KR20160070012A - 3차원 스캔 기술을 사용한 사진 설계 도면 제공 방법 및 시스템 - Google Patents

3차원 스캔 기술을 사용한 사진 설계 도면 제공 방법 및 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 3차원 스캔 기술을 사용한 사진 설계 도면 제공 시스템 및 방법에 관한 것으로, 카메라와 센서, 레이저를 포함한 스마트기기를 사용하여 사진을 찍어 피사체를 상하 전후좌우 6방향에서 촬영된 사진을 취합하여 서버의 컴퓨터 장치로 전송하여 서버에서 캐드 애플리케이션에 의해 스캔 데이터 편집 작업과 캐드 리모델링 작업을 통해 각 사진들을 육면체 형태로 배열하여 사진 크기 축소/확대를 통해 각 면의 기준점들과 외형 윤곽선이 맞닿도록 굽히고, 정밀도 분석기를 통해 측정된 피사체의 외형 이외의 부분을 삭제, 합성하여 3D 모델링 합성 기술을 통해 이를 3D프린터에서 바로 인쇄가 가능한 설계도면을 만들어 기존의 3D스캐너가 가지고 있는 단점을 보완해 누구나 쉽게 사진촬영만으로도 3D프린터 출력에 필요한 도면을 얻을 수 있다.

Description

3차원 스캔 기술을 사용한 사진 설계 도면 제공 방법 및 시스템{Method and system for providing Picture lay out drawings by using three dimensional scan technologies}
본 발명은 3차원 스캔 기술을 활용한 사진 설계 도면 제공 방법 및 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 카메라와 센서, 레이저를 포함한 스마트기기를 사용하여 사진을 찍어 피사체를 상하 전후좌우 6방향에서 촬영된 사진을 취합하여 서버의 컴퓨터 장치로 전송하여 서버에서 캐드 애플리케이션에 의해 스캔 데이터 편집 작업과 캐드 리모델링 작업을 통해 각 사진들을 육면체 형태로 배열하여 사진 크기 축소/확대를 통해 각 면의 기준점들과 외형 윤곽선이 맞닿도록 굽히고, 정밀도 분석기를 통해 측정된 피사체의 외형 이외의 부분을 삭제, 합성하여 3D 모델링 합성 기술을 통해 이를 3D프린터에서 바로 인쇄가 가능한 설계도면을 만들어 기존의 3D스캐너가 가지고 있는 단점을 보완해 누구나 쉽게 사진촬영만으로도 3D프린터 출력에 필요한 도면을 얻을 수 있는, 3차원 스캔 기술을 활용한 사진 설계 도면 제공 방법 및 시스템에 관한 것이다.
기존의 비전 카메라는 2D 카메라와 3D 카메라 등의 스마트 기기를 사용하며, 2D 카메라와 3D 카메라는 카메라와 렌즈, 센서를 구비하며, 3D 측정 기법에 따라 레이저를 사용하기도 한다.
그러나, 기존의 비전 2D 카메라와 3D 카메라는 단순히 사진 촬영에 한정되어 있었으며, 3D 스캐너처럼 스캔 영상을 3D 모델링하여 입체적인 3D 외형 사진을 제공하지 못했다.
그러므로, 카메라와 센서, 레이저를 포함한 스마트기기를 사용하여 사진을 찍어 합성하는 기술을 통해 이를 3D프린터에서 바로 인쇄가 가능한 설계도면을 만들어 기존의 3D스캐너가 가지고 있는 단점을 보완해 누구나 손쉽게 사진촬영만으로도 3D프린터 출력에 필요한 도면을 얻는 기술이 필요하다.
상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 카메라와 센서, 레이저를 포함한 스마트기기를 사용하여 사진을 찍어 피사체를 상하 전후좌우 6방향에서 촬영된 사진을 취합하여 서버의 컴퓨터 장치로 전송하여 서버에서 캐드 애플리케이션에 의해 스캔 데이터 편집 작업과 캐드 리모델링 작업을 통해 각 사진들을 육면체 형태로 배열하여 사진 크기 축소/확대를 통해 각 면의 기준점들과 외형 윤곽선이 맞닿도록 굽히고, 정밀도 분석기를 통해 측정된 피사체의 외형 이외의 부분을 삭제, 합성하여 3D 모델링 합성 기술을 통해 이를 3D프린터에서 바로 인쇄가 가능한 설계도면을 만들어 기존의 3D스캐너가 가지고 있는 단점을 보완해 누구나 쉽게 사진촬영만으로도 3D프린터 출력에 필요한 도면을 얻을 수 있는 3차원 스캔 기술을 활용한 사진 설계 도면 제공 방법 및 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적을 달성하기 위해, 3차원 스캔 기술을 활용한 사진 설계 도면 제공 방법은 카메라와 센서, 레이저를 포함한 스마트기기를 사용하여 피사체를 상하 전후좌우 6방향에서 센서를 이용해 외형사진을 촬영하기 위해 누르기 전에 적외선 레이저로 피사체의 기준점들과 외형을 조준하여 센서로 반사되어 나오는 광선을 인식하여 사용자가 허가할 때까지 자동으로 피사체의 외형 윤곽선을 완성해 화면에 실시간으로 나타내는 제1 단계; 사용자가 원하는 피사체의 외형 윤곽선이 나타나면 사용자가 직접 셔터를 누르거나 프로그램이 자동으로 사진을 찍은 후, 상기 피사체를 상하 전후좌우 6방향에서 촬영된 사진을 스마트 기기에 저장하는 제2 단계; 도면 합성에 필요한 도면 합성에 필요한 상기 피사체를 상하 전후좌우 6방향에서 촬영된 사진을 서버와 연결된 스마트기기의 앱(App)을 통해 전송한 뒤, 서버에서 컴퓨팅 장치에서 캐드 애플리케이션에 의해 스캔 데이터 편집 작업과 캐드 리모델링 작업을 통해 각 사진들을 육면체 형태로 배열하여 상기 피사체를 상하 전후좌우 6방향에서 사진에서 3차원 형상의 사시도와 평면도의 기준선을 기준으로 영상 처리 이미지의 보간법(interpolation) 방식으로 사진 크기 축소/확대를 통해 각 면의 기준점들과 외형 윤곽선이 맞닿도록 굽히고, 정밀도 분석기를 통해 측정된 피사체의 외형 이외의 부분을 삭제하는 제3 단계; 및 상기 컴퓨팅 장치에서 피사체의 외형 이외의 부분을 삭제하고 크기가 기준선에 맞게 보정된 피사체의 상하 전후좌우 사진들을 합성하여 합성된 피사체의 상하 전후좌우 사진의 3D 모델링을 생성하여 피사체의 상하 전후좌우 사진의 3D 모델링 된 완성본을 화면에 디스플레이하는 제4 단계를 포함한다.
상기 방법은 상기 컴퓨팅 장치로부터 상기 피사체의 상하 전후좌우 사진의 3D 모델링 된 완성본을 스마트 기기로 전송하는 제5 단계; 및 화면 표시 장치의 미리보기를 통해 디스플레이되는 제6 단계를 더 포함한다.
상기 방법은 상기 피사체를 상하 전후좌우 6방향에서 촬영된 사진은 각각 평면도, 저면도, 정면도 배면도, 좌측면도, 우측면도를 포함한다.
상기 정밀도 분석기는 캐드 리모델링 작업 또는 스캔 데이터 편집 작업의 수행에 기인한 정밀도 메트릭스의 다른 형태들을 사용자에게 추적가능하게 하는 PC 또는 스마트폰의 화면 표시 장치상의 GUI에 표시되며, 상기 정밀도 분석기는 최초 미처리 스캔 데이터와 아래에서 상기 작업들로부터 발생한 값을 비교하고, 작업들의 수행에 기인한 변화의 양을 인식하여 계산된 정밀도의 손실 대 최초 스캔 데이터의 값은 사용자에게 화면에 표시되는 것을 특징으로 한다.
상기 정밀도 분석기는 정밀도 손실 정보를 특정하며, 상기 정밀도 손실 정보는 3차원 스캔 데이터에 대한 스캔 데이터 편집 작업들 또는 캐드 리모델링 작업들의 영향에 의해 나타내며, 정밀도 손실은 선택된 참조 3차원 스캔 데이터(최초 스캔 데이터 또는 수정에 앞선 3차원 스캔 데이터의 이전 상태)와 수정된 미처리 3차원 스캔 데이터, 또는 서피스 또는 솔리드 바디와 같은 3차원 스캔 데이터의 파생물(derivative) 사이의 거리 편차를 포함하고, 상기 스캔 데이터 편집 작업을 수행함으로써 발생한 정밀도 손실을 추적하여 사용자가 최초 점 좌표를 이동시키는 명령을 실행할 때, 상기 정밀도 분석기는 스캔 데이터 편집 작업들 또는 캐드 리모델링 작업을 분석하며, 상기 화면 표시 장치의 GUI는 그래픽 미리 보기 명령에 의하여 사용자가 명령 실행에 앞서 예상되는 명령의 결과를 미리볼 수 있게 하는 명령 대화 창을 포함하며, 3D 모델링 결과를 미리보기 볼 때, 사용자가 명령의 수행에 기인한 정밀도 손실을 미리 볼 수 있게 하며, 정밀도 손실은 오차 맵에 의해 묘사되고, 사용자는 정밀도 손실을 축소하기 위해 수동 또는 자동으로 매개변수들을 조정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 목적을 달성하기 위해, 3차원 스캔 기술을 활용한 사진 설계 도면 제공 시스템은 피사체를 상하 전후좌우 6방향에서 촬영된 사진을 전송하는 스마트기기; 미리보기에 의해 피사체의 상하 전후좌우 사진의 3D 모델링 된 완성본을 화면에 디스플레이하는 그래픽 유저 인터페이스(GUI)를 구비하는 화면 표시 장치; 및 사용자의 스마트기기로부터 피사체를 상하 전후좌우 6방향에서 촬영된 사진을 수신받아 저장하며 기준선에 맞게 보정된 피사체의 상하 전후좌우 사진들을 합성하여 합성된 피사체의 상하 전후좌우 사진의 3D 모델링을 생성하여 상기 피사체의 상하 전후좌우 사진의 3D 모델링 된 완성본을 화면에 디스플레이하며 상기 스마트 기기로 전송하며, 미처리 스캔 데이터를 저장하며, 정밀도 분석기 및 캐드 어플리케이션이 설치된 컴퓨팅장치를 포함하며,
상기 캐드 애플리케이션에 의해 스캔 데이터 편집 작업과 캐드 리모델링 작업을 통해 각 사진들을 육면체 형태로 배열하여 상기 피사체를 상하 전후좌우 6방향에서 사진에서 3차원 형상의 사시도와 평면도의 기준선을 기준으로 영상 처리 이미지의 보간법(interpolation) 방식으로 사진 크기 축소/확대를 통해 각 면의 기준점들과 외형 윤곽선이 맞닿도록 굽히고, 정밀도 분석기를 통해 측정된 피사체의 외형 이외의 부분을 삭제하여, 상기 컴퓨팅 장치에서 피사체의 외형 이외의 부분을 삭제하고 크기가 기준선에 맞게 보정된 피사체의 상하 전후좌우 사진들을 합성하여 합성된 피사체의 상하 전후좌우 사진의 3D 모델링을 생성하여 피사체의 상하 전후좌우 사진의 3D 모델링 된 완성본을 화면에 디스플레이하는 것을 특징으로 한다.
상기 컴퓨팅장치는 상기 정밀도 분석기 및 상기 캐드 어플리케이션이 설치되며, 일 실시예에서, 상기 정밀도 분석기는 하나의 도구로서 캐드 어플리케이션에 합체되는 것을 특징으로 한다.
다른 실시예에서, 상기 정밀도 분석기는 상기 캐드 어플리케이션의 일부가 아니면서 캐드 어플리케이션과 피사체를 상하 전후좌우 6방향에서 촬영된 사진 데이터를 교신하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 본 발명은 3차원 스캔 기술을 활용한 사진 설계 도면 제공 방법은 카메라와 센서, 레이저를 포함한 스마트기기를 사용하여 사진을 찍어 피사체를 상하 전후좌우 6방향에서 촬영된 사진을 취합하여 서버의 컴퓨터 장치로 전송하여 서버에서 캐드 애플리케이션에 의해 스캔 데이터 편집 작업과 캐드 리모델링 작업을 통해 각 사진들을 육면체 형태로 배열하여 사진 크기 축소/확대를 통해 각 면의 기준점들과 외형 윤곽선이 맞닿도록 굽히고, 정밀도 분석기를 통해 측정된 피사체의 외형 이외의 부분을 삭제, 합성하여 3D 모델링 합성 기술을 통해 이를 3D프린터에서 바로 인쇄가 가능한 설계도면을 만들어 기존의 3D스캐너가 가지고 있는 단점을 보완해 누구나 쉽게 사진촬영만으로도 3D프린터 출력에 필요한 도면을 얻을 수 있는 효과가 있다.
본 제품은 이동과 설치에 시간과 노력이 상대적으로 많이 필요한 3D스캐너에 비해 초보자도 손쉽게 사진만으로도 원하는 설계도면을 가질 수 있어 3D프린터 보급과 상용화를 이끌어 낼 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 3차원 스캔 기술을 사용한 사진 설계 도면 제공 시스템 구성도이다; 및
도 2는 본 발명에 따른 컴퓨팅 장치의 캐드 애플리케이션과 정밀도 분석기를 사용한 3차원 스캔 기술을 사용한 사진 설계 도면 제공 방법을 설명한 순서도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구성과 동작을 상세하게 설명한다.
본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 용어가 동일하더라도 표시하는 부분이 상이하면 도면 부호가 일치하지 않음을 미리 말해두는 바이다.
그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 설정된 용어들로서 이는 실험자 및 측정자와 같은 사용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있으므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
본 명세서에서 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들면, 본 발명의 권리범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 3차원 스캔 기술을 활용한 사진 설계 도면 제공 시스템은 피사체를 상하 전후좌우 6방향에서 촬영된 사진을 전송하는 스마트기기; 미리보기에 의해 피사체의 상하 전후좌우 사진의 3D 모델링 된 완성본을 화면에 디스플레이하는 그래픽 유저 인터페이스(GUI)를 구비하는 화면 표시 장치; 및 사용자의 스마트기기로부터 피사체를 상하 전후좌우 6방향에서 촬영된 사진을 수신받아 저장하며 기준선에 맞게 보정된 피사체의 상하 전후좌우 사진들을 합성하여 합성된 피사체의 상하 전후좌우 사진의 3D 모델링을 생성하여 상기 피사체의 상하 전후좌우 사진의 3D 모델링 된 완성본을 화면에 디스플레이하며 상기 스마트 기기로 전송하며, 미처리 스캔 데이터를 저장하며, 정밀도 분석기 및 캐드 어플리케이션이 설치된 컴퓨팅장치를 포함하며,
상기 캐드 애플리케이션에 의해 스캔 데이터 편집 작업과 캐드 리모델링 작업을 통해 각 사진들을 육면체 형태로 배열하여 상기 피사체를 상하 전후좌우 6방향에서 사진에서 3차원 형상의 사시도와 평면도의 기준선을 기준으로 영상 처리 이미지의 보간법(interpolation) 방식으로 사진 크기 축소/확대를 통해 각 면의 기준점들과 외형 윤곽선이 맞닿도록 굽히고, 정밀도 분석기를 통해 측정된 피사체의 외형 이외의 부분을 삭제하여, 상기 컴퓨팅 장치에서 피사체의 외형 이외의 부분을 삭제하고 크기가 기준선에 맞게 보정된 피사체의 상하 전후좌우 사진들을 합성하여 합성된 피사체의 상하 전후좌우 사진의 3D 모델링을 생성하여 피사체의 상하 전후좌우 사진의 3D 모델링 된 완성본을 화면에 디스플레이하는 것을 특징으로 한다.
상기 컴퓨팅장치는 상기 정밀도 분석기 및 상기 캐드 어플리케이션이 설치되며, 일 실시예에서, 상기 정밀도 분석기는 하나의 도구로서 캐드 어플리케이션에 합체되는 것을 특징으로 한다.
다른 실시예에서, 상기 정밀도 분석기는 상기 캐드 어플리케이션의 일부가 아니면서 캐드 어플리케이션과 피사체를 상하 전후좌우 6방향에서 촬영된 사진 데이터를 교신하는 것을 특징으로 한다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 3차원 스캔 기술을 활용한 사진 설계 도면 제공 방법은 카메라와 센서, 레이저를 포함한 스마트기기를 사용하여 피사체를 상하 전후좌우 6방향에서 센서를 이용해 외형사진을 촬영하기 위해 누르기 전에 적외선 레이저로 피사체의 기준점들과 외형을 조준하여 센서로 반사되어 나오는 광선을 인식하여 사용자가 허가할 때까지 자동으로 피사체의 외형 윤곽선을 완성해 화면에 실시간으로 나타내는 제1 단계; 사용자가 원하는 피사체의 외형 윤곽선이 나타나면 사용자가 직접 셔터를 누르거나 프로그램이 자동으로 사진을 찍은 후, 상기 피사체를 상하 전후좌우 6방향에서 촬영된 사진을 스마트 기기에 저장하는 제2 단계; 도면 합성에 필요한 도면 합성에 필요한 상기 피사체를 상하 전후좌우 6방향에서 촬영된 사진을 서버와 연결된 스마트기기의 앱(App)을 통해 전송한 뒤, 서버에서 캐드 애플리케이션에 의해 스캔 데이터 편집 작업과 캐드 리모델링 작업을 통해 각 사진들을 육면체 형태로 배열하여 상기 피사체를 상하 전후좌우 6방향에서 사진에서 3차원 형상의 사시도와 평면도의 기준선을 기준으로 영상 처리 이미지의 보간법(interpolation) 방식으로 사진 크기 축소/확대를 통해 각 면의 기준점들과 외형 윤곽선이 맞닿도록 굽히고, 정밀도 분석기를 통해 측정된 피사체의 외형 이외의 부분을 삭제하는 제3 단계; 및 피사체의 외형 이외의 부분을 삭제하고 크기가 기준선에 맞게 보정된 피사체의 상하 전후좌우 사진들을 합성하여 합성된 피사체의 상하 전후좌우 사진의 3D 모델링을 생성하여 피사체의 상하 전후좌우 사진의 3D 모델링 된 완성본을 스마트 기기로 전송하는 제4 단계; 및 화면 표시 장치의 미리보기를 통해 디스플레이되는 제 5단계를 포함한다.
본 발명은 평소에 자주 접하는 카메라와 센서,레이저를 포함한 스마트기기를 사용하여 사진을 찍어 합성하는 기술을 통해 이를 3D프린터에서 바로 인쇄가 가능한 설계도면을 만들어 기존의 3D스캐너가 가지고 있는 단점을 보완해 누구나 손쉽게 사진촬영만으로도 3D프린터 출력에 필요한 도면을 얻을 수 있게 하는 것이다.
피사체를 상하 전후좌우 6방향에서 각종 레이저, 센서, 카메라를 사용해 외형사진을 찍는다. 셔터를 누르기 전에 적외선레이저로 피사체의 기준점들과 외형을 조준하고 탐색하는 광선을 발사하고 센서로 반사되어 나오는 광선을 인식해 사용자가 허가할 때 까지 자동으로 피사체의 외형 윤곽선을 완성해 화면에 실시간으로 나타낸다.
피사체를 상하 전후좌우 6방향에서 촬영된 사진은 각각 평면도, 저면도, 정면도 배면도, 좌측면도, 우측면도를 포함한다.
이후 사용자가 원하는 피사체의 외형 윤곽선이 나타나면 확인을 받아 사용자가 직접 셔터를 누르거나 프로그램이 자동으로 사진을 찍게한다.이후 도면합성에 필요한 사진을 서버와 연결된 application을 통해 전송한 뒤 서버에서 각 사진들을 육면체(3차원) 형태로 배열하여 각 면의 기준점들과 외형윤곽선이 맞닿도록 굽히고 피사체의 외형 이외의 부분을 삭제, 합성하여 3D모델링 및 도면을 생성한다. 이후 피사체의 상하 전후좌우 사진의 3D 모델링 된 완성본을 다시 application에 전송한다.
3차원 스캐닝은 스캔된 3차원 대상물의 형태를 표현하는 고 해상도 점들의 집합(collection)을 통해 3차원 대상물을 위한 물리적 형상 정보를 획득한다. 3차원 스캔 데이터는 스캔된 대상물의 모델을 누적적으로 형성하는 점들의 세트(set) 또는 조밀한 삼각(또는 다른 형태) 메쉬로 표현될 수 있다. 모델은 영역들(regions)로 불리우는 다수의 그룹들로 분리될 수 있다. 메쉬 모델에서, 영역은 사용자에 의해 임의대로 정의되거나 컴퓨터 프로그램에 의해 자동으로 인식될 수 있는 삼각(또는 다른 형태) 면(facet)들의 세트(set)인 하나의 메쉬 영역이다. 컴퓨터 프로그램은 또한 곡률 정보를 계산 및 추적(tracing)함으로써, 평면, 원통, 구, 원뿔, 환형, 또는 자유형태의 메쉬 영역을 검출 및 분류하도록 설계될 수 있다. 일단 획득된 미처리의 3차원 스캔 데이터는 3차원 대상물의 설계를 복제하거나 수정하기 위한 추가 처리를 위해 캐드 파트 모델로 변환될 수 있다. 대상물이 복제 또는 재설계될 수 있도록 캐드 어플리케이션에 3차원 스캔 데이터를 제공하기 위하여 이러한 3차원 대상물을 위한 3차원 스캔 데이터를 획득하는 이 과정을 역설계(reverse engineering)라 한다.
역설계 처리 동안, 최초 스캔 데이터 정밀도를 손실하는 2가지 주요 가능성이 있다. 첫 번째 가능성은 미처리 3차원 스캔 데이터에 대한 편집 처리 중에 발생한다. 3차원 스캔 데이터는 노이즈되기 쉽기 때문에, 직접 NC 툴 경로를 계산하고 RP(Rapid Prototyping, 신속조형) 모델을 만들거나 캐드 파트를 리모델하기 쉽도록, 사용자는 데이터에 평활화 작업(smoothing operation)을 수행할 필요가 있다. 그러나, 평활화 작업은 최초 데이터에 대한 정밀도 손실을 유발하는 결과와 함께 스캔 데이터의 점들을 이동시킨다. 정밀도 손실을 야기하는 작업의 다른 형태는 부분제거(또는 단순화)이다. 부분제거(decimation)는 보다 많은 평면(평탄)의 영역들을 표현할 때, 보다 큰 메쉬들을 이용하여 메쉬 면들의 수를 감소시키는 처리이다. 부분제거는 또한 최초 스캔 데이터로부터 점 좌표들을 수정한다.
최초 스캔 데이터 정밀도 손실의 위험이 실질적으로 존재하는 역설계 처리의 두 번째 부분은 캐드 모델의 설계 중 미처리 3차원 스캔 데이터 형상을 복제하는 것이다. 캐드 파트 바디는 매개 서피스들(parametric surfaces)의 세트(set)에 의해 표현되는 반면, 3차원 스캔 데이터는 점들 또는 삼각(사각 또는 다른 형태) 메쉬들의 세트(set)에 의해 표현된다. 이 결과 미처리 3차원 스캔 모델과 역설계 캐드 모델 사이에는 항상 불일치 점이 존재한다. 정밀도의 손실은 두 모델들 간의 편차로 해석될 수 있다. 이론상, 사용자는 미처리 스캔 데이터 편집부터 캐드 리모델링까지의 전 역설계 처리 동안 정밀도 손실을 추적하고 관리할 수 있을 것이다. 불행하게도, 사용자가 미처리 스캔 데이터를 편집하거나 및/또는 캐드 피쳐(features)를 추가할 때마다, 사용자가 정밀도 손실을 확인해야하므로, 정밀도 손실의 추적 및 관리는 쉬운 과제는 아니다.
정밀도 손실 정보는 3차원 스캔 데이터에 스캔 데이터 편집 작업들 또는 캐드 리모델링 작업들의 영향을 나타낸다. 정밀도 손실은 선택된 참조 3차원 스캔 데이터(예를 들면, 최초 스캔 데이터 또는 수정에 앞선 3차원 스캔 데이터의 이전 상태)와 수정된 미처리 3차원 스캔 데이터, 또는 서피스 또는 솔리드 바디와 같은 3차원 스캔 데이터의 파생물(derivative) 사이의 거리 편차를 나타낸다. 스캔 데이터 편집 작업 또는 캐드 리모델링 작업에 의해 야기되었거나 야기될 참조 스캔된 데이터의 변화는 사용자에게 알려진다. 일 실시예에서, 제안된 작업의 효과는 작업이 완료되기 전에 미리 보기 평면을 통해 사용자에게 나타난다.
도 1은 본 발명에 따른 3차원 스캔 기술을 사용한 사진 설계 도면 제공 시스템 구성도이다. 본 발명의 일 실시예에서는, 컴퓨팅장치(2)는 스캔된 3차원 대상물에 대한 미처리 3차원 스캔 데이터(4)의 집합(collection)을 저장한다. 미처리 3차원 스캔 데이터(4)는 컴퓨팅장치(2)와 연결된 3차원 스캐너(3)로부터 수집되거나 스캔 데이터의 저장된 집합(collection)일 수 있다. 컴퓨팅장치(2)는 또한 정밀도 분석기(5) 및 캐드 어플리케이션(6)을 호스트(host)에 설치된다. 컴퓨팅장치(2)는 워크스테이션, 서버, 랩탑, 메인프레임(mainframe), PDA, 공동 작동 장치들의 클러스터(cluster), 가상 장치 또는 정밀도 분석기(5) 및 캐드 어플리케이션(6)을 지원할 수 있는 다른 컴퓨팅장치일 수 있다. 정밀도 분석기(5)는 소프트웨어에서 실시되고, 3차원 스캔 데이터를 사용하여 수행된 선택된 작업에 기인한 정밀도 손실의 양을 인식하는 것이다. 정밀도 분석기(5)는 하나 또는 그 이상의 처리, 트레드(threads), 태스크(task), 어플리케이션 플러그-인, 자립형(stand-alone) 어플리케이션 또는 다른 실행가능한 처리들로서 수행될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서, 정밀도 분석기(5)은 하나의 도구로서 캐드 어플리케이션(6)에 합체된다. 다른 실시예에서, 정밀도 분석기(5)는 캐드 어플리케이션의 일부가 아니면서 캐드 어플리케이션(6)과 교신하는 것이다. 캐드 어플리케이션(6)은 적어도 하나의 캐드 리모델링 작업(8) 및 적어도 하나의 스캔 데이터 편집 어플리케이션(10)을 포함하거나 접근할 수 있다. 캐드 리모델링 작업(8) 및 스캔 데이터 편집 어플리케이션(10)은 아래에서 상세히 논의될 것이다.
미처리 스캔 데이터(4)는 스캔된 3차원 대상물의 형태를 3차원 상에서 표현하는 고 해상도 점들의 집합(collection)이다. 한 실시예에서, 미처리 스캔 데이터(4)는 삼각 메쉬들의 세트(set)이지만, 본 발명의 범위 내에서 스캔 데이터의 다른 형태의 사용도 고려된다. 예를 들면, 미처리 스캔 데이터(4)는 점들, 삼각 메쉬들, 사각 메쉬들, 사면 메쉬들 또는 육면 메쉬들일 수 있다. 집합적으로 메쉬들의 세트(set)는 스캔된 3차원 대상물의 서피스를 나타내는 메쉬 모델을 형성한다. 선택적으로, 미처리 스캔 데이터는 스캔된 3차원 대상물의 서피스를 나타내는 점 군 모델(point cloud model)의 형태로 될 수 있다. 모델(12)은 하나 또는 그 이상의 영역들(14, 16, 18)을 가질 수 있다. 정밀도 분석기(5)는 캐드 리모델링 작업(8) 또는 스캔 데이터 편집 작업(10)의 수행에 기인한 정밀도 메트릭스의 다른 형태들을 사용자에게 추적가능하게 하는 PC 또는 스마트폰의 화면 표시 장치(30)상의 GUI(32)를 생성한다. 정밀도 분석기(5)는 최초 미처리 스캔 데이터(4)와 아래에서 설명할 작업들로부터 발생한 값을 비교하고, 작업들의 수행에 기인한 변화의 양을 인식한다. 계산된 정밀도의 손실 대 최초 스캔 데이터의 값은 사용자에게 화면에 표시된다. 사용자는 화면 표시 장치(30)의 GUI(32)를 통해 추가적인 명령들이나 표시된 정보에 기초하여 다른 메카니즘을 입력해도 좋다.
도 2는 본 발명에 따른 컴퓨팅 장치의 캐드 애플리케이션과 정밀도 분석기를 사용한 3차원 스캔 기술을 활용한 사진 설계 도면 제공 방법을 설명한 순서도이다.
도 2는 캐드 리모델링 또는 스캔 데이터 편집 작업들과 연관된 3차원 스캔 데이터에서의 정밀도 손실을 측정하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 단계들의 순서의 흐름도이다. 단계들의 순서(sequence)는 3차원 대상물을 표현하는 모델(12)을 형성하는 미처리 3차원 스캔 데이터(4)의 집합(collection)의 준비로 시작된다(단계 110). 미처리 3차원 스캔 데이터(4)는 캐드 리모델링 작업(8) 또는 스캔 데이터 편집 작업(10)의 수행에 앞서 즉시 수집된다. 선택적으로, 미처리 3차원 스캔 데이터는 사전에 저장된 스캔 데이터일 수 있다. 정밀도 분석기(5)는 최초 3차원 스캔 데이터를 컴퓨터 메모리 공간에 저장한다(또는 임시 파일에 데이터로 저장한다). 또한, 3차원 스캔 데이터로부터 형성된 적어도 하나의 캐드 파트 바디를 리모델하는데 사용되는 캐드 어플리케이션(6)이 제공된다(단계 112). 사용자는 3차원 스캔 데이터의 일부분 또는 캐드 파트 바디의 일부분을 조작하는 작업을 선택한다(단계 114). 작업은 캐드 리모델링 작업(8) 또는 스캔 데이터 편집 작업(10)일 수 있다. 사용자(20)로 하여금 총 허용 오차 값(허용된 오차의 양), 오차의 형태, 및 사용자가 오차를 통지받는 방법을 제어하는 오차 화면표시 방법을 지정할 수 있게 하는 GUI(32)가 제공된다. 정밀도 분석기(5)는 선택된 작업에 기인한 정밀도의 손실을 측정한다(단계 116). 정밀도 분석기(5)는 그 다음에 그래픽에 의해 정밀도의 손실의 측정을 사용자에게 나타낸다(단계 118). 결과는 실행될 작업에 앞서 그래픽 사용자 인터페이스의 미리 보기 평면에서 사용자에게 제공될 수 있다. 선택적으로, 정밀도 손실 결과는 작업의 완료 후에 그래픽 사용자 인터페이스(GUI)를 통해 사용자에게 제공될 수 있다. 정밀도 분석기(5)는 그 다음에 작업의 계속, 작업의 조정 또는 작업의 포기와 같은 원하는 행동과정의 사용자로부터 확인을 수신할 수 있다. 정밀도 손실의 측정의 표시수단과 정밀도 손실 측정의 화면표시에 응하기 위해 사용자가 사용할 수 있는 선택기능들(options)을 표시하는 수단은 다음에서 논의한다.
일 실시예에서, 정밀도 분석기(5)에 의하여 사용자는 스캔 데이터 상에서 스캔 데이터 편집 작업을 수행함으로써 발생한 정밀도 손실을 추적할 수 있게 된다. 사용자가 최초 점 좌표를 이동시키는 명령을 실행할 때, 정밀도 분석기(5)는 작업을 분석한다. 화면 표시 장치(30)의 GUI(32)는 그래픽 미리 보기 명령에 의하여 사용자가 명령 실행에 앞서 예상되는 명령의 결과를 미리볼 수 있게 하는 명령 대화 창을 포함할 수 있다. 결과를 미리 볼 때, 사용자는 또한 명령의 수행에 기인한 정밀도 손실을 미리 볼 수 있다. 정밀도 손실은 오차 맵에 의해 묘사될 것이고, 사용자는 정밀도 손실을 축소하기 위해 매개변수들을 조정할 수 있다. 일 실시예에서, 정밀도 분석기(5)는 자동으로 매개변수들을 조정한다. 오차 맵은 많은 형태로 나타날 수 있으며, "히트 맵(heat maps)" 또는 색 스펙트럼이 결국 상이한 값들을 나타내는데 이용되는 다른 칼라 맵(color maps)을 포함해도 좋다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
2 : 컴퓨팅 장치 3: 3차원 스캐너
20: 사용자 단말기 30: 화면 표시 장치

Claims (8)

  1. 카메라와 센서, 레이저를 포함한 스마트기기를 사용하여 피사체를 상하 전후 좌우 6방향에서 센서를 이용해 외형사진을 촬영하기 위해 셔터를 누르기전에 적외선 레이저로 피사체의 기준점들과 외형을 조준하여 센서로 반사되어 나오는 광선을 인식해 사용자가 허가할 때까지 자동으로 피사체의 외형 윤곽선을 완성해 화면에 실시간으로 나타내는 제1 단계;
    사용자가 원하는 피사체의 외형 윤곽선이 나타나면 사용자가 직접 셔터를 누르거나 프로그램이 자동으로 사진을 찍은 후, 상기 피사체를 상하 전후좌우 6방향에서 촬영된 사진을 스마트 기기에 저장하는 제2 단계;
    도면 합성에 필요한 상기 피사체를 상하 전후좌우 6방향에서 촬영된 사진을 서버와 연결된 스마트 기기의 앱(App)을 통해 전송한 뒤, 서버에서 컴퓨팅 장치에서 캐드 애플리케이션에 의해 스캔 데이터 편집 작업과 캐드 리모델링 작업을 통해 각 사진들을 육면체 형태로 배열하여 상기 피사체를 상하 전후좌우 6방향에서 사진에서 3차원 형상의 사시도와 평면도의 기준선을 기준으로 영상 처리 이미지의 보간법(interpolation) 방식으로 사진 크기 축소/확대를 통해 각 면의 기준점들과 외형 윤곽선이 맞닿도록 굽히고, 정밀도 분석기를 통해 측정된 피사체의 외형 이외의 부분을 삭제하는 제3 단계; 및
    상기 컴퓨팅 장치에서 피사체의 외형 이외의 부분을 삭제하고 크기가 기준선에 맞게 보정된 피사체의 상하 전후좌우 사진들을 합성하여 합성된 피사체의 상하 전후좌우 사진의 3D 모델링을 생성하여 피사체의 상하 전후좌우 사진의 3D 모델링 된 완성본을 화면에 디스플레이하는 제4 단계;
    를 포함하는, 3차원 스캔 기술을 사용한 사진 설계 도면 제공 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 컴퓨팅 장치로부터 상기 피사체의 상하 전후좌우 사진의 3D 모델링 된 완성본을 스마트 기기로 전송하는 제5 단계; 및
    화면 표시 장치의 미리보기를 통해 디스플레이되는 제6 단계를 더 포함하는, 3차원 스캔 기술을 사용한 사진 설계 도면 제공 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 피사체를 상하 전후좌우 6방향에서 촬영된 사진은 각각 평면도, 저면도, 정면도 배면도, 좌측면도, 우측면도를 포함하는, 3차원 스캔 기술을 사용한 사진 설계 도면 제공 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 정밀도 분석기는 캐드 리모델링 작업 또는 스캔 데이터 편집 작업의 수행에 기인한 정밀도 메트릭스의 다른 형태들을 사용자에게 추적가능하게 하는 PC 또는 스마트폰의 화면 표시 장치상의 GUI에 표시되며, 상기 정밀도 분석기는 최초 미처리 스캔 데이터와 아래에서 상기 작업들로부터 발생한 값을 비교하고, 작업들의 수행에 기인한 변화의 양을 인식하여 계산된 정밀도의 손실 대 최초 스캔 데이터의 값은 사용자에게 화면에 표시되는 것을 특징으로 하는 3차원 스캔 기술을 사용한 사진 설계 도면 제공 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 정밀도 분석기는 정밀도 손실 정보를 특정하며, 상기 정밀도 손실 정보는 3차원 스캔 데이터에 대한 스캔 데이터 편집 작업들 또는 캐드 리모델링 작업들의 영향에 의해 나타내며, 정밀도 손실은 선택된 참조 3차원 스캔 데이터(최초 스캔 데이터 또는 수정에 앞선 3차원 스캔 데이터의 이전 상태)와 수정된 미처리 3차원 스캔 데이터, 또는 서피스 또는 솔리드 바디와 같은 3차원 스캔 데이터의 파생물(derivative) 사이의 거리 편차를 포함하고, 상기 스캔 데이터 편집 작업을 수행함으로써 발생한 정밀도 손실을 추적하여 사용자가 최초 점 좌표를 이동시키는 명령을 실행할 때, 상기 정밀도 분석기는 스캔 데이터 편집 작업들 또는 캐드 리모델링 작업을 분석하며, 상기 화면 표시 장치의 GUI는 그래픽 미리 보기 명령에 의하여 사용자가 명령 실행에 앞서 예상되는 명령의 결과를 미리볼 수 있게 하는 명령 대화 창을 포함하며, 3D 모델링 결과를 미리보기 볼 때, 사용자가 명령의 수행에 기인한 정밀도 손실을 미리 볼 수 있게 하며, 정밀도 손실은 오차 맵에 의해 묘사되고, 사용자는 정밀도 손실을 축소하기 위해 수동 또는 자동으로 매개변수들을 조정하는 것을 특징으로 하는 3차원 스캔 기술을 사용한 사진 설계 도면 제공 방법.
  6. 피사체를 상하 전후좌우 6방향에서 촬영된 사진을 전송하는 스마트기기;
    미리보기에 의해 피사체의 상하 전후좌우 사진의 3D 모델링 된 완성본을 화면에 디스플레이하는 그래픽 유저 인터페이스(GUI)를 구비하는 화면 표시 장치; 및
    사용자의 스마트기기로부터 피사체를 상하 전후좌우 6방향에서 촬영된 사진을 수신받아 저장하며 기준선에 맞게 보정된 피사체의 상하 전후좌우 사진들을 합성하여 합성된 피사체의 상하 전후좌우 사진의 3D 모델링을 생성하여 상기 피사체의 상하 전후좌우 사진의 3D 모델링 된 완성본을 화면에 디스플레이하며 상기 스마트 기기로 전송하며, 미처리 스캔 데이터를 저장하며, 정밀도 분석기 및 캐드 어플리케이션이 설치된 컴퓨팅장치를 포함하며,
    상기 캐드 애플리케이션에 의해 스캔 데이터 편집 작업과 캐드 리모델링 작업을 통해 각 사진들을 육면체 형태로 배열하여 상기 피사체를 상하 전후좌우 6방향에서 사진에서 3차원 형상의 사시도와 평면도의 기준선을 기준으로 영상 처리 이미지의 보간법(interpolation) 방식으로 사진 크기 축소/확대를 통해 각 면의 기준점들과 외형 윤곽선이 맞닿도록 굽히고, 정밀도 분석기를 통해 측정된 피사체의 외형 이외의 부분을 삭제하여, 상기 컴퓨팅 장치에서 피사체의 외형 이외의 부분을 삭제하고 크기가 기준선에 맞게 보정된 피사체의 상하 전후좌우 사진들을 합성하여 합성된 피사체의 상하 전후좌우 사진의 3D 모델링을 생성하여 피사체의 상하 전후좌우 사진의 3D 모델링 된 완성본을 화면에 디스플레이하는 것을 특징으로 하는 3차원 스캔 기술을 사용한 사진 설계 도면 제공 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 컴퓨팅장치는 상기 정밀도 분석기 및 상기 캐드 어플리케이션이 설치되며, 일 실시예에서, 상기 정밀도 분석기는 하나의 도구로서 캐드 어플리케이션에 합체되는 것을 특징으로 하는 3차원 스캔 기술을 사용한 사진 설계 도면 제공 방법.
  8. 제6항에 있어서,
    다른 실시예에서, 상기 정밀도 분석기는 상기 캐드 어플리케이션의 일부가 아니면서 캐드 어플리케이션과 피사체를 상하 전후좌우 6방향에서 촬영된 사진 데이터를 교신하는 것을 특징으로 하는 3차원 스캔 기술을 사용한 사진 설계 도면 제공 방법.
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