KR20040039062A - 조도차와 양안시 혼합 방식에 의한 3차원 형상 계측을위한 디지털 현미경 - Google Patents

조도차와 양안시 혼합 방식에 의한 3차원 형상 계측을위한 디지털 현미경 Download PDF

Info

Publication number
KR20040039062A
KR20040039062A KR1020020066705A KR20020066705A KR20040039062A KR 20040039062 A KR20040039062 A KR 20040039062A KR 1020020066705 A KR1020020066705 A KR 1020020066705A KR 20020066705 A KR20020066705 A KR 20020066705A KR 20040039062 A KR20040039062 A KR 20040039062A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
surface normal
normal vector
difference
images
calculated
Prior art date
Application number
KR1020020066705A
Other languages
English (en)
Inventor
조창석
Original Assignee
(주)웰텍소프트
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by (주)웰텍소프트 filed Critical (주)웰텍소프트
Priority to KR1020020066705A priority Critical patent/KR20040039062A/ko
Publication of KR20040039062A publication Critical patent/KR20040039062A/ko

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B21/00—Microscopes
    • G02B21/36—Microscopes arranged for photographic purposes or projection purposes or digital imaging or video purposes including associated control and data processing arrangements
    • G02B21/361—Optical details, e.g. image relay to the camera or image sensor
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B21/00—Microscopes
    • G02B21/34—Microscope slides, e.g. mounting specimens on microscope slides
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B21/00—Microscopes
    • G02B21/36—Microscopes arranged for photographic purposes or projection purposes or digital imaging or video purposes including associated control and data processing arrangements
    • G02B21/365—Control or image processing arrangements for digital or video microscopes

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Abstract

본 발명은 조도차 방식과 양안시 방식의 혼합 방식에 의해 3차원 형상계측을 하는 디지털 현미경에 관한 것으로, 3 방향으로부터 관찰 표본을 조명하는 광원 장치와 관찰 표본을 옆으로 평행이동 시킬 수 있는 슬라이딩 거치대를 설치한 현미경으로부터 슬라이딩 거치대에 놓인 관찰 표본에 3방향으로 순차적으로 조명을 비추어서 관찰 표본에 대한 3장의 촬영 영상을 구한 후, 관찰표본을 옆으로 수평이동 하여 다시 관찰 표본에 3방향으로 순차적으로 조명을 비추어서 관찰 표본에 대한 3장의 촬영 영상을 구하여 3차원 형상 계측을 하는 디지털 현미경이다.

Description

조도차와 양안시 혼합 방식에 의한 3차원 형상 계측을 위한 디지털 현미경{Digital microscope system for 3D shape reconstruction using photometric stereo method and binocular stereo method}
3차원 형상 측정을 위한 종래의 턴넬주사 현미경이나 레이져 공초점방식의 현미경의 경우는 하드웨어의 구현이 고가이어서 수천만원에서 수억원대의 가격대를 형성하고 있으나, 영상기술을 이용한 3차원 현미경의 개발은 가격의 파격적인 인하를 가능하게 하므로 이것이 발명의 동기가 되었다.
영상기술을 이용한 3차원의 표면 좌표인식 기술 중 모아레나 패턴투영 방식은 고배율의 현미경 상에서는 사용할 수가 없고 곡면변화가 심한부분의 분리된 패턴의 해석에 문제가 있다. 스테레오 정합법은 정합점의 탐색 방법이 아직 안정되어 있지 않고 특징 패턴이 없는 물체에는 사용할 수가 없으며, 계산에 대한 시간 코스트의 면에서 가장 불리한 방법이다.
본 발명에서는 양안시의 2시점과 복수의 점광원에 의한 조도차 정보를 이용하여 3차원 형상계측을 하는 양안시 조도차 스테레오법을 개발하였고 이 방법을 현미경에 적용하여 3차원 형상 계측용 디지털 현미경을 개발하였다.
조도차계측법은 경면반사의 영향이나 누적오차등의 영향으로 실제의 형상보다 왜곡되어 있는 결과를 낼 가능성을 갖고 있지만, 그 정밀도는 카메라 렌즈의 배율에 의존하므로 현미경 계측 등 미세대상의 계측에 유리하며 또한 조명만을 필요로 하는 특성상 거대한 대상에도 응용가능하다는 장점을 가지고 있다.
조도차 계측은 경면반사가 심한 경우에 계측치 오차가 커진다는 점이나 본 발명에서는 양안 시점을 이용하여 경면반사 부분만을 추출하여 경면반사 영향을 처리한 후 계측을 하도록 하여 계측 오차의 발생을 줄였다.
본 발명에서 고안한 장치 구성은 CCD 카메라를 부착한 현미경에 3방향에서 조명을 순차적으로 관찰 대상에 비출 수 있는 조명 장치를 갖추고 관찰 대상을 좌우로 수평 슬라이딩 할 수 있도록 한 현미경 장치를 고안하였으며, 관찰대위의 첫위치에서 조명방향을 달리해 찍은 3장의 영상을 가지고 3장의 영상간의 조도차를 이용해 3차원 표면 법선 벡터를 계산하고, 슬라이딩 거치대를 수평 이동하여 다시 순차적 조명 하에서 찍은 3장의 영상을 가지고 조도차를 이용한 3차원 표면 법선 벡터를 계산한 후 각기 구한 표면 법선 벡터차를 이용하여 경면 반사 영역을 추출한다.
법선 벡터 차가 적은 부분은 그 차를 평균하여 사용하고 차가 큰 부분은 경면반사의 삭감 처리를 한후 다시 조도차를 계산하여 표면법선 벡터를 구하여 3차원 형상 계측을 한다.
본 발명에서는 3 방향으로 구성된 순차조명으로 3장의 관찰 영상을 얻고 관찰 대상을 수평으로 슬라이딩시켜 다시 3방향으로 구성된 순차조명으로 3장의 관찰 영상을 얻는 촬영 방식의 제 1단계와; 제 1 위치에서 촬영한 3장의 영상의 조도차를 이용하여 표면법선 벡터를 계산하고, 수평으로 슬라이딩 시킨 제 2 위치 상에서 촬영한 3장의 영상으로 표면법선 벡터를 계산한 후, 제 1 위치에서와 제 2 위치에서 계산된 각각의 표면법선벡터 간 차이를 구한 후 차의 크기에 따라 경면 반사 영역과 일반 영역으로 구분하는 제 2단계와; 경면반사 영역에서 으로 분류된 영역의 농담레벨 값을 관찰 물체로부터 계산된 반사율 분포상에서의 반사율을 이용하여 경면반사로부터의 농담레벨 값을 삭감시켜 경면반사 오차를 감소시키는 3단계와; 제 3단계에 의해서 삭감된 농담레벨 값을 표면법선 벡터계산에 다시 투입하여 표면 법선 벡터를 재차 구하는 제 4단계와; 표면법선 벡터를 적분하여 표면의 3차원 형상 좌표를 구하는 제5단계와; 구해진 결과를 현미경 부속의 모니터로 출력하고 저장하는 제 8단계를 포함하는 것을 특징으로 하고 있다.
도 1은 본 발명을 수행하기 위한 3차원 형상계측 용 현미경 시스템의 구성도이다.
이하, 첨부된 도면을 바탕으로 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명한다.
본 발명의 구성은 순차 조명과 슬라이딩 거치대를 특징으로 하는 영상입력부와 표면 법선벡터 계산부, 경면반사 추출부, 경면반사 수정부, 표면법선 적분에 의한 3차원 형상 좌표 계측부로 구성된다.
도 1은 본 발명에 따라 캐릭터를 생성하기 위한 시스템의 구성도로서 3개의 조명광과 슬라이딩 거치대를 갖춘 현미경 영상입력기기 등의 영상입력부( 1 ), 입력정보로 표면 법선벡터를 계산하는 표면 법선 계산부( 2 ), 경면반사추출부( 3 ), 경면반사 수정부( 4 ), 표면법선의 적분을 수행하여 3차원 형상을 계측하는 3차원 형상좌표 계측부( 5 ), 3차원 형상을 출력하는 출력부( 6 )로 구성되어 있다.
본 발명은 현미경을 이용하여 3차원 표면 데이터를 구하고자 할 경우 가장 저렴한 비용으로 장치 구현을 할 수 있도록 해준다.

Claims (3)

  1. 3차원 형상 계측 방법 있어서, 3 방향으로 구성된 순차조명으로 3장의 관찰영상을 얻고 관찰 대상을 수평으로 슬라이딩시켜 다시 3방향으로 구성된 순차조명으로 3장의 관찰 영상을 얻는 촬영 방식의 제 1단계와; 제 1 위치에서 촬영한 3장의 영상의 조도차를 이용하여 표면법선 벡터를 계산하고, 수평으로 슬라이딩 시킨 제 2 위치 상에서 촬영한 3장의 영상으로 표면법선 벡터를 계산한 후, 제 1 위치에서와 제 2 위치에서 계산된 각각의 표면법선 벡터 간 차이를 구한 후 차의 크기에 따라 경면 반사 영역과 일반 영역으로 구분하는 제 2단계와; 경면반사 영역에서 으로 분류된 영역의 농담레벨 값을 관찰 물체로부터 계산된 반사율 분포상에서의 반사율을 이용하여 경면반사로부터의 농담레벨 값을 삭감시켜 경면반사 오차를 감소시키는 3단계와; 제 3단계에 의해서 삭감된 농담레벨 값을 표면법선 벡터 계산에 다시 투입하여 표면 법선 벡터를 재차 구하는 제 4단계와; 표면법선 벡터를 적분하여 표면의 3차원 형상 좌표를 구하는 제5단계와; 구해진 결과를 현미경 부속의 모니터로 출력하고 저장하는 제 8단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 형상 계측 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1단계에서의 3개의 조명과 수평 슬라이딩 거치대를 현미경에 장착하여 영상을 순차조명에 의한 3장의 영상과 슬라이딩 거치대를 이용하여 다시 순차조명으로 3장의 영상을 얻는 데이터 취득 방법
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2단계에서 제1위치와 제2위치간 표면법선 벡터차를 이용하여 경면반사를 추출하는 방법
KR1020020066705A 2002-10-30 2002-10-30 조도차와 양안시 혼합 방식에 의한 3차원 형상 계측을위한 디지털 현미경 KR20040039062A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020020066705A KR20040039062A (ko) 2002-10-30 2002-10-30 조도차와 양안시 혼합 방식에 의한 3차원 형상 계측을위한 디지털 현미경

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020020066705A KR20040039062A (ko) 2002-10-30 2002-10-30 조도차와 양안시 혼합 방식에 의한 3차원 형상 계측을위한 디지털 현미경

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20040039062A true KR20040039062A (ko) 2004-05-10

Family

ID=37336912

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020020066705A KR20040039062A (ko) 2002-10-30 2002-10-30 조도차와 양안시 혼합 방식에 의한 3차원 형상 계측을위한 디지털 현미경

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20040039062A (ko)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013044484A1 (en) * 2011-09-29 2013-04-04 Thomson Licensing Method and apparatus for robust similarity comparison of 3d models
CN108961323A (zh) * 2018-06-08 2018-12-07 西安工程大学 一种服装吊挂系统中衣架的定位方法
CN111465818A (zh) * 2017-12-12 2020-07-28 索尼公司 图像处理设备、图像处理方法、程序和信息处理系统

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6393076A (ja) * 1986-10-07 1988-04-23 Sony Corp 形状測定装置
JPH06105826A (ja) * 1992-09-22 1994-04-19 Shiseido Co Ltd 皮膚表面に関する画像からの３次元形状の復元に基づく皮膚表面形状の特徴抽出装置
JPH1069543A (ja) * 1996-08-29 1998-03-10 Oki Electric Ind Co Ltd 被写体の曲面再構成方法及び被写体の曲面再構成装置
JP2001194128A (ja) * 2000-01-06 2001-07-19 Natl Inst Of Advanced Industrial Science & Technology Meti 焦点光源付ステレオカメラによる３次元面形状推定方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6393076A (ja) * 1986-10-07 1988-04-23 Sony Corp 形状測定装置
JPH06105826A (ja) * 1992-09-22 1994-04-19 Shiseido Co Ltd 皮膚表面に関する画像からの３次元形状の復元に基づく皮膚表面形状の特徴抽出装置
JPH1069543A (ja) * 1996-08-29 1998-03-10 Oki Electric Ind Co Ltd 被写体の曲面再構成方法及び被写体の曲面再構成装置
JP2001194128A (ja) * 2000-01-06 2001-07-19 Natl Inst Of Advanced Industrial Science & Technology Meti 焦点光源付ステレオカメラによる３次元面形状推定方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013044484A1 (en) * 2011-09-29 2013-04-04 Thomson Licensing Method and apparatus for robust similarity comparison of 3d models
CN111465818A (zh) * 2017-12-12 2020-07-28 索尼公司 图像处理设备、图像处理方法、程序和信息处理系统
CN108961323A (zh) * 2018-06-08 2018-12-07 西安工程大学 一种服装吊挂系统中衣架的定位方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9392262B2 (en) System and method for 3D reconstruction using multiple multi-channel cameras
US8238611B2 (en) Enhancing stereo depth measurements with projected texture
US7079666B2 (en) System for simultaneous projections of multiple phase-shifted patterns for the three-dimensional inspection of an object
CN101013028A (zh) 图像处理方法以及图像处理装置
WO2010032792A1 (ja) ３次元計測装置およびその方法
EP3488182A1 (en) Systems and methods for 3d surface measurements
FR2751067A1 (fr) Systeme et sous-systeme de determination de l'attitude d'une camera a l'interieur d'un objet
US10648789B2 (en) Method for monitoring linear dimensions of three-dimensional objects
EP3382645B1 (en) Method for generation of a 3d model based on structure from motion and photometric stereo of 2d sparse images
JP2002213931A (ja) ３次元形状計測装置および３次元形状計測方法
EP1025418A1 (en) Three-dimensional inspection system
ATE292784T1 (de) Verfahren zur optischen formerfassung von gegenständen
EP2990757B1 (en) Three-dimensional shape measurement device, three-dimensional shape measurement method, and three-dimensional shape measurement program
EP3381015B1 (en) Systems and methods for forming three-dimensional models of objects
JP2009512049A (ja) 画像処理方法および装置
CN112602118B (zh) 图像处理装置和三维测量系统
CN110753952A (zh) 3d模型到测试对象的自动对准
Liao et al. Light fall-off stereo
JP2008275366A (ja) ステレオ３次元計測システム
CN207365904U (zh) 三维重建装置及设备
CN118105060A (zh) 根据阴影提供形状的测量系统
JP7118776B2 (ja) 撮像装置、画像処理方法、画像処理プログラムおよび記録媒体
KR20040039062A (ko) 조도차와 양안시 혼합 방식에 의한 3차원 형상 계측을위한 디지털 현미경
JPH071164B2 (ja) 三次元形状の認識装置
RU125335U1 (ru) Устройство контроля линейных размеров трехмерных объектов

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application