KR20220008466A - 3차원 점군 데이터의 메쉬 생성 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 3차원 점군 데이터의 메쉬 생성 방법 및 장치에 대한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 메쉬 생성 방법은 3차원 점군 데이터를 일정 크기를 갖는 복수 개의 복셀로 분할하는 단계, 각각의 복셀 내부의 점들이 표면을 구성하는지 판단하는 단계, 내부의 점들이 표면을 구성한다고 판단된 복셀의 경우 복셀의 메쉬를 생성하고, 외곽점을 검출하되, 내부의 점들이 표면을 구성하지 않는다고 판단된 복셀에 대하여는, 상기 내부의 점들이 표면을 구성한다고 판단될 때까지 상기 복셀의 한변의 길이를 절반으로 줄여 재분할하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명에서 제안하는 메쉬 생성 방법 및 장치에 따르면, 방대한 3차원 점군 데이터를 기반으로 하더라도 보다 효율적으로 메쉬를 생성할 수 있다.

Description

3차원 점군 데이터의 메쉬 생성 방법 및 장치{Apparatus and Method of Generating Meshes of 3-Dimensional Point Cloud}

본 발명은 3차원 모델링을 위한 3차원 점군 데이터로부터 표면 정보를 갖는 메쉬 생성 방법 및 장치에 대한 것이다.

3차원 영상 데이터 중 하나인, 포인트 클라우드(point cloud), 즉 3차원 점군 데이터(3-dimensional point cloud data)는 3차원 공간 상의 좌표계에 속한 점들의 집합으로써, 센서, 스캐너 혹은 카메라를 갖춘 장치 등에 의해 생성될 수 있다.

이러한 3차원 점군 데이터에 포함되는 각각의 점들은 일반적으로 3차원 좌표계에서 점은 x, y, z 좌표로 정의되며, 3차원 모델의 구성을 위해 사용될 수 있다. 또한, 물체의 표면 및 형태를 나타내거나, 지형이나 구조물의 형상이나 배치, 즉 위치정보를 나타내기 위하여 활용된다.

이 때, 3차원 점군 데이터 자체가 표면 및 형태 등에 대한 정보를 가지고 있는 것은 아니다. 한편, 표면 정보는 3차원 모델링 수행 시 컬러 정보를 갖는 텍스쳐(texture)를 입혀 보다 실제와 같은 형태로 나타내는 데에 활용된다. 또한, 물리 엔진과 결합하여 가상의 객체와 실제 공간이 서로 부딪히는 것과 같은 인터랙션(interaction)에도 필수적인 정보이다. 따라서, VR(Virtual Reality), AR(Augmented Reality), MR(Mixed Reality), 자율주행에 활용되기 위하여, 3차원 점군 데이터를 표면 정보를 갖는 데이터로 나타내는 것은 필수적이라 할 수 있다. 일반적으로, 3차원 점군 데이터는 표면 정보를 갖는 작은 면 단위인 삼각형의 메쉬(mesh)를 생성하는데 사용되며, 메쉬는 3차원 모델링의 기반이 된다. 도 1은 3차원 점군 데이터와 이를 기반으로 생성된 메쉬를 나타낸 도면이다.

3차원 점군 데이터로부터 표면 정보를 갖는 메쉬를 생성하는 기술은 종래부터 활용되어 왔다. 하지만 데이터를 획득하는 센서의 성능이 좋아짐에 따라 다뤄야하는 데이터의 양이 많아지는 데에 비해 메쉬 생성 방법은 데이터의 양이 많아지는 속도를 따라가지 못하고 있는 실정이다.

상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해, 본 발명의 목적은 3차원 모델링을 위하여 3차원 점군 데이터로부터 메쉬 생성 방법 및 장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 목적은, 방대한 3차원 점군 데이터를 이용하여 효율적인 메쉬 생성 방법 및 장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허청구범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한, 본 발명에 따른 메쉬 생성 방법은, 3차원 점군 데이터를 일정 크기의 복수 개 복셀로 분할하는 단계, 각각의 복셀 내부의 점들이 표면을 구성하는지 판단하는 단계, 내부의 점들이 표면을 구성한다고 판단된 복셀의 경우, 상기 복셀의 메쉬를 생성하고, 외곽점을 검출하고, 내부의 점들이 표면을 구성하지 않는다고 판단된 복셀에 대하여는, 상기 내부의 점들이 표면을 구성한다고 판단될 때까지 상기 복셀의 한 변의 길이를 절반으로 줄여 재분할하는 것을 특징으로 할 수 있다.

한편, 상기 메쉬 생성 방법은, 내부의 점들이 표면을 구성한다고 판단된 복셀의 경우, 외곽점 검출을 수행한 뒤 이웃한 복셀과 병합할 수 있다.

한편, 상기 메쉬 생성 방법은, 상기 복셀의 한 변의 길이가 기 설정된 최소 값보다 작아지지 않을 때까지만 재분할할 수 있다.

상기 목적을 달성하기 위한, 본 발명에 따른 메쉬 생성 장치는, 신호를 송수신하는 통신부, 3차원 점군 데이터를 복수 개의 복셀로 분할하고, 각각의 복셀 내부의 점들이 표면을 구성하는지 판단하고, 내부의 점들이 표면을 구성하다고 판단된 복셀의 경우, 상기 복셀의 메쉬를 생성하고, 외곽점을 검출하며, 내부의 점들이 표면을 구성하지 않는다고 판단된 복셀에 대하여는, 상기 내부의 점들이 표면을 구성한다고 판단될 때까지 상기 복셀의 한 변의 길이를 절반으로 재분할하는 프로세서를 포함할 수 있다.

한편, 상기 메쉬 생성 방법은, 내부의 점들이 표면을 구성한다고 판단된 복셀의 경우, 외곽점 검출을 수행한 뒤 이웃한 복셀과 병합할 수 있다.

한편, 상기 메쉬 생성 방법은, 상기 복셀의 한 변의 길이가 기 설정된 최소값보다 작아지지 않을 때 까지만 재분할하는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 방대한 3차원 점군 데이터로부터 메쉬를 효율적으로 생성할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 복셀 분할 및 병합을 기반으로 3차원 점군 데이터로부터 메쉬를 생성할 수 있다.

본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 3차원 점군 데이터와 이를 기반으로 하여 생성된 메쉬를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 메쉬 생성을 위한 복셀 분할 및 복셀 병합 구조를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 메쉬 생성 방법을 흐름도로 나타낸 도면이다.
도 4 및 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 메쉬 생성 방법을 순서도로 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 메쉬 생성 및 외곽점 검출 과정의 흐름도를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 점군 데이터의 2차원 투영을 활용한 메쉬 생성 및 외곽점 검출 방법을 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 표면 구성 여부를 판단하여 복셀을 분할한 결과를 나타낸 도면이다.
도 9은 본 발명의 일 실시예에 따른 메쉬 생성 장치를 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 복수 개의 메쉬 생성 장치를 포함하는 시스템을 나타낸 도면이다.

이하에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.

본 발명의 실시 예를 설명함에 있어서 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그에 대한 상세한 설명은 생략한다. 그리고, 도면에서 본 발명에 대한 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

본 발명에 있어서, 서로 구별되는 구성요소들은 각각의 특징을 명확하게 설명하기 위함이며, 구성요소들이 반드시 분리되는 것을 의미하지는 않는다. 즉, 복수의 구성요소가 통합되어 하나의 하드웨어 또는 소프트웨어 단위로 이루어질 수도 있고, 하나의 구성요소가 분산되어 복수의 하드웨어 또는 소프트웨어 단위로 이루어질 수도 있다. 따라서, 별도로 언급하지 않더라도 이와 같이 통합된 또는 분산된 실시 예도 본 발명의 범위에 포함된다.

본 발명에 있어서, 다양한 실시 예에서 설명하는 구성요소들이 반드시 필수적인 구성요소들을 의미하는 것은 아니며, 일부는 선택적인 구성요소일 수 있다. 따라서, 일 실시 예에서 설명하는 구성요소들의 부분집합으로 구성되는 실시 예도 본 발명의 범위에 포함된다. 또한, 다양한 실시 예에서 설명하는 구성요소들에 추가적으로 다른 구성요소를 포함하는 실시 예도 본 발명의 범위에 포함된다.

실제 공간에 대한 입체(3차원) 공간 모델을 생성하기 위해, 실제 공간을 레이저 스캐너로 스캐닝 하여 3차원 점군 데이터(포인트 클라우드, point cloud)를 수집하는 기술이 제안되었다. 이러한 기술은 컴퓨터 그래픽스, 자율주행, 가상현실, 증강현실, 혼합현실과 같은 다양한 분야에서 활용되고 있으며, 실제 공간에 보다 가까운 입체 공간 모델을 생성함에 있어서, 공간 및 객체의 표면 정보는 매우 중요한 역할을 담당하고 있다. 한편, 3차원 공간에 대한 점군 데이터는 대상 물체가 어느 방향으로 표면을 이루고 있는지에 대한 정보는 가지고 있지 않으므로, 점군 데이터를 기반으로 표면 정보를 표현하는 메쉬 데이터를 생성하는 것이 필요하다.

메쉬 데이터를 생성하는 방법을 포함하여, 종래에 다양한 방법으로 표면을 구성하는 작업이 이루어져왔다. 한편, 실제 공간에 가까운 입체 공간 모델에 대한 수요가 증가하고, 센서의 성능이 점차 향상됨에 따라, 획득되는 점군 데이터의 양이 증가하고 있다. 이러한 추세에 따라 보다 효율적이고 빠르게 점군 데이터로부터 메쉬 데이터를 구성하는 방법이 필요하다.

따라서 본 발명에서는 복셀의 분할 및 병합 방법을 활용하여 단순한 구조에서는 큰 단위로, 복잡한 구조에서는 작은 단위로 생성된 복셀을 기반으로, 메쉬를 생성하는 유동적인 3차원 점군 데이터 처리 방법을 적용해, 보다 효율적이고 빠른 표면 구성 방법을 제안한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들에 대해서 설명한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 메쉬 생성을 위한 복셀 분할 및 복셀 병합을 나타낸 도면이다.

3차원 점군 데이터를 일정 크기의 정육면체, 즉 복셀(voxel)로 분할하고 각각 복셀 내부에 있는 점들끼리 2차원으로 투영하여 일련의 표면 정보를 갖는 메쉬 생성을 실행한 후, 이를 다시 하나로 병합해 전체에 대한 3차원 메쉬 데이터를 획득하는 과정을 수행할 수 있다.

이 과정에서 복셀의 한 변의 크기는 줄어들 수 있으며, 이에 대하여는 하기에서 도 3 내지 도 9를 참조하여 더욱 상세하게 설명할 것이다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 메쉬 생성 방법을 흐름도로 나타낸 도면이다.

먼저, 3차원 점의 집합으로 구성된 점군 데이터(301)가 입력될 수 있다. 이 경우 3차원 점군 데이터는 센서, 스캐너 등을 이용하여 수집된 것일 수 있으며, 실제 공간, 실제 객체를 기반으로 생성된 것일 수 있다.

입력된 3차원 점군 데이터(301)를 한 변의 길이가 L인 정육면체, 즉 복셀로 분할(302)할 수 있다. 이 때 L은 적절히 기 설정된 값일 수 있으며, 이 단계에서 3차원 점군 데이터는 복수 개의 복셀로 구분될 수 있다. 각 복셀 내부에는 한 개 이상의 점이 포함될 수 있다.

이 후, 각 복셀 마다 내부의 점들이 표면을 구성하고 있는지에 대한 여부를 판단(303)할 수 있다. 일 실시예로서, 한 복셀 내부에 N개의 점이 존재한다고 가정한다. 이 때, 이 N개의 점을 P 라 하고, P로 주성분 분석을 수행할 수 있다. 주성분 분석을 통해, 법선 벡터와 P의 중심점 m을 획득할 수 있다. 이 때 중심점 m, 법선 벡터를 이용하여, P에 대한 가상의 평면을 구성할 수 있다.

하기 [식 1]에서, 구성된 가상의 평면과 각 점의 거리는 di로 나타날 수 있고, 복셀 내의 점의 개수는 N일 수 있다. 일 실시예로서, 하기 [식 1]에서 정의한 R을 활용하여 표면의 여부를 판단할 수 있다.

[식 1]

이 때, 상기 [식 1]에서 정의한 R이 일정 값보다 작게 나타나면 표면이라고 판단할 수 있으며, 일정 값은 적절하게 기 설정된 값일 수 있다. R이 일정 값보다 작게 나타나 복셀 내부의 점들이 표면을 구성한다고 판단된 경우에는, P를 기반으로 메쉬(mesh)를 생성한 뒤, 외곽점을 검출(304)하고, 이웃한 복셀과 병합(305)하여, 3차원 메쉬 데이터(307)를 생성할 수 있다. 이 과정에 대하여는, 하기에서 더욱 상세히 설명할 것이다.

한편, 상기 [식 1]에서 정의한 R이 일정 값보다 크게 나타나면, 표면을 구성하지 않는 것으로 판단하고, 복셀의 한 변 길이를 절반으로 감소(L=L/2)(308)시켜 다시 한 변의 길이가 L인 복셀로 분할할 수 있다. 이후, 한 변의 길이가 절반으로 줄어든 복셀 내의 점을 기반으로, 표면 구성 여부를 다시 판단(303)할 수 있다. 다만, 복셀의 한 변 길이를 절반으로 감소시키기 전에, 현재 복셀의 한 변의 길이 L가 기 설정된 최소 길이

보다 작은 지를 판단(306)할 수 있다. 일 실시예로서, 기 설정된 최소 길이

는 사용자에 의해 정의될 수 있다.

이로써, 복셀이 평면을 구성한다고 판단될 때까지, 복셀의 한 변의 길이를 감소시켜 가면서 표면 구성 여부를 다시 판단(303)할 수 있고, 복셀 내의 점이 표면을 구성한다고 판단되면 그 이후 과정은 상기에서 언급한 바와 같이 각 복셀의 메쉬를 생성하고, 외곽점을 검출하고, 이웃한 복셀과 병합(305)하며, 3차원 메쉬 데이터를 생성(307)할 수 있다. 이러한 과정에 대하여는, 하기에서 더욱 상세히 설명할 것이다.

다만, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 해당하여, 이에 제한되는 것은 아니므로, 일부 단계가 추가되거나, 제외될 수 있고, 순서가 변경될 수 있다.

도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 메쉬 생성 방법을 순서도로 나타낸 도면이다. 보다 구체적으로, 도 4 및 도 5는 도 3의 메쉬 생성 방법을 보다 상세하게 단계 별로 나타낸 것으로서, 설명의 명확성을 위해 도 3의 메쉬 생성 방법을 두 도면에 나누어 나타낸 것이다.

따라서, 도 3에서 설명한 기술적 특징은 도 4 및 도 5에도 그대로 적용될 수 있음은 자명하며, 이에 한정되는 것은 아니다.

도 4는, 일 실시예로서 내부의 점들이 표면을 구성한다고 판단된 복셀에 대하여 적용될 수 있는 단계를 중심으로 순서도를 상세히 나타낸 것이고, 도 5는 일 실시예로서 내부의 점들이 표면을 구성하지 않는다고 판단된 복셀에 대하여 적용될 수 있는 단계를 중심으로 순서도를 상세히 나타낸 것이다.

일 실시예로서, 메쉬 생성을 위하여 먼저 입력된 3차원 점군 데이터를 복수 개의 복셀로 분할하는 단계(401, 501)를 수행할 수 있다. 이 때 모든 복셀의 한 변의 길이는 L일 수 있다.

이후, 각각의 복셀 내부의 점들이 표면을 구성하는지 판단(402, 502)할 수 있다. 복수 개로 분할된 복셀 각각에 대하여 표면 구성 여부를 판단하는 것이다. 복셀 내부의 점들이 표면을 구성하는지 여부는 상기에서 설명한 바에 따를 수 있으며, 이에 대하여는 도 6 내지 도 7을 참조하여서도 더욱 상세하게 설명할 것이다.

먼저, 내부의 점들이 표면을 구성한다고 판단된 복셀에 대하여는, 각각의 점을 이어 삼각형 면인 메쉬를 생성하고, 외곽점을 검출(403)하고, 이웃한 복셀과 병합(404)할 수 있다. 일 실시예로서, 이웃한 복셀과 병합(404)하는 과정은 이웃한 복셀로부터 생성된 메쉬와 병합하는 과정을 의미할 수 있다. 이는 이웃한 복셀 또한 복셀 내부의 점들이 표면을 구성하는 것으로 판단되었음을 의미한다. 즉, 이웃한 복셀과 병합하는 과정은, 표면으로 판단된 복셀에 대해서만 적용되는 것이며, 이는 복셀 내부의 점들이 메쉬화되었음을 의미할 수 있다. 다른 메쉬와 연결하여 전체 3차원 메쉬 데이터를 획득하는 과정에 해당할 수 있다. 이 때, 병합은 상기에서 도출된 외곽점을 연결하여 메쉬 병합하는 것을 의미할 수 있다. 상기 과정에 대하여는 도 6 및 도 7을 참조하여 더욱 상세하게 설명할 것이다.

한편, 내부의 점들이 표면을 구성하지 않는다고 판단된 복셀에 대하여는, 표면을 구성할 때까지 복셀 한 변의 길이를 감소시켜 재분할(503)할 수 있다. 일 실시예로서, 현재 복셀의 한 변의 길이가 L이라면, 복셀 한 변의 길이를 L/2로 줄여 다시 분할할 수 있다. 이는 상기 도 3에서 설명한 바와 동일할 수 있다. 이후, 복셀 내부의 점들이 표면을 구성하는지 여부를 판단하고, 표면을 구성하지 않는다고 판단되면, 다시 복셀의 한 변의 길이를 절반으로 줄여, 표면의 구성 여부를 판단할 수 있다. 일 실시예로서, 복셀의 한 변의 길이를 줄이는 과정은 복셀의 한 변의 길이가 기 설정된 최소 값인

보다 작아지기 전까지 수행될 수 있다. 복셀의 한 변의 길이가

가 되기 이전에, 복셀 내부의 점들이 표면을 구성한다고 판단되면, 상기에서 도 4를 참조하여 설명한 바와 같이, 메쉬를 생성할 수 있으며, 외곽점을 검출(504)할 수 있다. 이후 이웃한 복셀과 병합(505)할 수 있으며, 이는 상기에서 언급한 바와 같이 다른 메쉬와 연결되는 과정일 수 있다. 이에 대하여는, 도 6 내지 도 7을 참조하여 더욱 상세하게 설명할 것이다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 메쉬 생성 및 외곽점 검출 과정의 흐름도를 나타낸 도면이며, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 점군 데이터의 2차원 투영을 활용한 메쉬 생성 방법을 나타낸 도면이다. 보다 구체적으로는, 도 6은, 도 3의 각 복셀의 메쉬 생성 및 외곽점 검출(도 3, 304) 과정, 도 4의 각 복셀의 메쉬를 생성하고 외곽점을 검출하는 단계(403), 도 5의 각 복셀의 메쉬를 생성하고 외곽점을 검출하는 단계(504)를 더욱 상세히 나타낸 도면이고, 도 7은 XY 평면에 점군 데이터를 투영하는 과정에 대하여 나타낸 도면이다.

일 실시예로서, 표면을 구성하는 것으로 판단된 각 복셀의 메쉬를 생성하고 외곽점을 검출하는 과정(도 3, 304) 이전에는, 상기에서 설명한 바와 같이, 3차원 점군 데이터가 입력될 수 있다(601). 이는, 도 3의 3차원 점군 데이터(301)와 동일할 수 있다.

입력된 3차원 점군 데이터의 복셀에 포함된 점들이 표면을 구성한다고 판단되는 경우, 이를 기반으로 주성분 분석을 수행할 수 있다. 일 실시예로서, 주성분 분석 결과로는 점들이 구성한다고 판단된 가상의 표면을 기반으로, 2개의 기저 벡터와 1개의 법선 벡터가 획득될 수 있다(602). 이때 두 기저 벡터가 각각 X, Y축이 되도록 설정한 뒤, XY 평면에 점군 데이터를 투영할 수 있다(603). 이 경우, 복셀 내의 3차원 점 데이터는, 2차원 데이터로 표현될 수 있다. 이는, 도 7의 좌측 상단 및 우측 상단의 도면에 해당할 수 있다.

일 실시예로서, XY 평면에 투영된 2차원 데이터를 사용하여 삼각화(Triangulation)를 수행할 수 있다(604). 삼각화 방법으로는 다양한 삼각화 알고리즘이 사용될 수 있으나, 일 실시예로서 들로네 삼각화(Delaunay triangulation)을 활용할 수 있다. 이 경우 2차원 상에서 삼각화된 결과는 3차원 데이터의 순번(index)으로 구성될 수 있다. 즉, 복셀 내의 3차원 점 데이터에 포함되는 점 각각에 인덱스를 부여할 수 있다. 예를 들어 복셀 내에 N개의 3차원 점이 포함되어 있다고 가정하면, N개의 점에 각각의 인덱스를 임의의 규칙을 적용하여 부여할 수 있다. 삼각화된 결과는 각각의 삼각형이 이루는 세 점에 해당하는 번호 3개를 조합한 결과로 출력될 수 있다. 예를 들어, (1, 2, 3), (1, 2, 5), …등으로 출력될 수 있다. 이는, 도 7의 우측 하단의 도면에 해당할 수 있다.

또한 투영된 2차원 상태(도 7의 우측 상단의 도면)에서 외곽점 검출도 함께 수행한다(605). 외곽점 검출도 삼각화와 동일하게 2차원 상에서 컨케이브 헐(Concave hull) 알고리즘과 같은 알고리즘을 이용하여 외곽점 검출을 수행하고 외곽점에 해당하는 점의 번호를 출력해 이를 복셀 내에 포함된, 실제 3차원 점 데이터에 매칭하여 외곽점을 획득한다. 이렇게 도출된 외곽점은 다른 메쉬와 병합되는데 사용될 수 있으며, 이는 도 4 및 도 5를 참조하여 설명한 바와 동일할 수 있다.

이 후 이 3개의 점의 인덱스를 3차원 점군 데이터에 다시 매칭하게 되면 도 7의 좌측 하단 도면과 같이 기존 입력된 3차원 데이터의 메쉬를 얻을 수 있다. 마지막으로 이렇게 획득한 3차원 데이터를 출력한다(606, 607). 일 실시예로서, 출력된 3차원 데이터는 도 7의 좌측 하단의 도면과 같을 수 있다. 이와 같이 2차원 평면에 투영하여 연산 후 3차원 데이터를 출력하는 방법은, 계산해야 하는 차원의 수가 3차원에서 2차원 즉, (x, y, z)에서 (x, y)로 줄어들기 때문에, 3차원을 그대로 연산하는 것에 비해 상당한 연산량을 줄일 수 있다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 표면 구성 여부를 판단하여 복셀을 분할한 결과를 나타낸 도면이다.

상기에서 언급한 바와 같이, 도 8은 서로 다른 크기의 복셀로 분할된 결과를 나타낸 도면이다. 3차원 점군 데이터를 복셀 단위로 분할하고, 또한 분할할 때 표면 구성 여부에 따라 도 8과 같이 구조가 단순한 영역에서는 큰 복셀, 구조가 복잡한 영역에서는 작은 복셀로 분할하여 연산 속도와 정확도를 함께 향상시킬 수 있고, 표면 정보를 갖는 메쉬를 생성할 때 2차원으로 투영하여 2차원 상에서 연산함으로써 보다 효율적으로 결과를 얻을 수 있다.

도 9은 본 발명의 일 실시예에 따른 메쉬 생성 장치를 나타낸 도면이다.

보다 상세하게는, 도 9는 본 발명의 일 실시 예로서 RAM(Random Access Memory)(9011) 및 ROM(Read Only Memory)(9012)을 포함하는 메모리(901)와 프로세서(902), 사용자 인터페이스 입력 장치(906), 사용자 인터페이스 출력 장치(907), 스토리지(903), 네트워크 인터페이스(904), 버스(900)를 포함하는, 메쉬 생성 장치와, 메쉬 생성 방법 및 장치를 실행하는 컴퓨터 시스템을 도시한 것이다.

일 실시예로서, 상기 메쉬 생성 방법은 상기에서 언급한 방법일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.

또한, 도 9에 도시되지는 않았으나, 메쉬 생성 장치와, 메쉬 생성 방법 및 장치를 실행하는 컴퓨터 시스템은 외부와 신호를 송수신하는 통신부를 더 포함할 수 있다.

프로세서(902)는 중앙 처리 장치(CPU) 또는 메모리(901) 및/또는 스토리지(903)에 저장된 명령어들에 대한 처리를 실행하는 반도체 장치일 수 있다. 메모리(901) 및 스토리지(903)는 다양한 종류의 휘발성 또는 비휘발성 저장 매체를 포함할 수 있다.

따라서, 본 명세서에 개시된 실시예들과 관련하여 설명된 방법 또는 알고리즘의 단계는 프로세서(902)에 의해 실행되는 하드웨어, 소프트웨어 모듈, 또는 그 2 개의 결합으로 직접 구현될 수 있다. 소프트웨어 모듈은 RAM 메모리, 플래시 메모리, ROM 메모리, EPROM 메모리, EEPROM 메모리, 레지스터, 하드 디스크, 착탈형 디스크, CD-ROM과 같은 저장 매체(즉, 메모리(901) 및/또는 스토리지(903))에 상주할 수도 있다. 예시적인 저장 매체는 프로세서(902)에 커플링되며, 그 프로세서(902)는 저장 매체로부터 정보를 판독할 수 있고 저장 매체에 정보를 기입할 수 있다. 다른 방법으로, 저장 매체는 프로세서(902)와 일체형일 수도 있다. 프로세서 및 저장 매체는 주문형 집적회로(ASIC) 내에 상주할 수도 있다. ASIC는 사용자 단말기 내에 상주할 수도 있다. 다른 방법으로, 프로세서 및 저장 매체는 사용자 단말기 내에 개별 컴포넌트로서 상주할 수도 있다.

본 발명의 예시적인 방법들은 설명의 명확성을 위해서 동작의 시리즈로 표현되어 있지만, 이는 단계가 수행되는 순서를 제한하기 위한 것은 아니며, 필요한 경우에는 각각의 단계가 동시에 또는 상이한 순서로 수행될 수도 있다. 본 개시에 따른 방법을 구현하기 위해서, 예시하는 단계에 추가적으로 다른 단계를 포함하거나, 일부의 단계를 제외하고 나머지 단계를 포함하거나, 또는 일부의 단계를 제외하고 추가적인 다른 단계를 포함할 수도 있다.

도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 복수 개의 메쉬 생성 장치를 포함하는 시스템을 나타낸 도면이다.

일 실시예로서, 도 10의 시스템에 포함된 메쉬 생성 장치(1001) 및 다른 메쉬 생성 장치(1003)는 도 9의 메쉬 생성 장치일 수 있으며, 메쉬 생성 방법을 수행하는 장치일 수 있다. 또한, 상기 메쉬 생성 방법은 상기에서 언급한 방법일 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니다.

일 실시예로서, 메쉬 생성 장치(1001)와 다른 메쉬 생성 장치(1003)는 동일한 3차원 점군 데이터의 서로 다른 부분의 메쉬 생성을 수행할 수 있다. 이 경우, 제어센터(1002)는 메쉬 생성 장치(1001)와 다른 메쉬 생성 장치(1003)가 생성한 각각의 메쉬를 결합할 수 있으며, 결론적으로 하나의 3차원 점군 데이터에 대한 메쉬 생성을 보다 신속하게 수행할 수 있다.

다른 실시예로서, 메쉬 생성 장치(1001)와 다른 메쉬 생성 장치(1003)는 서로 다른 3차원 점군 데이터를 기반으로 메쉬 생성을 수행할 수 있다. 이 경우, 제어센터(1002)는 상기 메쉬 생성 장치(1001)와 다른 메쉬 생성 장치(1003)로부터 각각 생성된 메쉬를 기반으로 3차원 모델링을 각각 수행하고, 자율 주행, 그래픽스, 증강 현실, 가상 현실 등과 같은 분야에 적용할 수 있다.

본 개시의 다양한 실시 예는 모든 가능한 조합을 나열한 것이 아니고 본 개시의 대표적인 양상을 설명하기 위한 것이며, 다양한 실시 예에서 설명하는 사항들은 독립적으로 적용되거나 또는 둘 이상의 조합으로 적용될 수도 있다.

예를 들어, 본 발명의 일 실시예에 따른 메쉬 생성 방법은, 컴퓨팅 장치에서 실행되는 컴퓨터 프로그램의 형태로 구현될 수 있다. 일 실시예로서, 컴퓨팅 장치에서, 3차원 점군 데이터를 일정 크기를 갖는 복수 개의 복셀로 분할하는 단계; 각각의 복셀 내부의 점들이 표면을 구성하는지 판단하는 단계; 내부의 점들이 표면을 구성한다고 판단된 복셀의 경우 복셀의 메쉬를 생성하고, 외곽점을 검출하되, 내부의 점들이 표면을 구성하지 않는다고 판단된 복셀에 대하여는, 상기 내부의 점들이 표면을 구성한다고 판단될 때까지 상기 복셀의 한변의 길이를 절반으로 줄여 재분할하는 단계를 실행시키는, 비-일시적 컴퓨터 판독가능한 저장매체에 저장된 컴퓨터 프로그램의 형태로 구현될 수 있다.

또한, 본 개시의 다양한 실시 예는 하드웨어, 펌웨어(firmware), 소프트웨어, 또는 그들의 결합 등에 의해 구현될 수 있다. 하드웨어에 의한 구현의 경우, 하나 또는 그 이상의 ASICs(Application Specific Integrated Circuits), DSPs(Digital Signal Processors), DSPDs(Digital Signal Processing Devices), PLDs(Programmable Logic Devices), FPGAs(Field Programmable Gate Arrays), 범용 프로세서(general processor), 컨트롤러, 마이크로 컨트롤러, 마이크로 프로세서 등에 의해 구현될 수 있다.

본 개시의 범위는 다양한 실시 예의 방법에 따른 동작이 장치 또는 컴퓨터 상에서 실행되도록 하는 소프트웨어 또는 머신-실행 가능한 명령들(예를 들어, 운영체제, 애플리케이션, 펌웨어(firmware), 프로그램 등), 및 이러한 소프트웨어 또는 명령 등이 저장되어 장치 또는 컴퓨터 상에서 실행 가능한 비-일시적 컴퓨터-판독가능 매체(non-transitory computer-readable medium)를 포함한다. 예를 들어,

이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로, 본 발명의 범위는 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.

1001: 메쉬 생성 장치
1002: 제어 센터
1003: 메쉬 생성 장치

Claims (1)

1. 3차원 점군 데이터를 이용하여 메쉬 생성 방법에 있어서,
   3차원 점군 데이터를 일정 크기를 갖는 복수 개의 복셀로 분할하는 단계;
   각각의 복셀 내부의 점들이 표면을 구성하는지 판단하는 단계;
   내부의 점들이 표면을 구성한다고 판단된 복셀의 경우
   복셀의 메쉬를 생성하고, 외곽점을 검출하되,
   내부의 점들이 표면을 구성하지 않는다고 판단된 복셀에 대하여는,
   상기 내부의 점들이 표면을 구성한다고 판단될 때까지 상기 복셀의 한변의 길이를 절반으로 줄여 재분할하는 것을 특징으로 하는, 메쉬 생성 방법.

Images