KR20020077538A - 3차원 공간 스캐너 및 3차원 이미지 디스플레이 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 3차원 공간을 스캐닝 하는 기술로 기존의 2차원 평면 스캐너가 평면 이미지를 스캐닝하는 작동 원리를 응용한 것이다.

스캐너에 내장된 3차원 원통형 공간을 작은 Cell로 분할하여 각각의 Cell에 입력된 이미지 데이터를 원통형으로 Geometry 되어 있는 가상 공간으로 Mapping 시킨다.

모니터 상에 마우스와 같은 선택 수단으로 선택해 가며 공간 내에 있는 물체의 형상 데이터를 확인할 수 있게 재구성 편집한다.

Description

3차원 공간 스캐너 및 3차원 이미지 디스플레이 방법 {3-D Space Scanner and Method of 3-D Image Display}

발명이 속하는 기술분야

평면적인 물체 스캔이 아닌 3차원 공간을 스캔하는 스캐닝 기술과 3차원 공간 스캐너에 의해 스캐닝된 물체의 사진을 실시간으로 모니터 상에 Display 하는 기술

기존에 나와 있는 기술의 구성 및 작동

기존의 스캐너 :

1) 스캐너 내부의 CCD Sensor가 물체에서 노출된 빛의 단계를 측정 한 후 스캐너로부터 비트맵(BitMap) 또는 레스터 이미지(Raster Image)신호를 받아 물체의 이미지를 Viewing Program(ex :ACDSee 등)을 통하여 모니터 상에 평면 이미지로 Display한다.

2) 다른 종류의 스캐너는 거리를 측정하는 Sensor에 의해 물체의 위치 정보를 입력받아 모니터 상에 측정된 데이터를 재구성하여 입체 이미지를 Display 한다.

기존의 Viewing 프로그램 :

1) 물체의 앞 뒤 좌우를 볼 수 있는 Viewer는 물체의 모든 면을 촬영하여 얻은 여러 개의 사진을 일련의 Frame으로 연결하여 Flash등과 같은 Tool을 사용하서 각각의 Frame을 일종의 영화 필름처럼 연결시켜 돌리는 형식으로 Display 한다.

2) 거리 Sensor에 의해 입력받은 위치 Data는 물체의 색깔을 포함하지 않는 형상 Data만을 Display 한다.

기존에 나와있는 기술의 문제점

대부분의 스캐너에 있는 사진 감식 요소들은 이미지 위를 통과하는 일차원 배열로 되어 있고 이렇게 스캔되어 보여지는 이미지들은 물체의 평면 정보만을 담고 있다.

여러 장의 전후 좌우 사진을 찍어 Viewing하는 방법은 기술과 시간을 요하는 작업으로 간단한 물체 형상 정보의 사진을 제작하는 데에도 많은 시간이 소요 되게 된다.

거리 Sensor에 의한 스캐너의 경우도 고가의 장비가 필요하며 물체의 색에 대한 정보는 얻을 수가 없다.

기존 스캐너의 평면 스캐닝 방법을 응용하여 3차원 공간을 스캐닝 하는 스캐너의 개발과 스캐닝된 3차원 공간 이미지 데이터를 Display 하는 프로그램을 개발 한다.

본 발명은, 3차원 공간을 스캐닝 하는 기술로 기존의 2차원 평면 스캐너가 평면 이미지를 스캐닝하는 작동원리를 응용한 것이다.

스캐너에 내장된 3차원 원통형 공간을 작은 Cell로 분할하여 각각의 Cell에 입력된 이미지 데이터를 원통형으로 Geometery 되어 있는 가상 공간으로 Mapping 시킨다.

모니터 상에 마우스와 같은 선택 수단으로 선택해 가며 공간 내에 있는 물체의 형상 데이터를 확인 할 수 있게 재구성 편집한다.

기존 스캐너의 평면 스캐닝 방법을 응용하여 3차원 공간을 스캐닝 하는 스캐너의 개발과 스캐닝된 3차원 공간 이미지 데이터를 Display 하는 프로그램을 개발 한다.

본 발명은, 3차원 공간을 스캐닝 하는 기술로 기존의 2차원 평면 스캐너가 평면 이미지를 스캐닝하는 작동원리를 응용한 것이다.

스캐너에 내장된 3차원 원통형 공간을 작은 Cell로 분할하여 각각의 Cell에 입력된 이미지 데이터를 원통형으로 Geometery 되어 있는 가상 공간으로 Mapping 시킨다.

모니터 상에 마우스와 같은 선택 수단으로 선택해 가며 공간 내에 있는 물체의 형상 데이터를 확인 할 수 있게 재구성 편집한다.

도 1 원통형 공간 스캐너에 의한 이미지 데이터 추출 방법

도 2 원통형 공간 스캐너에 의해 추출된 이미지 데이터

도 3 (x,y) 평면 이미지 데이터를 (r,θ,z) 좌표계로 Mapping

도 4 3차원 공간 스캐너에 의한 구형의 이미지 데이터 추출 방법

도 5 3차원 공간 스캐너 구조

도 6 추출된 이미지 데이터를 프로그램화 된 구형의 좌료계로 Mapping

3차원 공간 스캐너의 작동 원리를 설명하기에 앞서 기존의 스캐너를 응용한 원통형 스캔 방식을 소개하기로 한다.

우선 원통형 스캐너로 음료수 캔을 스캔한다고 생각하여 보자. 음료수 캔을 원통형으로 구성된 스캐너에 의해 스캔하는 방법은 도1과 같다.

유리로 된 원통형 스캐너 속에 있는 물체가 형상 및 색깔 데이터를 보내면 CCD Sensor는 원본 물체에서 보내 온 이미지 데이터를 받아들이게 된다.

이 방법은 기존의 스캐너 CCD Sensor가 수직으로만 움직이며 이미지를 스캔하는 방법을 응용한 것으로 Sensor를 원통의 유리 표면을 따라 움직이게 한 차이만 있다.

이렇게 받아들여진 이미지 데이터를 기존의 Viewing 프로그램을 사용하여 Display 하게 되면 도 2와 같이 보여지게 된다.

기존의 Viewing 프로그렘은 Sensor에 의해 받아들여진 이미지 데이터를 좌표로 변환하여 평면에 Display 한다.

도 2처럼 얻어진 (x,y) 이미지 데이터를 (r,θ,z) 좌표계로 변환하여 Display 하면 도 3과 같이 표현이 된다.

실제적으로 이 Viewing 프로그램은 세 개의 함수 (r,θ,z) 로 이루어진 것이 아니라 r 은 고정되어 있으므로 θ와 z 만으로 구성되는 프로그램이 된다.

위에서 설명한 원통 스캐너 개념을 3차원 공간 스캐너로 확장을 한다.

3차원 공간 스캐너 및 3차원 공간 이미지 Display 기술은 크게 3가지로 구성된다.

첫 번째로 3차원 공간 스캐너에 의한 구형의 이미지 데이터 추출하는 기술과 두번째로 추출된 이미지 데이터를 프로그램화 된 구형의 Geometry로 Mapping 하는 기술과 마지막으로 Mapping된 데이터 이미지를 Viewing 프로그램을 이용하여 모니터 상에 Display 하는 기술로 구성되어 진다.

1. 3차원 공간 스캐너에 의한 구형의 이미지 데이터 추출

도 4 에서 CCD Sensor 반대편에 반사판 일체형으로 설치한 이유는 물체가 없는 공간의 이미지 데이터 추출을 막기 위한 것이다.

물체가 스캐너의 중앙에 위치한 상태로 스캔을 하기 위해 도 5와 같은 장치를 한다.

2. 추출된 이미지 데이터를 프로그램화 된 구형의 Geometry로 Mapping

공간 스캐너에 의해 스캔된 이미지 데이터는 도 6과 같이 유리 구형의 작은 Cell의 모든 위치(ex A∼F 등 ; 실제 Cell의 크기는 하나의 점에 불과하다.)에서 하나의 색으로 저장이 된다.

이렇게 추출된 구형의 데이터를 평면이 아닌, 스캔한 그대로의 구형 Geometry로 Mapping을 하여 디스플레이 하면 물체는 유리 구 밖에서 보는 것처럼 보여 진다.

실제로 유리 구 안에 물체가 들어 있다면 유리 구를 마우스와 같은 선택 수단을 사용하여 돌려보면서 물체의 여러 부분의 정보를 얻을 수 있다.

스캔된 이미지 데이터를 (r, θ,Φ) 좌표계로 변환하여 Display 하면 도 6과 같이 표현이 된다.

또한 원통형 스캔과 같이 실제적으로 세 개의 함수 (r, θ,Φ)로 이루어진 것이 아니라 r 이 고정되어 있으므로 θ와 Φ 만으로 구성되는 프로그램이 된다.

3. Mapping된 데이터 이미지를 Viewing 프로그램을 이용하여 모니터 상에 Display

Mapping 된 이미지 데이터를 모니터 상에 Display 하기 위해서는 기존의 (x,y) 좌표계 형식의 스캐너 드라이버와는 다른 새로운 (r, θ,Φ) 좌표계 드라이버의 개발이 수반되어야 한다.

모니터 상에선 마우스와 같은 선택 수단으로 (r, θ,Φ) 좌표계로 프로그램 된 구형 Geometry를 회전시키며 물체의 3차원 이미지를 관찰 할 수 있다. (도 7에서의 점선의 구형 Geometry는 실제적으로는 보이지 않는다.)

3차원 공간 스캐너에 의해 스캔된 이미지는 물체 사진의 전후 좌우를 마우스로 돌려 가며 확인이 가능한 것으로 모니터나 인터넷상에서 얻고자 하는 물체의 더 정확한 형상 정보를 얻을 수 있다.

공간 이미지는 스캔하는 공간 안 모든 면의 형상 정보를 포함할 수 있고, 기존의 저렴한 가격의 스캐너처럼 쉽고 빠르게 이미지를 만들어 전달할 수 있으며, 특히 입체적으로 복잡한 형상의 전달이나 인터넷 전자 상거래에 이 기술을 적용하면 사용자에게 더 신뢰가 가는 정보를 전달할 수 있는 장점이 있다.

Claims (3)

1. 3차원 공간 스캐너에 의한 구형의 이미지 데이터 추출 방법
2. 추출된 이미지 데이터를 프로그램화 된 구형의 Geometry로 Mapping 방법
3. Mapping된 데이터 이미지를 Viewing 프로그램을 이용하여 모니터 상에 Display 하는 방법 (Program 포함)