KR20210060762A

KR20210060762A - 디스플레이의 픽셀별 검사를 위한 3차원 스캐닝 시스템 및 그 방법

Info

Publication number: KR20210060762A
Application number: KR1020190148165A
Authority: KR
Inventors: 이철희
Original assignee: (주)칼리온
Priority date: 2019-11-19
Filing date: 2019-11-19
Publication date: 2021-05-27

Abstract

본 발명은 디스플레이되는 패턴에 대해 3차원 캘리브레이션된 복수의 카메라들로부터 영상화되는 복수의 영상 데이터들을 스티칭하여 3차원 스캐닝 및 이상 픽셀을 검사(inspection)하는 3차원 스캐닝 시스템 및 그 방법에 관한 것으로, 패턴을 디스플레이하는 대상 모니터부, 3차원 캘리브레이션된 복수의 카메라들로부터 상기 대상 모니터부를 통해 디스플레이되는 상기 패턴의 각 픽셀(pixel)을 영상화한 복수의 영상 데이터들을 3차원 스캐닝하는 스캐닝부 및 상기 3차원 스캐닝 데이터로부터 상기 패턴에 대한 이상 픽셀을 검출하여 상기 디스플레이되는 패턴의 평면도 왜곡을 보정하는 제어부를 포함한다.

Description

디스플레이의 픽셀별 검사를 위한 3차원 스캐닝 시스템 및 그 방법{3-DIMENSIONAL SCANNING SYSTEM FOR INSPECTION BY PIXELS OF DISPLAY AND THE METHOD THEREOF}

본 발명은 디스플레이의 픽셀별 검사를 위한 3차원 스캐닝 시스템 및 그 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 디스플레이되는 패턴에 대해 3차원 캘리브레이션된 복수의 카메라들로부터 영상화되는 복수의 영상 데이터들을 스티칭하여 3차원 스캐닝 및 이상 픽셀을 검사(inspection)하는 기술에 관한 것이다.

3차원(3D) 스캐닝 기술은 오브젝트의 3D 형상 및 색상 정보를 획득하는 광학기기로서 상업, 건축, 의학, 공업, 학술, 문화 등 광범위한 분야에 걸쳐 사용된다. 3D 스캐닝 기술은 레이저 삼각법, 구조광 투영, TOF(Time Of Flight) 등 여러 가지의 방법으로 구현이 가능하며, 획득된 오브젝트의 3차원 형상 정보를 컴퓨터에서 사용할 수 있는 3차원 파일 형식으로 저장한다.

3D 스캐닝 기술은 오브젝트의 형상 정보를 획득하여 컴퓨터 모델로 저장하며, 로봇의 주행, 부품의 결함 검사, 리버스(reverse) 엔지니어링, HCI(Human computer Interaction), 문화재복원 등의 분야에서 그 요구가 점차 증가하고 있으며, 특히, 3D 스캐닝 기술을 디스플레이, 전자 부품 등의 결함을 검사하는 데에 적용하려는 시도는 확장되고 있다.

한국등록특허 제10-1743729호(2017.06.20. 공고), “3D 이미지 스캐닝 시스템 및 이의 제어 방법”

본 발명의 목적은 복수의 카메라들을 이용하여 디스플레이되는 패턴의 각 픽셀별로 3차원 스캐닝하여 대상 모니터(디스플레이)부의 평면도 왜곡을 검출한다.

또한, 본 발명의 목적은 3차원 캘리브레이션된 복수의 카메라들을 이용함으로써, 프로젝터 없이도 각 픽셀별 2차원 좌표 및 3차원 좌표에 대한 복수의 영상 데이터들을 획득하고자 한다.

또한, 본 발명의 목적은 어레이 배열된 복수의 카메라들로부터 획득되는 패턴에 대한 복수의 영상 데이터들을 스티칭하여 3차원 스캐닝을 제공하고자 한다.

또한, 본 발명의 목적은 디스플레이되는 패턴에 대한 2차원 좌표 및 3차원 좌표의 매핑으로 복수의 영상 데이터들을 스티칭하여 3차원 스캐닝함으로써, 패턴의 각 픽셀별로 이상 픽셀에 대해 검사하고, 복수의 카메라 사용으로 인해 발생되는 스티칭 문제를 해소하고자 한다.

본 발명의 실시예에 따른 3차원 스캐닝 시스템은 패턴을 디스플레이하는 대상 모니터부, 3차원 캘리브레이션된 복수의 카메라들로부터 상기 대상 모니터부를 통해 디스플레이되는 상기 패턴의 각 픽셀(pixel)을 영상화한 복수의 영상 데이터들을 3차원 스캐닝하는 스캐닝부 및 상기 3차원 스캐닝 데이터로부터 상기 패턴에 대한 이상 픽셀을 검출하여 상기 디스플레이되는 패턴의 평면도 왜곡을 보정하는 제어부를 포함한다.

상기 대상 모니터부는 픽셀의 위치에 대한 좌표로 디코딩 가능한 패턴을 디스플레이할 수 있다.

상기 스캐닝부는 상기 복수의 카메라들로부터 상기 패턴의 각 픽셀을 영상화한 상기 복수의 영상 데이터들을 수신하는 수신부 및 상기 복수의 영상 데이터들을 스티칭하는 스티칭부를 포함할 수 있다.

상기 복수의 카메라들은 3차원 좌표 제공 수단에 의해 제공되는 x축, y축 및 z축의 특정 패턴에 대한 3차원 좌표에 기초하여, 카메라의 각 픽셀별로 3차원 좌표에 대해 산출되는 관계식에 따라 3차원 캘리브레이션된 것일 수 있다.

상기 복수의 카메라들은 3차원 캘리브레이션된 상태에서, 상기 대상 모니터부를 통해 디스플레이되는 복수의 패턴 각각의 픽셀에 대한 2차원 좌표와 3차원 캘리브레이션에 의한 픽셀별 3차원 좌표를 포함하는 복수의 영상 데이터들을 획득하며, 상기 수신부는 상기 복수의 카메라들로부터 상기 패턴에 대한 상기 복수의 영상 데이터들을 수신할 수 있다.

상기 스티칭부는 상기 복수의 영상 데이터들 중에서 2차원 좌표와 3차원 좌표의 매핑으로, 상기 패턴의 각 픽셀별로 인접하는 영상 데이터를 스티칭하여 3차원 스캐닝할 수 있다.

상기 제어부는 어레이 배열된 형태의 3차원 캘리브레이션된 상기 복수의 카메라들로부터 획득되는 상기 복수의 영상 데이터들로 스티칭된 상기 3차원 스캐닝 데이터를 이용하여, 상기 픽셀에 대한 이상 픽셀을 검출하며, 상기 이상 픽셀에 대한 평면도 왜곡을 보정할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 3차원 스캐닝 시스템의 동작 방법은 대상 모니터부에 의해, 패턴을 디스플레이하는 단계, 스캐닝부에 의해, 3차원 캘리브레이션된 복수의 카메라들로부터 상기 대상 모니터부를 통해 디스플레이되는 상기 패턴의 각 픽셀(pixel)을 영상화한 복수의 영상 데이터들을 3차원 스캐닝하는 단계 및 제어부에 의해, 상기 3차원 스캐닝 데이터로부터 상기 패턴에 대한 이상 픽셀을 검출하여 상기 디스플레이되는 패턴의 평면 왜곡을 보정하는 단계를 포함한다.

상기 3차원 스캐닝하는 단계는 수신부에 의해, 상기 복수의 카메라들로부터 상기 패턴의 각 픽셀을 영상화한 상기 복수의 영상 데이터들을 수신하는 단계 및 스티칭부에 의해, 상기 복수의 영상 데이터들을 스티칭하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 복수의 영상 데이터들을 수신하는 단계는 3차원 캘리브레이션된 상기 복수의 카메라들로부터, 상기 대상 모니터부를 통해 디스플레이되는 복수의 패턴 각각의 픽셀에 대한 2차원 좌표와 3차원 캘리브레이션에 의한 픽셀별 3차원 좌표를 포함하는 복수의 영상 데이터들을 수신할 수 있다.

상기 스티칭하는 단계는 상기 복수의 영상 데이터들 중에서 2차원 좌표와 3차원 좌표의 매핑으로, 상기 패턴의 각 픽셀별로 인접하는 영상 데이터를 스티칭하여 3차원 스캐닝할 수 있다.

상기 디스플레이되는 패턴의 평면 왜곡을 보정하는 단계는 어레이 배열된 형태의 3차원 캘리브레이션된 상기 복수의 카메라들로부터 획득되는 상기 복수의 영상 데이터들로 스티칭된 상기 3차원 스캐닝 데이터를 이용하여, 상기 픽셀에 대한 이상 픽셀을 검출하며, 상기 이상 픽셀에 대한 평면도 왜곡을 보정할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 복수의 카메라들을 이용하여 디스플레이되는 패턴의 각 픽셀별로 3차원 스캐닝하여 대상 모니터(디스플레이)부의 평면도 왜곡을 검출할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 3차원 캘리브레이션된 복수의 카메라들을 이용함으로써, 프로젝터 없이도 각 픽셀별 2차원 좌표 및 3차원 좌표에 대한 복수의 영상 데이터들을 획득할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 어레이 배열된 복수의 카메라들로부터 획득되는 패턴에 대한 복수의 영상 데이터들을 스티칭하여 3차원 스캐닝을 제공할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 디스플레이되는 패턴에 대한 2차원 좌표 및 3차원 좌표의 매핑으로 복수의 영상 데이터들을 스티칭하여 3차원 스캐닝함으로써, 패턴의 각 픽셀별로 이상 픽셀에 대해 검사하고, 복수의 카메라 사용으로 인해 발생되는 스티칭 문제를 해소할 수 있다.

도 1a 및 도 1b는 본 발명의 실시예에 따른 3차원 스캐닝 시스템을 설명하기 위한 개략도를 도시한 것이다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 실시예에 따른 3차원 캘리브레이션된 카메라를 설명하기 위해 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 3차원 스캐닝 시스템의 세부 구성을 블록도로 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 스캐닝부의 세부 구성을 블록도로 도시한 것이다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 실시예에 따른 3차원 스캐닝 방법의 흐름도를 도시한 것이다.

이하, 본 발명에 따른 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명이 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 또한, 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.

또한, 본 명세서에서 사용되는 용어(terminology)들은 본 발명의 바람직한 실시예를 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로서, 이는 시청자, 운용자의 의도 또는 본 발명이 속하는 분야의 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 1a 및 도 1b는 본 발명의 실시예에 따른 3차원 스캐닝 시스템을 설명하기 위한 개략도를 도시한 것이다.

보다 상세하게는, 도 1a는 본 발명의 실시예에 따른 대상 모니터부와 복수의 카메라들의 구성을 도시한 것이고, 도 1b는 대상 모니터부와 복수의 카메라들 내 픽셀 영역을 세부적으로 도시한 것이다.

도 1a를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 3차원 스캐닝 시스템(100)은 대상 모니터부(110) 및 복수의 카메라들(120)을 포함하며, 픽셀별 인식이 가능한 패턴을 디스플레이하는 대상 모니터부(110)를 향하여 복수의 카메라들(120)이 어레이 배열된 형태이며, 복수의 카메라들(120)은 대상 모니터부(110)에서 디스플레이되는 패턴의 각 픽셀을 영상화한다. 도 1a에 도시된 3차원 스캐닝 시스템(100)은 대상 모니터부(110)를 향하여 복수의 카메라들(120)이 수직으로 어레이 배열된 형태로 도시되어 있지만, 이 형상에 한정되지 않는다.

실시예에 따라서, 3차원 스캐닝 시스템(100)은 복수의 카메라들(120), 예를 들면 동일 기종의 카메라를 이용하여, 대상 모니터부(110)와 카메라 사이에 소정의 거리 및 각도에 따라 규칙적으로 배열할 수 있다. 또한, 복수의 카메라들(120)은 유무선 통신이 가능하도록 구성되어 본 발명의 실시예에 따른 3차원 스캐닝 시스템(100)의 제어부(140)와 통신할 수 있다. 예를 들면 각각의 카메라들(120)은 와이파이 또는 블루투스 등의 근거리 무선 통신 모듈을 구비하여, 영상화한 영상 데이터를 무선으로 스캐닝부(130) 또는 제어부(140)에 전송할 수 있다.

이 때, 상기 카메라는 CMOS 카메라 센서일 수 있다.

대상 모니터부(110)는 픽셀의 위치에 대한 좌표로 디코딩 가능한 패턴을 디스플레이한다.

이 때, 패턴은 단일 패턴일 수 있으며, 픽셀 인식이 가능하다. 패턴은 대상 모니터부(110)를 통해 디스플레이되는 패턴의 좌표와 패턴을 통해 인식되는 복수의 카메라들(120) 각각의 픽셀별 좌표를 매칭하기 위한 것으로, 예를 들면, 세로 방향 또는 가로 방향으로 상이한 폭을 가지는 다양한 스트라이프(stripe), 격자 패턴 또는 체크 패턴 중 어느 하나의 패턴 형태일 수 있으나, 이에 한정되지 않으며 십자가 패턴, X자 패턴 등 적용 가능한 다양한 패턴일 수 있다.

복수의 카메라들(120) 각각은 대상 모니터부(110)를 통해 디스플레이되는 패턴을 각 픽셀별로 영상화하여 영상 데이터를 획득할 수 있다. 도 1b를 참조하여 예를 들면, 복수의 카메라들(120) 각각의 최소한의 카메라 픽셀 영역(3×3, 121)이 대상 모니터부(110)를 통해 디스플레이 되는 패턴의 픽셀(111) 중 1 픽셀(pixel)을 영상화하며, 복수의 카메라들(120) 각각은 디스플레이되는 패턴의 픽셀(111) 중 1 픽셀을 영상화한 픽셀 영역(3×3, 121)에 대한 영상 데이터를 획득할 수 있다. 이로 인해, 본 발명의 실시예에 따른 3차원 스캐닝 시스템(100)의 복수의 카메라들(120)은 좌, 우 또는 상, 하로 이동하면서 대상 모니터부(110)를 통해 디스플레이되는 패턴의 각 픽셀별로 영상 데이터를 획득할 수 있다.

이 때, 본 발명의 실시예에 따른 3차원 스캐닝 시스템(100)의 복수의 카메라들(120) 각각은 3차원 캘리브레이션된 것을 특징으로 한다.

이하에서는 도 2a 및 도 2b를 참조하여 3차원 캘리브레이션된 카메라에 대해 상세히 설명하고자 한다.

도 2a 및 도 2b는 본 발명의 실시예에 따른 3차원 캘리브레이션된 카메라를 설명하기 위해 도시한 것이다.

보다 상세하게는, 도 2a는 3차원 위치 표시 장비에 의해 3차원 캘리브레이션된 예를 설명하기 위해 도시한 것이고, 도 2b는 3차원 공간 좌표 장비에 의해 3차원 캘리브레이션된 예를 설명하기 위해 도시한 것이다.

일 예로, 본 발명의 실시예에 따른 카메라(120)는 3차원 위치의 광원을 포함하는 3차원 위치 표시 장비(210)를 통해 3차원 캘리브레이션된 것일 수 있다.

도 2a를 참조하면, 3차원 위치 표시 장비(210)는 발광 수단으로서 광원(LED 등을 이용한 점광원일 수 있음)이 사용되는 것으로 가정한다. 예를 들면, 3차원 위치 표시 장비(210)는 복수 개의 광원이 x축, y축 및 z축으로 3차원 매트릭스(matrix) 배열된 것일 수 있다.

실시예에 따라서, 3차원 위치 표시 장비(210)는 광원을 이동시켜가면서 3차원 실제 좌표계 상의 복수의 위치들에 위치시키고, 카메라(120)는 각 픽셀별로 주어진 3차원 실제 좌표계 상의 위치에서 해당 광원에 대한 관계식을 산출하여 3차원 캘리브레이션할 수 있다.

3차원 위치 표시 장비(210)를 통해 3차원의 위치에 광원이 놓여지게 되면, 광원이 카메라(120)의 픽셀(211)로 투사되며, 각 카메라 픽셀(211)에서 광선(ray, 212)이 산출될 수 있다. 이에 따라서, 3차원 위치 표시 장비(210)의 3차원 위치에서 광원과 각 카메라 픽셀들 각각의 관계식이 측정되고, 이것은 제어 시스템(예를 들어, 카메라 내 PC)의 메모리에 테이블의 형태로 저장될 수 있다. 예를 들어, 광원이 3차원 실제 좌표계(X1, Y1, Z1)에 위치하는 경우, A 픽셀(도 2a에서의 211)과 광원의 관계, B 픽셀(도 2a에서의 211)과 광원의 관계가 개별적으로 측정된다. 이렇게 미리 스케쥴링된 3차원 위치의 광원과 카메라(120)의 모든 픽셀들 각각의 관계가 측정될 수 있고, 모든 픽셀들 각각에서의 픽셀들 각각과 광원의 관계식(212)에 기초하여 카메라(120)는 내부 및 외부 파라미터가 보다 정밀하게 도출되어 3차원 캘리브레이션될 수 있다.

다른 예로, 본 발명의 실시예에 따른 카메라(120)는 물리적으로 이동하는 단일 패턴의 패턴 마스크를 포함하는 3차원 공간 좌표 장비(220)를 통해 3차원 캘리브레이션된 것일 수 있다.

도 2b를 참조하면, 3차원 공간 좌표 장비(220)는 x축, y축 및 z축으로 단일 패턴의 패턴 마스크를 이동하여 위치시키고, 카메라(120)는 각 픽셀별로 주어진 3차원 실제 좌표계 상의 위치에서 해당 픽셀(x축, y축 및 z축 좌표)에 대한 관계식을 산출하여 3차원 캘리브레이션할 수 있다.

3차원 공간 좌표 장비(220)는 x축 및 y축에 위치하는 레일에 의해 단일 패턴의 패턴 마스크의 좌우 유동성을 제공하고, z축에 위치하는 레일에 의한 z축의 이동으로 깊이 유동성을 제공할 수 있다. 또한, 3차원 공간 좌표 장비(220)는 모든 픽셀에 각각의 시간적(Temporal) 패턴을 코드화하여 제공하며, 카메라(120)는 각 픽셀별로 3차원 공간 좌표 장비(220)의 패턴에 대한 좌표 디코딩(2차원 공간 좌표)이 가능하다.

특정 3차원의 위치에 단일 패턴의 패턴 마스크가 놓여지게 되면, 카메라(120)의 픽셀들 각각에서는 주어진 3차원의 위치에 대하여 픽셀들 각각의 화소값 및 관계식이 측정되고, 이것은 제어 시스템(예를 들어, 카메라 내 PC)의 메모리에 테이블의 형태로 저장될 수 있다. 예를 들어, 단일 패턴이 3차원 실제 좌표계에서 (X1, Y1, Z1)에 위치하는 경우, A 픽셀과 단일 패턴의 관계, B 픽셀과 단일 패턴의 관계가 개별적으로 측정된다. 이렇게 미리 스케쥴링된 3차원 위치들로 단일 패턴이 이동해 가면서, 모든 픽셀들 각각에서 주어진 3차원 위치에서의 단일 패턴과 픽셀들 각각의 관계가 측정될 수 있고, 측정된 관계식에 기초하여 카메라(120)는 내부 및 외부 파라미터가 보다 정밀하게 도출되어 3차원 캘리브레이션될 수 있다.

도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 카메라(120)는 3차원 위치 표시 장비(210) 또는 3차원 공간 좌표 장비(220)의 3차원 위치를 보다 정확하게 파악할 수 있고, 이를 전제로 각 픽셀별로 관계식을 측정하여 3차원 캘리브레이션함으로써, 기존의 캘리브레이션 모델을 가정함으로 발생하는 에러를 획기적으로 최소화할 수 있다.

즉, 본 발명의 실시예에 따른 3차원 스캐닝 시스템(100)은 전술한 바와 같은 3차원 캘리브레이션된 복수의 카메라들(120)을 사용함으로써, 패턴에 대한 각 픽셀별 검사가 가능하고, 스티칭 문제를 해소하여 3차원 스캐닝이 가능하다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 3차원 스캐닝 시스템의 세부 구성을 블록도로 도시한 것이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 스캐닝부의 세부 구성을 블록도로 도시한 것이다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 3차원 스캐닝 시스템은 디스플레이되는 패턴에 대해 3차원 캘리브레이션된 복수의 카메라들로부터 영상화되는 복수의 영상 데이터들을 스티칭하여 3차원 스캐닝 및 이상 픽셀을 검사(inspection)한다.

이를 위해, 본 발명의 실시예에 따른 3차원 스캐닝 시스템(100)은 대상 모니터부(110), 스캐닝부(130) 및 제어부(140)를 포함한다.

대상 모니터부(110)는 패턴을 디스플레이한다. 대상 모니터부(110)는 좌표로 디코딩 가능하며, 픽셀 인식이 가능한 단일 패턴을 디스플레이할 수 있다.

대상 모니터부(110)에 대해서는 앞선 도 1a 및 도 1b를 통해 상세히 설명하였으므로, 이하에서는 생략하기로 한다.

스캐닝부(130)는 3차원 캘리브레이션된 복수의 카메라들(120)로부터 대상 모니터부(110)를 통해 디스플레이되는 패턴의 각 픽셀(pixel)을 영상화한 복수의 영상 데이터들을 3차원 스캐닝한다.

도 4를 참조하면, 스캐닝부(130)는 복수의 카메라들(120)로부터 패턴의 각 픽셀을 영상화한 복수의 영상 데이터들을 수신하는 수신부(131) 및 복수의 영상 데이터들을 스티칭하는 스티칭부(132)를 포함할 수 있다.

복수의 카메라들(120)은 3차원 위치 표시 장비 또는 3차원 공간 좌표 장비의 3차원 좌표 제공 수단에 의해 제공되는 x축, y축 및 z축의 특정 패턴에 대한 3차원 좌표에 기초하여, 카메라의 각 픽셀별로 3차원 좌표에 대해 산출되는 관계식에 따라 3차원 캘리브레이션된 것일 수 있다. 예를 들면, 복수의 카메라들(120)은 3차원 캘리브레이션된 상태에서, 대상 모니터부(110)를 통해 디스플레이되는 복수의 패턴 각각의 픽셀에 대한 2차원 좌표와 3차원 캘리브레이션에 의한 픽셀별 3차원 좌표를 포함하는 복수의 영상 데이터들을 획득하며, 수신부(131)는 복수의 카메라들(120)로부터 패턴에 대한 복수의 영상 데이터들을 수신할 수 있다.

스티칭부(132)는 복수의 영상 데이터들 중에서 2차원 좌표와 3차원 좌표의 매핑으로, 패턴의 각 픽셀별로 인접하는 영상 데이터를 스티칭할 수 있다. 예를 들면, 스티칭부(132)는 복수의 카메라들(120)로부터 결정되는 각 픽셀별 2차원 좌표 및 3차원 좌표를 매핑하여 인접하는 영상 데이터들을 스티칭할 수 있으며, 좌표별 매핑으로 3차원 스캐닝할 수도 있다.

제어부(140)는 3차원 스캐닝 데이터로부터 패턴에 대한 이상 픽셀을 검출하여 디스플레이되는 패턴의 평면도 왜곡을 보정한다.

이 때, 디스플레이되는 패턴을 픽셀별로 검사하기 위해서는 복수 개의 카메라가 요구되나, 복수 개의 카메라를 이용하는 경우 스티칭 문제가 발생될 수 있다. 이에, 본 발명의 실시예에 따른 3차원 스캐닝 시스템(100)은 3차원 캘리브레이션된 복수의 카메라들(120)을 이용함으로써, 프로젝터 없이도 패턴에 대한 각 픽셀별 검사가 가능하고, 스티칭 문제를 해소할 수 있다.

제어부(140)는 어레이 배열된 형태의 3차원 캘리브레이션된 복수의 카메라들(120)로부터 획득되는 복수의 영상 데이터들로 스티칭된 3차원 스캐닝 데이터를 이용하여, 픽셀에 대한 이상 픽셀을 검출하며, 이상 픽셀에 대한 평면도 왜곡을 보정할 수 있다.

보다 상세하게는, 제어부(140)는 스티칭부(132)에 의해 스티칭된 3차원 스캐닝 데이터에서 픽셀의 각도, 위치, 색상 또는 밝기에 따라 이상 픽셀을 검출할 수 있으며, 이상 픽셀의 교정을 위해 대상 모니터부(110)에서 디스플레이되는 패턴의 각 픽셀별 복수의 카메라들(120)의 영상 데이터 획득 및 영상 데이터의 스티칭으로 인한 3차원 스캐닝을 반복하도록 제어할 수 있다. 이에 따라서, 제어부(140)는 해당되는 이상 픽셀에 대한 대상 모니터부(110)의 평면도 왜곡을 보정할 수 있다.

예를 들어 이상 픽셀이 검출되는 경우, 제어부(140)는 복수의 카메라들(120)의 회전 또는 이동의 변수를 제어하여 대상 모니터부(110)와 복수의 카메라들(120) 사이의 거리 및 각도를 단계적으로 최소화하고, 변경할 수 있다. 이로 인해, 제어부(140)는 복수의 카메라들(120) 각각이 교차하는 광선 간 거리의 제곱합을 최소화하여 획득되는 영상 데이터들의 스티칭에 따른 3차원 스캐닝으로 검출된 오류를 자동적으로 보정할 수 있다.

도 5a 및 도 5b는 본 발명의 실시예에 따른 3차원 스캐닝 방법의 흐름도를 도시한 것이다.

도 5a 및 도 5b의 방법은 본 발명의 실시예에 따른 3차원 스캐닝 시스템(100)에 의해 수행될 수 있다.

도 5a를 참조하면, 단계 510에서, 대상 모니터부를 이용하여 패턴을 디스플레이한다. 대상 모니터부는 픽셀의 위치에 대한 좌표로 디코딩 가능한 패턴을 디스플레이할 수 있다.

단계 520에서, 스캐닝부를 이용하여 3차원 캘리브레이션된 복수의 카메라들로부터 대상 모니터부를 통해 디스플레이되는 패턴의 각 픽셀(pixel)을 영상화한 복수의 영상 데이터들을 3차원 스캐닝한다.

도 5b를 참조하면, 단계 520은 수신부를 이용하여 복수의 카메라들로부터 패턴의 각 픽셀을 영상화한 복수의 영상 데이터들을 수신하는 단계 521 및 스티칭부를 이용하여 복수의 영상 데이터들을 스티칭하는 단계 522를 포함할 수 있다.

단계 521은 3차원 캘리브레이션된 복수의 카메라들로부터, 대상 모니터부를 통해 디스플레이되는 복수의 패턴 각각의 픽셀에 대한 2차원 좌표와 3차원 캘리브레이션에 의한 픽셀별 3차원 좌표를 포함하는 복수의 영상 데이터들을 수신할 수 있다. 이 때, 복수의 카메라들은 3차원 위치 표시 장비 또는 3차원 공간 좌표 장비의 3차원 좌표 제공 수단에 의해 제공되는 x축, y축 및 z축의 특정 패턴에 대한 3차원 좌표에 기초하여, 카메라의 각 픽셀별로 3차원 좌표에 대해 산출되는 관계식에 따라 3차원 캘리브레이션된 것일 수 있다.

단계 522는 복수의 영상 데이터들 중에서 2차원 좌표와 3차원 좌표의 매핑으로, 패턴의 각 픽셀별로 인접하는 영상 데이터를 스티칭하여 3차원 스캐닝할 수 있다.

단계 530에서, 제어부를 이용하여 상기 단계 522에 의해 스티칭된 3차원 스캐닝 데이터로부터 패턴에 대한 이상 픽셀을 검출하여 디스플레이되는 패턴의 평면 왜곡을 보정한다.

단계 530은 어레이 배열된 형태의 3차원 캘리브레이션된 복수의 카메라들로부터 획득되는 복수의 영상 데이터들로 스티칭된 3차원 스캐닝 데이터를 이용하여, 픽셀에 대한 이상 픽셀을 검출하며, 이상 픽셀에 대한 평면도 왜곡을 보정할 수 있다.

보다 상세하게는, 단계 530에서 제어부는 스티칭된 3차원 스캐닝 데이터에서 픽셀의 각도, 위치, 색상 또는 밝기에 따라 이상 픽셀을 검출할 수 있으며, 이상 픽셀의 교정을 위해 대상 모니터부에서 디스플레이되는 패턴의 각 픽셀별 복수의 카메라들의 영상 데이터 획득 및 영상 데이터의 스티칭으로 인한 3차원 스캐닝을 반복하도록 제어할 수 있다. 이에 따라서, 제어부는 해당되는 이상 픽셀에 대한 대상 모니터부의 평면도 왜곡을 보정할 수 있다.

예를 들어 이상 픽셀이 검출되는 경우, 제어부는 복수의 카메라들의 회전 또는 이동의 변수를 제어하여 대상 모니터부와 복수의 카메라들 사이의 거리 및 각도를 단계적으로 최소화하고, 변경할 수 있다. 이로 인해, 제어부는 복수의 카메라들 각각이 교차하는 광선 간 거리의 제곱합을 최소화하여 획득되는 영상 데이터들의 스티칭에 따른 3차원 스캐닝으로 검출된 오류를 자동적으로 보정할 수 있다.

이상에서 설명된 장치는 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPA(field programmable array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 어플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 콘트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.

소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.

실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.

이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.

그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.

100: 3차원 스캐닝 시스템
110: 대상 모니터부
111: 디스플레이되는 패턴의 픽셀(pixel)
120: 복수의 카메라들
121: 카메라 픽셀 영역
210: 3차원 위치 표시 장비
211: 카메라 픽셀
212: 광원의 관계식
220: 3차원 공간 좌표 장비

Claims

패턴을 디스플레이하는 대상 모니터부;
3차원 캘리브레이션된 복수의 카메라들로부터 상기 대상 모니터부를 통해 디스플레이되는 상기 패턴의 각 픽셀(pixel)을 영상화한 복수의 영상 데이터들을 3차원 스캐닝하는 스캐닝부; 및
상기 3차원 스캐닝 데이터로부터 상기 패턴에 대한 이상 픽셀을 검출하여 상기 디스플레이되는 패턴의 평면도 왜곡을 보정하는 제어부
를 포함하는 3차원 스캐닝 시스템.
제1항에 있어서,
상기 대상 모니터부는
픽셀의 위치에 대한 좌표로 디코딩 가능한 패턴을 디스플레이하는 것을 특징으로 하는, 3차원 스캐닝 시스템.
제1항에 있어서,
상기 스캐닝부는
상기 복수의 카메라들로부터 상기 패턴의 각 픽셀을 영상화한 상기 복수의 영상 데이터들을 수신하는 수신부; 및
상기 복수의 영상 데이터들을 스티칭하는 스티칭부
를 포함하는 3차원 스캐닝 시스템.
제3항에 있어서,
상기 복수의 카메라들은
3차원 좌표 제공 수단에 의해 제공되는 x축, y축 및 z축의 특정 패턴에 대한 3차원 좌표에 기초하여, 카메라의 각 픽셀별로 3차원 좌표에 대해 산출되는 관계식에 따라 3차원 캘리브레이션된 것을 특징으로 하는, 3차원 스캐닝 시스템.
제4항에 있어서,
상기 복수의 카메라들은
3차원 캘리브레이션된 상태에서, 상기 대상 모니터부를 통해 디스플레이되는 복수의 패턴 각각의 픽셀에 대한 2차원 좌표와 3차원 캘리브레이션에 의한 픽셀별 3차원 좌표를 포함하는 복수의 영상 데이터들을 획득하며,
상기 수신부는
상기 복수의 카메라들로부터 상기 패턴에 대한 상기 복수의 영상 데이터들을 수신하는, 3차원 스캐닝 시스템.
제5항에 있어서,
상기 스티칭부는
상기 복수의 영상 데이터들 중에서 2차원 좌표와 3차원 좌표의 매핑으로, 상기 패턴의 각 픽셀별로 인접하는 영상 데이터를 스티칭하여 3차원 스캐닝하는 것을 특징으로 하는, 3차원 스캐닝 시스템.
제6항에 있어서,
상기 제어부는
어레이 배열된 형태의 3차원 캘리브레이션된 상기 복수의 카메라들로부터 획득되는 상기 복수의 영상 데이터들로 스티칭된 상기 3차원 스캐닝 데이터를 이용하여, 상기 픽셀에 대한 이상 픽셀을 검출하며, 상기 이상 픽셀에 대한 평면도 왜곡을 보정하는, 3차원 스캐닝 시스템.
제1항에 있어서,
상기 대상 모니터부는
스트라이프(stripe), 격자 패턴 또는 체크 패턴 중 어느 하나의 패턴을 디스플레이하는 3차원 스캐닝 시스템
제1항에 있어서,
상기 복수의 카메라들은 좌, 우 또는 상, 하로 이동하면서 대상 모니터부를 통해 디스플레이되는 패턴의 각 픽셀별로 영상 데이터를 획득하는 3차원 스캐닝 시스템.
제1항에 있어서,
상기 복수의 카메라들은 좌, 우 또는 상, 하로 이동하면서 대상 모니터부를 통해 디스플레이되는 패턴의 각 픽셀별로 영상 데이터를 획득하는 3차원 스캐닝 시스템.
대상 모니터부에 의해, 패턴을 디스플레이하는 단계;
스캐닝부에 의해, 3차원 캘리브레이션된 복수의 카메라들로부터 상기 대상 모니터부를 통해 디스플레이되는 상기 패턴의 각 픽셀(pixel)을 영상화한 복수의 영상 데이터들을 3차원 스캐닝하는 단계; 및
제어부에 의해, 상기 3차원 스캐닝 데이터로부터 상기 패턴에 대한 이상 픽셀을 검출하여 상기 디스플레이되는 패턴의 평면 왜곡을 보정하는 단계
를 수행하는 명령어들을 포함하는 프로그램이 기록된 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체.
3차원 스캐닝 시스템의 동작 방법에 있어서,
대상 모니터부에 의해, 패턴을 디스플레이하는 단계;
스캐닝부에 의해, 3차원 캘리브레이션된 복수의 카메라들로부터 상기 대상 모니터부를 통해 디스플레이되는 상기 패턴의 각 픽셀(pixel)을 영상화한 복수의 영상 데이터들을 3차원 스캐닝하는 단계; 및
제어부에 의해, 상기 3차원 스캐닝 데이터로부터 상기 패턴에 대한 이상 픽셀을 검출하여 상기 디스플레이되는 패턴의 평면 왜곡을 보정하는 단계
를 포함하는 3차원 스캐닝 방법.
제12항에 있어서,
상기 대상 모니터부는
픽셀의 위치에 대한 좌표로 디코딩 가능한 패턴을 디스플레이하는 것을 특징으로 하는, 3차원 스캐닝 방법.
제12항에 있어서,
상기 3차원 스캐닝하는 단계는
상기 복수의 카메라들로부터 상기 패턴의 각 픽셀을 영상화한 상기 복수의 영상 데이터들을 수신하는 단계; 및
상기 복수의 영상 데이터들을 스티칭하는 단계
를 포함하는 3차원 스캐닝 방법.
제14항에 있어서,
상기 복수의 카메라들은
3차원 좌표 제공 수단에 의해 제공되는 x축, y축 및 z축의 특정 패턴에 대한 3차원 좌표에 기초하여, 카메라의 각 픽셀별로 3차원 좌표에 대해 산출되는 관계식에 따라 3차원 캘리브레이션된 것을 특징으로 하는, 3차원 스캐닝 방법.
제14항에 있어서,
상기 복수의 카메라들은
3차원 캘리브레이션된 상태에서, 상기 대상 모니터부를 통해 디스플레이되는 복수의 패턴 각각의 픽셀에 대한 2차원 좌표와 3차원 캘리브레이션에 의한 픽셀별 3차원 좌표를 포함하는 복수의 영상 데이터들을 획득하며,
상기 복수의 카메라들로부터 상기 패턴에 대한 상기 복수의 영상 데이터들을 수신하는, 3차원 스캐닝 방법.
제16항에 있어서,
상기 스티칭하는 단계는
상기 복수의 영상 데이터들 중에서 2차원 좌표와 3차원 좌표의 매핑으로, 상기 패턴의 각 픽셀별로 인접하는 영상 데이터를 스티칭하여 3차원 스캐닝하는 것을 특징으로 하는, 3차원 스캐닝 방법.
제17항에 있어서,
상기 제어부에 의해 어레이 배열된 형태의 3차원 캘리브레이션된 상기 복수의 카메라들로부터 획득되는 상기 복수의 영상 데이터들로 스티칭된 상기 3차원 스캐닝 데이터를 이용하여, 상기 픽셀에 대한 이상 픽셀을 검출하며, 상기 이상 픽셀에 대한 평면도 왜곡을 보정하는, 3차원 스캐닝 방법.
제1항에 있어서,
상기 대상 모니터부는
스트라이프(stripe), 격자 패턴 또는 체크 패턴 중 어느 하나의 패턴을 디스플레이하는 3차원 스캐닝 방법.
제13항에 있어서,
상기 복수의 카메라들은 좌, 우 또는 상, 하로 이동하면서 대상 모니터부를 통해 디스플레이되는 패턴의 각 픽셀별로 영상 데이터를 획득하는 3차원 스캐닝 방법.
3차원 캘리브레이션된 복수의 카메라들로부터 대상 모니터부를 통해 디스플레이되는 상기 패턴의 각 픽셀(pixel)을 영상화한 복수의 영상 데이터들을 3차원 스캐닝하는 스캐닝부; 및
상기 복수의 카메라들로부터 상기 패턴의 각 픽셀을 영상화한 상기 복수의 영상 데이터들을 수신하는 수신부; 및
상기 복수의 영상 데이터들을 스티칭하는 스티칭부
상기 스티칭된 결과로부터 상기 패턴에 대한 이상 픽셀을 검출하여 상기 디스플레이되는 패턴의 평면도 왜곡을 보정하는 제어부
를 포함하는 디스플레이의 이상 픽셀을 검출하는 3차원 스캐닝 시스템.
제21항에 있어서,
상기 복수의 카메라들은
3차원 좌표 제공 수단에 의해 제공되는 x축, y축 및 z축의 특정 패턴에 대한 3차원 좌표에 기초하여, 카메라의 각 픽셀별로 3차원 좌표에 대해 산출되는 관계식에 따라 3차원 캘리브레이션된 것을 특징으로 하는,디스플레이의 이상 픽셀을 검출하는 3차원 스캐닝 시스템.
제21항에 있어서,
상기 복수의 카메라들은
3차원 캘리브레이션된 상태에서, 상기 대상 모니터부를 통해 디스플레이되는 복수의 패턴 각각의 픽셀에 대한 2차원 좌표와 3차원 캘리브레이션에 의한 픽셀별 3차원 좌표를 포함하는 복수의 영상 데이터들을 획득하며,
상기 수신부는
상기 복수의 카메라들로부터 상기 패턴에 대한 상기 복수의 영상 데이터들을 수신하는,디스플레이의 이상 픽셀을 검출하는 3차원 스캐닝 시스템.
제22항에 있어서,
상기 스티칭부는
상기 복수의 영상 데이터들 중에서 2차원 좌표와 3차원 좌표의 매핑으로, 상기 패턴의 각 픽셀별로 인접하는 영상 데이터를 스티칭하여 3차원 스캐닝하는 것을 특징으로 하는, 디스플레이의 이상 픽셀을 검출하는 3차원 스캐닝 시스템.
제22항에 있어서,
상기 대상 모니터부는
스트라이프(stripe), 격자 패턴 또는 체크 패턴 중 어느 하나의 패턴을 디스플레이하는 디스플레이의 이상 픽셀을 검출하는 3차원 스캐닝 시스템.
제22항에 있어서,
상기 복수의 카메라들은 좌, 우 또는 상, 하로 이동하면서 대상 모니터부를 통해 디스플레이되는 패턴의 각 픽셀별로 영상 데이터를 획득하는 디스플레이의 이상 픽셀을 검출하는 3차원 스캐닝 시스템.
제22항에 있어서,
상기 스티칭부는
상기 복수의 영상 데이터들 중에서 2차원 좌표와 3차원 좌표의 매핑으로, 상기 패턴의 각 픽셀별로 인접하는 영상 데이터를 스티칭하여 3차원 스캐닝하는 것을 특징으로 하는, 디스플레이의 이상 픽셀을 검출하는 3차원 스캐닝 시스템.
3차원 스캐닝 시스템의 검사 대상이 되는 모니터에 있어서,
상기 모니터는
픽셀의 위치에 대한 좌표로 디코딩 가능한 패턴을 디스플레이하하며,
상기 3차원 스캐닝 시스템은
3차원 캘리브레이션된 복수의 카메라들로부터 상기 모니터를 통해 디스플레이되는 상기 패턴의 각 픽셀(pixel)을 영상화한 복수의 영상 데이터들을 3차원 스캐닝하고, 상기 3차원 스캐닝 데이터로부터 상기 패턴에 대한 이상 픽셀을 검출하여 상기 디스플레이되는 패턴의 평면도 왜곡을 보정하는 것을 특징으로 하는, 모니터.