KR20150018026A - 3차원 카메라 - Google Patents

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KR20150018026A
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엘지전자 주식회사
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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
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    • H04N13/00—Stereoscopic video systems; Multi-view video systems; Details thereof
    • H04N2013/0074—Stereoscopic image analysis
    • H04N2013/0081—Depth or disparity estimation from stereoscopic image signals

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Abstract

본 발명에 따른 3차원 카메라는 탑재 위치가 고정된 수광부에 대하여 서로 대칭되는 복수의 위치에서 상기 수광부를 통하여 수신될 반사광 형성을 위하여 미리 정해진 타입의 복수의 광을 생성하여 송출하는 송광부 및 상기 수광부를 통하여 수신되는 상기 복수의 위치에서 송출된 복수의 광에 대한 복수의 반사광에 기초하여 전방 물체까지의 거리를 산출하는 제어부를 포함할 수 있다.

Description

3차원 카메라{3 DEMENSIONAL CAMERA}
본 발명은 3차원 카메라에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 광을 발생하여 송출하는 송광부와 송출된 광에 기초하여 생성되는 반사광을 수신하여 물체까지의 거리를 산출할 수 있는 3차원 카메라에 관한 것이다.
종래의 카메라는 2 차원 이미지 센서를 이용하여 영상을 획득하는 것이었으므로 3 차원 정보인 물체까지의 거리(depth) 정보를 얻을 수 없었다. 그러나 최근에는 전방 물체까지의 거리 정보를 획득하기 위한 방법으로 다양한 기술이 개발되어 사용되고 있다. 이러한 전방 물체에 대한 거리 정보를 획득하는 방식에는 구조광 방식, TOF(Time Of Flight) 방식, RGBIR 방식, 스테레오 카메라 방식 등이 있다.
먼저, 구조광 방식은 특정 패턴이 코팅된 레이저 광을 물체에 조사하고, 그에 기초하여 되돌아오는 반사광을 획득한 다음, 패턴의 쉬프트 량을 계산하고 그에 기초하여 전방 물체에 대한 거리 정보를 획득하는 방식을 말한다.
다음으로, TOF 방식은 광을 조사한 다음 조사된 광에 대한 반사광이 수신되는 시간에 기초하여 물체까지의 거리를 산출하는 방식을 말한다.
그리고, RGBIF 방식은 1개의 카메라에 RGB 색상 정보를 획득하는 RGB 센서와 거리 정보 측정용 IR 센서를 모두 포함하여 2차원 영상과 물체까지의 거리 정보를 함께 획득하는 방식을 말한다.
상술한 거리 정보 획득 방식들에 따르면, 미리 정해진 타입의 광을 송출하는 송광부와 상기 송광부에서 송출된 빛에 기초한 반사광을 수신하는 수광부의 배치에 있어서의 물리적 비대칭성에 기인하여 거리 정보의 정확성이 저하되는 문제점이 있다.
이에, 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 송광부와 수광부 배열에 있어서의 구조적 비대칭성을 보완하여 보다 정확한 거리 정보를 획득하여 제공할 수 있는 3차원 입체 카메라를 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 카메라는, 탑재 위치가 고정된 수광부; 상기 수광부에 대하여 서로 대칭되는 복수의 위치에서 상기 수광부를 통하여 수신될 반사광 형성을 위하여 미리 정해진 타입의 복수의 광을 생성하여 송출하는 송광부; 및 상기 수광부를 통하여 수신되는 상기 복수의 위치에서 송출된 복수의 광에 대한 복수의 반사광에 기초하여 전방 물체까지의 거리를 산출하는 제어부를 포함할 수 있다.
상기 송광부는, 상기 복수의 위치에 고정되어 마련되는 복수의 송광 모듈을 포함할 수 있다. 이때, 상기 제어부는, 일정 시간차로 상기 복수의 광 중 대응되는 광을 생성하여 송출하도록 상기 복수의 송광 모듈을 제어하며, 상기 일정 시간차를 고려하여 상기 복수의 반사광을 수신하도록 상기 수광부를 제어할 수 있다.
상기 송광부는, 상기 복수의 위치에 고정되어 마련되는 복수의 송광 모듈을 포함할 수 있다. 이때, 상기 제어부는, 동시에 서로 다른 파장 대역을 갖는 복수의 광을 생성하여 출력하도록 상기 복수의 송광 모듈을 제어하며, 상기 복수의 광을 동시에 수신하도록 상기 수광부를 제어할 수 있다.
상기 3차원 카메라는, 구조광 방식의 3차원 카메라일 수 있으며, 상기 송광부는, 상기 복수의 위치에 고정되어 마련되는 복수의 송광 모듈을 포함할 수 있다. 이때, 상기 제어부는, 서로 다른 패턴의 복수의 레이저 광을 송출하도록 상기 복수의 송광 모듈을 제어할 수 있다.
상기 송광부는, 송광 모듈; 및 상기 제어부의 제어하에 상기 송광 모듈의 위치를 변경시킬 수 있는 위치 변경부를 포함할 수 있다. 이때, 상기 제어부는, 상기 위치 변경부를 제어하여 상기 송광 모듈의 위치를 상기 복수의 위치 중 어느 하나로 변경하면서, 상기 송광 모듈의 위치에 대응되도록 미리 정해진 타입의 광을 송출하도록 상기 송광 모듈을 제어할 수 있다.
한편, 상기 제어부는, 상기 송광 모듈의 위치에 따라서 서로 다른 파장 대역의 광을 송출하도록 상기 송광 모듈을 제어할 수도 있다.
또한, 상기 제어부는, 상기 송광 모듈의 위치에 따라서 서로 다른 패턴의 복수의 레이저 광을 송출하도록 상기 복수의 송광 모듈을 제어할 수 있다.
상기 위치 변경부는, 상기 수광 모듈에 대한 회전 운동 및 직선 운동 중 적어도 하나에 기초하여 상기 수광 모듈을 상기 복수의 위치 중 어느 하나에 위치시킬 수 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 다른 3차원 카메라는, 탑재 위치가 고정적이며, 미리 정해진 타입(type)의 광을 생성하여 송출하는 송광부; 상기 송광부에 대하여 서로 대칭되는 복수의 위치에서 상기 송광부에서 송출된 광에 기초한 복수의 반사광을 수신하는 수광부; 및 상기 수광부를 통하여 상기 복수의 위치에서 수신된 복수의 반사광에 기초하여 전방 물체까지의 거리를 산출하는 제어부를 포함할 수 있다.
상기 수광부는, 상기 복수의 위치에 고정되어 마련되는 복수의 수광 모듈을 포함할 수 있다. 이때, 상기 제어부는, 상기 복수의 위치에 마련된 복수의 수광 모듈을 통하여 수신되는, 상기 송광부에서 송출된 광에 기초한 상기 복수의 반사광에 기초하여 전방 물체까지의 거리를 산출할 수 있다.
상기 수광부는, 상기 송광부에서 송출된 광에 대한 반사광을 수신하는 수광 모듈; 및 상기 제어부이 제어 하에 상기 수광 모듈의 위치를 변경하는 위치 변경부를 포함할 수 있다. 이때, 상기 제어부는, 상기 위치 변경부를 제어하여 상기 수광 모듈의 위치를 변경하면서, 상기 복수의 위치 각각에서 상기 송광부에서 송출된 광에 대한 반사광을 수신하도록 상기 수광 모듈을 제어하며, 상기 수광 모듈을 통하여 수신되는 상기 복수의 위치에 대응되는 상기 복수의 반사광에 기초하여 전방 물체까지의 거리를 산출할 수 있다.
상기 위치 변경부는, 상기 수광 모듈에 대한 회전 운동 및 직선 운동 중 적어도 하나에 기초하여 상기 수광 모듈을 상기 복수의 위치 중 어느 하나에 위치시킬 수 있다.
본 발명에 따른 3차원 카메라는 송광부와 수광부 배열에 있어서의 구조적 비대칭성으로 인한 물체까지의 거리 정보의 부정확성을 해소하여 보다 정확한 물체까지의 거리 정보를 획득하여 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 3차원 카메라의 블락도이다.
도 2는 본 발명에 따른 3차원 카메라 구동 방법의 일예를 나타내는 흐름도이다.
도 3 내지 도 6은 본 발명에 따른 구조광 방식의 3차원 카메라들의 블락도이다.
도 7은 구조광 방식의 3차원 카메라(100)에서의 전방 물체에 대한 거리 산출 시 발생할 수 있는 스테레오 쉐도우(stereo shadow)를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명에 따른 3차원 카메라에서 수광부에 대한 송광부의 물리적 대칭 개념을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명에 따른 3차원 카메라 구동 방법의 다른 예를 나타내는 흐름도이다.
도 10 내지 도 12는 본 발명에 따른 3차원 카메라들의 블락도이다.
도 13은 본 발명에 따른 3차원 카메라에서 송광부에 대한 수광부의 물리적 대칭 개념을 설명하기 위한 도면이다.
도 14는 본 발명에 따른 3차원 카메라의 또 다른 예를 나타내는 구성도이다.
본 발명의 상술한 목적, 특징들 및 장점은 첨부된 도면과 관련된 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해질 것이다. 이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다. 또한, 본 발명과 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그 상세한 설명을 생략한다.
이하, 본 발명과 관련된 3차원 카메라에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 3차원 카메라의 블락도이다. 상기 3차원 카메라(100)가 전방 물체까지의 거리를 산출하는 방식은 구조광 방식, TOF 방식, RGGIR 방식일 수도 있고, 스테레오 카메라 방식일 수도 있다. 그러나 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.
도 1을 참조하면, 상기 3차원 카메라(100)는 송광부(110), 수광부(120), 제어부(130), 메모리(140), 및 출력부(150)를 포함한다. 도 1에 도시된 구성요소들이 필수적인 것은 아니어서, 3차원 카메라(100)는 그보다 많은 구성요소들을 갖거나 그보다 적은 구성요소들을 가질 수도 있다.
이하, 상기 구성요소들에 대해 차례로 살펴본다.
상기 송광부(110)는 전방 물체까지의 거리를 산출하는데 이용되는 광을 발생하여 송출할 수 있다. 상기 3차원 카메라(100)의 방식에 따라서 상기 수광부(120)에서 송출되는 광은 레이저 광일수도 있고, LED에서 발생하여 송출되는 광일 수도 있다. 그러나 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 송광부(110)의 상기 3차원 카메라(100)에서의 탑재 위치는 고정되어 있을 수도 있고, 변동될 수도 있다. 이때, 상기 송광부(110)는 상기 송광부(110)의 위치를 변동할 수 있는 구동력을 제어하는 위치 변경부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 송광부(110)는 하나의 수광 모듈에서 광을 송출할 수도 있고, 복수의 송광 모듈을 통하여 광을 송출할 수도 있다. 상기 송광부(110)는 시간차를 두고 하나의 또는 복수의 송광 모듈을 통하여 서로 다른 타입의 복수의 광을 생성 및 송출할 수도 있다. 상기 복수의 광이 송출되는 위치는 상기 수광부(120)에 대하여 물리적으로 대칭일 수 있다. 상기 복수의 광은 서로 다른 파장의 대역을 가지는 것일 수 있다.
상기 수광부(120)는 상기 송광부(110)에서 송출된 광에 기초한 반사광을 수신할 수 있다. 상기 수광부(120)의 위치 역시 상기 송광부(110)와 마찬가지로 상기 3차원 카메라(100)에서의 탑재 위치가 고정되어 있을 수 있고, 변경될 수도 있다.
상기 수광부(120)가 반사광을 수신하는 위치는 복수의 위치일 수 있다. 이때, 상기 수광부(120)의 반사광 수신 위치는 상기 송광부(110)에 대하여 물리적으로 대칭일 수도 있다. 상기 수광부(120)는 소정의 시간차를 두고 상기 송광부(110)에서 송출된 광을 수신할 수 있다. 또한, 상기 수광부(120)는 동시에 서로 다른 파장 또는 패턴을 갖는 복수의 반사광을 수신할 수 있다.
상기 제어부(130)는 상기 3차원 카메라(100)의 동작을 전반적으로 제어한다. 보다 구체적으로 상기 3차원 카메라(100)의 각 구성 요소들의 동작을 제어하며, 상기 제어부(130)는 상기 수광부(120)를 통하여 수신되는 반사광에 기초하여 전방 물체까지의 거리를 산출할 수 있다.
상기 메모리(140)는 상기 3차원 카메라(100)의 구동을 위한 각종 소프트웨어가 저장될 수 있고, 상기 3차원 카메라(100)의 동작 중에 생성되는 데이터, 외부로부터 수신되는 데이터 등을 일시적으로 또는 영구적으로 저장할 수 있다.
상기 출력부(150)는 시각적 정보, 청각적 정보, 또는 촉각적 정보를 사용자에게 제공할 수 있다. 여기서, 정보라 함은 상기 3차원 카메라(100)의 단순한 동작 상태일 수도 있고, 상기 3차원 카메라(100)의 동작 상태를 반영한 안내나 경고를 위한 정보일 수도 있다. 한편, 상기 출력부(150)는 시각적 정보 제공을 위한 디스플레이 수단, 청각적 정보를 제공하기 위한 음향 출력 수단 등을 포함할 수 있다.
도 2는 본 발명에 따른 3차원 카메라(100) 구동 방법의 일예를 나타내는 흐름도이다. 이하에서는 상기 3차원 카메라(100)는 구조광 방식으로 가정한 다음, 필요한 도면들을 참조하여 상기 구동 방법을 설명한다. 도 3 내지 도 6은 본 발명에 따른 구조광 방식의 3차원 카메라(100)들의 블락도이다. 이하 필요한 도면들을 참조하여 상기 3차원 카메라(100) 구동 방법을 설명한다.
송광부(110)는 수광부(120)에 대하여 서로 물리적으로 대칭되는 복수의 위치에서 미리 정해진 타입의 복수의 광을 생성하여 송출한다(S100).
도 3을 참조하면, 상기 송광부(110)는 상기 수광부(120)에 대하여 서로 물리적으로 대칭적 위치에 고정되어 있는 제1 송광 모듈(110A) 및 제2 송광 모듈(110B)을 통하여 복수의 레이저 광(110A 및 110B)을 송출한다.
상기 제1 송광 모듈(110A) 및 제2 송광 모듈(110B)은 레이저 발생 수단(110A1 및 110B1), 렌즈(110A2 및 110B2), 패턴 소자(110A3 및 110B3)를 포함할 수 있다. 이러한 구성 요소들의 기능이나 동작은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자(이하 '당업자'라 함)에게 자명하게 알려진 바, 각 구성요소들에 대한 상세한 설명은 생략한다.
한편, 상기 제어부(130)는 일정 시간차로 대응되는 레이저 광을 송출하도록 상기 제1 송광 모듈(110A) 및 제2 송광 모듈(110B)을 제어할 수 있다. 또한, 상기 제어부(130)는 동시에 서로 다른 파장의 복수의 레이저 광을 송출하도록 상기 제1 송광 모듈(110A) 및 제2 송광 모듈(110B)을 제어할 수 있다. 또한, 상기 제어부(130)는 서로 다른 복수의 레이저 광을 송출하도록 상기 제1 송광 모듈(110A) 및 제2 송광 모듈(110B)을 제어할 수 있다. 상기 복수의 레이저 광의 패턴은 적어도 하나의 근거리용 패턴과 적어도 하나의 원거리용 패턴으로 구성될 수 있다.
도 4를 참조하면, 상기 송광부(110)는 상기 수광부(120)에 대하여 물리적으로 대칭되는 위치 A와 위치 B 사이에서 위치를 바꾸어 가면서 복수의 레이저 광(300A 및 300A')을 송출할 수 있다. 이때, 상기 송광부(110)는 회전 운동을 통하여 상기 송광부(110)의 위치를 위치 A와 위치 B 사이에서 변경시킬 수 있는 위치 변경부(110D)를 포함할 수 있다. 상기 송광부(110)는 레이저 발생 수단(110C1), 렌즈(110C2), 패턴 소자(110C3)를 포함할 수 있다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 상기 송광부(110)는 직선 운동을 통하여 상기 수광부(120)에 대하여 물리적 대칭 위치로 그 위치를 바꾸면서 복수의 레이저 광(300B 및 300B')을 송출할 수 있다. 상기 송광부(110)는 레이저 광을 발생하여 송출하는 송광 모듈(110C) 및 직선 운동에 기초하여 상기 송광부(110)를 상기 수광부(120)에 대하여 물리적으로 대칭되는 위치로 이동시킬 수 있는 위치 변경부(110D)를 포함할 수 있다.
한편, 도 4 내지 도 6에서 송광부(100)는 송출되는 레이저 광의 타입을, 그 위치에 따라서 달리할 수 있다. 예컨대, 상기 송광부(100)는 그 위치에 따라서 서로 다른 파장 대역의 레이저 광을 송출할 수 있고, 서로 다른 패턴의 레이저 광을 송출할 수도 있다.
다시 도 2를 참조하면, 상기 수광부(120)는 송출된 복수의 광에 대한 복수의 반사광을 수신한다(S110).
도 3을 참조하면, 상기 제1 송광 모듈(110A) 및 제2 송광 모듈(110B)에서 송출된 복수의 레이저 광(300A 및 300B)에 의하여 상기 전방 물체(200)에 반사된 반사광(400)을 수신한다. 상기 수광부(120)는 고정 초점 렌즈(120A), 적외선 필터(120B), 이미지 센서(120C)를 포함한다. 이러한 수광부(120)의 구성 요소에 대해서는 당업자에게 널리 알려진 바, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
한편, 상기 제어부(130)는 상기 송광부(110)에서 송출된 시간차를 갖는 복수의 레이저 광, 서로 다른 파장의 복수의 레이저 광, 서로 다른 패턴을 갖는 복수의 레이저 광을 수신하도록 상기 수광부(120)를 제어할 수 있다.
도 4를 참조하면, 상기 수광부(120)는 상기 수광부(120)에 대하여 회전 운동에 기초하여 물리적으로 대칭된 위치에서 일정 시간차로 송출된 레이저 광들(300A 및 300')에 기초한 복수의 반사광(400)을 수신할 수 있다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 상기 수광부(120)는 직선 운동을 통하여 변경되는 위치에서 상기 수광부(120)에 대하여 물리적 대칭 위치에서 송출되는 복수의 레이저 광(300B 및 300B')에 기초한 복수의 반사광(400)을 수신할 수 있다.
한편, 도 4 내지 도 6에서의 수광부(120)는 송광부의 위치를 반영한 서로 다른 파장 대역이나 서로 다른 패턴의 레이저 광에 기초한 반사광을 수신할 수 있다.
다시, 도 2를 참조하면, 복수의 반사광이 수신되면, 제어부(130)는 상기 수신된 복수의 반사광에 기초하여 전방 물체까지의 거리를 산출한다(S120).
도 3을 참조하면, 상기 제어부(130)는 수신된 복수의 반사광을 처리하기 이한 이미지 프로세서(130)를 포함할 수 있다. 또는 상기 제어부(130)는 상기 이미지 프로세서(130)와 별도로 구현될 수 있다. 상기 복수의 반사광은 시간차를 갖는 복수의 레이저 광, 서로 다른 파장의 복수의 레이저 광, 서로 다른 패턴을 갖는 복수의 레이저 광에 기초한 것일 수 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 상기 3차원 카메라(100) 구동 방법에 따르면, 수광부(120)에 대하여 물리적으로 대칭되는 복수의 위치에서 송출된 광에 기초한 복수의 반사광에 기초하여 전방 물체까지의 거리가 산출되므로, 구조적 비대칭성에 기초하여 발생되는 거리 산출의 부정확성이 감소될 수 있다.
도 7은 구조광 방식의 3차원 카메라(100)에서의 전방 물체에 대한 거리 산출 시 발생할 수 있는 스테레오 쉐도우(stereo shadow)를 설명하기 위한 도면이다. 도 7을 참조하면, 수광부의 오른쪽에 송광부가 위치하는 경우 그 반대 방향의 물체 경계 영역에 스테레오 쉐도우가 발생한 것을 알 수 있다.
이러한 스테레오 쉐도우를 제거하기 위하여, 본 발명에 따른 3차원 카메라(100)는, 수광부의 왼쪽(수광부의 오른쪽에 대하여 대칭인)에서 다시 한번 반사광 생성을 위한 광을 송출할 수 있다. 그러면, 상기 수광부에 대해서는 좌우 대칭으로 송출된 광에 기초하여 생성되는 반사광에 기초하여 전방 물체까지의 거리 정보를 산출하므로 스테레오 쉐도우에 기초한 거리 정보의 부정확성을 개선할 수 있다.
도 8은 본 발명에 따른 3차원 카메라(100)에서 수광부(120)에 대한 송광부의 물리적 대칭 개념을 설명하기 위한 도면이다.
도 8의 (a)를 참조하면, 본 발명에 따른 3차원 카메라(100)에서는 수광부의 양쪽 동일한 거리에 두 개의 송광 모듈들이 180도 각도로 배치될 수 있다. 한편, 하나의 송광 모듈이 회전 또는 직선 운동을 통하여 상기 두 개의 송광 모듈들의 위치로 교대로 배치될 수도 있다. 이는 도 8의 (b) 및 (c)에서도 마찬가지이다.
도 8의 (b)를 참조하면, 본 발명에 따른 3차원 카메라(100)에서는 3개의 송광 모듈들이 상기 수광부를 중심으로 120도 각도로 배치될 수 있다. 도 8의 (c)를 참조하면, 4개의 송광 모듈들이 상기 수광부를 중심으로 90도 각도로 배치될 수 있다.
도 9는 본 발명에 따른 3차원 카메라(100) 구동 방법의 다른 예를 나타내는 흐름도이다. 도 10 내지 도 12는 본 발명에 따른 3차원 카메라(100)들의 블락도이다.
송광부(110)는 상기 3차원 카메라(100)의 고정된 위치에서 미리 정해진 타입의 광을 생성하여 송출한다(S200). 도 10 내지 도 12에 도시된 바와 같이, 구조광 방식에서 상기 송광부(110)는 미리 정해진 타입의 레이저 광(500)을 송출할 수 있다.
그러면, 수광부(120)는 상기 송광부(110)에 대하여 서로 대칭되는 복수의 위치에서 상기 송광부(110)에서 송출된 광에 기초하여 복수의 반사광을 수신한다(S210).
도 10에 도시된 바와 같이, 상기 수광부(120)는, 상기 송광부(110)에서 송출된 레이저 광에 기초한 반사광(600A 및 600B)을 수신하기 위한, 상기 송광부(110)에 대하여 물리적으로 대칭 관계에 있는 두 위치에 고정된 두 개의 수광 모듈들(120A 및 120B)를 포함할 수 있다.
도 11을 참조하면, 상기 수광부(120)의 위치는 회전 운동을 통하여 상기 송광부(110)에 대하여 물리적으로 대칭 관계인 위치들로 그 위치가 변경될 수 있다. 이때, 상기 수광부(120)는 수광 모듈(120C)과 상기 수광부의 위치를 변경시키기 위한 위치 변경부(120D)를 포함할 수 있다.
도 12를 참조하면, 상기 수광부(120)의 위치는 직선 운동을 통하여 상기 송광부(110)에 대하여 물리적으로 대칭 관계인 위치들로 변경될 수 있다. 이때, 상기 수광부(120)는 수광 모듈(120E)과 직선 운동을 통하여 상기 수광부(120)의 위치를 변경시키기 위한 위치 변경부(120F)를 포함할 수 있다.
다시 도 9를 참조하면, 제어부(130)는 수신된 복수의 반사광(600A 및 600B)에 기초하여 전방 물체까지의 거리를 산출한다(S220).
이상에서 살펴본 3차원 카메라(100) 구동 방법에 따르면, 송광부(110)에서 송출된 광에 기초한 반사광이 송광부에 대하여 물리적으로 대칭되는 복수의 위치에서 수신되며, 그에 기초항 전방 물체까지의 거리가 산출되므로, 구조적 비대칭성에 기초하여 발생되는 거리 산출의 부정확성이 감소될 수 있다.
도 13은 본 발명에 따른 3차원 카메라(100)에서 송광부(110)에 대한 수광부(120)의 물리적 대칭 개념을 설명하기 위한 도면이다.
도 4의 (a)를 참조하면, 본 발명에 따른 3차원 카메라(100)에서는 송광부의 양쪽 동일한 거리에 두 개의 수광 모듈들이 180도 각도로 배치될 수 있다. 한편, 하나의 수광 모듈이 회전 또는 직선 운동을 통하여 상기 두 개의 수광 모듈들의 위치로 교대로 배치될 수도 있다. 이는 도 13의 (b) 및 (c)에서도 마찬가지이다.
도 13의 (b)를 참조하면, 본 발명에 따른 3차원 카메라(100)에서는 3개의 수광 모듈들이 상기 수광부를 중심으로 120도 각도로 배치될 수 있다. 도 13의 (c)를 참조하면, 4개의 송광 모듈들이 상기 송광부를 중심으로 90도 각도로 배치될 수 있다.
도 14는 본 발명에 따른 3차원 카메라(100)의 또 다른 예를 나타내는 구성도이다. 도 14를 참조하면, 상기 3차원 카메라(100)는 송광부(110), 수광부(120),및 X-프리즘(700)을 포함한다.
상기 X-프리즘(700)은 상기 송광부(110)에서 송출된 레이저 광(500)을 전방으로 굴절시킨다. 그런 다음, 상기 X-프리즘(700)은 상기 굴절된 레이저 광(800)에 기초하여 전방 물체에 반사된 반사광(600)을 수신하여 이를 굴절시켜 수광부(120)로 출력한다. 그러면, 제어부(130)는 수신된 반사광에 기초하여 전방 물체(200)까지의 거리를 산출할 수 있다.
도 14에 도시된 구성으로 3차원 카메라(100)를 구성할 경우, 앞서 살펴본 예들에 비하여 상기 송광부(110)와 수광부(120) 사이의 거리(즉, 베이스 라인(base line)를 작게 할 수 있다. 베이스 라인의 감소는 스테레오 쉐도우를 감소시킬 수 있다.
이상에서는 구조광 방식을 예로 들어, 3차원 카메라에서 송광부와 수광부 배열의 구조적 비대칭성으로 인한 물체까지의 거리 정보의 부정확성을 해소하는 예들을 살펴 보았다. 그러나, 상술한 예들에 적용된 기술적 사상은 TOF(Time Of Flight) 방식, RGBIR 방식, 스테레오 카메라 방식 등에도 적용될 수 있다. 그러나 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.
이상에서 살펴본, 본 발명에 따른 3차원 카메라 구동 방법들 각각은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다.
컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
100: 3차원 카메라 110: 송광부
120: 수광부 130: 제어부
140: 메모리 150: 출력부
200: 전방 물체

Claims (12)

  1. 탑재 위치가 고정된 수광부;
    상기 수광부에 대하여 서로 대칭되는 복수의 위치에서 상기 수광부를 통하여 수신될 반사광 형성을 위하여 미리 정해진 타입의 복수의 광을 생성하여 송출하는 송광부; 및
    상기 수광부를 통하여 수신되는 상기 복수의 위치에서 송출된 복수의 광에 대한 복수의 반사광에 기초하여 전방 물체까지의 거리를 산출하는 제어부를 포함하는 3차원 카메라.
  2. 제1항에 있어서, 상기 송광부는,
    상기 복수의 위치에 고정되어 마련되는 복수의 송광 모듈을 포함하며,
    상기 제어부는,
    일정 시간차로 상기 복수의 광 중 대응되는 광을 생성하여 송출하도록 상기 복수의 송광 모듈을 제어하며, 상기 일정 시간차를 고려하여 상기 복수의 반사광을 수신하도록 상기 수광부를 제어하는 것을 특징으로 하는 3차원 카메라.
  3. 제1항에 있어서, 상기 송광부는,
    상기 복수의 위치에 고정되어 마련되는 복수의 송광 모듈을 포함하며,
    상기 제어부는,
    동시에 서로 다른 파장 대역을 갖는 복수의 광을 생성하여 출력하도록 상기 복수의 송광 모듈을 제어하며, 상기 복수의 광을 동시에 수신하도록 상기 수광부를 제어하는 것을 특징으로 하는 3차원 카메라.
  4. 제1항에 있어서, 상기 3차원 카메라는,
    구조광 방식의 3차원 카메라이며,
    상기 송광부는,
    상기 복수의 위치에 고정되어 마련되는 복수의 송광 모듈을 포함하며,
    상기 제어부는,
    서로 다른 패턴의 복수의 레이저 광을 송출하도록 상기 복수의 송광 모듈을 제어하는 것을 특징으로 하는 3차원 카메라.
  5. 제1항에 있어서, 상기 송광부는,
    송광 모듈; 및
    상기 제어부의 제어하에 상기 송광 모듈의 위치를 변경시킬 수 있는 위치 변경부를 포함하며,
    상기 제어부는,
    상기 위치 변경부를 제어하여 상기 송광 모듈의 위치를 상기 복수의 위치 중 어느 하나로 변경하면서, 상기 송광 모듈의 위치에 대응되도록 미리 정해진 타입의 광을 송출하도록 상기 송광 모듈을 제어하는 것을 특징으로 하는 3차원 카메라.
  6. 제5항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 송광 모듈의 위치에 따라서 서로 다른 파장 대역의 광을 송출하도록 상기 송광 모듈을 제어하는 것을 특징으로 하는 3차원 카메라.
  7. 제5항에 있어서, 상기 3차원 카메라는,
    구조광 방식의 3차원 카메라이며,
    상기 제어부는,
    상기 송광 모듈의 위치에 따라서 서로 다른 패턴의 복수의 레이저 광을 송출하도록 상기 복수의 송광 모듈을 제어하는 것을 특징으로 하는 3차원 카메라.
  8. 제5항에 있어서, 상기 위치 변경부는,
    상기 수광 모듈에 대한 회전 운동 및 직선 운동 중 적어도 하나에 기초하여 상기 수광 모듈을 상기 복수의 위치 중 어느 하나에 위치시키는 것을 특징으로 하는 3차원 카메라.
  9. 탑재 위치가 고정적이며, 미리 정해진 타입(type)의 광을 생성하여 송출하는 송광부;
    상기 송광부에 대하여 서로 대칭되는 복수의 위치에서 상기 송광부에서 송출된 광에 기초한 복수의 반사광을 수신하는 수광부; 및
    상기 수광부를 통하여 상기 복수의 위치에서 수신된 복수의 반사광에 기초하여 전방 물체까지의 거리를 산출하는 제어부를 포함하는 3차원 카메라.
  10. 제9항에 있어서, 상기 수광부는,
    상기 복수의 위치에 고정되어 마련되는 복수의 수광 모듈을 포함하며,
    상기 제어부는,
    상기 복수의 위치에 마련된 복수의 수광 모듈을 통하여 수신되는, 상기 송광부에서 송출된 광에 기초한 상기 복수의 반사광에 기초하여 전방 물체까지의 거리를 산출하는 것을 특징으로 하는 3차원 카메라.
  11. 제9항에 있어서, 상기 수광부는,
    상기 송광부에서 송출된 광에 대한 반사광을 수신하는 수광 모듈; 및
    상기 제어부이 제어 하에 상기 수광 모듈의 위치를 변경하는 위치 변경부를 포함하며,
    상기 제어부는,
    상기 위치 변경부를 제어하여 상기 수광 모듈의 위치를 변경하면서, 상기 복수의 위치 각각에서 상기 송광부에서 송출된 광에 대한 반사광을 수신하도록 상기 수광 모듈을 제어하며, 상기 수광 모듈을 통하여 수신되는 상기 복수의 위치에 대응되는 상기 복수의 반사광에 기초하여 전방 물체까지의 거리를 산출하는 것을 특징으로 하는 3차원 카메라.
  12. 제11항에 있어서, 상기 위치 변경부는,
    상기 수광 모듈에 대한 회전 운동 및 직선 운동 중 적어도 하나에 기초하여 상기 수광 모듈을 상기 복수의 위치 중 어느 하나에 위치시키는 것을 특징으로 하는 3차원 카메라.





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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180061859A (ko) * 2016-11-30 2018-06-08 단국대학교 산학협력단 고해상도를 갖는 3차원 영상 획득장치
CN112929516A (zh) * 2019-12-05 2021-06-08 北京小米移动软件有限公司 图像采集模组、终端设备、图像处理方法及装置
KR20220164838A (ko) 2021-06-04 2022-12-14 주식회사 남전사 비접촉 전류 계측 ic 및 고정 지지대를 이용한 스마트 미터

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20040025860A (ko) * 2002-09-20 2004-03-26 니뽄 덴신 덴와 가부시키가이샤 의사 3차원 영상 발생 장치
KR20100025228A (ko) * 2008-08-27 2010-03-09 삼성전자주식회사 깊이 영상 획득 장치 및 방법
KR20100131682A (ko) * 2009-06-08 2010-12-16 삼성전자주식회사 위치 측정 장치 및 방법, 및 이동체
KR20110126724A (ko) * 2009-02-27 2011-11-23 파나소닉 전공 주식회사 거리 측정 장치
JP2011242183A (ja) * 2010-05-17 2011-12-01 Hiroshima City Univ 画像処理装置、画像処理方法およびプログラム
KR20130055088A (ko) * 2011-11-18 2013-05-28 재단법인대구경북과학기술원 구조광 패턴 기반의 3차원 영상 정보 추정 장치 및 방법

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20040025860A (ko) * 2002-09-20 2004-03-26 니뽄 덴신 덴와 가부시키가이샤 의사 3차원 영상 발생 장치
KR20100025228A (ko) * 2008-08-27 2010-03-09 삼성전자주식회사 깊이 영상 획득 장치 및 방법
KR20110126724A (ko) * 2009-02-27 2011-11-23 파나소닉 전공 주식회사 거리 측정 장치
KR20100131682A (ko) * 2009-06-08 2010-12-16 삼성전자주식회사 위치 측정 장치 및 방법, 및 이동체
JP2011242183A (ja) * 2010-05-17 2011-12-01 Hiroshima City Univ 画像処理装置、画像処理方法およびプログラム
KR20130055088A (ko) * 2011-11-18 2013-05-28 재단법인대구경북과학기술원 구조광 패턴 기반의 3차원 영상 정보 추정 장치 및 방법

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180061859A (ko) * 2016-11-30 2018-06-08 단국대학교 산학협력단 고해상도를 갖는 3차원 영상 획득장치
CN112929516A (zh) * 2019-12-05 2021-06-08 北京小米移动软件有限公司 图像采集模组、终端设备、图像处理方法及装置
CN112929516B (zh) * 2019-12-05 2023-08-08 北京小米移动软件有限公司 图像采集模组、终端设备、图像处理方法及装置
KR20220164838A (ko) 2021-06-04 2022-12-14 주식회사 남전사 비접촉 전류 계측 ic 및 고정 지지대를 이용한 스마트 미터

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