KR102445176B1

KR102445176B1 - 스캐너 및 이를 이용한 스캔데이터 생성 방법

Info

Publication number: KR102445176B1
Application number: KR1020200086170A
Authority: KR
Inventors: 박현수; 심흥식; 김지환
Original assignee: 주식회사 디오에프연구소
Priority date: 2020-07-13
Filing date: 2020-07-13
Publication date: 2022-09-20
Also published as: KR20220008066A

Abstract

본 발명은 좌표계의 상대위치가 고정된 복수의 스캔부를 가지는 스캐너와, 이러한 스캐너를 이용하여 복수의 스캔부 각각에서 획득된 스캔데이터를 쉽고 정확하게 정합할 수 있는 스캔데이터 생성 방법에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 스캐너를 이용하면 구강 스캔데이터뿐만 아니라 안면 스캔데이터까지도 획득이 가능하며 상기 획득된 구강 스캔데이터와 안면 스캔데이터를 쉽고 정확하게 정합할 수 있다. 또한, 본 발명은 좌표계의 상대위치가 고정된 복수의 스캔부를 가지는 스캐너의 상기 고정된 상대위치를 설정하고 캘리브레이션 하기 위한 캘리브레이션 플레이트 및 이를 이용한 캘리브레이션 방법에 관한 것이다.

Description

스캐너 및 이를 이용한 스캔데이터 생성 방법 {SCANNER AND METHOD FOR GENERATING SCAN DATA USING THE SAME}

본 발명은 복수의 스캔부 각각에서 획득된 스캔데이터를 쉽게 정합할 수 있는 스캐너 및 이를 이용한 스캔데이터 생성 방법에 관한 것이다.

또한, 본 발명은 상기 스캐너를 캘리브레이션 하기 위한 캘리브레이션 플레이트 및 이를 이용한 캘리브레이션 방법에 관한 것이다.

최근 치과에서 환자를 치료할 경우 환자의 치아 상태를 정확하게 판단하기 위해 구강스캐너가 사용된다.

도 1은 구강스캐너를 이용하여 환자의 구강 내 치아를 스캔하는 모습을 나타내는 도면이다.

도 1에서 보이는 바와 같이, 구강스캐너(7)는 환자의 구강 내에 삽입되어 비접촉식으로 환자의 구강상태와 치아상태를 스캐닝하여 환자의 구강 내 전체 치아에 대한 구강 스캔데이터를 생성할 수 있다.

상기 구강 스캔데이터는 환자와 의사가 시각적으로 확인할 수 있으며, 의사는 상기 구강 스캔데이터에 기초하여 치아 치료를 행할 수 있다.

이때, 상기 치아 치료는 환자의 안면과의 관계를 고려하여 균형있게 이루어지도록 할 필요가 있으며, 이를 위해 환자의 안면을 스캔하여 생성된 안면 스캔데이터가 포함된 구강 스캔데이터를 생성할 필요가 있다.

그러나 일반적으로 구강스캐너(7)는 좁은 영역을 정밀하게 스캔하기 위한 광학 장치로서, 구강스캐너(7)를 이용하여 환자의 안면 전체를 스캔할 수는 없으며, 따라서 환자의 안면 스캔데이터는 구강스캐너(7)보다 넓은 영역 스캔이 가능한 구강스캐너(7) 외의 다른 스캐너(이하, '안면스캐너'라 한다)를 이용하여 획득하여야 하며, 그에 따라 별도의 안면스캐너를 이용하여 획득한 안면 스캔데이터를 구강스캐너를 이용하여 획득한 구강 스캔데이터에 정합할 필요가 있다.

이때 별도의 스캐너로 획득된 구강 스캔데이터와 안면 스캔데이터 각각은 서로 다른 좌표계에서 정의되어 있기 때문에 이들을 바로 정합할 수는 없으며, 따라서 종래에는 별도의 식별부을 이용한 복잡한 방법을 통해 구강 스캔데이터와 안면 스캔데이터를 정합하여야 하는 문제가 있었다.

한편, 한국등록특허공보 제10-1100318호에는 "치아와 안면을 선택적으로 촬영할 수 있는 듀얼 구강카메라"가 개시된 바 있다.

상기 선행기술에 따른 듀얼 구강카메라는 구강뿐만 아니라 안면까지 선택적으로 촬영 가능하지만, 상기 선행기술에 따른 듀얼 구강카메라에서의 안면 촬영은 단지 환자의 식별을 위한 안면이미지만을 획득하기 위한 것일 뿐이며, 따라서 상기 선행기술에 따른 듀얼 구강카메라를 이용하는 경우에는 안면 스캔데이터를 획득할 수 없을 뿐만 아니라 상기 문제점 즉, 구강 스캔데이터와 안면 스캔데이터를 정합할 때 발생하는 어려움을 해결할 수는 없다.

한국등록특허공보 제10-1100318호 (공고일자 :2011. 12. 30)

본 발명은 기본적으로 종래의 문제점을 해결하고자 함을 목적으로 한다.

본 발명의 일실시 예를 통해서, 좌표계의 상대위치가 고정된 복수의 스캔부를 가지는 스캐너와, 이러한 스캐너를 이용하여 복수의 스캔부 각각에서 획득된 스캔데이터를 쉽고 정확하게 정합할 수 있는 스캔데이터 생성 방법을 제공하고자 한다.

본 발명의 일실시 예를 통해서, 구강 스캔데이터뿐만 아니라 안면 스캔데이터까지도 획득이 가능하며 상기 획득된 구강 스캔데이터와 안면 스캔데이터를 쉽고 정확하게 정합할 수 있는 스캐너 및 스캔데이터 생성 방법을 제공하고자 한다.

본 발명의 일실시 예를 통해서, 좌표계의 상대위치가 고정된 복수의 스캔부를 가지는 스캐너의 상기 고정된 상대위치를 설정하고 캘리브레이션 하기 위한 캘리브레이션 플레이트 및 이를 이용한 캘리브레이션 방법을 제공하고자 한다.

본 발명의 일실시 예에 따른 스캐너는, 하우징; 상기 하우징 내에 구비되는 제1 스캔부; 및 상기 하우징 내에 구비되는 제2 스캔부;를 포함하고, 상기 제1 스캔부의 좌표계와 상기 제2 스캔부의 좌표계의 상대위치는 고정될 수 있다.

또한, 본 발명의 일실시 예에 따른 스캐너는, 상기 고정된 상대위치가 기 설정되어 저장되는 저장부를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 일실시 예에 따른 스캐너는, 상기 제1 스캔부와 상기 제2 스캔부 중 어느 하나가 작동하도록 제어하거나 상기 제1 스캔부와 상기 제2 스캔부가 동시에 작동하도록 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 일실시 예에 따른 스캐너는, 상기 제1 스캔부와 상기 제2 스캔부 중 어느 하나를 작동시키거나 상기 제1 스캔부와 상기 제2 스캔부를 동시에 작동시키기 위한 조작부를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 일실시 예에 따른 스캐너는, 상기 제1 스캔부에서 획득된 제1 영상이미지로부터 제1 스캔데이터를 생성하고, 상기 제2 스캔부에서 획득된 제2 영상이미지로부터 제2 스캔데이터를 생성하고, 상기 고정된 상대위치를 이용하여 상기 제1 스캔데이터와 상기 제2 스캔데이터를 정합하는 영상처리부를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 일실시 예에 따른 스캐너는, 상기 고정된 상대위치를 설정하거나 캘리브레이션 하기 위한 캘리브레이션 플레이트를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 일실시 예에 따른 스캐너는, 상기 제1 스캔부는 구강 내 영상이미지를 획득하도록 구비되고, 상기 제2 스캔부는 안면 영상이미지를 획득하도록 구비될 수 있다.

또한, 본 발명의 일실시 예에 따른 스캐너는, 상기 제1 스캔부는 구강 내로 광을 출력시키는 제1 광출력부 모듈과, 상기 구강 내에서 반사된 반사광을 수신하여 상기 구강 내 영상이미지를 획득하는 제1 광수신부 모듈을 포함하고, 상기 제2 스캔부는 안면으로 광을 출력시키는 제2 광출력부 모듈과, 상기 안면에서 반사된 반사광을 수신하여 상기 안면 영상이미지를 획득하는 제2 광수신부 모듈을 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 일실시 예에 따른 스캐너는, 상기 제1 광출력부 모듈과 상기 제2 광출력부 모듈 중 어느 하나가 광을 출력하도록 제어하거나 상기 제1 광출력부 모듈과 상기 제2 광출력부 모듈이 동시에 광을 출력하도록 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 일실시 예에 따른 스캐너는, 상기 하우징에는, 상기 제1 광출력부 모듈에서 출력된 광을 구강 내로 출광되도록 하며, 상기 구강 내에서 반사된 반사광이 입광하는 제1 입출광부와, 상기 제2 광출력부 모듈에서 출력된 광을 안면으로 출광되도록 하며, 상기 안면에서 반사된 반사광이 입광하는 제2 입출광부가 구비될 수 있다.

또한, 본 발명의 일실시 예에 따른 스캐너는, 하우징; 상기 하우징 내에 구비되어 구강 내 영상이미지를 획득하는 제1 스캔부; 상기 하우징 내에 구비되어 안면 영상이미지를 획득하는 제2 스캔부; 및 상기 구강 내 영상이미지로부터 구강 스캔데이터를 생성하고, 상기 안면 영상이미지로부터 안면 스캔데이터를 생성하는 영상처리부;를 포함하고, 상기 제1 스캔부의 좌표계와 상기 제2 스캔부의 좌표계의 상대위치는 고정되고, 상기 영상처리부는 상기 고정된 상대위치를 이용하여 상기 구강 스캔데이터와 상기 안면 스캔데이터를 정합할 수 있다.

또한, 본 발명의 일실시 예에 따른 스캔데이터 생성방법은, 제1 스캔부의 좌표계와 제2 스캔부의 좌표계의 상대위치가 고정된 스캐너를 이용한 스캔데이터 생성 방법에 있어서, 상기 제1 스캔부를 이용하여 제1 스캔데이터를 생성하는 제1 스캔 단계; 상기 제2 스캔부를 이용하여 제2 스캔데이터를 생성하는 제2 스캔 단계; 및 상기 고정된 상대위치를 이용하여 상기 제1 스캔데이터와 상기 제2 스캔데이터를 정합하는 정합 단계;를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 일실시 예에 따른 스캔데이터 생성방법은, 상기 정합 단계는, 상기 제1 스캔부와 상기 제2 스캔부를 동시에 이용하여 제1 스캔데이터와 제2 스캔데이터를 생성하는 동시 스캔 단계와, 상기 동시 스캔 단계에서 생성된 제1 스캔데이터와 제2 스캔데이터를 상기 고정된 상대위치를 이용하여 정합하는 제1 정합 단계와, 상기 제1 정합 단계에서 정합된 정합 스캔데이터에 상기 제1 스캔 단계에서 생성된 제1 스캔데이터와 상기 제2 스캔 단계에서 생성된 제2 스캔데이터 각각을 정합하는 제2 정합 단계를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 일실시 예에 따른 스캔데이터 생성방법은, 상기 제2 정합 단계는 ICP(Iterative Closest Point) 알고리즘을 이용하여 수행될 수 있다.

또한, 본 발명의 일실시 예에 따른 스캔데이터 생성방법은, 상기 제1 스캔데이터는 상악 스캔데이터, 하악 스캔데이터 및 상하악 스캔데이터를 포함하고, 상기 제2 스캔데이터는 안면 스캔데이터를 포함하고, 상기 정합 단계는 상기 고정된 상대위치를 이용하여 상기 상악 스캔데이터와 상기 상하악 스캔데이터 중 적어도 어느 하나에 상기 안면 스캔데이터를 정합할 수 있다.

또한, 본 발명의 일실시 예에 따른 스캔데이터 생성방법은, 상기 제1 스캔 단계는, 상기 제1 스캔부를 이용하여 상악 스캔데이터를 생성하는 상악 스캔 단계와, 상기 제1 스캔부를 이용하여 하악 스캔데이터를 생성하는 하악 스캔 단계와, 상기 제1 스캔부를 이용하여 상하악 스캔데이터를 생성하는 상하악 스캔 단계를 포함하고, 상기 정합 단계는, 상기 고정된 상대위치를 이용하여 상기 상악 스캔데이터와 상기 상하악 스캔데이터 중 적어도 어느 하나에 상기 안면 스캔데이터를 정합하는 제1 정합 단계와, 상기 상하악 스캔데이터에 상기 상악 스캔데이터와 상기 하악 스캔데이터 각각을 정합하는 제2 정합 단계를 포함할 수 있다.

본 발명의 일실시 예에 따른 스캐너 및 스캔데이터 생성 방법에 의하면, 복수의 스캔부 각각에서 획득된 스캔데이터를 쉽고 정확하게 정합할 수 있다.

또한, 본 발명의 일실시 예에 따른 스캐너 및 스캔데이터 생성 방법에 의하면, 구강 스캔데이터뿐만 아니라 안면 스캔데이터까지도 획득이 가능하며 상기 획득된 구강 스캔데이터와 안면 스캔데이터를 쉽고 정확하게 정합할 수 있다.

또한, 본 발명의 일실시 예에 따른 캘리브레이션 플레이트 및 캘리브레이션 방법에 의하면, 좌표계의 상대위치가 고정된 복수의 스캔부를 가지는 스캐너의 상기 고정된 상대위치를 쉽게 설정하고 캘리브레이션 할 수 있다.

본 발명에 따른 효과들은 이상에서 언급된 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위와 상세한 설명의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 일실시 예에 따른 스캐너를 개략적으로 나타내는 도면이고,
도 2는 본 발명의 일실시 예에 따른 스캐너를 이용한 스캔데이터 생성 방법을 개략적으로 나타내는 순서도이고,
도 3은 본 발명의 일실시 예에 따른 캘리브레이션 플레이트를 개략적으로 나타내는 도면이고,
도 4는 도 3에 따른 캘리브레이션 플레이트를 이용한 캘리브레이션 방법을 개략적으로 나타내는 순서도이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들에 대해 상세히 설명한다.

첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일한 구성요소는 동일한 도면 부호를 부여하고, 이에 대한 중복설명은 생략한다.

제1, 제2 등의 용어는 구성요소를 설명하는데 사용될 수 있으나, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 한정되지 않고, 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하는 목적으로만 사용된다.

어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.

도면에서 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들의 두께나 크기는 설명의 명확성 및 편의를 위하여 변형될 수 있으므로, 실제 크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다.

또한, 각 실시예는 독립적으로 실시되거나 함께 실시될 수 있으며, 발명의 목적에 부합하게 일부 구성요소는 제외될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시 예에 따른 스캐너를 개략적으로 나타내는 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시 예에 따른 스캐너(10)는 하우징(20)과, 상기 하우징(20) 내에 구비되는 제1 스캔부(30)와, 상기 하우징(20) 내에 구비되는 제2 스캔부(40)를 포함할 수 있다.

상기 제1 스캔부(30)의 좌표계와 상기 제2 스캔부(40)의 좌표계의 상대위치는 고정될 수 있다.

또한, 본 발명의 일실시 예에 따른 스캐너(10)는 상기 고정된 상대위치가 기 설정되어 저장되는 저장부(50)를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 일실시 예에 따른 스캐너(10)는 상기 제1 스캔부(30)와 상기 제2 스캔부(40) 중 어느 하나가 작동하도록 제어하거나 상기 제1 스캔부(30)와 상기 제2 스캔부(40)가 동시에 작동하도록 제어하는 제어부(60)를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 일실시 예에 따른 스캐너(10)는 상기 제1 스캔부(30)와 상기 제2 스캔부(40) 중 어느 하나를 작동시키거나 상기 제1 스캔부(30)와 상기 제2 스캔부(40)를 동시에 작동시키기 위한 조작부(70)를 포함할 수 있다.

상기 제1 스캔부(30)는 피사체로 광을 출력시키는 제1 광출력부 모듈(33)과, 상기 피사체에서 반사된 반사광을 수신하여 상기 피사체의 영상이미지를 획득하는 제1 광수신부 모듈(34)를 포함할 수 있다.

마찬가지로, 상기 제2 스캔부(40)는 피사체로 광을 출력시키는 제2 광출력부 모듈(42)과, 상기 피사체에서 반사된 반사광을 수신하여 상기 피사체의 영상이미지를 획득하는 제1 광수신부 모듈(44)을 포함할 수 있다.

상기 제1 광출력부 모듈(33)과 상기 제2 광출력부 모듈(42)은 각각 3차원 스캔데이터 생성을 위한 구조광을 출력하도록 구비될 수 있다.

여기서, 상기 구조광은 소정의 패턴을 가지는 패턴광일 수 있다.

상기 제1 광출력부 모듈(33)과 상기 제2 광출력부 모듈(42)은 각각 광원부(ex. DLP 프로젝터), 광출력 광학계, 상기 광원부의 광출력을 제어하는 광출력 컨트롤러를 포함할 수 있다.

상기 제1 광수신부 모듈(34)과 상기 제2 광수신부 모듈(44)은 각각 광수신 광학계, 이미지센서, 상기 이미지센서로부터 영상이미지를 획득하는 광수신 컨트롤러를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 이미지센서는 전하연계소자(CCD, Charged Coupled Device) 또는 CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor)가 사용될 수 있다.

상기 제1, 2 광수신부 모듈(34,44)로서 카메라가 사용될 수 있다.

상기 제1 스캔부(30)와 상기 제2 스캔부(40)의 좌표계는 각각 상기 광수신 광학계의 초점(상기 제1, 2 광수신부 모듈(34,44)이 카메라인 경우에는 카메라의 초점)을 원점으로 하고, 상기 원점에서 상기 이미지센서가 위치한 평면까지의 최단거리를 나타내는 수직한 벡터가 Z축 벡터, 상기 Z축 벡터에 수직한 상기 이미지센서의 가로축이 X축 벡터, 상기 Z축 벡터에 수직한 상기 이미지센서의 세로축이 Y축 벡터로 정의되는 좌표계일 수 있다.

또한, 본 발멸의 일실시 예에 따른 스캐너(10)는 상기 제1 스캔부(30)에서 획득된 제1 영상이미지로부터 제1 스캔데이터를 생성하고, 상기 제2 스캔부(40)에서 획득된 제2 영상이미지로부터 제2 스캔데이터를 생성하고, 상기 고정된 상대위치를 이용하여 상기 제1 스캔데이터와 상기 제2 스캔데이터를 정합하는 영상처리부(80)를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 제1 스캔데이터와 상기 제2 스캔데이터는 3차원 스캔데이터일 수 있다.

상기 영상처리부(80)는 본 발명의 일실시 예에 따른 스캐너(10)를 구현하기 위한 기능적인(functional) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트 등으로 이루어져 직접 스캐너(10)의 하우징(20) 내부에 탑재된 상태로 구현될 수도 있으며, 또는 본 발명의 일실시 예에 따른 스캐너(10)를 구현하기 위한 기능적인(functional) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트 등이 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체를 통해 스캐너(10)의 하우징(20) 외부 별도의 컴퓨터에 저장되고 실행되는 상태로 구현될 수도 있으며, 본 발명은 그에 한정하지 않는다.

마찬가지로, 상기 저장부(50)는 하우징(20) 내에 구비될 수도 있으며, 상기 하우징(20) 외부 별도의 컴퓨터에 구비될 수도 있으며, 본 발명은 그에 한정하지 않는다. 다만, 상기 고정된 상대위치가 상기 하우징(20) 내에 구비된다면, 컴퓨터가 변경되더라도 상기 변경된 컴퓨터는 상기 고정된 상대위치를 재설정할 필요없이 바로 상기 저장부(50)에 저장된 고정된 상대위치를 이용할 수 있다.

또한, 본 발멸의 일실시 예에 따른 스캐너(10)는 상기 고정된 상대위치를 설정하거나 캘리브레이션 하기 위한 캘리브레이션 플레이트를 포함할 수 있다. 이에 대한 상세한 설명은 후술한다.

한편, 본 발명의 일실시 예에 따른 스캐너(10)를 이용하면, 구강 스캔데이터뿐만 아니라 안면 스캔데이터까지도 획득이 가능하며 상기 획득된 구강 스캔데이터와 안면 스캔데이터를 쉽게 정합할 수 있다.

이를 위해, 상기 제1 스캔부(30)는 구강 내 영상이미지를 획득하도록 구비되고, 상기 제2 스캔부(40)는 안면 영상이미지를 획득하도록 구비될 수 있다.

예를 들어, 상기 제1 광출력부 모듈(33)은 구강 내로 광을 출력시키도록 구비될 수 있으며, 상기 제1 광수신부 모듈(34)은 상기 구강 내에서 반사된 반사광을 수신하여 상기 구강 내 영상이미지를 획득하도록 구비될 수 있다.

상기 제2 출력부 모듈(42)은 안면으로 광을 출력시키도록 구비될 수 있으며, 상기 제2 광수신부 모듈(44)은 상기 안면에서 반사된 반사광을 수신하여 상기 안면 영상이미지를 획득하도록 구비될 수 있다.

이때, 상기 제어부(60)는 상기 제1 광출력부 모듈(33)과 상기 제2 광출력부 모듈(34) 중 어느 하나가 광을 출력하도록 제어하거나 상기 제1 광출력부 모듈(33)과 상기 제2 광출력부 모듈(34)이 동시에 광을 출력하도록 제어할 수 있다.

상기 하우징(20)에는 상기 제1 광출력부 모듈(33)에서 출력된 광을 구강 내로 출광되도록 하며, 상기 구강 내에서 반사된 반사광이 입광하는 제1 입출광부(23)가 구비될 수 있다.

또한, 상기 하우징(20)에는 상기 제2 광출력부 모듈(42)에서 출력된 광을 안면으로 출광되도록 하며, 상기 안면에서 반사된 반사광이 입광하는 제2 입출광부(25)가 상기 제1 입출광부(23)와 별도로 구비될 수 있다.

상기 제1 입출광부(23)와 상기 제2 입출광부(25)는 각각 개구된 형태로 구비되거나, 광의 입출입이 가능하면서도 상기 하우징(20) 내부로 이물질이 유입되는 것을 방지하는 투명판의 형태로 구비될 수 있으며, 본 발명은 이에 한정하지 않는다.

또한, 도면에서 보이는 바와 같이, 상기 제1 입출광부(23)는 상기 하우징(20)의 전방 하부에 구비될 수 있으며, 상기 제2 입출광부(25)는 상기 하우징(20)의 일측 상부에 구비될 수 있다. 그러면, 구강 내와 안면을 동시에 스캔할 수 있다.

또한, 상기 제1 입출광부(23) 일측에는 상기 제1 광출력부 모듈(33)에서 출력된 광을 구강 내로 반사하고, 상기 구강 내에서 반사된 반사광을 상기 제1 광수신부 모듈(34)로 반사하는 제1 반사경(27)이 구비될 수 있다.

마찬가지로, 상기 제2 입출광부(25) 일측에도 상기 제2 광출력부 모듈(42)에서 출력된 광을 안면으로 반사하고, 상기 안면에서 반사된 반사광을 상기 제2 광수신부 모듈(44)로 반사하는 제2 반사경(28)이 구비될 수 있다.

또한, 본 발명의 일실시 예에 따른 스캐너(10)는 상기 제2 광출력부 모듈(42)에서 출력된 광을 상기 제2 반사경(28)으로 반사하는 반사부재(29)를 포함할 수 있다.

위와 같은 구성을 가지는 본 발명의 일실시 예에 따른 스캐너(10)에 의하면, 상기 제1 스캔부(30)는 구강 내 영상이미지를 획득할 수 있으며, 상기 제2 스캔부(40)는 안면 영상이미지를 획득할 수 있을 뿐만 아니라, 상기 구강 내 영상이미지와 상기 안면 영상이미지를 동시에 획득할 수 있다.

이때, 상기 영상처리부(80)는 상기 구강 내 영상이미지로부터 구강 스캔데이터를 생성하고, 상기 안면 영상이미지로부터 안면 스캔데이터를 생성할 수 있으며, 상기 고정된 상대위치를 이용하여 상기 구강 스캔데이터와 상기 안면 스캔데이터를 쉽게 정합할 수 있다.

또한, 상기 영상처리부(80)는 상기 구강 영상이미지로부터 3차원 구강 스캔데이터를 생성하고 상기 안면 영상이미지로부터 3차원 안면 스캔데이터를 생성하는 3차원 스캔데이터 생성부와, 상기 고정된 상대위치를 이용하여 상기 3차원 구강 스캔데이터와 상기 3차원 안면 스캔데이터를 정합하는 정합부를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 3차원 구강 스캔데이터와 상기 3차원 안면 스캔데이터는 각각 하나의 프레임으로 이루어지는 3차원 스캔데이터일 수도 있으며, 복수의 프레임의 3차원 스캔데이터가 정합된 3차원 스캔데이터일 수도 있으며, 구강 또는 안면 전체에 대한 3차원 스캔데이터일 수도 있으며, 본 발명은 그에 한정하지 않는다.

도 2는 본 발명의 일실시 예에 따른 스캐너를 이용한 스캔데이터 생성 방법을 개략적으로 나타내는 순서도이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 일실시 예에 따른 스캔데이터 생성 방법(S10)은 상기 제1 스캔부(30)를 이용하여 제1 스캔데이터를 생성하는 제1 스캔 단계(S20)와, 상기 제2 스캔부(40)를 이용하여 제2 스캔데이터를 생성하는 제2 스캔 단계(S30)와, 상기 고정된 상대위치를 이용하여 상기 제1 스캔데이터와 상기 제2 스캔데이터를 정합하는 정합 단계(S40)를 포함할 수 있다.

또한, 상기 제1 스캔 단계(S20)는 상기 제1 스캔부(30)로부터 제1 영상이미지를 획득하는 단계와, 상기 제1 영상이미지로부터 상기 제1 스캔데이터를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.

마찬가지로, 상기 제2 스캔 단계(S30)는 상기 제2 스캔부(40)로부터 제2 영상이미지를 획득하는 단계와, 상기 제2 영상이미지로부터 상기 제2 스캔데이터를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.

이때, 상기 제1 스캔데이터와 상기 제2 스캔데이터는 3차원 스캔데이터일 수 있으며, 또한 상기 제1 영상이미지는 구강 내 영상이미지이고, 상기 제1 스캔데이터는 구강 스캔데이터이고, 상기 제2 영상이미지는 안면 영상이미지이고, 상기 제2 스캔데이터는 안면 스캔데이터일 수 있음은 전술한 바와 같다.

한편, 상기 정합 단계(S40)는 동시 스캔 단계와, 제1 정합 단계와, 제2 정합 단계를 포함할 수 있다.

상기 동시 스캔 단계는 상기 제1 스캔부(30)와 상기 제2 스캔부(40)를 동시에 이용하여 제1 스캔데이터와 제2 스캔데이터를 생성하는 단계이다.

상기 제1 정합 단계는 상기 동시 스캔 단계에서 생성된 제1 스캔데이터와 제2 스캔데이터를 상기 고정된 상대위치를 이용하여 정합하는 단계이다.

여기서, 상기 동시 스캔 단계에서 생성된 제1 스캔데이터와 제2 스캔데이터는 동시에 생성된 스캔데이터이므로 상기 고정된 상대위치를 이용하면 쉽고 정확한 정합이 가능해질 수 있다.

상기 제2 정합 단계는 상기 제1 정합 단계에서 정합된 정합 스캔데이터에 상기 제1 스캔 단계에서 생성된 제1 스캔데이터와 상기 제2 스캔 단계에서 생성된 제2 스캔데이터 각각을 정합하는 단계이다.

여기서, 상기 제2 정합 단계는 ICP(Iterative Closest Point) 알고리즘을 이용하여 수행될 수 있다. 다만, 본 발명은 이에 한정하는 것은 아니며, 다른 실시 예로서, 상기 제2 정합 단계는 NDT(Normal Distributions Transform) 알고리즘을 이용하여 수행될 수도 있다.

따라서, 본 발명의 일실시 예에 따른 스캔데이터 생성 방법은, 좌표계의 상대위치가 고정된 복수의 스캔부를 가지는 스캐너를 이용하여 상기 복수의 스캔부 각각에서 획득된 스캔데이터를 쉽고 정확하게 정합할 수 있다.

또한, 본 발명의 일실시 예에 따른 스캐너를 이용한 스캔데이터 생성 방법을 이용하면, 구강 스캔데이터뿐만 아니라 안면 스캔데이터까지도 획득이 가능하며 상기 획득된 구강 스캔데이터와 안면 스캔데이터를 쉽고 정확하게 정합할 수 있다.

한편, 다른 실시 예로, 상기 정합 단계(S40)는 상기 동시 스캔 단계 없이 상기 구강 스캔데이터와 상기 안면 스캔데이터를 쉽고 정확하게 정합할 수도 있다.

이를 위해, 상기 제1 스캔데이터는 상악 스캔데이터, 하악 스캔데이터 및 상하악 스캔데이터를 포함하고, 상기 제2 스캔데이터는 안면 스캔데이터를 포함할 수 있다.

그러면, 상기 정합 단계(S40)는 상기 고정된 상대위치를 이용하여 상기 상악 스캔데이터와 상기 상하악 스캔데이터 중 적어도 어느 하나에 상기 안면 스캔데이터를 정합할 수 있다.

구강 내 치아는 상악과 하악으로 이루어지는데, 이 중 하악은 턱관절에 의해 안면과 별도로 움직이는 반면, 상악은 안면과 일체로(one-body) 형성되어 함께 움직이기 때문에, 동시에 스캔하지 않더라도 상기 고정된 상대위치를 이용하여 정확한 정합이 가능하다.

따라서, 상기 제1 스캔데이터가 상악 스캔데이터와 상하악 스캔데이터를 포함하면, 상기 동시 스캔 단계 없이도 상기 안면 스캔데이터를 상기 상악 스캔데이터와 상기 상하악 스캔데이터 중 적어도 어느 하나에 상기 고정된 상대위치를 이용하여 정합할 수 있다.

상세히, 상기 제1 스캔 단계(S20)는 상기 제1 스캔부(30)를 이용하여 상악 스캔데이터를 생성하는 상악 스캔 단계와, 상기 제1 스캔부(30)를 이용하여 하악 스캔데이터를 생성하는 하악 스캔 단계와, 상기 제1 스캔부(30)를 이용하여 상하악 스캔데이터를 생성하는 상하악 스캔 단계를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 상악 스캔데이터는 상기 제1 스캔부(30)를 이용하여 상악만을 스캔하여 획득한 상악 이미지로부터 생성한 것이고, 상기 하악 스캔데이터는 상기 제1 스캔부(30)를 이용하여 하악만을 스캔하여 획득한 하악 이미지로부터 생성한 것이고, 상기 상하악 스캔데이터는 상기 제1 스캔부(30)를 이용하여 상악과 하악이 함께 나타나도록 스캔하여 획득한 상하악 이미지로부터 생성한 것이다.

이때, 상기 정합 단계(S40)는 상기 고정된 상대위치를 이용하여 상기 상악 스캔데이터와 상기 상하악 스캔데이터 중 적어도 어느 하나에 상기 안면 스캔데이터를 정합하는 제1 정합 단계와, 상기 상하악 스캔데이터에 상기 상악 스캔데이터와 상기 하악 스캔데이터 각각을 정합하는 제2 정합 단계를 포함할 수 있다.

또한, 상기 제1 정합 단계 이후에 상기 제2 정합 단계가 수행될 수도 있으며, 반대로 상기 제2 정합 단계 이후에 상기 제1 정합 단계가 수행될 수도 있으며, 본 발명은 이에 한정하지 않는다.

예를 들어, 상기 제1 정합 단계를 먼저 수행하는 경우에 상기 제2 정합 단계에서의 상하악 스캔데이터와 상악 스캔데이터 중 적어도 어느 하나는, 상기 안면 스캔데이터가 정합된 스캔데이터일 수 있으며, 반대로 상기 제2 정합 단계를 먼저 수행하는 경우에 상기 제1 정합 단계는, 상기 고정된 상대위치를 이용하여 상기 제2 정합 단계에서 상기 상악 스캔데이터와 상기 하악 스캔데이터가 정합된 상하악 스캔데이터에 상기 안면 스캔데이터를 정합할 수 있다.

이하, 본 발명의 일실시 예에 따른 스캐너의 상기 고정된 상대위치를 설정하고 캘리브레이션 하기 위한 캘리브레이션 플레이트 및 이를 이용한 캘리브레이션 방법에 대해 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명의 일실시 예에 따른 캘리브레이션 플레이트를 개략적으로 나타내는 도면이다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 일실시 예에 따른 캘리브레이션 플레이트(100)는 플레이트(110)와, 상기 플레이트(110)에 형성되는 제1 스캔부용 식별부(120)와, 상기 플레이트(110)에 형성되는 제2 스캔부용 식별부(130)를 포함할 수 있다.

상기 제1 스캔부용 식별부(120)는 상기 캘리브레이션 플레이트(100)의 좌표계를 기준으로 서로 다른 좌표정보를 가지는 적어도 3개 이상의 식별수단(123)을 포함하고, 상기 제2 스캔부용 식별부(130)는 상기 캘리브레이션 플레이트(100)의 좌표계를 기준으로 서로 다른 좌표정보를 가지는 적어도 3개 이상의 식별수단(133)을 포함할 수 있다.

여기서, 상기 식별수단(123,133)은 스캔시 상기 캘리브레이션 플레이트(100)의 좌표계를 기준으로 하는 서로 다른 좌표정보를 식별하기 위한 것으로서, 도면에서 보이는 바와 같은 2차원 이미지 형태의 식별타겟으로 형성될 수 있으며, 또는 3차원 형상으로 형성될 수도 있으며, 본 발명은 상기 식별수단의 구체적인 모양, 형태, 형상 등에 의해 한정하지 않는다.

또한, 상기 제1 스캔부용 식별부(120)가 형성된 제1 형성영역(125)은 상기 제2 스캔부용 식별부(130)가 형성된 제2 형성영역(134)보다 좁게 형성될 수 있다.

또한, 상기 제1 스캔부용 식별부(120)와 상기 제2 스캔부용 식별부(130)는 상기 제1 스캔부(30)와 상기 제2 스캔부(40)가 동시에 스캔 가능한 영역에 형성될 수 있다.

예를 들어, 상기 제1 스캔부용 식별부(120)는 상기 플레이트(110)의 하부에 형성되고, 상기 제2 스캔부용 식별부(130)는 상기 플레이트(110)의 상부에 형성될 수 있다.

그러면, 상기 제1 스캔부(30)가 구강 내 영상이미지를 획득하도록 구비되고, 상기 제2 스캔부(40)가 안면 영상이미지를 획득하도록 구비되는 경우에, 상기 제1 스캔부(30)와 상기 제2 스캔부(40)는 동시에 상기 제1 스캔부용 식별부(120)와 상기 제2 스캔부용 식별부(130)를 스캔할 수 있다.

또한, 도면에서 보이는 바와 같이, 상기 제1 스캔부용 식별부(120)가 형성된 제1 형성영역(125)과 상기 제2 스캔부용 식별부(130)가 형성된 제2 형성영역(134)은 서로 겹쳐지지 않도록 형성될 수도 있으며, 소정영역 겹쳐지도록 형성될 수도 있으며, 본 발명은 이에 한정하지 않는다.

상기 제1 형성영역(125)과 상기 제2 형성영역(134)이 소정영역 겹쳐지도록 형성하는 경우에는, 상기 제1 스캔부용 식별부(120)의 식별수단(123)들과 상기 제2 스캔부용 식별부(130)의 식별수단(133)들 중 적어도 어느 하나는 상기 겹쳐진 영역에 형성될 수 있다. 그러면, 필요한 식별수단의 수를 줄일 수 있다.

예를 들어, 도면에서 보이는 바와 같이, 상기 제1 형성영역(125)과 상기 제2 형성영역(134)을 서로 겹쳐지지 않도록 형성하는 경우에는, 상기 식별수단(123,133)을 최소한 6개 형성하여야 하는 반면, 상기 제1 형성영역(125)과 상기 제2 형성영역(134)이 소정영역 겹쳐지도록 하고, 상기 겹쳐진 영역에 1개의 식별수단을 형성하는 경우에는, 상기 식별수단(123,133)을 최소한 5개 형성할 수 있다.

도 4는 도 3에 따른 캘리브레이션 플레이트를 이용한 캘리브레이션 방법을 개략적으로 나타내는 순서도이다.

도 4를 참조하면, 본 발명의 일실시 예에 따른 캘리브레이션 방법(S100)은 제1 스캔 단계(S110)와, 제2 스캔 단계(S120)와, 상대위치 산출 단계(S130)를 포함할 수 있다.

상기 제1 스캔 단계(S110)는 상기 제1 스캔부(30)가 상기 제1 스캔부용 식별부(120)를 스캔하여 상기 제1 스캔부(30)의 좌표계와 상기 캘리브레이션 플레이트(100)의 좌표계의 상대위치를 산출하는 단계이다.

상기 제2 스캔 단계(S120)는 상기 제2 스캔부(40)가 상기 제2 스캔부용 식별부(130)를 스캔하여 상기 제2 스캔부(40)의 좌표계와 상기 캘리브레이션 플레이트(100)의 좌표계의 상대위치를 산출하는 단계이다.

상기 상대위치 산출 단계(S130)는 상기 캘리브레이션 플레이트(100)의 좌표계를 기준으로 상기 제1 스캔부(30)의 좌표계와 상기 제2 스캔부(40)의 좌표계의 고정된 상대위치를 산출하는 단계이다.

여기서, 상기 제1 스캔 단계(S110)와 상기 제2 스캔 단계(S120)는 동시에 수행될 수 있다.

또한, 본 발명의 일실시 예에 따른 캘리브레이션 방법(S100)은 상기 상대위치 산출 단계(S130)에서 산출된 상대위치를 상기 스캐너(10)에 상기 고정된 상대위치로 저장하는 저장 단계(S140)를 포함할 수 있다.

위와 같은 구성을 가지는 본 발명의 일실시 예에 따른 캘리브레이션 플레이트 및 캘리브레이션 방법에 의하면, 좌표계의 상대위치가 고정된 복수의 스캔부를 가지는 스캐너의 상기 고정된 상대위치를 쉽게 설정하고 캘리브레이션 할 수 있다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 좌표계의 상대위치가 고정된 복수의 스캔부를 가지는 스캐너와, 이러한 스캐너를 이용하여 복수의 스캔부 각각에서 획득된 스캔데이터를 쉽고 정확하게 정합할 수 있는 스캔데이터 생성 방법과, 상기 스캐너의 상기 고정된 상대위치를 설정하고 캘리브레이션 하기 위한 캘리브레이션 플레이트 및 이를 이용한 캘리브레이션 방법에 관한 것으로서, 그 실시 형태는 다양한 형태로 변경가능하다 할 것이다. 따라서 본 발명은 본 명세서에서 개시된 실시 예에 의해 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 변경 가능한 모든 형태도 본 발명의 권리범위에 속한다 할 것이다.

10 : 스캐너 20 : 하우징
30 : 제1 스캔부 40 : 제2 스캔부
50 : 저장부 60 : 제어부
70 : 조작부 80 : 영상처리부
100 : 캘리브레이션 플레이트
110 : 플레이트 120 : 제1 스캔부 식별부
123,133 : 식별수단 130 : 제2 스캔부 식별부

Claims

하우징;
상기 하우징 내에 구비되어 제1 영상이미지를 획득하는 제1 스캔부;
상기 하우징 내에 구비되어 제2 영상이미지를 획득하는 제2 스캔부;
상기 제1 스캔부와 상기 제2 스캔부 중 어느 하나가 작동하도록 제어하거나 상기 제1 스캔부와 상기 제2 스캔부가 동시에 작동하도록 제어하는 제어부; 및
상기 제1 영상이미지로부터 제1 스캔데이터를 생성하고, 상기 제2 영상이미지로부터 제2 스캔데이터를 생성하는 영상처리부;를 포함하고,
상기 제1 스캔부의 좌표계와 상기 제2 스캔부의 좌표계의 상대위치는 고정되고, 상기 고정된 상대위치가 기 설정되어 저장되는 저장부를 포함하고,
상기 영상처리부는 상기 제1 스캔부와 상기 제2 스캔부가 동시에 작동된 경우에 생성된 제1 스캔데이터와 제2 스캔데이터를 상기 저장부에 저장된 상대위치를 이용하여 정합하고, 상기 정합된 스캔데이터에 상기 제1 스캔부와 상기 제2 스캔부 중 어느 하나가 작동되어 생성된 제1 스캔데이터 또는 제2 스캔데이터를 정합하는 것을 특징으로 하는 스캐너.
삭제
삭제
제 1 항에 있어서,
상기 스캐너는 상기 제1 스캔부와 상기 제2 스캔부 중 어느 하나를 작동시키거나 상기 제1 스캔부와 상기 제2 스캔부를 동시에 작동시키기 위한 조작부를 포함하는 것을 특징으로 하는 스캐너.
삭제
제 1 항에 있어서,
상기 스캐너는 상기 고정된 상대위치를 설정하거나 캘리브레이션 하기 위한 캘리브레이션 플레이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 스캐너.
제 1 항에 있어서,
상기 제1 스캔부는 구강 내 영상이미지를 획득하도록 구비되고, 상기 제2 스캔부는 안면 영상이미지를 획득하도록 구비되는 것을 특징으로 하는 스캐너.
삭제
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삭제
하우징;
상기 하우징 내에 구비되어 구강 내 영상이미지를 획득하도록, 상기 하우징 내에 구비되어 구강 내로 광을 출력시키는 제1 광출력부 모듈과, 상기 하우징 내에 구비되어 상기 구강 내에서 반사된 반사광을 수신하여 상기 구강 내 영상이미지를 획득하는 제1 광수신부 모듈을 포함하는 제1 스캔부;
상기 하우징 내에 구비되어 안면 영상이미지를 획득하도록, 상기 하우징 내에 구비되어 안면으로 광을 출력시키는 제2 광출력부 모듈과, 상기 하우징 내에 구비되어 상기 안면에서 반사된 반사광을 수신하여 상기 안면 영상이미지를 획득하는 제2 광수신부 모듈을 포함하는 제2 스캔부;
상기 제1 광출력부 모듈과 상기 제2 광출력부 모듈 중 어느 하나가 광을 출력하도록 제어하거나 상기 제1 광출력부 모듈과 상기 제2 광출력부 모듈이 동시에 광을 출력하도록 제어하는 제어부; 및
상기 구강 내 영상이미지로부터 구강 스캔데이터를 생성하고, 상기 안면 영상이미지로부터 안면 스캔데이터를 생성하는 영상처리부;를 포함하고,
상기 제1 스캔부의 좌표계와 상기 제2 스캔부의 좌표계의 상대위치는 고정되고, 상기 고정된 상대위치가 기 설정되어 저장되는 저장부를 포함하고,
상기 영상처리부는 상기 제1 광출력부 모듈과 상기 제2 광출력부 모듈이 동시에 광을 출력한 경우에 생성된 구강 스캔데이터와 안면 스캔데이터를 상기 저장부에 저장된 상대위치를 이용하여 정합하고, 상기 정합된 스캔데이터에 상기 제1 광출력부 모듈만이 광을 출력한 경우에 생성된 구강 스캔데이터를 정합하고,
상기 하우징의 전방 하부에는 상기 제1 광출력부 모듈에서 출력된 광을 구강 내로 출광되도록 하며, 상기 구강 내에서 반사된 반사광이 입광하는 제1 입출광부가 구비되고,
상기 하우징의 일측 상부에는 상기 제2 광출력부 모듈에서 출력된 광을 안면으로 출광되도록 하며, 상기 안면에서 반사된 반사광이 입광하는 제2 입출광부가 구비되는 것을 특징으로 하는 스캐너.
삭제
제 1 항에 기재된 스캐너를 이용한 스캔데이터 생성 방법에 있어서,
상기 제1 스캔부를 이용하여 제1 스캔데이터를 생성하는 제1 스캔 단계;
상기 제2 스캔부를 이용하여 제2 스캔데이터를 생성하는 제2 스캔 단계;
상기 제1 스캔부와 상기 제2 스캔부를 동시에 작동하여 제1 스캔데이터와 제2 스캔데이터를 생성하는 동시 스캔 단계;
상기 동시 스캔 단계에서 생성된 제1 스캔데이터와 제2 스캔데이터를 상기 저장부에 저장된 상대위치를 이용하여 정합하는 제1 정합 단계; 및
상기 제1 정합 단계에서 정합된 정합 스캔데이터에 상기 제1 스캔 단계에서 생성된 제1 스캔데이터와 상기 제2 스캔 단계에서 생성된 제2 스캔데이터 중 적어도 어느 하나를 정합하는 제2 정합 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 스캔데이터 생성 방법.
삭제
제 13 항에 있어서,
상기 제2 정합 단계는 ICP(Iterative Closest Point) 알고리즘을 이용하여 수행되는 것을 특징으로 하는 스캔데이터 생성 방법.
삭제
하우징과, 상기 하우징 내에 구비되어 구강 내 영상이미지를 획득하는 제1 스캔부와, 상기 하우징 내에 구비되어 안면 영상이미지를 획득하는 제2 스캔부와, 상기 구강 내 영상이미지로부터 구강 스캔데이터를 생성하고 상기 안면 영상이미지로부터 안면 스캔데이터를 생성하는 영상처리부를 포함하고, 상기 제1 스캔부의 좌표계와 상기 제2 스캔부의 좌표계의 상대위치는 고정되고, 상기 고정된 상대위치가 기 설정되어 저장되는 저장부를 포함하고, 상기 영상처리부는 상기 저장부에 저장된 상대위치를 이용하여 상기 구강 스캔데이터와 상기 안면 스캔데이터를 정합하는 것을 특징으로 하는 스캐너를 이용한 스캔데이터 생성 방법에 있어서,
상기 제1 스캔부를 이용하여 상기 구강 스캔데이터를 생성하는 제1 스캔 단계;
상기 제2 스캔부를 이용하여 상기 안면 스캔데이터를 생성하는 제2 스캔 단계; 및
상기 저장부에 저장된 상대위치를 이용하여 상기 구강 스캔데이터와 상기 안면 스캔데이터를 정합하는 정합 단계;를 포함하고,
상기 구강 스캔데이터는 상악 스캔데이터, 하악 스캔데이터 및 상하악 스캔데이터를 포함하고,
상기 제1 스캔 단계는 상기 상악 스캔데이터를 생성하는 상악 스캔 단계와, 상기 하악 스캔데이터를 생성하는 하악 스캔 단계와, 상기 상하악 스캔데이터를 생성하는 상하악 스캔 단계를 포함하고,
상기 정합 단계는,
상기 저장부에 저장된 상대위치를 이용하여 상기 상악 스캔데이터와 상기 상하악 스캔데이터 중 적어도 어느 하나에 상기 안면 스캔데이터를 정합하는 제1 정합 단계와,
상기 상하악 스캔데이터에 상기 상악 스캔데이터와 상기 하악 스캔데이터를 정합하는 제2 정합 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 스캔데이터 생성 방법.
제 17 항에 있어서,
상기 제2 정합 단계는 ICP(Iterative Closest Point) 알고리즘을 이용하여 수행되는 것을 특징으로 하는 스캔데이터 생성 방법.