KR20140136042A - 모바일 패턴 투사를 위한 장치 및 그 이용 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 모바일 컴퓨터 장치((mobile computer apparatus))들(11)에 측정 대상물(5)의 3차원 이미지(three-dimensional image)를 기록하기 위한 장치의 단순한 통합을 제안하고, 상기 모바일 컴퓨터 장치들(11)은 이러한 목적을 위해 부가 기능들을 제공한다. 이러한 통합은 매우 비용-효과적이고 단순하도록 설계될 수 있다. 이러한 방식으로, 특히, 스마트폰(smartphone)들, 태블릿 컴퓨터(tablet computer)들, 및 PDA(personal digital assistant)들이 이러한 이미지 캡쳐(image capture)를 위해 부가적으로 이용될 수 있다.

Description

모바일 패턴 투사를 위한 장치 및 그 이용 {APPARATUS FOR MOBILE PATTERN PROJECTION AND THE USE THEREOF}
본 발명은 액티브 삼각측량 원리(active triangulation principle)에 따라, 표면을 갖는 측정 대상물(measurement object)의 3차원 이미지(three-dimensional image)를 기록하기 위한 장치들 및 그 이용들에 관한 것으로, 상기 장치는, 제 1 관점(perspective)에서 측정 대상물 상으로 광 패턴(light pattern)을 투사하기 위한 투사기 디바이스(projector device), 광 패턴과 함께 측정 대상물의 동기식 기록(synchronous recording)을 위해, 투사기 디바이스와 동기식으로 적어도 하나의 추가의 관점에서 기록하는 적어도 하나의 카메라 디바이스(camera device), 및 대상물의 표면에 맵핑(map)되는 공간 좌표들의 계산을 위한 컴퓨터 디바이스(computer device)를 포함하고, 상기 계산은 동기식 기록에 의해 수행된다.
DE　41　15　445　A1은, 이미지 저장 디바이스(image storage device)를 갖는 비디오 카메라(video camera), 및 광학 유닛(optical unit) 및 코딩 및 저장 디바이스(coding and storage device)를 갖고, 미리 규정된 주파수를 갖는 광 섹션 면들의 형태로 대상물을 마킹(marking)하기 위한 코드를 대상물 상으로 투사하는 레이저 투사기(laser projector)에 의해, 액티브 삼각측량 원리에 따라 대상물의 3차원 이미지를 기록하기 위한 방법을 개시하며, 투사기는 대상물의 기록 동안 대상물 마킹들을 기록하는 비디오 카메라와 동기화된다.
US　2002/0162886　A1은, 수동으로 조종가능하고, 광 빔 투사기(light beam projector), 대물 렌즈(objective lens), 및 광 검출기를 갖는 조면계(profilometer)를 갖는, 3차원 스캐닝(scanning)을 위한 장치를 포함하는, 3차원 스캐닝을 위한 시스템(system)을 개시한다.
액티브 삼각측량의 방법은 모바일, 핸드-헬드 3D 측정 디바이스(mobile, hand-held 3D measuring device)들을 실현하기 위해 점점 더 이용되고 있다. 이미지 기록(image recording)들은 통상적으로 외부 데이터 프로세싱 유닛(external data processing unit)에 통신되고, 상기 외부 데이터 프로세싱 유닛에 의해 3D 데이터 세트(data set)들로 변환된다. 패턴 투사(pattern projection)를 위한 핸드-헬드 디바이스(hand-held device) 및 고정식 카메라(stationary camera)를 이용하여 동작하는 기기(appliance)들이 마찬가지로 알려져 있다.
종래의 솔루션(solution)들은 비교적 높은 비용들과 연관된다. 종래의 실시예들은 부피가 크고(bulky), 무겁고, 유선이다.
본 발명에 의해 해결되는 문제는, 측정 대상물의 표면에 맵핑되는 공간 좌표들의 단순하고, 비용-효과적이고, 조밀하고, 모바일의 포착(acquisition)을 위한 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
문제는 주요 청구항에서 청구된 바와 같은 장치에 의해 해결된다.
제 1 양상은, 액티브 삼각측량 원리에 따라, 표면을 갖는 측정 대상물의 3차원 이미지를 기록하기 위한 장치를 청구하며, 상기 장치는 다음의 컴포넌트 부분(component part)들을 포함한다. 제 1 관점에서 측정 대상물 상으로 광 패턴을 투사하기 위한 투사기 디바이스. 광 패턴과 함께 측정 대상물의 동기식 기록을 위해, 투사기 디바이스와 동기식으로 적어도 하나의 추가의 관점에서 기록하는 적어도 하나의 카메라 디바이스. 대상물의 표면에 맵핑되는 공간 좌표들의 계산을 위한 컴퓨터 디바이스 ― 상기 계산은 동기식 기록에 의해 수행됨 ―. 장치는, 상기 장치가, 3차원 이미지의 제공에 덧붙여 부가 기능들을 제공하는 모바일 컴퓨터 디바이스(mobile computer device)에 의해 제공된다는 사실을 특징으로 한다.
부가적으로 액티브 삼각측량의 방법에 따른 3차원 광학 측정 디바이스(three-dimensional optical measuring device)들로서 휴대용 미니컴퓨터(portable minicomputer)들을 이용하는 것을 가능하게 하는 장치들 및 방법들이 청구된다.
추가의 유리한 구성들은 종속 청구항들과 연관되어 청구된다.
유리한 구성에 따르면, 3차원 이미지 기록에 덧붙여 부가 기능들을 제공하는 모바일 컴퓨터 장치(mobile computer apparatus)는, 셀폰(cellphone), PDA(personal digital assistant), 태블릿 퍼스널 컴퓨터(tablet personal computer) 또는 뮤직 플레이어(music player)일 수 있다. 원칙적으로, 모든 종래의 미니컴퓨터들은 모든 이러한 컴퓨터 장치들에 포함된다. 예로서, 이른바 "스마트폰(smartphone)들"이 마찬가지로 포함된다.
추가의 유리한 구성에 따르면, 카메라 디바이스 및 컴퓨터 디바이스는 모바일 컴퓨터 장치의 카메라 및 컴퓨터일 수 있다.
추가의 유리한 구성에 따르면, 투사기 디바이스는, 모바일 컴퓨터 장치 외부에서 상기 모바일 컴퓨터 장치에 고정될 수 있다.
추가의 유리한 구성에 따르면, 투사기 디바이스는, 모바일 컴퓨터 장치에 통합된 플래시 조명 유닛(flash illumination unit)의 앞에, 상기 플래시 조명 유닛의 광학 축을 따라, 빔을 성형(shape)하는 광학 유닛, 및 빔을 측정 대상물 상으로 이미징(image)하는 광학 유닛을 가질 수 있다.
추가의 유리한 구성에 따르면, 투사기 디바이스는 전용 조명 디바이스(dedicated illumination device), 빔을 성형하는 광학 유닛, 및 빔을 측정 대상물 상으로 이미징하는 광학 유닛을 가질 수 있다.
추가의 유리한 구성에 따르면, 투사기 디바이스는 모바일 컴퓨터 디바이스에 완전히 통합될 수 있다.
추가의 유리한 구성에 따르면, 빔을 성형하는 광학 유닛은 균질하게 조명된 패턴 트랜스페어런시(homogeneously illuminated pattern transparency)일 수 있다.
추가의 유리한 구성에 따르면, 투사기 디바이스는 컴퓨터 장치에 의해 전력을 공급받을 수 있다.
추가의 유리한 구성에 따르면, 컴퓨터 장치는 3차원 이미지 기록에 부가하여 기능들을 제공하는 휴대용 미니컴퓨터일 수 있다. 이러한 부가 기능들은 예를 들어, 통신, 뮤직, 또는 임의의 다른 애플리케이션들을 가능하게 할 수 있다.
추가의 유리한 구성에 따르면, 본 발명에 따른 장치는, 예를 들어, 측정 대상물을 비파괴적으로(nondestructively) 검사하기 위해, 리버스 엔지니어링(reverse engineering)을 위해, 또는 소비자 일렉트로닉스(consumer electronics)를 위해 이용될 수 있다.
본 발명은 도면들과 함께 예시적인 실시예들에 기초하여 매우 상세하게 설명되며, 도면들에서:
도 1은 종래의 방법의 예시적인 실시예를 도시하고;
도 2a 내지 도 2e는 본 발명에 따른 장치의 제 1 예시적인 실시예를 도시하고;
도 3a 내지 도 3d는 본 발명에 따른 장치의 제 2 예시적인 실시예를 도시하고;
도 4는 본 발명에 따른 장치의 추가의 예시적인 실시예를 도시하고;
도 5a 내지 도 5f는 측정 패턴들의 예시적인 실시예들을 도시하고;
도 6은 본 발명에 따른 장치의 다양한 이용들을 도시한다.
액티브 삼각측량의 종래의 방법은, 광 패턴을 투사하기 위한 투사기 디바이스(1)를 이용하고, 이는 예를 들어, 스트라이프 인덱스(stripe index)(i)에 의해 특징지어질 수 있다. 광 패턴들은 예를 들어, 레이저 라인(laser line), 스트라이프 패턴(stripe pattern), 또는 색 패턴(color pattern)으로서 발생될 수 있다. 도 1a는 광 패턴(3)으로서 스트라이프 패턴을 도시한다. 도 1a는 측정 대상물(5) 상으로 투사된 색-코딩 측정 패턴(color-coded measurement pattern)의 흑백 표현을 도시한다. 부가하여, 광 패턴(3)은 하나의 또는 복수의 카메라들(7)에 의해 상이한 관점에서 동기식으로 기록된다. 측정 대상물(5) 상으로 투사된 패턴(3)이 카메라 이미지에서 식별될 수 있는 경우, 즉, 패턴 투사기(pattern projector)(1)에서 그의 근원(origin)에 할당될 수 있는 경우, 측정 대상물(5)의 표면을 나타내는 공간에서의 좌표들이, 카메라(7) 및 투사기(1)의 시야의 2개의 라인들의 도움으로 컴퓨터 디바이스(9)에 의해 계산될 수 있다. 도 1a는 투사기 어레인지먼트(projector arrangement)(1)와 카메라 디바이스(7) 사이의 참조 부호 B를 갖는 요구된 삼각측량 기초를 도시한다. 도 1b는 측정 대상물(5)의 예로서 사람 얼굴의 ― 복수의 측정들로부터 어셈블링(assemble)된 ― 3D 모델(model)의 하나의 예시적인 실시예를 도시한다.
도 2a 내지 도 2e는 본 발명에 따른 장치의 제 1 예시적인 실시예를 도시한다. 이러한 예시적인 실시예에 따르면, 투사기 디바이스(1)는 모바일 컴퓨터 장치(11)의 외부 상에서 상기 모바일 컴퓨터 장치(11)에 고정된다. 이러한 예시적인 실시예에 따르면, 3차원 이미지 기록에 덧붙여 기능들을 제공하는 모바일 컴퓨터 장치(11)는 셀폰, 특히 이른바 스마트폰이다. 도 2a는 부가 기능들을 제공하는 모바일 컴퓨터 장치(11)의 정면도를 도시한다. 원칙적으로, 이러한 컴퓨터 장치들은, 임의의 원하는 기능들을 가능하게 하는 미니컴퓨터들일 수 있다. 도 2b 및 도 2c는 컴퓨터 장치(11)의 후방측의 각각의 도면들을 도시한다. 도 2b는 우측 상에, 컴퓨터 장치(11)에 통합된 카메라 디바이스(7)를, 그리고, 그와 나란히 좌측 상에, 컴퓨터 장치(11)에 이미 통합된 플래시 조명 유닛(13)을 도시한다. 플래시 조명 유닛(13)은 측정 대상물(5)의 노출을 위해 통상적으로 이용된다. 도 2c는 모바일 컴퓨터 장치(11)의 외부 상에서 상기 모바일 컴퓨터 장치(11)에 고정된 투사기 디바이스(1)를 도시한다. 투사기 디바이스(1)가 카메라 플래시(camera flash)를 이용하여서, 투사기 디바이스는 플래시 투사기 서플리먼트(flash projector supplement)로 지시될 수 있다. 도 2c에 따르면, 투사기 디바이스(1)는 모바일 컴퓨터 장치(11)에 통합된 플래시 조명 유닛(13)의 앞에 배열되고, 바람직하게 거기에 고정된다. 도 2d는 위로부터의 도 2c에 따른 도면을 도시한다. 모바일 컴퓨터 장치(11)는 3차원 이미지 기록을 수행하기 위해 플래시 조명 유닛(13) 및 카메라 디바이스(7)를 이용한다. 투사기 디바이스(1)는 모바일 컴퓨터 장치(11)에 통합된 플래시 조명 유닛(13)의 앞에 배열된다. 투사기 디바이스(1)는, 플래시 조명 유닛(13)의 광학 축을 따라, 빔을 성형하는 광학 유닛 및 빔을 측정 대상물(5) 상으로 이미징하는 광학 유닛을 갖는다. 도 2d는 평면형의 측정 대상물(5) 상으로 투사되는 광 패턴(3)을 도시한다. 각도(Φ)는 카메라 디바이스(7)의 뷰잉 빔(viewing beam)과 광 패턴 빔(light pattern beam) 사이의 각도를 나타낸다. 더욱이, 참조 부호 B는 삼각측량 베이스라인(triangulation baseline)을 지시한다. 도 2e는, 도 2a에 따른 정면도를, 부가적으로, 예로서 투사된 광 패턴(3) 및 모바일 컴퓨터 장치(11)에 이미 원래 통합된 플래시 조명 유닛(13)을 이용한 투사기 디바이스(1)와 카메라 디바이스(7)의 결합의 예시와 함께 다시 한번 도시한다. 도 2a 내지 도 2e는 액티브 삼각측량의 목적을 위한 측정 패턴들의 투사를 위해, 팩토리-통합된 포토그래픽 플래시(factory-integrated photographic flash)의 이용에 대한, 본 발명에 따른 제 1 예시적인 실시예를 도시한다. 도 2a는 예로서, PDA(personal digital assistant) 또는 스마트폰의 형태의 휴대용 미니컴퓨터를 도시한다. 도 2b는 카메라 디바이스(7) 및 포토그래픽 플래시 조명 유닛(photographic flash illumination unit)(13)을 포함하는 점점 더 팩토리-통합되는 결합을 도시한다. 도 2c는, 통합된 플래시 조명 유닛(13)의 도움으로 측정 광 패턴(3)을 투사하기 위한 투사기 디바이스(1)의 하나의 가능한 실시예를 도시한다. 도 2d는, 측정될 대상물(5)의 표면 상에서 반사되고, 통합된 카메라 디바이스(7)에 의해 기록되는 투사된 측정 광 패턴(3)을 예로서 도시한다. 광 패턴(3)은, 이미지 기록 후에, 복수의 카메라 픽셀(camera pixel)들과 측정 패턴의 복수의 스트라이프들 또는 포인트들 사이의 대응을 확립하는 것이 가능한 방식으로 구성된다. 각각의 경우에서 카메라 디바이스(7) 및 투사기 디바이스(1)로부터의 시야의 2개의 대응하는 라인들의 기하학적 교차는, 3차원 좌표계에서 표면 포인트를 획득하는 결과를 갖는다. 이는, 액티브 삼각측량의 종래의 방법에 대응한다. 다수의 기하학적 교차들은, 측정 대상물(5)의 측정될 표면의 거의 정확한 3D 표현을 초래한다. 도 2e는 상이한 관점에서의, 도 2d에 따른 예시를 도시한다.
도 2a 내지 도 2e는 현대식 휴대용 미니컴퓨터의, 본 발명에 따른 하나의 예시적인 실시예를 도시한다. 스마트폰들, PDA(personal digital assistant)들 또는 태블릿 컴퓨터들은 점점 더, 팩토리-통합된 카메라 디바이스(7)를 보급받는다. 가장 최근의 기기들은 부가적으로, 통합된 포토그래픽 플래시 조명 유닛(13)을 갖는다. 이러한 플래시 조명 유닛(13)은, 구조화된 조명 및 삼각측량을 목표로 패턴 투사를 위한 광원으로서 이용될 수 있다. 이러한 목적을 위해, 균질하게 조명된 대응하는 패턴 트랜스페어런시를 이용하는 빔 성형 디바이스(beam shaping device)의 이용이 이루어진다. 원칙적으로, 대응하는 패턴 스텐실(pattern stencil)들이 이용될 수 있다. 트랜스페어런시 ― 상기 트랜스페어런시를 통해 방사가 투과됨 ― 또는 스텐실 ― 상기 스텐실을 통해 방사가 투과됨 ― 은 차례로, 이미징 광학 유닛(imaging optical unit)에 의해 측정될 대상물(5) 상으로 투사된다. 광학 유닛의 빔 성형 부분(beam shaping part) 및 이미징 부분(imaging part)은 공통의 투사기 디바이스(1)에 통합되고, 플래시 조명 유닛(13)의 광학 축을 따라 피팅(fit)될 수 있다. 투사기 디바이스(1)와 함께 통합된 카메라 디바이스(7)는, 부가 기능들을 제공하는 모바일 컴퓨터 장치들(11)을 부가적으로 3차원 측정기(three-dimensional measuring instrument)들로서 이용하는 것을 가능하게 한다. 이러한 3D 포착 디바이스(3D acquisition device)들은 예를 들어, 측정 대상물(5)을 검사하기 위한 비파괴 검사 기법을 위해 이용될 수 있다.
도 2a 내지 도 2e는, 원래 사진들을 촬영하기 위해 이용되는 플래시 조명 유닛(13)으로부터의 광을 이용하여, 빔 성형 및 균질화에 의해, 특히 패턴 트랜스페어런시의 형태로, 액티브 삼각측량에 적합한 패턴을 조명하는 실시예를 예시한다. 이러한 포토그래픽 플래시 조명 유닛들(13)은 점점 더, 현대식 휴대용 미니컴퓨터들, 이를 테면, 예를 들어, 스마트폰들, PDA(personal digital assistant) 또는 태블릿 PC들에 통합된다. 본 발명에 따른 투사 디바이스(1)는 측정될 대상물(5) 상으로 패턴 트랜스페어런시를 투사하기 위한 광학 유닛을 더 포함한다. 휴대용 미니컴퓨터에 통합된 카메라 디바이스(7)와 함께, 본 발명에 따른 장치는, 3차원 광학 측정을 위해 부가적으로 이용될 수 있는 시스템을 발생시킨다.
기존의 종래의 컴포넌트들의 그리고 적응된 외부 투사기 디바이스(1)의, 본 발명에 따른 대안적인 이용은, 다음의 이점들을 제공한다. 비용-효과적이고, 조밀하며, 가볍고, 무선인 실시예들이 제공될 수 있다. 종래의 모바일 컴퓨터 장치들로의 통합은 용이하게 구현될 수 있는데, 그 이유는 모바일 컴퓨터 장치에 의해 제공되는 통합된 데이터 프로세싱 파워(data processing power)가 3D 스캔들을 프로세싱하기에 충분하기 때문이다. 그러므로, 어떠한 추가의 부가적인 퍼스널 컴퓨터 하드웨어(personal computer hardware)도 요구되지 않는다. 부가하여, 3D 데이터는 무선 데이터 통신(wireless data communication)에 의해, 예를 들어, WLAN 또는 블루투스(Bluetooth) 또는 메모리 카드(memory card)들에 의해 단순한 방식으로 구현될 수 있다.
도 3a 내지 도 3d는 본 발명에 따른 장치의 제 2 예시적인 실시예를 도시한다. 도 3a 내지 도 3d에 따르면, 모바일 미니컴퓨터로서, 스마트폰이 모바일 컴퓨터 장치(11)로서 제안된다. 도 3a는 부가 기능들을 제공하는 모바일 컴퓨터 장치(11)의 정면도를 도시하고, 투사기 디바이스(1)는 모바일 컴퓨터 장치(11)의 외부 상에서 상기 모바일 컴퓨터 장치(11)에 고정된다. 투사기 디바이스(1)는 여기서, 전용 조명 디바이스, 빔을 성형하는 광학 유닛, 및 빔을 측정 대상물 상으로 이미징하는 광학 유닛을 갖는다. 투사기 디바이스(1)는, 모바일 컴퓨터 장치(11)에 기계적으로 커플링(couple)되는 투사기 유닛의 부분일 수 있다. 상기 투사기 유닛은, 예를 들어, 기계적으로 해제가능한(releasable) 방식으로 모바일 컴퓨터 장치(11)에 고정될 수 있다. 부가하여, 투사기 유닛은 선회가능 방식으로 배열될 수 있다. 참조 부호 15는 대응하는 고정 디바이스(fixing device)를 지시한다. 하드웨어 동작 엘리먼트(hardware operating element)들은 참조 부호 17에 의해 식별된다. 도 3b는 도 3a에 따른 도면의 후방측에서의 도면을 도시한다. 카메라 디바이스(7)는 외부 투사기 디바이스(1)와 결합될 수 있다. 도 3c는 측면도를 도시하고, 투사기 디바이스(1)는 투사기 유닛(2)에 의해 모바일 컴퓨터 장치(11)에 기계적으로 커플링되고, 예시적인 광 패턴(3)을 측정 대상물(5)의 표면 상으로 투사한다. 투사기 디바이스(1)에 대한 카메라 디바이스(7)의 공간적인 어레인지먼트는 삼각측량을 위해 요구되는 베이스라인(B)을 규정한다. 각도(Φ)는 뷰잉 빔에 대한 패턴 빔의 경로에 의해 규정된다. 도 3d는 투사된 광 패턴(3)을 부가적으로 갖는 정면도를 다시 한번 도시한다. 도 3a 내지 도 3d는 회전가능 방식으로 모바일 컴퓨터 장치(11)에 기계적으로 커플링되는 투사기 유닛(2)에 통합된 투사기 디바이스(1)를 도시한다. 특히 유리하게, 투사기 유닛(2)은 모바일 컴퓨터 장치(11)에 의해 전력을 직접적으로 공급받을 수 있다. 도 3a 내지 도 3d는 액티브 삼각측량의 목적을 위해 측정 패턴으로서 광 패턴(3)을 투사하기 위한 외부 투사기 유닛(2)을 도시하고, 상기 외부 투사기 유닛(2)은 투사기 디바이스(1)를 수용한다. 도 3a 및 도 3b는 예로서, 광 패턴(3)을 투사하기 위한 피팅된 외부 투사기 유닛(2)의, 스마트폰 또는 PDA(personal digital assistant)의 형태의 휴대용 미니컴퓨터를 도시한다. 도 3c 및 도 3d는 예로서, 측정될 측정 대상물(5)의 표면 상에서 반사되고, 모바일 컴퓨터 장치(11)에 통합된 카메라 디바이스(7)에 의해 기록되는 투사된 측정 패턴을 도시한다. 도 3c 및 도 3d와 함께, 도 2d의 설명에 대한 참조가 부가적으로 이루어진다. 도 2a 내지 도 2e와 대조적으로, 통합된 포토그래픽 플래시 조명 유닛이, 구조화된 조명을 목표로 패턴 투사를 위한 광원으로서 이용되는 경우, 패턴 투사는 이제 외부 투사기 유닛(2)에 의해 이루어진다. 이러한 실시예에 따르면, 패턴 투사를 위한 외부 투사기 유닛(2)은 모바일 컴퓨터 장치(11)에 피팅된다. 이러한 경우, 이러한 투사기 유닛(2)은 매우 조밀한 방식으로 구현될 수 있다. 부가하여, 이러한 투사기 유닛(2)은 모바일 컴퓨터 장치에 의해 전력을 공급받을 수 있고, 따라서, 본 발명에 따른 장치의 휴대성(portability) 및 무선 성질(wireless nature)을 초래한다. 도 3a 내지 도 3d에 따른 예시적인 실시예는, 액티브 삼각측량에 적합한 패턴을 투사하기 위한 투사기 유닛(2)을 포함하는 본 발명에 따른 장치를 도시하고, 이는 휴대용 미니컴퓨터 상에 장착하기 위한 가능성을 제공하고, 적합한 경우, 상기 미니컴퓨터에 의한 전력 공급을 가능하게 한다. 액티브 삼각측량의 방법을 수행할 수 있는 3D 측정 장치가 조합하여 발생된다.
도 4는 본 발명에 따른 장치의 추가의 예시적인 실시예를 도시한다. 도 4는 모바일 컴퓨터 장치의 예로서 스마트폰을 도시한다. 이러한 정면도는 하드웨어 작동 엘리먼트(hardware actuation element)들(17) 및 터치-감지 디스플레이(touch-sensitive display)(19)를 도시하고, 상기 터치-감지 디스플레이(19)는 마찬가지로 터치스크린(touchscreen)으로 지시될 수 있다. 참조 부호 21은 소프트웨어의 측면에서만 제공되는 동작 엘리먼트들을 나타낸다. 이들은 특히, 모바일 컴퓨터 장치(11)에 의해 수행되는 프로시저(procedure)들을 스위칭(switching)하기 위한 이른바 아이콘(icon)들이다. 참조 부호 23은 측정 대상물(5)의 인터렉티브 3D 프리뷰(interactive 3D preview)를 표시한다. 도 4는 모바일 미니컴퓨터로의 3D 측정 장치의 통합의, 본 발명에 따른 하나의 예시적인 실시예를 도시한다. 종래의 사용자 인터페이스(user interface)들이, 3D 측정 프로세스들의 제어 및 인터렉티브 표현(interactive representation)을 위해 단순하고 효과적으로 이용될 수 있다. 도 4에 따르면, 모바일 컴퓨터 장치들(11)의 이미 통합된 디바이스들은 측정 광 패턴들(3)을 투사하기 위해 이용된다. 대응하여, 도 4에 따른 본 발명에 따른 실시예는, 대응하는 모바일 컴퓨터 장치들에 이미 팩토리-통합된 투사기들을 이용한다. 매체 표현(media representation)을 위해, 예를 들어, 사진들 또는 필름(film)들을 표현하기 위해 통합된 투사기들은, 액티브 삼각측량의 목적을 위한 패턴 투사를 위해 이용될 수 있고, 그 결과로, 3D 측정들이 단지 소프트웨어 발전들에 의해 단순한 방식으로 가능해진다. 대응하여, 도 4에 따르면, 액티브 삼각측량을 위해 요구되는 투사기 디바이스(1)는 이미 이용가능한 종래의 모바일 컴퓨터 장치(11)에 완전히 통합된다. 팩토리-통합된 카메라 또는 카메라 디바이스(7)와 함께 휴대용 미니컴퓨터들에 팩토리-통합된 투사 디바이스들 또는 투사기 디바이스들(1)은 액티브 삼각측량의 방법에 따른 3D 측정을 위해 이용된다. 액티브 삼각측량의 방법들과 함께 기존의 컴포넌트들의 결합의 이러한 이용은, 부가적인 이점, 즉, 3D 측정 데이터의 획득을 초래한다. 어떠한 부가적인 장치들로 요구되지 않는다. 구현은 단순한 방식으로 소프트웨어의 측면에서 실시될 수 있다. 완전한 통합은 특히, 감소된 비용들과 관련하여 특히 유리하다. 도 4는 통합된 스크린, 즉, 이른바 터치스크린이, 적합한 경우, 측정 결과들의 인터렉티브 시각화(interactive visualization)를 위해 또는 3D 모델을 네비게이팅(navigating)하기 위해 어떻게 이용될 수 있는지를 도시한다.
도 5a 내지 도 5f는 3차원 이미지들을 기록하기 위한 측정 패턴들로서 적합한 패턴들의 예시적인 실시예들을 도시한다. 이러한 패턴들은 본 발명에 따른 장치에 의해 투사될 수 있다. 이러한 광 패턴들(3)은 종래 기술에서 이미 알려져 있다.
도 6은 본 발명에 따른 장치의 다양한 이용들(Vx)을 예시한다. 본 발명에 따른 장치들 및 대응하는 방법들로부터 초래되는 3D 측정기들은 본질적으로, 매우 높은 비용-유효성 및 이동성을 특징으로 한다. 애플리케이션의 가능한 영역들은, 특히, 예를 들어, 품질 제어들 또는 인스펙션(inspection)들을 위한 비파괴 검사 기술, 리버스 엔지니어링, 및 예를 들어, 소비자 일렉트로닉스의 분야들에서 발견된다. 위치 결정 및 포지션 변경(position change)들을 위한 부가적인 센서 시스템(sensor system)들과 복수의 3D 기록들 ― 비디오 모드(video mode)에 대응함 ― 의 결합은, 심지어 복잡한 공간 구조들을 포착하는 것을 가능하게 한다. 내부 카메라 또는 외부 카메라에 의해 수행된 2D 이미지 기록과 3D 포착을 결합시킴으로써, 2D 이미지 콘텐츠(image contents)를 대상물의 3D 표면 상에 맵핑하는 것이 가능하다. 이러한 방법은, 예를 들어, 적합한 조명에 의해, 예를 들어, 자외선 광에 의해, 대상물의 표면 상에 형광성의 또는 다른 물질들을 시각화하는 것, 및 로컬라이징된 방식(localized manner)으로 물질들의 포지션들을 대상물에 할당하는 것을 가능하게 한다.
본 발명은 측정 대상물(5)의 3차원 이미지를 기록하기 위한 장치의, 모바일 컴퓨터 장치들(11)로의 단순한 통합을 제안하고, 상기 모바일 컴퓨터 장치들(11)ㅇ은 그에 부가하여 기능들을 제공한다. 이러한 통합은 매우 비용-효과적이고 단순하게 구현될 수 있다. 이러한 방식으로, 특히, 스마트폰들, 태블릿 컴퓨터들, 및 PDA(personal digital assistant)들이 이러한 이미지 포착을 위해 부가적으로 이용될 수 있다.

Claims (11)

  1. 액티브 삼각측량 원리(active triangulation principle)에 따라, 표면을 갖는 측정 대상물(measurement object)(5)의 3차원 이미지(three-dimensional image)를 기록하기 위한 장치로서,
    제 1 관점(perspective)에서 상기 측정 대상물 상으로 광 패턴(light pattern)(3)을 투사하기 위한 투사기 디바이스(projector device)(1);
    상기 광 패턴과 함께 상기 측정 대상물의 동기식 기록(synchronous recording)을 위해, 상기 투사기 디바이스와 동기식으로 적어도 하나의 추가의 관점에서 기록하는 적어도 하나의 카메라 디바이스(camera device)(7);
    상기 대상물의 표면에 맵핑(map)되는 공간 좌표들의 계산을 위한 컴퓨터 디바이스(computer device)(9) ― 상기 계산은 상기 동기식 기록에 의해 수행됨 ―
    를 포함하고,
    상기 액티브 삼각측량 원리에 따라, 표면을 갖는 측정 대상물(5)의 3차원 이미지를 기록하기 위한 장치는, 부가 기능들을 제공하는 모바일 컴퓨터 장치(mobile computer apparatus)(11)에 의해 제공되는,
    액티브 삼각측량 원리에 따라, 표면을 갖는 측정 대상물의 3차원 이미지를 기록하기 위한 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    부가 기능들을 제공하는 상기 모바일 컴퓨터 장치는 셀폰(cellphone), 퍼스널 디지털 시스템(personal digital system), 태블릿 퍼스널 컴퓨터(tablet personal computer) 또는 뮤직 플레이어(music player)인,
    액티브 삼각측량 원리에 따라, 표면을 갖는 측정 대상물의 3차원 이미지를 기록하기 위한 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 카메라 디바이스 및 상기 컴퓨터 디바이스는 상기 모바일 컴퓨터 장치의 카메라 및 컴퓨터인,
    액티브 삼각측량 원리에 따라, 표면을 갖는 측정 대상물의 3차원 이미지를 기록하기 위한 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 투사기 디바이스는 상기 모바일 컴퓨터 장치 외부에서, 상기 모바일 컴퓨터 장치에 고정되는,
    액티브 삼각측량 원리에 따라, 표면을 갖는 측정 대상물의 3차원 이미지를 기록하기 위한 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 투사기 디바이스는, 상기 모바일 컴퓨터 장치에 통합된 플래시 조명 유닛(flash illumination unit)(13)의 앞에, 상기 플래시 조명 유닛의 광학 축을 따라, 빔(beam)을 성형(shape)하는 광학 유닛(optical unit), 및 상기 빔을 상기 측정 대상물 상으로 이미징(image)하는 광학 유닛을 갖는,
    액티브 삼각측량 원리에 따라, 표면을 갖는 측정 대상물의 3차원 이미지를 기록하기 위한 장치.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 투사기 디바이스는 전용 조명 디바이스(dedicated illumination device), 빔을 성형하는 광학 유닛, 및 상기 빔을 상기 측정 대상물 상으로 이미징하는 광학 유닛을 갖는,
    액티브 삼각측량 원리에 따라, 표면을 갖는 측정 대상물의 3차원 이미지를 기록하기 위한 장치.
  7. 제 3 항에 있어서,
    상기 투사기 디바이스는 상기 모바일 컴퓨터 장치에 완전히 통합되는,
    액티브 삼각측량 원리에 따라, 표면을 갖는 측정 대상물의 3차원 이미지를 기록하기 위한 장치.
  8. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,
    상기 빔을 성형하는 광학 유닛은 균질하게 조명된 패턴 트랜스페어런시(homogeneously illuminated pattern transparency)인,
    액티브 삼각측량 원리에 따라, 표면을 갖는 측정 대상물의 3차원 이미지를 기록하기 위한 장치.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 투사기 디바이스는 상기 컴퓨터 장치에 의해 전력을 공급받는,
    액티브 삼각측량 원리에 따라, 표면을 갖는 측정 대상물의 3차원 이미지를 기록하기 위한 장치.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 컴퓨터 장치는 휴대용 미니컴퓨터(portable minicomputer)인,
    액티브 삼각측량 원리에 따라, 표면을 갖는 측정 대상물의 3차원 이미지를 기록하기 위한 장치.
  11. 측정 대상물을 비파괴적으로(nondestructively) 검사하기 위한, 리버스 엔지니어링(reverse engineering)을 위한, 또는 소비자 일렉트로닉스(consumer electronics)를 위한, 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 따른 장치의 이용.
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