KR20140037162A - 다중주기 정현파 영상신호 및 카메라 트리거 신호 재생기와 이를 내장한 구조광원 3차원 스캐너 - Google Patents

다중주기 정현파 영상신호 및 카메라 트리거 신호 재생기와 이를 내장한 구조광원 3차원 스캐너 Download PDF

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Abstract

본 발명은 프로젝터, 카메라, 제어부, 3차원연산부 역할의 PC로 구성되는 구조광원3차원 스캐너에 있어서 측정 잡음에 강한 정현파를 구조광으로 사용함에 있어서 정확하게 정현파 구조광이 측정 대상물에 조사되는 시점에 필요한 촬영 데이타를 고속으로 얻을 수 있게 해주는 다중주기 정현파 영상신호 및 카메라 트리거 신호 재생기와 상기 다중주기 정현파 영상신호 및 카메라 트리거 신호 재생기를 내장한 구조광원3차원 스캐너에 관한 것으로 본 발명을 통해 3차원연산부 역할을 하는 PC 운영체제의 작업 상황에 상관없이 정확하게 측정대상물에 정현파 구조광원이 한 프레임 조사될때 카메라에 촬영용 트리거신호가 발생하여 정현파 구조광원의 상이 맺힌 측정 대상물의 영상 데이터를 획득할 수 있어서 일체의 지연 시간 없이 고속으로 측정이 가능하고, 정확한 촬영 타이밍 간격에 의해 프로젝터로 조사된 광량이 일정하게 조정되어 측정 정밀도도 높일 수 있다.

Description

다중주기 정현파 영상신호 및 카메라 트리거 신호 재생기와 이를 내장한 구조광원 3차원 스캐너{Multi-Period sinusoidal video signal, camera trigger signal generator and structured light 3D scanner with the signal generator}
3D 광학 측정, 구조광원, 다중 주기
구조광원 3차원 스캐너는 프로젝터를 통해 특정 패턴 이미지(구조광원)를 측정 대상물에 조사하고, 조사된 이미지가 측정 대상물 표면에 표현된 영상을 카메라로 촬영하여 얻은 이미지를 3각 측정법에 따라 소프트웨어적으로 처리하여 측정 대상물의 3차원 형상 정보를 얻는다. 구조광원 3차원 스캐너는 그 기술적 원리에 의해 프로젝터를 통해 특정 패턴 이미지(구조광원)가 정확하게 대상물에 조사되었을 때 카메라로 촬영하여만 한다. 프로젝터를 통해 조사되는 영상 신호와 카메라 촬영이 제대로 동기화되지 않으면 정확한 3차원 형상 정보를 얻을 수 없다. 과거에는 3차원 측정을 위해 조사하는 구조광원으로 이진코드(Binary Code)영상이나 그레이코드(Gray Code)영상이 주로 사용되었으나, 최근에는 측정 잡음을 줄이기 위해 정현파(Sinusoidal wave)영상 신호가 사용된다. 본 발명은 프로젝터, 카메라, 제어부, 3차원연산부, 영상신호 재생부로 이루어지는 구조광원 3차원 스캐너에 있어서 여러 주기의 정현파 영상 신호를 스스로 재생하고 이렇게 재생된 영상 신호에 동기화된 카메라 촬영이 이루어져 정확한 3차원 측정을 가능하게 하는 구조광원 3차원 스캐너에 관한 것이다.
프로젝터, 카메라, 제어부, 3차원연산부로 구성되는 구조광원 3차원 스캐너들은 광학측정을 위해 필요한 패턴을 측정 대상물에 프로젝터로 조사하고, 대상물에 맺힌 패턴 이미지를 카메라로 촬영하여 그 이미지 데이타를 얻어 3차원연산부에서 수학적 연산을 통해 3차원 형상 측정치를 산출한다. 이런 구조광원 3차원 스캐너를 제작하는데 있어서 프로젝터, 카메라, 제어부, 3차원연산부 등의 각 구성요소를 전체 시스템 설계 사양에 맞게 직접 맞춤 제작하는데에는 많은 노력이 요구된다. 경제성을 이유로 대부분 이런 형태의 시스템들은 3차원연산부 역할로 PC를 사용하고(PC상의 소프트웨어로 구현), 상용 프로젝터와 USB, IEEE-1394 등과 같은 범용 I/O를 통해 PC와 연결될 수 있는 머신비젼 카메라를 사용하여 제작한다. 이렇게 구조광원 3차원 스캐를 구성하게되면, 광학 측정을 위해 측정 대상물에 조사되어야 할 패턴은 PC의 그래픽 처리 장치를 통해 출력되는 신호를 받아 프로젝터가 조사하거나, 상용 프로젝터내부에 별도의 프로젝터 펌웨어 수정 작업을 통해 특정 이미지를 프로젝터 내부에 저장해놔두었다가 PC에서 프로젝터로 USB나 시리얼 통신 같은 범용 통신 연결을 통해 명령을 내리면 프로젝터가 저장해두었던 이미지를 출력 조사하는 형태로 사용하게 된다.
전자의 경우(PC의 그래픽 처리 장치를 통해 출력되는 신호를 받아 프로젝터가 조사하는 경우)에는 PC에서 폭넓게 사용되는 윈도우즈나 리눅스와 같은 운영체제들은 응답속도의 실시간성이 완벽하게 보장되지 않는 문제가 있다. 이로 인해 측정용 패턴을 PC의 그래픽 출력 포트를 통해 영상 신호 출력하라고 명령을 내려도 PC 운영체제의 작업 상황에 따라 그 측정용 패턴이미지가 정확히 어느 시점에 그래픽 처리 장치를 통해 출력되어 나갈지 알 수가 없다. 이런 경우 광학 측정을 위해서는 측정 대상물에 측정용 패턴이 조사되어 그 상이 맺힌 상태에서 촬영이 되어야 하는데 정확히 어느 시점에서 필요한 패턴이 PC를 통해 출력되어 상이 맺힐 지 모르는 상황이 되어버리므로 PC를 통해 측정 패턴 출력 명령을 내리고, 충분한 시간을 기다린 다음 카메라 촬영 신호를 보내어 촬영을 하여야만 원하는 측정 이미지를 얻을 수 있게 된다. 충분히 기다린다고 하더라도 PC의 다른 작업 여하에 따라 이미 설정된 대기 시간만으로는 부족해 측정에 필요한 촬영 데이타 획득에 실패하는 경우도 피할 수가 없다. 이렇게 PC, 프로젝터, 머신비젼 카메라로 구성되는 종래의 광학측정 장치들은 고속으로 동작하는데 제약사항이 있다. 이러한 문제를 피할려면, 실제 PC 그래픽 처리 장치에서 나오는 영상 신호를 감지하여 그 영상 신호가 완성될 때 카메라 촬영이 이루어지도록 하는 별도의 트리거 장치가 필요하다. 이러한 별도의 영상 신호를 감지하는 트리거 장치는 영상 신호에 별도의 식별 패턴을 넣지 않는 한 프레임 단위를 구분해내는 것이 쉽지 않으며, 영상 신호에 별도의 식별 패턴을 넣게 되면, 조사하는 구조광원의 영역이 축소되어 결과적으로 스캔할 수 있는 영역의 축소로 이어지게 되는 문제점이 있다.
후자의 경우(상용 프로젝터내부에 별도의 프로젝터 펌웨어 수정 작업을 통해 특정 이미지를 프로젝터 내부에 저장해놔두었다가 PC에서 프로젝터로 USB나 시리얼 통신 같은 범용 통신 연결을 통해 명령을 내리면 프로젝터가 저장해두었던 이미지를 출력 조사하는 경우)에는 상용 프로젝터 제조사에 해당 기능을 구현하기 위한 수정 작업을 의뢰하거나 직접 프로젝터를 제작해서 해당 기능을 구현해야 하는 어려움이 있다. 상용 프로젝터 제조사에서 해당 기능을 구현해주는 경우라도, 프로젝터가 저장해두었던 이미지 패턴을 외부에서 명령어를 받아 화면에 출력할 경우 이미지 데이타를 읽어오는 시간이 필요하고 읽어온 이미지 데이타는 프로젝터가 이전에 뿌려지던 영상 신호가 완성된 다음 프레임 타임부터 출력되므로 PC에서 특정 이미지를 조사하라고 명령어를 내린 시점에서 실제 프로젝터를 통해 해당 이미지가 출력될때까지의 시간은 가변적이서 이 경우 역시 정확한 카메라 촬영시점을 잡는 데 어려움이 있고, PC에서 프로젝터로 USB나 시리얼 통신과 같은 범용 I/O를 통해 프로그램이 명령을 내려도 이 역시 PC의 운영체제상의 작업 부하에 따라 명령어 전달 시점이 달라져 카메라를 통해 초고속으로 촬영하는데에는 한계가 존재한다.
종래의 구조광원 3차원 스캐너는 오랫동안 이론적 토대가 쌓여온 이진코드(Binary Code) 구조광원 조사방식 혹은 그레이코드(Gray Code) 구조광원 조사방식을 주로 사용해 왔다. 하지만 이진코드(Binary Code) 구조광원이나 그레이코드(Gray Code) 구조광원을 사용할 경우 촬영된 영상의 흑백 경계면 부에서 3차원 형상을 취득할때 잡음이 큰 단점이 존재해 최근에는 이를 해결하기 위해 정현파(Sinusoidal wave) 구조광원을 사용하는 방식이 등장했다.
이에 본 발명은 3차원연산부 역할을 하는 PC에 연결되어 사용하는 프로젝터, 카메라, 제어부, 다중주기 정현파 영상신호 및 카메라 트리거 신호 재생기로 구성되는 구조광원 3차원 스캐너에 있어서 상기 다중주기 정현파 영상신호 및 카메라 트리거 신호 재생기는 3차원 형상 정보 취득시 잡음문제가 없도록 정현파 구조광원을 이용할 수 있도록 다중주기의 정현파 디지털값 정보를 내장하여 이를 제어부의 명령에 따라 선택된 주기의 정현파 영상 신호로 반복 재생하여 상용 프로젝터로 입력하고 프로젝터를 통해 한프레임의 구조광원 영상이 조사가 완료될때 카메라 촬영을 위한 트리거 신호를 발생시키는 것을 특징으로 하여 저비용, 고정밀도의 구조광원3차원스캐너를 제공하는 것을 목적으로 한다.
제어부(501)로부터 PERIOD SEL(주기선택신호:312)신호를 받아 이로부터 선택된 주기의 정현파 영상 신호 재생에 필요한 SYNC(313), FRONT PORCH(314), BACK PORCH(315), VLIMIT(수직해상도:316), HLIMIT(수평해상도:317), TABLE SEL(선택된 주기의 정현파 LOOKUP TABLE 번호:319), PERIOD #SAMP(선택된 주기의 정현파 한주기의 디지탈 코드 샘플 갯수:318) 값들을 출력하는 COMMAND DECODER(305), 발진기(401)로 부터 BASE CLOCK(311) 입력을 받아 PIXEL CLOCK(328)을 출력하는 PLL(301), PIXEL CLOCK(328) 입력을 받아 수평 해상도값까지 카운트하고 카운트 값이 초과할 경우 OVF(321) 신호를 출력하고 초기화되는 수평신호재생용 COUNTER(302), 상기 OVF(321) 신호를 입력 받아 수직 해상도값까지 카운트를 하고 초기화되는 수직신호재생용 COUNTER(303), HCNT(수평신호재생용 COUNTER의 값:302)와 VCNT(수직신호재생용 COUNTER의 값:303)를 입력으로 받고 SYNC(313), FRONT PORCH(314), BACK PORCH(315) 값들을 COMMAND DECODER(305)로 부터 입력받고, PLL(301)로 부터 PIXEL CLOCK(328)을 입력받아 영상신호의 VSYNC(326)와 HSYNC(327)를 출력하고 VSYNC(326) 타이밍 동안 FRAME TRIG(카메라 트리거 신호:325)를 출력하는 PULSE GENERATOR(304), HCNT(323)를 X입력으로 받고 COMMNAD DECODER(305)로 부터 PERIOD #SAMP(318)를 Y입력으로 받아 X%Y(XmodY)값을 LOOCKUP TABLE 인덱스 값으로 출력하는 X%Y MOD(306), 상기 X%Y MOD(306)로부터 출력되는 TABLE 인덱스 값을 TABLE SEL(319)에 의해 선택된 특정 주기의 LOOKUP TABLE로 매핑시켜주는 DEMUX(307), 상기 DEMUX(307)에 의해 X%Y MOD(306)로부터 출력되는 TABLE 인덱스 값을 전달받아 해당 인덱스 값에 할당된 정현파의 디지털 샘플 데이터 값을 출력하는 LOOKUP TABLE(308), 상기 LOOKUP TABLE(308)로부터 출력되는 정현파 디지털 데이터 값을 입력받아 RGB DATA(329)로 전달하는 MUX(309)로 구성되는 다중주기 정현파 영상신호 재생기 및 카메라 트리거 신호 재생기 디지털 코어부(310)와 상기 다중주기 정현파 영상신호 재생기 및 카메라 트리거 신호 재생기 디지털 코어부(310)에 기본 클럭을 제공하는 발진기(401), 상기 다중주기 정현파 영상신호 및 카메라 트리거 신호 재생기 디지털 코어부(310)가 출력하는 VSYNC(326), HSYNC(327), PIXEL CLOCK(328), RGB DATA(329)를 입력받아 VGA 신호 혹은 HDMI, DVI 신호 등으로 변환하여 출력하는 영상신호 변환기(402)로 구성된 다중주기 정현파 영상신호 및 카메라 트리거 신호 재생기(410)을 구비하여 PC(504)로부터 USB, Ethernet, IEEE1394 등의 범용 I/O를 통해 제어 신호(513)를 제어부(501)가 받아 다중주기 정현파 영상신호 재생기(410)를 PERIOD SEL(312)신호로 제어하여 다중주기 정현파 영상신호(403)를 프로젝터(503)로 입력하여 측정하고자 하는 피사체에 조사하고 출력된 다중주기 영상신호(403)에 동기화된 FRAME TRIG(카메라 트리거 신호:325)가 카메라(502)의 촬영을 제어하여 촬영된 영상데이타(511)를 제어부를 통하여 PC(504)에 전달함으로써 프로젝터(503)를 통해 측정 대상물에 다중주기 정현파가 한 프레임 다 조사된 정확한 타이밍에 측정 영상을 얻을 수 있게 한다. 이렇게 함으로써 상용 프로젝터를 사용함에 있어서 제조사에 특별하게 수정을 의뢰하거나 할 필요가 없고, 추가적으로 복잡한 영상인식 신호를 감지하여 카메라 트리거 신호를 발생시키는 트리거 장치가 별도로 없어도 정확히 정현파 구조광이 측정 대상에 조사된 시점의 측정 영상을 얻음으로써 측정 정밀도를 높이고 측정 시간을 줄일 수가 있다.
본 발명의 구성과 기능을 이용한 구조광원3차원 스캐너를 통하여 PC 시스템의 작업 상황에 관계없이 정확히 측정용 정현파 구조광이 측정 대상물에 조사될 때 측정 이미지를 촬영하여 PC시스템에서 3차원연산을 처리함으로써 불필요한 지연 시간을 없앨 수 있고, 측정용 정현파 구조광이 측정 대상물에 조사되는 시점과 촬영 시점이 달라서 발생할 수 있는 3차원 측정 데이타 획득에 실패하거나 측정 정밀도가 저하되는 경우를 원천적으로 없앨 수 있다. 또한 정현파 구조광을 사용함으로써 구조광 명암의 경계면에서 발생할 수 있는 측정 잡음을 줄일 수 있다.
도1은 종래의 구조광원3차원스캐너에서 주로 사용되었던 Gray code 구조광 패턴의 순차적 조사(좌), Binary code 구조광 패턴의 순차적 조사(우)를 나타낸 도면
도2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 특정 주기의 정현파 구조광 패턴의 순차적 조사(좌), 또 다른 주기의 정현파 구조광 패턴의 순차적 조사(우)를 나타낸 도면
도3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 다중주기 정현파 영상신호 및 카메라 트리거 신호 재생기를 나타낸 도면
도4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 프로젝터, 카메라, 제어부, 다중주기 정현파 영상신호 및 카메라 트리거 신호 재생기로 구성된 구조광원3차원 스캐너를 나타낸 도면
본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조부호를 부가함에 있어서,동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
3차원 스캐너는 실제 물체의 모양과 형상, 색상에 대한 데이터를 수집하는 장치로 수집 된 데이터는 디지털 방식으로 컴퓨터상에 3차원 모델로 표현된다. 스캔된 3차원 데이터 모델은 다양한 분야에 사용된다. 표면 비파괴 검사를 비롯하여 영화와 비디오 게임, 엔터테인먼트 산업 등에서 광범위하게 사용되며 산업 디자인 ,치과용 보철물 제작, 리버스 엔지니어링 및 프로토 타입 제작, 품질 관리/ 검사 및 문화 유물의 문서를 디지털화하여 보존 관리하는데도 사용된다. 여러 물리적 측정 방법이 3차원 스캐너를 구현하는 데 사용할 수 있으며 각 측정 방법마다 한계, 장점, 구현 비용 등이 달라 질 수 있다. 본 발명의 구조광원3차원 스캐너 기술은 한번의 데이터 취득으로 비교적 많은 3차원 포인트 정보를 얻을 수 있는 장점을 가진 기술로 3차원 스캐너중에서 레이저 스캔 방식과 더불어 가장 많이 쓰이는 방법이다. 구조광원3차원 스캐너는 도1에서와 같이 흑백 명암으로 표현된 Gray code 타입 구조광 패턴(도1의 좌) 혹은 흑백 명암으로 표현된 Binary code 타입의 구조광 패턴(도1의 우)를 측정 대상물에 조사한 다음 측정 대상물에 표면에 맺힌 구조광 문양을 카메라로 촬영하여 데이터화하고 이 데이터를 삼각측정에 입각한 수학적 처리를 거치게 하여 측정 대상물의 3차원 포인트 좌표를 생성해내게 된다. 측정 대상물에 종래의 Gray code 혹은 Binary code 타입의 구조광 패턴을 조사하여 촬영해 얻은 이미지상에서는 구조광 흑백 경계면의 급격한 명암 변화로 인해 3연산 처리를 거친 후 얻게 되는 3차원 표면 데이터에 상당한 잡음이 발생하게 된다. 이러한 문제를 해결하기 위해 최근에는 도2와 같이 흑백 경계면이 연속적인 변화량을 가지는 정현파를 구조광으로 사용하여 측정 대상물에 조사하고 촬영 이미지를 얻어 3차원 연산 처리를 거친 3차원 표면 데이터에서 잡음을 줄이는 방식이 사용된다. 이 경우 종래의 각각의 Gray code값 혹은 Binary code값 패턴 구조광에 대응되는 복수개의다른 주기의 정현파 구조광을 사용해야 한다. 도2에 도시된 바와 같이 특정 주기의 정현파 구조광(도2의 좌측)과 또 다른 특정 주기의 정현파 구조광(도2의 우측)이 사용된다. 이러한 복수개의 다른 주기의 정현파 구조광을 프로젝터(503)를 통해 조사하려고 하면 다중주기 정현파 영상신호(403)를 만들어 프로젝터(503)에 입력해 주어야 한다.
도3은 이러한 다중주기 정현파 영상신호(403)를 만들어 주는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 다중주기 정현파 영상신호 및 카메라 트리거 신호 재생기(410)를 나타낸 도면이다. 발진기(401)는 다중주기 정현파 영상신호 및 카메라 트리거 신호 재생기(410)에 필요한 BASE CLOCK(311)신호를 만들어 PLL(301)에 입력하고, PLL(301)은 영상신호 재생을 위한 표준 영상 동기 신호로서 PIXEL CLOCK(328)을 만들어 낸다. 수평신호 재생용 COUNTER(302)는 입력되는 PIXEL CLOCK(328) 갯수를 카운트하여 HCNT(323)값으로 출력하고, 정해진 수평해상도값인 HLIMIT(317)에 도달하면 OVF(321)를 출력하고 초기화되어 HCNT(323)값으로 0을 출력한다. 수직신호 재새용 COUNTER(303)는 입력되는 OVF(321) 펄스를 카운트하여 VCNT(322) 값으로 출력하고, 정해진 수직해상도값인 VLIMIT(316)에 도달하면 초기화되어 VCNT(322)값으로 0을 출력한다. PULSE GENERATOR(304)는 COMMAND DECODER(305)로 부터 전달받은 영상신호 재생에 필요한 SYNC(313)값, 영상신호에서 가시영역 보존을 여유값 정보를 담고 있는 FRONT PORCH(314)값, BACK PORCH(315)값 그리고 수직 해상도를 나타내는 VLIMIT(316)값, 수평 해상도를 나타내는 HLIMIT(317)값을 입력받아 VCNT(322)값과 HCNT(323)값 입력 변화와 PIXEL CLOCK(328) 입력에 동기화를 맞추어 영상신호 재생에 필요한 VSYNC(326), HSYNC(327) 신호를 생성하여 출력한다. 또한 PULSE GENERATOR(304)는 하나의 영상 프레임이 완성되는 타이밍인 VSYNC(326)의 SYNC펄스 구간 동안 카메라 촬영에 필요한 트리거 신호로서 FRAME TRIG(325)를 출력한다. COMMANDER DECODER(305)는 제어부(501)로부터 PERIOD SEL(주기선택신호:312)신호를 받아 이로부터 선택된 해당 특정 주기의 정현파 영상 신호 재생에 필요한 동기 구간 정보를 담고 있는 SYNC(313)값, 영상신호의 가시영역 구간을 놓치지 않고 표현하기 위해 가지는 여유값 정보인 FRONT PORCH(314)값, BACK PORCH(315)값, 영상신호의 가시영역 구간을 표시하는 수직해상도값인 VLIMIT(316), 수평해상도값인 HLIMIT(317), 전체 저장된 여러 주기값들에 대한 DATA LOOKUP TABLE들(308)중에서 PERIOD SEL(312)에 의해 선택된 특정 주기의 정현파 한 주기 디지털 샘플 데이터를 저장하고 있는 LOOKUP TABLE을 지정하는 TABLE SEL(319) 신호, 상기 지정된 LOOKUP TABLE에 저장된 한 주기의 정현파 신호 디지털 코드 값들 중 하나를 수평영상 신호동안 반복적으로 돌아가면서 호출하기 위해 지정하는 PERIOD #SAMP(319)값을 출력한다. X%Y MOD(306)는 LOOKUP TABLE에 저장된 한 주기의 정현파 디지털 샘플코드 한개 한개를 HSYNC(327)구간 동안 반복적으로 불러오기 위해 HCNT(323)를 X입력으로 받고 COMMNAD DECODER(305)로 부터 PERIOD #SAMP(318)를 입력으로 받아 X%Y(X modulo Y: X를 Y로 나누고 남은 나머지값)값을 LOOCKUP TABLE 인덱스 값으로 출력한다. DEMUX(307)는 상기 X%Y MOD(306)로부터 출력되는 TABLE 인덱스 값을 TABLE SEL(319)에 의해 선택된 특정 주기의 LOOKUP TABLE로 매핑시켜주는 역할을 하며, 하나의 특정 주기 정현파 디지털 샘플 코드를 저장하고 있는 LOOKUP TABLE로 구성된 여러 주기값들에 대한 DATA LOOKUP TABLE들(308)들은 DEMUX(307)에 의해 X%Y MOD(306)로부터 출력되는 TABLE 인덱스 값을 전달받아 해당 인덱스 값에 할당된 정현파의 디지털 샘플 데이터 값을 출력하며, 지정된 LOOKUP TABLE에 의해 출력되는 정현파 디지털 데이터 값은 MUX(309)가 입력받아 RGB DATA(329)로 영상신호 변환기(402)로 전달된다. 영상신호 변환기(402)는 RGB DATA(329), VSYNC(326), HSYNC(327), PIXEL CLOCK(328)을 입력으로 받아 프로젝터(503)의 영상신호 입력 포맷에 맞는 VGA신호 형태나 DVI 혹은 HDMI 신호 형태로 정현파 영상신호를 변환시켜 프로젝터(503)로 전달하여 실제 구조광으로 조사되도록 하게 한다. 도3에서 PLL(301), 수직신호 재생용 COUNTER(303), 수평신호 재생용 COUNTER(302), PULSE GENERATOR(304), COMMAND DECODER(305), X%Y MOD(306), DEMUX(307), LOOKUP TABLE(308)들, MUX(309)는 CPLD(Complex Programmable Logic Device)나 FPGA(Field Programmable Gate Array)를 이용하여 하나의 CHIP으로 구현가능한 다중주기 정현파 영상신호 재생기 및 카메라 트리거 신호 재생기 디지털 코어부(310)에 해당한다. 이상과 같은 본 발명의 바람직한 실시예로서 구성된 다중주기 정현파 영상신호 및 카메라 트리거 신호 재생기(410)을 구비하여, 도4와 같이 PC(504)로부터 USB, Ethernet, IEEE1394 등의 범용 I/O를 통해 제어 신호(513)를 제어부(501)가 받아 다중주기 정현파 영상신호 및 카메라 트리거 신호 재생기(410)를 PERIOD SEL(312)로 제어하여 다중주기 정현파 영상신호(403)를 프로젝터(503)로 입력하여 측정하고자 하는 피사체에 조사하고 출력된 다중주기 영상신호(403)에 동기화된 FRAME TRIG(카메라 트리거 신호:325)가 카메라(502)의 촬영을 제어하여 촬영된 영상데이타(511)를 제어부를 통하여 PC(504)에 전달함으로써 프로젝터(503)를 통해 측정 대상물에 다중주기 정현파가 한 프레임 정확하게 조사된 타이밍에 측정 영상을 얻을 수 있게 하는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 구조광원3차원 스캐너(510)를 만들 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예들에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
301: PLL
302: 수평 신호 재생용 COUNTER
303: 수직 신호 재생용 COUNTER
304: PULSE GENERATOR (펄스 발생기)
305: COMMAND DECODER (명령어 디코더)
306: X%Y MOD (X 모듈러 Y 연산기)
307: DEMUX (디먹스)
308: 여러 주기값들에 대한 DATA LOOKUP TABLE들
309: MUX (먹스)
310: 다중주기 정현파 영상신호 및 카메라 트리거 신호 재생기 디지털 코어부
311: BASE CLOCK 입력
312: PERIOD SEL 입력
313: SYNC
314: FRONT PORCH
315: BACK PORCH
316: VLIMIT
317: HLIMIT
321: OVF
322: VCNT
323: HCNT
325: FRAME TRIG
326: VSYNC
327: HSYNC
328: PIXEL CLOCK
329: RGB DATA
401: 발진기
402: 영상신호 변환기
403: 다중주기 정현파 영상신호
410: 다중주기 정현파 영상신호 및 카메라 트리거 신호 재생기
501: 제어부
502: 카메라
503: 프로젝터
504: PC
510: 다중주기 정현파 영상신호 및 카메라 트리거 신호 재생기를 내장한 구조광원3차원 스캐너
511: 카메라 영상 데이타 신호
512: 프로젝터 제어 신호
513: PC범용 I/O 신호

Claims (3)

  1. 제어부로부터 PERIOD SEL(주기선택신호)신호를 받아 이로부터 선택된 주기의 정현파 영상 신호 재생에 필요한 SYNC, FRONT PORCH, BACK PORCH, VLIMIT, HLIMIT, TABLE SEL, PERIOD #SAMP 값들을 출력하는 COMMAND DECODER,
    발진기로 부터 BASE CLOCK 입력을 받아 PIXEL CLOCK을 출력하는 PLL,
    PIXEL CLOCK 입력을 받아 수평 해상도값까지 카운트하고 카운트 값이 초과할 경우 OVF 신호를 출력하고 초기화되는 수평신호재생용 COUNTER,
    상기 OVF 신호를 입력 받아 수직 해상도값까지 카운트를 하고 초기화되는 수직신호재생용 COUNTER(303),
    상기 수평신호재생용 COUNTER의 값 HCNT와 상기 수직신호재생용 COUNTER의 값 VCNT를 입력으로 받고 상기 SYNC, FRONT PORCH, BACK PORCH 값들을 COMMAND DECODER로 부터 입력받고, PLL로 부터 PIXEL CLOCK을 입력받아 영상신호의 VSYNC와 HSYNC를 출력하고 VSYNC 타이밍 동안 FRAME TRIG(카메라 트리거 신호)를 출력하는 PULSE GENERATOR(304),
    상기 HCNT를 X입력으로 받고 COMMNAD DECODER로부터 상기 PERIOD #SAMP를 Y입력으로 받아 X%Y(X modulo Y)값을 LOOCKUP TABLE 인덱스 값으로 출력하는 X%Y MOD,
    상기 X%Y MOD로부터 출력되는 TABLE 인덱스 값을 TABLE SEL에 의해 선택된 특정 주기의 LOOKUP TABLE로 매핑시켜주는 DEMUX,
    상기 DEMUX에 의해 X%Y MOD로부터 출력되는 TABLE 인덱스 값을 전달받아 해당 인덱스 값에 할당된 정현파의 디지털 샘플 데이터 값을 출력하는 LOOKUP TABLE들,
    상기 LOOKUP TABLE로부터 출력되는 정현파 디지털 데이터 값을 입력받아 RGB DATA로 영상신호 변환기로 전달하는 MUX로 구성되는 다중주기 정현파 영상신호 재생기 및 카메라 트리거 신호 재생기 디지털 코어부와 상기 다중주기 정현파 영상신호 재생기 및 카메라 트리거 신호 재생기 디지털 코어부에 기본 클럭을 제공하는 발진기, 상기 다중주기 정현파 영상신호 및 카메라 트리거 신호 재생기 디지털 코어부가 출력하는 VSYNC, HSYNC, PIXEL CLOCK, RGB DATA를 입력받아 VGA 신호 혹은 HDMI, DVI 신호 등으로 변환하여 출력하는 영상신호 변환기로 구성된 다중주기 정현파 영상신호 및 카메라 트리거 신호 재생기
  2. 제1항에 있어서,
    다중주기 정현파 영상신호 및 카메라 트리거 신호 재생기 디지털 코어부는 CPLD 혹은 FPGA 등의 Programmable Device로 구성된 다중주기 정현파 영상신호 및 카메라 트리거 신호 재생기
  3. 프로젝터, 카메라, 제어부, 다중주기 정현파 영상신호 및 카메라 트리거 신호 재생기로 구성되는 구조광원3차원 스캐너에 있어서,
    상기 다중주기 정현파 영상신호 및 카메라 트리거 신호 재생기는 제어부로부터 PERIOD SEL(주기선택신호)신호를 받아 이로부터 선택된 주기의 정현파 영상 신호 재생에 필요한 SYNC, FRONT PORCH, BACK PORCH, VLIMIT, HLIMIT, TABLE SEL, PERIOD #SAMP 값들을 출력하는 COMMAND DECODER,
    발진기로 부터 BASE CLOCK 입력을 받아 PIXEL CLOCK을 출력하는 PLL,
    PIXEL CLOCK 입력을 받아 수평 해상도값까지 카운트하고 카운트 값이 초과할 경우 OVF 신호를 출력하고 초기화되는 수평신호재생용 COUNTER,
    상기 OVF 신호를 입력 받아 수직 해상도값까지 카운트를 하고 초기화되는 수직신호재생용 COUNTER(303),
    상기 수평신호재생용 COUNTER의 값 HCNT와 상기 수직신호재생용 COUNTER의 값 VCNT를 입력으로 받고 상기 SYNC, FRONT PORCH, BACK PORCH 값들을 COMMAND DECODER로 부터 입력받고, PLL로 부터 PIXEL CLOCK을 입력받아 영상신호의 VSYNC와 HSYNC를 출력하고 VSYNC 타이밍 동안 FRAME TRIG(카메라 트리거 신호)를 출력하는 PULSE GENERATOR(304),
    상기 HCNT를 X입력으로 받고 COMMNAD DECODER로부터 상기 PERIOD #SAMP를 Y입력으로 받아 X%Y(X modulo Y)값을 LOOCKUP TABLE 인덱스 값으로 출력하는 X%Y MOD,
    상기 X%Y MOD로부터 출력되는 TABLE 인덱스 값을 TABLE SEL에 의해 선택된 특정 주기의 LOOKUP TABLE로 매핑시켜주는 DEMUX,
    상기 DEMUX에 의해 X%Y MOD로부터 출력되는 TABLE 인덱스 값을 전달받아 해당 인덱스 값에 할당된 정현파의 디지털 샘플 데이터 값을 출력하는 LOOKUP TABLE들,
    상기 LOOKUP TABLE로부터 출력되는 정현파 디지털 데이터 값을 입력받아 RGB DATA로 영상신호 변환기로 전달하는 MUX로 구성되는 다중주기 정현파 영상신호 재생기 및 카메라 트리거 신호 재생기 디지털 코어부와 상기 다중주기 정현파 영상신호 재생기 및 카메라 트리거 신호 재생기 디지털 코어부에 기본 클럭을 제공하는 발진기, 상기 다중주기 정현파 영상신호 및 카메라 트리거 신호 재생기 디지털 코어부가 출력하는 VSYNC, HSYNC, PIXEL CLOCK, RGB DATA를 입력받아 VGA 신호 혹은 HDMI, DVI 신호 등으로 변환하여 출력하는 영상신호 변환기로 구성된 것을 특징으로 하고,
    상기 프로젝터는 제어부로부터 제어 신호를 받고, 다중주기 정현파 영상신호 및 카메라 트리거 신호 재생기로부터 영상신호를 받아 출력하는 것을 특징으로 하고,
    상기 카메라는 다중주기 정현파 영상신호 및 카메라 트리거 신호 재생기로부터 카메라 트리거 신호를 받아 촬영한 영상 데이터를 제어부에 전달하는 것을 특징으로 하고,
    상기 제어부는 PC로부터 제어 신호를 전달받아 다중주기 정현파 영상신호 및 카메라 트리거 신호 재생기를 제어하여 출력할 주기의 정현파 영상신호를 프로젝터를 통해 측정 대상물에 조사될 수 있게 하고, 다중주기 정현파 영상신호 및 카메라 트리거 신호 재생기에 의해 발생된 카메라 트리거 신호에 의해 카메라로부터 촬영된 영상 데이터를 획득하여 PC에 전송하는 것을 특징으로 하는 구조광원3차원 스캐너


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