KR20190090980A - 필터 부착 조명 및 드론을 이용한 3d 모델 생성 장치 - Google Patents

필터 부착 조명 및 드론을 이용한 3d 모델 생성 장치 Download PDF

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KR20190090980A KR1020180009846A KR20180009846A KR20190090980A KR 20190090980 A KR20190090980 A KR 20190090980A KR 1020180009846 A KR1020180009846 A KR 1020180009846A KR 20180009846 A KR20180009846 A KR 20180009846A KR 20190090980 A KR20190090980 A KR 20190090980A
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박재현
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 의한 필터 부착 조명 및 드론을 이용한 3D 모델 생성 장치는, 그리드가 표시된 광 또는 그리드가 표시되지 않은 광으로 피사체를 조명하기 위한 적어도 하나의 조명부; 상기 피사체의 주위를 비행하면서 상기 피사체를 전방위에서 촬영하기 위한 드론 기반 촬영부; 및 상기 조명부 및 상기 드론 기반 촬영부의 동작을 제어하고, 그리드가 표시된 피사체의 촬영 영상들 및 그리드가 표시되지 않은 피사체의 촬영 영상들로부터 상기 피사체에 대한 3D 모델을 생성하기 위한 제어부를 포함하여, 피사체를 둘러싸는 많은 수의 카메라들을 배치할 필요 없이 드론 기반의 단일 카메라만으로 다양한 방향과 다양한 각도에서 피사체를 촬영할 수 있기 때문에, 촬영 시스템을 구축하는 비용을 최소화할 수 있고, 전력 소모가 적으며, 촬영 시스템의 관리가 용이하고, 필터가 부착된 조명을 이용하여 3D 스캔의 정밀도를 향상시킬 수 있다.

Description

필터 부착 조명 및 드론을 이용한 3D 모델 생성 장치{APPARATUS FOR GENERATING 3D MODEL USING FILTER-EQUIPPED LIGHTING AND DRONE}
본 발명은 필터 부착 조명 및 드론을 이용한 3D 모델 생성 장치에 관한 것이다.
3D 프린터를 이용하여 피사체를 실물 형태의 3D 피규어 등으로 제작하기 위해서는 피사체에 대한 3D 모델, 즉, 3D 모델링 데이터가 필요하다. 그리고 피사체에 대한 3D 모델링 데이터는 피사체를 다양한 방향 및 다양한 각도에서 촬영하고 촬영된 영상들을 합성하여 변환함으로써 획득될 수 있다.
일반적으로 피사체에 대한 2D 영상을 획득할 수 있는 DSLR과 같은 카메라를 이용하여 다양한 방향 및 각도에서 피사체의 영상들을 획득하는 기술은 피사체를 둘러싸도록 많은 수의 카메라들을 배치해야 하기 때문에, 촬영 시스템을 구축하는데 상당히 많은 비용이 소요된다. 또한, 다수의 카메라를 사용하여 피사체를 촬영해야 하기 때문에 전력 소모가 크며 카메라들을 관리하기 어려운 문제점이 있다.
특허문헌 1은 인체 고속 입체 스캔 장치에 관한 것으로, 각 방위에서 바라본 인체의 부분 입체 정보를 획득하기 위하여 많은 수의 고가의 3D 스캐너 센서를 사용하기 때문에, 스캔 시스템을 구축하는 비용이 많이 드는 문제점이 있다.
KR 10-1616176 B1
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 필터 부착 조명 및 단일 카메라를 사용하여 최소한의 비용으로 3D 스캔의 정밀도를 향상시킬 수 있는 필터 부착 조명 및 드론을 이용한 3D 모델 생성 장치를 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 의한 필터 부착 조명 및 드론을 이용한 3D 모델 생성 장치는,
그리드가 표시된 광 또는 그리드가 표시되지 않은 광으로 피사체를 조명하기 위한 적어도 하나의 조명부;
상기 피사체의 주위를 비행하면서 상기 피사체를 전방위에서 촬영하기 위한 드론 기반 촬영부; 및
상기 조명부 및 상기 드론 기반 촬영부의 동작을 제어하고, 그리드가 표시된 피사체의 촬영 영상들 및 그리드가 표시되지 않은 피사체의 촬영 영상들로부터 상기 피사체에 대한 3D 모델을 생성하기 위한 제어부를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 필터 부착 조명 및 드론을 이용한 3D 모델 생성 장치에 있어서, 상기 조명부는,
광원;
상기 광원에서 출력되는 광에 그리드를 삽입하기 위한 그리드 필터;
상기 그리드 필터의 동작을 제어하기 위한 필터 제어기; 및
상기 광원에서 출력되는 광을 상기 피사체로 반사하기 위한 반사판을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의한 필터 부착 조명 및 드론을 이용한 3D 모델 생성 장치에 있어서, 상기 드론 기반 촬영부는,
드론;
상기 드론에 장착된 카메라 모듈;
상기 카메라 모듈을 수평으로 유지하기 위한 짐벌(gimbal); 및
데이터를 무선으로 송수신하기 위한 통신 모듈을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의한 필터 부착 조명 및 드론을 이용한 3D 모델 생성 장치에 있어서, 상기 제어부는,
상기 드론의 동작을 제어하기 위한 드론 제어 모듈;
상기 카메라 모듈의 동작을 제어하기 위한 카메라 제어 모듈;
상기 조명부의 동작을 제어하기 위한 조명 제어 모듈;
상기 카메라 모듈로부터 그리드가 표시된 피사체의 전방위 촬영 영상들 및 그리드가 표시되지 않은 피사체의 전방위 촬영 영상들을 수신하여 상기 피사체에 대한 3D 모델을 생성하기 위한 영상 분석 모듈; 및
상기 드론 기반 촬영부와 무선 통신을 수행하는 통신 모듈을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의한 필터 부착 조명 및 드론을 이용한 3D 모델 생성 장치에 있어서, 상기 영상 분석 모듈은,
상기 그리드가 표시된 피사체의 전방위 촬영 영상들로부터 피사체에 대한 3D 형상을 획득하는 동작;
상기 그리드가 표시되지 않은 피사체의 전방위 촬영 영상들로부터 피사체의 3D 형상에 대한 색채를 획득하는 동작; 및
상기 피사체에 대한 3D 형상 및 상기 색채를 합성하여 상기 피사체에 대한 3D 모델을 생성하는 동작을 수행할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의한 필터 부착 조명 및 드론을 이용한 3D 모델 생성 장치에 있어서, 상기 피사체에 대한 3D 형상을 획득하는 동작은,
그리드가 표시된 촬영 영상들을 그리드에 기반하여 복수의 피스(piece)로 분할하는 동작;
상기 분할된 각 피스에 좌표를 부여하는 동작; 및
부여된 좌표에 기반하여 상기 복수의 피스를 합성하여 피사체에 대한 3D 형상을 획득하는 동작을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의한 필터 부착 조명 및 드론을 이용한 3D 모델 생성 장치에 있어서, 상기 필터 제어기는,
상기 그리드 필터의 그리드의 개수, 그리드의 모양 및 색을 조정할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 필터 부착 조명 및 드론을 이용한 3D 모델 생성 장치에 의하면, 피사체를 둘러싸는 많은 수의 카메라들을 배치할 필요 없이 드론 기반의 단일 카메라만으로 다양한 방향과 다양한 각도에서 피사체를 촬영할 수 있기 때문에, 촬영 시스템을 구축하는 비용을 최소화할 수 있고, 전력 소모가 적으며, 촬영 시스템의 관리가 용이하고, 필터가 부착된 조명을 이용하여 3D 스캔의 정밀도를 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 필터 부착 조명 및 드론을 이용한 3D 모델 생성 장치를 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 필터 부착 조명 및 드론을 이용한 3D 모델 생성 장치의 동작을 설명하기 위한 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 필터 부착 조명 및 드론을 이용한 3D 모델 생성 장치의 블록도.
본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 명백해질 것이다.
이에 앞서 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다.
또한, "제1", "제2", "일면", "타면" 등의 용어는, 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되는 것으로, 구성요소가 상기 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다.
이하, 본 발명을 설명함에 있어, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련된 공지 기술에 대한 상세한 설명은 생략한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시형태를 상세히 설명하기로 한다.
도 1 및 도 3에 도시된 본 발명의 일 실시예에 의한 필터 부착 조명 및 드론을 이용한 3D 모델 생성 장치는, 그리드가 표시된 광 또는 그리드가 표시되지 않은 광으로 피사체(101)를 조명하기 위한 제1 내지 제3 조명부(100_1 내지 100_3), 상기 피사체(101)의 주위를 비행하면서 상기 피사체(101)를 전방위에서 촬영하기 위한 드론 기반 촬영부(102), 및 상기 제1 내지 제3 조명부(100_1 내지 100_3) 및 상기 드론 기반 촬영부(102)의 동작을 제어하고, 그리드가 표시된 피사체의 촬영 영상들 및 그리드가 표시되지 않은 피사체의 촬영 영상들로부터 상기 피사체(101)에 대한 3D 모델을 생성하기 위한 제어부(104)를 포함한다.
상기 제1 내지 제3 조명부(100_1 내지 100_3)는 각각, 광원(106_1 내지 106_3), 상기 광원(106_1 내지 106_3)에서 출력되는 광에 그리드를 삽입하기 위한 그리드 필터(108_1 내지 108_3), 상기 그리드 필터(108_1 내지 108_3)의 동작을 제어하기 위한 필터 제어기(110_1 내지 110_3), 및 상기 광원(106_1 내지 106_3)에서 출력되는 광을 상기 피사체(101)로 반사하기 위한 반사판(112_1 내지 112_3)을 포함한다.
상기 드론 기반 촬영부(102)는, 드론(114), 상기 드론(114)에 장착된 카메라 모듈(116), 상기 카메라 모듈(116)을 수평으로 유지하기 위한 짐벌(gimbal)(118), 및 데이터를 무선으로 송수신하기 위한 통신 모듈(120)을 포함한다.
상기 제어부(104)는, 상기 드론(114)의 동작을 제어하기 위한 드론 제어 모듈(124), 상기 카메라 모듈(116)의 동작을 제어하기 위한 카메라 제어 모듈(126), 상기 제1 내지 제3 조명부(100_1 내지 100_3)의 동작을 제어하기 위한 조명 제어 모듈(130), 상기 카메라 모듈(116)로부터 그리드가 표시된 피사체의 전방위 촬영 영상들 및 그리드가 표시되지 않은 피사체의 전방위 촬영 영상들을 수신하여 상기 피사체(101)에 대한 3D 모델을 생성하기 위한 영상 분석 모듈(128), 및 상기 드론 기반 촬영부(102)와 무선 통신을 수행하는 통신 모듈(122)을 포함한다.
도 1 내지 도 3을 참조하여, 상기와 같이 구성된 본 발명의 일 실시예에 의한 필터 부착 조명 및 드론을 이용한 3D 모델 생성 장치의 동작을 설명하기로 한다.
제어부(104)는 조명 제어 모듈(130)을 통해 제1 내지 제3 조명부(100_1 내지 100_3)의 광원(106_1 내지 106_3)을 동작(온)시켜, 광원(106_1 내지 106_3)에서 광이 출력되게 한다.
그 다음, 제어부(104)는 필터 제어기(110_1 내지 110_3)를 통해 상기 그리드 필터(108_1 내지 108_3)의 동작을 제어하여, 상기 그리드 필터(108_1 내지 108_3)에 소정 개수의 그리드가 표시되게 한다. 상기 필터 제어기(110_1 내지 110_3)는 상기 그리드 필터(108_1 내지 108_3)에 표시되는 그리드의 개수, 그리드의 모양 및 색을 조정할 수 있다.
그러면 피사체(101)에는 소정 개수의 그리드가 표시된 광원이 조명되어, 피사(101)에 그리드가 표시된다.
그 다음, 제어부(104)는 도 2에 도시된 바와 같이 상기 드론(102)을 피사체(101)의 주위로 비행하게 하면서, 카메라 모듈(116)을 통해 피사체(101)를 전방위에서 촬영한 영상들을 획득한다.
이때 드론(102)이 제어부(104)의 제어에 의해 피사체(101)의 주위를 돌면서 상부에서 하부로 또는 하부에서 상부로 이동하면서 카메라 모듈(116)이 피사체(101)를 전방위에서 촬영한다.
한편, 드론(102)이 제어부(104)의 제어에 의해 피사체(101)의 주위를 돌면서 상부에서 하부로 또는 하부에서 상부로 이동하면서 카메라 모듈(116)이 피사체(101)를 전방위에서 촬영하는 경우, 드론(102)의 공중에서의 움직임에 따라 카메라 모듈(116)의 수평이 맞지 않아 피사체를 촬영한 영상들의 수평이 맞지 않을 수 있다.
짐벌(gimbal)(118)은 카메라 모듈(116)이 항상 수평을 유지하도록 하기 위한 것으로, 드론(102)이 공중에서 불안정하게 움직이더라도 짐벌(118)에 의해 카메라 모듈(116)이 항상 수평을 유지하므로 피사체(101)를 안정적으로 촬영할 수 있다.
그 다음, 제어부(104)는 필터 제어기(110_1 내지 110_3)를 통해 상기 그리드 필터(108_1 내지 108_3)의 동작을 제어하여, 상기 그리드 필터(108_1 내지 108_3)에 그리드가 표시되지 않도록 한다. 즉, 그리드의 개수가 0이 되도록 상기 그리드 필터(108_1 내지 108_3)의 동작을 제어한다.
그러면 피사체(101)에는 그리드가 표시되지 않은 광원이 조명되어, 피사(101)에 그리드가 표시되지 않게 된다.
그 다음, 제어부(104)는 도 2에 도시된 바와 같이 상기 드론(102)을 피사체(101)의 주위로 비행하게 하면서, 카메라 모듈(116)을 통해 피사체(101)를 전방위에서 촬영한 영상들을 획득한다.
이때 드론(102)이 제어부(104)의 제어에 의해 피사체(101)의 둘레를 돌면서 상부에서 하부로 또는 하부에서 상부로 이동하면서 카메라 모듈(116)이 피사체(101)를 전방위에서 촬영한다.
그 다음, 제어부(104)에 있는 영상 분석 모듈(128)은, 상기 그리드가 표시된 피사체의 전방위 촬영 영상들로부터 피사체(101)에 대한 3D 형상을 획득한다.
상기 영상 분석 모듈(128)은, 그리드가 표시된 촬영 영상들을 그리드에 기반하여 복수의 피스(piece)로 분할하고, 상기 분할된 각 피스에 좌표를 부여하며, 부여된 좌표에 기반하여 상기 복수의 피스를 합성함으로써 피사체(101)에 대한 3D 형상을 획득한다.
그 다음, 상기 영상 분석 모듈(128)은, 그리드가 표시되지 않은 피사체의 전방위 촬영 영상들로부터 피사체(101)의 3D 형상에 대한 색채를 획득하고, 상기 피사체(101)에 대한 3D 형상 및 상기 색채를 합성하여 상기 피사체(101)에 대한 3D 모델을 생성한다.
상기와 같이, 본 발명의 일 실시예에 의한 필터 부착 조명 및 드론을 이용한 3D 모델 생성 장치에 의하면, 피사체를 둘러싸는 많은 수의 카메라들을 배치할 필요 없이 드론 기반의 단일 카메라만으로 다양한 방향과 다양한 각도에서 피사체를 촬영할 수 있기 때문에, 촬영 시스템을 구축하는 비용을 최소화할 수 있고, 전력 소모가 적으며, 촬영 시스템의 관리가 용이하다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의한 필터 부착 조명 및 드론을 이용한 3D 모델 생성 장치에 의하면, 그리드가 표시된 촬영 영상들을 그리드에 기반하여 복수의 피스(piece)로 분할하고, 상기 분할된 각 피스에 좌표를 부여하며, 부여된 좌표에 기반하여 상기 복수의 피스를 합성함으로써 피사체(101)에 대한 3D 형상을 획득하기 때문에, 3D 스캔의 정밀도를 향상시킬 수 있어, 피사체에 대한 정밀한 3D 모델을 획득할 수 있다.
이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세하게 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다고 할 것이다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로, 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 청구범위에 의하여 명확해질 것이다.
100_1 내지 100_3 : 조명부 101 : 피사체
102 : 드론 기반 촬영부 104 : 제어부
106_1 내지 106_3 : 광원 108_1 내지 108_3 : 그리드 필터
110_1 내지 110_3 : 필터 제어기 112_1 내지 112_3 : 반사판
114 : 드론 116 : 카메라 모듈
118 : 짐벌 120, 122 : 통신 모듈
124 : 드론 제어 모듈 126 : 카메라 제어 모듈
128 : 영상 분석 모듈 130 : 조명 제어 모듈

Claims (7)

  1. 그리드가 표시된 광 또는 그리드가 표시되지 않은 광으로 피사체를 조명하기 위한 적어도 하나의 조명부;
    상기 피사체의 주위를 비행하면서 상기 피사체를 전방위에서 촬영하기 위한 드론 기반 촬영부; 및
    상기 조명부 및 상기 드론 기반 촬영부의 동작을 제어하고, 그리드가 표시된 피사체의 촬영 영상들 및 그리드가 표시되지 않은 피사체의 촬영 영상들로부터 상기 피사체에 대한 3D 모델을 생성하기 위한 제어부를 포함하는, 필터 부착 조명 및 드론을 이용한 3D 모델 생성 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 조명부는,
    광원;
    상기 광원에서 출력되는 광에 그리드를 삽입하기 위한 그리드 필터;
    상기 그리드 필터의 동작을 제어하기 위한 필터 제어기; 및
    상기 광원에서 출력되는 광을 상기 피사체로 반사하기 위한 반사판을 포함하는, 필터 부착 조명 및 드론을 이용한 3D 모델 생성 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 드론 기반 촬영부는,
    드론;
    상기 드론에 장착된 카메라 모듈;
    상기 카메라 모듈을 수평으로 유지하기 위한 짐벌(gimbal); 및
    데이터를 무선으로 송수신하기 위한 통신 모듈을 포함하는, 필터 부착 조명 및 드론을 이용한 3D 모델 생성 장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 드론의 동작을 제어하기 위한 드론 제어 모듈;
    상기 카메라 모듈의 동작을 제어하기 위한 카메라 제어 모듈;
    상기 조명부의 동작을 제어하기 위한 조명 제어 모듈;
    상기 카메라 모듈로부터 그리드가 표시된 피사체의 전방위 촬영 영상들 및 그리드가 표시되지 않은 피사체의 전방위 촬영 영상들을 수신하여 상기 피사체에 대한 3D 모델을 생성하기 위한 영상 분석 모듈; 및
    상기 드론 기반 촬영부와 무선 통신을 수행하는 통신 모듈을 포함하는, 필터 부착 조명 및 드론을 이용한 3D 모델 생성 장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 영상 분석 모듈은,
    상기 그리드가 표시된 피사체의 전방위 촬영 영상들로부터 피사체에 대한 3D 형상을 획득하는 동작;
    상기 그리드가 표시되지 않은 피사체의 전방위 촬영 영상들로부터 피사체의 3D 형상에 대한 색채를 획득하는 동작; 및
    상기 피사체에 대한 3D 형상 및 상기 색채를 합성하여 상기 피사체에 대한 3D 모델을 생성하는 동작을 수행하는, 필터 부착 조명 및 드론을 이용한 3D 모델 생성 장치.
  6. 청구항 4에 있어서,
    상기 피사체에 대한 3D 형상을 획득하는 동작은,
    그리드가 표시된 촬영 영상들을 그리드에 기반하여 복수의 피스(piece)로 분할하는 동작;
    상기 분할된 각 피스에 좌표를 부여하는 동작; 및
    부여된 좌표에 기반하여 상기 복수의 피스를 합성하여 피사체에 대한 3D 형상을 획득하는 동작을 포함하는, 필터 부착 조명 및 드론을 이용한 3D 모델 생성 장치.
  7. 청구항 2에 있어서,
    상기 필터 제어기는,
    상기 그리드 필터의 그리드의 개수, 그리드의 모양 및 색을 조정하는, 필터 부착 조명 및 드론을 이용한 3D 모델 생성 장치.
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