KR20180060165A

KR20180060165A - 개인 맞춤형 무릎 보호대 제작을 위한 깊이 포인트 기반 무릎뼈 형상 추출장치 및 방법

Info

Publication number: KR20180060165A
Application number: KR1020160159334A
Authority: KR
Inventors: 김진욱; 오형안; 문경률; 전성국
Original assignee: 한국과학기술연구원
Priority date: 2016-11-28
Filing date: 2016-11-28
Publication date: 2018-06-07
Also published as: KR101915095B1

Abstract

실시예들은 사용자의 무릎부위를 포함하는 깊이영상으로부터 각 픽셀에 대한 법선벡터를 생성하는 법선벡터 생성부 및 상기 법선벡터들의 각도차이를 기초로 상기 깊이영상 내 무릎뼈 형상을 결정하는 무릎뼈 형상 결정부를 포함하는 개인 맞춤형 무릎 보호대 제작을 위한 깊이 포인트 기반 무릎뼈 형상 추출장치 및 이를 이용한 무릎뼈 형상 추출방법에 관련된다.

Description

개인 맞춤형 무릎 보호대 제작을 위한 깊이 포인트 기반 무릎뼈 형상 추출장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR EXTRACTING A SHAPE OF PATELLA BASED ON DEPTH POINT FOR MANUFACTURING CUSTOMIZED KNEE PADS}

본 발명은 무릎 보호대 제작을 위한 무릎 뼈 형상 추출 장치 및 방법에 관한 것으로 더욱 구체적으로는 깊이 포인트 기반의 무릎뼈 형상 추출장치 및 방법에 관련된다.

종래의 무릎 보호대 제작은 일괄적인 형태로소 보통 원형을 보인다. 이러한 종래 무릎 보호대는 사용자별로 상이한 무릎뼈 형상을 고려하지 않고, 일괄적으로 무르을 둘러싸기만 한다. 이에 따라서 사용자는 착용시 무릎과 보호대 사이 유격이 생겨 무릎뼈 보호를 제대로 받지 못하는 경우가 발생할 수 있다.

한국등록특허 제10-0850758호 한국등록특허 제10-1277230호 미국등록특허 제US4287885호

위와 같은 문제점을 해결하기 위해서, 개인별로 상이한 무릎뼈 형태에 따른 커스텀 무릎 보호대 제작이 요구된다.

본 발명의 일 실시예에 따른 개인 맞춤형 무릎 보호대 제작을 위한 깊이 포인트 기반 무릎뼈 형상 추출장치는 사용자의 무릎부위를 포함하는 깊이영상으로부터 각 픽셀에 대한 법선벡터를 생성하는 법선벡터 생성부 및 상기 법선벡터들의 각도차이를 기초로 상기 깊이영상 내 무릎뼈 형상을 결정하는 무릎뼈 형상 결정부를 포함한다.

일 실시예에 있어서, 결정된 무릎뼈 형상에 대응되는 무릎보호링 모델을 생성하는 무릎보호링 모델 생성부를 더 포함할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 무릎뼈 형상 결정부는, 상기 깊이영상의 중심 부분에서 바깥쪽 방향으로, 서로 인접하는 법선벡터들간의 사이각을 계산하는 사이각 계산부, 계산된 사이각을 기초로 사이각 변화를 계산하는 사이각 변화율 계산부 및 상기 사이각 변화율이 최대가되는 지점을 기초로 무릎뼈 라인을 결정하는 무릎뼈 라인 결정부를 포함할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 무릎뼈 라인 결정부는, 상기 사이각 변화율이 최대가되는 지점을 기초로 상기 무릎뼈의 제1축에 대한 길이를 결정하고, 상기 무릎뼈의 제2축에 대한 길이는 사용자로부터 입력받은 입력정보를 기초로 결정하되, 상기 제1축과 상기 제2축은 수직할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 제1축은 상기 무릎뼈의 가로축이고, 상기 제2축은 상기 무릎뼈의 높이축일 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 무릎보호링 모델은, 상기 결정된 무릎뼈 형상의 소정폭의 테두리를 덮을 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 무릎보호링 모델을 3차원 출력하는 3차원 프린터를 더 포함할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 깊이영상은, 사용자가 무릎을 최대한 구부린 상태에서 촬영된 영상일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 개인 맞춤형 무릎 보호대 제작을 위한 깊이 포인트 기반 무릎뼈 형상 추출방법은 사용자의 무릎부위를 포함하는 깊이영상을 획득하는 단계, 상기 깊이영상으로부터 각 픽셀에 대한 법선벡터를 생성하는 단계, 상기 법선벡터들의 각도차이를 기초로 상기 깊이영상 내 무릎뼈 형상을 결정하는 단계를 포함한다.

일 실시예에 있어서, 결정된 무릎뼈 형상에 대응되는 무릎보호링 모델을 생성하는 단계를 더 포함할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 무릎뼈 형상을 결정하는 단계는 상기 깊이영상의 중심 부분에서 바깥쪽 방향으로, 서로 인접하는 법선벡터들간의 사이각을 계산하는 단계, 계산된 사이각을 기초로 사이각 변화를 계산하는 단계 및 상기 사이각 변화율이 최대가되는 지점을 기초로 무릎뼈 라인을 결정하는 단계를 포함할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 라인을 결정하는 단계는, 상기 사이각 변화율이 최대가되는 지점을 기초로 상기 무릎뼈의 제1축에 대한 길이를 결정하고, 상기 무릎뼈의 제2축에 대한 길이는 사용자로부터 입력받은 입력정보를 기초로 결정하되, 상기 제1축과 상기 제2축은 수직할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 제1축은 상기 무릎뼈의 가로축이고, 상기 제2축은 상기 무릎뼈의 높이축일 수 있다.

일 실시예에 있어서, 3차원 프린터를 이용하여 상기 무릎보호링 모델을 3차원 출력하는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른, 컴퓨터로 판독 가능한 기록매체는 상술한 방법을 수행하기 위한 명령을 저장할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면 개인별 무릎뼈 형태에 따른 커스텀 무릎 보호대을 제작함으로써 착용감이 상승하고 부상방지 효과가 향상될 수 있다. 또한 비접촉식으로 무릎뼈 형태를 추출함으로써 시간 및 장소의 제약을 덜 받을 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 개인 맞춤형 무릎 보호대 제작을 위한 깊이 포인트 기반 무릎뼈 형상 추출장치의 동작환경을 나타낸다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 개인 맞춤형 무릎 보호대 제작을 위한 깊이 포인트 기반 무릎뼈 형상 추출장치(100)의 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 무릎뼈 형상 결정부(120)의 세분화된 블록도이고, 도 4및 도 5는 깊이영상 내 깊이 포인트들의 사이각을 계산하는 과정을 설명하기 위한 도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 무릎뼈 라인의 예시를 나타낸다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 깊이영상 및 모델링 정보들을 나타낸다.
도 8은 또 다른 실시예에 따른 무릎뼈 형상 결정 및 무릎보호링 모델생성과정을 나타낸다.
도 9및 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 무릎뼈 보호링 모델을 형성하기 위한 파라미터들을 설명한다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따라 생성한 무릎뼈 보호링의 형태를 설명하기 위한 도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따라 제작된 무릎 보호링을 착용한 상태를 나타낸다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따라 생성된 무릎보호링 모델을 3차원 프린터로 출력한 결과물을 나타낸다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 개인 맞춤형 무릎 보호대 제작을 위한 깊이 포인트 기반 무릎뼈 형상 추출방법의 순서도를 나타낸다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 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 부가가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

본 명세서에 기술된 실시예는 전적으로 하드웨어이거나, 부분적으로 하드웨어이고 부분적으로 소프트웨어이거나, 또는 전적으로 소프트웨어인 측면을 가질 수 있다. 본 명세서에서 "부(unit)", "모듈(module)", "장치" 또는 "시스템" 등은 하드웨어, 하드웨어와 소프트웨어의 조합, 또는 소프트웨어 등 컴퓨터 관련 엔티티(entity)를 지칭한다. 예를 들어, 본 명세서에서 부, 모듈, 장치 또는 시스템 등은 실행중인 프로세스, 프로세서, 객체(object), 실행 파일(executable), 실행 스레드(thread of execution), 프로그램(program), 및/또는 컴퓨터(computer)일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 컴퓨터에서 실행중인 애플리케이션(application) 및 컴퓨터의 양쪽이 모두 본 명세서의 부, 모듈, 장치 또는 시스템 등에 해당할 수 있다.

실시예들이 도면에 제시된 순서도를 참조로 하여 설명되었다. 간단히 설명하기 위하여 상기 방법은 일련의 블록들로 도시되고 설명되었으나, 본 발명은 상기 블록들의 순서에 한정되지 않고, 몇몇 블록들은 다른 블록들과 본 명세서에서 도시되고 기술된 것과 상이한 순서로 또는 동시에 일어날 수도 있으며, 동일한 또는 유사한 결과를 달성하는 다양한 다른 분기, 흐름 경로, 및 블록의 순서들이 구현될 수 있다. 또한, 본 명세서에서 기술되는 방법의 구현을 위하여 도시된 모든 블록들이 요구되지 않을 수도 있다.

이하에서, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 대하여 상세히 살펴본다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 개인 맞춤형 무릎 보호대 제작을 위한 깊이 포인트 기반 무릎뼈 형상 추출장치의 동작환경을 나타낸다. 도 1을 참조하면 영상 획득부(1100)을 통해서 사용자(L1)의 무릎 부위(10)를 촬영할 수 있다. 이로써 사용자의 무릎부위를 포함하는 깊이영상을 획득할 수 있다. 여기서 획득되는 깊이영상은 픽셀마다 깊이포인트를 가지고 있으며, 영상 획득부(1100)는3차원 깊이카메라 또는 고해상도 레이져 스캐너일 수 있으나 이에 제한되지 아니한다. 일 예에서 깊이영상은, 사용자가 무릎을 소정각도 구부린 상태에서 촬영된 영상일 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 개인 맞춤형 무릎 보호대 제작을 위한 깊이 포인트 기반 무릎뼈 형상 추출장치(100)의 블록도이다. 도 2를 참조하면, 개인 맞춤형 무릎 보호대 제작을 위한 깊이 포인트 기반 무릎뼈 형상 추출장치(100)는 법선벡터 생성부(110) 및 무릎뼈 형상 결정부(120)를 포함할 수 있다. 다른 일 실시예에서 개인 맞춤형 무릎 보호대 제작을 위한 깊이 포인트 기반 무릎뼈 형상 추출장치(100)는 무릎 보호링 모델 생성부(130) 또는 3차원 프린터(140) 또는 깊이 카메라(1100)를 더 포함할 수 있다.

법선벡터 생성부(110)는 사용자의 무릎부위를 포함하는 깊이영상으로부터 각 픽셀에 대한 법선벡터를 생성할 수 있다. 즉 법선벡터 생성부(110)는 깊이영상의 포인트 클라우드 데이터에 포함되는 버텍스들의 법선벡터(normal vector)를 계산할 수 있다.

무릎뼈 형상 결정부(120)는 법선벡터들의 각도차이를 기초로 상기 깊이영상 내 무릎뼈 형상을 결정할 수 있다. 즉 무릎뼈 형상 결정부(120)는 깊이영상 내 깊이포인트들의 법선벡터의 각도변화를 기초로 피부 내부에 존재하는 무릎뼈의 형상을 추정할 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 무릎뼈 형상 결정부(120)의 세분화된 블록도이고, 도 4및 도 5는 깊이영상 내 깊이 포인트들의 사이각을 계산하는 과정을 설명하기 위한 도이다. 도 4에서는 설명의 명료화를 위해서 소정개수의 깊이 포인트(1-4)들만을 표시하였다.

도 3을 참조하면 무릎뼈 형상 결정부(120)는 사이각 계산부(121), 사이각 변화율 계산부(122) 및 무릎뼈 라인 결정부(123)를 포함할 수 있다. 도 4 및 5에 있어서, 깊이 포인트(1)을 깊이영상의 중심부분으로 가정하여 설명한다.

사이각 계산부(121)는 깊이영상의 중심 부분에서 바깥쪽 방향으로, 서로 인접하는 법선벡터들간의 사이각을 계산할 수 있다. 도 4를 참조하면 깊이 포인트(1)을 시작으로 바깥쪽 방향(R)으로 깊이 포인트(2,3,4..)순서로 각 깊이 포인트들의 법선벡터의 사이각을 계산할 수 있다. 그 결과 도 5에 도시된 바와 같이 θ1, θ2, θ3가 계산될 수 있다. 여기서 θ1은 깊이포인트(1)의 법선벡터와 깊이포인트(2)의 법선벡터의 사이각이고, θ2는 깊이포인트(2)와 깊이포인트(3)의 법선벡터의 사이각이다.

사이각 변화율 계산부(122)는 계산된 사이각을 기초로 사이각 변화를 계산할 수 있다. 이러한 사이각 변화율 계산도 방향(R)으로 진행될 수 있다.

무릎뼈 라인 결정부(123)는 사이각 변화율이 최대가되는 지점을 기초로 무릎뼈 라인을 결정할 수 있다. 도 5를 참조하면 θ1, θ2, θ3가 각각 1, 3, 2라고하면, 사이각 변화율은 깊이 포인트(2)와 (3) 사이에서 최대값을 갖고 다시 감소하기 시작함을 알 수 있다. 무릎뼈 라인 결정부(123)는 이와 같이 사이각 변화율이 최대가되는 최초지점을 무릎뼈 라인으로 결정할 수 있다. 따라서 무릎뼈 라인 결정부(123)는 이러한 지점을 연결하여 무릎뼈의 외곽 라인(L1)을 생성할 수 있다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 무릎뼈 라인의 예시를 나타낸다. 도 6에 있어서, 무릎뼈의 형상을 구성하는 무릎뼈 라인은 여러 개인 것으로 도시된다. 도 6의 예시는 위 설명한바와 같이 사이각 변화율이 최대가되는 최초 깊이포인트들 중에서 소정오차범위 내의 깊이포인트들을 연결한 경우를 나타낸다. 이러한 복수개의 라인들(L1-L6)을 연결하여 무릎뼈 형상을 결정할 수 있다.

이와 같이 중심에서 바깥쪽으로 뻣어나가는 방향으로의 사이각계산에 있어서, 중심부분은 사용자에의해 선택된 지점이거나, 사용자에의해 선택된 소정의 영역 내 중심점으로 결정될 수 있다. 또한 상기 중심점은 대략적인 중심위치일 수 있다.

본 발명의 다른 일 실시예에 있어서, 무릎뼈 라인 결정부(123)는, 사이각 변화율이 최대가되는 지점을 기초로 상기 무릎뼈의 제1축에 대한 길이를 결정하고, 상기 무릎뼈의 제2축에 대한 길이는 사용자로부터 입력받은 입력정보를 기초로 결정할 수도 있다. 이때, 제1축과 상기 제2축은 수직한 관계를 가질 수 있다. 예컨대 제1축은 상기 무릎뼈의 가로축이고, 제2축은 상기 무릎뼈의 높이축일 수 있다.

즉, 사이각 변화율 계산에 의한 무릎뼈 라인은 무릎뼈를 정면에서 바라봤을 때, 좌측 및 우측 라인에 대하여만 수행되고, 상측 라인 및 하측 라인은 사용자로부터 입력받아 결정될 수 있다.

일 실시예에 있어서, 개인 맞춤형 무릎 보호대 제작을 위한 깊이 포인트 기반 무릎뼈 형상 추출장치(100)는 결정된 무릎뼈 형상에 대응되는 무릎보호링 모델을 생성하는 무릎보호링 모델 생성부(130)를 더 포함할 수 있다. 무릎보호링 모델은 3차원 가상공간상에 생성되는 모델링 데이터일 수 있다. 또한 일 예에서 무릎보호링 모델은, 상기 결정된 무릎뼈 형상의 소정폭의 테두리를 덮는 구조를 가질 수 있다. 위 설명에 있어서 '무릎뼈 형상에 대응되는'은 무릎뼈를 보호할 수 있도록, 무릎뼈에 밀착되어 무릎뼈의 겉면을 덮을 수 있는 구조를 의미할 수 있다. 한편 무릎은 지속적으로 움직이는 신체부위이므로, 일 예에서 무릎보호링은 이러한 동작범위를 고려하여 형성될 수 도 있다.

일 실시예에 있어서, 개인 맞춤형 무릎 보호대 제작을 위한 깊이 포인트 기반 무릎뼈 형상 추출장치(100)는 상기 무릎보호링 모델을 3차원 출력하는 3차원 프린터(140)를 더 포함할 수 있다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 깊이영상 및 모델링 정보들을 나타낸다. 도 7의(a)는 깊이영상의 깊이 포인트들을 나타내고, 도 7의 (b)는 깊이영상에서 소정의 관심영역이 설정되고, 이 부분에 각 깊이 포인트들에 대하여 법선벡터가 생성된 상태를 나타낸다. 여기서 관심영역은 사용자에의해 설정될 수 있다. 도 7의 (c)는 무릎뼈 중앙부분의 법선벡터와 그 주변 깊이 포인트들의 법선벡터들의 각도차이를 방사형으로 중심에서 바깥쪽으로 측정하는 과정을 나타낸다. 이때 사이각 변율이 가장 큰 최초 지점들이 연결되어 무릎뼈 형상을 결정할 수 있다. 도 7의 (d)는 위와 같은 과정을 거쳐 생성한 무릎뼈의 형상을 나타낸다. 도 7의 (e)는 위 무릎뼈를 보호하기 위한 무릎보호링 모델을 구성하기 위한 포인트들을 나타내고 (f)는 도 7의 (e)의 포인트를 사용하여 생성한 무릎보호링 모델을 나타낸다.도 7의 (f)의 무릎보호링 모델은 추출된 포인트들을 표면재구성(surface reconstruction) 또는 법선벡터방향으로의 고정화(solidification)를 진행 함으로써 생성될 수 있다.

도 8은 또 다른 실시예에 따른 무릎뼈 형상 결정 및 무릎보호링 모델생성과정을 나타낸다. 도 8을 참조하면 깊이 카메라로 촬영한 여러 동작 중 무릎뼈가 가장 돌출된 자세의 깊이영상을 선택한다(도 8의 (a)). 그 후 선택된 자세에서의 깊이 포인트들을 추출하고(도 8의 (b)), 불필요한 데이터를 제어한 후 법선벡터를 생성한다(도 8의 (c)). 또한 굴곡으로인해 데이터의 밀도가 일정하지 않은 경우가 있으므로, 이를 메꾸기 위해 3차원 리컨스트럭션(Poisson’s Reconstruction)을 수행한다(도 8의 (d)). 계산속도를 향상시키기 위해서 다운샘플링이 수행될 수 있다(도 8의 (e)). 추가적으로 불필요한 부분을 제거하여 무릎뼈 형상을 결정할 수 있다(도 8의 (f)). 그 후 무릎뼈를 보호하기 위한 타원형의 무릎뼈 보호링 형태를 결정하고(도 8의 (g)), 추출된 깊이 포인트들을 3차원 메쉬화하여 보호링 모델을 생성할 수 있다(도 8의 (h)).

도 9및 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 무릎뼈 보호링 모델을 형성하기 위한 파라미터들을 설명한다. 본 파라미터들은 사용자에의해 입력되거나, 무릎뼈의 형상을 기초로 자동으로 설정될 수도 있다. 도 9를 참조하면 무릎뼈 보호링 모델을 구성하는 파라미터는 a: 무릎뼈 좌우폭, b: 보호링 상하폭, c: 보호링 상하 부분의 폭, d: 보호링 좌우 부분의 폭, e: 보호링의 두께 등을 포함할 수 있다.

도 11은 본 발명의 일 실시예에 따라 생성한 무릎뼈 보호링의 형태를 설명하기 위한 도이다. 도11의 예시들은 보호링 상하폭(도 10에 있어서 파라미터 b)를 사용자가 임의값으로 결정한 경우를 나타낸다.

도 11의 예시에 있어서 고정된 조건은 아래와 같다.

*고정된 조건

a=20.0233mm

c=10mm

d=30mm

도 11을 참조하면, 사용자가 무릎을 굽힌 영상에서(도 11의 (a)), 사용자의 다리 윤곽을 결정하고, 상술한 본원발명의 기능에 따라서, b값을 변화시킨 경우, 무릎 보호링의 형태는 도11의 (c)~(e)에서와 같이 상이하게 나타난다.

도 12는 본 발명의 일 실시예에 따라 제작된 무릎 보호링을 착용한 상태를 나타낸다. 도 12의 (a)의 사용자에 대하여 상술한 방법에따라 무릎뼈 형상을 추출하고, 그에 맞는 무릎 보호링 모델을 출력하여 도 12의 (b)에서와 같이 사용자의 무릎 형상에 맞는 보호링을 착용할 수 있다.

도 13은 본 발명의 일 실시예에 따라 생성된 무릎보호링 모델을 3차원 프린터로 출력한 결과물(2000)을 나타낸다. 도13의 무릎 보호링은 a=20.0233mm, b=30mm, c=20mm, d=10mm, e=4mm의 조건으로 생성된 무릎 보호링모델을 기초로 생성된 것이다.

도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 개인 맞춤형 무릎 보호대 제작을 위한 깊이 포인트 기반 무릎뼈 형상 추출방법의 순서도를 나타낸다. 개인 맞춤형 무릎 보호대 제작을 위한 깊이 포인트 기반 무릎뼈 형상 추출방법은 상술한 개인 맞춤형 무릎 보호대 제작을 위한 깊이 포인트 기반 무릎뼈 형상 추출장치(100)의 구성요소들에의해 구현될 수 있다.

도 14를 참조하면, 개인 맞춤형 무릎 보호대 제작을 위한 깊이 포인트 기반 무릎뼈 형상 추출방법은 사용자의 무릎부위를 포함하는 깊이영상을 획득하는 단계(S100), 상기 깊이영상으로부터 각 픽셀에 대한 법선벡터를 생성하는 단계(S200), 상기 법선벡터들의 각도차이를 기초로 상기 깊이영상 내 무릎뼈 형상을 결정하는 단계(S300)를 포함한다.

일 실시예에 있어서, 상기 방법은 결정된 무릎뼈 형상에 대응되는 무릎보호링 모델을 생성하는 단계를 더 포함할 수도 있다.

일 실시예에 있어서, 무릎뼈 형상을 결정하는 단계(S300)는, 상기 깊이영상의 중심 부분에서 바깥쪽 방향으로, 서로 인접하는 법선벡터들간의 사이각을 계산하는 단계, 계산된 사이각을 기초로 사이각 변화를 계산하는 단계 및 상기 사이각 변화율이 최대가되는 지점을 기초로 무릎뼈 라인을 결정하는 단계를 포함할 수 있다.

라인을 결정하는 단계는, 상기 사이각 변화율이 최대가되는 지점을 기초로 상기 무릎뼈의 제1축에 대한 길이를 결정하고, 상기 무릎뼈의 제2축에 대한 길이는 사용자로부터 입력받은 입력정보를 기초로 결정하되, 상기 제1축과 상기 제2축은 수직한 것일 수 있다. 예컨대 상기 제1축은 상기 무릎뼈의 가로축이고, 상기 제2축은 상기 무릎뼈의 높이축일 수 있다.

무릎보호링 모델은, 상기 결정된 무릎뼈 형상의 소정폭의 테두리를 덮는 구조를 가질 수 있다. 또한 상기 방법은 3차원 프린터를 이용하여 상기 무릎보호링 모델을 3차원 출력하는 단계를 더 포함할 수도 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른, 컴퓨터로 판독 가능한 기록매체는, 상술한 방법을 수행하기 위한 명령을 저장할 수 있다.

이상에서 살펴본 본 발명은 도면에 도시된 실시예들을 참고로 하여 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 실시예의 변형이 가능하다는 점을 이해할 것이다. 그러나, 이와 같은 변형은 본 발명의 기술적 보호범위 내에 있다고 보아야 한다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해서 정해져야 할 것이다.

Claims

사용자의 무릎부위를 포함하는 깊이영상으로부터 각 픽셀에 대한 법선벡터를 생성하는 법선벡터 생성부; 및
상기 법선벡터들의 각도차이를 기초로 상기 깊이영상 내 무릎뼈 형상을 결정하는 무릎뼈 형상 결정부를 포함하는 개인 맞춤형 무릎 보호대 제작을 위한 깊이 포인트 기반 무릎뼈 형상 추출장치.
제1항에 있어서,
결정된 무릎뼈 형상에 대응되는 무릎보호링 모델을 생성하는 무릎보호링 모델 생성부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 개인 맞춤형 무릎 보호대 제작을 위한 깊이 포인트 기반 무릎뼈 형상 추출장치.
제1항에 있어서,
상기 무릎뼈 형상 결정부는,
상기 깊이영상의 중심 부분에서 바깥쪽 방향으로, 서로 인접하는 법선벡터들간의 사이각을 계산하는 사이각 계산부;
계산된 사이각을 기초로 사이각 변화를 계산하는 사이각 변화율 계산부; 및
상기 사이각 변화율이 최대가되는 지점을 기초로 무릎뼈 라인을 결정하는 무릎뼈 라인 결정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 개인 맞춤형 무릎 보호대 제작을 위한 깊이 포인트 기반 무릎뼈 형상 추출장치.
제3항에 있어서,
상기 무릎뼈 라인 결정부는,
상기 사이각 변화율이 최대가되는 지점을 기초로 상기 무릎뼈의 제1축에 대한 길이를 결정하고, 상기 무릎뼈의 제2축에 대한 길이는 사용자로부터 입력받은 입력정보를 기초로 결정하되,
상기 제1축과 상기 제2축은 수직한 것을 특징으로 하는 개인 맞춤형 무릎 보호대 제작을 위한 깊이 포인트 기반 무릎뼈 형상 추출장치.
제4항에 있어서,
상기 제1축은 상기 무릎뼈의 가로축이고,
상기 제2축은 상기 무릎뼈의 높이축인 것을 특징으로 하는 개인 맞춤형 무릎 보호대 제작을 위한 깊이 포인트 기반 무릎뼈 형상 추출장치.
제2항에 있어서,
상기 무릎보호링 모델은, 상기 결정된 무릎뼈 형상의 소정폭의 테두리를 덮는 것을 특징으로 하는 개인 맞춤형 무릎 보호대 제작을 위한 깊이 포인트 기반 무릎뼈 형상 추출장치.
제2항에 있어서,
상기 무릎보호링 모델을 3차원 출력하는 3차원 프린터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 개인 맞춤형 무릎 보호대 제작을 위한 깊이 포인트 기반 무릎뼈 형상 추출장치.
제1항에 있어서,
상기 깊이영상은, 사용자가 무릎을 최대한 구부린 상태에서 촬영된 영상인 것을 특징으로 하는 개인 맞춤형 무릎 보호대 제작을 위한 깊이 포인트 기반 무릎뼈 형상 추출장치.
사용자의 무릎부위를 포함하는 깊이영상을 획득하는 단계;
상기 깊이영상으로부터 각 픽셀에 대한 법선벡터를 생성하는 단계;
상기 법선벡터들의 각도차이를 기초로 상기 깊이영상 내 무릎뼈 형상을 결정하는 단계를 포함하는 개인 맞춤형 무릎 보호대 제작을 위한 깊이 포인트 기반 무릎뼈 형상 추출방법.
제9항에 있어서,
결정된 무릎뼈 형상에 대응되는 무릎보호링 모델을 생성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 개인 맞춤형 무릎 보호대 제작을 위한 깊이 포인트 기반 무릎뼈 형상 추출방법.
제9항에 있어서,
상기 무릎뼈 형상을 결정하는 단계는,
상기 깊이영상의 중심 부분에서 바깥쪽 방향으로, 서로 인접하는 법선벡터들간의 사이각을 계산하는 단계;
계산된 사이각을 기초로 사이각 변화를 계산하는 단계; 및
상기 사이각 변화율이 최대가되는 지점을 기초로 무릎뼈 라인을 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 개인 맞춤형 무릎 보호대 제작을 위한 깊이 포인트 기반 무릎뼈 형상 추출방법.
제11항에 있어서,
상기 라인을 결정하는 단계는,
상기 사이각 변화율이 최대가되는 지점을 기초로 상기 무릎뼈의 제1축에 대한 길이를 결정하고, 상기 무릎뼈의 제2축에 대한 길이는 사용자로부터 입력받은 입력정보를 기초로 결정하되,
상기 제1축과 상기 제2축은 수직한 것을 특징으로 하는 개인 맞춤형 무릎 보호대 제작을 위한 깊이 포인트 기반 무릎뼈 형상 추출방법.
제12항에 있어서,
상기 제1축은 상기 무릎뼈의 가로축이고,
상기 제2축은 상기 무릎뼈의 높이축인 것을 특징으로 하는 개인 맞춤형 무릎 보호대 제작을 위한 깊이 포인트 기반 무릎뼈 형상 추출방법.
제10항에 있어서,
상기 무릎보호링 모델은, 상기 결정된 무릎뼈 형상의 소정폭의 테두리를 덮는 것을 특징으로 하는 개인 맞춤형 무릎 보호대 제작을 위한 깊이 포인트 기반 무릎뼈 형상 추출방법.
제10항에 있어서,
3차원 프린터를 이용하여 상기 무릎보호링 모델을 3차원 출력하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 개인 맞춤형 무릎 보호대 제작을 위한 깊이 포인트 기반 무릎뼈 형상 추출방법.
제9항에 있어서,
상기 깊이영상은, 사용자가 무릎을 최대한 구부린 상태에서 촬영된 영상인 것을 특징으로 하는 개인 맞춤형 무릎 보호대 제작을 위한 깊이 포인트 기반 무릎뼈 형상 추출방법.
제9항 내지 제16항 중 어느 한 항에 따른 방법을 수행하기 위한 명령이 저장된, 컴퓨터로 판독 가능한, 기록매체.