KR20160023421A

KR20160023421A - 3차원 스캐닝 시스템 및 3차원 스캐닝 방법

Info

Publication number: KR20160023421A
Application number: KR1020140109814A
Authority: KR
Inventors: 이민구
Original assignee: 주식회사 더에스
Priority date: 2014-08-22
Filing date: 2014-08-22
Publication date: 2016-03-03
Also published as: KR101608415B1

Abstract

3차원 스캐닝 시스템 및 3차원 스캐닝 방법이 제공된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 스캐닝 시스템은, 피사체를 스캐닝하여 피사체의 3차원 이미지를 획득하기 위한 3차원 스캐닝 시스템에 있어서, 회전 가능한 회전판으로서, 상기 회전판 상에 위치하는 피사체를 회전시키는 것인, 회전판; RGB 정보 및 3차원 깊이 정보의 출력이 가능하거나, RGB 정보, 3차원 깊이 정보 및 3차원 강도 정보의 출력이 가능한 3차원 촬상장치; 상기 3차원 촬상장치가 장착되는 촬상장치 장착부를 포함하는 선형 스테이지로서, 상기 촬상장치 장착부는 수평방향인 제1 방향 및 수직방향인 제2 방향을 따라 각각 이동 가능한 것인, 선형 스테이지; 상기 회전판을 회전 시키거나, 상기 촬상장치 장착부를 포함하는 상기 선형 스테이지를 이동시키는 구동부; 및 상기 촬상장치 장착부에 장착된 상기 3차원 촬상장치로부터 피사체에 대한 제1 촬상 정보를 전송받고, 상기 제1 촬상 정보에 기초하여 피사체를 스캐닝하기 위한 상기 3차원 촬상장치의 이동범위를 결정하고, 제2 촬상이 진행되는 동안 결정된 이동범위 내에서 상기 촬상장치 장착부가 이동하도록 상기 구동부를 제어하는 것인, 제어부를 포함한다.

Description

3차원 스캐닝 시스템 및 3차원 스캐닝 방법{THREE DIMENSIONAL SCANNING SYSTEM AND THREE DIMENSIONAL SCANNING METHOD}

본 발명은 3차원 스캐닝 시스템 및 3차원 스캐닝 방법에 관한 것으로, 보다 자세하게는 피사체에 따라 사용자가 별도의 설정을 하지 않더라도 스캐닝이 진행되는 동안 3차원 촬상장치의 위치 및 회전판의 회전속도가 자동으로 제어되는 3차원 스캐닝 시스템 및 3차원 스캐닝 방법에 관한 것이다.

3차원 스캐닝 기술을 이용하면 입체적이고 현실에 가까운 피사체에 대한 3차원 이미지를 획득할 수 있다. 그리고 3차원 스캐닝 기술을 통해 획득하는 3차원 이미지는 의료업계 및 의류업계뿐만 아니라, 다양한 산업분야에서 적극적으로 활용될 수 있다.

3차원 스캐닝 기술의 대표적인 예로 라인 레이저를 이용하여 3차원 스캐닝을 수행하는 것을 살펴볼 수 있다. 이러한 기술에 따르면, 라인 레이저가 각각 설치된 3개의 스탠드 사이에 피사체를 위치시키고, 3개의 레이저 각각이 스탠드 상에서 수직 이동하면서 피사체를 스캐닝할 수 있다. 그리고, 3개의 레이저로부터 스캐닝 정보를 수집하여, 해당 피사체에 대한 3차원 이미지를 합성할 수 있다.

공개특허공보 제10-2006-0061070호

그러나, 전술한 라인 레이저를 이용한 3차원 스캐닝 장치를 포함한 종래의 3차원 스캐닝 장치의 경우, 스캐닝을 수행하기 전에 사용자가 피사체의 대략적인 크기와 촬상장치의 해상도 등을 확인하고 이에 따라 3차원 스캐닝 장치의 설정을 수동으로 변경해야 하는 번거로움이 있었다. 예컨대, 피사체의 크기에 따라, 사용자는 촬상장치(예컨대, 레이저 장치)의 종류, 높이 및 각도 등을 조절해야 했다. 다만, 이러한 설정의 변경은, 피사체가 변경될 때마다 사용자에 의해 수행되어야 하므로, 3차원 스캐닝 장치의 사용에 있어서 불편을 초래하고 있다.

또한, 라인 레이저를 이용한 종래의 3차원 스캐닝 장치는 고가의 장비이므로, 한정된 소비자층에 의해서만 구매가 가능하였다.

위와 같은 문제점으로부터 안출된 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 별도의 설정이 없더라도 스캐닝이 진행되는 동안 3차원 촬상장치의 위치 및 회전판의 속도가 자동으로 제어되기 때문에, 피사체의 크기 또는 부피에 따라 사용자가 별도의 설정을 수행할 필요가 없는 3차원 스캐닝 시스템 및 3차원 스캐닝 방법을 제공하고자 하는 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는, 피사체에 대한 스캐닝을 수행한 후, 피사체 중 스캐닝되지 않은 영역을 확인하고, 이러한 영역에 대해 추가 스캐닝을 수행할 수 있는 3차원 스캐닝 시스템 및 3차원 스캐닝 방법을 제공하고자 하는 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 종래에 여러 개의 촬상장치를 이용하여 스캐닝을 진행하는 것과 비교하여, 하나의 3차원 촬상장치만 이용하는 대신 회전판을 이용하여 피사체를 회전시키는 구성을 취함으로써, 간단한 구성을 통해 우수한 효과를 얻을 수 있으며, 비교적 저렴한 비용으로 제조가 가능한 3차원 스캐닝 시스템 및 3차원 스캐닝 방법을 제공하고자 하는 것이다.

본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 언급된 기술적 과제들을 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 스캐닝 시스템은, 피사체를 스캐닝하여 피사체의 3차원 이미지를 획득하기 위한 3차원 스캐닝 시스템에 있어서, 회전 가능한 회전판으로서, 상기 회전판 상에 위치하는 피사체를 회전시키는 것인, 회전판; RGB 정보 및 3차원 깊이 정보의 출력이 가능하거나, RGB 정보, 3차원 깊이 정보 및 3차원 강도 정보의 출력이 가능한 3차원 촬상장치; 상기 3차원 촬상장치가 장착되는 촬상장치 장착부를 포함하는 선형 스테이지로서, 상기 촬상장치 장착부는 수평방향인 제1 방향 및 수직방향인 제2 방향을 따라 각각 이동 가능한 것인, 선형 스테이지; 상기 회전판을 회전 시키거나, 상기 촬상장치 장착부를 포함하는 상기 선형 스테이지를 이동시키는 구동부; 및 상기 촬상장치 장착부에 장착된 상기 3차원 촬상장치로부터 피사체에 대한 제1 촬상 정보를 전송받고, 상기 제1 촬상 정보에 기초하여 피사체를 스캐닝하기 위한 상기 3차원 촬상장치의 이동범위를 결정하고, 제2 촬상이 진행되는 동안 결정된 이동범위 내에서 상기 촬상장치 장착부가 이동하도록 상기 구동부를 제어하는 것인, 제어부를 포함한다.

상기 언급된 기술적 과제들을 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 스캐닝 방법은, RGB 정보 및 3차원 깊이 정보의 출력이 가능하거나, RGB 정보, 3차원 깊이 정보 및 3차원 강도 정보의 출력이 가능한 3차원 촬상장치를 이용하여 회전판 상에서 회전하는 피사체를 스캐닝하여 피사체의 3차원 이미지를 획득하기 위한 3차원 스캐닝 방법으로서, 상기 3차원 촬상장치는 수평방향인 제1 방향 및 수직방향인 제2 방향을 따라 각각 이동 가능한 촬상장치 장착부에 장착된 것인, 3차원 스캐닝 방법에 있어서, 상기 3차원 촬상장치를 이용하여 피사체를 제1 촬상하는 단계; 제1 촬상 정보에 기초하여 피사체를 스캐닝하기 위한 상기 3차원 촬상장치의 이동범위 및 상기 회전판의 회전속도를 결정하는 단계; 상기 3차원 촬상장치를 이용하여 피사체를 제2 촬상하는 단계로서, 결정된 이동범위 내에서 상기 촬상장치 장착부가 이동하도록 상기 촬상장치 장착부의 상기 제1 및 제2 방향에 따른 이동을 제어하고, 상기 회전판이 결정된 회전속도로 회전하도록 제어하면서 상기 제2 촬상하는 단계; 및 제2 촬상 정보에 기초하여 피사체의 3차원 이미지를 합성하는 단계를 포함한다.

상기와 같은 본 발명에 따르면, 스캐닝이 진행되는 동안 촬상장치의 위치 및 회전판의 속도가 자동으로 제어되기 때문에, 피사체의 크기 또는 부피에 따라 사용자가 별도의 설정을 수행할 필요가 없다.

상기와 같은 본 발명에 따르면, 피사체에 대한 스캐닝을 수행한 후, 피사체 중 스캐닝되지 않은 영역을 확인하고, 이러한 영역에 대해 추가 스캐닝을 수행할 수 있기 때문에, 정밀한 스캐닝이 가능할 수 있다.

상기와 같은 본 발명에 따르면, 하나의 촬상장치만 이용하는 대신 피사체를 회전시키는 구성을 취함으로써, 간단한 구성을 통해 우수한 효과를 얻을 수 있으며, 비교적 저렴한 비용으로 제조가 가능할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 3차원 스캐닝 시스템의 개략적인 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 3차원 스캐닝 시스템의 개략적인 구성을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 3차원 스캐닝 시스템의 개략적인 구성을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 제4 실시예에 따른 3차원 스캐닝 시스템의 개략적인 구성을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 제5 실시예에 따른 3차원 스캐닝 시스템의 개략적인 구성을 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 제6 실시예에 따른 3차원 스캐닝 시스템의 개략적인 구성을 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 3차원 스캐닝 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 8는 도 7의 S20을 구체화한 순서도이다.
도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 3차원 스캐닝 방법을 설명하기 위한 순서도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 게시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 게시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 또한, 본 명세서에서, "부"는 하드웨어적 구성을 가지거나, 소프트웨어적으로 구현된 기능부일 수도 있지만, 이에 제한되지 않고, 하드웨어적 구성 및 소프트웨어적 구성을 동시에 가질 수도 있다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 따른 3차원 스캐닝 시스템 및 3차원 스캐닝 방법에 대해 설명하기로 한다.

우선, 도 1 내지 도 5를 참조하면, 3차원 스캐닝 시스템은 베이스판(10), 회전판(20), 선형 스테이지(30), 3차원 촬상장치(40), 구동부(50), 제어부(60), 저장부(70) 및 통신부(80)를 포함할 수 있다. 다만, 도 1 내지 도 5에 도시된 구성요소들이 필수적인 것은 아니어서, 그보다 많은 구성요소들을 갖거나 그보다 적은 구성요소들을 갖는 3차원 스캐닝 시스템을 구현할 수도 있다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 3차원 스캐닝 시스템의 개략적인 구성을 나타내는 도면이 개시되고, 도 2를 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 3차원 스캐닝 시스템의 개략적인 구성을 나타내는 도면이 개시되고, 도 3을 참조하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 3차원 스캐닝 시스템의 개략적인 구성을 나타내는 도면이 개시되고, 도 4를 참조하면, 본 발명의 제4 실시예에 따른 3차원 스캐닝 시스템의 개략적인 구성을 나타내는 도면이 개시되고, 도 5를 참조하면, 본 발명의 제5 실시예에 따른 3차원 스캐닝 시스템의 개략적인 구성을 나타내는 도면이 개시된다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 3차원 스캐닝 시스템(1)은 피사체(T)를 스캐닝하여 피사체(T)의 3차원 이미지를 획득하기 위한 것이다.

베이스판(10)은 수평방향인 제1 방향(x 방향)으로 연장된 것일 수 있다. 베이스판(10) 상에는 회전판(20)과 선형 스테이지(30)가 형성될 수 있다. 그리고, 선형 스테이지(30)가 베이스판(10) 상에서 제1 방향(x 방향)을 따라 이동할 수 있기 위해서, 베이스판(10) 상에 제1 방향(x 방향)으로 연장된 수평이동부(15)가 형성될 수 있다. 수평이동부(15)는 예컨대, 홈 또는 레일일 수 있으며 한 쌍이 나란히 형성될 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.

회전판(20)은 회전 가능한 판으로서, 예컨대 베이스판(10) 상에 회전 가능하도록 형성될 수 있다. 그리고, 회전판(20)은 회전판(20) 상에 위치하는 피사체(T)를 회전시킬 수 있다. 회전판(20)의 회전속도 및 회전방향은 후술하는 제어부(60)에 의해 결정될 수 있으며, 회전판(20)은 결정된 회전속도 및 회전방향에 따라 구동부(50)에 의해 회전할 수 있다.

본 발명의 제1 실시예에 따른 3차원 스캐닝 시스템(1)에 따르면, 피사체(T)를 고정시키고 3차원 촬상장치(40)를 복수개 배치하는 종래기술과 달리, 피사체(T)를 회전판(20) 상에 위치시켜 회전시키면서 하나의 3차원 촬상장치(40)를 이용해 스캐닝을 수행하기 때문에, 간단한 구성으로 우수한 스캐닝 효과를 얻을 수 있다. 그리고, 본 발명의 제1 실시예에 따른 3차원 스캐닝 시스템(1)에 따르면, 3차원 스캐닝 시스템(1)에 필요한 3차원 촬상장치(40)의 수를 감소시킬 수 있기 때문에, 제조 비용을 감소시킬 수 있다.

선형 스테이지(30)는 피사체(T)를 촬상하는 3차원 촬상장치(40)가 장착되는 촬상장치 장착부(31)와 제2 방향(z 방향)을 따라 연장된 수직축(32)을 포함할 수 있으며, 촬상장치 장착부(31)는 수직축(32)에 결합될 수 있다.

촬상장치 장착부(31)에는 다양한 종류의 3차원 촬상장치(40)가 장착될 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 제1 실시예에 따른 3차원 스캐닝 시스템(1)에 따르면, 3차원 촬상장치(40)의 종류에 구애받지 않고, 다양한 종류의 3차원 촬상장치(40)를 촬상장치 장착부(31)에 장착함으로써 3차원 스캐닝 시스템(1)이 작동할 수 있다.

한편, 3차원 촬상장치(40)가 촬상장치 장착부(31)에 장착되는 경우, 3차원 촬상장치(40)는 촬상장치 장착부(31)의 단자(미도시)를 통해 제어부(60)로부터 제어 신호를 받을 수 있으므로, 3차원 촬상장치(40)는 제어부(60)에 의해 제어될 수 있다. 또한, 제어부(60) 또는 저장부(70)는 촬상장치 장착부(31)의 단자(미도시)를 통해 3차원 촬상장치(40)에 의해 생성된 촬상 정보를 수신할 수 있다.

촬상장치 장착부(31)는 수평방향인 제1 방향(x 방향) 및 수직방향인 제2 방향(z 방향)을 따라 각각 이동 가능할 수 있다. 구체적으로, 촬상장치 장착부(31)의 제1 방향(x 방향)에 따른 이동과 관련하여, 수직축(32)이 수평이동부(15)를 통해 제1 방향(x 방향)을 따라 회전판(20)에 가까워지도록 또는 회전판(20)으로부터 멀어지도록 이동 가능하기 때문에, 촬상장치 장착부(31)는 수직축(32)에 결합된 채로 수직축(32)의 이동에 의해 제1 방향(x 방향)을 따라 이동 가능할 수 있다.

한편, 촬상장치 장착부(31)의 제2 방향(z 방향)에 따른 이동과 관련하여, 촬상장치 장착부(31)는 수직축(32) 상에서 제2 방향(z 방향)을 따라 이동 가능하도록 수직축(32)에 결합될 수 있다. 이를 위해, 예컨대 수직축(32) 상에 제2 방향(z 방향)으로 연장된 수직이동부(35)가 형성될 수 있다. 수직이동부(35)는 예컨대, 홈 또는 레일일 수 있으며 한 쌍이 나란히 형성될 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 이에 따라, 촬상장치 장착부(31)는 수직이동부(35)를 따라 수직축(32) 상에서 제2 방향(z 방향)으로 이동할 수 있다.

본 발명의 제1 실시예에 따른 3차원 스캐닝 시스템(1)에 따르면, 촬상장치 장착부(31)가 제1 방향(x 방향) 및 제2 방향(z 방향)을 따라 자유롭게 이동 가능하기 때문에, 피사체(T)의 크기 또는 부피를 고려하여 촬상장치 장착부(31)를 제2 방향(z 방향)을 따라 이동시킴으로써 3차원 촬상장치(40)를 최적의 위치에 위치시켜 촬상을 진행할 수 있다. 또한, 3차원 촬상장치(40)의 해상도(resolution)를 고려하여 촬상장치 장착부(31)를 제2 방향(z 방향)을 따라 이동시킴으로써 3차원 촬상장치(40)의 해상도가 최적화되는 위치에서 촬상을 진행할 수 있다.

도 2를 참조하면, 제2 실시예를 포함한 몇몇 실시예에서 3차원 스캐닝 시스템(2)의 촬상장치 장착부(31)는 구동부(50)에 의해 틸팅(tilting)될 수 있으며, 틸팅에 의해 촬상장치 장착부(31)와 수직축(32) 사이의 각도가 변할 수 있다. 즉, 촬상장치 장착부(31)와 수직축(32)이 이루는 각도가 변함에 따라, 촬상장치 장착부(31)에 장착된 3차원 촬상장치(40)의 시야각(41)이 조절될 수 있다. 다만, 촬상장치 장착부(31)가 틸팅되는 정도는 제어부(60)에 의해 결정될 수 있으며, 제어부(60)의 제어신호에 따라 구동부(50)에 의해 촬상장치 장착부(31)의 틸팅이 이루어질 수 있다.

또한, 도 3 및 도 4를 참조하면, 제3 및 제4 실시예를 포함한 몇몇 실시예에서 3차원 스캐닝 시스템(3, 4)의 수직축(32)은 제2 방향(z 방향)을 따라 길이가 늘어날 수 있다. 이에 따라, 피사체(T)의 높이가 높다고 하더라도, 수직축(32)이 제2 방향(z 방향)을 따라 연장될 수 있으며 3차원 촬상장치(40)가 수직축(32)의 연장된 부분까지 이동할 수 있기 때문에, 높이가 높은 피사체(T)에 대하여도 스캐닝이 가능할 수 있다.

예컨대, 도 3을 참조하면, 3차원 스캐닝 시스템(3)에서 수직연장부(37)가 수직축(32) 내에 삽입되어 있을 수 있으며, 삽입되어 있던 수직연장부(37)가 수직축(32) 외부로 노출되면서, 수직축(32)은 제2 방향(z 방향)을 따라 길이가 늘어날 수 있다. 다만, 수직축(32)의 길이가 늘어나는 방법이 이에 제한되지 않으며, 도 4를 참조하면, 3차원 스캐닝 시스템(4)에서 블록 형태로 제작된 수직연장블록(38)을 수직축(32) 상단에 장착하는 방식으로 수직축(32)의 길이가 늘어나도록 할 수 있다.

3차원 촬상장치(40)는 다양한 종류의 3차원 이미징 장치일 수 있으며, RGB 정보, 3차원 깊이(depth) 정보 및 3차원 강도 정보의 출력이 가능한 촬상장치일 수 있다. 예컨대, 3차원 촬상장치(40)는 3차원 출력에 표준화된 RGB 정보-3차원 깊이 정보의 출력이 가능한 촬상장치일 수 있으며, 또는 3차원 출력에 표준화된 RGB 정보-3차원 깊이 정보-3차원 강도 정보의 출력이 가능한 촬상장치일 수 있다. 여기서, RGB 정보는 2차원 이미지 정보일 수 있으며, 3차원 깊이 정보는 3차원 거리 정보를 나타내는 정보일 수 있고, 3차원 강도 정보는 IR 강도 정보일 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.

그리고, 3차원 촬상장치(40)는 스테레오 카메라(stereo camera) 방식, ToF(Time-of-Flight) 방식 및 구조형 광(structured light) 방식 중 어느 하나를 이용한 3차원 이미징 장치일 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.

구동부(50)는 회전판(20)을 회전 시키거나, 촬상장치 장착부(31)를 포함하는 선형 스테이지(30)를 이동시킬 수 있다. 구동부(50)는 예컨대 모터로 구성될 수 있으며, 회전판(20)의 회전을 위한 모터, 제1 방향(x 방향)을 따라 수직축(32)을 이동시키기 위한 모터, 제2 방향(z 방향)을 따라 촬상장치 장착부(31)를 이동시키기 위한 모터 및 촬상장치 장착부(31)를 틸팅시키기 위한 모터 등을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.

제어부(60)는 3차원 스캐닝 시스템(1)의 전반적인 구성을 제어한다. 그리고, 제어부(60)는 자동 스캐닝 모드일 경우, 피사체(T)에 따라 스캐닝을 위한 설정 사항을 자동으로 결정할 수 있으며, 결정된 설정 사항에 기초하여 구동부(50)를 제어할 수 있다. 구체적으로, 피사체(T)의 대략적인 볼륨 정보를 얻기 위해, 제어부(60)는 피사체(T)를 제1 촬상하도록 3차원 촬상장치(40)를 제어할 수 있다. 제1 촬상은 피사체(T)의 대략적인 볼륨 정보를 얻기 위한 목적을 가진 단계일 수 있다. 그리고, 제1 촬상이 진행되는 동안, 피사체(T)는 회전판(20) 상에 위치하여 회전할 수 있으며, 수직축(32)은 제1 방향(x 방향)을 따라 이동하고 촬상장치 장착부(31)는 제2 방향(z 방향)을 따라 이동할 수 있다. 즉, 3차원 촬상장치(40)의 제1 방향(x 방향) 및 제2 방향(z 방향)의 간단한 움직임을 통해 피사체(T)의 대략적인 볼륨 정보를 빠른 시간 내에 추출할 수 있다. 그리고, 제1 촬상의 결과로 제1 촬상 정보가 생성될 수 있다.

이어서, 제어부(60)는 촬상장치 장착부(31)에 장착된 3차원 촬상장치(40)로부터 피사체(T)에 대한 제1 촬상 정보를 전송받고, 제1 촬상 정보에 기초하여 피사체(T)를 스캐닝하기 위한 3차원 촬상장치(40)의 이동범위를 결정할 수 있다.

구체적으로, 제어부(60)는 제1 촬상 정보에 기초하여 피사체(T)의 대략적인 볼륨(volume) 정보를 산출할 수 있다. 예컨대, 피사체(T)에 대응되는 크기의 볼륨 박스가 피사체(T)의 대략적인 볼륨 정보로서 산출될 수 있으며, 대략적인 볼륨 정보는 볼륨 박스의 형태로 회전판 상의 가상의 3차원 공간 상에 자동으로 생성될 수 있다.

그리고, 제어부(60)는 산출된 볼륨 정보에 기초하여 피사체(T)를 스캐닝하기 위한 3차원 촬상장치(40)의 이동범위를 결정할 수 있다. 예컨대, 제어부(60)는 산출된 볼륨 정보에 기초하여 제2 방향(z 방향)에 따른 피사체(T)의 대략적인 높이를 도출할 수 있으며, 피사체(T)의 제2 방향(z 방향)을 스캔할 수 있도록 제2 방향(z 방향)에 따른 3차원 촬상장치(40)의 이동범위를 결정할 수 있다.

그리고, 이와 유사한 방식으로, 제어부(60)는 산출된 볼륨 정보에 기초하여 제1 방향(x 방향)에 따른 피사체(T)의 대략적인 폭을 도출할 수 있으며, 3차원 촬상장치(40)와 피사체(T) 사이의 거리가 미리 정해진 거리 이상이 되어 원하는 해상도를 확보할 수 있도록 제1 방향(x 방향)에 따른 3차원 촬상장치(40)의 이동범위를 결정할 수 있다.

또한, 제어부(60)는 산출된 볼륨 정보에 기초하여 회전판(20)의 회전속도를 결정할 수 있다. 그리고, 제어부(60)는 산출된 볼륨 정보에 기초하여 3차원 촬상장치(40)의 시야각(41), 선형 스테이지(30)의 이동범위, 피사체(T)와 3차원 촬상장치(40) 사이의 거리 등을 자동으로 결정할 수 있다.

이어서, 제어부(60)는 제2 촬상이 진행되는 동안 결정된 이동범위 내에서 촬상장치 장착부(31)가 이동하도록 구동부(50)를 제어할 수 있다. 제2 촬상은 피사체(T)의 3차원 이미지를 획득하기 위한 스캐닝일 수 있으며, 제1 촬상이 제1 시간 동안 수행되는 것에 비해, 제2 촬상은 제1 시간보다 긴 제2 시간동안 수행돌 수 있다. 구동부(50)는 제어부(60)의 제어에 따라 촬상장치 장착부(31)를 제1 및 제2 방향(x 방향 및 z 방향)으로 이동시킬 수 있다. 즉, 구동부(50)의 제어에 의해 수직축(32)이 제1 방향(x 방향)을 따라 이동할 수 있으며, 촬상장치 장착부(31)가 제2 방향(z 방향)을 따라 이동할 수 있다. 이 밖에, 구동부(50)의 제어에 의해 결정된 3차원 촬상장치(40)의 시야각(41)을 확보할 수 있도록 촬상장치 장착부(31)가 틸팅될 수도 있다.

또한, 제어부(60)는 제2 촬상이 진행되는 동안 결정된 회전속도로 회전판(20)이 회전하도록 구동부(50)를 제어할 수 있다. 그리고, 구동부(50)는 제어부(60)의 제어에 따라 결정된 회전속도로 회전판(20)을 회전시킬 수 있다.

이어서, 제2 촬상의 결과로 생성된 제2 촬상 정보에 기초하여 피사체(T)의 3차원 이미지를 합성할 수 있다.

전술한 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따르면, 피사체(T)의 볼륨에 따라 제1 촬상을 통해 스캐닝을 위한 설정 사항이 자동으로 결정될 수 있으므로, 사용자가 일일이 설정 사항을 입력하는 번거로움을 해소할 수 있으며, 스캐닝에 걸리는 시간을 단축시킬 수 있다.

다만, 제어부(60)는 자동 스캐닝 모드가 아닌 정밀 스캐닝 모드인 경우에는, 피사체(T)에 따라 스캐닝을 위한 설정 사항을 자동으로 결정하지 않는다. 즉, 정밀 스캐닝 모드인 경우, 사용자는 GUI(Graphic User Interface; 미도시)를 통해 설정 사항을 입력함으로써, 스캐닝을 정밀하게 진행할 수 있으며, 예컨대 회전판(20)의 회전속도를 줄임으로써 피사체(T)에 대한 3차원 이미지의 정밀도를 향상시킬 수도 있다.

한편, 제어부(60)는 제2 촬상에서 피사체(T) 중 스캐닝되지 않은 영역이 있는지를 확인하고, 확인된 영역을 소프트웨어적으로 보정하여 처리하는 것이 아니라 확인된 영역에 대하여 추가적으로 스캐닝을 수행할 수 있다. 구체적으로, 제어부(60)는 3차원 촬상장치(40)로부터 피사체(T)에 대한 제2 촬상 정보를 전송받고, 제2 촬상 정보에 기초하여 피사체(T) 중 스캐닝되지 않은 영역을 확인할 수 있다.

그리고, 제어부(60)는 피사체(T) 중 스캐닝되지 않은 영역에 대하여 추가적으로 스캐닝을 진행할 수 있다. 이를 위해, 제어부(60)는 제3 촬상이 진행되는 동안 피사체(T) 중 스캐닝되지 않은 영역을 스캐닝하기 위해 구동부(50)를 제어할 수 있다. 예컨대, 제어부(60)는 피사체(T) 중 스캐닝되지 않은 영역이 스캐닝되도록 회전판(20)의 회전속도 및 회전방향을 제어하기 위해 구동부(50)를 제어할 수 있고, 이와 함께 촬상장치 장착부(31)의 위치를 제어하기 위해 구동부(50)를 제어할 수 있으며, 촬상장치 장착부(31)를 틸팅시킴으로써 3차원 촬상장치(40)가 스캐닝되지 않은 영역을 향하도록 구동부(50)를 제어할 수 있다. 이어서, 제2 및 제3 촬상 정보에 기초하여 피사체(T)의 3차원 이미지를 합성할 수 있다.

따라서, 본 발명의 실시예들에 따르면, 피사체(T) 중 스캐닝되지 않은 영역에 대하여 추가적으로 스캐닝을 진행할 수 있으며, 추가적으로 진행된 스캐닝 자료를 포함하여 피사체(T)의 3차원 이미지를 합성하기 때문에, 피사체(T)에 대한 완전한 3차원 이미지를 얻을 수 있다.

저장부(70)는 3차원 촬상장치(40)에 의해 촬상되는 이미지를 저장할 수 있으며, 이 밖에 제어부에 의해 합성되는 피사체(T)의 3차원 이미지를 저장할 수도 있다.

통신부(80)는 외부와의 통신을 위한 송·수신 모듈을 포함할 수 있으며, 예컨대 Wi-Fi 또는 블루투스 등의 통신 방식이 이용될 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 도 5를 참조하면, 제5 실시예를 포함한 몇몇 실시예에서 3차원 스캐닝 시스템(5)의 통신부(80)를 통해 3차원 촬상장치(40)에 의한 촬상 정보 또는 피사체(T)에 대한 3차원 이미지 정보가 외부 단말(100)로 전송될 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따른 3차원 스캐닝 시스템은 다양한 산업분야에서 널리 활용될 수 있다. 예컨대 백화점을 포함하여 의류매장에서 피팅(fitting)을 위해 이용될 수 있으며, 병원이나 휘트니스 센터 등에서 고객의 체형을 분석하기 위해 이용될 수도 있지만, 이에 제한되지 않는다.

또한, 본 발명의 실시예들에 따른 3차원 스캐닝 시스템에서 3차원 촬상장치(40)는 고정된 것이 아니라, 다양한 3차원 촬상장치(40)가 촬상장치 장착부(31)에 장착되어 이용될 수 있다. 따라서, 사용자가 3차원 촬상장치(40)를 자유롭게 변경하여 3차원 스캐닝을 수행할 수 있다.

이하, 도 6을 참조하면, 본 발명의 제6 실시예에 따른 3차원 스캐닝 시스템을 설명한다. 다만, 도 1의 본 발명의 제1 실시예에 따른 3차원 스캐닝 시스템과의 차이점을 위주로 설명한다. 도 6을 참조하면, 본 발명의 제6 실시예에 따른 3차원 스캐닝 시스템의 개략적인 구성을 나타내는 도면이 개시된다.

도 6을 참조하면, 본 발명의 제6 실시예에 따른 3차원 스캐닝 시스템(6)은 수직축(32)의 제1 방향(x 방향)으로의 이동을 위한 수평이동부(15)를 포함하지 않고, 수평연장부(39)가 수직축(32) 내에 삽입되어 있을 수 있으며, 수평연장부(39)의 일단은 촬상장치 장착부(31)에 연결되어 있을 수 있다. 따라서, 수직축(32)은 베이스판(10) 상에 고정되도록 형성되고, 삽입되어 있던 수평연장부(39)가 수직축(32) 외부로 노출되면서, 촬상장치 장착부(31)가 제1 방향(x 방향)을 따라 이동할 수 있다. 즉, 수평연장부(39)의 연장 정도에 따라 촬상장치 장착부(31)와 피사체(T) 사이의 거리가 조절될 수 있다.

이하, 도 7 및 도 8을 참조하여, 본 발명의 제1 실시예에 따른 3차원 스캐닝 방법을 설명한다. 다만, 3차원 스캐닝 시스템에 대한 설명과 중복되는 부분은 생략한다. 도 7을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 3차원 스캐닝 방법을 설명하기 위한 순서도가 개시되고, 도 8을 참조하면, 도 7의 S20을 구체화한 순서도가 개시된다.

본 발명의 제1 실시에에 따른 3차원 스캐닝 방법은, 3차원 촬상장치(40)를 이용하여 회전판(20) 상에서 회전하는 피사체(T)를 스캐닝하여 피사체(T)의 3차원 이미지를 획득하기 위한 3차원 스캐닝 방법으로서, 3차원 촬상장치(40)는 수평방향인 제1 방향 및 수직방향인 제2 방향을 따라 각각 이동 가능한 촬상장치 장착부(31)에 장착될 수 있다.

도 7을 참조하면, 우선, 3차원 촬상장치(40)를 이용하여 피사체(T)를 제1 촬상할 수 있다(S10).

이어서, 제1 촬상 정보에 기초하여 피사체(T)를 스캐닝하기 위한 3차원 촬상장치(40)의 이동범위 및 상기 회전판(20)의 회전속도를 결정할 수 있다(S20).

구체적으로, 도 8을 참조하면, 제1 촬상 정보에 기초하여 피사체(T)를 스캐닝하기 위한 3차원 촬상장치(40)의 이동범위 및 회전판(20)의 회전속도를 결정하는 단계(S20)는, 제1 촬상 정보에 기초하여 피사체(T)의 대략적인 볼륨 정보를 산출하는 단계(S21)와, 산출된 볼륨 정보에 기초하여 피사체(T)를 스캐닝하기 위한 3차원 촬상장치(40)의 이동범위 및 회전판(20)의 회전속도를 결정하는 단계(S22)를 포함할 수 있다.

이어서, 3차원 촬상장치(40)를 이용하여 피사체(T)를 제2 촬상하는 단계로서, 결정된 이동범위 내에서 촬상장치 장착부(31)가 이동하도록 촬상장치 장착부(31)의 제1 및 제2 방향에 따른 이동을 제어하고, 회전판(20)이 결정된 회전속도로 회전하도록 제어하면서 제2 촬상을 수행할 수 있다(S30).

다만, 제1 촬상은 제1 시간동안 수행되는 것이고, 제2 촬상은 제1 시간보다 상대적으로 긴 제2 시간동안 수행되는 것일 수 있다. 즉, 제1 촬상은 피사체(T)의 대략적인 볼륨 정보를 얻기 위한 목적으로 수행되는 것이기 때문에, 실제 스캐닝을 위한 제2 촬상에 비하여 비교적 짧은 시간 내에 수행될 수 있다.

이어서, 제2 촬상 정보에 기초하여 피사체(T)의 3차원 이미지를 합성할 수 있다(S40).

이하, 도 9를 참조하여, 본 발명의 제2 실시예에 따른 3차원 스캐닝 방법을 설명한다. 다만, 본 발명의 제1 실시예에 따른 3차원 스캐닝 방법과이 차이점을 위주로 설명한다. 도 9를 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 3차원 스캐닝 방법을 설명하기 위한 순서도가 개시된다.

우선, 제2 촬상(S30)을 한 후, 제2 촬상 정보에 기초하여 피사체(T) 중 스캐닝되지 않은 영역을 확인할 수 있다(S31).

이어서, 3차원 촬상장치(40)를 이용하여 피사체(T)를 제3 촬상하는 단계로서, 피사체(T) 중 스캐닝되지 않은 영역을 스캐닝하기 위해 촬상장치 장착부(31)의 이동 및 회전판(20)의 회전을 제어하면서 제3 촬상을 수행할 수 있다(S32).

이어서, 제2 및 제3 촬상 정보에 기초하여 피사체(T)의 3차원 이미지를 합성할 수 있다(S41).

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

1: 3차원 스캐닝 시스템 10: 베이스판
15: 수평이동부 20: 회전판
30: 선형 스테이지 31: 촬상장치 장착부
32: 수직축 35: 수직이동부
37: 수직연장부 38: 수직연장블록
39: 수평연장부 40: 3차원 촬상장치
41: 시야각 50: 구동부
60: 제어부 70: 저장부
80: 통신부 100: 외부 단말
T: 피사체

Claims

피사체를 스캐닝하여 피사체의 3차원 이미지를 획득하기 위한 3차원 스캐닝 시스템에 있어서,
회전 가능한 회전판으로서, 상기 회전판 상에 위치하는 피사체를 회전시키는 것인, 회전판;
RGB 정보 및 3차원 깊이 정보의 출력이 가능하거나, RGB 정보, 3차원 깊이 정보 및 3차원 강도 정보의 출력이 가능한 3차원 촬상장치;
상기 3차원 촬상장치가 장착되는 촬상장치 장착부를 포함하는 선형 스테이지로서, 상기 촬상장치 장착부는 수평방향인 제1 방향 및 수직방향인 제2 방향을 따라 각각 이동 가능한 것인, 선형 스테이지;
상기 회전판을 회전 시키거나, 상기 촬상장치 장착부를 포함하는 상기 선형 스테이지를 이동시키는 구동부; 및
상기 촬상장치 장착부에 장착된 상기 3차원 촬상장치로부터 피사체에 대한 제1 촬상 정보를 전송받고, 상기 제1 촬상 정보에 기초하여 피사체를 스캐닝하기 위한 상기 3차원 촬상장치의 이동범위를 결정하고, 제2 촬상이 진행되는 동안 결정된 이동범위 내에서 상기 촬상장치 장착부가 이동하도록 상기 구동부를 제어하는 것인, 제어부
를 포함하는 3차원 스캐닝 시스템.
제1항에 있어서,
상기 선형 스테이지는 상기 제2 방향을 따라 연장된 수직축을 더 포함하고,
상기 수직축은 상기 제1 방향을 따라 상기 회전판에 가까워지도록 또는 상기 회전판으로부터 멀어지도록 이동 가능하고,
상기 촬상장치 장착부는 상기 수직축에 결합된 채로 상기 수직축의 이동에 의해 상기 제1 방향을 따라 이동 가능하며,
상기 촬상장치 장착부는 상기 수직축 상에서 상기 제2 방향을 따라 이동 가능하도록 상기 수직축에 결합된 것인, 3차원 스캐닝 시스템.
제2항에 있어서,
상기 수직축은 상기 제2 방향을 따라 길이가 늘어나는 것인, 3차원 스캐닝 시스템.
제1항에 있어서,
상기 제어부는 상기 제1 촬상 정보에 기초하여 피사체의 대략적인 볼륨 정보를 산출하고, 상기 산출된 볼륨 정보에 기초하여 피사체를 스캐닝하기 위한 상기 3차원 촬상장치의 이동범위을 결정하는 것인, 3차원 스캐닝 시스템.
제4항에 있어서,
상기 제어부는 상기 산출된 볼륨 정보에 기초하여 상기 3차원 촬상장치의 이동범위 및 상기 회전판의 회전속도를 결정하고,
상기 제어부는 상기 제2 촬상이 진행되는 동안 결정된 이동범위 내에서 상기 촬상장치 장착부가 이동하고 결정된 회전속도로 상기 회전판이 회전하도록 상기 구동부를 제어하고,
상기 구동부는 상기 제어부의 제어에 따라 상기 촬상장치 장착부를 상기 제1 및 제2 방향으로 이동시키고 상기 회전판을 회전시키는 것인, 3차원 스캐닝 시스템.
제1항에 있어서,
상기 제어부는 상기 3차원 촬상장치로부터 피사체에 대한 제2 촬상 정보를 전송받고, 상기 제2 촬상 정보에 기초하여 피사체 중 스캐닝되지 않은 영역을 확인하고, 제3 촬상이 진행되는 동안 피사체 중 스캐닝되지 않은 영역을 스캐닝하기 위해 상기 구동부를 제어하는 것인, 3차원 스캐닝 시스템.
RGB 정보 및 3차원 깊이 정보의 출력이 가능하거나, RGB 정보, 3차원 깊이 정보 및 3차원 강도 정보의 출력이 가능한 3차원 촬상장치를 이용하여 회전판 상에서 회전하는 피사체를 스캐닝하여 피사체의 3차원 이미지를 획득하기 위한 3차원 스캐닝 방법으로서, 상기 3차원 촬상장치는 수평방향인 제1 방향 및 수직방향인 제2 방향을 따라 각각 이동 가능한 촬상장치 장착부에 장착된 것인, 3차원 스캐닝 방법에 있어서,
상기 3차원 촬상장치를 이용하여 피사체를 제1 촬상하는 단계;
제1 촬상 정보에 기초하여 피사체를 스캐닝하기 위한 상기 3차원 촬상장치의 이동범위 및 상기 회전판의 회전속도를 결정하는 단계;
상기 3차원 촬상장치를 이용하여 피사체를 제2 촬상하는 단계로서, 결정된 이동범위 내에서 상기 촬상장치 장착부가 이동하도록 상기 촬상장치 장착부의 상기 제1 및 제2 방향에 따른 이동을 제어하고, 상기 회전판이 결정된 회전속도로 회전하도록 제어하면서 상기 제2 촬상하는 단계; 및
제2 촬상 정보에 기초하여 피사체의 3차원 이미지를 합성하는 단계
를 포함하는 것인, 3차원 스캐닝 방법.
제7항에 있어서,
상기 제1 촬상은 제1 시간동안 수행되는 것이고, 상기 제2 촬상은 상기 제1 시간보다 긴 제2 시간동안 수행되는 것인, 3차원 스캐닝 방법.
제7항에 있어서,
상기 제1 촬상 정보에 기초하여 피사체를 스캐닝하기 위한 상기 3차원 촬상장치의 이동범위 및 상기 회전판의 회전속도를 결정하는 단계는,
상기 제1 촬상 정보에 기초하여 피사체의 대략적인 볼륨 정보를 산출하는 단계와, 산출된 볼륨 정보에 기초하여 피사체를 스캐닝하기 위한 상기 3차원 촬상장치의 이동범위 및 상기 회전판의 회전속도를 결정하는 단계를 포함하는 것인, 3차원 스캐닝 방법.
제7항에 있어서,
상기 제2 촬상을 한 후, 상기 제2 촬상 정보에 기초하여 피사체 중 스캐닝되지 않은 영역을 확인하는 단계와,
상기 3차원 촬상장치를 이용하여 피사체를 제3 촬상하는 단계로서, 피사체 중 스캐닝되지 않은 영역을 스캐닝하기 위해 상기 촬상장치 장착부의 이동 및 상기 회전판의 회전을 제어하면서 상기 제3 촬상하는 단계를 더 포함하고,
상기 제2 촬상 정보에 기초하여 피사체의 3차원 이미지를 합성하는 단계는, 상기 제2 및 제3 촬상 정보에 기초하여 피사체의 3차원 이미지를 합성하는 단계인 것인, 3차원 스캐닝 방법.