KR20160125648A - 3차원 스캐너의 스캔방법 및 장치 - Google Patents

3차원 스캐너의 스캔방법 및 장치 Download PDF

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송영훈
이호성
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캐논코리아비즈니스솔루션 주식회사
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Abstract

본 발명은 동공의 움직임을 파악하여 동작하는 안경형 3차원 스캐너에 관한 것으로 카메라 모듈을 이용하여 사용자 동공의 움직임으로 2차원 영상을 획득하고, 3D Image Reconstruction 기술을 통해서 2차원 이미지를 3차원 객체로 변환하는 기술이다. 기존에 손을 이용하는 대부분의 핸드 스캐너를 이용하는 불편함을 해소하고, 좀 더 정확하고 사용자가 원하는 물체의 형상을 얻기 위해 항상 물체를 주시하고 있는 인간의 두 눈을 이용하는 점이 차별점이다. 또한 영상 획득시에 사용자의 눈의 깜박임일 인식하는 알고리즘을 활용하여 외부장치 없이도 편리하게 물체의 이미지 및 3차원 객체를 얻는 3차원 스캐너의 스캔방법 및 장치를 제공하는 발명이다.

Description

3차원 스캐너의 스캔방법 및 장치{SCANNING METHOD AND APPARATUS FOR THREE DIMENSIONAL SCANNER}
본 발명은 동공의 움직임을 파악하여 동작하는 안경형 3차원 스캐너에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 대상 물체의 3차원 데이터를 얻기 위하여 본 발명을 착용한 후 눈의 깜빡임으로 스캔의 시작과 끝을 설정하고 시선의 움직임으로 물체를 스캔하여 얻어낸 데이터를 무선 등의 방법을 이용하여 소프트웨어로 전달할 수 있는 동공의 움직임을 파악하여 동작하는 안경형 3차원 스캐너이다.
3차원 스캐너는 입체물의 3차원 형상을 측정하여 형상 및 색상 등을 포함하는 입체 데이터를 획득하는 장치로써, 건축, 의료, 문화, 가공물의 검사, 캐드/캠 및 솔리드 모델링 등과 같은 다양한 분야에서 폭넓게 사용되고 있다.
3차원 스캐너는 입체물의 표면을 따라 접촉하면서 한 점씩 공간좌표를 측정하여 전체 곡명형상을 측정하는 접촉식과 프로젝터 또는 레이저 포인터 등에서 광 또는 패턴을 조사하고 반사되어 수신되는 광 또는 패턴을 분석하여 입체물의 곡면형상을 측정하는 비접촉식으로 나눌 수 있다. 비접촉식 스캐너는 일반적으로 레이저 삼각법, 구조광 투영, ToF(Time of Flight, 비행 시간 측정법) 등의 여러 가지의 방법으로 구현할 수 있으며, 획득한 3차원 형상 데이터를 컴퓨터에서 사용할 수 있는 3차원 파일 형식으로 저장 가능하다.
또한 고정형과 이동형으로 분류할 수 있으며, 고정형은 물체를 광원의 초점거리에 올려두고 물체 하부의 턴테이블을 돌려 360도의 물체의 입체 형상을 취득하는 턴테이블(Turntable) 방식을 사용하며, 이동형은 피사체를 고정시키고 3차원 스캐너를 손으로 들어 측정자가 물체의 주변을 돌아 물체의 입체 형상을 취득하는 핸드헬드(Hand-held) 방식을 사용하는 것이 일반적이다.
일반적으로 고정형 3차원 스캐너의 경우 측정하는 물체의 크기가 제한되어 있으며, 이동형 3차원 스캐너의 경우 유선인 경우에는 케이블 길이에 따라 주변 회전을 원활하게 회전 가능하지 않은 불편함이 있고, 무선인 경우에도 무거운 3차원 스캐너를 들고 측정하여야 하며 원하는 포인트의 스캔이 원활하지 않았던 불편함이 있었다.
본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 사용자가 3차원 스캐너를 사용하는 중에 있어서 기기의 낙하의 위험성을 덜고, 무게를 줄여 사용자의 편의성을 도모하며, 사용에 손을 사용하지 않아 물체를 측정하면서도 별개의 작업을 동시에 할 수 있는 3차원 스캐너를 제공하고자 하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 2차원 카메라 모듈을 사용하여 3차원 물체를 얻어낼 수 있는 것이다.
전술한 기술적 과제를 해결하기 위한 수단으로서,
본 발명은 손을 사용하지 않는 안경형 3차원 스캐너로서, 동공의 움직임을 파악할 수 있는 카메라를 이용하여 시선의 움직임으로 물체를 스캔하고, 눈의 깜빡임으로 스캔의 시작 및 정지가 가능한 방법으로 사용자에게 편의성을 제공한다. 또한 안경에 무선 통신 모듈을 구비하여 획득한 3차원 데이터를 무선으로 소프트웨어로 송부할 수 있다.
본 발명을 이용하면 물체의 3차원 형상을 원활하게 스캔 가능하면서도 사용자의 움직임에 제약이 없게 하여 사용에 있어서 편의성을 제공해 줄 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 3차원 스캐너의 스캔방법 및 장치의 개요도이다.
도 2는 본 발명에 따른 3차원 스캐너의 스캔방법 및 장치의 실행의 흐름도이다.
이하에서는, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략하였다.
도1 내지 도2는 본 발명에 따른 3차원 스캐너의 스캔방법 및 장치의 개요도 및 실행의 흐름을 나타낸 도면이다.
본 발명은 동공 인식 카메라 렌즈(200), 안경테(100), 무선 통신 모듈(400), 3차원 디지털 이미지 영상처리 프로세서(300)를 구비하며, 부가적으로는 상기한 3차원 디지털 이미지 영상처리 프로세서 내의 2진화 알고리즘, 이미지 스티칭 알고리즘을 포함한다.
본 발명을 착용하고 대상의 3차원 물체를 바라본 뒤, 스캔을 시작하기 위해 눈을 깜빡인다. 이때, 동공 인식 카메라가 사용자의 눈의 깜빡임을 인지하여, 대상의 3차원 물체의 3차원 데이터를 획득하기 위한 프로세스를 실행한다.
상기한 눈의 깜빡임을 인식하기 위해서 영상처리의 2진화(Binary) 알고리즘을 사용한다. 이는 사람의 눈에서 동공의 위치와 크기를 계산하여 파악한 후, 시선의 방향 파악 및 눈의 깜빡임에 따라서 스캔의 시작과 끝을 판단 하기 위함이다(S100). 사용자의 눈을 카메라 모듈을 통해서 디지털 영상처리를 하여 사용자는 대상의 3차원 물체를 얻고 싶은 영역만큼 시선을 움직여 물체를 스캔 한다. 동공의 위치 및 크기의 확인이 완료되면 스캔 대기 모드로 진입하게 되며, 눈을 1차례 깜빡이는 등의 시작 신호를 수신한 경우 스캔을 시작한다(S110).
본 발명은 동공이 움직이는 각도와 속도를 파악하여 현재 응시중인 곳을 특정 지을 수 있으며, 사람의 시각이 가는 x, y 좌표 값에 따라서 물체를 디지털 영상으로 읽어 들이고, 취득 하는 영상은 실시간으로 동공이 가는 위치에 따라서 이미지 스티칭 (Digital Image Stiching) 기술을 통해서 디지털 영상을 정합한다. 상기한 이미지 스티칭 기술은 각각 다른 위치에서 얻은 영상에서 공통적인 부분을 찾아서 이미지를 정합하는 기술로써 제안하는 발명에서는 사용자가 원하는 물체의 면적이 넓어질수록 활용 범위가 커지는 장점이 있다(S120).
왼쪽, 오른쪽 각각 다른 시야를 통해서 얻은 정합된 이미지 데이터를 통해서 2차원 이미지를 3차원으로 변환한다. 연속된 영상으로부터 카메라의 움직임 정보(Camera Motion)와 장면구조(Scene Structure)를 복원하는 것이 3차원 재구성 기술의 목적이다. 영상으로부터 카메라 정보를 얻는 과정을 카메라보정(Calibration)이라고 하며, 이 과정을 통하여 시야의 움직임을 통해서 얻은 2차원 영상에 대해서 3차원 모델로 변환이 가능하다. 물체의 스캔이 완료 된 경우, 사용자는 종료 신호를 송신하여 스캔을 종료시킬 수 있다. 스캔 중 눈에 먼지가 들어가거나, 시작과 끝의 신호에 차별을 하기 위해, 스캔 종료의 명령은 2차례 깜빡이거나 눈을 감고있는 시간의 조정 등 시작 신호와 다를 수 있다(S130). 이렇게 얻은 영상은 최초의 눈의 깜빡임 이후에 이루어졌을 때, 스캔의 완료로 인식하여 와이파이 모듈을 이용하여 소프트웨어가 탑재된 사용자단말에 송부 한다(S140).
이상에서는 특정의 실시예에 대하여 도시하고 설명하였다. 그러나, 상기한 실시예에만 한정되지 않으며, 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 청구범위에 기재된 발명의 기술적 사상의 요지를 벗어남이 없이 얼마든지 다양하게 변경 실시할 수 있을 것이다.
100 : 안경테 200 : 동공 인식 카메라 렌즈
300 : 3차원 디지털 이미지 영상처리 프로세서 400 : 무선 통신 모듈

Claims (3)

  1. 동공의 움직임을 파악하여 동작하는 안경형 3차원 스캐너에 있어서,
    동공의 정보를 파악하는 단계;
    사용자의 동공에서 스캔 시작 신호를 수신하는 단계;
    사용자의 시선의 움직임을 따라 스캔을 진행하는 단계;
    사용자의 동공에서 스캔 종료 신호를 수신하는 단계; 및
    완료된 스캔 데이터를 소프트웨어가 탑재된 사용자단말로 전송하는 단계; 를 포함하는 동공의 움직임을 파악하여 동작하는 안경형 3차원 스캐너
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 동공의 정보를 파악하는 단계는
    동공을 인식할 수 있는 안경렌즈 형태의 카메라 렌즈를 이용하는 2진화 알고리즘을 사용하여 사람의 눈에서 동공의 크기와 위치를 실시간으로 파악하는 것을 특징으로 하는 동공의 움직임을 파악하여 동작하는 안경형 3차원 스캐너
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 사용자의 시선의 움직임을 따라 스캔을 진행하는 단계는
    각각 다른 위치에서 얻은 영상에서 공통적인 부분을 찾아서 이미지를 정합 하는 이미지 스티칭 기술을 사용하여 스캔을 진행하는 것을 특징으로 하는 동공의 움직임을 파악하여 동작하는 안경형 3차원 스캐너
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20190085518A (ko) * 2016-11-07 2019-07-18 지멘스 에너지, 인코포레이티드 플래시 서모그래피 포토박스

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