KR102437913B1 - Shape separating system with 3-dimensional shape measurement and cad design information - Google Patents

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Abstract

3차원 형상측정 결과 및 CAD 설계 데이터의 정량적 비교를 통한 형상분류 시스템이 개시된다. 일 실시예에 따른 형상분류 방법은, 3차원 모델링 기법을 이용하여 3차원 물체의 형상데이터를 획득하는 단계; 3차원 계측 기술을 이용하여 계측된 계측데이터를 획득하는 단계; 및 상기 획득된 3차원 물체의 형상데이터와 상기 획득된 계측데이터를 최소자승법에 기초하여 비교 분석하여 3차원 물체의 형상에 대한 유사 정도를 판단하는 단계를 포함할 수 있다. A shape classification system through quantitative comparison of 3D shape measurement results and CAD design data is disclosed. A shape classification method according to an embodiment includes: acquiring shape data of a 3D object using a 3D modeling technique; obtaining measurement data measured using a three-dimensional measurement technology; and comparing and analyzing the obtained shape data of the 3D object and the obtained measurement data based on a least squares method to determine a degree of similarity to the shape of the 3D object.

Description

3차원 형상측정 결과 및 CAD 설계 데이터의 정량적 비교를 통한 형상분류 시스템{SHAPE SEPARATING SYSTEM WITH 3-DIMENSIONAL SHAPE MEASUREMENT AND CAD DESIGN INFORMATION}[SHAPE SEPARATING SYSTEM WITH 3-DIMENSIONAL SHAPE MEASUREMENT AND CAD DESIGN INFORMATION]

아래의 설명은 산업의 자동화 공정에서 필요한 제품의 인식 및 분류를 위한 기술에 관한 것으로, 계측된 3차원 측정 결과와 설계된 도면 정보를 비교 분석하여 제품의 형상을 판단하고 분류하는 방법 및 시스템에 관한 것이다. The following description relates to a technology for product recognition and classification required in an industrial automation process, and relates to a method and system for judging and classifying the shape of a product by comparing and analyzing the measured three-dimensional measurement result and the designed drawing information. .

4차원 산업의 발달로 생산 공정의 자동화가 급속도로 발전하고 있다. 3차원 레이저 스캐닝 기법 등과 같은 3차원 계측 시스템이 생성된 제품의 형상을 판단하는데 많이 적용되고 있다. 자동화 공정에서 생산된 제품들을 판단하고 분류하기 위해서는 대상체의 계측 데이터와 설계 데이터의 비교 분석이 필요하다. 3차원과 회전, 이동 등의 외부조건이 많은 데이터 양으로 최적의 판단을 위해서는 많은 시간과 비용이 필요하다. With the development of the 4D industry, automation of the production process is rapidly developing. A three-dimensional measurement system, such as a three-dimensional laser scanning technique, is widely applied to determine the shape of a created product. In order to determine and classify products produced in an automated process, it is necessary to compare and analyze the measurement data of the object and the design data. It takes a lot of time and money to make an optimal decision with a large amount of data with a lot of external conditions such as 3D, rotation, and movement.

이에 따라, 계측 데이터와 설계 데이터를 매칭하고 판단하여 최적화하는 알고리즘이 요구된다. Accordingly, an algorithm for matching, determining, and optimizing measurement data and design data is required.

계측 시스템의 관측 위치를 기준으로 관측 방정식을 이용하여 대상체의 여러 가지 형태에 대한 예상데이터 맵을 형성하고, 계측데이터와 예상데이터 간의 매핑 함수를 통한 최적의 형태를 찾아내서 분석함으로써 3차원 계측 물체의 비교 분석 및 판별의 정도와 시간을 향상시키기 위한 형상분류 시스템 및 방법을 제공할 수 있다. Based on the observation position of the measurement system, the predicted data map for various shapes of the object is formed using the observation equation, and the optimal shape is found and analyzed through the mapping function between the measurement data and the predicted data. It is possible to provide a shape classification system and method for improving the degree and time of comparative analysis and discrimination.

자동화 공정에서 대상체를 분명하게 판단하기 위해, 대상체의 설계 데이터로부터 계측 가능한 여러 가지 상태의 3차원 맵을 제작하고, 계측데이터와 비교 분석을 통한 대상체의 판별 및 분류의 계산 속도로 성능을 개선하기 위한 형상분류 시스템 및 방법을 제공할 수 있다. In order to clearly determine the object in the automated process, to produce a three-dimensional map of various states that can be measured from the design data of the object, and to improve the performance with the calculation speed of object identification and classification through measurement data and comparative analysis A shape classification system and method may be provided.

형상분류 시스템에 의해 수행되는 형상분류 방법은, 3차원 모델링 기법을 이용하여 3차원 물체의 형상데이터를 획득하는 단계; 3차원 계측 기술을 이용하여 계측된 계측데이터를 획득하는 단계; 및 상기 획득된 3차원 물체의 형상데이터와 상기 획득된 계측데이터를 최소자승법에 기초하여 비교 분석하여 3차원 물체의 형상에 대한 유사 정도를 판단하는 단계를 포함할 수 있다. The shape classification method performed by the shape classification system includes: acquiring shape data of a 3D object using a 3D modeling technique; obtaining measurement data measured using a three-dimensional measurement technology; and comparing and analyzing the obtained shape data of the 3D object and the obtained measurement data based on a least squares method to determine a degree of similarity to the shape of the 3D object.

상기 형상데이터를 획득하는 단계는, 모델링 툴을 이용하여 대상체의 형상을 설계함에 따라 획득된 형상데이터를 VRML 형식으로 변환하고, 상기 변환된 VRML 형식의 형상데이터를 계측 시스템의 계측면과 일치하는 관측 위치에 따라 3차원 매핑 데이터를 생성하는 단계를 포함할 수 있다. The obtaining of the shape data includes converting the shape data obtained by designing the shape of the object using a modeling tool into a VRML format, and observing the converted shape data in the VRML format to match the measurement surface of the measurement system. It may include generating 3D mapping data according to the location.

상기 형상데이터를 획득하는 단계는, 상기 VRML 기반의 포인트 형식으로 변환함에 따라 각 플레인(Plane) 정보를 획득하고, 계측시스템의 관측 방정식을 이용하여 관측 가능한 플레인 정보를 수집하여 3차원 매핑 데이터를 생성하는 단계를 포함할 수 있다. The obtaining of the shape data includes obtaining each plane information by converting it into the VRML-based point format, and collecting observable plane information using the observation equation of the measurement system to generate 3D mapping data. may include the step of

상기 계측데이터를 획득하는 단계는, 계측 시스템의 스테레오 비젼 또는 레이저 스캐닝 기법을 포함하는 3차원 계측 기술을 통해 계측데이터를 획득하고, 상기 획득된 계측데이터로부터 3차원 물체의 형상에 대한 특징점을 획득하는 단계를 포함할 수 있다. The acquiring of the measurement data includes acquiring the measurement data through a three-dimensional measurement technique including a stereo vision of a measurement system or a laser scanning technique, and obtaining a feature point for the shape of a three-dimensional object from the obtained measurement data. may include steps.

상기 획득된 계측데이터는, 미디엄 필터를 포함하는 오차제거 알고리즘을 이용하여 오차를 제거하고, 배경 정보가 제거된 3차원 물체의 형상에 대한 3차원 표면 정보 데이터를 의미할 수 있다. The obtained measurement data may refer to 3D surface information data for a shape of a 3D object from which an error is removed using an error removal algorithm including a medium filter and background information is removed.

상기 유사 정도를 판단하는 단계는, 상기 획득된 형상데이터와 상기 획득된 계측데이터에 대한 평균값을 이용하여 중심 이동을 실행하여 중심을 일치시키고, 상기 일치된 중심에 기초하여 상기 획득된 형상데이터와 상기 획득된 계측데이터의 일치 정보를 형상 분석의 어파인 변환의 원리를 이용한 최소자승법을 이용하여 판단하는 단계를 포함할 수 있다. The determining of the degree of similarity includes moving the center using the obtained shape data and the average value of the obtained measurement data to match the center, and based on the matched center, the obtained shape data and the It may include determining the agreement information of the obtained measurement data using the least squares method using the principle of affine transformation of shape analysis.

형상분류 시스템은, 3차원 모델링 기법을 이용하여 3차원 물체의 형상데이터를 획득하는 형상데이터 획득부; 3차원 계측 기술을 이용하여 계측된 계측데이터를 획득하는 계측데이터 획득부; 및 상기 획득된 3차원 물체의 형상데이터와 상기 획득된 계측데이터를 최소자승법에 기초하여 비교 분석하여 3차원 물체의 형상에 대한 유사 정도를 판단하는 판단부를 포함할 수 있다. The shape classification system includes: a shape data acquisition unit configured to acquire shape data of a 3D object using a 3D modeling technique; a measurement data acquisition unit that acquires measurement data measured using a three-dimensional measurement technology; and a determination unit configured to compare and analyze the obtained shape data of the 3D object and the obtained measurement data based on the least squares method to determine the degree of similarity to the shape of the 3D object.

상기 형상데이터 획득부는, 모델링 툴을 이용하여 대상체의 형상을 설계함에 따라 획득된 형상데이터를 VRML 형식으로 변환하고, 상기 변환된 VRML 형식의 형상데이터를 계측 시스템의 계측면과 일치하는 관측 위치에 따라 3차원 매핑 데이터를 생성할 수 있다. The shape data acquisition unit converts the shape data obtained by designing the shape of the object using a modeling tool into a VRML format, and converts the shape data in the converted VRML format according to an observation position that matches the measurement surface of the measurement system. 3D mapping data can be generated.

상기 형상데이터 획득부는, 상기 VRML 기반의 포인트 형식으로 변환함에 따라 각 플레인(Plane) 정보를 획득하고, 계측시스템의 관측 방정식을 이용하여 관측 가능한 플레인 정보를 수집하여 3차원 매핑 데이터를 생성할 수 있다. The shape data acquisition unit acquires each plane information as it is converted into the VRML-based point format, and collects observable plane information using the observation equation of the measurement system to generate 3D mapping data. .

상기 계측데이터 획득부는, 계측 시스템의 스테레오 비젼 또는 레이저 스캐닝 기법을 포함하는 3차원 계측 기술을 통해 계측데이터를 획득하고, 상기 획득된 계측데이터로부터 3차원 물체의 형상에 대한 특징점을 획득할 수 있다. The measurement data acquisition unit may acquire measurement data through a three-dimensional measurement technique including stereo vision of a measurement system or a laser scanning technique, and acquire feature points for the shape of a three-dimensional object from the obtained measurement data.

상기 획득된 계측데이터는, 미디엄 필터를 포함하는 오차제거 알고리즘을 이용하여 오차를 제거하고, 배경 정보가 제거된 3차원 물체의 형상에 대한 3차원 표면 정보 데이터를 의미할 수 있다. The obtained measurement data may refer to 3D surface information data for a shape of a 3D object from which an error is removed using an error removal algorithm including a medium filter and background information is removed.

상기 판단부는, 상기 획득된 형상데이터와 상기 획득된 계측데이터에 대한 평균값을 이용하여 중심 이동을 실행하여 중심을 일치시키고, 상기 일치된 중심에 기초하여 상기 획득된 형상데이터와 상기 획득된 계측데이터의 일치 정보를 형상 분석의 어파인 변환의 원리를 이용한 최소자승법을 이용하여 판단할 수 있다. The determination unit, using the obtained shape data and the average value of the obtained measurement data to execute a center movement to match the center, based on the matched center, the obtained shape data and the obtained measurement data The matching information can be determined using the least squares method using the principle of affine transformation of shape analysis.

CAD 데이터로부터 계측 시스템의 관측 방정식을 적용하여 3차원 데이터를 변형하는 데이터 생성 알고리즘 및 계측 시스템으로부터 획득된 데이터를 분석하고, 최적의 매핑맵을 탐색하여 분류 및 판단을 수행함으로써 생산 공정에서 고속 자동화 성능 향상에 기여할 수 있다. High-speed automation performance in the production process by analyzing the data acquired from the measurement system and data generation algorithm that transforms 3D data by applying the observation equation of the measurement system from CAD data, and searching for the optimal mapping map to perform classification and judgment can contribute to improvement.

도 1은 일 실시예에 따른 형상분류 시스템의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 일 실시예에 따른 형상분류 시스템에서 3차원 모델링된 형상데이터를 VRML으로 변환한 후, 획득된 Plane 정보를 나타낸 도면이다.
도 3은 일 실시예에 따른 형상분류 시스템의 구성을 설명하기 위한 블륵도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 형상분류 시스템에서 형상분류 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
1 is a view for explaining an operation of a shape classification system according to an embodiment.
2 is a diagram illustrating plane information obtained after converting 3D modeled shape data into VRML in a shape classification system according to an embodiment.
3 is a block diagram for explaining the configuration of a shape classification system according to an embodiment.
4 is a flowchart illustrating a shape classification method in a shape classification system according to an embodiment.

이하, 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

고속 자동화 시스템에서 빠른 속도로 지나가는 물체의 형상을 획득하고 분류하기 위해서는 모델에 맞는 데이터를 빠른 속도로 분석하고 판단할 필요가 있다. 그러나, 3차원 형상이 복잡하고 대상체가 놓여진 형상 및 위치에 따라 판별하는 것에 많은 오차 및 시간을 소비하게 된다. 이에, 실시예에서는 CAD와 같은 3차원 모델링 기법으로 설계된 설계 데이터로부터 3차원 물체의 형상을 획득하고, 스테레오 비젼이나 3차원 계측 기술 등으로 계측된 데이터를 직접적으로 비교 분석하여 3차원 형상의 유사 정도를 판단하는 기술을 설명하기로 한다.In order to acquire and classify the shape of an object passing at a high speed in a high-speed automation system, it is necessary to analyze and judge the data that fits the model at a high speed. However, the three-dimensional shape is complicated, and a lot of errors and time are consumed in determining the object according to the shape and position on which the object is placed. Accordingly, in the embodiment, the shape of a three-dimensional object is obtained from design data designed by a three-dimensional modeling technique such as CAD, and the data measured by stereo vision or three-dimensional measurement technology is directly compared and analyzed to the degree of similarity of the three-dimensional shape. The technique for judging will be described.

도 1은 일 실시예에 따른 형상분류 시스템의 동작을 설명하기 위한 도면이다. 1 is a view for explaining an operation of a shape classification system according to an embodiment.

3차원 모델링 툴로 제작된 3차원 대상체가 실제 산업 현장에서 존재 가능한 여러 가지 상황(예를 들면, 회전 및 이동)에 대한 대상체의 형상을 결정하고, 계측시스템의 관측 방정식에서 관측 가능한 형태로 변환한 데이터 맵을 생성할 수 있다. 산업 현장에서 계측된 3차원 데이터가 여러 가지 데이터 맵과 비교 분석되어, 최적의 형태를 결정하고 이로부터 대상체를 판단하거나 구분할 수 있다.Data obtained by determining the shape of a three-dimensional object produced by a three-dimensional modeling tool for various situations (eg, rotation and movement) that can exist in an actual industrial site, and converting it into an observable form from the observation equation of the measurement system You can create maps. The three-dimensional data measured at the industrial site is compared and analyzed with various data maps, and the optimal shape can be determined and the object can be judged or classified therefrom.

형상분류 시스템은 3차원 모델링 툴로 제작된 3차원 대상체를 처리하는 과정, 실제 계측데이터를 처리하는 과정, 두 데이터의 비교 분석을 통한 대상체를 판별하는 과정으로 구성되어 있다. The shape classification system consists of a process of processing a three-dimensional object produced by a three-dimensional modeling tool, a process of processing actual measurement data, and a process of discriminating an object through comparative analysis of two data.

형상분류 시스템은 모델링 툴로 제작된 형상데이터를 VRML 형식의 데이터로 변환한 후, 계측 시스템의 계측 형상에 따라 데이터를 회전 및 이동을 수행할 수 있다. 이때, 모델링 툴은 3D CAD와 같은 3차원 모델링 기법이 가능한 툴을 의미할 수 있다. 형상분류 시스템은 3D CAD와 같은 3차원 모델링 기법을 통해 설계된 설계데이터로부터 3차원 물체에 대한 형상데이터(3D CAD Data)(101)를 획득할 수 있다. After the shape classification system converts the shape data produced by the modeling tool into VRML format data, it can rotate and move the data according to the measurement shape of the measurement system. In this case, the modeling tool may refer to a tool capable of a 3D modeling technique such as 3D CAD. The shape classification system may acquire shape data (3D CAD Data) 101 for a 3D object from design data designed through a 3D modeling technique such as 3D CAD.

형상분류 시스템은 카메라의 관측 방정식을 이용하여 형상데이터로부터 3차원 매핑 데이터를 생성할 수 있다(102). 형상분류 시스템은 회전 및 이동된 데이터를 계측시스템에서 결정된 관측 방정식을 이용하여 형상데이터로부터 3차원 매핑 데이터로 변환할 수 있다. 이때, 계측시스템은 3차원 물체를 계측하는 시스템으로서, 3차원 물체의 성분, 크기, 위치, 형태 등을 실제로 계측할 수 있다. The shape classification system may generate 3D mapping data from the shape data using the observation equation of the camera (102). The shape classification system can convert the rotated and moved data into 3D mapping data from the shape data using the observation equation determined by the metrology system. In this case, the measurement system is a system for measuring a three-dimensional object, and can actually measure a component, a size, a position, a shape, and the like of the three-dimensional object.

도 2는 일 실시예에 따른 형상분류 시스템에서 3차원 모델링된 형상데이터를 VRML으로 변환한 후, 획득된 각 플레인(Plane) 정보를 나타낸 도면이다. 각 플레인 정보에서 가장자리 검색과 면의 수집 벡터 방정식을 이용하여 계측 시스템의 관측 방정식에서 관측 가능한 면의 정보들을 수집하여 3차원 매핑 데이터를 생성할 수 있다. 다시 말해서, 3차원 모델링된 형상데이터는 VRML 기반의 포인트(Point) 형식으로 변형될 수 있다. 변형된 데이터는 3차원 계측 시스템에 맞추어 계측면과 일치하는 여러 가지 관측 위치(예를 들면, 상, 하, 좌, 우)에 대응되도록 3차원 매핑 데이터를 생성할 수 있다. 예를 들면, 3차원 매핑 데이터는 대상체의 존재 가능한 회전각을 정의하고, 회전각에 맞는 데이터로 생성될 수 있다. FIG. 2 is a diagram illustrating information about each plane obtained after converting 3D modeled shape data into VRML in the shape classification system according to an embodiment. 3D mapping data can be generated by collecting the information of the observable surface from the observation equation of the metrology system by using the edge search and the collection vector equation of the surface in each plane information. In other words, the 3D modeled shape data may be transformed into a VRML-based point format. 3D mapping data may be generated so that the transformed data corresponds to various observation positions (eg, top, bottom, left, and right) matching the measurement surface according to the 3D measurement system. For example, the 3D mapping data may define a possible rotation angle of the object, and may be generated as data corresponding to the rotation angle.

여러 가지 카메라의 관측 방정식이 존재하며, 실시예에서 사용한 관측 방정식은 다음과 같다. Various camera observation equations exist, and the observation equations used in the examples are as follows.

Figure 112020132773199-pat00001
,
Figure 112020132773199-pat00002
Figure 112020132773199-pat00001
,
Figure 112020132773199-pat00002

여기서, x, y는 영상 좌표계이고, X, Y, Z는 대상체 좌표계이다. Cx, Cy는 영상 좌표계와 대상체 좌표계의 비례를 나타내고, dis는 카메라 중심과 대상체 좌표계 O점과의 거리이며, mx, my는 중심축의 어긋난 양이며, 첨자 m은 회전을 의미한다. 즉, (Xm, Ym, Zm)은 (X, Y, Z)를 3차원 회전한 값이다.

Figure 112020132773199-pat00003
는 2차항까지 고려한 영상의 굴절량이다. Here, x and y are the image coordinate system, and X, Y, and Z are the object coordinate system. C x , C y represents the proportion of the image coordinate system and the object coordinate system, dis is the distance between the camera center and the object coordinate system point O, m x , m y are the offset amounts of the central axis, and the subscript m means rotation. That is, (X m , Y m , Z m ) is a three-dimensional rotation of (X, Y, Z).
Figure 112020132773199-pat00003
is the amount of refraction of the image considering up to the second term.

형상분류 시스템은 스테레오 비젼이나 3차원 계측 기술 등으로 3D 계측데이터를 획득할 수 있다(111). 형상분류 시스템은 대상체 형상을 고려하여 특징점을 획득할 수 있다(112). 계측데이터는 미디엄 필터와 같은 오차제거 알고리즘을 이용하여 오차를 제거하고, 배경 정보가 제거된 대상체의 3차원 표면 정보 데이터를 의미할 수 있다.The shape classification system may acquire 3D measurement data using stereo vision or 3D measurement technology (111). The shape classification system may acquire feature points in consideration of the shape of the object ( 112 ). The measurement data may refer to 3D surface information data of an object in which an error is removed by using an error removal algorithm such as a medium filter and background information is removed.

형상분류 시스템은 3차원 매핑 데이터와 계측데이터의 특징점을 매핑 함수를 통하여 비교 분석할 수 있다(103). 형상분류 시스템은 계측 시스템의 관측 위치를 기준으로 관측 방정식을 이용하여 대상체의 여러 가지 형태에 대한 예상 데이터 맵을 형성하고, 계측 데이터와 예상 데이터 간의 매핑 함수를 통한 최적의 형태를 탐색하여 분석함으로써 3차원 대상체(계측 물체)의 유사도를 판단할 수 있다. The shape classification system can compare and analyze the feature points of the three-dimensional mapping data and the measurement data through a mapping function (103). The shape classification system forms a predicted data map for various shapes of an object using an observation equation based on the observation position of the measurement system, and searches for and analyzes the optimal shape through a mapping function between the measurement data and the predicted data. The degree of similarity of the dimensional object (measurement object) may be determined.

상세하게는, 형상분류 시스템은 계측데이터와 3차원 메핑 데이터에 대한 각각의 평균값을 이용하여 중심 이동을 실행하여 중심을 일치시키고, 중심이 일치된 두 데이터의 일치 정보를 최소자승법을 이용하여 판단할 수 있다. 이때, 최소자승법이란, 어떤 두 개의 경제변량 x와 y 사이에 함수관계가 존재한다고 할 때, 인과관계를 수량적으로 파악하는 데 일반적으로 사용된다. 한 기준변을 하나 또는 그 이상의 예언변인으로써 직선적 가정에 의하여 예언하고자 할 때 실제 기준변인과 직선적 가정에 의하여 예언된 기준변인과의 거리의 제곱의 합이 최소가 되도록 하는 기준이다. 실시예에서는 데이터 비교 분석을 이용한 3차원 형상 분석인 어파인 변환의 원리를 이용한 최소자승법이 적용될 수 있다. In detail, the shape classification system uses the average value of each of the measurement data and the three-dimensional mapping data to move the centers to match the centers, and to determine the coincidence information of the two data whose centers are matched using the least squares method. can At this time, the least-squares method is generally used to quantitatively grasp the causal relationship when a functional relationship exists between any two economic variables x and y. When a reference variable is predicted by a linear assumption as one or more predictive variables, it is a standard that minimizes the sum of the squares of the distance between the actual reference variable and the reference variable predicted by the linear assumption. In the embodiment, the least-squares method using the principle of affine transformation, which is a three-dimensional shape analysis using data comparison analysis, may be applied.

형상분류 시스템은 비교 분석을 수행함에 따라 오차 분석을 통하여 제일 일치하는 모델링 결과를 바탕으로 형상을 판단하고 분류할 수 있다(104). 예를 들면, 형상분류 시스템은 대상체와 관련된 정보를 저장하고 있는 데이터베이스를 기준으로 최적의 해를 구함으로써 오차분석이 수행될 수 있다. The shape classification system may determine and classify the shape based on the best matching modeling result through error analysis as the comparative analysis is performed ( 104 ). For example, the shape classification system may perform error analysis by finding an optimal solution based on a database storing information related to the object.

형상분류 시스템은 높은 정도의 결과를 얻기 위하여, 최소자승법으로 도출된 최적의 정보로 내사법을 수행하여 대상체 판별, 대상체의 회전 및 이동에 관한 정보를 획득하고, 획득된 정보를 출력할 수 있다. In order to obtain a high degree of result, the shape classification system may perform an introspection method with the optimal information derived by the least-squares method to obtain information on object identification, rotation and movement of the object, and output the obtained information.

도 3은 일 실시예에 따른 형상분류 시스템의 구성을 설명하기 위한 블륵도이고, 도 4는 일 실시예에 따른 형상분류 시스템에서 형상분류 방법을 설명하기 위한 흐름도이다. 3 is a block diagram for explaining the configuration of a shape classification system according to an embodiment, and FIG. 4 is a flowchart for explaining a shape classification method in the shape classification system according to an embodiment.

형상분류 시스템(100)의 프로세서는 형상데이터 획득부(310), 계측데이터 획득부(320) 및 판단부(330)를 포함할 수 있다. 이러한 프로세서의 구성요소들은 형상분류 시스템에 저장된 프로그램 코드가 제공하는 제어 명령에 따라 프로세서에 의해 수행되는 서로 다른 기능들(different functions)의 표현들일 수 있다. 프로세서 및 프로세서의 구성요소들은 도 4의 형상분류 방법이 포함하는 단계들(410 내지 430)을 수행하도록 형상분류 시스템을 제어할 수 있다. 이때, 프로세서 및 프로세서의 구성요소들은 메모리가 포함하는 운영체제의 코드와 적어도 하나의 프로그램의 코드에 따른 명령(instruction)을 실행하도록 구현될 수 있다.The processor of the shape classification system 100 may include a shape data acquisition unit 310 , a measurement data acquisition unit 320 , and a determination unit 330 . The components of the processor may be representations of different functions performed by the processor according to a control instruction provided by a program code stored in the shape classification system. The processor and components of the processor may control the shape classification system to perform steps 410 to 430 included in the shape classification method of FIG. 4 . In this case, the processor and the components of the processor may be implemented to execute instructions according to the code of the operating system included in the memory and the code of at least one program.

프로세서는 형상분류 방법을 위한 프로그램의 파일에 저장된 프로그램 코드를 메모리에 로딩할 수 있다. 예를 들면, 형상분류 시스템에서 프로그램이 실행되면, 프로세서는 운영체제의 제어에 따라 프로그램의 파일로부터 프로그램 코드를 메모리에 로딩하도록 형상분류 시스템을 제어할 수 있다. 이때, 형상데이터 획득부(310), 계측데이터 획득부(320) 및 판단부(330) 각각은 메모리에 로딩된 프로그램 코드 중 대응하는 부분의 명령을 실행하여 이후 단계들(410 내지 430)을 실행하기 위한 프로세서의 서로 다른 기능적 표현들일 수 있다.The processor may load the program code stored in the file of the program for the shape classification method into the memory. For example, when a program is executed in the shape classification system, the processor may control the shape classification system to load the program code from the program file into the memory according to the control of the operating system. At this time, each of the shape data acquisition unit 310 , the measurement data acquisition unit 320 , and the determination unit 330 executes a command of a corresponding part of the program code loaded in the memory to execute subsequent steps 410 to 430 . may be different functional representations of a processor for

단계(410)에서 형상데이터 획득부(310)는 3차원 모델링 기법을 이용하여 3차원 물체의 형상데이터를 획득할 수 있다. 형상데이터 획득부(310)는 모델링 툴을 이용하여 대상체의 형상을 설계함에 따라 획득된 형상데이터를 VRML 형식으로 변환하고, 변환된 VRML 형식의 형상데이터를 계측 시스템의 계측면과 일치하는 관측 위치에 따라 3차원 매핑 데이터를 생성할 수 있다. 다시 말해서, VRML 형식의 형상데이터를 다시 표면 형식을 이용하여 관측 위치로부터 관측 가능한 데이터만을 수집하여 3차원 매핑 데이터를 생성할 수 있다. 이때, 3차원 매핑 데이터는 3차원 물체(대상체)의 3차원 표면을 모델링한 데이터를 의미할 수 있다. 형상데이터 획득부(310)는 VRML 기반의 포인트 형식으로 변환함에 따라 각 플레인(Plane) 정보를 획득하고, 계측시스템의 관측 방정식을 이용하여 관측 가능한 플레인 정보를 수집하여 3차원 매핑 데이터를 생성할 수 있다. In step 410 , the shape data acquisition unit 310 may acquire shape data of a 3D object using a 3D modeling technique. The shape data acquisition unit 310 converts the shape data obtained by designing the shape of the object using a modeling tool into a VRML format, and places the converted VRML format shape data at an observation position that matches the measurement surface of the measurement system. Accordingly, 3D mapping data can be generated. In other words, it is possible to generate 3D mapping data by collecting only observable data from the observation position using the VRML format shape data again using the surface format. In this case, the 3D mapping data may refer to data obtained by modeling a 3D surface of a 3D object (object). The shape data acquisition unit 310 acquires each plane information by converting it into a VRML-based point format, and collects observable plane information using the observation equation of the measurement system to generate 3D mapping data. have.

단계(420)에서 계측데이터 획득부(320)는 3차원 계측 기술을 이용하여 계측된 계측데이터를 획득할 수 있다. 계측데이터 획득부(320)는 계측 시스템의 스테레오 비젼 또는 레이저 스캐닝 기법을 포함하는 3차원 계측 기술을 통해 계측데이터를 획득하고, 획득된 계측데이터로부터 3차원 물체(대상체)의 형상에 대한 특징점을 획득할 수 있다. 이때, 획득된 계측데이터는, 미디엄 필터를 포함하는 오차제거 알고리즘을 이용하여 오차를 제거하고, 배경 정보가 제거된 대상체의 3차원 표면 정보 데이터를 의미할 수 있다. In operation 420 , the measurement data acquisition unit 320 may acquire measurement data measured using a three-dimensional measurement technique. The measurement data acquisition unit 320 acquires measurement data through three-dimensional measurement technology including stereo vision of a measurement system or a laser scanning technique, and acquires feature points for the shape of a three-dimensional object (object) from the obtained measurement data can do. In this case, the obtained measurement data may refer to 3D surface information data of an object in which an error is removed using an error removal algorithm including a medium filter and background information is removed.

단계(430)에서 판단부(330)는 획득된 3차원 물체의 형상데이터와 획득된 계측데이터를 최소자승법에 기초하여 비교 분석하여 3차원 물체의 형상에 대한 유사 정도를 판단할 수 있다. 판단부(330)는 획득된 형상데이터와 획득된 계측데이터에 대한 평균값을 이용하여 중심 이동을 실행하여 중심을 일치시키고, 일치된 중심에 기초하여 획득된 형상데이터와 획득된 계측데이터의 일치 정보를 형상 분석의 어파인 변환의 원리를 이용한 최소자승법을 이용하여 판단할 수 있다. 일례로, 판단부(330)는 형상데이터와 계측데이터의 일치 정보를 백분율로 수치화하여 유사 정도를 판단할 수 있다. 판단부(330)는 일치 정보를 백분율로 수치화함에 따라 유사 정도에 따라 각각의 유사 정도와 관련된 3차원 물체의 형상을 제시할 수 있다. 예를 들면, 판단부(330)는 형상데이터와 계측데이터의 일치 정보가 70%일 경우, 70% 유사한 것으로 추정된 3차원 물체의 형상 리스트를 제공할 수 있고, 일치 정보가 80%일 경우, 80% 유사한 것으로 추정된 3차원 물체의 형상 리스트를 제공할 수 있다. 이때, 데이터베이스에 저장된 3차원 물체의 형상 정보를 이용하여 3차원 물체의 형상 리스트가 제공될 수 있다. 또한, 판단부(330)는 유사 정도를 판단함에 따라 3차원 물체를 식별할 수 있을 뿐만 아니라, 3차원 물체의 형상의 카테고리를 판단할 수 있다. In step 430 , the determination unit 330 may compare and analyze the obtained shape data of the 3D object and the obtained measurement data based on the least squares method to determine the degree of similarity to the shape of the 3D object. The determination unit 330 matches the center by moving the center using the average value for the obtained shape data and the obtained measurement data, and matches information between the obtained shape data and the obtained measurement data based on the matched center. It can be determined using the least-squares method using the principle of affine transformation of shape analysis. For example, the determination unit 330 may determine the degree of similarity by numerically quantifying the coincidence information between the shape data and the measurement data as a percentage. The determination unit 330 may present the shape of the 3D object related to each degree of similarity according to the degree of similarity as the matching information is digitized as a percentage. For example, the determination unit 330 may provide a list of shapes of 3D objects estimated to be 70% similar when the matching information between the shape data and the measurement data is 70%, and when the matching information is 80%, You can provide a list of shapes of 3D objects that are estimated to be 80% similar. In this case, the shape list of the 3D object may be provided using the shape information of the 3D object stored in the database. In addition, the determination unit 330 may not only identify the 3D object by determining the degree of similarity, but may also determine the category of the shape of the 3D object.

이상에서 설명된 장치는 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPGA(field programmable gate array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 콘트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.The device described above may be implemented as a hardware component, a software component, and/or a combination of the hardware component and the software component. For example, devices and components described in the embodiments may include, for example, a processor, a controller, an arithmetic logic unit (ALU), a digital signal processor, a microcomputer, a field programmable gate array (FPGA). , a programmable logic unit (PLU), microprocessor, or any other device capable of executing and responding to instructions, may be implemented using one or more general purpose or special purpose computers. The processing device may execute an operating system (OS) and one or more software applications running on the operating system. The processing device may also access, store, manipulate, process, and generate data in response to execution of the software. For convenience of understanding, although one processing device is sometimes described as being used, one of ordinary skill in the art will recognize that the processing device includes a plurality of processing elements and/or a plurality of types of processing elements. It can be seen that may include For example, the processing device may include a plurality of processors or one processor and one controller. Other processing configurations are also possible, such as parallel processors.

소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치에 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.The software may comprise a computer program, code, instructions, or a combination of one or more thereof, which configures a processing device to operate as desired or is independently or collectively processed You can command the device. The software and/or data may be any kind of machine, component, physical device, virtual equipment, computer storage medium or device, to be interpreted by or to provide instructions or data to the processing device. may be embodied in The software may be distributed over networked computer systems and stored or executed in a distributed manner. Software and data may be stored in one or more computer-readable recording media.

실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. The method according to the embodiment may be implemented in the form of program instructions that can be executed through various computer means and recorded in a computer-readable medium. The computer-readable medium may include program instructions, data files, data structures, etc. alone or in combination. The program instructions recorded on the medium may be specially designed and configured for the embodiment, or may be known and available to those skilled in the art of computer software. Examples of the computer-readable recording medium include magnetic media such as hard disks, floppy disks and magnetic tapes, optical media such as CD-ROMs and DVDs, and magnetic such as floppy disks. - includes magneto-optical media, and hardware devices specially configured to store and execute program instructions, such as ROM, RAM, flash memory, and the like. Examples of program instructions include not only machine language codes such as those generated by a compiler, but also high-level language codes that can be executed by a computer using an interpreter or the like.

이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.As described above, although the embodiments have been described with reference to the limited embodiments and drawings, various modifications and variations are possible by those skilled in the art from the above description. For example, the described techniques are performed in a different order than the described method, and/or the described components of the system, structure, apparatus, circuit, etc. are combined or combined in a different form than the described method, or other components Or substituted or substituted by equivalents may achieve an appropriate result.

그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.Therefore, other implementations, other embodiments, and equivalents to the claims are also within the scope of the following claims.

Claims (12)

형상분류 시스템에 의해 수행되는 형상분류 방법에 있어서,
3차원 모델링 기법을 이용하여 3차원 물체의 형상데이터를 획득하는 단계;
3차원 계측 기술을 이용하여 계측된 계측데이터를 획득하는 단계; 및
상기 획득된 3차원 물체의 형상데이터와 상기 획득된 계측데이터를 최소자승법에 기초하여 비교 분석하여 3차원 물체의 형상에 대한 유사 정도를 판단하는 단계
를 포함하고,
상기 형상데이터를 획득하는 단계는,
모델링 툴을 이용하여 대상체의 형상을 설계함에 따라 획득된 형상데이터를 VRML 형식으로 변환하고, 상기 획득된 형상데이터를 VRML 기반의 포인트 형식으로 변환함에 따라 각 플레인(Plane) 정보를 획득하고, 계측시스템의 관측 방정식을 이용하여 관측 가능한 플레인 정보를 수집하고, 상기 수집된 관측 가능한 플레인 정보를 계측시스템의 계측면과 일치하는 복수 개의 관측 위치에 대응되도록 3차원 매핑 데이터를 생성하는 단계
를 포함하고,
상기 유사 정도를 판단하는 단계는,
상기 획득된 형상데이터와 상기 획득된 계측데이터에 대한 평균값을 이용하여 중심 이동을 실행하여 중심을 일치시키고, 상기 일치된 중심에 기초하여 상기 획득된 형상데이터와 상기 획득된 계측데이터의 일치 정보를 형상 분석의 어파인 변환의 원리를 이용한 최소자승법을 이용하여 비교 분석을 수행하는 단계
를 포함하는 형상분류 방법.
In the shape classification method performed by the shape classification system,
obtaining shape data of a three-dimensional object using a three-dimensional modeling technique;
obtaining measurement data measured using a three-dimensional measurement technology; and
Comparing and analyzing the obtained shape data of the 3D object and the obtained measurement data based on the least squares method to determine the degree of similarity to the shape of the 3D object
including,
The step of obtaining the shape data includes:
The shape data obtained by designing the shape of the object using a modeling tool is converted into VRML format, and plane information is obtained by converting the obtained shape data into a VRML-based point format, and the measurement system collecting observable plane information using the observation equation of
including,
The step of determining the degree of similarity is
Using the obtained shape data and the average value for the obtained measurement data, the center is moved to match the center, and based on the matched center, matching information of the obtained shape data and the obtained measurement data is formed Performing comparative analysis using the least squares method using the principle of affine transformation of analysis
A shape classification method comprising a.
삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 계측데이터를 획득하는 단계는,
계측 시스템의 스테레오 비젼 또는 레이저 스캐닝 기법을 포함하는 3차원 계측 기술을 통해 계측데이터를 획득하고, 상기 획득된 계측데이터로부터 3차원 물체의 형상에 대한 특징점을 획득하는 단계
를 포함하는 형상분류 방법.
According to claim 1,
The step of acquiring the measurement data includes:
Acquiring measurement data through three-dimensional measurement technology including stereo vision of a measurement system or a laser scanning technique, and acquiring feature points for the shape of a three-dimensional object from the obtained measurement data
A shape classification method comprising a.
제4항에 있어서,
상기 획득된 계측데이터는,
미디엄 필터를 포함하는 오차제거 알고리즘을 이용하여 오차를 제거하고, 배경 정보가 제거된 3차원 물체의 형상에 대한 3차원 표면 정보 데이터를 의미하는
형상분류 방법.
5. The method of claim 4,
The obtained measurement data is
It removes errors using an error removal algorithm including a medium filter, and refers to 3D surface information data about the shape of a 3D object from which background information has been removed.
Shape classification method.
삭제delete 형상분류 시스템에 있어서,
3차원 모델링 기법을 이용하여 3차원 물체의 형상데이터를 획득하는 형상데이터 획득부;
3차원 계측 기술을 이용하여 계측된 계측데이터를 획득하는 계측데이터 획득부; 및
상기 획득된 3차원 물체의 형상데이터와 상기 획득된 계측데이터를 최소자승법에 기초하여 비교 분석하여 3차원 물체의 형상에 대한 유사 정도를 판단하는 판단부
를 포함하고,
상기 형상데이터 획득부는,
모델링 툴을 이용하여 대상체의 형상을 설계함에 따라 획득된 형상데이터를 VRML 형식으로 변환하고, 상기 획득된 형상데이터를 VRML 기반의 포인트 형식으로 변환함에 따라 각 플레인(Plane) 정보를 획득하고, 계측시스템의 관측 방정식을 이용하여 관측 가능한 플레인 정보를 수집하고, 상기 수집된 관측 가능한 플레인 정보를 계측시스템의 계측면과 일치하는 복수 개의 관측 위치에 대응되도록 3차원 매핑 데이터를 생성하는 것을 포함하고,
상기 판단부는,
상기 획득된 형상데이터와 상기 획득된 계측데이터에 대한 평균값을 이용하여 중심 이동을 실행하여 중심을 일치시키고, 상기 일치된 중심에 기초하여 상기 획득된 형상데이터와 상기 획득된 계측데이터의 일치 정보를 형상 분석의 어파인 변환의 원리를 이용한 최소자승법을 이용하여 비교 분석을 수행하는
형상분류 시스템.
In the shape classification system,
a shape data acquisition unit for acquiring shape data of a 3D object using a 3D modeling technique;
a measurement data acquisition unit that acquires measurement data measured using a three-dimensional measurement technology; and
A determination unit that compares and analyzes the obtained shape data of the three-dimensional object and the obtained measurement data based on the least-squares method to determine the degree of similarity to the shape of the three-dimensional object
including,
The shape data acquisition unit,
The shape data obtained by designing the shape of the object using a modeling tool is converted into VRML format, and plane information is obtained by converting the obtained shape data into a VRML-based point format, and the measurement system Collecting observable plane information using the observation equation of , and generating three-dimensional mapping data so that the collected observable plane information corresponds to a plurality of observation positions matching the measurement surface of the measurement system,
The judging unit,
Using the obtained shape data and the average value for the obtained measurement data, the center is moved to match the center, and based on the matched center, matching information of the obtained shape data and the obtained measurement data is formed Comparison analysis is performed using the least squares method using the principle of affine transformation of analysis.
Shape classification system.
삭제delete 삭제delete 제7항에 있어서,
상기 계측데이터 획득부는,
계측 시스템의 스테레오 비젼 또는 레이저 스캐닝 기법을 포함하는 3차원 계측 기술을 통해 계측데이터를 획득하고, 상기 획득된 계측데이터로부터 3차원 물체의 형상에 대한 특징점을 획득하는
것을 특징으로 하는 형상분류 시스템.
8. The method of claim 7,
The measurement data acquisition unit,
Acquiring measurement data through three-dimensional measurement technology including stereo vision of a measurement system or a laser scanning technique, and obtaining feature points for the shape of a three-dimensional object from the obtained measurement data
Shape classification system, characterized in that.
제10항에 있어서,
상기 획득된 계측데이터는,
미디엄 필터를 포함하는 오차제거 알고리즘을 이용하여 오차를 제거하고, 배경 정보가 제거된 3차원 물체의 형상에 대한 3차원 표면 정보 데이터를 의미하는
형상분류 시스템.
11. The method of claim 10,
The obtained measurement data is
It removes errors using an error removal algorithm including a medium filter, and refers to 3D surface information data about the shape of a 3D object from which background information has been removed.
Shape classification system.
삭제delete
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