KR19980085987A - Distance Information Acquisition Method in 3D Shape Restoration System - Google Patents
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Abstract
본 발명은 3차원 형상 복원시스템에 있어서 획득된 2차원 거리영상간에 존재하는 대상물체의 스케일을 고려하여 대상물체의 거리정보를 획득하는 거리정보 획득방법에 관한 것이다. 이를 위하여 본 방법은 소정 대상물체(Object)에 대한 3차원 형상을 복원하는 시스템에 있어서, 여러 방향의 소정 대상물체의 거리영상을 적어도 2개 이상 획득하는 단계; 획득단계에서 획득된 각 거리영상내에 존재하는 소정의 대상물체의 스케일을 추출하는 단계; 스케일추출단계에서 추출된 스케일을 이용하여 기준 거리영상에 대한 각 거리영상의 스케일링 계수를 추출하는 단계; 스케일링 계수 추출단계에서 추출된 스케일링 계수를 이용하여 각 거리영상에 존재하는 소정 대상물체의 스케일이 동일한 대응되는 거리영상들을 재차 형성하는 단계; 재차 형성된 거리영상들에 존재하는 대상물체의 거리정보를 각각 획득하는 단계를 포함하여 수행된다. 따라서 각 거리영상에 대한 정확한 거리정보를 획득할 수 있는 잇점이 있다.The present invention relates to a distance information obtaining method for obtaining distance information of an object in consideration of the scale of the object present between two-dimensional distance images obtained in a three-dimensional shape reconstruction system. To this end, the method comprises the steps of: obtaining at least two or more distance images of a predetermined object in various directions; Extracting a scale of a predetermined object existing in each distance image acquired in the obtaining step; Extracting a scaling factor of each distance image with respect to the reference distance image by using the scale extracted in the scale extraction step; Re-forming corresponding distance images having the same scale of a predetermined object present in each distance image by using the scaling coefficient extracted in the scaling factor extraction step; And obtaining distance information of the target object existing in the formed distance images, respectively. Therefore, there is an advantage that can obtain accurate distance information for each distance image.
Description
본 발명은 3차원 형상 복원시스템에 있어서 거리정보(Range Data) 획득방법에 관한 것으로서, 특히, 획득된 거리영상내에 존재하는 대상물체간의 스케일(Scale)을 고려하여 정확한 거리정보를 획득하기 위한 거리정보 획득방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for acquiring range data in a three-dimensional shape reconstruction system, and in particular, distance information for obtaining accurate distance information in consideration of scales between objects present in the acquired distance image. It relates to the acquisition method.
3차원 형상 복원시스템은 컴퓨터 시각(Computer Vision)분야에서 최근 활발하게 연구되고 있는 것중 하나로서, 여러 방향에서 획득한 대상 물체의 2차원 거리영상(Range Image)에 존재하는 대상물체의 거리정보(또는 거리데이타라고도 함)를 이용하여 거리영상간의 변환계수(Transformation Parameters)와 대응점(Correspondance Point) 등을 구하는 레지스트레이션(Registration) 및 완전한 모델로 합성하는 인티그레이션(Integration) 과정을 거쳐 대상 물체의 3차원 형상을 복원하는 것이다. 이러한 3차원 형상 복원시, 2차원 거리영상으로 표현된 대상물체에 대한 거리정보가 정확하게 획득되어야 그 다음에 처리되는 레지스트레이션이나 인티그레이션 처리가 효율적으로 이루어질 수 있을 뿐아니라 정확한 3차원 형상을 복원할 수 있게 된다.The 3D shape reconstruction system is one of the active researches in the field of computer vision, and the distance information (or the distance information of the target object present in the 2D range image of the target object obtained from various directions) 3D shape of the target object is processed through registration process to obtain transformation parameters and correspondence points between distance images using integration data and integration process that synthesizes a complete model. To restore. When reconstructing the three-dimensional shape, the distance information on the object represented by the two-dimensional distance image must be accurately obtained so that subsequent registration or integration processing can be efficiently performed and the correct three-dimensional shape can be restored. do.
그러나 현재 제안되고 있는 3차원 형상 복원시스템에서는 카메라를 이동하면서 여러 방향에서 대상물체를 촬영하거나 카메라는 고정시키고 대상물체를 수작업으로 이동시켜 여러 방향의 거리영상을 획득하도록 되어 있어 획득된 복수의 거리영상에 존재하는 대상물체의 스케일이 상이한 경우가 발생될 수 있다.However, in the currently proposed 3D shape restoration system, a plurality of distance images obtained by shooting a target object in various directions while moving the camera or by fixing the camera and manually moving the target object to obtain distance images in various directions are obtained. The case where the scale of the object present in the different may occur.
예를 들어, 도 1a에 도시된 바와 같이 대상물체(20)와 a거리 떨어진 A지점에서 카메라(10)가 대상물체를 촬영하였을 때 획득된 거리영상은 도 1b에 도시된 바와 같고, 대상물체(20)와 b거리 떨어진 B지점에서 카메라(10)가 대상물체를 촬영하였을 때 획득된 거리영상이 도 1c와 같은 경우에, 도 1b 및 도 1c를 통해서 알수 있는 바와 같이 촬영거리가 상대적으로 먼 B지점에서 획득된 거리영상에서의 대상물체의 스케일이 상대적으로 가까운 A지점에서 획득된 거리영상에서의 대상물체의 스케일보다 작다. 이러한 획득된 거리영상간의 대상물체에 대한 스케일의 차이는 기구적으로 동일한 거리에서 촬영되도록 제어된 상태에서도 카메라의 촬영거리에 대한 오조작으로 발생될 수도 있다.For example, as shown in FIG. 1A, the distance image obtained when the camera 10 photographs the object at a point A away from the object 20 is as shown in FIG. 1B. When the distance image obtained when the camera 10 photographs the object at the point B away from the distance 20) is the same as that shown in FIG. 1C, as shown in FIGS. 1B and 1C, the shooting distance is relatively far. The scale of the object in the distance image acquired at the point is smaller than the scale of the object in the distance image acquired at the point A which is relatively close. The difference in scale with respect to the object between the acquired distance images may be caused by an incorrect operation on the shooting distance of the camera even in a controlled state to be photographed at the same distance mechanically.
그러나 기존의 3차원 형상복원 시스템에서는 획득된 거리영상에 존재하는 대상물체의 스케일이 당연히 동일할 것이라는 전체하에 처리됨으로 인해 상술한 바와 같이 획득된 거리영상들에 존재하는 대상물체의 스케일이 상이한 상태에서 획득된 거리정보를 그대로 이용할 경우에 부정확한 레지스트레이션 처리가 이루어질 뿐아니라 완벽한 3차원 형상을 복원하는데 어려움이 따르게 된다.However, in the existing three-dimensional shape restoration system, since the scale of the target object existing in the acquired distance image is of course the same, the scale of the target object existing in the obtained distance image is different from each other. If the obtained distance information is used as it is, not only an incorrect registration process is performed but also a difficulty in restoring a perfect three-dimensional shape.
따라서 본 발명은 상술한 결점을 개선하기 위하여 안출한 것으로서, 3차원 형상 복원시스템에 있어서 획득된 2차원 거리영상간에 존재하는 대상물체의 스케일을 고려하여 재차 획득된 거리영상을 이용하여 해당 거리영상내의 대상물체의 거리정보를 획득하는 거리정보 획득방법을 제공하는데 그 목적이 있다.Therefore, the present invention has been devised to improve the above-described drawbacks, and the distance image acquired in consideration of the scale of the target object existing between the two-dimensional distance images obtained in the three-dimensional shape reconstruction system is used in the distance image. It is an object of the present invention to provide a distance information obtaining method for obtaining distance information of an object.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 거리정보 획득방법은, 소정 대상물체(Object)에 대한 3차원 형상을 복원하는 시스템에 있어서, 여러 방향의 소정 대상물체의 거리영상을 적어도 2개 이상 획득하는 단계; 획득단계에서 획득된 각 거리영상내에 존재하는 소정의 대상물체의 스케일을 추출하는 단계; 스케일추출단계에서 추출된 스케일을 이용하여 기준 거리영상에 대한 각 거리영상의 스케일링 계수를 추출하는 단계; 스케일링 계수 추출단계에서 추출된 스케일링 계수를 이용하여 각 거리영상에 존재하는 소정 대상물체의 스케일이 동일한 대응되는 거리영상들을 재차 형성하는 단계; 재차 형성된 거리영상들에 존재하는 대상물체의 거리정보를 각각 획득하는 단계를 포함하여 수행되는 것을 특징으로 한다.The distance information acquisition method according to the present invention for achieving the above object, in the system for reconstructing a three-dimensional shape for a predetermined object, obtaining at least two or more distance images of the predetermined object in various directions step; Extracting a scale of a predetermined object existing in each distance image acquired in the obtaining step; Extracting a scaling factor of each distance image with respect to the reference distance image by using the scale extracted in the scale extraction step; Re-forming corresponding distance images having the same scale of a predetermined object present in each distance image by using the scaling coefficient extracted in the scaling factor extraction step; And obtaining distance information of the target object existing in the formed distance images, respectively.
도 1은 기존의 3차원 형상 복원시스템에서 촬영거리와 획득된 거리영상간의 예시도,1 is an exemplary diagram between a photographing distance and a acquired distance image in a conventional three-dimensional shape restoration system;
도 2는 본 발명에 따른 거리정보 획득방법을 수행하기 위한 3차원 형상 복원시스템의 개략적인 블록도,2 is a schematic block diagram of a three-dimensional shape restoration system for performing a method for obtaining distance information according to the present invention;
도 3은 본 발명에 따른 거리정보 획득방법의 실시예에 따른 흐름도,3 is a flowchart according to an embodiment of a method for obtaining distance information according to the present invention;
도 4는 본 발명에 따른 거리정보 획득방법의 다른 실시예에 따른 흐름도.4 is a flowchart of another embodiment of a method for obtaining distance information according to the present invention;
도면의 주요부분에 대한 부호의 설명Explanation of symbols for main parts of the drawings
10:카메라20:대상물체(Object)10: camera 20: object
200:프로세서220:그래버(Grabber)200: processor 220: grabber
210:프로젝터210: projector
본 발명의 상술한 목적 및 기타 목적과 여러 가지 장점은 이 기술 분야에 숙련된 사람들에 의해 첨부된 도면을 참조하여 하기에 기술되는 발명의 바람직한 실시예로부터 더욱 명확하게 될 것이다.The above and other objects and various advantages of the present invention will become more apparent from the preferred embodiments of the invention described below with reference to the accompanying drawings by those skilled in the art.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2는 본 발명에 따른 거리정보 획득방법을 수행하기 위한 3차원 형상 복원시스템의 개략적인 블럭도로서, 본 발명에 따라 거리정보가 획득될 수 있도록 전반적인 제어를 하는 프로세서(200), 3차원 형상을 복원하기 위한 대상 물체(20), 프로세서(200)에 의해 제어되어 대상물체(20)를 촬영하는 카메라(10), 카메라(10)를 통해 촬영된 영상을 각각 프로세서(200)가 처리할 수 있는 데이터로 변환시켜 전송하는 그래버(Grabber, 220) 및 프로세서(200)에 의해 제어되어 대상물체(20)로 빛을 방출하는 프로젝터(210)로 구성된다.Figure 2 is a schematic block diagram of a three-dimensional shape restoration system for performing the distance information acquisition method according to the present invention, the processor 200, the overall control so that the distance information can be obtained according to the present invention, three-dimensional shape The processor 200 may control the target object 20 for restoring the image, the camera 10 controlled by the processor 200, and the image captured by the camera 10. It is composed of a grabber (Grabber 220) for converting and transmitting the data to the data and the projector 210 is controlled by the processor 200 to emit light to the target object (20).
도 3은 본 발명에 따른 거리정보 획득방법의 일실시예에 대한 흐름도이다.3 is a flowchart illustrating an embodiment of a method for obtaining distance information according to the present invention.
그러면 도 2를 참조하여 도 3에 도시된 흐름도에 따른 거리정보 획득방법을 상세하게 설명하기로 한다.Next, the method for obtaining distance information according to the flowchart shown in FIG. 3 will be described in detail with reference to FIG. 2.
우선, 프로세서(200)는 제 301 단계에서 종래에 제시된 여러 방식들중 하나의 방식을 이용하여 카메라(10) 및 그래버(220)를 통해 대상물체(20)에 대한 여러 방향의 복수의 거리영상을 획득한다.First, the processor 200 generates a plurality of distance images of various directions of the object object 20 through the camera 10 and the grabber 220 by using one of several methods conventionally presented in step 301. Acquire.
그래버(220)를 통해 획득된 복수의 거리영상이 전송되면, 프로세서(200)는 제 302 단계로 진행되어 획득된 각 거리영상에 대해 동일한 수의 x 및 y축 방향의 샘플링처리를 한다. 즉, 도 1b 및 도 1c에 도시된 바와 같이 각 거리영상에 존재하는 대상물체 영상의 스케일에 관계없이 x축 방향으로 샘플링처리를 하고, y축 방향으로도 샘플링처리를 한다. 이 때 샘플링처리는 기존의 거리정보 획득시 이용되는 샘플링방식과 동일하게 이루어지므로, 각 거리영상에서 샘플링되는 x축 방향의 데이터의 수와 y축 방향의 데이터의 수는 동일하게 된다.When a plurality of distance images obtained through the grabber 220 are transmitted, the processor 200 proceeds to step 302 and performs sampling processing in the same number of x and y axis directions for each of the acquired distance images. That is, as shown in FIGS. 1B and 1C, the sampling process is performed in the x-axis direction and the sampling process is also performed in the y-axis direction irrespective of the scale of the object image present in each distance image. At this time, since the sampling process is performed in the same manner as the sampling method used when the existing distance information is acquired, the number of data in the x-axis direction and the number of data in the y-axis direction are sampled in each distance image.
그 다음 프로세서(200)는 제 303 단계로 진행되어 각 거리영상의 샘플링 데이터의 x 혹은 y축 방향에 대한 샘플링갯수를 이용하여 각 거리영상간의 스케일비를 계산한다 즉, 각 거리영상으로부터 동일한 수의 샘플링이 이루어졌으므로 도 1b 에 도시된 바와 같이 거리영상에 존재하는 대상물체의 스케일이 큰 경우에는 샘플링 데이터 갯수가 많을것이고, 도 1c에 도시된 바와 같이 거리영상에 존재하는 대상물체의 스케일이 작은 경우에는 샘플링 데이터 갯수가 적은것이므로, 각 거리영상간의 스케일비를 검출하여 거리영상간의 스케일링 계수(Scaling Factor)를 추출한 다음 제 304 단계로 진행된다. 여기서 스케일링 계수는 거리영상내에 존재하는 대상물체의 확대율 또는 축소율를 제어하는 정보로 이용된다.Next, the processor 200 proceeds to step 303 and calculates the scale ratio between each distance image using the number of samplings in the x or y-axis direction of the sampling data of each distance image, that is, the same number from each distance image. Since the sampling is performed, when the scale of the target object existing in the distance image is large as shown in FIG. 1B, the number of sampling data will be large, and when the scale of the target object existing in the distance image is small as shown in FIG. 1C. Since the number of sampling data is small, the scaling ratio between the distance images is extracted, the scaling factor between the distance images is extracted, and the flow proceeds to step 304. Here, the scaling factor is used as information for controlling the enlargement or reduction ratio of the object present in the distance image.
제 304 단계에서, 프로세서(200)는 추출된 각 거리영상의 스케일링 계수를 이용하여 획득된 거리영상들에 대응되는 거리영상을 재차 형성한다. 즉, 해당 스케일링 계수에 따라 해당 거리영상을 확대 또는 축소 또는 획득된 상태 그대로의 거리영상을 형성한다. 여기서 획득된 상태 그대로의 거리영상이 형성되는 것은 스케일링 계수가 1인 경우이다.In step 304, the processor 200 reconstructs a distance image corresponding to the acquired distance images by using the scaling factor of each extracted distance image. That is, the distance image is enlarged or reduced or the distance image is obtained as it is obtained according to the scaling factor. In this case, the distance image is obtained as it is when the scaling factor is 1.
이와 같이 각 거리영상에 존재하는 대상물체의 스케일이 동일한 거리영상이 재차 형성되면, 프로세서(200)는 제 305 단계로 진행되어 재차 형성된 거리영상에 존재하는 대상물체에 대한 거리정보를 종래와 같은 방법으로 획득하고 리턴된다.As described above, when the distance image having the same scale of the object present in each distance image is formed again, the processor 200 proceeds to step 305 and provides distance information on the object present in the formed distance image as in the conventional method. Is obtained and returned.
한편, 도 4는 본 발명에 따른 거리정보 획득방법의 다른 실시예의 흐름도로서, 도 2를 참조하여 설명하면 다음과 같다.4 is a flowchart of another embodiment of a method for obtaining distance information according to the present invention, which will be described below with reference to FIG. 2.
우선, 제 401 단계에서 프로세서(200)는 도 3의 제 301 단계에서와 같이 복수의 거리영상을 획득한다. 그리고 제 402 단계로 진행되어 획득된 각 거리영상에 존재하는 대상물체에 대한 바운딩박스(Bounding Box) 사이즈를 추출한다. 즉, 각 거리영상별로 대상물체에 바운딩 박스를 설정하고, 설정된 바운딩 박스의 사이즈를 추출한다.First, in step 401, the processor 200 acquires a plurality of distance images as in step 301 of FIG. In operation 402, the bounding box size of the target object existing in each of the obtained distance images is extracted. That is, a bounding box is set on the object for each distance image, and the size of the bounding box is extracted.
그 다음 제 403 단계로 진행되어 추출된 각 거리영상의 바운딩 박스의 비를 이용하여 각 거리영상에 대한 스케일링 계수를 추출한다. 즉, 기준 거리영상의 바운딩박스의 사이즈를 기준으로 다른 거리영상의 바운딩박스의 사이즈의 비를 검출하여 각 거리영상에 대한 스케일링 계수를 추출한다.In operation 403, a scaling factor of each distance image is extracted using a ratio of bounding boxes of the extracted distance images. That is, the scaling factor for each distance image is extracted by detecting the ratio of the size of the bounding box of the other distance image based on the size of the bounding box of the reference distance image.
그리고 프로세서(200)는 제 404 단계로 진행되어 추출된 각 거리영상의 스케일링 계수를 이용하여 각 거리영상을 축소 또는 확대 또는 획득된 상태 그대로의 거리영상을 형성한다.The processor 200 proceeds to step 404 to form a distance image in which the distance image is reduced or enlarged or obtained using the scaling factor of each extracted distance image.
이와 같이 각 거리영상에 존재하는 대상물체의 스케일을 동일하게 한 거리영상이 형성되면, 프로세서(200)는 제 405 단계로 진행되어 획득된 각 거리영상내에 존재하는 대상물체의 거리정보를 기존과 같은 방식으로 구하고 리턴한다.As described above, when a distance image having the same scale of the object present in each distance image is formed, the processor 200 proceeds to step 405 in which the distance information of the object present in each distance image is obtained. Get and return
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 3차원 형상 복원시스템에 있어서, 스케일 계수를 이용하여 획득된 복수의 거리영상에 존재하는 대상물체의 스케일이 동일한 거리영상을 형성하여 해당되는 거리정보를 획득하도록 함으로써, 촬영거리의 오차로 획득된 거리영상에 존재하는 스케일이 상이한 경우에도 대상물체에 대한 정확한 거리정보를 획득할 수 있어 효율적인 레지스트레이션 처리를 기대할 수 있을 뿐아니라 좀더 완벽한 3차원 형상을 복원할 수 있게 된다.As described above, in the 3D shape reconstruction system, by forming a distance image in which the scales of the target objects present in the plurality of distance images obtained by using the scale coefficients are obtained to obtain corresponding distance information, Even if the scales present in the distance image acquired due to the error of the shooting distance are different, accurate distance information about the object can be obtained, so that an efficient registration process can be expected and a more perfect three-dimensional shape can be restored.
본 발명은 상술한 실시예로서 설명되었으나 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구의 범위에 의하여 정하여져야 한다.Although the present invention has been described as the above-described embodiment, those skilled in the art will appreciate that various changes and modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. Therefore, the technical scope of the present invention should not be limited to the contents described in the detailed description of the specification but should be defined by the claims.
Claims (3)
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1019970022215A KR19980085987A (en) | 1997-05-30 | 1997-05-30 | Distance Information Acquisition Method in 3D Shape Restoration System |
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KR1019970022215A KR19980085987A (en) | 1997-05-30 | 1997-05-30 | Distance Information Acquisition Method in 3D Shape Restoration System |
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KR19980085987A true KR19980085987A (en) | 1998-12-05 |
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KR1019970022215A KR19980085987A (en) | 1997-05-30 | 1997-05-30 | Distance Information Acquisition Method in 3D Shape Restoration System |
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KR (1) | KR19980085987A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100827236B1 (en) * | 2006-05-23 | 2008-05-07 | 삼성전자주식회사 | Pointing Device, Pointer movement method and Apparatus for displaying the pointer |
-
1997
- 1997-05-30 KR KR1019970022215A patent/KR19980085987A/en not_active Application Discontinuation
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100827236B1 (en) * | 2006-05-23 | 2008-05-07 | 삼성전자주식회사 | Pointing Device, Pointer movement method and Apparatus for displaying the pointer |
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