KR102120638B1 - 3차원 얼굴 스캐닝 장치 - Google Patents

3차원 얼굴 스캐닝 장치 Download PDF

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Abstract

3차원의 얼굴을 스캐닝하기 위한 스캐닝 장치가 개시된다. 3차원 얼굴 스캐닝 장치는, 앞면, 뒷면 및 앞면과 뒷면을 연결하여 감싸는 옆면으로 구성되는 암실과, 암실의 뒷면에 착탈 가능하도록 결합되는 적어도 하나의 카메라와, 암실의 뒷면에 착탈 가능하도록 결합되는 적어도 하나의 조명을 포함한다. 따라서, 이동시에 부피를 줄여 이동성을 높임으로써 3차원 얼굴을 스캐닝하는데 있어서 시간과 공간 상의 제약을 줄일 수 있다.

Description

3차원 얼굴 스캐닝 장치{APPARATUS FOR SCANNING 3 DIMENSIONAL FACE}
본 발명은 3차원 스캐너에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 3차원 얼굴에 대한 스캐닝 장치에 관한 것이다.
최근 3차원 얼굴 표현을 위한 모델링과 렌더링에 관한 많은 연구가 이루어지고 있다. 얼굴의 3차원 정보는 얼굴 인식, 표정 인식, 얼굴 모델링 등과 같은 컴퓨터 비전 분야에서 다양하게 활용되고 있다.
얼굴은 3차원의 비선형적인 곡면체이기 때문에 얼굴의 3차원 회전에 따라 투영되는 영상에서의 얼굴 형태가 크게 변하고 얼굴의 표정 변화는 동일한 얼굴 포즈에 대해서도 다양한 얼굴 형태로 표현될 수 있다.
따라서, 2차원 영상으로부터 3차원의 얼굴 형태를 추정하는 것은 얼굴이나 표정 인식, 영상 모델링 등 다양한 컴퓨터 비전 분야에서 중요하다.
그러나, 3D 스캐너나 깊이 카메라(depth camera) 등과 같은 특수한 카메라를 제외한 일반적인 카메라로부터 획득된 영상으로부터 3차원의 얼굴 정보를 추정하는 것은 어렵다.
3D 스캐너는 실제 인물이나 물건들의 사실적인 묘사가 가능하여 3차원 기하 데이터를 정확하게 얻을 수 있다. 그러나, 종래의 3D 얼굴 스캐닝을 위한 스캐너는 이동성이 없는 것이 대부분이다.
즉, 종래의 3D 스캐너는 스튜디오를 설치하여 사용자가 특정 위치에 위치하면 촬영이 가능한 시스템이거나 블루 스크린을 필요로 하거나 크기가 큰 시스템으로 거의 고정형으로 촬영하였다.
따라서, 종래의 3D 스캐너는 일반인 또는 배우의 얼굴을 스캐닝하거나 유명 인사의 얼굴을 스캐닝하는데 있어서 시간과 공간 상의 제약이 따른다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 3차원의 얼굴을 스캐닝하기 위한 이동성이 높은 스캐닝 장치를 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 얼굴 스캐닝 장치는, 앞면, 뒷면 및 앞면과 뒷면을 연결하여 감싸는 옆면으로 구성되는 암실과, 암실의 뒷면에 착탈 가능하도록 결합되는 적어도 하나의 카메라와, 암실의 뒷면에 착탈 가능하도록 결합되는 적어도 하나의 조명을 포함한다.
여기에서, 상기 암실은, 앞면과 뒷면이 서로 평행하고 옆면이 신장 또는 수축 가능하여 앞면과 뒷면 사이의 거리가 조절될 수 있다.
여기에서, 상기 암실은, 앞면, 뒷면 및 옆면이 분해 및 결합이 가능하도록 구성될 수 있다.
여기에서, 상기 암실은, 내부면이 무광으로 빛이 반사되지 않는 재질로 코팅될 수 있다.
여기에서, 상기 앞면은, 사람의 얼굴이 삽입될 수 있는 개구부를 구비하고 있으며, 개구부는 사람의 턱을 고정하는 홈을 포함할 수 있다.
여기에서, 상기 적어도 하나의 카메라는, 동일한 수평축에 배치될 수 있다.
여기에서, 상기 적어도 하나의 조명은, 동일한 수평축에 배치되는 적어도 하나의 카메라의 상부 또는 하부에 배치될 수 있다.
여기에서, 상기 적어도 하나의 조명은, 확산판 또는 편광 필터를 구비할 수 있다.
상기와 같은 본 발명의 실시예에 따른 3차원 얼굴 스캐닝 장치를 이용할 경우에는, 이동시에 부피를 줄여 이동성을 높임으로써 3차원 얼굴을 스캐닝하는데 있어서 시간과 공간 상의 제약을 줄일 수 있다.
또한, 이동성이 높은 스캐닝 장치를 제공함으로써 간편하게 3D 얼굴을 스캐닝할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 3차원 얼굴 스캐닝 장치를 나타내는 예시도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 3차원 얼굴 스캐닝 장치를 나타내는 예시도이다.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 3차원 얼굴 스캐닝 장치를 나타내는 예시도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 3차원 얼굴 스캐닝 장치의 카메라의 구성을 나타내는 예시도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 3차원 얼굴 스캐닝 장치의 카메라 및 조명의 구성을 나타내는 예시도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
제1, 제2, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 3차원 얼굴 스캐닝 장치를 나타내는 예시도이다.
본 발명의 실시예에 따른 3차원 얼굴 스캐닝 장치는 암실(100), 카메라(200) 및 조명(300)을 포함한다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 스캐닝 장치에 구비된 암실(100)을 도시한다. 도 1(a) 및 (b)는 암실(100)을 옆에서 본 경우를 도시하고 도 1(c)는 암실(100)을 앞에서 본 경우를 도시한다.
암실(100)은 앞면(110), 뒷면(120) 및 앞면(110)과 뒷면(120)을 연결하여 감싸는 옆면(130)을 포함하여 구성될 수 있다. 또한, 앞면(110)과 뒷면(120)은 서로 평행하게 구성될 수 있다.
예컨대, 앞면(110)과 뒷면(120)은 사각형일 수 있으며, 암실(100)은 전체적으로 직육면체 또는 정육면체의 형태를 가질 수 있다. 또한, 실시예에 따라서는 앞면(110)과 뒷면(120)이 원형이고, 암실(100)은 원기둥의 형태를 가질 수도 있다.
앞면(110)은 옆면(130)과 결합하고, 뒷면(120)도 옆면(130)과 결합하여 암실(100)을 구성한다. 특히, 본 발명의 실시예에 따른 스캐닝 장치를 구성하는 암실(100)은 옆면(130)이 신장 또는 수축 가능하여 앞면(110)과 뒷면(120) 사이의 간격 또는 거리가 조절될 수 있다.
도 1과 같이, 옆면(130)은 크기를 달리하는 다수의 영역으로 분할되고 각각 영역의 단면적이 순차적으로 감소할 수 있다. 따라서, 단면적이 작은 영역이 큰 영역으로 삽입될 수 있는 형태를 가질 수 있다.
예를 들어, 암실(100)은 줌 카메라(200)의 렌즈가 앞뒤로 이동하는 것과 같이 앞면(110)과 뒷면(120)의 간격이 조절될 수 있다. 스캐닝 장치를 이동시키거나 운반할 경우 옆면(130)을 수축시켜 앞면(110)과 뒷면(120)의 간격을 줄임으로써, 스캐닝 장치의 부피를 감소시킬 수 있다. 또한, 스캐닝 장치를 사용할 경우 옆면(130)을 신장시켜 앞면(110)과 뒷면(120)의 간격을 늘릴 수 있다.
즉, 도 1 (a)는 스캐닝 장치를 사용할 경우 옆면(130)을 신장시켜 앞면(110)과 뒷면(120)의 간격을 늘린 상태를 도시하고, 도 1 (b)는 스캐닝 장치를 사용하지 않고 이동 또는 운반할 경우 옆면(130)을 수축시켜 앞면(110)과 뒷면(120)의 간격을 줄인 상태를 도시한다.
또한, 도 1 (c)는 암실(100)의 앞면(110)을 앞에서 본 형태로 암실(100)의 앞면(110)은 사람의 얼굴이 삽입될 수 있는 개구부(111)를 구비할 수 있다. 개구부(111)는 사람의 얼굴 형상을 할 수 있으며, 턱을 고정하기 위한 홈을 포함할 수 있다.
또한, 개구부(111)는 사람의 이마를 고정할 수 있는 받침을 더 포함할 수 있다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 3차원 얼굴 스캐닝 장치를 나타내는 예시도이다.
도 1과 마찬가지로, 도 2(a) 및 (b)는 암실(100)을 옆에서 본 경우를 도시하고 도 2(c)는 암실(100)을 앞에서 본 경우를 도시한다.
도 2를 참조하면, 암실(100)은 앞면(110), 뒷면(120) 및 앞면(110)과 뒷면(120)을 연결하여 감싸는 옆면(130)을 포함하여 구성될 수 있다. 또한, 앞면(110)과 뒷면(120)은 서로 평행하게 구성될 수 있다.
도 2에 따른 암실(100)도 도 1에 도시된 암실(100)과 마찬가지로, 옆면(130)이 신장 또는 수축 가능하여 앞면(110)과 뒷면(120) 사이의 간격 또는 거리가 조절될 수 있다.
다만, 도 2와 같이, 옆면(130)이 주름을 가지고 신장 또는 수축할 수 있다. 예컨대, 옆면(130)이 접이식("자바라" 형태)으로 신축 또는 수축할 수 있으며, 접이식 구조를 가진 프레임을 가질 수 있다.
즉, 도 2(a)는 스캐닝 장치를 사용할 경우 옆면(130)을 신장시켜 앞면(110)과 뒷면(120)의 간격을 늘린 상태를 도시하고, 도 2 (b)는 스캐닝 장치를 사용하지 않고 이동 또는 운반할 경우 옆면(130)을 수축시켜 앞면(110)과 뒷면(120)의 간격을 줄인 상태를 도시한다.
또한, 도 2(c)는 암실(100)의 앞면(110)을 앞에서 본 형태로 암실(100)의 앞면(110)은 사람의 얼굴이 삽입될 수 있는 개구부(111)를 구비할 수 있다. 개구부(111)는 사람의 얼굴 형상을 할 수 있으며, 턱을 고정하기 위한 홈을 포함할 수 있음은 도 1의 암실(100)과 같다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 스캐닝 장치가 구비한 암실(100)은, 앞면(110)과 뒷면(120)이 서로 평행하고 옆면(130)이 신장 또는 수축 가능하여 앞면(110)과 뒷면(120) 사이의 거리가 조절될 수 있다.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 3차원 얼굴 스캐닝 장치를 나타내는 예시도이다.
도 3(a)는 암실(100)을 옆에서 본 경우를 도시하고, 도 3(b)는 암실(100)이 분해된 경우를 도시한다. 또한, 도 3(c)는 암실(100)을 앞에서 본 경우를 도시한다.
도 3(a)를 참조하면, 암실(100)은 앞면(110), 뒷면(120) 및 앞면(110)과 뒷면(120)을 연결하여 감싸는 옆면(130)을 포함하여 구성될 수 있다. 또한, 앞면(110)과 옆면(130)은 서로 평형하게 구성될 수 있다.
다만, 도 3에 따른 암실(100)은 앞면(110), 뒷면(120) 및 옆면(130)이 분해 및 결합이 가능하도록 구성될 수 있다.
도 3(b)을 참조하면, 암실(100)은 앞면(110), 뒷면(120), 옆면(130) 및 앞면(110)이 고정되는 지지대(131)를 포함하여 구성될 수 있다.
예를 들어, 사각 형태의 앞면(110)과 뒷면(120)의 네 모서리가 네 개의 지지대(131)로 연결될 수 있다. 또한, 네 개의 지지대(131)에 옆면(130)이 결합될 수 있다.
따라서, 스캐닝 장치를 이동시키거나 운반할 경우 앞면(110), 뒷면(120), 옆면(130) 및 지지대(131)를 분해하여 스캐닝 장치의 부피를 감소시킬 수 있다. 또한, 스캐닝 장치를 사용할 경우 앞면(110), 뒷면(120), 옆면(130) 및 지지대(131)를 결합할 수 있다.
또한, 도 3(c)는 암실(100)의 앞면(110)을 앞에서 본 형태로 암실(100)의 앞면(110)은 사람의 얼굴이 삽입될 수 있는 개구부(111)를 구비할 수 있다. 개구부(111)는 사람의 얼굴 형상을 할 수 있으며, 턱을 고정하기 위한 홈을 포함할 수 있음은 도 1의 암실(100)과 같다.
상술한 도 1 내지 도 3에 따른 스캐닝 장치에 구비된 암실(100)은 외부의 빛을 차단하도록 밀폐된 구조를 가질 수 있고, 암실(100)의 내부면은 무광으로 빛이 반사되지 않는 재질로 코팅 또는 처리될 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 3차원 얼굴 스캐닝 장치는, 특정 장소에 스튜디오를 설치하여 고정형으로 3차원 얼굴을 스캐닝하는 것이 아니라 이동성 또는 휴대성이 강화된 스캐닝 장치를 제공한다.
즉, 본 발명의 스캐닝 장치는, 부피를 줄이거나 분해된 상태에서 운반 또는 이동이 용이한 구조의 암실을 구비함으로써 이동성이 높다. 이에, 시간 및 장소의 제약을 피하여 3차원 얼굴을 스캐닝할 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 3차원 얼굴 스캐닝 장치의 카메라(200)의 구성을 나타내는 예시도이고, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 3차원 얼굴 스캐닝 장치의 카메라(200) 및 조명(300)의 구성을 나타내는 예시도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 스캐닝 장치는, 적어도 하나의 카메라(200)를 포함할 수 있다. 적어도 하나의 카메라(200)는 스캐닝 장치를 구성하는 암실(100)의 뒷면(120)에 장착될 수 있다. 적어도 하나의 카메라(200)는 암실(100)의 뒷면(120)에 착탈 가능하도록 결합할 수 있다.
또한, 적어도 하나의 카메라(200)는 동일한 수평축 상에 배치될 수 있다. 동일한 수평축 상에 배치된 카메라(200)들은 얼굴에 대한 영상을 다양한 각도에서 촬영할 수 있다. 카메라(200)들에 촬영된 영상은 디스패러티(disparity)를 포함할 수 있으며, 디스패리티 정보를 이용하여 3차원 얼굴의 영상을 복원할 수 있다.
즉, 본 발명의 실시예에 따른 스캐닝 장치에 의해 촬영된 영상은 스테레오 복원 소프트웨어로 처리되어 3차원의 얼굴 영상을 복원할 수 있도록 한다.
다만, 도 4는 적어도 하나의 카메라(200)가 동일한 수평축 상에 배치된 경우만을 도시하였으나, 적어도 하나의 카메라(200)는 시점(view point)를 달리하는 다양한 위치에 배치될 수 있음은 물론이다.
도 5를 참조하면, 적어도 하나의 조명(300)은 카메라(200) 스캐닝 장치를 구성하는 암실(100)의 뒷면(120)에 장착될 수 있다. 적어도 하나의 조명(300)은 암실(100)의 뒷면(120)에 착탈 가능하도록 결합될 수 있다.
예를 들어, 적어도 하나의 조명(300)은 동일한 수평축 상에 배치된 적어도 하나의 카메라(200)의 상부 또는 하부에 배치될 수 있다. 또한, 적어도 하나의 조명(300)은 확산판 또는 편광 필터를 구비할 수 있다. 즉, 확산판을 통하여 빛이 암실(100) 내에 고르게 퍼지도록 할 수 있고, 편광 필터를 통하여 특정한 빛을 필터링하여 암실(100) 내에 조사할 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 3차원 얼굴 스캐닝 장치는, 앞면(110), 뒷면(120) 및 앞면(110)과 상기 뒷면(120)을 연결하여 감싸는 옆면(130)으로 구성되는 암실(100)과, 암실(100)의 뒷면(120)에 착탈 가능하도록 결합되는 적어도 하나의 카메라(200)와, 암실(100)의 뒷면(120)에 착탈 가능하도록 결합되는 적어도 하나의 조명(300)을 포함할 수 있다.
상술한 본 발명의 실시예에 따른 3차원 얼굴 스캐닝 장치는, 신장 또는 수축 가능한 옆면(130)을 구비한 암실(100)을 포함하여 구성될 수 있다. 또한, 스캐닝 장치는 분해 또는 결합이 용이한 구조를 가질 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 스캐닝 장치는 이동 또는 운반시에 부피를 줄일 수 있고, 이를 통하여 이동성이 높은 스캐닝 장치를 제공할 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100: 암실 110: 앞면
111: 개구부 120: 뒷면
130: 옆면 131: 지지대
200: 카메라 300: 조명

Claims (10)

  1. 앞면, 상기 앞면과 평행하게 위치한 뒷면 및 상기 앞면과 상기 뒷면을 연결하는 옆면을 포함하고, 상기 앞면, 뒷면 및 옆면은 지지대를 통하여 결합이 가능하고 상기 앞면, 뒷면, 옆면 및 지지대는 분해 가능한, 암실;
    상기 암실 내부의 일면에 착탈 가능하도록 결합된 적어도 하나의 카메라; 및
    상기 암실 내부의 일면에 착탈 가능하도록 결합된 적어도 하나의 조명을 포함하는, 3차원 얼굴 스캐닝 장치.
  2. 청구항 1에서,
    상기 암실은,
    상기 옆면이 상기 지지대와 분해된 경우 상기 옆면이 신장 또는 수축되어 상기 앞면과 상기 뒷면 사이의 거리가 조절되도록 구성되는, 3차원 얼굴 스캐닝 장치.
  3. 청구항 2에서,
    상기 옆면은,
    단면적을 달리하는 복수의 영역으로 구성되어 상기 복수의 영역 중 단면적이 작은 영역이 단면적이 큰 영역으로 삽입되는 구조를 갖는, 3차원 얼굴 스캐닝 장치.
  4. 청구항 2에서,
    상기 옆면은,
    주름을 포함하는 접이식 구조를 갖는, 3차원 얼굴 스캐닝 장치.
  5. 청구항 1에서,
    상기 앞면은,
    사람이 얼굴이 삽입될 수 있는 개구부; 및
    상기 개구부의 하단에 사람의 턱을 고정시킬 수 있는 홈을 포함하는, 3차원 얼굴 스캐닝 장치.
  6. 청구항 5에서,
    상기 개구부는,
    사람의 얼굴 형상으로 이루어진, 3차원 얼굴 스캐닝 장치.
  7. 청구항 1에서,
    상기 암실의 내부는,
    빛이 반사되지 않는 무광의 재질로 코팅된, 3차원 얼굴 스캐닝 장치.
  8. 청구항 1에서,
    상기 적어도 하나의 조명은,
    확산판 또는 편광 필터를 포함하는, 3차원 얼굴 스캐닝 장치.
  9. 청구항 1에서,
    상기 암실은,
    정육면체 또는 직육면체의 형태를 갖는, 3차원 얼굴 스캐닝 장치.
  10. 청구항 1에서,
    상기 암실은,
    상기 앞면과 상기 뒷면이 원형으로 이루어진 원기둥 형태를 갖는, 3차원 얼굴 스캐닝 장치.
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