KR20180074976A - Three dimension scanner using multi camera - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 멀티 카메라를 이용한 3차원 스캐너에 관한 것으로써, 보다 상세하게는 복수의 멀티 카메라에 의해서 흔들림이 없는 이미지 정보를 촬상함으로써 노이즈가 감소된 3차원 이미지 렌더링 데이터를 생성하는 멀티 카메라를 이용한 3차원 스캐너에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
최근 삼차원 조형물 출력(이하, '3D프린팅' 이라 함) 기술이 각광을 받고 있다. 3D프린팅 기술을 이용하면 금형 제작 공정을 거치지 않고도 커스텀 제품을 생산할 수 있다는 장점이 있다.BACKGROUND ART [0002] In recent years, a technique of outputting three-dimensional sculptures (hereinafter, referred to as '3D printing') has been popular. With 3D printing technology, it is possible to produce custom products without going through the mold manufacturing process.
3D 프린팅을 위해서는 3D 렌더링 작업이 필요하고, 3D 랜더링을 위해서 3D 도면 프로그램을 이용하여 직접 제도하는 방법과 카메라를 이용하여 제품을 촬영하여 3차원 모델링을 하는 방법이 많이 활용되고 있다.For 3D printing, 3D rendering is required. For 3D rendering, methods of direct drafting using 3D drawing program and 3D modeling by taking a product using camera are widely used.
특히, 카메라를 이용하여 3D 모델링을 하는 방법은, 2D 사진을 3D 모델링으로 변환하기 위하여 2대 이상의 카메라를 이용하여 촬영하는 것이 일반적이다. 카메라를 이용한 3D 모델링은 대상 제품 주변을 스캐너를 이용하여 스캐닝하는 방법이 일반적이다.In particular, a method of 3D modeling using a camera is generally performed by using two or more cameras in order to convert 2D photographs into 3D modeling. 3D modeling using a camera is generally performed by scanning the periphery of a target product using a scanner.
하지만, 3D 스캐닝을 이용하여 대상을 스캐닝할 때에 스캐닝 대상이 움직임이 있을 경우에는 3D 모델링을 완성하지 못하거나 3D 모델링 파일에 노이즈가 포함됨으로써 오리지날 입체 형상을 왜곡하는 문제점이 지적되고 있다.However, when the object is scanned using the 3D scanning, there is a problem that the 3D modeling is not completed when the scanning object moves, or the original 3D shape is distorted by including the noise in the 3D modeling file.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 대상 물체를 회전판에 올려두고 회전시키면서 3D스캐너로 스캐닝하는 방법도 제안되고 있지만, 회전 중에 물체가 움직일 경우에는 역시 스캐닝 왜곡이 발생될 수 있다.In order to solve such a problem, a method of scanning a target object with a 3D scanner while rotating the object on a rotary plate has been proposed. However, when an object moves during rotation, scanning distortion may also occur.
따라서, 움직임이 예상되는 물체를 3D 스캐닝 할 경우에는 새로운 방식의 3차원 스캐너 기술에 대한 필요성이 요구되고 있다.Therefore, there is a need for a new type of 3D scanner technology for 3D scanning of an object that is expected to move.
상기 필요성에 의해서 안출된 본 발명은 스캐닝 도중에 대상 물체의 움직임또는 스캐너의 움직임으로 인하여 흔들림이 발생한 상태에서 촬상된 이미지 정보를 제거하고 자동적으로 재촬상하도록 함으로써, 3D 스캐닝 도중에 발생하는 스캐닝 왜곡 현상을 저감시켜주는 멀티 카메라를 이용한 3차원 스캐너를 제공하는 것을 목적으로 한다. According to the present invention, which is devised in view of the above-described necessity, image information captured in a state in which shaking occurs due to movement of an object or movement of a scanner during scanning is automatically eliminated, thereby reducing scanning distortion occurring during 3D scanning Dimensional scanner using a multi-camera.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 멀티 카메라를 이용한 3차원 스캐너는 하우징부, 상기 하우징부의 내부에 위치하고, 베이스부와 복수의 측면부로 구성되며, 상기 베이스부와 상기 복수의 측면부로 이루어진 스캐닝 공간 내에 스캐닝 대상이 되는 물체를 위치시키는 챔버부, 상기 복수의 측면부에 설치되고, 상기 챔버부에 위치한 상기 물체를 촬상하는 복수의 이미지 센서부, 상기 복수의 이미지 센서부에 의해서 센싱된 이미지 정보를 처리하여 3차원 이미지를 생성하는 이미지 처리부, 및 상기 복수의 이미지 센서부 및 상기 이미지 처리부를 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 복수의 이미지 센서부는, 각각이 적어도 2개 이상의 멀티 카메라로 구성되고, 상기 제어부는, 상기 복수의 이미지 센서부에 의해서 촬상된 이미지 정보들 중 기 정의된 조건을 미 충족한 이미지 정보를 센싱한 이미지 센서부에 대해서 다시 촬상하도록 제어한다.In order to achieve the above object, a three-dimensional scanner using a multi-camera according to the present invention comprises a housing part, a scanning part located on the inside of the housing part and including a base part and a plurality of side parts, A plurality of image sensor units provided on the plurality of side surface portions for imaging the object located in the chamber portion, and a control unit for processing the image information sensed by the plurality of image sensor units And a control unit for controlling the plurality of image sensor units and the image processing unit, wherein each of the plurality of image sensor units is constituted by at least two or more cameras, And a plurality of image sensor units The image sensor unit which has not met the condition of the image sensor unit is imaged again.
이 경우에, 상기 복수의 이미지 센서부는, 상기 복수의 측면부 중 제1 측면부에 설치된 제1 카메라 및 제2 카메라로 구성된 제1 센서 모듈, 상기 복수의 측면부 중 제2 측면부에 설치된 제3 카메라 및 제4 카메라로 구성된 제2 센서 모듈, 상기 복수의 측면부 중 제3 측면부에 설치된 제5 카메라 및 제6 카메라로 구성된 제3 센서 모듈 및 상기 복수의 측면부 중 제4 측면부에 설치된 제7 카메라 및 제8 카메라로 구성된 제4 센서 모듈을 포함한다.In this case, the plurality of image sensor units may include a first sensor module including a first camera and a second camera provided on a first side surface portion of the plurality of side surface portions, a third camera provided on a second side surface portion of the plurality of side surface portions, A third sensor module composed of a fourth camera and a fifth camera installed on a third side portion of the plurality of side portions, and a third sensor module composed of a seventh camera and an eighth camera provided on the fourth side portion of the plurality of side portions, And a fourth sensor module composed of a first sensor module and a second sensor module.
이 경우에, 상기 제어부는, 상기 제1 센서 모듈, 상기 제2 센서 모듈, 상기 제3 센서 모듈 및 상기 제4 센서 모듈에 의해서 각각 적어도 3회 이상 상기 물체를 연속으로 촬상하도록 제어한다.In this case, the control unit controls the first sensor module, the second sensor module, the third sensor module, and the fourth sensor module to sequentially capture the object at least three times or more.
이 경우에, 상기 이미지 처리부는, 상기 제1 센서 모듈 내지 제4 센서 모듈에 의해서 연속으로 촬상된 제1 내지 제4 복수 이미지 정보들 중 각 센서 모듈별 1개의 이미지 정보를 기 정의된 조건에 따라 선택하고, 각 센서 모듈에 대한 정보와 선택된 이미지 정보를 매칭하여 제1 내지 제 4 촬상 정보로 상기 제어부로 전달하고, In this case, the image processing unit may process one image information for each sensor module among the first to fourth plurality of image information continuously picked up by the first to fourth sensor modules according to predefined conditions And transmits the information on each sensor module and the selected image information to the control unit as first to fourth sensing information,
상기 제어부는, 상기 제1 내지 제4 촬상 정보에 기초하여, 상기 제1 센서 모듈 내지 제4 센서 모듈 중 선택된 이미지 정보를 촬상하지 못한 센서 모듈에 대하여 다시 촬상하도록 제어한다.The control unit controls to again pick up the sensor module which has not picked up the image information of the selected one of the first to fourth sensor modules based on the first to fourth sensing information.
이 경우에, 상기 이미지 처리부는, 상기 복수의 이미지 정보들 중 제1 이미지 정보와 제2 이미지 정보를 비교하고, 상기 제2 이미지 정보와 제3 이미지 정보를 비교하고, 상기 제3 이미지 정보와 상기 제1 이미지 정보를 비교하여 픽셀 차이값에 기초하여 이미지 정보를 선택한다.In this case, the image processing unit may compare the first image information and the second image information among the plurality of image information, compare the second image information and the third image information, And compares the first image information to select image information based on the pixel difference value.
상술한 본 발명의 다양한 실시 예에 따르면, 스캐닝 도중에 대상 물체의 움직임또는 스캐너의 움직임으로 인하여 흔들림이 발생한 상태에서 촬상된 이미지 정보를 제거하고 자동적으로 재촬상하도록 함으로써, 3D 스캐닝 도중에 발생하는 스캐닝 왜곡 현상을 저감시켜주는 효과를 발휘한다.According to various embodiments of the present invention, image information captured in a state in which shake occurs due to movement of a target object or movement of a scanner during scanning is automatically removed and image sensing is performed. Thus, scanning distortion occurring during 3D scanning The effect is obtained.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 멀티 카메라를 이용한 3차원 스캐너를 설명하는 블럭도,
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 멀티 카메라를 이용한 3차원 스캐너의 이미지 센서부를 설명하는 블럭도,
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 이미지 센서부에 의해서 촬상된 이미지를 설명하는 도면,
도 4는 도 3에 도시된 제1 이미지 정보들을 구성하는 이미지 정보를 비교하는 과정을 설명하는 도면,
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 멀티 카메라를 이용한 3차원 스캐너의 이미지 처리부를 설명하는 블럭도,
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 멀티 카메라를 이용한 3차원 스캐너의 제어부를 설명하는 블럭도, 그리고,
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 멀티 카메라를 이용한 3차원 스캐너의 3차원 스캐닝 동작을 설명하는 흐름도이다.1 is a block diagram illustrating a three-dimensional scanner using a multi-camera according to an embodiment of the present invention,
2 is a block diagram illustrating an image sensor unit of a three-dimensional scanner using a multi-camera according to an embodiment of the present invention.
3 is a view for explaining an image picked up by the image sensor unit according to an embodiment of the present invention,
4 is a view for explaining a process of comparing image information constituting the first image information shown in FIG. 3,
5 is a block diagram illustrating an image processing unit of a three-dimensional scanner using a multi-camera according to an embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a block diagram illustrating a control unit of a three-dimensional scanner using a multi-camera according to an embodiment of the present invention,
FIG. 7 is a flowchart illustrating a three-dimensional scanning operation of a three-dimensional scanner using a multi-camera according to an embodiment of the present invention.
이하에서는 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 다양한 실시 예를 구체적으로 설명한다. 그러나, 본 발명이 실시 예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 다양한 실시 예에서 도면의 축적이나 비율은 예시적인 것에 불과하고, 실시 예에 따라 도면에 도시된 본 발명의 구성요소는 모양, 형태, 치수 또는 크기가 다르게 설계될 수 있다.Hereinafter, various embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited or limited by the embodiments. Further, the accumulation or ratio of the drawings in the various embodiments of the present invention is merely exemplary, and the elements of the present invention shown in the drawings according to the embodiments may be designed differently in shape, form, size, or size.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 멀티 카메라를 이용한 3차원 스캐너를 설명하는 블럭도이다. 도 1을 참고하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 멀티 카메라를 이용한 3차원 스캐너(100)는 하우징부(110), 챔버부(120), 이미지 센서부(130), 이미지 처리부(140) 및 제어부(150)를 포함한다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 3차원 스캐너는 전자 장치이므로, 전원 공급부(미도시), 사용자 인터페이스(미도시)를 포함할 수 있으나, 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다.1 is a block diagram illustrating a three-dimensional scanner using a multi-camera according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, a three-dimensional scanner 100 using a multi-camera according to an embodiment of the present invention includes a
하우징부(110)는 직육면체 형태로 구성될 수 있다. 하우징부(110)는 플라스틱, 금속, 합성수지 및 이들의 조합으로 구성될 수 있고, 하우징부(110)는 내부의 챔버부(120)를 구성하기 위한 내부 공간을 포함한다. 하우징부(110)에는 이미지 센서부(130)를 제외한 이미지 처리부(140), 제어부(150), 전원공급부, 사용자 인터페이스부를 구비할 수 있다. 하우징부(110)는 다양한 형태로 설계될 수 있으나, 그 형태에 대해서는 본 발명의 핵심적 기술적 사상이 아니므로 자세한 설명을 생략한다.The
챔버부(120)는 하우징부(110)의 내부에 위치한다. 챔버부(120)는 베이스부 및 복수의 측면부로 구성된다. 베이스부는 하우징부(110)의 저면 상에 설계되고, 하우징부(110)에 고정되거나 회동가능하게 부착될 수 있다. 복수의 측면부는 하우징부(110)의 형태에 따라 4개, 5개, 또는 그 이상의 개수로 구성될 수 있다. 챔버부(120)는 베이스부와 4개의 측면부에 의해서 스캐닝 공간을 형성하고, 스캐닝 공간에는 스캔 대상 물체를 위치시킬 수 있다. The
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 복수의 측면부는 4개인 것으로 설명한다. 복수의 측면부는 제1 측면부, 제2 측면부, 제3 측면부, 제4 측면부로 구성될 수 있다. 보다 자세한 구성에 대해서는 이하에서 별도의 도면으로 설명한다.According to one embodiment of the present invention, it is assumed that the plurality of side portions are four. The plurality of side portions may include a first side portion, a second side portion, a third side portion, and a fourth side portion. The detailed configuration will be described later with a separate drawing.
복수의 이미지 센서부(130)는 피사체를 촬상하여 전기적 신호로 변경하는 장치로 구성된다. 이미지 센서는 CMOS 등을 포함하는 카메라로 구성될 수 있다. 복수의 이미지 센서부(130)의 각 카메라는 적어도 2개 이상의 멀티 카메라로 구성되는 것이 바람직하다. 복수의 이미지 센서부(130)는 복수의 측면부에 설치되고, 복수의 측면부의 개수에 따라 3개, 4개, 5개 또는 그 이상의 개수로 구성될 수 있다. 복수의 이미지 센서부(130)는 챔버(120) 내부에 위치한 물체를 동시에 촬상하여 이미지 정보를 획득할 수 있다. The plurality of
이미지 처리부(140)는 복수의 이미지 센서부(130)에 의해서 생성된 전기적 이미지 정보를 프로세싱하여 3차원 모델링 정보를 획득하거나, 이미지 정보에 기초하여 왜곡 이미지 정보를 필터링하는 기능을 한다.The
제어부(150)는 이미지 센서부(130) 및 이미지 처리부(140)의 각종 동작을 제어하고, 본 발명의 일 실시 예에 따른 3차원 스캐너의 전반적인 동작을 제어한다. 즉, 제어부(150)는 복수의 이미지 센서부(130)에 의해서 촬상된 이미지 정보들 중 기 정의된 조건을 미 충족한 이미지 정보를 센싱한 이미지 센서부(130)에 대해서 다시 촬상하도록 제어하는 기능을 한다.The
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 멀티 카메라를 이용한 3차원 스캐너의 이미지 센서부를 설명하는 블럭도이다. 도 2를 참고하면, 복수의 이미지 센서부(130)는 제1 센서 모듈(131), 제2 센서 모듈(132), 제3 센서 모듈(133) 및 제4 센서 모듈(134)로 구성된다. 2 is a block diagram illustrating an image sensor unit of a three-dimensional scanner using a multi-camera according to an embodiment of the present invention. 2, the plurality of
제1 센서 모듈(131)은 제1 카메라(131a) 및 제2 카메라(131b)로 구성되고, 제1 카메라(131a)에 의해서 제1 이미지(IMG 1)를 촬상하고, 제2 카메라(131b)에 의해서 제2 이미지(IMG 2)를 촬상한다.The
제2 센서 모듈(132)은 제3 카메라(132a) 및 제4 카메라(132b)로 구성되고, 제3 카메라(132a)에 의해서 제3 이미지(IMG 3)를 촬상하고, 제4 카메라(133b)에 의해서 제4 이미지(IMG 4)를 촬상한다.The
제3 센서 모듈(133)은 제5 카메라(133a) 및 제6 카메라(133b)로 구성되고, 제5 카메라(133a)에 의해서 제5 이미지(IMG 5)를 촬상하고, 제6 카메라(133b)에 의해서 제6 이미지(IMG 6)를 촬상한다.The
제4 센서 모듈(134)은 제7 카메라(134a) 및 제8 카메라(134b)로 구성되고, 제7 카메라(134a)에 의해서 제7 이미지(IMG 7)를 촬상하고, 제8 카메라(134b)에 의해서 제8 이미지(IMG 8)를 촬상한다.The
본 발명의 일 실시 예에 따른 복수의 이미지 센서부(130)는 각 이미지 센서부가 멀티 카메라로 구성됨으로써 두 대의 카메라에 의해서 촬상된 이미지를 이용하여 피사체의 깊이감을 연산할 수 있고, 피사체에 대한 입체 이미지를 획득할 수 있다.The plurality of
또한, 복수의 이미지 센서부(130)는 4개 방향에 멀티 카메라를 구비함으로써, 4방향에서 피사체를 촬상하고, 촬상된 이미지 정보를 합성하여 3차원 모델링을 할 수 있다.In addition, since the plurality of
다만, 복수의 이미지 센서부(130)에 의해서 촬상된 이미지 중 일부 일부라도 흔드림, 광량 부족, 광략 과대로 인하여 이미지 정보에 왜곡이 발생한 경우에, 제어부(150)의 제어하에 재 촬영을 진행함으로써 4방향에서 촬상된 이미지에 왜곡 현상이 발생하는 것을 방지할 수 있다.However, when a part of the images captured by the plurality of
촬상된 이미지 정보에서 왜곡 현상을 방지하기 위해서 이미지 처리부(140)는 수신한 이미지 정보 중 일정한 기준에 의해서 이미지 정보를 선별하여, 이미지 센서부 정보와 함께 제어부(150)로 전송한다. 이때, 이미지 처리부(140)에서 동작하는 이미지 정보를 선별하는 과정에 대해서는 이하 도 3을 참고하여 설명한다.In order to prevent distortion in the captured image information, the
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 이미지 센서부에 의해서 촬상된 이미지를 설명하는 도면이다. 도 3을 참고하면, 제1 카메라(131a)에 의해서 제1 이미지 정보(IMG 1)이 촬상된다. 이때 제1 카메라(131a)는 소정의 시간 동안 3회 이상 이미지를 촬상함으로써, 제1 카메라(131a)는 첫번째 이미지(IMG 1-1), 두번째 이미지(IMG 1-2) 및 세번째 이미지(IMG1-3)을 촬상하게 된다.3 is a view illustrating an image captured by the image sensor unit according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 3, first
마찬가지 방식으로 제2 카메라(131b) 내지 제8 카메라(134b)는 각각 3장의 이미지를 촬상함으로써, 복수의 이미지 센서부(130)는 소정의 시간 동안에 총 24장의 이미지 정보를 획득하게 된다. 제1 카메라(131a)에 의해서 촬상된 3장의 이미지 정보를 제1 이미지 정보 세트라고 명명한다.Similarly, the
이미지 처리부(140)는 이미지 정보 세트 중 기정의된 조건에 의해서 하나의 이미지 정보만을 선별한다. 만약 기 정의된 조건을 충족하는 이미지 정보가 없는 경우에는 해당 이미지 센서부에 의해서 촬상된 이미지 정보를 선별하지 않는다. 이미지 정보를 선별하는 구체적인 방법은 이하에서 구체적으로 설명한다.The
도 4는 도 3에 도시된 제1 이미지 정보 세트를 구성하는 이미지 정보를 비교하는 과정을 설명하는 도면이다. 도 4를 참고하면, 기 정의된 시간(time) 동안 3회의 이미지를 촬상한다. 제1 시간(t1)에 첫번째 이미지 정보(IMG 1-1)을 촬상하고, 제2 시간(t2)에 두번째 이미지 정보(IMG 1-2)를 촬상하고, 제3 시간(t3)에 세번째 이미지 정보(IMG 1-3)를 촬상한다. 제1 시간 내지 제3 시간(t1 ~ t3)은 한 번의 촬상 시간이라고 정의하고, 제1 카메라(131a) 내지 제8 카메라(134b)는 한번의 촬상 시간에 동시에 피사체를 촬상한다.4 is a view for explaining a process of comparing image information constituting the first image information set shown in FIG. Referring to FIG. 4, three images are captured during a predefined time. The first image information IMG 1-1 is imaged at the first time t1 and the second image information IMG 1-2 is imaged at the second time t2 and the third image information IMG 1-2 is imaged at the third time t3. (IMG 1-3). The first to third times t1 to t3 are defined as one imaging time, and the
한 번의 촬상 시간 동안에 촬상된 이미지 정보 세트는 3개의 이미지 정보로 구성될 수 있다. 이미지 처리부(140)는 첫번째 이미지 정보(IMG 1-1), 두번째 이미지 정보(IMG 1-2) 및 세번째 이미지 정보(IMG 1-3)의 제1 서브 프레임(Sub 1), 제2 서브 프레임(Sub 2) 및 제3 서브 프레임(Sub 3)에 포함된 픽셀 정보를 상호 비교한다.The set of image information captured during one imaging time may be composed of three pieces of image information. The
구체적으로 이미지 처리부(140)는 첫번째 이미지 정보(IMG 1-1)의 제1 서브 프레임(Sub 1)과 두번째 이미지 정보(IMG 1-2)의 제2 서브 프레임(Sub 2)의 픽셀 정보를 비교한다. 이미지 처리부(140)는 두번째 이미지 정보(IMG 1-2)의 제2 서브 프레임(Sub 2)와 세번째 이미지 정보(IMG 1-3)의 제3 서브 프레임(Sub 3)의 픽셀 정보를 비교한다. 이미지 처리부(140)는 첫번째 이미지 정보(IMG 1-1)의 제1 서브 프레임(Sub 1)과 세번째 이미지 정보(IMG 1-3)의 제3 서브 프레임(Sub 3)의 픽셀 정보를 비교한다.Specifically, the
이미지 처리부(140)는 제1 이미지 정보 세트를 구성하는 첫번째 이미지 정보(IMG 1-1), 두번째 이미지 정보(IMG 1-2) 및 세번째 이미지 정보(IMG 1-3)를 각각 구성하는 모든 서브 프레임에 대해서 픽셀 정보를 상호 비교하는 과정을 진행한다. The
이미지 처리부(140)는 첫번째 이미지 정보(IMG 1-1)의 제1 서브 프레임의 N열, M행에 위치하는 픽셀(PX 1)의 픽셀 정보와 두번째 이미지 정보(IMG 1-2)의 제1 서브 프레임의 N열, M행에 위치하는 픽셀(PX 2)의 픽셀 정보를 값을 상호 비교하여 밝기값 또는 NGB값 등이 사이하면 양 픽셀은 상이하다는 판단을 하고, 첫번째 이미지 정보(IMG 1-1)와 두번째 이미지 정보(IMG 1-2)의 차이값을 +1 증가시킨다.The
이미지 처리부(140)는 첫번째 이미지 정보(IMG 1-1)의 모든 픽셀과 두번째 이미지 정보(IMG 1-2)의 모든 픽셀을 비교하여 차이값을 산출한다. 이러한 방식으로 이미지 처리부(140)는 첫번째 이미지 정보(IMG 1-1)와 두번째 이미지 정보(IMG 1-2) 사이의 총 픽셀 차이값(P_1)을 산출하고, 두번째 이미지 정보(IMG 1-2)와 세번째 이미지 정보(IMG 1-3) 사이의 총 픽셀 차이값(P_2)을 산출하고, 세번째 이미지 정보(IMG 1-3)와 첫번째 이미지 정보(IMG 1-1) 사이의 총 픽셀 차이값(P_3)을 산출한다.The
이미지 처리부(140)가 첫번째 이미지 정보(IMG 1-1) 내지 세번째 이미지 정보(IMG 1-3)을 상호 비교하여 상기 표 1과 같은 픽셀 차이값 테이블을 작성한 경우에, 이미지 처리부(140)는 픽셀 차이값(P_1 내지 P_3)의 산술 평균을 연산한다. 산술 평균은 (120+20+100)/3 = 80개이다.When the
이미지 처리부(140)는 산술 평균보다 큰 픽셀 차이값을 갖는 첫번째와 두번째 이미지 정보 사이에서 흔들림 또는 광량 과대, 또는 광량 과소의 왜곡이 있다고 판단한다. 또한 이미지 처리부(140)는 산술 평균보다 큰 픽셀 차이값을 갖는 첫번째와 세번째 이미지 정보 사이에서 흔들림 또는 광량 과대, 광량 과소의 왝곡이 있다고 판단한다. 반면, 이미지 처리부(140)는 산술 평균보다 작은 픽셀 차이값을 갖는 두번째와 세번째 이미지 정보 사이에는 흔들림 또는 광량 과대, 또는 광량 과소, 색 왜곡 등이 없다고 판단한다. 이미지 처리부(140)는 두번째와 세번째 이미지 정보를 첫번째 이미지 정보와의 픽셀 차이값을 비교하면, P_1은 120개이고, P_3은 100개이므로, 왜곡된 이미지 정보로 판단된 첫번째 이미지 정보와 픽셀 차이값이 더 큰 두번째 이미지 정보를 최종적으로 이미지 정보로 선택한다.The
이미지 처리부(140)가 첫번째 이미지 정보(IMG 1-1) 내지 세번째 이미지 정보(IMG 1-3)을 상호 비교하여 상기 표 1과 같은 픽셀 차이값 테이블을 작성한 경우에, 이미지 처리부(140)는 픽셀 차이값(P_1 내지 P_3)의 산술 평균을 연산한다. 산술 평균은 (120+110+100)/3 = 110개이다.When the
이미지 처리부(140)는 산술 평균(110개)보다 큰 픽셀 차이값을 갖는 첫번째와 두번째 이미지 정보 사이에서 흔들림 또는 광량 과대, 또는 광량 과소의 왜곡이 있다고 판단한다. 또한 이미지 처리부(140)는 산술 평균(110개)와 같은 픽셀 차이값을 갖는 두번째와 세번째 이미지 정보 사이에서도 흔들림 또는 광량 과대, 광량 과소의 왝곡이 있다고 판단한다. 반면, 이미지 처리부(140)는 산술 평균보다 작은 픽셀 차이값을 갖는 첫번째와 세번째 이미지 정보 사이에는 흔들림 또는 광량 과대, 또는 광량 과소, 색 왜곡 등이 없다고 판단한다. The
하지만, 이미지 처리부(140)는 첫번째와 세번째 이미지 정보 사이의 픽셀 차이값(P_3)이 산술 평균의 50%를 초과하므로, 첫번째와 세번째 이미지 정보 사이에도 왜곡이 발생한 것으로 판단하여, 최종적으로 어떠한 이미지 정보도 선택하지 않는다.However, since the pixel difference value P_3 between the first and third image information exceeds 50% of the arithmetic mean, the
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 멀티 카메라를 이용한 3차원 스캐너의 이미지 처리부를 설명하는 블럭도이다. 도 5를 참고하면, 이미지 처리부(140)는 4개의 이미지 센서부(131 내지 134)로부터 4개의 선택된 이미지 정보(S_IMG 1 내지 S_IMG 4)를 수신한다. 이미지 처리부(140)는 선택된 이미지 정보에 각 이미지 센서부 정보를 매칭하여 4개의 촬상 정보를 생성하여 제어부(150)로 전송한다.5 is a block diagram illustrating an image processing unit of a three-dimensional scanner using a multi-camera according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 5, the
제어부(150)는 4개의 촬상 정보(Cap 1 ~ Cap 4)를 수신하고, 수신된 4개의 촬상 정보를 파싱하여 이미지 정보를 포함하고 있지 않은 이미지 센서부를 감지한다. 4개의 촬상 정보에 모두 이미지 정보를 포함한 경우에 제어부(150)는 4개의 촬상 정보로부터 4개의 이미지 정보를 추출하고, 추출된 이미지 정보를 합성하도록 이미지 처리부(140)로 제어 신호(Ctl 5)를 전송한다.The
제어부(150)는 4개의 촬상 정보(Cap 1 ~ Cap 4) 중 이미지 정보를 포함하고 있지 않은 이미지 센서부로 복수의 제어 신호(Ctl 1 ~ Ctl 4)를 전송한다. 만약 제2 이미지 센서부에 의해서 촬상된 이미지 정보가 없을 경우에는 제어 신호(Ctl 2)를 제2 이미지 센서부로 전송한다.The
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 멀티 카메라를 이용한 3차원 스캐너의 제어부를 설명하는 블럭도이다. 도 6을 참고하면, 제어부(150)는 입출력 인터페이스모듈(151), 판단모듈(152) 및 저장모듈(153)을 포함한다.6 is a block diagram illustrating a controller of a 3D scanner using a multi-camera according to an embodiment of the present invention. 6, the
입출력 인터페이스 모듈(151)은 이미지 처리부(140)로부터 4개의 촬상 정보(Cap 1 ~ Cap 4)를 입력받고, 또는 복수의 이미지 센서부(130) 이미지 처리부(140)로 복수의 제어 신호(Ctl 1 ~ Ctl 5)를 출력하는 기능을 수행한다.The input /
판단 모듈(152)은 입력된 4개의 촬상 정보(Cap 1 ~ Cap 4) 중 이미지 센서부 정보와 이미지 정보를 파싱하고, 파싱된 이미지 정보가 없는 이미지 센서부의 종류를 판단한다. 판단 모듈(152)은 이미지 정보를 생성하지 않은 이미지 센서부에 대해서 이미지 촬상 중 왜곡 현상이 발생하였다고 판단하고, 제어 신호(Ctl 1 ~ Ctl 4)중 적어도 하나의 제어 신호를 생성한다.The
저장 모듈(153)은 임시적으로 4개의 촬상 정보(Cap 1 ~ Cap 4)를 저장하고, 이미지 처리부(140)로부터 새로운 4개의 촬상 정보를 입력받으면, 기 저장된 4개의 촬상 정보(Cap 1 ~ Cap 4)를 새로운 4개의 촬상 정보(Cap 1 ~ Cap 4)로 갱신하여 저장한다.The
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 멀티 카메라를 이용한 3차원 스캐너의 3차원 스캐닝 동작을 설명하는 흐름도이다. 도 7을 참고하면, 3차원 스캐닝을 하기 위한 피사체를 3차원 스캐너의 내부에 구비된 챔버부에 위치시킨다.FIG. 7 is a flowchart illustrating a three-dimensional scanning operation of a three-dimensional scanner using a multi-camera according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 7, a subject for three-dimensional scanning is placed in a chamber portion provided inside a three-dimensional scanner.
단계(S710)는 챔버부(120)에 물체가 위치하고 있는지 감지하는 단계이다. 단계(S710)에서 동작 감지 센서 또는 조도 센서 등을 이용하여 자동으로 감지하는 방식에 의한다. 다만, 사용자가 물체를 챔버부에 넣고 스위치 또는 버튼 등을 이용하여 3차원 스캐닝을 시작하는 명령을 실행하면, 단계(S710)를 생략할 수 있다.Step S710 is a step of detecting whether an object is positioned in the
단계(S730)는 촬상 개시 명령(3차원 스캐닝 명령이라고도 함)이 입력되면, 챔버부(120)에 위치한 물체를 동시에 4대의 카메라에 의해서 연속으로 3회 이상 촬상한다. 단계(S730)에서 4대의 카메라는 모두 듀얼 카메라로 구성되는 것이 바람직하고, 실시 예에 따라서는 트리풀 카메라로 구성될 수 있다. 단계(S730)에서 4대의 듀얼 카메라에 의해서 물체를 촬상하고, 연속으로 3장을 촬상할 경우에 총 24장의 이미지 정보를 획득할 수 있다.In step S730, when an imaging start command (also referred to as a three-dimensional scanning command) is inputted, the object located in the
단계(S750)에서, 촬상된 복수의 이미지 정보의 픽셀 값을 비교하여 왜곡이 없는 이미지 정보를 4대의 듀얼 카메라별로 최종적으로 한쌍씩 선별한다. 선별된 이미지 정보는 총 8장의 이미지 파일로 구성될 수 있다.In step S750, pixel values of a plurality of captured image information are compared, and distortion-free image information is finally selected for each of the four dual cameras. The selected image information may be composed of a total of 8 image files.
단계(S750)에서 왜곡이 있는 이미지 정보가 있음을 확인하면(S750- Yes) 왜곡된 이미지 정보를 촬상한 이미지 센서부에 재 촬상을 명령한다(S770).If it is determined in step S750 that there is image information with distortion (Yes in step S750), the image sensor unit that has captured the distorted image information is instructed to re-capture the image (S770).
단계(S750)에서 왜곡이 있는 이미지 정보가 없음을 확인하면(S750 - No), 총 8장의 이미지 정보를 이용하여 물체에 대한 3차원 모델링을 실행한다(S790).If it is confirmed in step S750 that no distorted image information is present (No in step S750), three-dimensional modeling of the object is performed using a total of eight pieces of image information (S790).
2차원 사진을 이용하여 3차원 모델링을 하는 과정에 대해서 설명하면, 기본적인 원리는 하나의 피사체에 대해서 듀얼 카메라를 이용하여 2장의 이미지를 획득하여 깊이값을 획득한 뒤, 2개의 이미지에 대한 입체 이미지를 획득한다. 4개의 방향에 대해서 동일한 과정을 반복하면 물체에 대한 3차원 모델링을 할 수 있다. 이러한 3차원 모델링에 대한 구체적인 설명은 본 발명을 이해하는데 무리가 없는 내용이므로 더 자세한 설명은 생략한다.The basic principle is to acquire two images by using a dual camera for one subject, acquire depth values, and then acquire three-dimensional images of the two images . By repeating the same procedure for four directions, three-dimensional modeling of the object can be performed. A detailed description of the three-dimensional modeling can be easily understood by those skilled in the art, so that a detailed description thereof will be omitted.
비록 본 발명의 예시적인 실시예 및 적용예가 도시되고 설명되었더라도, 본 발명의 기술적 사상의 범위를 벗어나지 않는 범위에서 많은 변화 및 수정이 가능하고, 이러한 변형은 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있습니다. 따라서, 설명된 실시예는 예시적이지 제한적인 것이 아니며, 본 발명은 첨부된 상세한 설명에 의해서 제한되는 것이 아니지만 청구항의 기술적 범위 내에서 수정가능하다.Although illustrative embodiments and applications of the present invention have been shown and described, many changes and modifications may be made without departing from the scope of the present invention, and such modifications may be made by one of ordinary skill in the art to which the present invention pertains It can be clearly understood. Accordingly, the described embodiments are illustrative and not restrictive, and the invention is not limited by the accompanying detailed description, but is capable of modifications within the scope of the claims.
100 : 3차원 스캐너
110 : 하우징부
120 : 챔버부
130 : 복수의 이미지 센서부
140 : 이미치 처리부
150 : 제어부
151 : 입출력 인터페이스 모듈
152 : 판단 모듈
153 : 저장 모듈100: three-dimensional scanner 110: housing part
120: chamber section 130: a plurality of image sensor sections
140: Imaging processor 150:
151: Input / output interface module 152: Judgment module
153: storage module
Claims (5)
하우징부;
상기 하우징부의 내부에 위치하고, 베이스부와 복수의 측면부로 구성되며, 상기 베이스부와 상기 복수의 측면부로 이루어진 스캐닝 공간 내에 스캐닝 대상이 되는 물체를 위치시키는 챔버부;
상기 복수의 측면부에 설치되고, 상기 챔버부에 위치한 상기 물체를 촬상하는 복수의 이미지 센서부;
상기 복수의 이미지 센서부에 의해서 센싱된 이미지 정보를 처리하여 3차원 이미지를 생성하는 이미지 처리부; 및
상기 복수의 이미지 센서부 및 상기 이미지 처리부를 제어하는 제어부를 포함하고,
상기 복수의 이미지 센서부는, 각각이 적어도 2개 이상의 멀티 카메라로 구성되고,
상기 제어부는, 상기 복수의 이미지 센서부에 의해서 촬상된 이미지 정보들 중 기 정의된 조건을 미 충족한 이미지 정보를 센싱한 이미지 센서부에 대해서 다시 촬상하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 멀티 카메라를 이용한 3차원 스캐너.In a three-dimensional scanner using a multi-camera,
A housing part;
A chamber part located inside the housing part and configured to include a base part and a plurality of side parts and to position an object to be scanned in a scanning space including the base part and the plurality of side parts;
A plurality of image sensor units provided on the plurality of side portions and configured to capture the object placed in the chamber portion;
An image processing unit for processing the image information sensed by the plurality of image sensor units to generate a three-dimensional image; And
And a control unit for controlling the plurality of image sensor units and the image processing unit,
Wherein each of the plurality of image sensor units comprises at least two or more cameras,
Wherein the control unit controls the image sensor unit to again pick up image information that has not yet met the predefined condition among the image information captured by the plurality of image sensor units. Dimensional scanner.
상기 복수의 이미지 센서부는,
상기 복수의 측면부 중 제1 측면부에 설치된 제1 카메라 및 제2 카메라로 구성된 제1 센서 모듈;
상기 복수의 측면부 중 제2 측면부에 설치된 제3 카메라 및 제4 카메라로 구성된 제2 센서 모듈;
상기 복수의 측면부 중 제3 측면부에 설치된 제5 카메라 및 제6 카메라로 구성된 제3 센서 모듈; 및
상기 복수의 측면부 중 제4 측면부에 설치된 제7 카메라 및 제8 카메라로 구성된 제4 센서 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 카메라를 이용한 3차원 스캐너.The method according to claim 1,
Wherein the plurality of image sensor units comprise:
A first sensor module including a first camera and a second camera provided on a first side surface of the plurality of side portions;
A second sensor module including a third camera and a fourth camera provided on a second side surface of the plurality of side portions;
A third sensor module including a fifth camera and a sixth camera installed on a third side surface of the plurality of side portions; And
And a fourth sensor module including a seventh camera and an eighth camera provided on a fourth side surface of the plurality of side portions.
상기 제어부는, 상기 제1 센서 모듈, 상기 제2 센서 모듈, 상기 제3 센서 모듈 및 상기 제4 센서 모듈에 의해서 각각 적어도 3회 이상 상기 물체를 연속으로 촬상하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 멀티 카메라를 이용한 3차원 스캐너.3. The method of claim 2,
Wherein the control unit controls the first sensor module, the second sensor module, the third sensor module, and the fourth sensor module to continuously capture the object continuously at least three times or more, 3D scanners used.
상기 이미지 처리부는, 상기 제1 센서 모듈 내지 제4 센서 모듈에 의해서 연속으로 촬상된 제1 내지 제4 복수 이미지 정보들 중 각 센서 모듈별 1개의 이미지 정보를 기 정의된 조건에 따라 선택하고, 각 센서 모듈에 대한 정보와 선택된 이미지 정보를 매칭하여 제1 내지 제 4 촬상 정보로 상기 제어부로 전달하고,
상기 제어부는, 상기 제1 내지 제4 촬상 정보에 기초하여, 상기 제1 센서 모듈 내지 제4 센서 모듈 중 선택된 이미지 정보를 촬상하지 못한 센서 모듈에 대하여 다시 촬상하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 멀티 카메라를 이용한 3차원 스캐너.The method of claim 3,
The image processing unit selects one piece of image information for each sensor module among the first to fourth plural pieces of image information continuously picked up by the first to fourth sensor modules according to predefined conditions, The information on the sensor module and the selected image information are matched and transmitted to the control unit as the first to fourth sensing information,
Wherein the control unit controls the multi-camera to again pick up the selected sensor module from among the first to fourth sensor modules based on the first to fourth sensing information, 3D scanners used.
상기 이미지 처리부는, 상기 복수의 이미지 정보들 중 제1 이미지 정보와 제2 이미지 정보를 비교하고, 상기 제2 이미지 정보와 제3 이미지 정보를 비교하고, 상기 제3 이미지 정보와 상기 제1 이미지 정보를 비교하여 픽셀 차이값에 기초하여 이미지 정보를 선택하는 것을 특징으로 하는 멀티 카메라를 이용한 3차원 스캐너.5. The method of claim 4,
Wherein the image processing unit compares first image information and second image information among the plurality of image information, compares the second image information with third image information, and compares the third image information and the first image information And the image information is selected based on the pixel difference value.
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---|---|---|---|
KR1020160178799A KR20180074976A (en) | 2016-12-26 | 2016-12-26 | Three dimension scanner using multi camera |
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Cited By (2)
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WO2020230921A1 (en) * | 2019-05-14 | 2020-11-19 | 엘지전자 주식회사 | Method for extracting features from image using laser pattern, and identification device and robot using same |
WO2022045633A3 (en) * | 2020-08-25 | 2022-04-21 | 주식회사 메디트 | Three-dimensional scanner having plurality of image sensors |
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2016
- 2016-12-26 KR KR1020160178799A patent/KR20180074976A/en unknown
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WO2020230921A1 (en) * | 2019-05-14 | 2020-11-19 | 엘지전자 주식회사 | Method for extracting features from image using laser pattern, and identification device and robot using same |
US11493931B2 (en) | 2019-05-14 | 2022-11-08 | Lg Electronics Inc. | Method of extracting feature from image using laser pattern and device and robot of extracting feature thereof |
WO2022045633A3 (en) * | 2020-08-25 | 2022-04-21 | 주식회사 메디트 | Three-dimensional scanner having plurality of image sensors |
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