KR20120000234A - The method of auto-exposure control for white light 3d scanner using an illuminometer - Google Patents

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KR20120000234A
KR20120000234A KR1020100060475A KR20100060475A KR20120000234A KR 20120000234 A KR20120000234 A KR 20120000234A KR 1020100060475 A KR1020100060475 A KR 1020100060475A KR 20100060475 A KR20100060475 A KR 20100060475A KR 20120000234 A KR20120000234 A KR 20120000234A
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이숙윤
염수정
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이숙윤
염수정
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    • G01B11/24Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
    • G01B11/25Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures by projecting a pattern, e.g. one or more lines, moiré fringes on the object
    • G01B11/2518Projection by scanning of the object

Abstract

PURPOSE: An automatic exposure control method of a white light three dimensional scanner using an illumination sensor is provided to improve reliability for restored three dimensional image by controlling a light emitting device. CONSTITUTION: An illumination sensor detects light from an external environment(2). A projector creates a pattern(4). A three-dimensional scanner projects the pattern(5). The three-dimensional scanner acquires images through a camera. The three-dimensional scanner analyzes a corresponding point error(8). The three-dimensional scanner performs a three-dimensional computation using a triangulation method(9).

Description

조도 센서를 이용한 백색광 3차원 스캐너의 자동 노출 제어 방법 {The method of auto-exposure control for white light 3D scanner using an illuminometer}The method of auto-exposure control for white light 3D scanner using an illuminometer}

본 발명은 백색광 방식의 3차원 스캐너의 패턴 주사 밝기 및 노출 시간 결정 알고리즘 및 그에 대한 시스템 구성에 관한 것으로 보다 구체적으로는 주변 조명 변화에 대해서 자동으로 최적의 밝기 및 노출 시간을 결정하여 프로젝터의 밝기 제어용 PWM 값 및 카메라의 노출 시간을 조절함으로써 복원된 3차원 영상에 대한 신뢰성을 증가시킬 수 있는 백색광 기반 3차원 스캐너의 최적 밝기 제어 및 노출 시간 제어 방법 및 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a pattern scanning brightness and exposure time determination algorithm and a system configuration thereof for a three-dimensional scanner of white light type, more specifically, to automatically determine the optimal brightness and exposure time for changes in the ambient light to control the brightness of the projector. The present invention relates to an optimal brightness control and exposure time control method and system of a white light-based three-dimensional scanner capable of increasing reliability of a restored three-dimensional image by adjusting a PWM value and an exposure time of a camera.

백색광 기반의 3차원 카메라는 패턴의 투사 수단인 프로젝터와 패턴 영상의 획득 수단인 카메라로 구성된다. 프로젝터에서 물체에 패턴을 조사하고, 패턴이 조사된 물체를 카메라로 획득하고 획득된 영상의 3차원 처리를 통한 3차원 정보를 얻게 된다. The white light-based three-dimensional camera is composed of a projector which is a projection means of a pattern and a camera which is an acquisition means of a pattern image. In the projector, a pattern is irradiated to an object, an object to which the pattern is irradiated is acquired by a camera, and three-dimensional information is obtained through three-dimensional processing of the acquired image.

기존 능동센서인 레이저 스캐너는 정확도가 높아서 일반적으로 많이 사용되나 스캔 속도의 제약 및 고가로 인하여 쉽게 이용하지 못하는 단점이 있다. 그리고 스테레오 카메라 시스템은 수동적으로 영상으로부터의 특징점으로 두 영상의 양안차를 이용하기 때문에 주변 환경에 영향을 많이 받는다. 특히 벽과 같이 특징점이 없는 주변 환경에서는 정확한 3차원 데이터를 생성할 수 없는 단점을 가지고 있다.Laser scanners, which are conventional active sensors, are generally used because of their high accuracy, but they are not easily used due to the limitation and cost of the scanning speed. The stereo camera system is affected by the surrounding environment because it uses the binocular difference between two images as a feature point from the image. In particular, it has a disadvantage in that accurate three-dimensional data cannot be generated in an environment without a feature such as a wall.

반면 백색광 기반 3차원 스캐너는 투사된 패턴을 특징점으로 이용하기 때문에 능동적으로 3차원 획득이 가능하다. 프로젝터에서 패턴을 투사하면 카메라에서 패턴 영상을 획득하여 카메라와 프로젝터 간에 화소 대응점을 계산한다. 이 때 카메라에서 획득한 영상의 패턴의 구별이 제대로 되어야만 정확한 화소 대응점이 결정된다. 이 대응점을 바탕으로 영상의 삼각 기법을 이용한 연산을 수행하여 물체를 3차원으로 복원한다. 백색광 기반 3차원 스캐너는 스테레오나 TOF(Time of Flight) 방식의 3차원 스캐너에 비하면 3차원 데이터 정확도가 매우 높은 장점이 있으나 다음과 같은 단점도 가지고 있다.On the other hand, the white light-based three-dimensional scanner uses the projected pattern as a feature point, and thus can actively acquire three-dimensionally. Projecting the pattern from the projector acquires the pattern image from the camera and calculates the pixel correspondence point between the camera and the projector. At this time, the correct pixel correspondence is determined only when the pattern of the image acquired by the camera is properly distinguished. Based on this correspondence, the object is reconstructed in three dimensions by performing calculation using the triangulation technique. White light-based three-dimensional scanner has the advantage of very high three-dimensional data accuracy compared to the stereo or TOF (time of flight) three-dimensional scanner, but also has the following disadvantages.

첫 번째로, 백색광 기반의 3차원 스캐너는 프로젝터와 카메라 사이에 정확한 대응점을 획득해야만 3차원 복원 신뢰성을 높일수 있는데 환경에 따라 정확한 대응점 획득이 어렵다. 화소 대응점이란 카메라의 영상에 대한 프로젝터 위치에서의 영상에 대한 위치값으로 일반적으로‘주소값’또는 ‘대응점’으로 불리기도 한다. 화소 대응점은 사용하는 코덱에 따라 영상의 좌측에서 우측으로 일정하게 증가가 되도록 하며 대부분 수(number)로 표현이 된다. 이 대응점 획득이 제대로 되어야만 삼각 기법으로 연산을 수행한 3차원 복원 데이터의 정밀도가 높아진다. 대응점은 카메라에서 획득한 프로젝터의 패턴 영상이 제대로 구별되어야만 정확히 획득할 수 있다. 그러나 조명의 변화에 따라 신호의 강도 변화가 발생하여, 주변이 매우 밝은 환경에서는 획득된 패턴의 구분이 어렵게 되고, 매우 어두운 환경에서는 빛의 번짐 및 혼합으로 인하여 정확한 패턴의 획득이 어렵다.First, the 3D scanner based on white light can increase the 3D reconstruction reliability only by acquiring the exact correspondence between the projector and the camera. A pixel correspondence point is a position value of an image at a projector position with respect to an image of a camera, and is generally referred to as an 'address value' or a 'correspondence point'. The pixel correspondence points are constantly increased from the left to the right side of the image according to the codec used, and are mostly expressed in numbers. Only when the corresponding point is obtained correctly, the precision of the 3D reconstructed data obtained by the triangulation method is increased. The corresponding point can be obtained correctly only when the pattern image of the projector acquired by the camera is properly distinguished. However, a change in the intensity of the signal occurs according to the change of illumination, and thus it is difficult to distinguish the acquired pattern in a very bright environment, and it is difficult to obtain an accurate pattern due to light bleeding and mixing in a very dark environment.

두 번째로 백색광 기반의 3차원 스캐너에서는 패턴을 조사하기 위하여 프로젝터를 필요로 한다. 프로젝터는 광원을 이용하여 패턴을 투사해 주는데, 용도에 따라 다양한 광원을 사용할 수 있다. 이러한 광원 중에는 할로겐이나 Flash와 같이 빛의 세기 조절이 어려운 광원도 있지만, 반도체 발광 소자인 LED, OLED, OFD와 같이 PWM 신호를 이용하여 빛의 세기 조절이 가능한 광원을 사용하는 프로젝터도 있다. 반도체 발광 소자를 이용한 프로젝터를 사용하는 경우, 전류 제어 구동 방식으로 인하여 전력 소모 및 열 발생이 많이 발광 소자의 수명이 단축될 수 있다. 특히 반도체 발광 소자들은 초기 전류 공급이 시작되는 순간에 최대 광량을 생성하는데, 지속적으로 빛을 켜놓으면 프로젝터가 최대 광량을 사용하지 못하게 된다. 때문에 프로젝터에서 투사된 패턴의 빛의 세기가 밝지 않으므로 카메라에서 획득한 패턴 영상의 질이 좋지 않아 정확한 패턴의 구분이 어렵다.Secondly, white light-based three-dimensional scanners require a projector to illuminate the pattern. The projector projects a pattern using a light source, and various light sources can be used depending on the purpose. Some light sources, such as halogen and Flash, are difficult to control light intensity, but some projectors use light sources that can control light intensity using PWM signals, such as LEDs, OLEDs, and OFDs, which are semiconductor light emitting devices. When the projector using the semiconductor light emitting device is used, the life of the light emitting device may be shortened due to the high power consumption and heat generation due to the current control driving method. In particular, semiconductor light emitting devices generate a maximum amount of light at the beginning of the initial current supply. If the light is continuously turned on, the projector cannot use the maximum amount of light. Therefore, since the light intensity of the pattern projected by the projector is not bright, it is difficult to distinguish the exact pattern because the quality of the pattern image acquired by the camera is not good.

따라서 본 발명은 백색광 기반에서 복원하고자 하는 주변 환경의 특성에 따라 최적의 프로젝터 빛의 밝기와 카메라 노출을 제어함으로써 정확한 화소 대응이 가능하게 하여 3차원 결과의 신뢰성을 높이도록 한다.Therefore, the present invention controls the optimal brightness of the projector light and the camera exposure according to the characteristics of the surrounding environment to be restored on the basis of the white light, thereby enabling accurate pixel correspondence to increase the reliability of the 3D result.

다양하게 변화하는 3차원 측정 환경의 변화에 따라 물체에 반사된 패턴을 가장 적절히 판별할 수 있는 최적의 프로젝터 패턴 밝기 레벨과 카메라 노출 레벨을 결정하여 조절함으로써, 백색광 기반의 3차원 스캐너에서 수행되는 3차원 데이터 정밀도와 신뢰성을 향상시킬 수 있는 최적의 방법을 제공하고자 한다.3 is performed in a 3D scanner based on white light by determining and adjusting an optimal projector pattern brightness level and a camera exposure level that can most appropriately determine a pattern reflected by an object according to a variety of changing 3D measurement environments. To provide the best way to improve the dimensional data precision and reliability.

디지털 조도 센서를 이용하여 측정하고자 하는 3차원 환경의 밝기를 검출하여, 검출된 값을 기반으로 카메라의 노출 시간과 프로젝터의 밝기를 제어할 수 있다.By detecting the brightness of the 3D environment to be measured using the digital illuminance sensor, the exposure time of the camera and the brightness of the projector may be controlled based on the detected value.

본 발명을 통하여 백색광 3차원 스캐너가 개발된다면, 3차원 영상에 대한 신뢰성이 높아 역공학이나 의료, 문화재 복원 분야에 활용이 가능하다. 또한 사용하고자 할 때만 프로젝터를 켤 수 있도록 발광소자를 제어함으로써 전력 소모가 많지 않기 때문에 핸드형 스캐너로 사용할 수 있다.If the white light three-dimensional scanner is developed through the present invention, the reliability of the three-dimensional image is high, it can be utilized in reverse engineering, medical, cultural property restoration. It can also be used as a handheld scanner because it does not consume much power by controlling the light emitting device so that the projector can be turned on only when you want to use it.

도 1은 백색광 3차원 스캐너의 노출 시스템 구성을 보여주는 블록도;
도 2는 본 발명의 3차원 스캐너의 카메라 노출과 프로젝터 조명 제어부를 보여주는 블록도;
도 3은 본 발명에서 대응점 오차 판별을 통하여 스캐너 노출 제어를 보여주는 블록도;
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
1 : 3차원 스캐너 시작 2 : 조도센서를 통한 조도검출
3 : 조명부 제어부 4 : 프로젝터의 패턴 생성부
5 : 카메라 프로젝터 동기 및 카메라 영상 획득
6 : 카메라 영상 획득 개수를 세는 카운터
7 : 카메라-프로젝터 대응점 연산
8 : 대응점 오차 분석부
9 : 대응점을 기반으로 3차원 거리 획득
* 조명부 제어부
31 : 조도센서에서 검출된 조도와 비교
32 : 프로젝터 조명 밝기를 높임
33 : 프로젝터 조명 밝기 현재 상태 그대로 사용함
34 : 프로젝터 조명 밝기를 줄임
35 : 카메라 노출 시간을 줄임
36 : 카메라 노출 시간 현재 상태 그대로 사용함
37 : 카메라 노출 시간을 늘림
* 대응점 오차 분석부
81 : 획득한 대응점 기반으로 임계 오차값과 비교
82 : 대응점 에러 여부 및 중복값 발생 여부 추출
83 : 3차원 스캐너 재촬영
1 is a block diagram showing an exposure system configuration of a white light 3D scanner;
2 is a block diagram showing camera exposure and projector illumination control of a three dimensional scanner of the present invention;
3 is a block diagram showing a scanner exposure control through the correspondence point error determination in the present invention;
* Description of the symbols for the main parts of the drawings *
1: Start 3D scanner 2: Illumination detection by illuminance sensor
3: lighting unit control unit 4: pattern generator of the projector
5: camera projector synchronization and camera image acquisition
6: Counter for Counting Camera Image Acquisition
7: Camera-projector correspondence point calculation
8: correspondence point error analysis unit
9: Acquiring 3D distance based on the correspondence point
* Lighting control unit
31: Comparison with the illuminance detected by the illuminance sensor
32: Increase the projector light brightness
33: Use the projector brightness as it is
34: Reduces projector light brightness
35: reduce camera exposure time
36: Camera exposure time as it is
37: increase camera exposure time
Correspondence point error analysis unit
81: comparison with the threshold error value based on the acquired correspondence point
82: extraction of correspondence point error and duplicate value occurrence
83: 3D scanner retake

본 발명은 프로젝터와 투사 장치에서 대상 물체로 패턴을 조사하고 상기 패턴을 카메라와 같은 영상 촬영 수단으로 획득하여 3차원 데이터를 복원하는 구조광 3차원 스캐너 시스템에서, 3차원 복원 환경에 적합하게 최적으로 프로젝터 밝기 제어와 카메라 노출 시간 결정 및 그에 대한 시스템에 관한 것이다.The present invention provides a structured light three-dimensional scanner system for restoring three-dimensional data by irradiating a pattern to a target object from a projector and a projection device and obtaining the pattern by an image capturing means such as a camera. Projector brightness control and camera exposure time determination and systems therefor.

본 시스템에서 최적의 밝기 및 노출을 결정하기 위해서는, 외부 조도 센서에서 입력되는 조도값과 사용자에 의하여 설정된 기준 조도와 비교하여 밝기 및 노출시간을 제어한다. 또한 프로젝터와 카메라의 대응점을 연산한 후에 각 대응점 에러를 분석하여 반사도를 측정하고, 이를 바탕으로 밝기와 노출 시간을 자동으로 결정하는 것을 특징으로 한다. 그리고 투사장치로 프로젝터를 이용하여 패턴 조사하는 시간을 카메라의 노출 시간에만 맞춰서 제한된 시간 동안 구동시킴으로써, 초기에 전류 공급이 시작되는 순간에 생성되는 최대 광량을 사용하여 좋은 화질의 영상을 획득하는 것과 동시에 전력 소모를 절감할 수 있는 것이 특징이다.In order to determine the optimal brightness and exposure in the system, the brightness and exposure time are controlled by comparing the illumination value input from the external illumination sensor with the reference illumination set by the user. In addition, after calculating the corresponding point of the projector and the camera, the error of each point is analyzed and the reflectance is measured, and the brightness and exposure time are automatically determined based on this. By using the projector as a projection device, the pattern irradiation time is driven for a limited time only in accordance with the exposure time of the camera, so as to obtain a good image quality by using the maximum amount of light generated at the beginning of the current supply. It is characterized by reducing power consumption.

백색광 3차원 스캐너에서 상기의 밝기 제어와 노출 제어를 위해서는 환경 상황에 따라 다음과 같은 각 단계를 거친다.In the white light 3D scanner, the brightness control and exposure control are performed according to the environmental conditions as follows.

첫째, 조도 센서를 이용해서 외부 환경에 대한 조도를 검출하여 내부적으로 설정된 임계 조도와 비교하는 단계 : 조도 센서는 시스템 외부에 장착되어 초기 시스템 동작 수행시 또는 주기적으로 외부 환경에 대한 조도를 측정한다. 측정된 조도값은 시스템 내부에 설정된 임계 조도값과 비교한 후, 비교치에 따라 다음 단계가 실행된다.First, using the illuminance sensor to detect the illuminance of the external environment and compare the internally set threshold illuminance: The illuminance sensor is mounted on the outside of the system to measure the illuminance of the external environment at the time of initial system operation or periodically. The measured illuminance value is compared with a threshold illuminance value set inside the system, and then the next step is executed according to the comparison value.

둘째, 검출 조도가 임계 조도의 최소값(Min)보다 작을 경우, 외부 환경이 어두운 환경으로 판단하여 프로젝터의 PWM Duty 값을 감소시켜 패턴 조사 밝기를 낮추고 카메라의 노출 시간은 높여주는 단계 : 검출된 조도값이 설정된 임계 조도치의 최소값 보다 작다면, 외부 환경이 어두워서 정확한 3차원 영상 획득이 어려운 환경임을 의미한다. 이때에는 프로젝터 빛이 너무 밝으면 카메라에서 획득한 패턴 영상이 번짐 현상이 발생하므로 프로젝터 밝기는 낮춰줘야 한다. 따라서 프로젝터의 PWM Duty 값을 감소시킴으로써 밝기를 낮추고, 카메라는 노출 시간을 높여 밝은 영상을 획득하여 3차원 복원 정밀도를 높일 수 있도록 한다.Second, when the detected illuminance is smaller than the minimum value of the critical illuminance (Min), the external environment is judged as a dark environment to reduce the PWM duty value of the projector to lower the pattern irradiation brightness and increase the exposure time of the camera: the detected illuminance value If it is smaller than the minimum value of the set threshold illuminance, it means that the external environment is dark and it is difficult to obtain an accurate 3D image. At this time, if the projector light is too bright, the pattern image acquired by the camera will blur. Therefore, the projector brightness should be lowered. Therefore, by reducing the PWM duty value of the projector to lower the brightness, the camera increases the exposure time to obtain a bright image to increase the three-dimensional reconstruction accuracy.

셋째, 검출 조도가 임계 조도의 최소값(Min)보다 클 경우, 외부 환경이 매우 밝은 환경으로 판단하여 프로젝터의 PWM Duty 값을 증가시켜 패턴 조사 밝기를 높이고 카메라의 노출 시간은 낮춰주는 단계 : 검출된 조도값이 설정된 임계 조도치의 최소값 보다 크다면, 외부 환경이 밝아서 정확한 3차원 영상 획득이 어려운 환경임을 의미한다. 밝은 환경에서는 프로젝터에서 투사한 패턴의 구분이 모호하기 때문에, 이때에는 프로젝터 빛의 밝기를 높여서 패턴이 정확하게 구별될 수 있도록 한다. 따라서 프로젝터의 PWM Duty 값을 증가시킴으로써 빛의 밝기를 높여주고, 카메라는 노출 시간을 줄임으로써 어두운 영상을 획득하여 3차원 복원 정밀도를 높일 수 있도록 한다.Third, if the detected illuminance is greater than the minimum value of the critical illuminance (Min), the external environment is determined to be a very bright environment, increasing the PWM duty value of the projector to increase the pattern irradiation brightness and reduce the exposure time of the camera: the detected illuminance If the value is larger than the minimum value of the set threshold illuminance, it means that the external environment is bright and it is difficult to obtain an accurate 3D image. In a bright environment, the distinction between the patterns projected by the projector is ambiguous. In this case, the brightness of the projector is increased so that the patterns can be accurately distinguished. Therefore, by increasing the PWM duty value of the projector to increase the brightness of the light, the camera reduces the exposure time to obtain a dark image to increase the three-dimensional reconstruction accuracy.

넷째, 검출 조도가 임계 조도 값의 범위 내로 들어오면서 처음으로 3차원 시스템 동작을 수행하는 경우, 프로젝터에서 패턴을 생성하고 Light를 켜서 패턴을 투사하면 카메라를 이용하여 영상을 획득하는 단계 : 상기 두 번째나 세 번째 단계를 거쳐 검출된 조도 값이 임계 조도 값의 범위로 들어오면 3차원 복원을 위한 패턴 투사 및 영상 획득 동작을 실행한다. 프로젝터 모듈에서 패턴이 생성되면 Light를 켜서 패턴을 투사한다. 투사된 패턴은 카메라를 이용하여 영상을 획득한다. 이 동작은 3차원 처리가 가능한 영상이 모일 때 까지 반복 수행된다.Fourth, when performing the 3D system operation for the first time while the detection illuminance falls within the range of the threshold illuminance value, when the pattern is generated by the projector and the light is projected to project the pattern, acquiring an image using a camera: the second B) When the detected illuminance value is in the range of the threshold illuminance value through the third step, pattern projection and image acquisition operations for 3D reconstruction are performed. When the pattern is created in the projector module, turn on the light to project the pattern. The projected pattern acquires an image using a camera. This operation is repeatedly performed until the images capable of 3D processing are collected.

다섯째, 계산된 대응점 값을 바탕으로 에러가 발생한 대응점 위치를 카운트 하고, 이를 바탕으로 설정된 임계 에러 카운트 값과 비교 분석하는 단계 : 상기 네 번째 단계에서 획득한 영상을 가지고 3차원 영상 처리를 위해 카메라와 프로젝터 간의 대응점을 계산한다. 영상 화소 전체에서 연산된 대응점에서 에러가 발생한 개수를 카운트하고 설정된 임계 에러 카운트 값과 비교를 한다. 임계 에러 카운트 범위보다 작으면 대응점을 바탕으로 최종 3차원 연산을 수행하고, 임계 에러 카운트 범위보다 크면 에러 형태를 분석한다.Fifth, counting the position of the point of occurrence of the error on the basis of the calculated value of the corresponding point, and comparing and analyzing the threshold error count value set based on this: the camera and the camera for 3D image processing with the image obtained in the fourth step Calculate the correspondence between projectors. The number of occurrences of an error is counted at a corresponding point calculated in all the image pixels and compared with a set threshold error count value. If it is smaller than the threshold error count range, the final three-dimensional operation is performed based on the corresponding point, and if it is larger than the threshold error count range, the error pattern is analyzed.

여섯째, 에러 형태에 따라 그림자 및 불연속 면에 의한 에러인지 판단하는 단계 : 물체나 환경에서 그림자나 불연속 면이 발생할 경우에는 프로젝터의 패턴이 물체나 환경의 그림자 영역에 투사되지 않기 때문에 에러가 발생한다. 여러 물체들이 불연속하게 있는 상황이거나 그림자가 발생한 영역에 패턴이 투사되지 않으면, 프로젝터와 카메라의 대응점을 찾을 수 없기 때문에 일반적으로 이러한 에러 대응점은 ‘0’의 값으로 표기한다. 공간상의 대응점은 수로 표현될 때 좌측에서 우측으로 일정하게 증가해야 하는데, 일정하게 증가하다가 일부 영역에서‘0’으로 표기되고, 다시 일정하게 증가하는 경우에는 불연속면이거나 그림자가 생겼음을 의미한다. 백색광 3차원 기법은 투사된 영역에 대해서만 3차원 복원이 가능하므로 측정 위치나 측정 대상의 형태를 바꾸어야만 3차원 측정이 가능하다. 따라서 이 경우의 에러에 대해서는 측정된 대응점만을 이용하여 최종 3차원 연산을 수행하도록 한다. 그러나 대응점은 일정하게 증가하나 대응점 값이 중복되어 계속 반복되는 현상이 발생하게 되면 이는 프로젝터의 패턴 획득을 정확히 하지 못해 정확한 대응점을 추출할 수 없는 경우이다. 이 경우 획득한 대응점 값을 버리고 처음 단계로 다시 돌아가 카메라 노출과 프로젝터 밝기를 다시 제어하여 패턴 영상을 획득하도록 한다.Sixth, determining whether the error is caused by the shadow or the discontinuous plane according to the error type. When the shadow or the discontinuous plane occurs in the object or the environment, the error occurs because the pattern of the projector is not projected in the shadow area of the object or the environment. If there is a discontinuity of objects or if the pattern is not projected in the shadowed area, the error correspondence point is generally expressed as '0' because the correspondence point between the projector and the camera cannot be found. Corresponding points in space should increase constantly from left to right when expressed as a number, which increases constantly and is marked as '0' in some areas, and if it increases again, it means a discontinuity or shadow. The white light 3D technique can only restore 3D to the projected area, so 3D measurement is possible only by changing the position of measurement or the shape of the object to be measured. Therefore, in this case, the final three-dimensional operation is performed using only the measured corresponding point. However, if the correspondence point increases constantly but the correspondence point value is duplicated and the repetition occurs continuously, this is a case where the exact correspondence point cannot be extracted because the projector cannot accurately acquire the pattern. In this case, discard the acquired value of the corresponding point and go back to the first step to control the camera exposure and the projector brightness again to acquire a pattern image.

상기와 같은 최적의 프로젝터 광량 제어와 카메라 노출 단계를 거쳐 나온 대응점을 이용하여 삼각기법으로 최종 3차원 연산을 수행하도록 한다. 수행된 3차원 영상의 결과는 복원 환경에 대한 유연성이 뛰어나 높은 신뢰성을 갖는다.
The final three-dimensional calculation is performed by using a triangulation method by using the optimum point of the projector light control and the corresponding point obtained through the camera exposure step. The result of the performed 3D image is high in flexibility with respect to a reconstruction environment and has high reliability.

Claims (5)

백색광 기반의 3차원 스캐너에서 조도 센서를 이용하여 주변 조도를 검출하고, 그 값을 이용하여 패턴 조사 장치의 밝기 및 카메라의 노출 시간을 3차원 복원 대상 물체나 환경의 특성에 적합하게 최적으로 조절하는 방법.
In the white light-based 3D scanner, the ambient light is detected using an illumination sensor, and the value is used to optimally adjust the brightness of the pattern irradiation device and the exposure time of the camera to suit the characteristics of the 3D restoration target object or environment. Way.
제 1항에 있어서,
조도 센서는 시스템 외부에 장착되어 초기 시스템 동작 수행시 및 주기적으로 외부 환경에 대한 조도를 측정하고,
측정된 조도값은 시스템 내부에 설정된 임계 조도값과 비교하는 방법.
The method of claim 1,
The illuminance sensor is mounted outside the system to measure the illuminance of the external environment during initial system operation and periodically.
The measured illuminance value is compared with the threshold illuminance value set inside the system.
제 2항에 있어서,
시스템 내부의 임계 조도는,
외부에서 설정이 가능하게 하고 설정된 임계 조도는 최대값과 최소값으로 범위를 정하고,
최소값보다 작은 경우 프로젝터의 PWM Duty를 감소시켜 밝기를 낮추고 카메라 노출을 증가하고,
최대값보다 큰 경우 프로젝터의 PWM Duty를 증가시켜 밝기를 높이고 카메라 노출을 증가하는 방법.
The method of claim 2,
The critical illuminance inside the system is
It can be set externally and the set threshold illuminance is ranged between the maximum and minimum values,
If less than the minimum value, the projector's PWM Duty is reduced to reduce brightness and increase camera exposure,
How to increase the projector's PWM Duty to increase brightness and increase camera exposure if greater than maximum.
제 2항에 있어서,
조도센서에서 검출된 조도가,
시스템 내부의 임계 조도 값의 범위 내로 들어오면,
프로젝터의 패턴을 생성하고,
생성된 패턴을 물체에 투사하기 위하여 사용하는 프로젝터 Light의 ON 시간을 카메라의 노출 시간에 동기시키는 방법.
The method of claim 2,
Illuminance detected by the illuminance sensor,
If you fall within the range of critical illuminance values inside the system,
Create a pattern for the projector,
A method of synchronizing the ON time of a projector light used to project a generated pattern onto an object with the exposure time of a camera.
제 1항에 있어서,
연산된 대응점의 개수를 카운트 하여,
설정된 임계 에러 개수와 비교하는 방법;
설정된 임계 에러 개수 범위 안에 있을 때,
최종 3차원 연산 처리를 수행하고,
설정된 임계 에러 개수 범위 밖에 있을 때,
대응점이 일정하게 증가하기는 하나 대응점 값의 중복이 많으면 카메라 노출과 프로젝터의 밝기 제어를 다시 하여 촬영을 다시 하고,
대응점이 일정하게 증가하지 않으면 그림자나 불연속 면으로 판단하여 최종 3차원 연산 단계를 수행하는 방법.

The method of claim 1,
Count the number of calculated points
Comparing with a set threshold error number;
When within the set threshold error number range,
Perform the final three-dimensional operations,
When out of the set threshold error number range,
Although the correspondence point increases constantly, if there is a lot of overlap, the camera exposure and the brightness control of the projector are changed again.
If the corresponding point does not increase constantly, it is determined by the shadow or discontinuous surface to perform the final three-dimensional operation step.

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20150124195A (en) * 2014-04-28 2015-11-05 한국원자력연구원 Apparatus for capturing images in invisible environment
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