KR20000061854A - 입체적 형태 및 색체 분석을 위한 표면상태 측정 장치 및 그 방법 - Google Patents

입체적 형태 및 색체 분석을 위한 표면상태 측정 장치 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 인체의 시각생리의 기초개념인 인체의 양측 눈에서 인식된 두개의 상(stereo image)의 차이(disparity)에 의해 대뇌에서 입체를 인식하는 입체시 개념을 응용하여 물질의 표면상태(예 ; 피부 표면, 내시경하 소견)를 입체적으로 정량 계측토록 하고, 표면의 색체분석시 R,G,B(적,녹,청)의 3원색 데이터에 입체시 개념을 도입하여 삼차원적으로 색체 분석이 가능토록 한 표면상태 측정 장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 이러한 본 발명은, 인체의 표면을 관찰하여 좌/우 아날로그 영상을 취득하고, 그 취득한 좌/우 아날로그 영상을 픽셀당 회색도(Gray Level)와 R,G,B 각 칼라별로 분석하여 좌/우 디지털 데이터로 만든다. 다음으로, 디지털화된 좌/우 영상 데이터중 한 픽셀의 디지털 데이터를 중심으로 다른 화면의 동일 픽셀을 찾는 대응점을 구하고 이를 바탕으로 디스패리티를 산출한 후 상대거리인 3차원적 깊이를 추출하여 각 픽셀당 3차원의 좌표를 추출하며, 그 추출한 3차원 좌표에 의하여 표면의 3차원적 형태 및 색체를 분석할 수 있는 정량적 파라미터를 추출한다.

Description

입체적 형태 및 색체 분석을 위한 표면상태 측정 장치 및 그 방법{Apparatus and Method of measuring the surface state for analyzing colour and the shape in three dimension}
본 발명은 표면 상태 측정에 관한 것으로, 특히 인체의 시각생리의 기초개념인 인체의 양측 눈에서 인식된 두개의 상(stereo image)의 차이(disparity)에 의해 대뇌에서 입체를 인식하는 입체시 개념을 응용하여 물질의 표면상태(예를들어, 피부주름, 운동성 있는 내시경하 소견)를 입체적으로 정량 계측토록 하고, 표면의 색체분석시 R,G,B(적,녹,청)의 3원색 데이터에 입체시 개념을 도입하여 삼차원적으로 색체 분석이 가능토록 한 입체적 형태 및 색체 분석을 표면상태 측정 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 인체의 피부 표면의 형상 분석은, 기계식 측면도 측정기, 광학적 측면도 측정기 또는 레이저를 이용한 측면도 측정기를 사용하여 피부 표면의 상태를 측정하고 그 측정 결과를 분석하여 피부 표면의 형상을 분석하였다.
여기서, 기계식 측면도 측정기는 바늘 침(mechanical stylus)으로 피부 표면의 굴곡 등을 측정한 후 이를 증폭시켜 출력하므로써 피부 표면의 성상을 판단토록 하는 장치이다.
또한 광학적 측면도 측정기는, 관찰하고자 하는 피부 부위의 외측에 실리콘을 사용하여 피부 표면의 모사판(Replica)을 제작하고, 현미경을 사용하여 모사판에 광원의 각도를 20 ~ 28°의 사선으로하여 광을 조사하고 피부 표면에 의해 생기는 음영을 영상분석법(Image Analysis System)을 이용하여 피부 표면의 상태 및 그 구조를 판단토록 하는 장치이다.
다음으로, 레이저를 이용한 측면도 측정기는 레이저 광선이 모사판에서 반사되어 정확한 상이 맺히는 초점의 길이를 모터가 있는 자동 초점(Auto Focus) 기능으로 측정하여 대물렌즈가 움직이는 거리를 모니터링하여 피부 표면의 상태 및 그 구조를 판단할 수 있도록 한 장치이다.
그러나 이러한 상기와 같은 종래의 피부주름 측정 장치는 다음과 같은 문제점이 있다.
첫째, 기계식 측면도 측정기는 매우 고가이며, 피부 표면의 성상을 측정하기 위해 많은 시간이 소요되는 단점이 있다. 또한, 바늘 침의 압력에 의해 표면 상태의 변형 우려가 있으며, 이러한 연유로 액체 또는 인체와 같은 무른상태의 표면은 직접 측정이 불가능한 단점이 있다. 아울러 침의 직경 5㎛ 이하의 표면 계측시 침이 filter로 작용하여 5㎛이하의 steep groove는 측정하지 못하는 단점이 있고, 내시경학 분야 적용시 운동성이 있는 소화기관의 표면 측정이 불가능하다는 단점이 있다.
둘째, 광학적 측면도 측정기는 피부 표면을 직접적으로 분석하지 않고 간접적으로 피부 표면에 의한 그림자를 측정하므로 정확한 피부 표면의 높이를 구할 수 없는 단점이 있다.
셋째, 레이저를 이용한 측면도 측정기는 피부 표면을 직접적으로 측정하지 않으므로 정확도가 떨어지고 레이저를 피부에 조사하므로 피부표면에 부작용을 초래하는 단점이 있으며, 또한, 기계식 측면도 측정기와 유사하게 직경 3㎛ 이하의 steep groove 측정시 침이 필터로 작용하는 단점이 있었다.
한편, 기존의 인체 표면의 색체 분석을 위해 사용되는 방법(예를들어, colorimeter 또는 reflectance spectrophotometer)은, 전 관찰면의 평균치만 산출하므로 관찰면의 색체 차이를 측정할 수 없으며, 상기 관찰면(8mm 또는 3mm)내에서만 평균치로서 색채분석이 가능하며, 3차원적 색체 분석은 불가능한 단점이 있었다.
이에 본 발명은 상기와 같은 종래 피부 표면 측정시 발생하는 제반 문제점을 해결하기 위해서 제안된 것으로서,
본 발명의 목적은, 인체의 시각생리의 기초개념인 인체의 양측 눈에서 인식된 두개의 상(stereo image)의 차이(disparity)에 의해 대뇌에서 입체를 인식하는 입체시 개념을 응용하여 물질의 표면상태(예 ; 인체 표면, 내시경하 소견)를 입체적으로 정량 계측토록 한 표면상태 측정 장치 및 그 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은, 피부 표면의 색체분석시 R,G,B(적,녹,청)의 3원색 데이터에 입체시 개념을 도입하여 삼차원적으로 색체 분석이 가능토록 한 표면상태 측정 장치 및 그 방법을 제공하는 데 있다.
상기와 같은 목적들을 달성하기 위한 본 발명에 의한 표면상태 측정 장치는,
인체의 표면을 관찰하여 좌/우 아날로그 영상을 취득하는 아날로그 영상 출력수단과;
상기 취득한 좌/우 아날로그 영상을 픽셀당 회색도와 R,G,B 각 칼라별로 분석하여 좌/우 디지털 데이터로 만들어 출력하는 아날로그/디지털 변환수단과;
상기 디지털화된 좌/우 영상 데이터중 한 픽셀의 디지털 데이터를 중심으로 다른 화면의 동일 픽셀을 찾는 대응점을 구하고 이를 바탕으로 디스패리티를 산출한 후 상대거리인 3차원적 깊이를 추출하여 각 픽셀당 3차원의 좌표를 추출하는 삼차원 좌표 추출수단과;
상기 추출한 3차원 좌표에 의하여 표면의 3차원적 형태 및 색체를 분석할 수 있는 정량적 파라미터를 추출하는 파라미터 추출수단으로 이루어짐을 특징으로 한다.
상기에서, 아날로그 영상 출력수단은, 가시광선하에서 피부 모사판을 관찰하여 좌/우 아날로그 영상을 출력하는 스테레오 마이크로스코프인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 아날로그 영상 출력수단은, 인체 표면을 직접 관찰하여 좌/우 아날로그 영상을 출력하는 마이크로비져너(Microvisioner)인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 아날로그 영상 출력수단은, 내시경적 소견을 직접 관찰하여 좌/우 아날로그 영상을 출력하는 입체 내시경인 것을 특징으로 한다.
상기 아날로그/디지털 변환수단은, 상기 좌/우 아날로그 영상을 픽셀당 회색도와 R,G,B 각 칼라별로 분석하여 좌/우 디지털 데이터로 만들어 출력하는 프레임 그래버인 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 목적들을 달성하기 위한 본 발명에 의한 표면상태 측정 방법은,
인체의 표면을 관찰하여 좌/우 아날로그 영상을 취득하는 단계와;
상기 취득한 좌/우 아날로그 영상을 픽셀당 회색도와 R,G,B 각 칼라별로 분석하여 좌/우 디지털 데이터로 만들어 출력하는 단계와;
상기 디지털화된 좌/우 영상 데이터중 한 픽셀의 디지털 데이터를 중심으로 다른 화면의 동일 픽셀을 찾는 대응점을 구하고 이를 바탕으로 디스패리티를 산출한 후 상대거리인 3차원적 깊이를 추출하여 각 픽셀당 3차원의 좌표를 추출하는 단계와;
상기 추출한 3차원 좌표에 의하여 표면의 3차원적 형태 및 색체를 분석할 수 있는 정량적 파라미터를 추출하는 단계로 이루어짐을 특징으로 한다.
도1은 본 발명에 의한 입체적 형태 및 색체 분석을 위한 표면상태 측정장치 블록도,
도2는 본 발명에 의한 입체적 형태 및 색체 분석을 위한 표면상태 측정방법을 보인 흐름도,
도3은 본 발명에 의해 추출되는 정량적 파라미터중 HSC 산의 갯수를 산출하는 과정을 설명하기 위한 파형도,
도4는 본 발명에 의해 추출되는 정량적 파라미터중 표면의 단면 곡선 길이비를 산출하는 과정을 설명하기 위한 파형도.
도5는 본 발명에서 디스패리티를 실측거리 단위로 변환시키기 위한 시편 블록 측정자의 단면도.
〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉
10 : 아날로그 영상 출력부
20 : 아날로그/디지털 변환부
30 : 3차원 좌표 추출부
31 : 회색도 3차원 좌표 추출기
32 : 칼라별 3차원 좌표 추출기
40 : 파라미터 추출부
이하, 상기와 같은 기술적 사상에 따른 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.
도1은 본 발명에 의한 표면상태 측정 장치 블록도이다.
도시된 바와 같이, 인체의 표면을 관찰하여 좌/우 아날로그 영상을 취득하는 아날로그 영상 출력부(10)와, 상기 아날로그 영상 출력부(10)에서 취득한 좌/우 아날로그 영상을 픽셀당 회색도와 R,G,B 각 칼라별로 분석하여 좌/우 디지털 데이터로 만들어 출력하는 아날로그/디지털 변환부(20)와, 상기 아날로그/디지털 변환부(20)에서 출력되는 디지털화된 좌/우 영상 데이터중 한 픽셀의 디지털 데이터를 중심으로 다른 화면의 동일 픽셀을 찾는 대응점을 구하고 이를 바탕으로 디스패리티를 산출한 후 상대거리인 3차원적 깊이를 추출하여 각 픽셀당 3차원의 좌표를 추출하는 삼차원 좌표 추출부(30)와, 상기 삼차원 좌표 추출부(30)에서 추출한 3차원 좌표에 의하여 표면의 3차원적 형태 및 색체를 분석할 수 있는 정량적 파라미터를 추출하는 파라미터 추출부(40)로 구성된다.
상기에서, 아날로그 영상 출력부(10)는, 가시광선하에서 피부 모사판을 관찰하여 좌/우 아날로그 영상을 출력하는 스테레오 마이크로스코프로 구성된다.
또한, 상기 아날로그 영상 출력부(10)는, 인체 표면을 직접 관찰하여 좌/우 아날로그 영상을 출력하는 마이크로비져너(Microvisioner)로 구성된다.
또한, 상기 아날로그 영상 출력부(10)는, 내시경적 소견을 직접 관찰하여 좌/우 아날로그 영상을 출력하는 입체 내시경으로 구성된다.
또한, 상기 아날로그/디지털 변환부(20)는, 상기 좌/우 아날로그 영상을 픽셀당 회색도와 R,G,B 각 칼라별로 분석하여 좌/우 디지털 데이터로 만들어 출력하는 프레임 그래버인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 삼차원 좌표 추출부(30)는, 상기 아날로그/디지털 변환부(20)에서 출력되는 회색도에 따라 표면의 형태를 분석토록 하는 3차원 좌표를 추출하는 회색도 3차원 좌표 추출기(31)와, 상기 아날로그/디지털 변환부(20)에서 출력되는 R,G,B 칼라에 따라 표면의 3차원적 색체를 분석토록 하는 3차원 좌표를 추출하는 칼라별 3차원 좌표 추출기(32)로 구성된다.
도2는 본 발명에 의한 표면상태 측정방법을 보인 흐름도이다.
도시된 바와 같이, 인체의 표면을 관찰하여 좌/우 아날로그 영상을 취득하는 단계(S51)와; 상기 취득한 좌/우 아날로그 영상을 픽셀당 회색도와 R,G,B 각 칼라별로 분석하여 좌/우 디지털 데이터로 만들어 출력하는 단계(S52)와; 상기 디지털화된 좌/우 영상 데이터중 한 픽셀의 디지털 데이터를 중심으로 다른 화면의 동일 픽셀을 찾는 대응점을 구하고 이를 바탕으로 디스패리티를 산출한 후 상대거리인 3차원적 깊이를 추출하여 각 픽셀당 3차원의 좌표를 추출하는 단계(S53 ~ S54)와; 상기 추출한 3차원 좌표에 의하여 표면의 3차원적 형태 및 색체를 분석할 수 있는 정량적 파라미터를 추출하는 단계(S55)로 이루어진다.
이와 같이 구성 및 이루어지는 본 발명에 의한 표면상태 측정 장치의 작용 및 측정방법은 다음과 같다.
먼저, 아날로그 영상 출력부(10)는 형태 및 색체 분석을 하고자 하는 부위를 관찰하고, 그 결과치로 좌/우 아날로그 영상(스테레오 이미지)을 출력한다
여기서, 일반적인 스테레오 마이크로스코프(stereo microscope)를 이용하여 스테레오 이미지를 취득하는 경우에는. 피부 표면에서 모사판을 채취하고, 가시광선하에서 그 모사판을 관찰하여 스테레오 이미지를 취득한다.
즉, 상기 스테레오 마이크로스코프는 좌/우의 대안렌즈를 구비하고 있으며, 모사판 관찰시 상기 좌/우의 대안렌즈 부위에 2대의 비디오 카메라를 설치하여 굴곡이 있는 피부 표면을 각기 다른 각도에서 관찰하여 한쌍의 입체 영상(Stereo image)을 획득한다(S51).
여기서 상기 스테레오 마이크로스코프 대신에 2대의 고배율의 마이크로비져너(Microvisioner)를 이용하여 좌/우 아날로그 영상 신호를 획득할 수 있으며, 마이크로비져너를 이용하는 경우에는 모사판을 채취하지 않고 표면을 직접 관찰하여 스테레오 이미지를 획득한다.
또한, 입체 내시경을 이용하는 경우에도 직접 내시경하 소견(예를 들어, 운동성 있는 소화기관, 관절 등등)을 관찰하여 스테레오 이미지를 획득한다.
이렇게 하여 획득된 좌/우 아날로그 영상(스테레오 이미지)은 아날로그/디지털 변환부(20)에 전달되며, 상기 아날로그/디지털 변환부(20)는 두개의 프레임 그래버(Frame Grabber)를 이용하여 좌/우 아날로그 영상 신호를 디지털 영상 데이터로 변환한다(S52).
즉, 표면의 색체 분석을 위해, 두개의 프레임 그래버중 하나의 프레임 그래버를 이용하여 좌/우 아날로그 영상 신호중 좌측 아날로그 영상 신호를 256 칼라 레벨(R,G,B 신호)중 하나의 레벨을 갖는 디지털신호로 변환하고, 다른 프레임 그래버로 상기 좌/우 아날로그 영상 신호중 우측 아날로그 영상 신호를 256 칼라 레벨중 하나의 레벨을 갖는 디지털 신호로 변환하게 된다.
또한, 표면의 형태 분석을 위해 취득한 좌/우 아날로그 영상을 픽셀당 256 그레이레벨중 한 레벨을 갖는 좌/우 디지털 신호로 변환하게 된다.
다음으로, 삼차원 좌표 추출부(30)는 상기 아날로그/디지털 변환부(20)에서 얻어지는 좌측 영상과 우측 영상의 동일한 대응점을 기준으로 두 점간의 차이(Disparity)를 계산한다(S53).
즉, 한 쌍의 스테레오 영상(좌측 영상과 우측 영상)으로부터 한쪽(예를 들어, 좌측 영상)의 영상을 중심으로 하여 다른 화면의 동일 픽셀의 대응점을 찾고, 그런 후 두 영상의 동일한 대응점을 기준으로 두 대응점간의 차이(disparity)를 계산한다.
이렇게 하여 계산된 차이값을 이용하여 각 픽셀당 3차원의 좌표(X,Y,Z)를 추출한다(S54).
여기서 상기 차이값을 실측 거리 단위로 변환시키기 위해서 도5와 같은 표준 측정자를 이용하며, 실측 Z축의 좌표로 입체시의 측정치를 변환한다. 여기서 두 영상(좌측 영상 및 우측 영상)에서 발생하는 변위 정도가 3차원적 깊이(Depth)를 나타낸다.
즉, 확률적 방법, MRF에 기초를 둔 방법, 다이나믹 프로그래밍(Dynamic Programming)을 이용한 방법, 홉필드 뉴럴 네트워크(Hopfild Neural Network)를 이용한 방법, 협동정합 알고리즘 또는 역전파 알고리즘 등인 정합 알고리즘을 이용하여 좌/우 디지털 데이터중 어느 하나의 256 칼라레벨 디지털 데이터를 중심으로 다른 칼라레벨 디지털 데이터의 대응점을 구하고, 256 칼라레벨 좌/우 디지털 데이터의 상대거리인 3차원적 깊이(Depth)를 추출하여 각 픽셀당 3차원의 좌표를 추출한다.
그리고 파라미터 추출부(40)는 상기 삼차원 좌표 추출부(30)에서 추출한 3차원 좌표를 이용하여 피부 표면을 분석할 수 있는 다수의 파라미터를 추출한다(S55).
예를 들어, 인체 표면의 상태 및 색체 분석 또는 첩포시험 검사시 정량적인 판독 등을 할 수 있는 다수의 파라미터로는 제1불규칙도(Rz), 제2불규칙도(TRz), 피부 표면의 골의 단면적(Ra), 피부 표면의 산의 경사면의 총거리(TL), 피부 표면의 표면적(TA), 피부 표면의 부피(TV), 높은 점 계수(HSC), 단면 곡선 길이비(Lr) 등이 있다.
여기서, 상기 제1불규칙도(Rz)는 가로줄을 몇 개의 구역으로 나누어 그 각 구역에서의 피부 표면의 최고높이와 최저높이의 차를 구하여 세로 픽셀 1개당 그 각각의 차를 평균하여 얻을 수 있다. 이러한 방법으로 여러 구역의 차값을 산출한 후 이를 평균하여 제1불규칙도(Rz)를 획득하게 된다.
아울러 상기 제2불규칙도(TRz)는 3차원의 형상으로 표현된 피부 표면의 소정의 면적을 갖는 섹터(Sector)로 나누어 그 각각의 섹터내에서의 피부 표면의 최고높이와 최저높이의 차를 구하여 그 각각의 차를 평균하여 얻을 수 있다. 피부 표면의 골의 단면적(Ra)은 3차원의 형상으로 표현된 피부 표면을 소정의 면적을 갖는 섹터(Sector)로 나누어 그 각각의 섹터내에서의 골의 단면적을 말한다.
예를 들어, 피부 표면의 절단면 상의 3차원 공간의 두점 P1(X1, Y1, Z1)과 P2(X2, Y2, Z2)간의 거리는이므로, 이를 기초로 3차원 공간에서 3점이 (0,0,a), (0,1,c), (1,0,b)일때, 각 점간의 거리 s1, s2, s3은 각각이다. 이때, S = (s1+s2+s3)/2이라면 이 세점을 꼭지점으로 하는 삼각형의 면적은가 된다.
따라서 전구간의 표면적은 모든 x,y가 각각 1씩 변할때 3점의 좌표를 이용한 삼각형의 넓이의 합이 된다.
위와 같은 공식을 이용하면, 피부 표면의 표면적(TA)은 3차원의 피부 표면을 소정의 면적을 갖는 섹터로 나누어 그 각각의 섹터 내에서의 피부 표면의 면적임을 알 수 있다.
다음으로, 피부 표면의 부피(TV)는 기준면을 중심으로 기준면 위의 모든 체적과 기준면 아래의 모든 체적을 합한 값을 말한다. 즉, 기준면보다 높은 곳은가 되며, 상기 x,y 각각의 점은 주어진 범위 내에서의 일정한 간격(여기서는 "1"임)으로 주어 졌을때 Z값 또한 정수값이 된다. 따라서 체적이란 x,y가 각각 '1'인 영역에서 Zc높이로 이루어진 2개의 삼각기둥의 합이 된다. 예를 들어, 3개의 점의 위치가 (0,0,a), (1,0,b) 그리고 (0,1,c)일 때의 체적은 다음과 같이 계산된다. (0,0,a), (1,0,b), (0,1,c)를 지나는 평면 방정식, 단이다.
그러므로 피부 표면의 부피(TV)는,
가 된다.
다음으로, 높은 점 계수(HSC)는, 도3에 도시된 바와 같이, 중심선에 평행하게 선을 긋고, 그 선보다 위에 나와 있는 산의 개수를 세어서 피부 표면의 최고높이에 해당하는 산의 개수로 선정한다.
또한, 단면 곡선 길이비(Lr)는, 도4에 도시된 바와 같이, 단면 곡선상의 길이(Lo)와 실제 길이(L)와의 비를 나타내며, 이는 표면에 굴곡이 많을수록 이 길이비가 커지므로 주름진 표면을 분석할 때 좋은 파라미터가 된다.
다음은, 총 104명에 대해 4개의 연령군으로 나누어 이들에서 채취한 모사판을 대상으로 피부주름의 노화상태 판단 또는 첩포시험 검사시 정량적인 판독 등을 할 수 있는 제1불규칙도(Rz), 제2불규칙도(TRz), 피부 표면의 골의 단면적(Ra), 피부 표면의 산의 경사면의 총거리(TL), 피부 표면의 표면적(TA), 피부 표면의 부피(TV) 등의 다수의 파라미터들의 측정결과는 다음과 같다.
연령별 파라미터들의 측정결과
연령 No Ra의 평균 Rz의 평균 TL의 평균 TA의 평균 TV의 평균 TRz의 평균
0~20 56 147.01 598.44 28101 139.44 286.83 619.67
21~40 61 148.12 606.66 28995 144.24 292.22 622.95
41~60 54 149.07 609.62 29360 143.20 352.42 625.98
60이상 23 158.00 616.39 33071 171.31 375.40 629.62
상기 [표1]의 연령별 파라미터들의 측정결과에서 알 수 있듯이 본 발명인 피부 표면의 상태 측정방법에 의해 측정된 다수의 파라미터들의 평균값은 연령이 증가함에 따라 규칙적으로 증가하고 있으므로 그 파라미터들의 평균값은 통계학적으로 의의가 있다.
이상에서 상술한 바와 같이 본 발명은, 스테레오 마이크로스코프를 사용하여 피부 표면의 좌/우 영상 데이터를 얻으므로서 보다 정밀하게 피부 표면을 직접 측정할 수 있으며, 피부 표면의 상태 및 분석 또는 첩포시험 검사시 정량적인 판독 등을 할 수 있다.
또한 피부 표면의 좌/우 영상 데이터를 얻기 위하여 직접 피부 표면을 관찰할 수 있는 마이크로비저너 또는 입체 내시경을 사용하므로서 모사판 채취시 소요되는 시간을 절약할 수 있고, 모사판 제작 과정시 발생되는 오차를 극소화할 수 있고, 피부 표면에 부작용의 발생을 방지할 수 있다.
또한, 의학 분야에서는, 표면구조에 대한 삼차원적 정량화가 가능하므로, 피부도포 약제들의 효능 검증, 화장품 도포후 효능 검증, 피부과학분야에서 시행되는 임상검사(최소 홍반량(MED) 측정, 첩포시험 결과 판독) 등에 적용 가능하다.
또한, 색체 분석시 R,G,B 데이터에 입체시 개념을 도입하여 삼차원적으로 분석하는 방법으로 표면을 정량적으로 측정할 수 있으므로, 피부 표면은 물론 내시경하 소견(예를들어, 운동성 있는 소화기관, 관절 등등)의 표면 상태 및 색체 분석이 가능하다.
그리고 공학 분야에서는, 공작기계의 기어(gear) 표면상태 측정, 자동차 공업에서 엔진(engine) 부위의 보어(bore) 표면 상태 측정, 고굴절 렌즈 가공시 표만 상태 측정, 비디오 테이프의 표면 상태 측정, 컴퓨터 공학의 반도체 표면상태 측정, 레이저 디스크(음향기기)의 헤드 표면 상태 측정, 프린터의 종이감는 장치 표면상태 측정, 조선공업 또는 페인트 공업에서 페인트 도포상태, 박막 필름 초반도체 표면 상태 측정등에도 적용 가능하다.

Claims (10)

  1. 표면 상태를 측정하는 장치에 있어서,
    인체의 표면을 관찰하여 좌/우 아날로그 영상을 취득하는 아날로그 영상 출력수단과;
    상기 취득한 좌/우 아날로그 영상을 픽셀당 회색도와 R,G,B 각 칼라별로 분석하여 좌/우 디지털 데이터로 만들어 출력하는 아날로그/디지털 변환수단과;
    상기 디지털화된 좌/우 영상 데이터중 한 픽셀의 디지털 데이터를 중심으로 다른 화면의 동일 픽셀을 찾는 대응점을 구하고 이를 바탕으로 디스패리티를 산출한 후 상대거리인 3차원적 깊이를 추출하여 각 픽셀당 3차원의 좌표를 추출하는 삼차원 좌표 추출수단과;
    상기 추출한 3차원 좌표에 의하여 표면의 3차원적 형태 및 색체를 분석할 수 있는 정량적 파라미터를 추출하는 파라미터 추출수단을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 입체적 형태 및 색체 분석을 위한 표면상태 측정 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 아날로그 영상 출력수단은, 가시광선하에서 피부 모사판을 관찰하여 좌/우 아날로그 영상을 출력하는 스테레오 마이크로스코프인 것을 특징으로 하는 입체적 형태 및 색체 분석을 위한 표면상태 측정 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 아날로그 영상 출력수단은, 인체 표면을 직접 관찰하여 좌/우 아날로그 영상을 출력하는 마이크로비져너(Microvisioner)인 것을 특징으로 하는 입체적 형태 및 색체 분석을 위한 표면상태 측정 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 아날로그 영상 출력수단은, 내시경적 소견을 직접 관찰하여 좌/우 아날로그 영상을 출력하는 입체 내시경인 것을 특징으로 하는 입체적 형태 및 색체 분석을 위한 표면상태 측정 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 아날로그/디지털 변환수단은, 상기 좌/우 아날로그 영상을 픽셀당 회색도와 R,G,B 각 칼라별로 분석하여 좌/우 디지털 데이터로 만들어 출력하는 프레임 그래버인 것을 특징으로 하는 입체적 형태 및 색체 분석을 위한 표면상태 측정 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 삼차원 좌표 추출수단은, 상기 아날로그/디지털 변환수단에서 출력되는 회색도에 따라 표면의 형태를 분석토록 하는 3차원 좌표를 추출하는 회색도 3차원 좌표 추출기와; 상기 아날로그/디지털 변환수단에서 출력되는 R,G,B 칼라에 따라 표면의 3차원적 색체를 분석토록 하는 3차원 좌표를 추출하는 칼라별 3차원 좌표 추출기로 구성된 것을 특징으로 하는 입체적 형태 및 색체 분석을 위한 표면상태 측정 장치.
  7. 표면 상태를 측정하는 방법에 있어서,
    인체의 표면을 관찰하여 좌/우 아날로그 영상을 취득하는 단계와;
    상기 취득한 좌/우 아날로그 영상을 픽셀당 회색도와 R,G,B 각 칼라별로 분석하여 좌/우 디지털 데이터로 만들어 출력하는 단계와;
    상기 디지털화된 좌/우 영상 데이터중 한 픽셀의 디지털 데이터를 중심으로 다른 화면의 동일 픽셀을 찾는 대응점을 구하고 이를 바탕으로 디스패리티를 산출한 후 상대거리인 3차원적 깊이를 추출하여 각 픽셀당 3차원의 좌표를 추출하는 단계와;
    상기 추출한 3차원 좌표에 의하여 표면의 3차원적 형태 및 색체를 분석할 수 있는 정량적 파라미터를 추출하는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 입체적 형태 및 색체 분석을 위한 표면상태 측정방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 좌/우 디지털 데이터를 출력하는 단계는, 두개의 프레임 그래버중 하나의 프레임 그래버를 이용하여 좌/우 아날로그 영상 신호중 좌측 아날로그 영상 신호를 256 칼라 레벨(R,G,B 신호 및 회색도)중 하나의 레벨을 갖는 디지털신호로 변환하고, 다른 프레임 그래버로 상기 좌/우 아날로그 영상 신호중 우측 아날로그 영상 신호를 256 칼라 레벨(R,G,B 신호 및 회색도)중 하나의 레벨을 갖는 디지털 신호로 변환하는 것을 특징으로 하는 입체적 형태 및 색체 분석을 위한 표면상태 측정 방법.
  9. 제7항에 있어서, 상기 3차원 좌표 추출단계는, 한 쌍의 스테레오 영상(좌측 영상과 우측 영상)으로부터 한쪽(좌측 영상)의 영상을 중심으로 하여 다른 화면의 동일 픽셀의 대응점을 찾고, 두 영상의 동일한 대응점을 기준으로 두 대응점간의 차이를 계산하고, 그 계산된 차이값을 이용하여 각 픽셀당 3차원의 좌표(X,Y,Z)를 추출하는 것을 특징으로 하는 입체적 형태 및 색체 분석을 위한 표면상태 측정방법.
  10. 제7항에 있어서, 상기 파라미터 추출단계는, 피부 표면 또는 내시경하 소견의 형태 및 색체의 삼차원적 분석 또는 첩포시험 검사시 정량적인 판독 등을 할 수 있는 제1불규칙도(Rz), 제2불규칙도(TRz), 피부 표면의 골의 단면적(Ra), 피부 표면의 산의 경사면의 총거리(TL), 피부 표면의 표면적(TA), 피부 표면의 부피(TV), 높은 점 계수(HSC), 단면 곡선 길이비(Lr)를 정량적 파라미터로 추출하는 것을 특징으로 하는 입체적 형태 및 색체 분석을 위한 표면상태 측정방법.
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