KR20090087667A - 다중해상도 옥트리 기반의 3차원 물체 또는 환경 표현방법 - Google Patents

다중해상도 옥트리 기반의 3차원 물체 또는 환경 표현방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 다중해상도 옥트리 기반의 물체 또는 환경 표현방법에 관한 것으로, 카메라 또는 3차원 측정장치로부터 얻어진 3차원 데이터 포인트 집합을 체적기반의 옥트리로 표현함에 있어서, 단위 옥트리 셀의 다음 단계의 분할여부와 분할단계의 깊이를 단위 옥트리 셀 내의 포인트 밀도와 포인트 분포도를 기준으로 결정하는 것을 특징으로 한다.
상기한 바와 같은 구성을 구비함으로써, 불필요한 옥트리 셀의 낭비 및 옥트리 생성시간의 증가를 방지할 수 있게 되어 보다 정확하고 신속하게 다중 해상도의 옥트리 표현을 할 수 있게 된다.
다중해상도, 옥트리 셀, 3차원 물체, 환경, 포인트 밀도, 포인트 분포

Description

다중해상도 옥트리 기반의 3차원 물체 또는 환경 표현방법{3-DIMENSIONAL OBJECT OR ENVIRONMENT REPRESENTATION METHOD FOR MULTI RESOLUTION OCTREE STRUCTURE}
본 발명은 다중해상도 옥트리 기반의 3차원 물체 또는 환경 표현방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 옥트리 셀 내의 포인트 밀도와 포인트 분포도를 고려하여 단위 옥트리 셀의 분해여부와 분해깊이를 결정할 수 있도록 한 다중해상도 옥트리 기반의 물체 또는 환경 표현방법에 관한 것이다.
지능 로봇분야에서 로봇이 스스로 원하는 물체를 조작하기 위해서는 물체가 놓여진 환경모델링이 매우 중요하다. 이러한 환경 모델링 시에는 로봇이 현재 알고 있는 물체 이외의 물건들에 대해서도 표현을 해주어야만 로봇이 다른 물체들을 피해서 원하는 물체를 조작할 수 있게 된다. 이를 위해 그래픽 물체 또는 환경 표현방법 중 하나인 옥트리 구조를 사용하게 된다. 이 옥트리 구조는 공간을 8방향의 정육면체(옥트리 셀)로 나누어가면서 정육면체의 중점과 크기 등을 이용해 포인트들이 포함되는지 아닌지를 따져가며 실제 물체를 정육면체의 집합으로 표현하는 것이다.
기존의 옥트리 셀을 분해하는 방법은 크게 두 가지로 나뉘어져 있다.
첫 번째 방법은 모든 옥트리를 같은 크기(동일해상도)로 나누는 방법이다.
이 방법을 이용하게 되면 실제 물체가 놓여진 공간상의 거리나 물체 크기 등에 상관없이 모든 옥트리가 원래 정해놓은 크기로 공통되게 나누어진다.
그러나 이와 같은 방법을 사용할 경우에는 몇 가지 문제점이 발생한다. 너무 작은 크기의 옥트리 셀들로 구성할 경우에는 옥트리 셀의 숫자가 너무 많이 늘어남으로써 옥트리 회피 등의 조작속도가 떨어질 뿐만 아니라 옥트리 셀의 계산 시간이 늘어나게 된다. 이와 반대로 옥트리 셀의 크기를 크게 구성할 경우에는 셀의 숫자는 줄어들겠지만 세세한 부분의 표현이 불가능하게 되므로 표현의 정확성이 떨어지게 된다. 이런 문제점들은 로봇이 실시간으로 움직이고 그 환경을 모델링하는데 어려움을 가져온다.
두 번째 방법은 거리에 따라 옥트리 크기를 다르게 하여 나누는 방법이다. 일반적으로 이 방법은 카메라와 상대적으로 먼 거리에 있는 물체들은 큰 옥트리 셀들로 표현하고, 이와 반대로 카메라와 가까이에 존재하는 물체에 대해서는 작은 옥트리 셀들로 표현함으로써 가까운 물체일수록 좀 더 자세히 표현하고자 한다.
그러나 이 방법을 사용할 경우의 가장 큰 문제점은 잡음 문제이다. 거리가 먼 곳에서 잡음이 발생했을 경우 그 잡음을 표현하기 위해 매우 큰 옥트리가 생성이 된다. 이럴 경우에는 정확한 로봇의 조작 및 환경 모델링이 어렵게 된다. 뿐만 아니라, 가까이 있는 물체의 경우 너무 작은 옥트리들로 표현이 되므로 물체 표현과 로봇 조작에 대한 시간적 낭비가 매우 크게 된다.
위에서 나열한 문제점들의 대부분이 다중해상도의 옥트리 생성을 제대로 하지 못하는 문제에서 비롯된다. 물론, 거리에 따른 다중해상도의 옥트리 표현이 실시되기는 하지만, 같은 거리에 있는 물체들에 대해서는 같은 옥트리 셀의 크기로 표현이 되므로 제대로 된 다중해상도의 옥트리 표현이라고 보기는 힘들다. 이런 다중해상도 표현에 있어서는 옥트리 셀을 생성하고 분해하게 될때 분해를 멈추는 명확한 기준이 필요하다. 하지만, 이러한 종래의 옥트리 분해방법에서는 하나 이상 또는 임계값 이상의 포인트 개수가 나와야 옥트리 분해를 멈추기 때문에 다중해상도의 옥트리 표현이 어렵게 된다.
상기와 같은 기존의 옥트리 분해방법, 즉 모든 옥트리 셀을 같은 크기로 나누는 방법 또는 거리에 따라 크기가 다르게 옥트리 셀을 생성하는 방법 등에서는, 그 옥트리 분해를 멈추기 위한 기준요소가 단순히 포인트 유/무이기 때문에 이런 기준으로 옥트리를 분해할 경우 불필요한 옥트리 표현을 야기시킬 뿐 아니라, 그로 인해 옥트리 생성 시간 또한 늘어나게 하는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 카메라 또는 3차원 측정장치로부터 얻어진 3차원 포인트 집합을 체적 기반의 옥트리로 표현함에 있어서 옥트리 셀 내의 포인트 밀도와 포인트 분포에 근거하여 단위 옥트리 셀의 분해여부와 분해깊이를 결정할 수 있도록 함으로써, 옥트리 표현을 위한 셀의 생성시간을 줄이면서도 다중해상도의 옥트리 표현이 정확하고 효율적으로 이루어질 수 있도록 한 다중해상도 옥트리 기반의 물체 또는 환경 표현방법을 제공하는데 발명의 목적이 있다.
본 발명의 일측면에 따르면, 카메라 또는 3차원 측정장치로부터 얻어진 3차원 데이터 포인트 집합을 체적기반의 옥트리로 표현함에 있어서, 단위 옥트리 셀의 다음 단계의 분할여부와 분할단계의 깊이를 단위 옥트리 셀 내의 포인트 밀도와 포인트 분포도를 기준으로 결정하는 것을 특징으로 하는 다중해상도 옥트리 기반의 3차원 물체 또는 환경 표현방법이 제공된다.
상기 본 발명의 다중해상도 옥트리 기반의 3차원 물체 또는 환경 표현방법에 있어서, 상기 포인트 밀도는 카메라의 초점거리(F), 카메라 CCD상에서의 하나의 포인트크기(CPs), 3D카메라에서 얻은 카메라와 해당 포인트 사이의 거리(Z)에 따라 동일 체적의 단위 옥트리 셀 내에 생성되는 포인트 개수가 변화하는 것을 이용하여 계산된다. 또한, 상기 포인트 분포도는 옥트리 셀 내의 포인트들의 좌표값의 평균과 분산값을 이용하여 계산된다. 이와 같이 계산된 옥트리 셀 내의 포인트 밀도와 포인트 분포가 기 설정된 포인트 밀도 기준치 또는 포인트 분포도 기준치 이상일 때 옥트리 셀의 분해를 멈추고, 이중 하나의 조건이라도 충족되지 못하는 경우는 다음 단계로의 옥트리 분해를 결정한다. 한편, 옥트리 분해 기준이 되는 상기 포인트 밀도 기준치 및 포인트 분포도 기준치를 작업환경에 따라 달리 설정함으로써, 작업환경에 맞는 다양한 크기의 옥트리 셀로 환경을 표현할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 카메라 또는 3차원 측정장치로부터 얻 어진 3차원 데이터 포인트 집합을 체적기반의 옥트리로 표현함에 있어서, 카메라 파라미터를 이용하여 실제 공간에서 하나의 포인트가 차지하는 영역의 크기(RPs)를 계산하고, 상기 계산된 영역의 크기(RPs)와 현재 나누어지고 있는 옥트리 셀의 크기(OCTs) 및 상기 옥트리 셀 내에 포함된 포인트 개수(N)로부터 옥트리 셀 내의 포인트 밀도(Pd)를 계산하는 제1단계; 상기 제1단계에서 계산된 포인트 밀도(Pd)를 일정 임계값과 비교하여, 상기 포인트 밀도(Pd)가 임계값 이상인 경우 해당 옥트리 셀 내의 포인트들의 좌표값의 평균과 분산값을 계산하는 제2단계; 상기 제2단계에서 계산된 평균과 분산값을 이용하여 옥트리 셀 내의 포인트 분포도를 확인하고, 상기 분포도에 따라 해당 옥트리 셀의 분해여부를 결정하는 제3단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중해상도 옥트리 기반의 3차원 물체 또는 환경 표현방법이 제공된다.
상기 제2단계는 제1단계에서 계산된 포인트 밀도(Pd)를 일정 임계값과 비교하여, 상기 포인트 밀도(Pd)가 임계값보다 작은 경우 해당 옥트리 셀의 다음 단계로의 분해를 결정하는 단계를 더 포함한다. 그리고, 상기 제3단계는 제2단계에서 계산된 포인트 분포도가 일정 임계값 이상인 경우 해당 옥트리 셀의 분해를 정지하고, 상기 계산된 포인트 분포도가 상기 임계값보다 작은 경우 해당 옥트리 셀의 다음 단계로의 분해를 결정하는 구성을 구비할 수 있다.
본 발명의 다중해상도 옥트리 기반의 3차원 물체 또는 환경 표현방법에 의하면, 해당 옥트리 셀 내의 포인트 밀도와 포인트 분포도에 근거하여 옥트리 셀을 다 음 단계로 분해할지 여부를 결정하도록 함으로써, 불필요한 옥트리 셀의 낭비 및 옥트리 생성시간의 증가를 방지할 수 있게 되며, 보다 정확하고 신속하게 다중 해상도의 옥트리 표현을 할 수 있게 되는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의하면 로봇이 실제 물체를 조작하거나 이동시에 장애물을 로봇의 위치에 관계없이 같은 크기의 옥트리를 생성하여 표현하고, 작업성격에 맞게 다양한 크기의 옥트리를 생성하여 물체 또는 환경을 표현할 수 있게 됨으로써, 정밀하면서도 빠른 속도의 로봇조작을 도모할 수 있는 효과가 있다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 구체적으로 설명한다.
3차원 카메라 또는 3차원 측정장치에서 얻어지는 포인트들은 3차원 포인트들로서, 이 3차원 포인트들에 의해서 나누어지는 옥트리 셀들도 실제 공간에서 생성된다. 본 발명에 의한 다중해상도 옥트리 기반의 3차원 물체 또는 환경 표현방법에서는 이 공간상에서 실제 포인트들이 옥트리 셀 내에 가득 찼는지 아닌지를 구분하여 이를 통해서 옥트리 분해를 계속할지 멈출지를 결정한다. 본 발명에서는 실제 포인트들이 옥트리 셀 내에 가득 찼는지 아닌지를 구분하는 기준을 필팩터(Fill Factor)로 정의하였다.
구체적으로 본 발명에서는 옥트리 셀의 분해 및 생성을 위한 기준이 되는 필팩터(Fill Factor)로서, 단위 옥트리 셀 내의 포인트 밀도와 포인트 분포를 채택하였다. 즉, 본 발명은 카메라 또는 3차원 측정장치로부터 얻어진 3차원 데이터 포인 트 집합을 체적기반의 옥트리로 표현함에 있어서, 단위 옥트리 셀 내의 포인트 밀도와 포인트 분포에 따라 단위 옥트리 셀의 다음 단계의 분할여부와 분할 단계의 깊이를 결정하도록 구성된다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 다중해상도 옥트리 기반의 3차원 물체 또는 환경 표현방법을 나타내는 순서도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 다중해상도 옥트리 기반의 3차원 물체 또는 환경 표현방법은, 카메라 파라미터를 이용하여 실제 공간에서 하나의 포인트가 차지하는 영역의 크기를 계산하고, 상기 계산된 영역의 크기 및 포인트 개수를 이용하여 옥트리 셀 내의 포인트 밀도를 계산하는 제1단계(S101~S103); 상기 제1단계에서 계산된 포인트 밀도를 일정 임계값과 비교하여, 상기 포인트 밀도가 임계값 이상인 경우 해당 옥트리 셀 내의 포인트들의 좌표값의 평균과 분산값을 계산하는 제2단계(S104~S105); 및 상기 제2단계에서 계산된 평균과 분산값을 이용하여 옥트리 셀 내의 포인트 분포도를 확인하고, 상기 분포도에 따라 해당 옥트리 셀의 분해여부를 결정하는 제3단계(S106~S108)를 포함하도록 이루어진다.
본 발명에 따른 다중해상도 옥트리 기반의 3차원 물체 또는 환경 표현방법은 3차원 측정장치 또는 3D 카메라 등으로 구성되는 이미지 입력장치와, 상기 이미지 입력장치에 대한 파라미터들과 상기 이미지 입력장치로부터 전송되는 3차원 표현의 이미지 데이터를 이용하여 옥트리 셀의 분해여부를 결정하기 위한 프로세스를 수행하는 데이터 처리수단에 의해 실행될 수 있다. 또한, 상기 데이터 처리수단은 본 발명에 의해 정해진 방법에 따라 옥트리 셀을 생성하여 3차원 표현의 이미지 데이 터로부터 2차원 이미지 신호를 생성하며, 생성된 2차원 이미지는 디스플레이 장치에 의해 표시되도록 하는 것이 바람직하다.
상기 제1단계에서 포인트 밀도는, 카메라의 초점거리(F), 카메라 CCD상에서의 하나의 포인트크기(CPs), 3D카메라에서 얻은 카메라와 해당 포인트 사이의 거리(Z)에 따라 동일 체적의 단위 옥트리 셀 내에 생성되는 포인트 개수가 달라진다는 점에 착안하여 계산된다.
구체적으로, 상기 제1단계는 포인트 밀도의 계산을 위하여, 카메라의 초점거리(F)와, 카메라 CCD상에서의 하나의 포인트크기(CPs)와, 3D카메라에서 얻은 카메라와 해당 포인트 사이의 거리(Z), 및 실제 공간에서 하나의 포인트가 차지하는 영역의 크기(RPs) 간의 비례관계로부터 실제 공간에서 하나의 포인트가 차지하는 영역의 크기(RPs)를 계산하는 단계(S101, S102)와, 상기 계산된 실제 공간에서 하나의 포인트가 차지하는 영역의 크기(RPs) 및 해당 옥트리 셀 내에 포함된 포인트 개수를 이용하여 옥트리 셀 내의 포인트 밀도(Pd)를 계산하는 단계(S103)를 구비할 수 있다.
실제 공간에서 하나의 포인트가 차지하는 영역의 크기(RPs)를 계산하기 위하여, 도 2에 나타낸 카메라 파라미터들간의 관계를 이용할 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 카메라의 초점거리(F)와, 카메라 CCD상에서의 하나의 포인트크기(CPs)와, 3D카메라에서 얻은 카메라와 해당 포인트 사이의 거리(Z), 및 실제 공간에서 하나의 포인트가 차지하는 영역의 크기(RPs) 간에는 다음의 수학식 1에서와 같은 비례관계가 성립될 수 있다.
CPs : RPs = F : Z
상기 수학식 1로부터 실제 공간에서 하나의 포인트가 차지하는 영역의 크기(RPs)는 다음의 수학식 2와 같이 계산된다.
RPs = (CPs ×Z)/F
상기 수학식 2에서와 같이, 카메라 파라미터들을 이용하여 각각의 포인트가 실제로 얼마만큼의 공간을 차지하는지, 즉, 실제 공간에서 하나의 포인트가 차지하는 영역의 크기(RPs)가 계산된 후에는, 이를 이용하여 실제의 포인트들이 실제 공간에서 나누어진 옥트리 셀 면적에 찼는지를 나타내는 척도가 되는 포인트 밀도(Pd)를 계산한다.
본 발명에 따른 포인트 밀도를 계산하기 전에, 먼저 도 3 및 도 4를 참조하여 포인트 개수만을 이용하여 옥트리의 생성 및 분해를 결정하는 종래 기술의 문제점을 간단히 살펴본다.
도 3은 거리에 따른 실제 공간에서 하나의 포인트가 차지하는 영역의 크기 변화를 예시한 도면이고, 도 4는 도 3의 거리 Z1과 Z2에서 한 변의 길이가 X인 2차원 정사각형 영역 내의 포인트 배열을 각각 발췌하여 예시한 도면이다. 도 3에서 좌측의 경우는 Z1 거리에서의 한 변의 길이가 X인 2차원 정사각형 영역 내의 포인트 배열을 예시한 도면이고, 우측의 경우는 Z2 거리에서의 한 변의 길이가 X인 2차원 정사각형 영역 내의 포인트 배열을 예시한 도면이다.
도 3 및 도 4로부터, 거리에 따라 실제 공간에서 하나의 포인트가 차지하는 영역의 크기가 달라짐을 알 수 있다. 따라서, 단순히 포인트 개수만을 이용하여 옥트리 셀의 분해를 멈추는 경우에는 카메라와의 거리가 가까운 물체에 대해서는 옥트리 셀이 생성되겠지만, 카메라와의 거리가 먼 물체에 대해서는 옥트리 셀이 생성되지 않을 수도 있게 된다.
따라서 본 발명에서는 실제 공간에서 하나의 포인트가 차지하는 영역의 크기와 개수를 동시에 고려하여 옥트리 셀 내의 포인트 밀도(Pd)를 계산하는 방법을 채택하였다. 먼저, 해당 옥트리 셀 내의 단위 포인트의 밀도(Ud)를 계산하면 다음의 수학식 3과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112008010779950-PAT00001
상기 수학식 3에서 OCTs는 실제 공간상에서 나누어진 옥트리 셀의 크기를 나타낸다. 실제 옥트리는 최초 정육면체의 셀로부터 8등분씩 나누어 가면서 분해하는 것이므로, 현재 옥트리 셀의 크기가 얼마인지는 쉽게 알 수 있게 된다.
한편, 실제 3차원의 공간상에 존재하는 물체는 3차원 형태를 나타내지만, 카메라에서 얻어지는 이미지는 3차원이 아닌 2차원 또는 2.5차원의 형태이다. 그러므로 본 발명에서는 옥트리 셀의 크기를 정할 때, 정육면체인 옥트리 셀의 전체 체적이 아니라, 옥트리 셀의 한 면, 즉, 2차원 정사각형 형태로 정한다. 따라서, 상기 수학식 3에서 분모는 실제 공간에서 하나의 포인트가 차지하는 영역의 크기를 나타내고, 분자는 옥트리 셀의 크기를 나타낸다. 즉, 수학식 3의 단위 포인트 밀도(Ud)는 포인트가 포함되어 있는 옥트리 셀의 크기에 해당하는 각 포인트의 비율을 나타낸다. 상기 수학식 3의 단위 포인트 밀도(Ud)에 그 옥트리 셀 내에 포함된 포인트 개수(N)를 곱하면, 다음의 수학식 4와 같이 실제 그 옥트리 셀에 포인트들이 얼마나 가득 찼는지를 나타내는 실제 포인트 밀도(Pd)가 계산된다.
Figure 112008010779950-PAT00002
다음으로, 상기 제2단계에서는 상기 제1단계에서 계산된 포인트 밀도(Pd)를 기 설정된 밀도 기준치와 비교하는 단계(S104)와, 상기 비교결과 계산된 포인트 밀도(Pd)가 일정 기준치 이상인 경우, 해당 옥트리 셀 내의 포인트들의 좌표값의 평균과 분산값을 계산하는 단계(S105)가 수행된다. 한편, 상기 비교결과, 계산된 포인트 밀도(Pd)가 일정 기준치보다 작은 경우 해당 옥트리 셀의 다음 단계로의 분해를 결정하는 단계(S108)가 수행된다.
즉, 제2단계에서는 옥트리 셀 내의 포인트 밀도조건이 충족되는 경우, 해당 옥트리 셀 내에 포인트들이 얼마나 골고루 분포되어 있는지를 확인하기 위하여 평균과 분산값을 계산하도록 동작하고, 밀도조건이 충족되지 않는 경우는 바로 다음 단계로의 분해를 결정하도록 동작한다.
마지막으로, 상기 제3단계에서는 상기 제2단계에서 계산된 포인트들의 좌표 값의 평균과 분산값으로부터 셀 내 포인트들의 분포도를 확인하는 단계(S106)와, 포인트의 분포도를 기 설정된 기준치와 비교하는 단계(S107)와, 상기 비교결과 포인트 분포도가 일정 기준치 이상인 경우, 해당 옥트리 셀의 분해를 종료하는 단계(S109)가 수행된다. 한편, 상기 비교결과, 계산된 포인트 분포도가 일정 기준치보다 작은 경우 해당 옥트리 셀의 다음 단계로의 분해를 결정하는 단계(S108)가 수행된다.
이와 같이, 제3단계에서는 옥트리 셀 내의 포인트 밀도조건이 충족되는 경우에도, 해당 옥트리 셀 내에 포인트들이 얼마나 골고루 분포되어 있는지를 확인하여, 포인트들이 골고루 분포되어 있지 않고 한쪽으로 치우쳐 분포하는 경우에는 다시 옥트리 셀의 분해가 이루어지도록 동작한다.
한편, 상기 제2단계에서 옥트리 셀 내의 포인트 밀도 기준치 및 제3단계에서 포인트 분포도 기준치는 작업환경에 따라 다양하게 설정될 수 있다. 즉, 로봇의 작업성격에 맞게 다양한 크기의 옥트리 셀을 생성하여 환경을 표현하도록 함으로써, 정밀하면서도 빠른 속도의 로봇조작을 도모할 수 있다.
도 5에는 본 발명의 다중해상도 옥트리 기반의 3차원 물체 또는 환경 표현방법이 적용된 경우와 기존의 옥트리 생성방법이 사용된 경우의 옥트리 생성결과를 나타내었다. 카메라는 구조광 카메라를 사용하였으며, 데이터 처리수단으로는 펜티엄-4 pc를 사용하였다.
도 5(a)는 물체에 대한 원래 이미지를 나타내고, 도 5(b)는 물체로부터의 거 리가 80cm, 110cm, 140cm일 때 옥트리 크기를 3.32cm로 한 동일 해상도의 옥트리 분해 결과를, 도 5(c)는 동일한 거리 변화에 대하여 옥트리 크기를 1.66cm로 한 동일 해상도의 옥트리 분해 결과를, 도 5(d)는 동일한 거리 변화에 대하여 본 발명에 의한 다중 해상도의 옥트리 분해 결과를 나타내었다.
도 5(b) 및 (c)에 도시된 바와 같이, 기존의 옥트리 생성방법에 의하면 거리에 따라 옥트리 셀이 다르게 생성됨을 알 수 있다. 반면, 본 발명에 의하면 거리변화와 무관하게 옥트리 셀이 동일한 형태로 생성됨을 확인할 수 있었다.
상술한 바와 같이 본 발명의 다중해상도 옥트리 기반의 3차원 물체 또는 환경 표현방법에 의하면, 해당 옥트리 셀 내의 포인트 밀도와 포인트 분포도에 근거하여 옥트리 셀을 다음 단계로 분해할지 여부를 결정하고, 포인트 밀도조건과 분포조건이 모두 충족된 경우에만 옥트리 셀 분해를 정지하도록 함으로써, 불필요한 옥트리 셀의 낭비 및 옥트리 생성시간의 증가를 방지하고, 보다 정확하고 신속하게 다중 해상도의 옥트리 표현을 할 수 있게 되는 이점이 있다.
이상에서는, 본 발명을 특정의 바람직한 실시 예에 대해서 도시하고 설명하였다. 그러나 본 발명은 상술한 실시 예에만 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 특허 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상의 요지를 벗어남이 없이 얼마든지 다양하게 변경 실시할 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 다중해상도 옥트리 기반의 3차원 물체 또는 환경 표현방법을 나타내는 동작 흐름도,
도 2는 실제 공간에서 하나의 포인트가 차지하는 영역의 크기(RPs) 및 카메라 파라미터들 간의 관계를 나타내는 도면,
도 3은 거리에 따른 실제 공간에서 하나의 포인트가 차지하는 영역의 크기 변화를 예시한 도면,
도 4는 도 3의 거리 Z1과 Z2에서 한 변의 길이가 X인 2차원 정사각형 영역 내의 포인트 배열을 각각 발췌하여 나타낸 도면,
도 5는 본 발명의 다중해상도 옥트리 기반의 3차원 물체 또는 환경 표현방법이 적용된 경우와 기존의 옥트리 생성방법이 사용된 경우의 옥트리 생성결과를 나타내는 도면.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
CPs : 카메라 CCD상에서의 포인트크기 F : 카메라의 초점거리
P1,P2 : 포인트
Z,Z1,Z2 : 카메라에서 해당 포인트까지의 거리
RPs : 실제 공간에서 하나의 포인트가 차지하는 영역의 크기

Claims (10)

  1. 카메라 또는 3차원 측정장치로부터 얻어진 3차원 데이터 포인트 집합을 체적기반의 옥트리로 표현함에 있어서,
    단위 옥트리 셀의 다음 단계의 분할여부와 분할단계의 깊이를 단위 옥트리 셀 내의 포인트 밀도와 포인트 분포도를 기준으로 결정하는 것을 특징으로 하는 다중해상도 옥트리 기반의 3차원 물체 또는 환경 표현방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 포인트 밀도는,
    카메라의 초점거리(F), 카메라 CCD상에서의 하나의 포인트크기(CPs), 3D카메라에서 얻은 카메라와 해당 포인트 사이의 거리(Z)에 따라 동일 체적의 단위 옥트리 셀 내에 생성되는 포인트 개수가 변화하는 것을 이용하여 계산되는 것을 특징으로 하는 다중해상도 옥트리 기반의 3차원 물체 또는 환경 표현방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 포인트 분포도는,
    옥트리 셀 내의 포인트들의 좌표값의 평균과 분산값을 이용하여 계산하는 것을 특징으로 하는 다중해상도 옥트리 기반의 3차원 물체 또는 환경 표현방법.
  4. 제1항에 있어서,
    옥트리 셀 내의 포인트 밀도와 포인트 분포가 기 설정된 포인트 밀도 기준치 또는 포인트 분포도 기준치 이상일 때 옥트리 셀의 분해를 멈추고, 이중 하나의 조건이라도 충족되지 못하는 경우는 옥트리를 분해하는 것을 특징으로 하는 다중해상도 옥트리 기반의 3차원 물체 또는 환경 표현방법.
  5. 제4항에 있어서,
    옥트리 분해 기준이 되는 상기 포인트 밀도 기준치 및 포인트 분포도 기준치를 작업환경에 따라 달리 설정함으로써, 작업환경에 맞는 다양한 크기의 옥트리 셀로 환경을 표현하는 것을 특징으로 하는 다중해상도 옥트리 기반의 3차원 물체 또는 환경 표현방법.
  6. 카메라 또는 3차원 측정장치로부터 얻어진 3차원 데이터 포인트 집합을 체적기반의 옥트리로 표현함에 있어서,
    카메라 파라미터를 이용하여 실제 공간에서 하나의 포인트가 차지하는 영역의 크기(RPs)를 계산하고, 상기 계산된 영역의 크기(RPs)와 현재 나누어지고 있는 옥트리 셀의 크기(OCTs) 및 상기 옥트리 셀 내에 포함된 포인트 개수(N)로부터 옥트리 셀 내의 포인트 밀도(Pd)를 계산하는 제1단계;
    상기 제1단계에서 계산된 포인트 밀도(Pd)를 일정 임계값과 비교하여, 상기 포인트 밀도(Pd)가 임계값 이상인 경우 해당 옥트리 셀 내의 포인트들의 좌표값의 평균과 분산값을 계산하는 제2단계;
    상기 제2단계에서 계산된 평균과 분산값을 이용하여 옥트리 셀 내의 포인트 분포도를 확인하고, 상기 분포도에 따라 해당 옥트리 셀의 분해여부를 결정하는 제3단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중해상도 옥트리 기반의 3차원 물체 또는 환경 표현방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1단계에서 실제 공간에서 하나의 포인트가 차지하는 영역의 크기(RPs)는,
    카메라의 초점거리(F)와, 카메라 CCD상에서의 하나의 포인트크기(CPs)와, 3D카메라에서 얻은 카메라와 해당 포인트 사이의 거리(Z)를 이용하여,
    RPs = CPs×Z/F
    의 식에 따라 계산되는 것을 특징으로 하는 다중해상도 옥트리 기반의 3차원 물체 또는 환경 표현방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1단계에서 옥트리 셀 내의 포인트 밀도(Pd)는,
    실제 공간에서 하나의 포인트가 차지하는 영역의 크기(RPs)와 현재 나누어지고 있는 옥트리 셀의 크기(OCTs) 및 상기 옥트리 셀 내에 포함된 포인트 개수(N)를 이용하여,
    Figure 112008010779950-PAT00003
    의 식에 따라 계산되는 것을 특징으로 하는 다중해상도 옥트리 기반의 3차원 물체 또는 환경 표현방법.
  9. 제6항에 있어서, 상기 제2단계는,
    상기 제1단계에서 계산된 포인트 밀도(Pd)를 일정 임계값과 비교하여, 상기 포인트 밀도(Pd)가 임계값보다 작은 경우 해당 옥트리 셀의 다음 단계로의 분해를 결정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다중해상도 옥트리 기반의 3차원 물체 또는 환경 표현방법.
  10. 제6항에 있어서, 상기 제3단계는,
    상기 제2단계에서 계산된 포인트 분포도가 일정 임계값 이상인 경우 해당 옥트리 셀의 분해를 정지하고,
    상기 계산된 포인트 분포도가 상기 임계값보다 작은 경우 해당 옥트리 셀의 다음 단계로의 분해를 결정하는 것을 특징으로 하는 다중해상도 옥트리 기반의 3차원 물체 또는 환경 표현방법.
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