KR20150096091A - 스테레오비전 3차원 영상생성장치 및 방법 - Google Patents

스테레오비전 3차원 영상생성장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 스테레오비전 3차원 영상생성장치 및 방법에 관한 것으로서, 객체에 대한 촬영을 수행하는 스테레오 카메라와, 스테레오 카메라의 X축, Y축, Z축 및 회전 구동을 선택적으로 수행하는 카메라 구동부와, 객체가 안착되는 테이블과, 테이블의 회전 및 틸트 구동을 선택적으로 수행하는 테이블 구동부와, 테이블의 회전각을 모니터링하는 회전각 측정부와, 카메라 구동부 및 테이블 구동부를 제어하는 제어신호를 생성하여 전달하고, 회전각 측정부로부터 전달된 측정각신호에 대응하여 테이블의 회전각을 보정하고, 스테레오 카메라로부터 전달된 영상신호로부터 3차원 모델링을 수행하는 제어부를 포함한다. 본 발명에 따르면, 회전하는 테이블과 X축, Y축, Z축 및 회전이 가능한 카메라를 이용하여 객체를 촬영함으로써 3차원 영상 데이터의 획득이 용이하다.

Description

스테레오비전 3차원 영상생성장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR FORMATING 3D IMAGE WITH STEREO VISION}
본 발명은 스테레오비전 3차원 영상생성장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 객체를 회전시키면서 촬영하여 3차원 영상을 생성하는 스테레오비전 3차원 영상생성장치 및 방법에 관한 것이다.
최근 3차원 입체영상에 대한 관심이 높아지고 있으며, TV 및 이동단말 등의 디스플레이에도 적용되고 있다.
그러면 여기서, 3차원 영상의 생성 및 합성에 관하여 간략하게 설명한다.
도 1은 3차원 영상을 생성하는 개념을 도시한 것이고, 도 2는 3차원 영상을 합성하는 개념을 도시한 것이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 3차원 영상은 일정한 거리로 이격되어 있는 스테레오 카메라(좌측 카메라 및 우측 카메라)가 동일한 객체를 촬영하여 각각 획득한 1쌍의 좌측 영상과 우측 영상으로 이루어진다.
도 3은 스테레오 카메라로부터 객체좌표를 구하는 개념도이다.
도 3을 참조하면, 좌측 영상과 우측 영상과 같은 스테레오 영상은 공간상의 한 점을 여러 시점에서 촬영한 영상들을 의미한다. 이 영상들을 이용한 스테레오 정합의 목표는 각 스테레오 영상 내부의 좌표에 대응하는 3차원 공간내 좌표를 구하는 것이다. 객체와 스테레오 카메라와의 거리(depth)를 z라 하면, Z는 아래 수학식 1로 표현될 수 있다.
[수학식 1]
Figure pat00001
dl과 dr의 차이(disparity)를 구할 수 있다면, 3차원 공간 내 지점들의 상대적 거리를 구할 수 있고, 초점거리(f)와 기준선(L)의 길이가 알려져 있다면, 객체의 Z 좌표를 구할 수 있다.
다시 도 2를 참조하면, 이렇게 생성된 3차원 영상은 객체에 대한 입체감을 LCD(Liquid Crystal Display), PDP(Plasma Display Panel) 등과 같은 평면 디스플레이 장치에 구현하게 되는데, 디스플레이 장치에 양안이 보는 영상을 교대로 출력하게 된다. 즉, 3차원 세계에서 각각 서로 다른 깊이를 가지는 여러 영상이 실제로는 물리적으로 동일 거리에 있는 디스플레이 화면상에 출력되게 되는 것이다. 이 때, 사람이 화면 상에 뿌려진 영상을 보려고 한다면 사람의 양안은 시차에 의해 객체가 물리적으로 위치하는 깊이에서 양안의 중심축이 교차하도록 움직인다. 이 위치는 시차에 따라 실제 디스플레이 장치의 앞이나 뒤가 될 것이다. 그런데, 실제로 그 객체의 영상은 디스플레이 장치 바로 위에 위치하게 되므로 사람의 양안은 디스플레이 상에 초점을 맞추게 된다. 이는 사람이 3차원 세계를 바라볼 때 동작하는 양안의 수렴-초점(convergence-focus) 시스템과는 다르게 양안을 움직이도록 한다.
한편, 이러한 3차원 영상을 생성함에 있어, 객체의 각 영역의 영상을 획득하기 위해 다수의 카메라를 이용하게 된다. 이에 촬영 과정에서 많은 시간과 비용이 소요되는 단점이 있다. 또한, 다수의 카메라를 이용하게 되므로 카메라간의 위치 및 시간 관계를 동기화시키기 어려운 문제가 있을 뿐 아니라 보정 작업 등의 부가적인 작업이 필요하게 되는 단점이 있다.
대한민국 공개특허공보 제10-2001-0001341호(공개일 2001.01.05.) 대한민국 공개특허공보 제10-2011-0136866호(공개일 2011.12.21.) 대한민국 공개특허공보 제10-2012-0009885호(공개일 2012.02.02.)
따라서, 본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 본 발명의 목적은 테이블을 이용하여 객체를 회전시킴과 아울러, X축, Y축, Z축 및 회전이 가능한 카메라를 이용하여 객체를 촬영함으로써 3차원 영상을 생성하는 스테레오비전 3차원 영상생성장치 및 방법을 제공하는데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 스테레오비전 3차원 영상생성장치는, 객체에 대한 촬영을 수행하는 스테레오 카메라; 상기 스테레오 카메라의 X축, Y축, Z축 및 회전 구동을 선택적으로 수행하는 카메라 구동부; 상기 객체가 안착되는 테이블; 상기 테이블의 회전 및 틸트 구동을 선택적으로 수행하는 테이블 구동부; 상기 테이블의 회전각을 모니터링하는 회전각 측정부; 및 상기 카메라 구동부 및 테이블 구동부를 제어하는 제어신호를 생성하여 전달하고, 상기 회전각 측정부로부터 전달된 측정각신호에 대응하여 상기 테이블의 회전각을 보정하고, 상기 스테레오 카메라로부터 전달된 영상신호로부터 3차원 모델링을 수행하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제어부는, 상기 스테레오 카메라 및 테이블의 구동을 위한 제어값을 생성하는 제어값 생성부; 상기 회전각 측정부로부터 입력된 측정각신호로부터 제어값과 회전각을 비교하여 회전각을 보정하는 보정부; 및 상기 스테레오 카메라로부터 전달된 영상신호와, 상기 제어값 생성부로부터 생성된 제어값과, 상기 보정부에서 보정된 회전각으로부터 객체에 대한 3차원 모델링을 수행하는 3차원 모델링부를 포함한다.
상기 카메라 구동부는, 상기 스테레오 카메라를 X축으로 이동시키는 X축 구동부; 상기 X축 구동부를 구동시키는 제1동력원; 상기 스테레오 카메라를 Y축으로 이동시키는 Y축 구동부; 상기 Y축 구동부를 구동시키는 제2동력원; 상기 스테레오 카메라를 Z축으로 이동시키는 Z축 구동부; 상기 Z축 구동부를 구동시키는 제3동력원; 상기 스테레오 카메라를 회전시키는 회전 구동부; 및 상기 회전 구동부를 구동시키는 제4동력원을 한다. 이 때, 상기 X축 구동부, Y축 구동부 및 Z축 구동부는, 각 축에 평행하게 설치된 스크류; 및 상기 스크류에 체결된 이송부재를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 테이블 구동부는, 상기 테이블을 제어값에 대응하여 회전시키는 제5동력원; 상기 테이블의 기울기를 조절하는 틸트 구동부; 및 상기 틸트 구동부를 구동시키는 제6동력원을 포함한다.
한편, 본 발명의 스테레오비전 3차원 영상생성방법은, 생성된 제어값에 대응하여 스테레오 카메라의 X축 구동, Y축 구동, Z축 구동 및 회전 구동을 선택적으로 실행하여 상기 스테레오 카메라의 촬영위치를 세팅하는 단계; 테이블에 안착된 객체에 대해 상기 스테레오 카메라에서 촬영이 이루어지는 단계; 상기 테이블을 설정값으로 회전 구동시킴과 아울러, 상기 스테레오 카메라에서 촬영이 이루어지는 과정을 반복하는 단계; 및 상기 스테레오 카메라로부터 전달된 영상신호, 상기 제어값, 상기 설정값으로부터 3차원 모델링을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 스테레오 카메라의 촬영위치를 세팅하는 단계에서 상기 테이블의 기울기 조절이 이루어질 수 있다.
상기 테이블을 설정값으로 회전 구동시키는 과정에서, 모니터링된 회전각을 상기 설정값과 비교하여 보정작업을 수행하는 것이 바람직하다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 의한 스테레오비전 3차원 영상생성장치 및 방법에 따르면, 회전하는 테이블과 X축, Y축, Z축 및 회전이 가능한 카메라를 이용하여 객체를 촬영함으로써 3차원 영상 데이터의 획득이 용이하다는 장점이 있다.
또한 본 발명에 따르면, 3차원 영상 데이터의 획득후, 객체에 대한 양품 및 불량을 비교하는 측정 및 검사장치로의 활용도 가능하다. 즉, 예를 들어 프레스 제품 같은 경우 홈의 깊이 부분을 2차원 카메라로는 측정하기 힘들다. 홈의 깊이에 따라 제품의 양품/불량이 판별될 경우에는 3차원을 통하여 깊이의 차이 범위가 일정 오차 내에 들어가는지 판별할 수 있을 것이다.
도 1은 3차원 영상을 생성하는 개념을 도시한 것이다.
도 2는 3차원 영상을 합성하는 개념을 도시한 것이다.
도 3은 스테레오 카메라로부터 객체좌표를 구하는 개념도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 스테레오비전 3차원 영상생성장치의 제어회로블록도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 스테레오비전 3차원 영상생성장치의 제어부의 구성도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 스테레오비전 3차원 영상생성장치의 스테레오 카메라 구동부의 구성도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 의한 스테레오비전 3차원 영상생성장치의 테이블 구동부의 구성도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 의한 스테레오비전 3차원 영상생성장치의 개략도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 의한 스테레오비전 3차원 영상생성장치의 카메라 구동부의 구성도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 의한 스테레오비전 3차원 영상생성방법의 흐름도이다.
도 11a 내지 도 11e는 본 발명의 3차원 좌표를 생성하는 과정을 나타낸 도면이다.
이하, 본 발명의 스테레오비전 3차원 영상생성장치 및 방법에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 스테레오비전 3차원 영상생성장치의 제어회로블록도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 스테레오비전 3차원 영상생성장치는, 객체에 대한 촬영을 수행하는 스테레오 카메라(1)(이하, "카메라"라 함)와, 카메라(1)의 X축, Y축, Z축 및 회전 구동을 선택적으로 수행하는 카메라 구동부(2)와, 객체가 안착되는 테이블(3)과, 테이블(3)의 회전 및 틸트 구동을 선택적으로 수행하는 테이블 구동부(4)와, 테이블(3)의 회전각을 모니터링하는 회전각 측정부(5)와, 카메라 구동부(2) 및 테이블 구동부(4)를 제어하는 제어신호를 생성하여 전달하고, 회전각 측정부(5)로부터 전달된 측정각신호에 대응하여 테이블(3)의 회전각을 보정하고, 카메라(1)로부터 전달된 영상신호로부터 3차원 모델링을 수행하는 제어부(6)를 포함한다.
이와 같이 구성된 본 발명의 스테레오비전 3차원 영상생성장치는, 제어부(6)에서 카메라 구동부(2) 및 테이블 구동부(4)로 제어신호를 전달하면, 카메라 구동부(2)에서는 카메라(1)의 X축, Y축, Z축 및 회전의 선택적인 구동을 위한 구동신호를 생성하여 카메라(1)의 촬영위치를 제어하고, 이와 함께 테이블 구동부(4)에서는 테이블(3)의 회전, 틸트의 선택적인 구동을 위한 구동신호를 생성하여 테이블(3)의 회전 및 자세를 제어한다. 이후, 카메라(1)에 의한 촬영이 이루어지게 되며, 촬영을 통해 생성된 영상은 제어부(6)로 입력되어 3차원 모델링 과정을 진행하게 된다. 이 때, 3차원 모델링시, 카메라(1)의 제어신호 및 테이블(3)의 제어신호가 파라미터로 조합된다. 이러한 과정은 객체가 360° 회전할 때까지 연속적으로 수행된다. 한편, 테이블(3)의 제어신호에 의해 회전하는 테이블(3)은 회전각 측정부(5)(엔코더)에 의해 회전각이 모니터링되며, 이에 테이블(3)의 제어신호와 회전각 측정부(5)로부터 입력되는 회전각이 일치하지 않을 경우에는 보정작업 등을 수행하는 것이 바람직하다. 보정 작업시 변경된 회전각은 3차원 모델링을 위해 변경된 파라미터로 갱신된다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 스테레오비전 3차원 영상생성장치의 제어부의 구성도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 제어부(6)는, 카메라(1) 및 테이블(3)의 구동을 위한 제어값을 생성하는 제어값 생성부(61)와, 회전각 측정부(5)로부터 입력된 측정각신호로부터 제어값과 회전각을 비교하여 회전각을 보정하는 보정부(62)와, 카메라(1)로부터 전달된 영상신호와, 제어값 생성부(61)로부터 생성된 제어값과, 보정부(62)에서 보정된 회전각으로부터 객체에 대한 3차원 모델링을 수행하는 3차원 모델링부(63)를 포함한다.
이와 같이 구성된 제어부(6)는, 객체에 대한 영상을 획득하여 3차원 모델링을 수행하기 위해 카메라(1) 및 테이블(3)에 대해 연속적으로 제어값을 생성하여 카메라 구동부(2) 및 테이블 구동부(4)로 전달한다. 이에 카메라(1) 및 테이블(3)의 구동이 이루어지면, 보정부(62)에서는 회전각 측정부(5)로부터 측정각신호를 입력받아 회전각을 측정하고, 회전각을 3차원 모델링부(63)로 전달한다. 이 때, 3차원 모델링부(63)에는 제어값 및 영상신호도 입력되며, 결국, 회전각, 제어값, 영상신호를 통해 객체에 대한 3차원 모델링을 수행하게 된다. 한편, 보정부(62)를 통해 회전각과 제어값을 비교 확인하여 제어값 보정 또는 테이블(3) 보정(회전) 과정을 더 진행하는 것이 바람직하다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 스테레오비전 3차원 영상생성장치의 카메라 구동부의 구성도이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 카메라 구동부(2)는, 카메라(1)를 X축으로 이동시키는 X축 구동부(21)와, X축 구동부(21)를 회전시키는 제1모터(22)와, 카메라(1)를 Y축으로 이동시키는 Y축 구동부(23)와, Y축 구동부(23)를 회전시키는 제2모터(24)와, 카메라(1)를 Z축으로 이동시키는 Z축 구동부(25)와, Z축 구동부(25)를 회전시키는 제3모터(26)와, 카메라(1)를 회전시키는 회전 구동부(27)와, 회전 구동부(27)를 회전시키는 제4모터(28)를 포함한다.
이 때, X축 구동부(21), Y축 구동부(23), Z축 구동부(25), 및 회전 구동부(27)는 선택적으로 마련될 수 있다.
또한, 일례로서 제시한 제1모터(22), 제2모터(24), 제3모터(26) 및 제4모터(28)는 각 구동부(21, 23, 25, 27)를 구동시키는 동력원으로써 작용한다.
이와 같이 구성된 카메라 구동부(2)에 의해 객체에 대하여 모든 위치 및 각도에서 촬영이 가능하게 된다. 이 때, 회전 구동부(27)는 객체에 대해 수평상태를 기준점으로 하여 수직으로 90° 회전할 수 있도록 하는 것이 바람직하다. 물론, 테이블(3)이 투명할 경우에는 객체의 저면의 촬영도 가능하게 하는 것이 바람직하며, 이 경우 카메라(1)는 180° 회전이 가능하도록 하는 것이 바람직할 것이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 의한 스테레오비전 3차원 영상생성장치의 테이블 구동부의 구성도이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 테이블 구동부(4)는, 테이블(3)을 제어값에 대응하여 테이블(3)을 회전시키는 제5모터(41)와, 테이블(3)의 기울기를 조절하는 틸트 구동부(42)와, 틸트 구동부(42)를 회전시키는 제6모터(43)를 포함한다.
이 때, 회전 구동부(27) 및 틸트 구동부(42)는 선택적으로 마련될 수 있다.
또한, 일례로서 제시한 제5모터(41) 및 제6모터(43)는 테이블(3) 및 틸트 구동부(42)를 구동시키는 동력원으로써 작용한다.
이와 같이 구성된 테이블 구동부(4)는, 테이블(3)이 수평상태에서 객체를 회전시키는 것을 기본설정으로 하며, 필요에 의해 틸트 구동부(42)를 제어하여 객체의 기울기를 조절할 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 의한 스테레오비전 3차원 영상생성장치의 개략도이다.
도 8을 참조하면, 이하, 동일 기능을 수행하는 구성에 대해 동일번호를 부여하기로 한다.
본 실시예에서 제시하는 스테레오비전 3차원 영상생성장치는, 카메라(1)가 X축, Z축, 및 회전 구동이 이루어지며, 테이블(3)이 회전 및 틸트 구동이 이루어지는 경우를 일례로서 예시하고 있다. 즉, 카메라(1)에 대한 2축(X,Z) 직선축 제어가 이루어지며, 테이블(3)에 대한 2축(A,Z) 각도축 제어가 이루어지는 경우에 대해 설명한다.
본 발명의 스테레오비전 3차원 영상생성장치는, 카메라 구동부(2)로서, 엘리베이션 프레임(71) 내부에 세워져 설치되는 제1스크류(72)와, 동력전달수단을 통해 제1스크류(72)를 회전시키는 제3모터(26)와, 제1스크류(72)에 체결되어 승하강되는 승하강 이송부재(73)와, 승하강 이송부재(73)에 설치되는 제2스크류(74)와, 제2스크류(74)에 체결되어 수평이동이 이루어지는 수평 이송부재(75)와, 수평 이송부재(75)에 결합되어 동력전달수단을 통해 수평 이송부재(75)를 회전시키는 제1모터(22)와, 수평 이송부재(75) 내에 설치되어 카메라(1)를 회전시키는 회전축(76)과, 회전축(76)을 회전시키는 제4모터(28)를 포함한다.
한편, 테이블 구동부(4)로서, 테이블(3)을 회전시키는 제5모터(41)와, 제5모터(41)의 케이스에 체결되어 케이스를 회전시키는 제6모터(43)를 포함한다.
이 때, 카메라 구동부(2)와 테이블 구동부(4)는 동일 마운트(77)에 설치되는 것이 바람직하다.
한편, 승하강 이송부재(73)는 가이드 레일(78)을 체결되어 승하강이 이루어지는 것이 바람직하다.
이와 같이 구성된 스테레오비전 3차원 영상생성장치는, 제3모터(26)의 회전에 대응하여 제1스크류(72)의 회전이 이루어지고, 이에 제1스크류(72)에 체결된 승하강 이송부재(73)가 이동하여 카메라(1)의 Z축의 설정이 이루어지게 된다. 또한, 제1모터(22)의 회전에 대응하여 제2스크류(74)의 회전이 이루어지고, 이에 제2스크류(74)에 체결된 수평 이송부재(75)가 이동하여 카메라(1)의 X축의 설정이 이루어지게 된다. 그리고, 제4모터(28)의 회전에 대응하여 회전축(76)이 회전하여 카메라(1)의 회전이 이루어지게 된다. 여기서, 카메라(1)의 촬영위치 세팅 과정은 연속적으로 진행되거나 동시에 수행될 수 있다.
이어서, 제6모터(43)의 구동에 의해 테이블(3)의 기울기 조절이 이루어진다.
카메라(1) 및 테이블(3)의 세팅이 완료되면, 카메라(1)를 이용하여 객체의 촬영이 이루어지게 된다.
이어서 제5모터(41)의 구동에 의해 일정 회전각으로 테이블(3)의 회전이 이루어지고, 카메라(1)를 이용하여 객체의 촬영이 이루어지는 과정을 반복하게 된다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 의한 스테레오비전 3차원 영상생성방법의 흐름도이다.
먼저, 도 8에서 제시한 장치를 이용한 스테레오비전 3차원 영상생성방법에 대해 설명하기로 한다.
도 9를 참조하면, 객체를 테이블(3)에 안착시키고, 제어부(6)로부터 제어값이 생성되면(S1), 제어값에 대응하여 카메라(1)를 Z축 구동, X축 구동, 및 회전 구동을 연속적으로 실행하여 카메라(1)의 촬영위치를 세팅한다. 이 때, 카메라(1) 제어값은 3차원 모델링을 위해 임시 저장된다. 이와 함께 제어값에 대응하여 테이블(3)의 기울기 조절이 이루어진다. 테이블(3) 제어값 역시 3차원 모델링을 위해 임시 저장된다(S2).
이어서, 카메라(1)의 촬영이 이루어진다(S3).
촬영이 완료되면, 제어부(6)로부터 생성된 제어값에 대응하여 테이블(3)을 설정값으로 회전 구동시켜 회전시킨다(S4). 이 때, 테이블(3)의 제어값은 3차원 모델링을 위해 임시 저장된다.
카메라(1)의 촬영이 이루어진다.
이후, 테이블(3)의 회전 및 카메라(1)의 촬영이 연속적으로 반복되며, 테이블(3)의 회전이 360°에 이르면(S5), 상기한 반복 과정을 종료한다(S6).
3차원 모델링부(63)에서는 입력되는 테이블(3) 회전각, 제어값, 영상신호로부터 객체의 좌표를 생성하고, 객체의 좌표를 조합하여 3차원 모델링을 수행한다(S7).
한편, 테이블(3) 회전시 회전각 측정부(5)에 의해 모니터링된 회전각은 설정값과의 비교를 통해 보정작업을 진행할 수 있다(S8 ~ S9). 즉, 테이블(3)의 회전을 통해 보정하거나 설정값을 보정할 수 있다.
여기서, 좌표를 생성하는 과정에 대해 간략하게 설명하기로 한다.
도 11a 내지 도 11e는 본 발명의 3차원 좌표를 생성하는 과정을 나타낸 도면이다.
예를 들어, 임의의 직육면체 카메라(1)를 이용하여 도 11a와 같이 점 데이터(x,y,z)를 얻을 수 있다. 도 11a에서와 같이 보이지 않는 직육면체 면(왼쪽 면)이 존재한다. 이 면(왼쪽 면)에 관한 점 데이터는 직육면체를 90° 회전하여 촬영할 경우 점 데이터를 얻을 수 있다.
도 11a의 직육면체 90° 만큼 회전하면, 도 11b와 같이 도 11a에서 보이지 않은 면에 대하여 점 데이터를 얻을 수 있다.
도 11a에서 90° 회전한 점 데이터를 회전한 만큼 반대 방향으로 점 데이터를 회전시키면 도 11a에서 왼쪽 면에 관한 점 데이터를 얻을 수 있다.
도 11c와 도 11a에서 얻은 점 데이터와 도 11b에서 얻은 점 데이터를 -90° 회전한 점 데이터를 합하게 되면 도 11d와 같이 도 11a에서 보이지 않은 면의 점 데이터를 획득할 수 있다.
도 11a에서 보이지 않은 면의 점 데이터를 도 11a를 기준으로 180° 회전하였을 경우에는 도 11e와 같이 직육면체의 뒷면의 데이터를 획득 할 수 있다.
위와 같이 90°, 180° 회전 시킨 2가지 점 데이터를 이용하여 직육면체 형상을 구했을 때보다, 적은 각도로 회전하여 많은 점 데이터를 이용한다면 좀 더 용이하게 직육면체 형상을 얻을 수 있다.
따라서 회전각 측정부(5)를 이용하여 회전한 각도를 입력 받고, 입력 받은 각도를 이용하여 점 데이터를 회전하여 객체의 형상을 얻을 수 있다. 이것을 반복 촬영하면 객체의 형상을 설계할 수 있다.
2차원에서 회전 변환 공식
Figure pat00002
Figure pat00003

3차원에서는 위 2차원 공식을 각각 x축, y축, z축에 대해서 회전하는 것으로 계산한다.
x축에 대해서 회전한다면, x의 값은 변함이 없고 y와 z만 바뀌게 된다.
Figure pat00004

x축에 대해서 회전한 좌표를 다시 y축에 대해서 회전시키면, y의 값은 변함이 없고 x와 z만 바뀌게 된다.
Figure pat00005

앞서 구했던 x', y', z'를 대입하면
Figure pat00006

z축에 대해서 회전시키면, z의 값은 변함이 없고 x와 y만 바뀌게 된다.
Figure pat00007

x'', y'', z''를 대입해서 정리하면,
Figure pat00008

위 공식을 이용하여 점 데이터를 회전할 수 있다.
이상에서 몇 가지 실시예를 들어 본 발명을 더욱 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이러한 실시예로 국한되는 것이 아니고 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형실시될 수 있다.
1 : 카메라
2 : 카메라 구동부
3 : 테이블
4 : 테이블 구동부
5 : 회전각 측정부
6 : 제어부

Claims (8)

  1. 객체에 대한 촬영을 수행하는 스테레오 카메라;
    상기 스테레오 카메라의 X축, Y축, Z축 및 회전 구동을 선택적으로 수행하는 카메라 구동부;
    상기 객체가 안착되는 테이블;
    상기 테이블의 회전 및 틸트 구동을 선택적으로 수행하는 테이블 구동부;
    상기 테이블의 회전각을 모니터링하는 회전각 측정부; 및
    상기 카메라 구동부 및 테이블 구동부를 제어하는 제어신호를 생성하여 전달하고, 상기 회전각 측정부로부터 전달된 측정각신호에 대응하여 상기 테이블의 회전각을 보정하고, 상기 스테레오 카메라로부터 전달된 영상신호로부터 3차원 모델링을 수행하는 제어부를 포함하는 스테레오비전 3차원 영상생성장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 스테레오 카메라 및 테이블의 구동을 위한 제어값을 생성하는 제어값 생성부;
    상기 회전각 측정부로부터 입력된 측정각신호로부터 제어값과 회전각을 비교하여 회전각을 보정하는 보정부; 및
    상기 스테레오 카메라로부터 전달된 영상신호와, 상기 제어값 생성부로부터 생성된 제어값과, 상기 보정부에서 보정된 회전각으로부터 객체에 대한 3차원 모델링을 수행하는 3차원 모델링부를 포함하는 스테레오비전 3차원 영상생성장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 카메라 구동부는,
    상기 스테레오 카메라를 X축으로 이동시키는 X축 구동부;
    상기 X축 구동부를 구동시키는 제1동력원;
    상기 스테레오 카메라를 Y축으로 이동시키는 Y축 구동부;
    상기 Y축 구동부를 구동시키는 제2동력원;
    상기 스테레오 카메라를 Z축으로 이동시키는 Z축 구동부;
    상기 Z축 구동부를 구동시키는 제3동력원;
    상기 스테레오 카메라를 회전시키는 회전 구동부; 및
    상기 회전 구동부를 구동시키는 제4동력원을 포함하는 스테레오비전 3차원 영상생성장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 X축 구동부, Y축 구동부 및 Z축 구동부는,
    각 축에 평행하게 설치된 스크류; 및
    상기 스크류에 체결된 이송부재를 포함하는 스테레오비전 3차원 영상생성장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 테이블 구동부는,
    상기 테이블을 제어값에 대응하여 회전시키는 제5동력원;
    상기 테이블의 기울기를 조절하는 틸트 구동부; 및
    상기 틸트 구동부를 구동시키는 제6동력원을 포함하는 스테레오비전 3차원 영상생성장치.
  6. 생성된 제어값에 대응하여 스테레오 카메라의 X축 구동, Y축 구동, Z축 구동 및 회전 구동을 선택적으로 실행하여 상기 스테레오 카메라의 촬영위치를 세팅하는 단계;
    테이블에 안착된 객체에 대해 상기 스테레오 카메라에서 촬영이 이루어지는 단계;
    상기 테이블을 설정값으로 회전 구동시킴과 아울러, 상기 스테레오 카메라에서 촬영이 이루어지는 과정을 반복하는 단계; 및
    상기 스테레오 카메라로부터 전달된 영상신호, 상기 제어값, 상기 설정값으로부터 3차원 모델링을 수행하는 단계를 포함하는 스테레오비전 3차원 영상생성방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 스테레오 카메라의 촬영위치를 세팅하는 단계에서 상기 테이블의 기울기 조절이 이루어지는 스테레오비전 3차원 영상생성방법.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 테이블을 설정값으로 회전 구동시키는 과정에서, 모니터링된 회전각을 상기 설정값과 비교하여 보정작업을 수행하는 스테레오비전 3차원 영상생성방법.
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108780112A (zh) * 2016-03-11 2018-11-09 赛博光学公司 三维非接触式扫描系统的场校准
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Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100465587B1 (ko) * 2004-01-31 2005-01-13 (주)오픈브이알 동시에 다수의 이미지를 촬영하는 3차원 이미지 생성 장치및 방법
KR100672819B1 (ko) * 2004-06-24 2007-01-22 주식회사 케이씨아이 삼차원 스캐닝 시스템용 구동장치 및 이를 이용한 치아컴퓨터 모델링용 삼차원 스캐닝 시스템

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113092484A (zh) * 2021-04-02 2021-07-09 杭州千岛湖瑞淳机器人研究院有限公司 一种适应于凹槽栅格的视觉检测设备

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