KR20160038647A

KR20160038647A - 광조사 방법을 통한 3차원 대상체의 표면 정보 획득 방법

Info

Publication number: KR20160038647A
Application number: KR1020140132026A
Authority: KR
Inventors: 장성태
Original assignee: 서울바이오시스 주식회사
Priority date: 2014-09-30
Filing date: 2014-09-30
Publication date: 2016-04-07

Abstract

일 실시예에 따르는 3차원 대상체의 표면 정보 획득 방법에 있어서, 3차원 대상체의 표면에 균일한 광반사율을 가지는 광반사물질층을 형성한다. 상기 광반사물질층이 형성된 상기 3차원 대상체에 대하여 제1 입사광을 조사하고, 상기 제1 입사광에 기인하여 상기 3차원 대상체로부터 방출되는 제1 반사광을 수집한다. 상기 3차원 대상체의 표면으로부터 상기 광반사물질층을 제거한다. 상기 광반사물질층이 제거된 상기 3차원 대상체에 대하여 상기 제1 입사광의 파장과 동일한 파장의 제2 입사광을 조사하고, 상기 제2 입사광에 기인하여 상기 3차원 대상체로부터 방출되는 제2 반사광을 수집한다. 상기 제2 반사광의 정보를 상기 제1 반사광의 정보에 근거하여 보정한다.

Description

광조사 방법을 통한 3차원 대상체의 표면 정보 획득 방법{method of obtaining surface information of 3D object using light radiation}

본 개시(disclosure)는 광조사 방법에 의한 3차원 대상체의 표면 정보 획득 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 3차원 대상체의 표면 굴곡에 대응하여 광반사율 보정을 적용하는 3차원 대상체의 표면 정보 획득 방법에 관한 것이다.

이미지 촬영을 통해 3차원 대상체의 상태를 진단하거나 관리하는 방법이 최근 의료분야에서 널리 이용되고 있다. X-Ray 촬영, CT 촬영, MRI 촬영 등과 같이 신체 내부의 이상 부위를 진단하기 위한 촬영 방법뿐만 아니라, 피부와 같이 인체 외부로 드러나는 부분에 대한 이미지 촬영을 위한 수요도 증가하고 있다.

일 예로서, 피부는 인체가 외부 환경과 마주하는 요소로서, 다양한 신진 대사 산물과 구성성분을 포함하고 있으며, 때때로, 건강 상태를 나타내는 지표가 되기도 한다. 구체적인 일 예로서, 혈색이 좋지 않은 경우, 혈액 순환 장애 또는 소화 장애를 의심해볼 수 있다. 다른 예로서, 피부에 트러블이 생기는 경우, 정신적 스트레스를 의심해볼 수도 있다. 또한, 최근에는 외모 중시의 사회적 경향에 따라, 각종 성형 및 미용 목적의 피부 처지 방법에 대한 관심이 증가하고 있으며, 피부 상태의 주기적인 피부 모니터링 및 관리 방법도 제안되고 있다.

최근에는 피부에 대한 치료, 진단, 관리 목적으로, 광을 이용하는 방법이 활용되고 있다. 일 예로서, 한국공개특허 2009-0055891에서는, 다수의 동일 파장 LED를 구비하는 피부용 LED 광조사기가 개시되고 있다. 하지만, 본 문헌에서는, 온열 용도 또는 치료용도로 피부에 특정 파장대의 광을 편리하게 조사할 수 있는 장치를 단순히 개시하고 있을 뿐, 상기 광조사기를 이용하여 피부의 상태를 진단하는 방법에 대해서는 전혀 개시하고 있지 않다.

한편, 한국공개특허 2013?0005598에서는 다수개의 LED를 통해 치료용 광을 피부에 조사하는 시스템에서, 광 조사기가 특정 부위의 피부를 센싱하여 영상 이미지를 생성하고, 상기 영상 이미지를 서버에 전송함으로써 서버가 이 영상 이미지를 분석하여 분석된 피부 상태에 따라 피부에 대한 광의 파장 및 조사 시간을 설정하는 기술이 개시되고 있다. 하지만, 상기 문헌에서는, 광조사기가 단순히 피부를 촬영하고, 촬영한 이미지를 서버에 전송하는 기술만 개시되고 있을 뿐, 영상 이미지 촬영의 구체적인 기술에 대해서는 기재되고 있지 않다.

촬영 대상이 얼굴과 같은 3차원 구조물인 경우, 진단이 이루어지는 시스템의 광의 환경 또는 3차원 구조물의 표면 굴곡에 따라, 획득하는 광 정보에 오차가 발생할 수 있다. 즉, 동일한 피부 상태이지만 표면 굴곡이 서로 다른 피부 영역에서 촬영된 이미지들에서 밝기 등의 광 정보가 서로 다를 수 있다. 이와 같이, 상기 광 정보의 오차를 교정하지 않는 경우, 획득한 3차원 구조물의 표면 정보에 오류가 발생할 수 있어 이러한 문제점에 대한 대응책이 요청된다.

본 개시는, 3차원 대상체에 대해 광을 조사하고 상기 3차원 대상체로부터 방출되는 광의 정보를 획득할 때, 상기 조사광의 3차원 대상체 표면에서의 반사율을 신뢰성 있게 보정하는 방법을 제공한다. 이를 통해, 상기 3차원 대상체에 대한 정확한(accurate) 표면 정보를 획득하는 방법을 제공하고자 한다.

일 측면에 따르는 3차원 대상체의 표면 정보 획득 방법에 있어서, 3차원 대상체의 표면에 균일한 광반사율을 가지는 광반사물질층을 형성한다. 상기 광반사물질층이 형성된 상기 3차원 대상체에 대하여 제1 입사광을 조사하고, 상기 제1 입사광에 기인하여 상기 3차원 대상체로부터 방출되는 제1 반사광을 수집한다. 상기 3차원 대상체의 표면으로부터 상기 광반사물질층을 제거한다. 상기 광반사물질층이 제거된 상기 3차원 대상체에 대하여 상기 제1 입사광의 파장과 동일한 파장의 제2 입사광을 조사하고, 상기 제2 입사광에 기인하여 상기 3차원 대상체로부터 방출되는 제2 반사광을 수집한다. 상기 제2 반사광의 정보를 상기 제1 반사광의 정보에 근거하여 보정한다.

본 개시의 실시 예에 따르면, 3차원 대상체의 표면 굴곡을 따라 확산반사율이(diffuse reflectance) 균일한 광반사물질층을 제공하고, 3차원 대상체의 영역별로 이미지를 먼저 촬영하여, 광 정보를 확보한다. 이때, 상기 이미지 상에서 영역별로 광의 밝기 정보가 서로 차이나는 경우, 이는 상기 3차원 대상체의 표면 굴곡으로부터 기인하는 기하학적 오차 때문일 수 있다. 즉, 상기 기하학적 오차는 입사광의 세기의 불균일성, 및 이에 따른 카메라의 검출 효율의 불안정성을 야기할 수 있으므로, 상기 3차원 대상체의 표면에 걸쳐 보정되어야 한다. 한편, 이후에, 상기 광반사물질층을 제거하고 상기 3차원 대상체의 이미지를 영역별로 촬영하고, 상기 기하학적 오차를 감안하여 상기 3차원 대상체의 이미지 정보를 보정한다.

이로써, 3차원 대상체의 실제 표면에서의 광 반응 정보, 및 이에 근거한 이미지를 확보할 수 있다. 구체적인 예로써, 외부에서 광을 피부에 조사할 때, 실제 피부 표면에서의 광 반응 정보, 및 이를 토대로 한 피부 표면 이미지를 보다 신뢰성 있게 확보할 수 있다. 또한, 상술한 방법은 보정 기준이 되는 표준 반사율을 모니터링 대상인 3차원 대상체의 세부 영역들로부터 직접 획득함으로써, 상기 3차원 대상체의 실제 반사율을 보다 신뢰성 있게 획득할 수 있다.

상술한 발명의 효과는 본 발명의 실시예들의 구성으로부터 도출되는 다양한 효과 중 일부를 예시하는 것이며, 제시하는 실시예의 구성으로부터 자명하게 도출될 수 있는 다른 다양한 효과를 배제하는 것은 아니다.

도 1은 본 개시의 일 실시 예로서의 광조사 및 광검출 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 본 개시의 일 실시 예에 따르는 광조사 방법을 통한 3차원 대상체의 표면 정보 획득 방법을 개략적으로 나타내는 순서도이다.
도 3 및 도 4는 본 개시의 일 실시예에 따르는 3차원 대상체의 표면 정보 획득 방법의 일 단계를 개략적으로 도시하는 모식도이다.
도 5은 본 개시의 일 실시 예에 따르는 3차원 대상체의 세부 영역 별 이미지 밝기 정보를 개략적으로 나타내는 도면이다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 개시의 실시 예들을 보다 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 본 개시에 개시된 기술은 여기서 설명되는 실시 예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 도면에서 각 장치의 구성요소를 명확하게 표현하기 위하여 상기 구성요소의 폭이나 두께 등의 크기를 다소 확대하여 나타내었다.

복수의 도면들 상에서 동일 부호는 실질적으로 서로 동일한 요소를 지칭한다. 또, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, '포함하다' 또는 '가지다' 등의 용어는 기술되는 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

본 명세서에서 설명하는 용어 중, “3차원 대상체의 표면”의 의미는, 3차원 대상체가 외부 환경과 접하는 표층뿐만 아니라, 상기 3차원 대상체로 입사된 광이 상기 3차원 대상체 내부에서 도달할 수 있는 거리 내의 내부 영역면을 포괄할 수 있다.

본 명세서에서 설명하는 용어 중 “반사”의 의미는, 대상체와 외부 환경의 경계인 상기 대상체 표면에서 발생하는 반사만 아니라, 상기 대상체 내부 일정 깊이로 침투한 광이 상기 대상체 내부의 구성 성분에서 반사되는 경우의 의미도 포함할 수 있다.

도 1은 본 개시의 일 실시 예로서의 광조사 및 광검출 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다. 광조사 및 광검출 장치(10)는 기판(110), 기판(110) 상에 배치되는 광방출부(120) 및 광방출부(120)과 인접하게 배치되는 카메라(130)를 포함한다.

광방출부(120)는 3차원 대상체(20)에 대하여 광을 조사할 수 있다. 이에 따라, 카메라(130)는 3차원 대상체(20)의 광 정보 또는 이미지 정보를 수집함으로써, 3차원 대상체(20)의 검사 대상 영역(210)의 정보를 확보할 수 있다. 일 실시 예로서, 3차원 대상체(20)의 얼굴(200)을 복수의 검사 대상 영역(210)으로 분할하고, 카메라(130)를 통해 검사 대상 영역(210)별로 구분하여 광을 수집할 수 있다. 이어서, 카메라(130)는 내부 프로세싱을 통해, 수집된 광의 강도를 검사 대상 영역(210)별로 분류할 수 있다.

기판(110)은 카메라(130)를 기준으로 그 위치가 변화하도록 이동할 수 있다. 기판(110)의 이동에 따라, 광방출부(120)를 구성하는 복수의 발광원(120a, 120b, 120c, 120d, 120e, 120f)의 위치도 카메라(130)를 기준으로 변화할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 기판(110)은 소정 각도의 회전 동작을 수행하여 그 위치를 이동할 수 있으며, 이에 따라, 기판(110) 상에 배치되는 상기 개별 발광원(120a, 120b, 120c, 120d, 120e, 120f)의 위치가 카메라(130)에 대하여 일정하게 변화할 수 있다. 도시된 바와 같이, 기판(110)은 원형 표면부(111)을 구비하는 링 형상을 가질 수 있다. 기판(110)은 지지 구조물(117)에 대하여 회전 가능하도록 결합될 수 있다. 결합부(118)는 지지 구조물(117)이 고정된 상태에서, 기판(110)이 원형 표면부(111)의 중심을 기준으로 소정의 각도로 회전 가능하도록 동작할 수 있다. 또다른 실시예에 따르면, 기판(110)은 회전 동작 없이 고정되어도 무방하다.

광방출부(120)은 기판(110) 상에 배치되는 복수의 발광원을 구비할 수 있다. 일 실시 예로서, 상기 복수의 발광원은 원형 표면부(111)의 둘레를 따라 서로 이격하여 배치되는 복수의 발광다이오드(120a, 120b, 120c, 120d, 120e, 120f)를 포함할 수 있다. 복수의 발광다이오드(120a, 120b, 120c, 120d, 120e, 120f)는 원형 표면부(111)의 중심(115)으로부터 동일 거리(r)에 위치할 수 있다. 한편, 인접하도록 배치되는 복수의 발광다이오드(120a, 120b, 120c, 120d, 120e, 120f)는 서로 다른 파장의 광을 방출할 수 있다. 각각의 발광다이오드는 단일 파장의 광을 방출할 수 있다.

일 실시 예에 있어서, 복수의 발광다이오드(120a, 120b, 120c, 120d, 120e, 120f)는 고정된 발광 위치(1000)로 회전 이동하여, 순차적으로 발광할 수 있다. 발광 위치(1000)는 기판(110)의 회전에도 불구하고, 기판(110) 상에서 3차원 대상체(20)에 대하여 일정한 위치로 고정될 수 있다. 또한, 발광 위치(1000)는 카메라(130)에 대해서도 일정한 위치로 고정될 수 있다. 이에 따라, 카메라(130)는 3차원 대상체(20)의 검사 영역(210)으로부터 방출되는 광의 정보를 파장 별로 확보할 수 있게 된다.

도시되지는 않았지만, 본 개시의 실시 예에 따르는 광조사 및 광검출 장치(10)는 제어 장치를 구비할 수 있다. 상기 제어 장치는 복수의 발광원, 즉, 복수의 발광다이오드(120a, 120b, 120c, 120d, 120e, 120f)가 순차적으로 카메라(130)에 대해 일정한 위치에 지정된 발광 위치(1000)로 이송되도록 기판(110)을 제어하고, 발광 위치(1000)로 이송된 복수의 발광다이오드(120a, 120b, 120c, 120d, 120e, 120f)가 선택적으로 발광하도록 광방출부(120)를 제어할 수 있다.

카메라(130)는 광검출기 또는 이미지 촬영소자를 포함할 수 있다. 이때, 상기 광검출기는 특정 발광 다이오드만 켜져 있을 때 카메라(130)로 촬영하므로 써 광의 강도(intensity)를파장 별로 수집할 수 있다. 이를 통해, 상기 검사 대상물로부터 방출되는 광의 세기 스펙트럼 정보를 각 이미지 픽셀 단위로 확보할 수 있다. 또한 삼차원 대상체로부터 얻어진 광 세기 스펙트럼을 상기 광반사율층이 도포된 상태에서 측정된 광 세기 스펙트럼으로 나눔으로써 각 이미지 픽셀마다 반사율 스펙트럼을 확보할 수 있다.

카메라(130)는 원형 표면부(111)의 중심에 형성되는 개구부 내에 배치될 수 있다. 즉, 카메라(130)는 링 형상의 기판(110)의 상기 개구부 내부에 배치될 수 있다. 이때, 카메라(130)의 중심은 원형 표면부(111)의 중심(115)과 일치하거나, 중심(115)으로부터 일측 방향으로 치우치도록 배치될 수도 있다. 다른 예로서, 카메라(130)는 링 형상의 기판(110)의 외부에 배치될 수도 있다.

한편, 카메라(130)의 촬영 위치 및 복수의 발광다이오드(120a, 120b, 120c, 120d, 120e, 120f)의 발광 위치는 3차원 대상체(20)에 대하여 일정하게 고정될 수 있다. 이에 따라, 복수의 발광다이오드(120a, 120b, 120c, 120d, 120e, 120f)는 동일한 위치에서, 서로 다른 파장의 광을 방출할 수 있으며, 카메라(130)도 동일한 촬영 위치에서 광 스펙트럼 정보 및 이미지 정보를 수신할 수 있다.

3차원 대상체(20)는 표면 정보를 통해, 진단 및 관리가 필요한 다양한 객체를 포함할 수 있다. 도시되는 바와 같이, 인체의 얼굴의 피부를 예시할 수 있다. 발광원(120)으로서, 어느 하나의 발광다이오드로부터 방출되는 광은, 검사 대상 영역(210)으로 구분되는 3차원 대상체(20)에 조사되고, 3차원 대상체(20)로부터 방출되는 광은 카메라(130)에 수집되어, 반사광의 스펙트럼으로 분석되거나, 이미지로 구현되어, 진단 또는 관리에 활용된다.

일 예로서, 특정 파장의 광은 피부 내부의 구성 요소와 반응할 수 있다. 일 예로서, 피부 내부의 디옥시헤모글로빈, 옥시헤모글로빈, 물, 트립토판, 엘라스틴, 콜라겐, 지질등은 고유의 광흡수 파장 대역을 구비하고 있다. 따라서, 소정 파장의 광을 피부에 조사하고, 이에 대응되는 반사광의 스펙트럼을 분석함으로써, 상기 구성 요소들에 의한 광 흡수량을 구할 수 있다. 이를 통해, 상기 구성 요소들의 농도를 진단할 수 있다. 또한, 카메라(130)를 이용하여, 구현되는 이미지를 직접 시각적으로 관찰함으로써, 피부 상태를 검진 또는 모니터링할 수 있다.

하지만, 카메라(130)를 이용하여 3차원 대상체(20)의 피부로부터 방출되는 반사광의 스펙트럼을 수신하고 이를 통해 피부 상태를 진단하는 경우에, 상기 촬영 대상인 복수의 대상 피부 영역이 동일한 반사율을 가지더라도 수신되는 반사광의 세기는 서로 다른 값을 나타낼 가능성이 있다. 그 가능성 중 하나는 다음과 같다.

도 1을 참조하면, 3차원 대상체(20)의 얼굴(200)은 표면 굴곡을 가지며, 검사 대상 영역(210)별로 발광원(120)으로부터 거리가 달라질 수 있다. 설명의 편의상, 도 1에서는 검사 대상 영역(210)을 가로 방향으로 6등분하여, 세로 방향으로 6등분하여, 36개의 세부 검사 대상 영역(210a1, 210a2, …… 210f6)을 나타내고 있다.

이때, 얼굴(200)의 일 외곽 영역(210a1, 210a6, 210f1, 210f6)이 얼굴(200)의 일 중앙 영역(210c3)에 비해, 발광원(120) 및 카메라(130)로부터의 거리가 상대적으로 멀리 떨어져 배치됨으로써, 얼굴(200)의 일 외곽 영역(210a1, 210a6, 210f1, 210f6)의 측정 반사율은 실제 표면의 반사율보다 더 낮은 반사율을 나타날 수 있다. 일 예로서, 이미지 상으로는 실제 밝기보다 더 어둡게 나타날 수 있다. 반대로, 얼굴(200)의 일 중앙 영역(210c3)은 얼굴(200)의 일 외곽 영역(210a1, 210a6, 210f1, 210f6)보다 상대적으로 가깝게 배치됨으로써, 얼굴(200)의 일 중앙 영역(210c)의 측정 반사율은 실제 표면 반사율보다 더 높은 반사율을 나타낼 수도 있다. 즉, 이미지 상으로 실제 밝기보다 더 밝게 나타날 수 있다.

상술한 오차는 얼굴과 같은 3차원 대상체(20)의 표면 정보를 확보함에 있어, 신뢰도를 저하시킬 수 있다. 이하에서는, 상술한 문제를 해결하기 위한 본 개시의 실시 예들을 제시한다.

도 2는 본 개시의 일 실시 예에 따르는 광조사 방법을 통한 3차원 대상체의 표면 정보 획득 방법을 개략적으로 나타내는 순서도이다. 도 3 및 도 4는 본 개시의 일 실시예에 따르는 3차원 대상체의 표면 정보 획득 방법의 일 단계를 개략적으로 도시하는 모식도이다. 본 실시 예에 따르는 3차원 대상체의 표면 정보 획득 방법은 도 1에 도시되는 광조사 및 광검출 장치(10)를 적용할 수 있다. 일 실시 예에서, 3차원 대상체(20)의 검사 대상 영역(310)은 가로 방향으로 6등분되고, 세로 방향으로 6등분되어, 36개의 세부 검사 대상 영역(310a1, 310a2, …… 310f6)으로 분류될 수 있다. 다만, 상술한 36개의 세부 검사 영역은 설명의 편의상 일 예로서 분류한 것으로서, 세부 검사 대상 영역의 개수 및 형상은 다양하게 변화 가능하다. 일 예로서, 상기 세부 검사 대상 영역(310a1, 310a2, …… 310f6)의 크기는 카메라 내의 이미지 촬영 소자의 픽셀 영역들을 다양하게 분류하고 그룹화함으로써 변경가능하다.

도 2의 S210 단계 및 도 3을 참조하면, 3차원 대상체(20)의 표면에 균일한 광반사율을 가지는 광반사물질층(300)을 형성한다. 도시되는 바와 같이, 3차원 대상체(20)는 표면 굴곡을 가지는 인체의 얼굴일 수 있다. 광반사물질층(300)은 내부에 소정의 광반사율을 가지는 물질이 균일하게 분포할 수 있다. 한편, 광반사물질층(300)은 표면 굴곡이 없는 평면 상에서는 검사 대상 영역(310)의 전체에 걸쳐 동일한 광반사율을 나타낼 수 있다. 광반사물질층(300)은 일 예로서, 티타늄 산화물을 포함할 수 있다. 광반사물질층(300)을 형성하는 공정은 상기 소정의 광반사율을 가지는 물질을 얼굴 표면에 균일한 두께로 도포하는 과정으로 진행될 수 있다.

도 2의 S220 단계 및 도 3을 참조하면, 광반사물질층(300)이 형성된 3차원 대상체(20)에 대하여 제1 입사광을 조사하고, 상기 제1 입사광에 기인하여 3차원 대상체(20)로부터 방출되는 제1 반사광을 수집한다. 구체적인 실시 예에서, 제1 반사광은 상기 제1 입사광이 3차원 대상체(20)의 표면에서 반사된 반사광을 포함할 수 있다. 상기 반사광은 상기 제1 입사광과 동일한 파장의 광을 포함할 수 있다.

도 3에 도시되는 바와 같이, 상기 제1 입사광은 발광원(120) 중 발광 위치(1000)에 도달하는 어느 하나의 발광다이오드가 발광함으로써 제공될 수 있으며, 카메라(130)은 3차원 대상체(20)로부터 방출되는 반사광을 수집할 수 있다. 이어서, 상기 수집한 반사광의 정보를 3차원 대상체(20)의 세부 영역(310a1, 310a2…... 310f6) 별로 구분할 수 있다. 이어서, 상기 구분된 반사광의 정보를 통해, 3차원 대상체(20)의 세부 영역(310a1, 310a2…... 310f6) 별 표면 굴곡에 기인하여 발생하는 반사광 세기 차이를 산출할 수 있다.

한편, 몇몇 실시 예들에 있어서는, 상기 수집된 반사광을 이용하여 3차원 대상체(20)의 이미지를 구현할 수 있다. 이어서, 상기 이미지를 3차원 대상체(20)의 세부 영역(310a1, 310a2…... 310f6)별로 분할하고, 상기 세부 영역 별로 밝기 정보를 산출할 수도 있다. 이러한, 세부 영역(310a1, 310a2…... 310f6)별 밝기 정보의 지도를 도 5의 (a)에 도시하고 있다.

이와 같이, 산출된 세부 영역(310a1, 310a2…... 310f6)별 반사광 세기 차이 정보는 실제 3차원 대상체(20)의 표면을 촬영한 이미지에서, 표면 굴곡에 기인하여 발생하는 반사율 오차를 보정하는 기준값으로 적용할 수 있게 된다.

도 2의 S230 단계 및 도 4를 참조하면, 3차원 대상체(20)의 표면으로부터 광반사물질층(300)을 제거한다. 이로써, 3차원 대상체(20)의 얼굴의 피부가 외부로 노출된다.

도 2의 S240 단계 및 도 4를 참조하면, 광반사물질층(300)이 제거된 3차원 대상체(20)에 대하여 상기 제1 입사광의 파장과 동일한 파장의 제2 입사광을 조사하고, 상기 제2 입사광에 기인하여 3차원 대상체(20)로부터 방출되는 제2 반사광을 수집한다. 구체적인 실시 예에서, 상기 제2 반사광은 상기 제2 입사광이 3차원 대상체(20)의 표면에서 반사된 반사광을 포함할 수 있다. 이어서, 상기 수집한 반사광의 정보를 3차원 대상체(20)의 세부 영역(310a1, 310a2…... 310f6)별로 구분할 수 있다.

한편, 몇몇 실시 예들에 있어서는, 상기 수집된 반사광을 이용하여 3차원 대상체(20)의 이미지를 구현할 수 있다. 이어서, 상기 이미지를 3차원 대상체(20)의 검사 대상 영역(310)별 세부 영역(310a1, 310a2…... 310f6) 별로 분할하고, 상기 세부 영역 별로 밝기 정보를 산출할 수도 있다. 이러한, 세부 영역(310a1, 310a2…... 310f6)별 밝기 정보의 지도를 도 5의 (b)에 도시하고 있다.

도 2의 S250 단계를 참조하면, 상기 제2 반사광의 정보를 상기 제1 반사광의 정보에 근거하여 보정한다. 구체적인 실시 예에서, 본 단계는 다음과 같이 진행될 수 있다. 먼저, 상술한 S220 단계에서, 상기 제1 반사광을 3차원 대상체(20)의 세부 영역(310a1, 310a2…... 310f6)별로 구분함으로써 산출되는, 상기 세부 영역별 제1 반사광의 세기 정보를 준비한다. 또한, 상술한 S240 단계에서, 상기 제2 반사광을 3차원 대상체(20)의 세부 영역(310a1, 310a2…... 310f6) 별로 구분함으로써 산출되는, 상기 세부 영역별 제2 반사광의 세기 정보를 준비한다. 이어서, 상기 세부 영역 별 상기 제2 반사광의 세기를, 대응하는 상기 제1 반사광의 세기를 기준으로 보정하여, 상기 세부 영역 별로 보정된 반사율을 확보한다.

도 5은 본 개시의 일 실시 예에 따르는 3차원 대상체의 세부 영역 별 이미지 밝기 정보를 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 5의 (a)는 도 2의 S220 단계를 수행함으로써, 카메라에 의해 확보되는 이미지의 세부 영역 별 광의 강도를 나타내는 모식도이며, 도 5의 (b)는 도 2의 S240 단계를 수행함으로써, 카메라에 의해 확보되는 이미지의 세부 영역 별 광의 강도를 나타내는 모식도이며, 도 5의 (c)는 도 2의 S250 단계를 수행함으로써 보정된 이미지의 세부 영역 별 광의 강도를 나타내는 모식도이다.

검사 대상체가 2차원 물체인 경우, 균일한 광반사율을 가지는 광반사 물질층에 대해 카메라를 통해 확보되는 반사광 이미지 상에서의 광의 강도는 세부 영역별로 동일할 수 있으나, 검사 대상체가 표면 굴곡을 가지는 3차원 대상체인 경우, 발광원과 상기 각각의 세부 영역 사이의 거리 차에 의해 도 5의 (a)에서처럼, 광의 강도 차이가 발생할 수 있다.

도 5의 (a)를 참조하여, 카메라를 통해 제1 세부 영역(310a1), 제2 세부 영역(310a5) 및 제3 세부 영역(310e2)가 다른 세부 영역들보다 반사광의 세기(intensity)가 낮게 판정된 경우를 예로 들어 설명한다. 즉, 제1 세부 영역(310a1), 제2 세부 영역(310a5) 및 제3 세부 영역(310e2)은 표준 반사율보다 낮은 반사율을 가지는 영역이다. 비록, 카메라를 통해 제1 세부 영역(310a1), 제2 세부 영역(310a5) 및 제3 세부 영역(310e2)의 반사광의 세기가 다른 세부 영역들과 비교할 때 상대적으로 낮게 검출되었지만, 균일한 광반사율을 가지는 광반사 물질층에 대해 광의 조사 및 반사광의 수집 작업이 이루어졌으므로, 실제 반사율은 다른 세부 영역들에서의 반사율과 동일한 것으로 판정될 수 있다. 이와 같이, 균일한 광반사율을 가지는 광반사 물질층에 대한 반사광의 검출 결과는 후술하는 3차원 대상체의 세부 영역 별 반사율을 보정하는 기준으로 적용될 수 있다.

한편, 일 예로서, 도 5의 (b)에서와 같이, 상기 광반사 물질층을 제거한 상태에서 진행되는 광조사 및 반사광 획득 과정에서, 상기 3차원 대상체의 세부 영역 별 광의 광도가 동일하게 측정된 경우, 상술한 반사율 보정 기준에 따라 세부 영역 별로 광의 세기가 보정되어, 도 5의 (c)에서와 같이, 표현될 수 있다.

도 5의 (b)에서, 비록 제1 세부 영역(310a1), 제2 세부 영역(310a5) 및 제3 세부 영역(310e2)은 다른 세부 영역들과 대비하여 반사광의 세기가 동일하게 카메라에서 측정되지만, 도 5의 (a)에서와 같이, 제1 세부 영역(310a1), 제2 세부 영역(310a5) 및 제3 세부 영역(310e2)은 반사광의 세기가 낮게 측정되는 영역이다. 따라서, 도 5의 (b)의 측정 결과를 도 5의 (a)의 정보에 근거하여 보정하여, 제1 세부 영역(310a1), 제2 세부 영역(310a5) 및 제3 세부 영역(310e2)의 광의 세기는 다른 세부 영역들의 광의 세기보다 소정의 크기로 증가되도록 보정될 수 있다.

마찬가지로, 도 5의 (a)에서, 소정의 세부 영역에 대하여 반사광의 세기가 높게 측정된 영역이 존재할 경우, 즉, 표준 반사율보다 낮은 반사율을 가지는 영역이 존재하는 경우, 도 5의 (b)에서 동일 영역에서 측정된 반사광의 세기보다 낮은 반사광의 세기가 나타나도록 보정될 수 있다.

상술한 보정 방법을 통해, 3차원 대상체의 표면 정보를 보다 신뢰성 있게 확보할 수 있다. 즉, 본 개시의 실시 예들에 따른 방법은 보정 기준이 되는 반사율을 모니터링 대상인 3차원 대상체의 세부 영역들로부터 직접 획득함으로써, 상기 3차원 대상체의 실제 반사율을 보다 신뢰성 있게 획득할 수 있다.

이상에서는 도면 및 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 출원의 기술적 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 출원에 개시된 실시예들을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 또한 3차원 대상체의 측정과 반사율이 균일한 물질이 도포된 상태에서 측정은 순서에 무방하다.

10: 광조사 및 광검출 장치, 20: 3차원 대상체,
110: 기판, 111: 원형 표면부,
115: 원형 표면부의 중심, 117: 지지 구조물, 118: 결합부,
120: 광방출부, 120a, 120b, 120c, 120d, 120e, 120f: 발광다이오드,
130: 카메라, 210 310: 검사 대상 영역,
210a1, 210a2, …… 210a6: 세부 영역,
300: 광반사 물질층, 310a1, 310a2, …… 310a6: 세부 영역,
1000: 발광 위치.

Claims

3차원 대상체의 표면에 균일한 광반사율을 가지는 광반사물질층을 형성하는 단계;
상기 광반사물질층이 형성된 상기 3차원 대상체에 대하여 제1 입사광을 조사하고, 상기 제1 입사광에 기인하여 상기 3차원 대상체로부터 방출되는 제1 반사광을 수집하는 단계;
상기 3차원 대상체의 표면으로부터 상기 광반사물질층을 제거하는 단계;
상기 광반사물질층이 제거된 상기 3차원 대상체에 대하여 상기 제1 입사광의 파장과 동일한 파장의 제2 입사광을 조사하고, 상기 제2 입사광에 기인하여 상기 3차원 대상체로부터 방출되는 제2 반사광을 수집하는 단계; 및
상기 제2 반사광의 정보를 상기 제1 반사광의 정보에 근거하여 보정하는 단계를 포함하는
3차원 대상체의 표면 정보 획득 방법.
제1 항에 있어서,
상기 3차원 대상체의 표면에 균일한 광반사율을 가지는 광반사물질층을 형성하는 단계는,
상기 3차원 대상체의 표면에 소정의 광반사율을 가지는 물질을 균일한 두께로 도포하는 단계를 포함하는
3차원 대상체의 표면 정보 획득 방법.
제1 항에 있어서,
상기 3차원 대상체는 인체의 얼굴이며,
상기 광반사물질층은 티타늄산화물을 포함하는
3차원 대상체의 표면 정보 획득 방법.
제1 항에 있어서,
상기 3차원 대상체에 대하여 제1 입사광을 조사하고, 상기 3차원 대상체로부터 방출되는 상기 제1 반사광을 수집하는 단계는
발광다이오드를 이용하여, 소정의 피크 파장을 구비하는 단일 파장의 광을 제공하는 단계;
카메라를 이용하여 상기 3차원 대상체로부터의 반사광을 수집하는 단계를 포함하는
3차원 대상체의 표면 정보 획득 방법.
제4 항에 있어서,
상기 반사광은
상기 제1 입사광과 동일한 파장의 광을 포함하는
3차원 대상체의 표면 정보 획득 방법.
제4 항에 있어서,
상기 3차원 대상체의 세부 영역 별로 상기 수집한 반사광의 정보를 구분하는 단계; 및
상기 구분된 반사광의 정보를 통해, 상기 3차원 대상체의 세부 영역별 표면 굴곡에 기인하여 발생하는 반사율 차이를 산출하는 단계를 더 포함하는
3차원 대상체의 표면 정보 획득 방법.
제6 항에 있어서,
상기 3차원 대상체의 세부 영역 별로 상기 제1 반사광의 정보를 구분하는 단계는
상기 반사광을 이용하여 상기 3차원 대상체의 이미지를 구현하는 단계; 및
상기 이미지를 상기 3차원 대상체의 세부 영역 별로 분할하고, 상기 세부 영역 별 밝기 정보를 산출하는 단계를 포함하는
3차원 대상체의 표면 정보 획득 방법.
제1 항에 있어서,
상기 3차원 대상체에 대하여 상기 제2 입사광을 조사하고, 상기 3차원 대상체로부터 방출되는 상기 제2 반사광을 수집하는 단계는
발광다이오드를 이용하여, 상기 제1 입사광과 동일한 파장의 상기 제2 입사광을 제공하는 단계;
카메라를 이용하여 상기 3차원 대상체로부터의 반사광을 수집하는 단계; 및
상기 3차원 대상체의 세부 영역 별로 상기 반사광의 정보를 구분하는 단계를 포함하는
3차원 대상체의 표면 정보 획득 방법.
제8 항에 있어서,
상기 반사광은
상기 제2 입사광과 동일한 파장의 광을 포함하는
3차원 대상체의 표면 정보 획득 방법.
제1 항에 있어서,
상기 제2 반사광의 정보를 상기 제1 반사광의 정보에 근거하여 보정하는 단계는
상기 제1 반사광을 상기 3차원 대상체의 세부 영역 별로 각각 구분하여, 상기 세부 영역 별 제1 반사광의 세기를 산출하는 단계;
상기 제2 반사광을 상기 3차원 대상체의 세부 영역 별로 각각 구분하여, 상기 세부 영역 별 제2 반사광의 세기를 산출하는 단계; 및
상기 세부 영역 별 상기 제2 반사광의 세기를, 대응하는 상기 제1 반사광의 세기를 기준으로 보정하여, 상기 세부 영역 별로 보정된 반사율을 확보하는 단계를 포함하는
3차원 대상체의 표면 정보 획득 방법.
제10 항에 있어서,
상기 세부 영역 중 상기 제1 반사광의 세기가 상대적으로 낮은 영역에 대한 보정은,
동일 영역에서 측정된 상기 제2 반사광에 대하여 상기 제2 반사광의 세기 보다 높은 세기를 가지도록 반사율을 보정하는 단계를 포함하는
3차원 대상체의 표면 정보 획득 방법.
제10 항에 있어서,
상기 세부 영역 중 상기 제1 반사광의 세기가 상대적으로 높은 영역에 대한 보정은,
동일 영역에서 측정된 상기 제2 반사광에 대하여 상기 제2 반사광의 세기 보다 낮은 세기를 가지도록 반사율을 보정하는 단계를 포함하는
3차원 대상체의 표면 정보 획득 방법.