KR20160044219A - 3차원 점군 생성 시스템 및 방법 - Google Patents

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Abstract

3차원 점군 생성 시스템이 개시된다. 본 발명의 실시예에 따른 3차원 점군 생성 시스템은 대상물을 스캐닝하는 스캐너; 스캐너로부터 스캐닝 데이터를 수신하여, 다수의 점군을 생성하는 점군 생성부; 대상물에 대한 3차원 캐드 모델과 점군들을 각각 오버랩하고, 점군들 각각에 대해 3차원 캐드 모델을 기초로 설정된 설정 영역을 벗어나 위치하는 관심외 점들을 제거하여 수정 점군을 생성하는 수정 점군 생성부; 및 수정 점군 생성부에서 생성된 다수의 수정 점군을 정합하여 대상물의 3차원 점군을 생성하는 점군 정합부를 포함한다.

Description

3차원 점군 생성 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR CENERATING 3D POINT CLOUD}
본 발명은 3차원 점군 생성 시스템 및 방법에 관한 것이다.
다양한 산업 현장에서 대상물의 3차원 점군을 생성하고 이를 활용하고 있다.
대상물의 3차원 점군을 생성하는 방법으로 점군(point cloud) 기법이 사용되고 있는데, 이는 레이저 스캐너를 이용하여 대상물을 스캐닝하고 스캐닝 데이터를 가공하여 생성된 점군을 통해 대상물에 대한 하나의 3차원 점군을 생성하는 것이다.
그런데 스캐닝 데이터를 가공하여 생성된 점군에는 실제 대상물과 전혀 관련이 없는 포인트 즉 관심외 점들이가 존재한다. 이러한 관심외 점들을 제거해야만 대상물을 정확하게 표현하는 하나의 3차원 점군이 생성될 수 있다.
종래 이러한 관심외 점들을 제거하기 위한 특별한 기술이 개발되어 있지 않아, 작업자가 단순히 스캐닝 데이터 즉, 점군을 직접 확인하면서 부분적으로 선택 및 제거 과정을 수회 반복하면서 필요 없는 데이터를 제거하는 과정을 거쳤다. 따라서 대상물에 대한 하나의 3차원 점군을 생성하기 위해 많은 시간 노력이 소요되는 문제가 있다.
본 발명의 실시예는, 신속하게 대상물의 3차원 점군을 생성하도록 구성된 3차원 점군 생성 시스템 및 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 대상물을 스캐닝하는 스캐너; 상기 스캐너로부터 스캐닝 데이터를 수신하여, 다수의 점군을 생성하는 점군 생성부; 상기 대상물에 대한 3차원 캐드 모델과 상기 점군들을 각각 오버랩하고, 상기 점군들 각각에 대해 상기 3차원 캐드 모델을 기초로 설정된 설정 영역을 벗어나 위치하는 관심외 점들을 제거하여 수정 점군을 생성하는 수정 점군 생성부; 및 상기 수정 점군 생성부에서 생성된 다수의 수정 점군을 정합하여 상기 대상물의 3차원 점군을 생성하는 점군 정합부를 포함하는, 3차원 점군 생성 시스템이 제공될 수 있다.
상기 3차원 캐드 모델과 상기 점군들 각각에 대한 오버랩은, 상기 점군에서 3 개 이상의 점을 특정하고 상기 점군에서 특정된 점들을 상기 3차원 캐드 모델의 상응하는 점들과 정합시키거나 상기 3차원 캐드 모델에서 3 개 이상의 점을 특정하고 상기 3차원 캐드 모델에서 특정된 점들을 상기 점군의 상응하는 점들과 정합시키는 과정으로 수행될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 대상물을 스캐닝하는 (a) 단계; 상기 (a)단계에서 생성된 스캐닝 데이터를 기초로 다수의 점군을 생성하는 (b)단계; 상기 대상물에 대한 3차원 캐드 모델과 상기 점군들을 각각 오버랩하는 (c)단계; 상기 점군들에서 각각 상기 3차원 캐드 모델의 일정 영역을 벗어나 위치하는 관심외 점들을 제거하여 수정 점군을 생성하는 (d)단계; 및 상기 (d)단계에서 생성된 수정 점군들을 정합하여 상기 대상물의 3차원 점군을 생성하는 (d)단계를 포함하는 3차원 점군 생성 방법이 제공될 수 있다.
상기 (c)단계에서 상기 3차원 캐드 모델과 상기 점군들 각각에 대한 오버랩은, 상기 점군에서 3 개 이상의 점을 특정하고 상기 점군에서 특정된 점들을 상기 3차원 캐드 모델의 상응하는 점들과 정합시키거나 상기 3차원 캐드 모델에서 3 개 이상의 점을 특정하고 상기 3차원 캐드 모델에서 특정된 점들을 상기 점군의 상응하는 점들과 정합시키는 과정으로 수행될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 수정 점군 생성부가 대상물에 대한 3차원 캐드 모델을 기초로 설정된 설정 영역을 벗어나 위치하는 관심외 점들을 자동으로 제거함으로써, 신속하게 대상물의 3차원 점군을 생성할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 점군 생성 시스템의 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 점군 생성 방법의 순서도이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 점군 생성 시스템의 블록도이다. 도 1을 참조하면, 3차원 점군 생성 시스템(1)은 스캐너(10), 점군 생성부(20), 수정 점군 생성부(30) 및 점군 정합부(40)를 포함하고, 신속하게 대상물의 3차원 점군을 생성한다. 여기서 3차원 점군을 생성하고자 하는 대상물은 예컨대, 선박을 구성하는 블록일 수 있으나 이에 국한되지 않고 입체 형상을 가진 다양한 형태의 구조물일 수 있다.
스캐너(10)는 대상물을 스캐닝한다. 스캐너(10)는 레이저 스캐너를 포함할 수 있다. 스캐너(10)는 대상물과 소정의 거리만큼 떨어져 위치한 상태로 해당 위치에서 보이는 대상물의 형상을 스캐닝한다.
스캐너(10)의 설치 위치는 변경될 수 있고, 스캐너(10)는 위치 변경되면서 전체 형상 중 누락되는 부분이 없도록 대상물을 스캐닝한다. 이를 위해 스캐너(10)는 적어도 두 군데 이상 다른 위치에서 대상물을 스캐닝한다.
스캐너(10)에서 생성된 스캐닝 데이터는 점군 생성부(20)로 전송된다. 점군 생성부(20)는 수신된 스캐닝 데이터를 가공하여 점군을 생성한다. 앞서 설명한 바와 같이 스캐너(10)는 두 군데 이상 다른 위치에서 대상물을 스캐닝하기 때문에 점군 생성부(20)에서 생성되는 점군은 두 개 이상이다.
점군 생성부(20)에서 생성된 점군은 수정 점군 생성부(30)로 전송된다. 수정 점군 생성부(30)는 대상물에 대한 3차원 캐드 모델을 기초로 점군들 각각에 대한 수정 점군을 생성한다.
보다 상세히, 수정 점군 생성부(30)는 대상물에 대한 3차원 캐드 모델과 점군들 각각을 오버랩한다.
예컨대, 위 오버랩은 점군에서 3 개 이상의 점을 특정하고, 점군에서 특정된 점들을 3차원 캐드 모델의 상응하는 점들과 정합시키는 과정으로 수행될 수 있다.
또는 위 오버랩은 3차원 캐드 모델에서 3 개 이상의 점을 특정하고, 3차원 캐드 모델에서 특정된 점들을 점군의 상응하는 점들과 정합시키는 과정으로 수행될 수 있다.
3차원 캐드 모델과 획득된 점군의 오버랩은 작업자가 점군들 중 하나를 선택하여 입력부에 입력하면 수정 점군 생성부(30)가 입력된 점군을 3차원 캐드 모델에 오버랩하는 과정으로 수행될 수 있다.
또는 수정 점군 생성부(30)가 자동으로 점군들 중 하나를 선택하고, 선택된 점군을 3차원 캐드 모델에 오버랩하는 과정으로 수행될 수 있다.
수정 점군 생성부(30)는 3차원 캐드 모델과 점군들을 각각 오버랩한 상태에서, 점군들 각각에서 3차원 캐드 모델을 기초로 설정된 설정 영역을 벗어나 위치하는 관심외 점들을 제거하는 방식으로 수정 점군들을 생성한다.
설정 영역은 3차원 캐드 모델의 외곽선으로부터 설정값만큼 외부로 이격된 선으로 둘러싸인 영역을 의미한다. 설정 영역은 3차원 캐드 모델의 외곽선으로 둘러싸인 영역에 비해 크다.
설정 영역이 3차원 캐드 모델의 외곽선으로 둘러싸인 영역에 비해 크게 설정하는 경우, 3차원 캐드 모델과 점군을 오버랩하는 과정에서 발생되는 오차 등으로 인해 해당 점군에서 대상물을 나타내는 유의미한 점이 관심외 점으로 분류되어 제거되는 것을 방지할 수 있다.
설정 영역은 최초 수정 점군 생성부(30)에 최초 입력되거나, 시스템을 작동시키는 과정에서 작업자에 의해 수정 점군 생성부(30)에 입력될 수 있다.
수정 점군 생성부(30)에서 생성된 다수의 수정 점군은 점군 정합부(40)로 전송된다. 점군 정합부(40)는 다수의 수정 점군을 정합한다. 수정 점군들의 정합은 수정 점군들의 좌표계를 일치시키는 것을 의미한다.
예컨대, 수정 점군들 중 임의의 제 1 수정 점군과 제 2 수정 점군의 정합은 제 1 수정 점군에서 세 개 이상의 점들을 특정하고 제 1 수정 점군에서 특정된 점들을 제 2 수정 점군의 상응하는 점들과 정합시키는 과정으로 수행될 수 있다.
이러한 정합 과정은 작업자가 제 1 수정 점군에서 세 개 이상의 점들을 선택하고 이를 입력부에 입력하면 점군 정합부(40)가 이를 수신하여 작업자가 선택한 점들을 제 2 수정 점군의 상응하는 점들과 정합시키는 과정으로 수행될 수 있다.
또는 점군 정합부(40)가 자동으로 제 1 수정 점군들 중 세 개 이상의 점들을 선택하고, 선택된 점들을 제 2 수정 점군의 상응하는 점들과 정합시키는 과정으로 수행될 수 있다.
한편, 수정 점군 생성부(30)에서 수행되는 수정 점군들의 정합은 점군들을 정합하는 공지된 다양한 방식으로 수행될 수 있음은 물론이다.
이상에서 살펴본 본 실시예에 따른 3차원 점군 생성 시스템은, 수정 점군 생성부(30)가 대상물에 대한 3차원 캐드 모델을 기초로 설정된 설정 영역을 벗어나 위치하는 관심외 점들을 자동으로 제거함으로써, 신속하게 대상물의 3차원 점군을 생성할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 점군 생성 방법의 순서도이다. 이하, 도 1 및 도 2를 참조하여, 본 실시예에 따른 3차원 점군 생성 방법을 설명한다.
먼저, 스캐너(10)가 대상물을 스캐닝한다(S110). 스캐너(10)는 위치 변경되면서 대상물의 전체 형상 중 누락되는 부분이 없도록 대상물을 스캐닝한다
이후, 점군 생성부(20)는 스캐너(10)의 스캐닝 데이터를 기초로 다수의 점군을 생성한다(S120).
이후, 수정 점군 생성부(30)는 대상물에 대한 3차원 캐드 모델과 점군들을 각각 오버랩한다(S130). 예컨대, 오버랩은 작업자가 점군들 중 하나를 선택하여 입력부에 입력하면 수정 점군 생성부(30)가 입력된 점군을 3차원 캐드 모델에 오버랩하는 과정으로 수행될 수 있다.
또는 오버랩은 수정 점군 생성부(30)가 자동으로 점군들 중 하나를 선택하고, 선택된 점군을 3차원 캐드 모델에 오버랩하는 과정으로 수행될 수 있다.
이후, 수정 점군 생성부(30)는 점군들에서 각각 3차원 캐드 모델의 일정 영역을 벗어나 위치하는 관심외 점들을 자동 제거하여 수정 점군을 생성한다(S140). 여기서 설정 영역은 3차원 캐드 모델의 외곽선으로부터 설정값만큼 외부로 이격된 선으로 둘러싸인 영역을 의미한다. 설정 영역은 최초 수정 점군 생성부(30)로 최초 입력될 수 있다. 또는 시스템을 작동시키는 과정에서 작업자가 입력부를 통해 설정값을 입력하고 수정 점군 생성부(30)가 이를 수신하여 설정 영역을 인식할 수 있다.
이후, 점군 정합부(40)는 수정 점군들을 정합하여 대상물의 3차원 점군을 생성한다(S150). 예컨대, 정합은 작업자가 제 1 수정 점군에서 세 개 이상의 점들을 선택하고 이를 입력부에 입력하면 점군 정합부(40)가 이를 수신하여 작업자가 선택한 점들을 제 2 수정 점군의 상응하는 점들과 정합시키는 과정으로 수행될 수 있다.
또는 정합은 점군 정합부(40)가 자동으로 제 1 수정 점군들 중 세 개 이상의 점들을 선택하고, 선택된 점들을 제 2 수정 점군의 상응하는 점들과 정합시키는 과정으로 수행될 수 있다.
이상, 본 발명의 실시예들에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.
10 : 스캐너
20 : 점군 생성부
30 : 수정 점군 생성부
40 : 점군 정합부

Claims (4)

  1. 대상물을 스캐닝하는 스캐너;
    상기 스캐너로부터 스캐닝 데이터를 수신하여, 다수의 점군을 생성하는 점군 생성부;
    상기 대상물에 대한 3차원 캐드 모델과 상기 점군들을 각각 오버랩하고, 상기 점군들 각각에 대해 상기 3차원 캐드 모델을 기초로 설정된 설정 영역을 벗어나 위치하는 관심외 점들을 제거하여 수정 점군을 생성하는 수정 점군 생성부; 및
    상기 수정 점군 생성부에서 생성된 다수의 수정 점군을 정합하여 상기 대상물의 3차원 점군을 생성하는 점군 정합부를 포함하는, 3차원 점군 생성 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 3차원 캐드 모델과 상기 점군들 각각에 대한 오버랩은,
    상기 점군에서 3 개 이상의 점을 특정하고 상기 점군에서 특정된 점들을 상기 3차원 캐드 모델의 상응하는 점들과 정합시키거나
    상기 3차원 캐드 모델에서 3 개 이상의 점을 특정하고 상기 3차원 캐드 모델에서 특정된 점들을 상기 점군의 상응하는 점들과 정합시키는 과정으로 수행되는, 3차원 점군 생성 시스템.
  3. 대상물을 스캐닝하는 (a)단계;
    상기 (a)단계에서 생성된 스캐닝 데이터를 기초로 다수의 점군을 생성하는 (b)단계;
    상기 대상물에 대한 3차원 캐드 모델과 상기 점군들을 각각 오버랩하는 (c)단계;
    상기 점군들에서 각각 상기 3차원 캐드 모델의 일정 영역을 벗어나 위치하는 관심외 점들을 제거하여 수정 점군을 생성하는 (d)단계; 및
    상기 (d)단계에서 생성된 수정 점군들을 정합하여 상기 대상물의 3차원 점군을 생성하는 (d)단계를 포함하는, 3차원 점군 생성 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 (c)단계에서 상기 3차원 캐드 모델과 상기 점군들 각각에 대한 오버랩은,
    상기 점군에서 3 개 이상의 점을 특정하고 상기 점군에서 특정된 점들을 상기 3차원 캐드 모델의 상응하는 점들과 정합시키거나
    상기 3차원 캐드 모델에서 3 개 이상의 점을 특정하고 상기 3차원 캐드 모델에서 특정된 점들을 상기 점군의 상응하는 점들과 정합시키는 과정으로 수행되는, 3차원 점군 생성 시스템.
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