KR102217319B1 - Device for extracting of shape features of porcelain fragments based on rotational axis information and virtual matching system of porcelain fragments using the same - Google Patents
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Abstract
Description
도자기 파편의 형상 특징 추출 장치 및 이를 이용한 도자기 파편의 가상 정합 시스템에 관한 것으로, 구체적으로 회전축 정보에 기반하여 도자기 파편의 형상 특징을 추출하고, 추출된 도자기 파편의 형상 특징을 이용하여 도자기 파편을 정합하는 가상 정합 시스템에 관한 것이다.It relates to a device for extracting shape features of ceramic fragments and a virtual matching system for ceramic fragments using the same. Specifically, the shape features of ceramic fragments are extracted based on rotation axis information, and the ceramic fragments are matched using the shape features of the extracted ceramic fragments. It relates to a virtual matching system.
[국가지원 연구개발에 대한 설명][Explanation of nationally supported R&D]
본 연구는 한국과학기술원의 관리 하에 문화체육관광부의 문화기술연구개발사업의 "훼손 도자기의 원형 복원을 위한 시뮬레이션 솔루션 기술 개발"(과제 고유번호: 1375026917, 세부과제번호: R2018020101-0002)의 지원에 의하여 이루어진 것이다.This research is under the management of the Korea Advanced Institute of Science and Technology and is supported by the Ministry of Culture, Sports and Tourism's Cultural Technology Research and Development Project's "Simulation Solution Technology Development for the Original Restoration of Damaged Porcelain" (Task Serial Number: 1375026917, Detailed Task Number: R2018020101-0002). It was made by.
무기질의 도자기는 유기질에 비해 훼손이 적어 출수 및 출토되는 양이 방대하여 원형복원 및 보존에 필요한 시간, 인력, 장비, 비용이 상대적으로 높다. 출토 도자기는 여러 가지 손상요인에 의해 훼손되어 발굴되기 때문에 원형복원이 장기간에 걸쳐 이루어지고 있다. 대략적으로, 하나의 도자기 당 10여 개의 파편이 출토되고 있으며, 주로 여러 파편이 섞여 있는 형태로 출토된다. Inorganic ceramics are less damaged than organic ones, so the amount of discharge and excavation is vast, so the time, manpower, equipment, and costs required for restoration and preservation are relatively high. Since excavated pottery is damaged and excavated by various damage factors, the original restoration has been carried out over a long period of time. Roughly, about 10 pieces are excavated per pottery, mainly in the form of a mixture of several pieces.
훼손도자기의 원형 복원 과정인 접합은 전문가에 의해 각각의 파편을 임의대로 매칭시켜 원형을 찾아내는 방법을 사용하고 있어 접합면의 피로도가 쌓여 훼손의 우려가 있으며, 형태가 복잡하거나 파편의 수가 많을수록 복원 과정이 길어지고 원형 복원률이 낮아진다. Joining, which is the process of restoring the original shape of damaged ceramics, uses a method to find the original by matching each fragment at random by an expert.Therefore, there is a risk of damage due to the buildup of fatigue on the joint surface.The more complex the shape or the larger the number of fragments, the more the restoration process is. This lengthens and the original recovery rate decreases.
이를 보완하기 위해, 종래 파편을 스캔하여 가상의 물체로 구현하고, 가상의 파편을 정합하여 가상의 도자기로 먼저 복원하는 방법이 제안되었다. 다만, 각 파편을 가상의 물체로 구현하기 위해서 마커를 붙이고 다방면에서 스캔한 뒤 정합하는 작업은 오히려 사람이 직접 조각을 맞추는 것에 더 많은 노동력 및 시간이 필요하였다. 또한, 도자기 파편 정합 과정에서 접합 구간을 찾기 위해서는 국소적 기하학적 특징이 필요하다. 도자기 파편의 파단선은 주로 직선 또는 비슷한 곡선으로 이루어져 분별력이 높은 국소적 특징을 추출하기 매우 어려운 문제가 있다. 즉, 대용량의 도자기 파편을 보다 효율적으로 정합하기 위한 정합 방법 및 정합 시스템이 요구되고 있다.In order to compensate for this, a method of scanning fragments and realizing them as virtual objects, matching the virtual fragments and restoring them into virtual ceramics has been proposed. However, in order to realize each fragment as a virtual object, the work of attaching a marker, scanning from various fields, and matching the fragments required more labor and time for humans to directly fit the fragments. In addition, local geometric features are required to find the junction section in the porcelain fragment matching process. Fracture lines of ceramic fragments are mainly straight or similar curves, and it is very difficult to extract local features with high discrimination power. That is, there is a need for a matching method and a matching system for more efficient matching of large-capacity ceramic fragments.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 구체적으로, 회전축 정보에 기반하여 도자기 파편의 형상 특징을 추출하고, 추출된 도자기 파편의 형상 특징을 이용하여 도자기 파편을 정합하는 가상 정합 시스템을 제공한다.The present invention was conceived to solve the above-described problem, and specifically, a virtual matching system that extracts shape features of ceramic fragments based on rotation axis information, and matches ceramic fragments using the shape features of the extracted ceramic fragments. to provide.
본 발명의 실시예에 따른 도자기 파편의 형상 특징 추출 장치는 복수의 도자기 파편을 스캔하여 생성된 각 도자기 파편에 대한 3차원 형상 데이터를 수신하고, 상기 각 도자기 파편의 3차원 형상 데이터에서 도자기 파편의 외형을 도시하는 포인트 클라우드 데이터를 생성하는 포인트 클라우드 생성부; 상기 각 도자기 파편의 회전축을 추정하는 회전축 추정부; 및 각 도자기 파편의 포인트 클라우드 데이터를 추정된 회전축을 기준으로 정렬하여 포인트 클라우드 데이터의 좌표를 정의하고, 각 도자기 파편의 3차원 형상 데이터에 대해 회전축 기반의 형상 특징을 정의하는 형상 특징 추출부를 포함한다. The apparatus for extracting shape features of pottery fragments according to an embodiment of the present invention receives 3D shape data for each pottery fragment generated by scanning a plurality of pottery fragments, and the 3D shape data of the pottery fragments A point cloud generation unit that generates point cloud data showing an appearance; A rotation axis estimating unit for estimating a rotation axis of each of the ceramic fragments; And a shape feature extraction unit for defining coordinates of the point cloud data by aligning the point cloud data of each ceramic fragment based on the estimated rotation axis, and defining shape features based on the rotation axis for the 3D shape data of each ceramic fragment. .
본 발명의 실시예에 따른 도자기 파편의 가상 정합 시스템은 복수의 도자기 파편을 스캔하여 각 도자기 파편에 대한 3차원 형상 데이터를 생성하는 도자기 파편 형상 데이터 생성 장치; 상기 각 도자기 파편의 3차원 형상 데이터에서 도자기 파편의 외형을 도시하는 포인트 클라우드 데이터를 생성하는 포인트 클라우드 생성부; 상기 각 도자기 파편의 회전축을 추정하는 회전축 추정부; 및 각 도자기 파편의 포인트 클라우드 데이터를 추정된 회전축을 기준으로 정렬하여 포인트 클라우드 데이터의 좌표를 정의하고, 각 도자기 파편에 대해 회전축 기반의 형상 특징을 정의하는 형상 특징 추출부를 포함하는 도자기 파편의 형상 특징 추출 장치; 및 상기 회전축 기반의 형상 특징을 이용하여 도자기 파편의 가상 정합을 수행하는 도자기 파편 가상 정합 장치를 포함한다.The virtual matching system of pottery fragments according to an embodiment of the present invention includes: a ceramic fragment shape data generating device for generating 3D shape data for each ceramic fragment by scanning a plurality of ceramic fragments; A point cloud generation unit for generating point cloud data showing the appearance of the ceramic shards from the three-dimensional shape data of the pottery shards; A rotation axis estimating unit for estimating a rotation axis of each of the ceramic fragments; And a shape feature extraction unit defining the coordinates of the point cloud data by aligning the point cloud data of each ceramic fragment based on the estimated rotation axis, and defining shape features based on the rotation axis for each ceramic fragment. Extraction device; And a porcelain fragment virtual matching device that performs virtual matching of the porcelain fragments by using the shape features based on the rotation axis.
본 발명의 실시예에 따른 도자기 파편의 가상 정합 방법은 복수의 도자기 파편을 스캔하여 각 도자기 파편에 대한 3차원 형상 데이터를 생성하는 단계; 상기 각 도자기 파편의 3차원 형상 데이터에서 도자기 파편의 외형을 도시하는 포인트 클라우드 데이터를 생성하는 단계; 상기 각 도자기 파편의 회전축을 추정하는 단계; 각 도자기 파편의 포인트 클라우드 데이터를 추정된 회전축을 기준으로 정렬하여 포인트 클라우드 데이터의 좌표를 정의하고, 각 도자기 파편에 대해 회전축 기반의 형상 특징을 정의하는 단계; 및 상기 회전축 기반의 형상 특징을 이용하여 도자기 파편의 가상 정합을 수행하는 단계를 포함한다.According to an embodiment of the present invention, a method for virtually matching ceramic fragments includes the steps of: generating 3D shape data for each ceramic fragment by scanning a plurality of ceramic fragments; Generating point cloud data showing the appearance of the pottery shards from the three-dimensional shape data of the pottery shards; Estimating a rotation axis of each of the ceramic fragments; Defining coordinates of the point cloud data by aligning the point cloud data of each pottery fragment based on the estimated rotation axis, and defining shape characteristics based on the rotation axis for each pottery fragment; And performing virtual matching of the ceramic shards by using the shape features based on the rotation axis.
본 발명의 실시예에 따른 컴퓨터 프로그램은 하드웨어와 결합되어 상기 도자기 파편의 가상 정합 방법을 실행하도록 매체에 저장된다. The computer program according to the embodiment of the present invention is combined with hardware and stored in a medium to execute the virtual matching method of the ceramic shards.
본 실시예에 따른 도자기 파편의 가상 정합 시스템은 회전축 기반의 도자기 파편의 형상 특징을 추출하고, 이러한 도자기 파편의 형상 특징을 기초로 대용량의 도자기 파편의 가상 정합을 수행한다. 즉, 정합을 시도하여야 하는 도자기 파편의 샘플을 도자기 파편의 형상 특징을 고려하여 그룹화하고, 특정 그룹 내에서 도자기 파편의 샘플 간의 정합을 수행하기에 보다 효율적이고 정확한 도자기 파편의 정합이 수행될 수 있다.The virtual matching system of ceramic fragments according to the present embodiment extracts shape features of ceramic fragments based on a rotation axis, and performs virtual matching of large-capacity ceramic fragments based on the shape features of the ceramic fragments. That is, since samples of ceramic fragments to be matched are grouped in consideration of the shape characteristics of ceramic fragments, and matching between samples of ceramic fragments within a specific group, more efficient and accurate registration of ceramic fragments can be performed. .
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 도자기 파편의 가상 정합 시스템의 구성을 도시한 블록도이다.
도 2는 도자기 파편의 예시적인 3차원 형상 데이터다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 도자기 파편의 형상 특징 추출 장치의 블록도이다.
도 4는 도 3의 도자기 파편의 3차원 형상 데이터에서 추출한 포인트 클라우드 데이터를 도시한다.
도 5는 추정된 회전축을 기준으로 포인트 클라우드 데이터를 정렬한 상태에서 정의되는 포인트의 높이(H)를 설명하기 위한 예시도이다.
도 6은 추정된 회전축을 기준으로 포인트 클라우드 데이터를 정렬한 상태에서 정의되는 포인트의 거리(D)와 각도(T)를 설명하기 위한 예시도이다.
도 7은 회전축 기반 형상 특징을 산출한 값을 예시적으로 나타내는 그래프이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 도자기 파편의 가상 정합 방법의 순서도이다.1 is a block diagram showing the configuration of a virtual matching system of pottery fragments according to an embodiment of the present invention.
2 is an exemplary three-dimensional shape data of a piece of porcelain.
3 is a block diagram of an apparatus for extracting shape features of pottery fragments according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 shows point cloud data extracted from the 3D shape data of the ceramic fragment of FIG. 3.
5 is an exemplary view for explaining the height (H) of a point defined in a state in which point cloud data is aligned based on an estimated rotation axis.
6 is an exemplary view for explaining the distance (D) and angle (T) of a point defined in a state in which point cloud data is aligned based on an estimated rotation axis.
7 is a graph exemplarily showing a value obtained by calculating a shape feature based on a rotation axis.
8 is a flowchart of a method for virtually matching ceramic fragments according to another embodiment of the present invention.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 형태를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부된 도면과 함께 이하에 개시될 상세한 설명은 본 발명의 예시적인 실시형태를 설명하고자 하는 것이며, 본 발명이 실시될 수 있는 유일한 실시형태를 나타내고자 하는 것이 아니다. 이하의 상세한 설명은 본 발명의 완전한 이해를 제공하기 위해서 구체적 세부사항을 포함한다. 그러나, 당업자는 본 발명이 이러한 구체적 세부사항 없이도 실시될 수 있음을 인지할 수 있다. 이하의 설명에서 사용되는 특정 용어들은 본 발명의 이해를 돕기 위해서 제공된 것이며, 이러한 특정 용어의 사용은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다른 형태로 변경될 수 있다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The detailed description to be disclosed hereinafter together with the accompanying drawings is intended to describe exemplary embodiments of the present invention, and is not intended to represent the only embodiments in which the present invention may be practiced. The following detailed description includes specific details to provide a thorough understanding of the present invention. However, one of ordinary skill in the art can appreciate that the invention may be practiced without these specific details. Specific terms used in the following description are provided to aid understanding of the present invention, and the use of these specific terms may be changed in other forms without departing from the technical spirit of the present invention.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 도자기 파편의 가상 정합 시스템의 구성을 도시한 블록도이다. 도 2는 도자기 파편의 예시적인 3차원 형상 데이터다.1 is a block diagram showing the configuration of a virtual matching system of pottery fragments according to an embodiment of the present invention. 2 is an exemplary three-dimensional shape data of a piece of porcelain.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 도자기 파편의 가상 정합 시스템(10)은 도자기 파편 형상 데이터 생성 장치(100), 도자기 파편의 형상 특징 추출 장치(110) 및 도자기 파편 가상 정합 장치(120)를 포함한다.1 and 2, the
실시예들에 따른 도자기 파편의 가상 정합 시스템은, 전적으로 하드웨어이거나, 또는 부분적으로 하드웨어이고 부분적으로 소프트웨어인 측면을 가질 수 있다. 예컨대, 도자기 파편의 가상 정합 시스템 및 이에 포함된 각 장치는, 특정 형식 및 내용의 데이터를 전자통신 방식으로 주고받기 위한 장치 및 이에 관련된 소프트웨어를 통칭할 수 있다. 본 명세서에서 "부", "모듈(module)", "서버(server)", "시스템", "장치" 또는 "단말" 등의 용어는 하드웨어 및 해당 하드웨어에 의해 구동되는 소프트웨어의 조합을 지칭하는 것으로 의도된다. 예를 들어, 여기서 하드웨어는 CPU 또는 다른 프로세서(processor)를 포함하는 데이터 처리 기기일 수 있다. 또한, 하드웨어에 의해 구동되는 소프트웨어는 실행중인 프로세스, 객체(object), 실행파일(executable), 실행 스레드(thread of execution), 프로그램(program) 등을 지칭할 수 있다.The virtual matching system of porcelain fragments according to the embodiments may have an aspect that is entirely hardware, or partially hardware and partially software. For example, the virtual matching system of pottery fragments and each device included therein may collectively refer to a device for sending and receiving data of a specific format and content through an electronic communication method and software related thereto. In this specification, terms such as "unit", "module", "server", "system", "device" or "terminal" refer to a combination of hardware and software driven by the hardware. Is intended to be. For example, the hardware here may be a data processing device including a CPU or other processor. In addition, software driven by hardware may refer to an executing process, an object, an executable file, a thread of execution, a program, and the like.
또한, 도자기 파편의 가상 정합 시스템을 구성하는 각각의 장치는 반드시 물리적으로 구분되는 별개의 구성요소를 지칭하는 것으로 의도되지 않는다. 도자기 파편 형상 데이터 생성 장치(100), 도자기 파편의 형상 특징 추출 장치(110) 및 도자기 파편 가상 정합 장치(120)는 서로 구분되는 별개의 블록으로 도시되나, 이는 도자기 파편의 가상 정합 시스템을 구성하는 구성들을 단지 기능적으로 구분한 것이다. 따라서, 실시예에 따라서는 도자기 파편 형상 데이터 생성 장치(100), 도자기 파편의 형상 특징 추출 장치(110) 및 도자기 파편 가상 정합 장치(120)는 일부 또는 전부가 동일한 하나의 장치 내에 집적화될 수 있고, 하나 이상이 다른 부와 물리적으로 구분되는 별개의 장치로 구현될 수도 있으며, 분산 컴퓨팅 환경 하에서 서로 통신 가능하게 연결된 컴포넌트들일 수도 있다.Further, each device constituting the virtual matching system of porcelain fragments is not intended to necessarily refer to separate components that are physically distinct. The porcelain fragment shape
도자기 파편 형상 데이터 생성 장치(100)는 평면부 상에 위치하는 도자기 파편을 스캔하여 3차원 형상 데이터를 생성한다. 평면부는 투명 재질이거나 불투명 재질일 수 있다. 정확한 이미지 획득을 위해 평면부는 단색의 불투명 재질, 예를 들어 검은색일 수 있다. 또한, 도자기 파편의 상부 및 하부에 대한 정보 취득을 위해 평면부는 투명 재질일 수도 있다. 도자기 파편 형상 데이터 생성 장치(100)는 복수의 도자기 파편에 대한 3차원 형상 데이터를 준비할 수 있다. 도자기 파편 형상 데이터 생성 장치(100)는 도자기 파편을 하나씩 스캔하여 각 도자기 파편의 3차원 형상 데이터를 생성할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 복수의 도자기 파편을 한번에 스캔한 이후, 생성된 3차원 형상 데이터를 분리하는 과정을 수행할 수 있다. 즉, 평면부 상에 위치하는 도자기 파편은 복수 개일 수 있으며, 임의로 선택된 샘플일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 도자기 파편은 비슷한 위치에서 발굴되어 선택된 복수의 파편일 수 있다. 복수개의 도자기 파편은 겹치지 않도록 서로 일정거리 이상 이격되어 평면부에 위치할 수 있다.The porcelain fragment shape
일 실시예에서, 도자기 파편 형상 데이터 생성 장치(100)는 3차원 스캐너를 포함할 수 있다. 도자기 파편 형상 데이터 생성 장치(100)는 평면부 상에 위치한 복수의 도자기 파편을 다양한 각도에서 센싱하고, 센싱된 정보를 취합하여 복수의 도자기 파편에 대한 3차원 형상 데이터를 생성할 수 있다. 또한, 도자기 파편 형상 데이터 생성 장치(100)는 생성된 복수의 도자기 파편의 3차원 형상 데이터에서 도자기 파편 각각을 분리할 수도 있다. 도 2는 도자기 파편 형상 데이터 생성 장치(100)에서 생성된 3차원 형상 데이터를 예시적으로 도시한 것이다.In one embodiment, the porcelain fragment shape
다른 실시예에서, 도자기 파편 형상 데이터 생성 장치(100)는 깊이(RGB-D) 카메라 및 컬러(RGB) 카메라를 포함할 수 있다. 도자기 파편 형상 데이터 생성 장치(100)는 평면부상에 위치한 도자기 파편을 촬상하여 파편 이미지의 RGB 이미지 및 깊이 이미지를 각각 취득할 수 있다. 도자기 파편 형상 데이터 생성 장치(100)는 RGB 이미지 및 깊이 이미지를 기초로 복수의 도자기 파편에 대한 3차원 형상 데이터를 생성할 수 있다.In another embodiment, the porcelain fragment shape
도자기 파편 형상 데이터 생성 장치(100)에서 생성된 도자기 파편의 3차원 형상 데이터는 도자기 파편의 형상 특징 추출 장치(110)로 제공된다. 도자기 파편의 형상 특징 추출 장치(110)는 도자기 파편의 3차원 형상 데이터에 대해 회전축 기반의 형상 특징을 정의할 수 있다. 도자기 파편 가상 정합 장치(120)는 정의된 형상 특징을 이용하여 도자기 파편의 가상 정합을 수행할 수 있다. 즉, 대칭 축 기반 형상 특징을 기준으로 효과적으로 접합 순서가 결정될 수 있어, 접합에 소요되는 시간 및 비용이 절감될 수 있다. The 3D shape data of the ceramic fragments generated by the ceramic fragment shape
이하, 도자기 파편의 형상 특징 추출 장치(110)에서 대칭 축 기반 형상 특징을 추출하는 과정 및 도자기 파편의 형상 특징 추출 장치(110)를 구성하는 구성에 대해 보다 상세히 설명하도록 한다.Hereinafter, a process of extracting a shape feature based on a symmetrical axis in the shape
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 도자기 파편의 형상 특징 추출 장치의 블록도이다. 도 4는 도 3의 도자기 파편의 3차원 형상 데이터에서 추출한 포인트 클라우드 데이터를 도시한다. 도 5는 추정된 회전축을 기준으로 포인트 클라우드 데이터를 정렬한 상태에서 정의되는 높이(H)를 설명하기 위한 예시도이다. 도 6은 추정된 회전축을 기준으로 포인트 클라우드 데이터를 정렬한 상태에서 정의되는 축으로부터 거리(D)와 각도(T)를 설명하기 위한 예시도이다. 도 7은 회전축 기반 형상 특징을 산출한 값을 예시적으로 나타내는 그래프이다.3 is a block diagram of an apparatus for extracting shape features of pottery fragments according to an embodiment of the present invention. FIG. 4 shows point cloud data extracted from the 3D shape data of the ceramic fragment of FIG. 3. 5 is an exemplary diagram for explaining a height H defined in a state in which point cloud data is aligned based on an estimated rotation axis. 6 is an exemplary diagram for explaining a distance (D) and an angle (T) from an axis defined in a state in which point cloud data is aligned based on an estimated rotation axis. 7 is a graph exemplarily showing a value obtained by calculating a shape feature based on a rotation axis.
도 3을 참조하면, 도자기 파편의 형상 특징 추출 장치(110)는 포인트 클라우드 생성부(111), 회전축 추정부(112) 및 형상 특징 추출부(113)를 포함한다. Referring to FIG. 3, the
포인트 클라우드 생성부(111)는 복수의 도자기 파편을 스캔하여 생성된 각 도자기 파편에 대한 3차원 형상 데이터를 도자기 파편 형상 데이터 생성 장치(100)로부터 수신할 수 있다. 포인트 클라우드 생성부(111)는 각 도자기 파편의 3차원 형상 데이터에서 도자기 파편의 외형을 도시하는 포인트 클라우드 데이터를 생성할 수 있다. 도 4는 도 2의 도자기 파편의 3차원 형상 데이터의 외형을 따라 생성된 포인트 클라우드 데이터를 예시적으로 도시한 것이다. 즉, 포인트 클라우드 데이터는 도자기 파편의 3차원 형상 데이터의 외형을 정의하는 복수의 점들로 구성될 수 있다. 또한, 포인트 클라우드 생성부(111)는 정의된 포인트 클라우드 데이터에서 파단선이 아닌 부분을 제외할 수 있다. 즉, 도자기 파편의 외형 중 도자기의 파손에 의해 발생된 파단선이 아닌 본래 도자기의 입술 부위(Rim, 사람의 입술이 닿는 테두리 또는 가장자리) 또는 베이스 부위(base, 도자기를 지지하는 받침대) 등은 정합이 수행되는 외형에 해당하지 않는다. 따라서, 포인트 클라우드 생성부(111)는 정의된 포인트 클라우드 데이터에서 상술한 입술 부위 및/또는 베이스 부위 등을 포인트 클라우드 데이터에서 제외시킬 수 있다. 즉, 파단선에 해당하는 외형에 대해서만 포인트 클라우드 데이터로 정의할 수 있다.The
회전축 추정부(112)는 각 도자기 파편의 회전축을 추정한다. 도자기는 하나의 회전축을 기초로 제작되며, 각각의 도자기 파편 또한 파손되기 이전의 도자기의 회전축과 관련된 정보를 포함할 수 있다. 회전축 추정부(112)는 각 도자기 파편 조각을 매우 얇은 형태로 변형한 형상을 가상의 원에 피팅하고 상기 가상의 원 중심을 기준으로 회전축을 추정할 수 있다. 또한, 회전축 추정부(112)은 도자기 파편의 법선 벡터 변화량 및 곡률 정보 변화량 중 적어도 하나를 더 고려하여 각 도자기 파편의 회전축을 추정할 수도 있다.The rotation
형상 특징 추출부(113)는 각 도자기 파편의 포인트 클라우드 데이터를 추정된 회전축을 기준으로 정렬하여 포인트 클라우드 데이터의 좌표를 정의할 수 있다. 또한, 형상 특징 추출부(113)는 각 도자기 파편의 3차원 형상 데이터에 대해 회전축 기반의 형상 특징을 정의할 수 있다. 즉, 형상 특징 추출부(113)는 각 도자기 파편의 포인트 클라우드 데이터를 동일한 3차원 좌표(x, y, z) 상에 위치시키고, 상기 3차원 좌표를 기준으로 도자기 파편의 형상 특징을 추출할 수 있다. 상기 3차원 좌표는 x-y 평면에 수직한 z축으로 정의된다. The shape
구체적으로, 형상 특징 추출부(113)는 각 도자기 파편의 추정된 회전축이 3차원 좌표의 z축과 일치하도록 포인트 클라우드 데이터를 정렬시킨다. 도 5 및 도 6와 같이, 각 도자기 파편의 3차원 형상 데이터와 포인트 클라우드 데이터를 함께 표시될 수 있으며, 추정된 회전축이 z축과 일치하도록 3차원 좌표 상에 정렬될 수 있다. Specifically, the shape
회전축이 z축과 일치하도록 정렬된 포인트 클라우드 데이터의 각 포인트(p)의 3차원 공간에서의 좌표는 하기 수학식 1과 같이 정의된다.The coordinates of each point p of the point cloud data aligned so that the rotation axis coincides with the z-axis in the three-dimensional space is defined as in Equation 1 below.
[수학식 1][Equation 1]
또한, 형상 특징 추출부(113)는 각 포인트(p)의 특징을 나타내는 특징 값[포인트의 높이(H(p)), 거리(D(p)), 각도(T(p))]을, 하기 수학식 2와 같이 정의한다.In addition, the shape
[수학식 2] [Equation 2]
여기서, 포인트의 높이는 도 5에 도시된 바와 같은 z축에 따른 수직 높이, 포인트의 거리는 도 6에 도시된 바와 같은 x-y 평면을 기준으로 좌표 중심에서의 최단 거리, 포인트의 각도는 도 6에 도시된 바와 같은 x-y 평면에서 x축과의 상기 최단 거리에 따른 직선이 형성하는 각도를 의미한다.Here, the height of the point is the vertical height along the z-axis as shown in FIG. 5, the distance of the point is the shortest distance from the coordinate center with respect to the xy plane as shown in FIG. 6, and the angle of the point is shown in FIG. It refers to an angle formed by a straight line according to the shortest distance from the x-axis in the xy plane as described above.
형상 특징 추출부(113)는 상기 정의된 각 포인트의 수직 높이, 거리, 각도를 활용하여 도자기 파편의 형상 특징을 추출할 수 있다. 구체적으로, 포인트 클라우드 데이터의 를 따라 미분한 데이터를 도자기 파편의 형상 특징으로 추출할 수 있다. 도자기 파편의 형상 특징()는 하기 수학식 3과 같이 정의된다.The shape
[수학식 3][Equation 3]
제1 형상 특징()은 각 포인트의 높이(H(p))를 를 따라 미분한 데이터, 제2 형상 특징()는 각 포인트의 거리(D(p))를 를 따라 미분한 데이터, 제3 형상 특징()은 각 포인트의 각도(T(p))를 를 따라 미분한 데이터에 각 포인트의 거리(D(p))를 곱한 값으로 정의될 수 있다. 제3 형상 특징의 연산에 각 포인트의 거리(D(p))가 고려됨에 따라 제1, 제2 형상 특징과의 단위가 통일되어 추후 형상 특징을 이용한 가상 정합 시 발생될 수 있는 불확실성이 보다 보완될 수 있다.First shape feature ( ) Is the height of each point (H(p)) Data differentiated along the second shape feature ( ) Is the distance of each point (D(p)) Data differentiated along the third shape feature ( ) Is the angle of each point (T(p)) It may be defined as a value obtained by multiplying the differential data along with the distance D(p) of each point. As the distance (D(p)) of each point is considered in the calculation of the third shape feature, the units of the first and second shape features are unified, thereby further supplementing the uncertainty that may occur during virtual matching using the shape feature. Can be.
형상 특징 추출부(113)는 도자기 파편의 형상 특징()의 생성시 발생되는 수치 미분 노이즈를 제거하기 위한 필터링을 더 수행할 수 있다. 예시적으로 가우시안 필터링이 수행되어 수치 미분의 노이즈를 제거할 수 있다. The shape
도 7은 각 포인트에 따른 회전축 기반 형상 특징을 산출한 결과(필터링 이전: 블랙라인, 필터링 이후: 레드라인)를 예시적으로 도시한 것이다. 하나의 도자기 파편을 기준으로 이를 구성하는 도자기 파편의 포인트에 대한 형상 특징 값들이 도 7의 그래프와 같이 산출되는 것을 알 수 있다. 또한, 산출된 제1 형상 특징, 제2 형상 특징, 제3 형상 특징에 대한 필터링이 수행되어 수치 미분에 의한 노이즈가 제거되는 것을 확인할 수 있다.7 is an exemplary view showing results of calculating a shape feature based on a rotation axis according to each point (before filtering: black line, after filtering: red line). It can be seen that the shape feature values for the points of the ceramic fragments constituting the ceramic fragment based on one ceramic fragment are calculated as shown in the graph of FIG. 7. In addition, it can be seen that the calculated first shape feature, the second shape feature, and the third shape feature are filtered to remove noise due to numerical differentiation.
이러한, 본 발명의 일 실시예에 따른 도자기 파편의 형상 특징()은 고정된 회전축의 기반으로 생성되어 방사상 거리 추정의 오류가 보완된 상태로 각 포인트의 특징을 나타내는 미분한 데이터일 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 도자기 파편의 형상 특징()는 도자기 파편의 외형의 기하학적 변화를 표현하는 특징 값으로, 직관적이고 신속한 가상 정합이 가능하게 한다. 각 도자기 파편에 대해 추출된 도자기 파편의 형상 특징()은 도자기 파편 가상 정합 장치(120)로 제공될 수 있다. Such, shape characteristics of the pottery fragment according to an embodiment of the present invention ( ) May be differentiated data representing characteristics of each point in a state in which errors in radial distance estimation are compensated for by being generated based on a fixed rotation axis. That is, the shape characteristics of the pottery fragments according to an embodiment of the present invention ( ) Is a feature value that expresses the geometric change of the outer shape of the ceramic shard, enabling intuitive and rapid virtual registration. Shape characteristics of the extracted pottery shards for each pottery shard ( ) May be provided as a porcelain fragment
도자기 파편 가상 정합 장치(120)는 회전축 기반의 도자기 파편의 형상 특징을 이용하여 도자기 파편의 가상 정합을 수행한다.The porcelain fragment
도자기 파편 가상 정합 장치(120)는 각 도자기 파편을 정합 후보를 형상 특징을 고려하여 선별할 수 있다. 상술한 바와 같이, 본 실시예에 따른 도자기 파편의 형상 특징()도자기 파편의 외형의 기하학적 변화를 표현하는 특징 값이다. 따라서, 서로 다른 도자기 파편의 형상 특징 값이 유사 또는 동일하다는 것은 상기 도자기 파편들이 하나의 도자기에서 유래된 파편이라는 것뿐만 아니라, 정합이 가능한 상태라는 것도 의미할 수 있다. The porcelain fragment
따라서, 도자기 파편 가상 정합 장치(120)는 회전축 기반의 도자기 파편의 형상 특징()이 유사한 도자기 파편을 먼저 선별하여 그룹화할 수 있다. 예를 들어, 도자기 파편 가상 정합 장치(120)는 LCS(Longest common substring) 알고리즘을 이용하여 도자기 파편의 형상 특징()의 비교하여 매칭되는 도자기 파편을 선별하여 그룹화할 수 있다. 다음으로, 도자기 파편 가상 정합 장치(120)는 그룹화된 도자기 파편에서 실제 정합이 가능한 도자기 파편들을 선별하는 클러스터링 알고리즘을 수행할 수 있다. 예를 들어, 도자기 파편 가상 정합 장치(120)는 도자기 파편과 회전축 과의 거리를 더 고려하여 정합이 가능한 도자기 파편들을 선별하고, 정합이 불가능한 도자기 파편을 제외하는 과정을 더 수행할 수 있다. 도자기 파편 가상 정합 장치(120)는 상술한 과정을 통해 선별된 도자기 파편들 간에 가상 정합을 수행하게 된다.Therefore, the porcelain fragment
본 발명의 일 실시예에 따른 도자기 파편의 가상 정합 시스템은 회전축 기반의 도자기 파편의 형상 특징()을 추출하고, 이러한 도자기 파편의 형상 특징()을 기초로 대용량의 도자기 파편의 가상 정합을 수행한다. 즉, 정합을 시도하여야 하는 도자기 파편의 샘플을 도자기 파편의 형상 특징()을 고려하여 그룹화하고, 특정 그룹 내에서 도자기 파편의 샘플 간의 정합을 수행하기에 보다 효율적이고 정확한 도자기 파편의 정합이 수행될 수 있다.The virtual matching system of ceramic fragments according to an embodiment of the present invention includes the shape characteristics of ceramic fragments based on a rotation axis ( ), and the shape features of these pottery fragments ( ) To perform virtual matching of large-capacity ceramic shards. In other words, the sample of the pottery shards that should be matched is determined by ) In consideration of the grouping, and more efficient and accurate matching of porcelain debris can be performed to perform matching between samples of porcelain debris within a specific group.
이하, 본 발명의 다른 실시예에 따른 도자기 파편의 가상 정합 방법에 대해 설명하도록 한다. Hereinafter, a method for virtually matching ceramic fragments according to another embodiment of the present invention will be described.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 도자기 파편의 가상 정합 방법의 순서도이다. 8 is a flowchart of a method for virtually matching ceramic fragments according to another embodiment of the present invention.
본 발명의 다른 실시예에 따른 도자기 파편의 가상 정합 방법은 상술한 도자기 파편의 가상 정합 시스템(10)에서 수행되는 방법이다. 도 8을 참조하면, 본 실시예에 따른 도자기 파편의 가상 정합 방법은 복수의 도자기 파편을 스캔하여 각 도자기 파편에 대한 3차원 형상 데이터를 생성하는 단계(S100); 상기 각 도자기 파편의 3차원 형상 데이터에서 도자기 파편의 외형을 도시하는 포인트 클라우드 데이터를 생성하는 단계(S110); 상기 각 도자기 파편의 회전축을 추정하는 단계(S120); 각 도자기 파편의 포인트 클라우드 데이터를 추정된 회전축을 기준으로 정렬하여 포인트 클라우드 데이터의 좌표를 정의하고, 각 도자기 파편에 대해 회전축 기반의 형상 특징을 정의하는 단계(S130); 및 상기 회전축 기반의 형상 특징을 이용하여 도자기 파편의 가상 정합을 수행하는 단계(S140)를 포함한다.The virtual matching method of pottery fragments according to another embodiment of the present invention is a method performed by the above-described
먼저, 복수의 도자기 파편을 스캔하여 각 도자기 파편에 대한 3차원 형상 데이터를 생성한다(S100).First, a plurality of pottery fragments are scanned to generate 3D shape data for each pottery fragment (S100).
평면부 상에 위치하는 도자기 파편을 스캔하여 3차원 형상 데이터가 생성된다. 복수의 도자기 파편 각각에 대한 3차원 형상 데이터가 준비될 수 있다. 상기 단계(S100)는 도자기 파편의 가상 정합 시스템(10)의 도자기 파편 형상 데이터 생성 장치(100)에서 수행된다. 도자기 파편 형상 데이터 생성 장치(100)는 도자기 파편을 하나씩 스캔하여 각 도자기 파편의 3차원 형상 데이터를 생성할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 복수의 도자기 파편을 한번에 스캔한 이후, 생성된 3차원 형상 데이터를 분리하는 과정을 수행할 수 있다. Three-dimensional shape data is generated by scanning ceramic fragments located on the plane. Three-dimensional shape data for each of the plurality of ceramic fragments may be prepared. The step (S100) is performed in the porcelain fragment shape
다음으로, 상기 각 도자기 파편의 3차원 형상 데이터에서 도자기 파편의 외형을 도시하는 포인트 클라우드 데이터를 생성한다(S110).Next, point cloud data showing the appearance of the pottery shard is generated from the three-dimensional shape data of each pottery shard (S110).
상기 단계(S110)는 도자기 파편의 가상 정합 시스템(10)의 도자기 파편의 형상 특징 추출 장치(110)에서 수행된다. 도자기 파편의 형상 특징 추출 장치(110)는 각 도자기 파편의 3차원 형상 데이터에서 도자기 파편의 외형을 도시하는 포인트 클라우드 데이터를 생성할 수 있다. 포인트 클라우드 데이터는 도자기 파편의 3차원 형상 데이터의 외형을 정의하는 복수의 점들로 구성될 수 있다. 포인트 클라우드 데이터에서 파단선이 아닌 부분은 제외될 수 있다. 예를 들어, 정의된 포인트 클라우드 데이터에서 상술한 입술 부위 및/또는 베이스 부위 등은 포인트 클라우드 데이터에서 제외될 수 있다. 즉, 파단선에 해당하는 외형에 대해서만 포인트 클라우드 데이터로 정의할 수 있다.The step (S110) is performed by the
다음으로, 상기 각 도자기 파편의 회전축을 추정한다(S120).Next, the rotation axis of each of the ceramic fragments is estimated (S120).
상기 단계(S120)는 도자기 파편의 형상 특징 추출 장치(110)에서 수행된다. 도자기 파편의 형상 특징 추출 장치(110)는 각 도자기 파편 조각을 매우 얇은 형태로 변형한 형상을 가상의 원에 피팅하고 상기 가상의 원 중심을 기준으로 회전축을 추정할 수 있다. 또한, 도자기 파편의 형상 특징 추출 장치(110)는 도자기 파편의 법선 벡터 변화량 및 곡률 정보 변화량 중 적어도 하나를 더 고려하여 각 도자기 파편의 회전축을 추정할 수도 있다.The step (S120) is performed in the
이어서, 각 도자기 파편의 포인트 클라우드 데이터를 추정된 회전축을 기준으로 정렬하여 포인트 클라우드 데이터의 좌표를 정의하고, 각 도자기 파편에 대해 회전축 기반의 형상 특징을 정의한다(S130).Subsequently, the coordinates of the point cloud data are defined by aligning the point cloud data of each pottery fragment based on the estimated rotation axis, and shape characteristics based on the rotation axis are defined for each pottery fragment (S130).
상기 단계(S130)는 도자기 파편의 형상 특징 추출 장치(110)에서 수행된다. 도자기 파편의 형상 특징 추출 장치(110)는 각 도자기 파편의 포인트 클라우드 데이터를 동일한 3차원 좌표(x, y, z) 상에 위치시키고, 상기 3차원 좌표를 기준으로 도자기 파편의 형상 특징을 추출할 수 있다. 상기 3차원 좌표는 x-y 평면에 수직한 z축으로 정의된다. 도자기 파편의 형상 특징 추출 장치(110)는 각 도자기 파편의 추정된 회전축이 3차원 좌표의 z축과 일치하도록 포인트 클라우드 데이터를 정렬시킨다. 회전축이 z축과 일치하도록 정렬된 포인트 클라우드 데이터의 각 포인트(p)의 3차원 공간에서의 좌표는 하기 수학식 1과 같이 정의된다.The step (S130) is performed in the
[수학식 1][Equation 1]
또한, 도자기 파편의 형상 특징 추출 장치(110)는 각 포인트(p)의 특징을 나타내는 특징 값[포인트의 높이(H(p)), 거리(D(p)), 각도(T(p))]을, 하기 수학식 2와 같이 정의한다.In addition, the shape
[수학식 2] [Equation 2]
도자기 파편의 형상 특징 추출 장치(110)는 상기 정의된 각 포인트의 수직 높이, 거리, 각도를 활용하여 도자기 파편의 형상 특징을 추출할 수 있다. 구체적으로, 포인트 클라우드 데이터의 를 따라 미분한 데이터를 도자기 파편의 형상 특징으로 추출할 수 있다. 도자기 파편의 형상 특징()는 하기 수학식 3과 같이 정의된다.The shape
[수학식 3][Equation 3]
제1 형상 특징()은 각 포인트의 높이(H(p))를 를 따라 미분한 데이터, 제2 형상 특징()는 각 포인트의 거리(D(p))를 를 따라 미분한 데이터, 제3 형상 특징()은 각 포인트의 각도(T(p))를 를 따라 미분한 데이터에 각 포인트의 거리(D(p))를 곱한 값으로 정의될 수 있다. 제3 형상 특징의 연산에 각 포인트의 거리(D(p))가 고려됨에 따라 제1, 제2 형상 특징과의 단위가 통일되어 추후 형상 특징을 이용한 가상 정합 시 발생될 수 있는 불확실성이 보다 보완될 수 있다. 또한, 도자기 파편의 형상 특징 추출 장치(110)는 도자기 파편의 형상 특징()의 생성시 발생되는 수치 미분 노이즈를 제거하기 위한 필터링을 더 수행할 수 있다. 예시적으로 가우시안 필터링이 수행되어 수치 미분의 노이즈를 제거할 수 있다.First shape feature ( ) Is the height of each point (H(p)) Data differentiated along the second shape feature ( ) Is the distance of each point (D(p)) Data differentiated along the third shape feature ( ) Is the angle of each point (T(p)) It may be defined as a value obtained by multiplying the differential data along with the distance D(p) of each point. As the distance (D(p)) of each point is considered in the calculation of the third shape feature, the units of the first and second shape features are unified, thereby further supplementing the uncertainty that may occur during virtual matching using the shape feature. Can be. In addition, the shape
회전축 기반의 형상 특징을 이용하여 도자기 파편의 가상 정합을 수행한다(S140).Virtual matching of the ceramic shards is performed using a shape feature based on a rotation axis (S140).
상기 단계(S140)는 도자기 파편 가상 정합 장치(120)에서 수행된다. 도자기 파편 가상 정합 장치(120)는 회전축 기반의 도자기 파편의 형상 특징()이 유사한 도자기 파편을 먼저 선별하여 그룹화할 수 있다. 예를 들어, 도자기 파편 가상 정합 장치(120)는 LCS(Longest common substring) 알고리즘을 이용하여 도자기 파편의 형상 특징()의 비교하여 매칭되는 도자기 파편을 선별하여 그룹화할 수 있다. 다음으로, 도자기 파편 가상 정합 장치(120)는 그룹화된 도자기 파편에서 실제 정합이 가능한 도자기 파편들을 선별하는 클러스터링 알고리즘을 수행할 수 있다. 예를 들어, 도자기 파편 가상 정합 장치(120)는 도자기 파편과 회전축 과의 거리를 더 고려하여 정합이 가능한 도자기 파편들을 선별하고, 정합이 불가능한 도자기 파편을 제외하는 과정을 더 수행할 수 있다. 도자기 파편 가상 정합 장치(120)는 상술한 과정을 통해 선별된 도자기 파편들 간에 가상 정합을 수행하게 된다.The step (S140) is performed in the porcelain fragment
본 실시예에 따른 도자기 파편의 가상 정합 방법은 회전축 기반의 도자기 파편의 형상 특징()을 추출하고, 이러한 도자기 파편의 형상 특징()을 기초로 대용량의 도자기 파편의 가상 정합을 수행한다. 즉, 정합을 시도하여야 하는 도자기 파편의 샘플을 도자기 파편의 형상 특징()을 고려하여 그룹화하고, 특정 그룹 내에서 도자기 파편의 샘플 간의 정합을 수행하기에 보다 효율적이고 정확한 도자기 파편의 정합이 수행될 수 있다.The virtual matching method of pottery fragments according to the present embodiment includes the shape characteristics of pottery fragments based on a rotation axis ( ), and the shape features of these pottery fragments ( ) To perform virtual matching of large-capacity ceramic shards. In other words, the sample of the pottery shards that should be matched is determined by ) In consideration of the grouping, and more efficient and accurate matching of porcelain debris can be performed to perform matching between samples of porcelain debris within a specific group.
이상에서 설명한 실시예들에 따른 도자기 파편의 가상 정합 방법에 의한 동작은, 적어도 부분적으로 컴퓨터 프로그램으로 구현되고 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 기록될 수 있다. 실시예들에 따른 도자기 파편의 가상 정합 방법에 의한 동작을 구현하기 위한 프로그램이 기록되고 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산 방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수도 있다. 또한, 본 실시예를 구현하기 위한 기능적인 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트(segment)들은 본 실시예가 속하는 기술 분야의 통상의 기술자에 의해 용이하게 이해될 수 있을 것이다.The operation by the virtual matching method of pottery fragments according to the above-described embodiments may be implemented at least partially as a computer program and recorded on a computer-readable recording medium. A computer-readable recording medium in which a program for implementing an operation by the virtual matching method of pottery fragments according to the embodiments is recorded and includes all types of recording devices storing data that can be read by a computer. Examples of computer-readable recording media include ROM, RAM, CD-ROM, magnetic tapes, floppy disks, and optical data storage devices. In addition, the computer-readable recording medium may be distributed over a computer system connected through a network, and computer-readable codes may be stored and executed in a distributed manner. In addition, functional programs, codes, and code segments for implementing this embodiment may be easily understood by those skilled in the art to which this embodiment belongs.
이상에서는 실시예들을 참조하여 설명하였지만 본 발명은 이러한 실시예들 또는 도면에 의해 한정되는 것으로 해석되어서는 안 되며, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although the above has been described with reference to the embodiments, the present invention should not be construed as being limited by these embodiments or drawings, and those skilled in the art will have the spirit and scope of the present invention described in the following claims. It will be understood that various modifications and changes can be made to the present invention within the range not departing from.
10: 도자기 파편의 가상 정합 시스템
100: 도자기 파편 형상 데이터 생성 장치
111: 포인트 클라우드 생성부
112: 회전축 추정부
113: 형상 특징 추출부
110: 도자기 파편의 형상 특징 추출 장치
120: 도자기 파편 가상 정합 장치 10: Virtual Matching System of Porcelain Fragments
100: porcelain fragment shape data generation device
111: point cloud generation unit
112: rotation axis estimation unit
113: shape feature extraction unit
110: Apparatus for extracting shape features of ceramic fragments
120: porcelain fragment virtual matching device
Claims (10)
상기 각 도자기 파편의 회전축을 추정하는 회전축 추정부; 및
각 도자기 파편의 포인트 클라우드 데이터를 추정된 회전축을 기준으로 정렬하여 포인트 클라우드 데이터의 좌표를 정의하고, 각 도자기 파편의 3차원 형상 데이터에 대해 회전축 기반의 형상 특징을 정의하는 형상 특징 추출부를 포함하되,
상기 형상 특징 추출부는 상기 각 도자기 파편의 추정된 회전축을 3차원 공간(x, y, z) 의 z축에 일치하도록 상기 포인트 클라우드 데이터를 정렬시키고,
상기 포인트 클라우드 데이터의 상기 3차원 공간내의 좌표를 하기 수학식 1과 같이 정의하며, 상기 포인트 클라우드 데이터의 각 포인트의 높이(H(p)), 거리(D(p)), 각도(T(p))를 하기 수학식 2와 같이 정의하며,
[수학식 1]
[수학식 2]
상기 형상 특징 추출부는 상기 각 포인트의 높이(H(p)), 거리(D(p)), 각도(T(p))를 이용하여 상기 형상 특징을 하기 수학식 3과 같이 정의하는 것을 특징으로 하는 도자기 파편의 형상 특징 추출 장치.
[수학식 3]
A point cloud generator configured to receive 3D shape data for each pottery fragment generated by scanning a plurality of pottery fragments, and to generate point cloud data showing the appearance of the pottery fragment from the 3D shape data of the pottery fragment;
A rotation axis estimating unit for estimating a rotation axis of each of the ceramic fragments; And
It includes a shape feature extraction unit for defining the coordinates of the point cloud data by aligning the point cloud data of each ceramic fragment based on the estimated rotation axis, and defining shape features based on the rotation axis for the three-dimensional shape data of each ceramic fragment,
The shape feature extraction unit aligns the point cloud data so that the estimated rotation axis of each porcelain fragment coincides with the z axis of the three-dimensional space (x, y, z),
The coordinates in the three-dimensional space of the point cloud data are defined as in Equation 1 below, and the height (H(p)), distance (D(p)), and angle (T(p) of each point of the point cloud data) )) is defined as in Equation 2 below,
[Equation 1]
[Equation 2]
The shape feature extraction unit is characterized in that the shape feature is defined as shown in Equation 3 below by using the height (H(p)), distance (D(p)), and angle (T(p)) of each point. Apparatus for extracting shape features of ceramic fragments.
[Equation 3]
상기 형상 특징 추출부는 상기 형상 특징의 생성시 발생되는 수치 미분 노이즈를 제거하기 위한 필터링을 더 수행하는 것을 특징으로 하는 도자기 파편의 형상 특징 추출 장치.The method of claim 1,
The shape feature extraction unit further performs filtering to remove the numerical differential noise generated when the shape feature is generated.
상기 각 도자기 파편의 3차원 형상 데이터에서 도자기 파편의 외형을 도시하는 포인트 클라우드 데이터를 생성하는 포인트 클라우드 생성부; 상기 각 도자기 파편의 회전축을 추정하는 회전축 추정부; 및 각 도자기 파편의 포인트 클라우드 데이터를 추정된 회전축을 기준으로 정렬하여 포인트 클라우드 데이터의 좌표를 정의하고, 각 도자기 파편에 대해 회전축 기반의 형상 특징을 정의하는 형상 특징 추출부를 포함하는 도자기 파편의 형상 특징 추출 장치; 및
상기 회전축 기반의 형상 특징을 이용하여 도자기 파편의 가상 정합을 수행하는 도자기 파편 가상 정합 장치를 포함하고,
상기 형상 특징 추출부는 상기 각 도자기 파편의 추정된 회전축을 3차원 공간(x, y, z) 의 z축에 일치하도록 상기 포인트 클라우드 데이터를 정렬시키고,
상기 포인트 클라우드 데이터의 상기 3차원 공간내의 좌표를 하기 수학식 1과 같이 정의하며, 상기 포인트 클라우드 데이터의 각 포인트의 높이(H(p)), 거리(D(p)), 각도(T(p))를 하기 수학식 2와 같이 정의하며,
[수학식 1]
[수학식 2]
상기 형상 특징 추출부는 상기 각 포인트의 높이(H(p)), 거리(D(p)), 각도(T(p))를 이용하여 상기 형상 특징을 하기 수학식 3과 같이 정의하는 것을 특징으로 하는 도자기 파편의 가상 정합 시스템.
[수학식 3]
A porcelain fragment shape data generating device that scans a plurality of ceramic fragments and generates 3D shape data for each ceramic fragment;
A point cloud generation unit for generating point cloud data showing the appearance of the ceramic shards from the three-dimensional shape data of the pottery shards; A rotation axis estimating unit for estimating a rotation axis of each of the ceramic fragments; And a shape feature extraction unit defining the coordinates of the point cloud data by aligning the point cloud data of each ceramic fragment based on the estimated rotation axis, and defining shape features based on the rotation axis for each ceramic fragment. Extraction device; And
A ceramic shard virtual matching device for performing virtual registration of pottery shards using the shape features based on the rotation axis,
The shape feature extraction unit aligns the point cloud data so that the estimated rotation axis of each porcelain fragment coincides with the z axis of the three-dimensional space (x, y, z),
The coordinates in the three-dimensional space of the point cloud data are defined as in Equation 1 below, and the height (H(p)), distance (D(p)), and angle (T(p) of each point of the point cloud data) )) is defined as in Equation 2 below,
[Equation 1]
[Equation 2]
The shape feature extraction unit is characterized in that the shape feature is defined as shown in Equation 3 below by using the height (H(p)), distance (D(p)), and angle (T(p)) of each point. Virtual matching system of pottery fragments.
[Equation 3]
상기 도자기 파편 형상 데이터 생성 장치는 3차원 스캐너를 포함하여 상기 복수의 도자기 파편을 여러 각도에서 센싱하고, 센싱된 정보를 취합하여 상기 각 도자기 파편에 대한 3차원 형상 데이터를 생성하는 것을 특징으로 하는 도자기 파편의 가상 정합 시스템.The method of claim 5,
The porcelain fragment shape data generating apparatus comprises a 3D scanner to sense the plurality of ceramic fragments at various angles, and collects the sensed information to generate 3D shape data for each of the ceramic fragments. Fragment virtual matching system.
상기 도자기 파편 가상 정합 장치는,
상기 회전축 기반의 형상 특징이 유사한 도자기 파편을 먼저 선별하여 그룹화하고,
상기 그룹화된 도자기 파편에서 정합이 가능한 도자기 파편들을 더 선별하는 클러스터링 알고리즘을 수행하는 것을 특징으로 하는 도자기 파편의 가상 정합 시스템. The method of claim 5,
The porcelain fragment virtual matching device,
Porcelain fragments having similar shape characteristics based on the rotating shaft are first selected and grouped,
A virtual matching system for porcelain debris, characterized in that to perform a clustering algorithm to further select porcelain debris that can be matched from the grouped porcelain debris.
상기 도자기 파편 가상 정합 장치는 LCS(Longest common substring) 알고리즘을 이용하여 상기 도자기 파편의 형상 특징의 비교하여 매칭되는 도자기 파편을 선별하여 그룹화하는 것을 특징으로 하는 도자기 파편의 가상 정합 시스템.The method of claim 7,
The porcelain debris virtual matching device is a porcelain debris virtual matching system, characterized in that by comparing the shape characteristics of the porcelain debris using an LCS (Longest common substring) algorithm to select and group matching porcelain debris.
상기 각 도자기 파편의 3차원 형상 데이터에서 도자기 파편의 외형을 도시하는 포인트 클라우드 데이터를 생성하는 단계;
상기 각 도자기 파편의 회전축을 추정하는 단계;
각 도자기 파편의 포인트 클라우드 데이터를 추정된 회전축을 기준으로 정렬하여 포인트 클라우드 데이터의 좌표를 정의하고, 각 도자기 파편에 대해 회전축 기반의 형상 특징을 정의하는 단계; 및
상기 회전축 기반의 형상 특징을 이용하여 도자기 파편의 가상 정합을 수행하는 단계를 포함하되,
상기 형상 특징을 정의하는 단계는 상기 각 도자기 파편의 추정된 회전축을 3차원 공간(x, y, z) 의 z축에 일치하도록 상기 포인트 클라우드 데이터를 정렬시키고, 상기 포인트 클라우드 데이터의 상기 3차원 공간내의 좌표를 하기 수학식 1과 같이 정의하며, 상기 포인트 클라우드 데이터의 각 포인트의 높이(H(p)), 거리(D(p)), 각도(T(p))를 하기 수학식 2와 같이 정의하며,
[수학식 1]
[수학식 2]
상기 형상 특징을 정의하는 단계는 상기 각 포인트의 높이(H(p)), 거리(D(p)), 각도(T(p))를 이용하여 상기 형상 특징을 하기 수학식 3과 같이 정의하는 도자기 파편의 가상 정합 방법.
[수학식 3]
Generating 3D shape data for each of the ceramic fragments by scanning the plurality of ceramic fragments;
Generating point cloud data showing the appearance of the pottery shards from the three-dimensional shape data of the pottery shards;
Estimating a rotation axis of each of the ceramic fragments;
Defining coordinates of the point cloud data by aligning the point cloud data of each pottery fragment based on the estimated rotation axis, and defining shape characteristics based on the rotation axis for each pottery fragment; And
Including the step of performing virtual matching of the ceramic fragments by using the shape feature based on the rotation axis,
The defining of the shape characteristics includes arranging the point cloud data so that the estimated rotation axis of each porcelain fragment coincides with the z axis of the 3D space (x, y, z), and the 3D space of the point cloud data The coordinates within are defined as in Equation 1 below, and the height (H(p)), distance (D(p)), and angle (T(p)) of each point of the point cloud data are as shown in Equation 2 below. Define,
[Equation 1]
[Equation 2]
The step of defining the shape feature includes defining the shape feature as shown in Equation 3 below using the height (H(p)), distance (D(p)), and angle (T(p)) of each point. How to virtually match ceramic fragments.
[Equation 3]
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020190155354A KR102217319B1 (en) | 2019-11-28 | 2019-11-28 | Device for extracting of shape features of porcelain fragments based on rotational axis information and virtual matching system of porcelain fragments using the same |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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KR1020190155354A KR102217319B1 (en) | 2019-11-28 | 2019-11-28 | Device for extracting of shape features of porcelain fragments based on rotational axis information and virtual matching system of porcelain fragments using the same |
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Publication Number | Publication Date |
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KR102217319B1 true KR102217319B1 (en) | 2021-02-18 |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113592915A (en) * | 2021-10-08 | 2021-11-02 | 湖南大学 | End-to-end rotating frame target searching method, system and computer readable storage medium |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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KR101124437B1 (en) * | 2011-12-26 | 2012-03-21 | 중앙항업(주) | Methods for generation of oblique-projected mosaic image using gps/ins and aerial images captured obliquely |
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Patent Citations (1)
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CN113592915A (en) * | 2021-10-08 | 2021-11-02 | 湖南大学 | End-to-end rotating frame target searching method, system and computer readable storage medium |
CN113592915B (en) * | 2021-10-08 | 2021-12-14 | 湖南大学 | End-to-end rotating frame target searching method, system and computer readable storage medium |
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