교정 내부 파라미터와 왜곡 계수를 선택하는 주파수대 전환 판단기를 포함하고, 상기 적어도 2개의 카메라의 출력단과 상기 2D 이미지 레이저 윤곽선 추출기가 연결되고, 상기 2D 이미지 레이저 윤곽선 추출기와 상기 3D 구조기, 상기 주파수대 전환 판단기는 각각 상기 2D 이미지 레이저 윤곽선 추출기, 3D 구조기에 연결된다.

더 나아가, 상기 레이저 프로젝터와 카메라의 트리거 단은 모두 상기 동일한 파장의 하나 또는 복수의 레이저 프로젝터를 선택적으로 트리거하는 카메라와 동기화 작업하는 동기화 트리거 유닛과 연결된다.

더 나아가, 상기 카메라에 다중 대역 통과 필터를 설치하고, 상기 필터의 대역 통과 주파수대와 상기 적어도 2개의 레이저 프로젝터의 적어도 2가지 파장이 대응된다.

적색, 청색 2가지 주파수대 선형 레이저 프로젝터를 포함하는 3차원 스캐너를 예로 들어 본 발명의 시스템 및 원리에 대하여 설명한다. 본 발명의 동작 원리는 도 1과 같이, 주파수대 1 레이저 프로젝터는 적색 선형 레이저이고, 주파수대 2 레이저 프로젝터는 청색 선형 레이저이며, 동기화 트리거 유닛 2개의 카메라의 외부 트리거 포트 및 2개의 레이저 프로젝터의 구동 포트에 동시에 연결되고, 2개의 카메라 및 하나의 현재 작업 중인 주파수대의 레이저 프로젝터에 대하여 동기화 트리거하고 카메라에 실시간으로 포착된 이미지를 계산 처리 유닛으로 발송하여 입체 시각 3차원 재건을 하여 최종적으로 3차원 점 구름을 계산하여 출력한다.

상기 동기화 트리거 유닛의 내부는 마이크로 제어 유닛 MCU로 작업템포를 제어할 수 있으며, 동기화 제어 신호를 절연장치 OC를 통해 전력장치 MOS로 출력하여 최종적으로 레이저 프로젝터 LASER1/LA SER2와 카메라 CAMERA의 동기화 작업을 제어한다. MCU의 펌웨어는 사용자의 선택에 따라 어느 한 시각이 1 적색 광의 LASERl와 CAMERAl(및 CAMERA2)를 동기화 트리거하는지 아니면 주파수대 2 청색 광의 LASER2와 CAMERAl(및 CAMERA2)을 동기화 트리거하는지 확정한다.

물론, 만약 연속 스캔을 하면 MCU는 설정되는 프레임률에 따라 레이저와 카메라를 순환적으로 동기화 트리거 하고 카메라는 포착된 이미지를 연속적으로 계산 처리 유닛으로 출력하여 3차원 입체 시각 3차원 재건을 계산하고 최종적으로 3차원 점 구름 데이터를 지속적으로 출력한다.

Claims

복수 개의 다른 파장의 레이저를 포함하는 3차원 스캔 방법에 있어서,
상기 3차원 스캔 방법을 구현하는 스캐너는, 적어도 2개의 위치가 고정되는 카메라와 적어도 2개의 레이저 프로젝터를 포함하고, 상기 적어도 2개의 레이저 프로젝터는 적어도 2가지 다른 파장에 대응되며, 상기 2개의 카메라의 공간 위치 관계의 교정이 주어지고,
1) 사전에 적어도 2개의 카메라가 각각 다른 파장에서의 카메라 내부 파라미터와 왜곡 계수를 교정하는 단계;
2) 사전에 상기 2개의 카메라의 위치관계를 각각 교정하는 단계;
3) 상기 레이저 프로젝터와 카메라의 트리거단을, 하나의 파장의 레이저 프로젝터를 선택적으로 트리거하여 카메라와 동기화 작업하도록 하는 동기화 트리거 유닛과 연결시키는 단계;
4) 스캔 전에, 현장의 정밀도 및 스캔 면 폭의 수요에 따라 대응되는 주파수대 레이저 프로젝터를 선택하여 스캐닝하고, 설정에 따라 대응 파장에서의 적어도 2개의 카메라를 선택하여 내부 파라미터 및 왜곡 계수를 교정하여 2D 이미지 레이저 윤곽선 추출기와 3D 구조기로 출력하는 단계; 및
5) 스캔할 때, 적어도 2개의 카메라는 포착된 물체 표면의 레이저 윤곽 이미지를 2D 이미지 레이저 윤곽선 추출기로 동기화 입력하고, 선택된 현재 주파수대의 적어도 2개의 카메라 내부 파라미터와 왜곡 계수에 따라 2폭의 이미지에 대하여 왜곡 보정을 수행하고 보정된 이미지에서 각각 픽셀 그레이스케일 차이에 따라 라인 윤곽의 연결 영역을 추출하며, 상기 연결 영역 내의 그레이스케일의 중심에 따라 각각 서브 픽셀 레벨의 하이라이트 중심의 2차원 라인 집합을 계산하여 획득하고 3D 구조기로 출력하고, 3D 구조기는 선택된 현재 주파수대의 적어도 2개의 카메라 내부 파라미터, 왜곡 계수 및 2개의 카메라의 위치관계에 따라, 에피폴라 제약조건 원리를 통해 3차원 윤곽 점 구름 데이터를 획득하고 출력하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 복수 개의 다른 파장의 레이저를 포함하는 3차원 스캔 방법.
제1 항에 있어서,
상기 2개의 카메라는 스캔되는 물체 표면의 레이저 윤곽 피처를 포착하는 동시에 시야에서의 스캔되는 물체 표면의 고유 피처 점을 식별함으로써 상대 위치의 변화정보를 획득하고, 전후 프레임의 위치 변화 정보를 이용하여 스캐너의 연속 프레임이 획득한 3차원 윤곽선 점 구름 데이터를 하나의 좌표계로 결합시켜 스캔되는 물체의 완전한 표면의 3차원 윤곽 점 구름 데이터를 획득하여 연속 스캔을 구현하는 것을 특징으로 하는 복수 개의 다른 파장의 레이저를 포함하는 3차원 스캔 방법.
제1 항에 있어서,
위치 신호를 가진 어셈블리 라인 또는 선형 슬라이드, 각도 신호를 가진 회전 플랫폼 상에 스캔되는 물체를 올려 두는 것을 통해 스캐너와 스캔되는 물체의 상대위치의 변화정보를 직접 획득한 다음, 전후 프레임의 위치 변화정보를 이용하여 스캐너의 연속 프레임이 획득한 3차원 윤곽선 점 구름 데이터를 하나의 좌표계로 결합시켜, 스캔되는 물체의 완전한 표면의 3차원 윤곽 점 구름 데이터를 획득하여 연속 스캔을 구현하는 것을 특징으로 하는 복수 개의 다른 파장의 레이저를 포함하는 3차원 스캔 방법.
제1 항에 있어서,
상기 단계 1)에서의 카메라의 교정 방법은 장정우 교정법을 사용하여 카메라의 초점 거리, 중심 오프셋 및 방사 왜곡 및 접선 왜곡 계수를 획득하는 것을 특징으로 하는 복수 개의 다른 파장의 레이저를 포함하는 3차원 스캔 방법.
제1 항에 있어서,
상기 단계 2)에서의 교정 방법은 입체 교정법을 사용하는 것을 특징으로 하는 복수 개의 다른 파장의 레이저를 포함하는 3차원 스캔 방법.
제1 항에 따른 복수 개의 다른 파장의 레이저를 포함하는 3차원 스캔 방법을 구현하는 스캐너에 있어서,
상기 스캐너는 적어도 2개의 레이저 프로젝터와, 적어도 2개의 검출되는 물체 표면에 투영되는 레이저 패턴을 촬영하는 카메라와 하나의 카메라에 연결되어 이미지 식별 및 3차원 재구성하는 계산 처리 유닛을 포함하고; 상기 적어도 2개의 레이저 프로젝터는 적어도 두 가지의 다른 파장에 대응하고, 상기 적어도 2개의 레이저 프로젝터는 위치가 고정되며; 상기 2개의 카메라의 공간 위치 관계의 교정이 주어지고; 상기 적어도 2개의 카메라의 출력단과 상기 계산 처리 유닛이 연결되고; 상기 계산 처리 유닛은 2D 이미지 레이저 윤곽선 추출기, 3D 구조기와 적어도 2개의 카메라의 선정된 파장에서의 교정 내부 파라미터와 왜곡 계수를 선택하는 주파수대 전환 판단기를 포함하고; 상기 적어도 2개의 카메라의 출력단과 상기 2D 이미지 레이저 윤곽선 추출기는 연결되며, 상기 2D 이미지 레이저 윤곽선 추출기와 상기 3D 구조기, 상기 주파수대 전환 판단기는 각각 상기 2D 이미지 레이저 윤곽선 추출기 및 3D 구조기와 연결되고; 상기 레이저 프로젝터와 카메라의 트리거단은 상기 동일한 파장의 하나 또는 복수의 레이저 프로젝터를 선택적으로 트리거하여 상기 카메라와 동기화 작업하도록 하는 동기화 트리거 유닛과 연결되는 것을 특징으로 하는 복수 개의 다른 파장의 레이저를 포함하는 3차원 스캔 방법을 구현하는 스캐너.
제6 항에 있어서,
상기 카메라에 다중 대역 통과 필터를 설치하고, 상기 필터의 대역 통과 주파수대와 상기 적어도 2개의 레이저 프로젝터의 적어도 2가지 파장은 대응되는 것을 특징으로 하는 복수 개의 다른 파장의 레이저를 포함하는 3차원 스캔 방법을 구현하는 스캐너.
제6 항에 있어서,
적어도 2개의 다른 파장의 레이저 프로젝터는 청색 주파수대의 레이저 프로젝터와 적색 주파수대의 레이저 프로젝터를 포함하는 것을 특징으로 하는 복수 개의 다른 파장의 레이저를 포함하는 3차원 스캔 방법을 구현하는 스캐너.
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