KR20220037939A - 3d imaging device with digital micromirror device and operating method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 3차원 이미지 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 디지털 마이크로미러 디바이스(digital micromirror device, DMD)를 이용하여 타겟 분석과 거리를 측정하는 3차원 이미지 장치 및 그 동작 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a three-dimensional image apparatus, and more particularly, to a three-dimensional image apparatus for analyzing a target and measuring a distance using a digital micromirror device (DMD), and an operating method thereof.
광학 센서 중의 하나인 TOF 근접 거리 센서는 펄스가 방사된 기준 시점과 타겟으로부터 반사되어 되돌아오는 펄스의 검출시점 사이의 시간차를 측정하여 거리와 깊이를 측정한다. TOF 근접 거리 센서는 레이저, 발광다이오드(LED) 등의 이미터와 같은 변조된 광원과 단일 고속 포토다이오드 등의 수신기로 구성되며, TOF(Time-of-Flight)는 비행시간을 나타내는 것으로, 빛을 쏘아서 반사되어 오는 시간을 측정하여 거리를 계산하는 데 이용된다. The TOF proximity sensor, which is one of the optical sensors, measures the distance and depth by measuring the time difference between the reference point at which the pulse is emitted and the point at which the pulse is reflected back from the target. The TOF proximity sensor consists of a modulated light source such as an emitter such as a laser or light emitting diode (LED) and a receiver such as a single high-speed photodiode. It is used to calculate the distance by measuring the time it is shot and reflected.
이러한 TOF 센서는 수 m에서 수백 km의 원거리 영역에서도 거리 모호성(distance ambiguity) 없이 거리를 측정할 수 있다는 장점이 있어 조선 산업, 항공 산업과 같은 거대 제조업 분야에서의 3차원 형상 측정을 비롯하여 토목, 건축, 도시개발에 필요한 지상기반(groundborne) 또는 비행체기반(airborne)의 측지측량(geodetic survey) 분야에 적용되고 있으며 특히 인공위성 레이저 추적 시스템(SLR), 레이저 고도계(laser altimeter) 및 인공위성 간의 거리측정과 같은 우주개발 분야에도 폭넓게 응용되고 있다.Such a TOF sensor has the advantage of being able to measure distance without distance ambiguity even in a remote area of several m to several hundred km. , it is applied to the field of geodetic surveys of groundborne or airborne necessary for urban development, and in particular, such as satellite laser tracking system (SLR), laser altimeter, and distance measurement between satellites. It is also widely applied in the field of space development.
그 중 깊이 지도의 생성을 위해 사용되는 TOF 센서는 빛을 조사하여 되돌아오는 거리를 측정하는 전통적인 TOF 카메라를 사용하는데 이는 깊이 측정을 위한 필수요소이지만 고가인 단점이 있다.Among them, the TOF sensor used to generate a depth map uses a traditional TOF camera that measures the return distance by irradiating light, which is an essential element for depth measurement, but has the disadvantage of being expensive.
최근 마이크로소프트사에서는 키넥트(Kinect)라는 저가의 보급형 깊이 센서를 출시하여 3차원 영상 취득 장치에 많이 사용되고 있으나, 상기 키넥트 카메라는 원형 패턴을 가지는 구조광을 측정하고자 하는 객체에 투사하고 패턴의 왜곡 정도를 통하여 깊이 정도를 추정하는 것으로서, IR 프로젝터와 IR 카메라의 위치가 달라 발생하는 폐색 영역으로 인한 홀, 객체의 경계면과 IR 프로젝터가 수직일 경우 경계 주변에서의 잡음 등 카메라 내외의 문제점으로 인해 정확한 깊이 정보를 얻을 수 없는 문제점이 있다.Recently, Microsoft has released a low-cost, entry-level depth sensor called the Kinect, which is widely used in 3D image acquisition devices. However, the Kinect camera projects structured light having a circular pattern onto an object to be measured, This is to estimate the degree of depth through the degree of distortion, and due to problems inside and outside the camera, such as a hole due to an occluded area caused by different positions of the IR projector and the IR camera, and noise around the boundary when the boundary surface of an object and the IR projector are perpendicular. There is a problem in that accurate depth information cannot be obtained.
또한, TOF는 LIDAR(Light Detection And Ranging) 또는 LADAR(Laser Detection And Ranging)로 불리는 3차원 영상센서를 이용하여 목표물을 향해 펄스레이저 광를 방출한 후 목표물에 반사되어 돌아오는 빛 에너지를 광 수신소자를 사용하여 포착하고 포착한 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하고 이를 분석함으로써 목표물까지의 거리나 목표물의 이동속도 등을 산출하는 시스템에도 이용되고 있다. 하지만, 이러한 TOF 근접 거리 센서는 용량이 큰 회전모터를 통하여 기계적으로 광 송수신 모듈을 회전 구동시켜야 하는 구조적인 단점이 있다.In addition, TOF uses a three-dimensional image sensor called LIDAR (Light Detection And Ranging) or LADAR (Laser Detection And Ranging) to emit pulsed laser light toward the target, and then use the light receiving element to emit the light energy that is reflected back to the target. It is also used in systems that calculate the distance to the target or the moving speed of the target by converting the captured analog signal into a digital signal and analyzing it. However, such a TOF proximity distance sensor has a structural disadvantage in that the optical transmission/reception module must be mechanically rotated through a large-capacity rotary motor.
또한, 상술한 TOF 센서와 관련된 종래기술로서는 대한민국 공개특허공보 제10-2018-0012059(2018.02.05.)호의 라이다 장치 및 거리 측정 방법이 개시되어 있다. 이 종래기술은 레이저 펄스를 대상체에 조사하는 광원, 대상체로부터 반사된 레이저 펄스를 수광하는 수광부, 광원이 레이저 펄스를 조사할 때 제1 주기파를 형성하고, 수광부가 레이저 펄스를 수광할 때, 제1 주기파와 동일한 주파수의 제2 주기파를 형성하는 주기파 생성부, 및 주기파 생성부로부터 생성된 제1 주기파와 제2 주기파의 위상을 서로 비교하는 비교부를 포함하고, 비교부에서 비교된 위상을 바탕으로 타겟까지의 거리를 도출하는 방식을 개시하나, 이 종래기술 또한 레이저 펄스를 반사하는 단일 혹은 수 개의 미러를 사용하고, 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하므로 광원이나 미러의 회전과 신호 변환을 위한 수단과 과정을 포함하므로 그에 따른 낮은 신회성과 낮은 효율과 짧은 수명 등의 문제를 여전히 갖고 있다.In addition, as a prior art related to the above-described TOF sensor, a lidar device and a distance measurement method of Korean Patent Application Laid-Open No. 10-2018-0012059 (2018.02.05.) are disclosed. In this prior art, a light source irradiating a laser pulse to an object, a light receiving unit receiving a laser pulse reflected from the object, forming a first periodic wave when the light source irradiates a laser pulse, and the light receiving unit receiving the laser pulse, a periodic wave generator configured to form a second periodic wave having the same frequency as the first periodic wave, and a comparator configured to compare phases of the first and second periodic waves generated from the periodic wave generator with each other; Although the method of deriving the distance to the target based on the phase is disclosed, this prior art also uses a single or several mirrors that reflect the laser pulse, and converts the analog signal into a digital signal, so rotation of the light source or mirror and signal conversion Because it includes the means and process for
본 발명은 전술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 도출된 것으로, 본 발명의 목적은, 디지털 마이크로미러 디바이스(digital micromirror device, DMD)를 이용하여 회전 광원이나 회전 미러를 생략하고 더욱이 디지털 검출 신호를 이용하여 원거리 타겟 분석과 거리 측정을 효과적으로 수행할 수 있는 3차원 이미지 장치 및 그 동작 방법을 제공하는데 있다.The present invention has been derived to solve the problems of the prior art, and an object of the present invention is to omit a rotating light source or a rotating mirror using a digital micromirror device (DMD), and furthermore, to obtain a digital detection signal An object of the present invention is to provide a three-dimensional image apparatus capable of effectively performing long-distance target analysis and distance measurement, and an operating method thereof.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일실시예에 따른 DMD를 구비한 3차원 이미지 장치는 일정 파장의 변조된 광을 조사하는 발광부; 복수의 가로 셀과 복수의 세로 셀을 포함하는 2차원 어레이 구조로서 각 셀의 개별 어드레싱이 가능하며, 상기 발광부에서 조사되는 레이저 광을 미리 설정된 순서에 따라 반사하는 DMD(Digital Micromirror Device); 상기 DMD를 통해 반사되어 들어오는 동상(in phase) 및 역상(out of phase)의 광 신호를 검출하는 광검출기; 및 상기 발광부, 상기 DMD 및 상기 광검출기와 연동하며, 수신되는 상기 광 신호에 3차원 이미지 프로세싱을 적용해 타겟을 분석하고, 상기 분석한 결과에 따라 DMD 컨트롤러를 통해 상기 DMD의 2차원 어레이 구조의 복수의 셀로 이루어진 영역 별로 제어하는 제어프로세서;를 포함하여 구성된다.According to an embodiment of the present invention for solving the above technical problem, a three-dimensional image apparatus having a DMD includes: a light emitting unit irradiating modulated light of a predetermined wavelength; a DMD (Digital Micromirror Device) that has a two-dimensional array structure including a plurality of horizontal cells and a plurality of vertical cells, capable of individually addressing each cell, and reflects the laser light irradiated from the light emitting unit in a preset order; a photodetector for detecting an in-phase and out of phase optical signal reflected through the DMD; and the light emitting unit, the DMD, and the photodetector, analyze a target by applying 3D image processing to the received optical signal, and use the DMD controller according to the analysis result to have a two-dimensional array structure of the DMD It is configured to include; a control processor that controls each area made up of a plurality of cells.
본 발명의 다른 일실시예에 따르면, 상기 제어프로세서는 상기 분석한 결과에 따라 DMD 컨트롤러를 통해 상기 DMD의 2차원 어레이 구조의 복수의 셀로 이루어진 행 또는 열 별로 켜짐(On) 또는 꺼짐(Off) 상태로 스위칭되도록 제어할 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the control processor is turned on or off for each row or column consisting of a plurality of cells of the two-dimensional array structure of the DMD through the DMD controller according to the analysis result. can be controlled to switch to
본 발명의 다른 일실시예에 따르면, 상기 제어프로세서는 상기 광 신호에 3차원 이미지 프로세싱을 적용해 3차원 이미지 프로세싱을 통해 타겟을 분석하여 사람, 차선 또는 자동차 이미지를 판별할 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the control processor applies 3D image processing to the optical signal and analyzes a target through 3D image processing to determine an image of a person, a lane, or a vehicle.
본 발명의 다른 일실시예에 따르면, 상기 제어프로세서는 상기 광 신호에 인공지능 알고리즘을 통한 3차원 이미지 프로세싱을 적용해 타겟을 분석하여 사람, 차선 또는 자동차 이미지를 판별할 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the control processor may apply three-dimensional image processing through an artificial intelligence algorithm to the optical signal to analyze a target to determine an image of a person, a lane, or a vehicle.
본 발명의 다른 일실시예에 따르면, 상기 제어프로세서는 상기 광 신호에 3차원 이미지 프로세싱을 적용해 타겟을 분석하여, DMD 컨트롤러를 제어하여 사람, 차선 또는 자동차 이미지를 구성하는 복수의 셀로 이루어진 영역을 켜짐(On) 상태로, 사람, 차선 또는 자동차 이미지를 구성하는 복수의 셀로 이루어진 상기 영역 이외의 영역을 꺼짐(Off) 상태로 스위칭되도록 제어할 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the control processor applies 3D image processing to the optical signal to analyze a target, and controls a DMD controller to control an area consisting of a plurality of cells constituting an image of a person, a lane, or a vehicle. In an on state, it is possible to control a region other than the region including a plurality of cells constituting an image of a person, a lane, or a vehicle to be switched to an off state.
본 발명의 다른 일실시예에 따르면, 상기 발광부, 상기 DMD 및 상기 광검출기와 연동하며 수신되는 상기 광 신호에 기초하여 3차원 이미지 프로세싱을 통해 타겟을 분석하고, 분석 결과로서 상기 타겟과의 거리를 측정하고 상기 타겟의 깊이지도를 생성하는 제어프로세서를 포함할 수 있다.According to another embodiment of the present invention, a target is analyzed through 3D image processing based on the optical signal received in cooperation with the light emitting unit, the DMD, and the photodetector, and the distance to the target is analyzed as a result of the analysis and a control processor for measuring and generating a depth map of the target.
본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 타겟과 마주하는 상기 DMD 전면 상에 배치되는 렌즈; 및 상기 렌즈가 설치되는 일측 윈도우를 구비하고, 상기 발광부, 상기 DMD, 상기 광검출기, 및 상기 제어프로세서를 수용하는 하우징;을 더 포함하고, 상기 발광부와 상기 광검출기는 서로 인접하게 배치되어 동일 마이크로미러에 대하여 광을 조사하거나 반사되는 광을 수신할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, a lens disposed on the front face of the DMD facing the target; and a housing having a side window in which the lens is installed and accommodating the light emitting unit, the DMD, the photodetector, and the control processor, wherein the light emitting unit and the photodetector are disposed adjacent to each other It is possible to irradiate light with respect to the same micromirror or receive reflected light.
본 발명의 다른 일실시예에 따르면, 상기 제어프로세서는 상기 광 검출기에 수신된 신호를 받아 디지털 패턴을 생성하는 제1 모듈; 및 상기 디지털 패턴에 기초하여 상기 타겟에 대한 거리 측정 및 깊이 지도를 계산하는 제2 모듈;을 구비할 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the control processor may include: a first module for generating a digital pattern by receiving a signal received by the photodetector; and a second module for calculating a distance measurement and a depth map for the target based on the digital pattern.
본 발명의 다른 일실시예에 따르면, 상기 발광부는 VCSEL을 포함하는 제1 발광부; 및 VCSEL을 포함하는 제2 발광부;를 포함하고, 상기 광검출기는 상기 제1 발광부 또는 상기 제2 발광부 중에서 어느 하나로부터의 조사되어 상기 DMD에 반사되는 광 신호를 검출할 수 있다.본 발명의 일실시예에 따른 DMD를 구비한 3차원 이미지 장치의 동작 방법은 발광부에서 변조된 광을 DMD(Digital Micromirror Device)로 조사하는 단계; 상기 DMD에서 어레이 형태로 배열된 복수의 마이크로미러를 제어하는 단계; 상기 DMD의 각 마이크로미러에서 반사되는 광 신호를 광 검출기에서 수신하는 단계; 제어프로세서가 상기 광 신호에 3차원 이미지 프로세싱을 적용해 타겟을 분석하고, 상기 분석한 결과에 따라 DMD 컨트롤러를 통해 상기 DMD의 2차원 어레이 구조의 복수의 셀로 이루어진 영역 별로 제어하는 단계; 및 상기 광 검출기에 수신된 신호를 받아 디지털 패턴을 생성하는 단계;를 포함한다.According to another embodiment of the present invention, the light emitting unit includes a first light emitting unit including a VCSEL; and a second light emitting unit including a VCSEL, wherein the photodetector may detect an optical signal irradiated from any one of the first light emitting unit and the second light emitting unit and reflected by the DMD. According to an embodiment of the present invention, there is provided a method of operating a 3D imaging device having a DMD, comprising: irradiating light modulated by a light emitting unit to a digital micromirror device (DMD); controlling a plurality of micromirrors arranged in an array form in the DMD; receiving a light signal reflected from each micromirror of the DMD at a photo detector; analyzing, by a control processor, a target by applying three-dimensional image processing to the optical signal, and controlling each region comprising a plurality of cells of the two-dimensional array structure of the DMD through a DMD controller according to the analysis result; and generating a digital pattern by receiving the signal received by the photodetector.
본 발명의 다른 일실시예에 따르면, 상기 제어하는 단계는 상기 제어프로세서가 상기 분석한 결과에 따라 DMD 컨트롤러를 통해 상기 DMD의 2차원 어레이 구조의 복수의 셀로 이루어진 행 또는 열 별로 켜짐(On) 또는 꺼짐(Off) 상태로 스위칭되도록 제어할 수 있다.According to another embodiment of the present invention, in the controlling step, the control processor turns on each row or column consisting of a plurality of cells of the two-dimensional array structure of the DMD through the DMD controller according to the analysis result. It can be controlled to be switched to an off state.
본 발명의 다른 일실시예에 따르면, 상기 제어하는 단계는 상기 제어프로세서가 상기 광 신호에 3차원 이미지 프로세싱을 적용해 타겟을 분석하여 사람, 차선 또는 자동차 이미지를 판별할 수 있다.According to another embodiment of the present invention, in the controlling step, the control processor applies 3D image processing to the optical signal to analyze a target to determine an image of a person, a lane, or a vehicle.
본 발명의 다른 일실시예에 따르면, 상기 제어하는 단계는 상기 제어프로세서가 상기 광 신호에 인공지능 알고리즘을 통한 3차원 이미지 프로세싱을 적용해 타겟을 분석하여 사람, 차선 또는 자동차 이미지를 판별할 수 있다.According to another embodiment of the present invention, in the controlling step, the control processor applies 3D image processing through an artificial intelligence algorithm to the optical signal to analyze a target to determine an image of a person, a lane, or a car .
본 발명의 다른 일실시예에 따르면, 상기 제어하는 단계는 상기 제어프로세서가 상기 광 신호에 3차원 이미지 프로세싱을 적용해 타겟을 분석하여, DMD 컨트롤러를 제어하여 사람, 차선 또는 자동차 이미지를 구성하는 복수의 셀로 이루어진 영역을 켜짐(On) 상태로, 사람, 차선 또는 자동차 이미지를 구성하는 복수의 셀로 이루어진 상기 영역 이외의 영역을 꺼짐(Off) 상태로 스위칭되도록 제어할 수 있다.According to another embodiment of the present invention, in the controlling step, the control processor applies three-dimensional image processing to the optical signal to analyze a target, and controls the DMD controller to configure a plurality of images of people, lanes, or cars. It is possible to control an area made up of cells to be switched to an on state, and an area other than the area made up of a plurality of cells constituting an image of a person, a lane, or a vehicle to be switched to an off state.
본 발명의 다른 일실시예에 따르면, 상기 제어하는 단계는, 상기 발광부에서 조사되는 광이 외부의 타겟을 향하여 나가고 상기 타겟에서 반사되어 되돌아오는 광이 상기 광 검출기를 향하여 들어가도록 미리 설정된 시간동안 특정 마이크로미러의 움직임 혹은 위치를 제어할 수 있다.According to another embodiment of the present invention, in the controlling step, the light irradiated from the light emitting unit goes out toward an external target and the light reflected from the target enters the photodetector for a preset time period. You can control the movement or position of a specific micromirror.
본 발명의 다른 일실시예에 따르면, 상기 광 검출기에 수신된 신호를 받아 디지털 패턴을 생성하는 단계; 및 상기 디지털 패턴에 기초하여 상기 타겟에 대한 거리 측정 및 깊이 지도를 계산하는 단계;를 더 포함할 수 있다.According to another embodiment of the present invention, generating a digital pattern by receiving a signal received by the photodetector; and calculating a distance measurement and a depth map for the target based on the digital pattern.
본 발명의 다른 일실시예에 따르면, 상기 조사하는 단계는 복수개의 상기 발광부에서 광을 상기 DMD로 조사하고, 상기 수신하는 단계는 복수개의 상기 발광부 중에서 어느 하나로부터의 조사되어 상기 DMD에 반사되는 광 신호를 상기 광 검출기가 수신할 수 있다.According to another embodiment of the present invention, in the irradiating step, light is irradiated from the plurality of light emitting units to the DMD, and in the receiving step, any one of the plurality of light emitting units is irradiated and reflected by the DMD. The optical signal may be received by the optical detector.
전술한 DMD를 구비한 3차원 이미지 장치 및 그 동작 방법에 의하면, 디지털 마이크로미러 디바이스(digital micromirror device, DMD)를 이용하여 회전 광원이나 회전 미러를 생략하고 더욱이 디지털 검출 신호를 이용하여 원거리 타겟 분석과 거리 측정을 효과적으로 수행할 수 있다.According to the above-described three-dimensional imaging apparatus having a DMD and an operating method thereof, a rotating light source or a rotating mirror is omitted using a digital micromirror device (DMD), and furthermore, a remote target analysis and Distance measurement can be performed effectively.
또한, 본 발명에 의하면, 광 신호를 이용해 타겟을 분석한 결과에 따라 DMD의 2차원 어레이 구조의 영역별로 켜짐(On) 또는 꺼짐(Off) 상태로 스위칭되도록 하여, 보다 정확도 높은 타겟의 판별이 가능하다.In addition, according to the present invention, the target can be identified with higher accuracy by switching to an on or off state for each area of the two-dimensional array structure of the DMD according to the result of analyzing the target using the optical signal. Do.
또한, 본 발명에 의하면, DMD의 스캔 속도와 틸트 각 및 On/Off 상태의 속도를 제어하여, DMD의 각 셀당 어드레싱된 레이저 광의 반사 시간 및 입사 시간의 데이터를 통하여 타겟과의 거리를 측정하고 타겟에 대한 깊이 지도를 생성함으로써, 용량이 큰 회전모터를 통하여 기계적으로 광 송수신 모듈을 회전 구동시켜야 하는 구조로 설계되는 기존 기술의 단점을 보완하는 효과를 얻을 수 있다.In addition, according to the present invention, by controlling the scan speed, the tilt angle, and the speed of the On/Off state of the DMD, the distance to the target is measured through the data of the reflection time and incident time of the laser light addressed for each cell of the DMD, and the target By generating a depth map for , it is possible to obtain the effect of supplementing the disadvantages of the existing technology, which is designed to have a structure in which the optical transmission/reception module must be mechanically rotated through a large-capacity rotary motor.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 DMD(digital micromirror device)를 이용하는 3차원 이미지 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 2는 도 1의 3차원 이미지 장치에 채용할 수 있는 DMD 모듈에 대한 사시도이다.
도 3은 도 2의 DMD 모듈의 하우징 일부를 제거한 상태를 나타낸 사시도이다.
도 4는 도 1의 3차원 이미지 장치의 작동 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 3차원 이미지 장치의 작동 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 3차원 이미지 장치의 작동 원리를 설명하기 위한 도면이다.1 is a block diagram showing the configuration of a three-dimensional image apparatus using a digital micromirror device (DMD) according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a perspective view of a DMD module that can be employed in the 3D imaging apparatus of FIG. 1 .
3 is a perspective view illustrating a state in which a part of the housing of the DMD module of FIG. 2 is removed.
FIG. 4 is a view for explaining an operating principle of the 3D image apparatus of FIG. 1 .
5 is a diagram for explaining an operating principle of a 3D image apparatus according to another embodiment of the present invention.
6 is a view for explaining an operating principle of a 3D image apparatus according to another embodiment of the present invention.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에서 이를 상세히 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.Since the present invention can apply various transformations and can have various embodiments, specific embodiments are illustrated in the drawings and will be described in detail in the detailed description. However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, it should be understood to include all modifications, equivalents and substitutes included in the spirit and scope of the present invention. In describing the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known technology may obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 DMD(digital micromirror device)를 이용하는 3차원 이미지 장치의 구성을 나타내는 블록도이며, 도 2는 도 1의 3차원 이미지 장치에 채용할 수 있는 DMD 모듈에 대한 사시도이고, 도 3은 도 2의 DMD 모듈의 하우징 일부를 제거한 상태를 나타낸 사시도이고, 도 4는 도 1의 3차원 이미지 장치의 작동 원리를 설명하기 위한 도면이다.1 is a block diagram showing the configuration of a 3D imaging apparatus using a digital micromirror device (DMD) according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a DMD module that can be employed in the 3D imaging apparatus of FIG. It is a perspective view, FIG. 3 is a perspective view showing a state in which a part of the housing of the DMD module of FIG. 2 is removed, and FIG. 4 is a view for explaining an operating principle of the 3D imaging device of FIG. 1 .
도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 3차원 이미지 장치는, DMD 모듈(100), DMD 컨트롤러(DMD controller: 200), DMD 전압 공급부(DMD voltage supplies), 조명 구동부(illum. driver) 및 제어프로세서(control processor: 300)를 구비한다. 여기서, DMD 컨트롤러(200)는 오실레이터(oscillator)에 의해 공급되는 기준 전압에 기초하여 제어 신호를 생성할 수 있고, 직류 전원부(DC PWR)로부터 직류 전원을 공급받을 수 있다. DMD 전압 공급부(DMD voltage supplies)와 조명 구동부(illum. driver)도 직류 전원부(DC PWR)로부터 직류 전원을 공급받을 수 있다.Referring to FIG. 1 , the three-dimensional image apparatus according to the present embodiment includes a
제어프로세서(300)는 디지털 패턴 생성부(digital pattern creation)와, 거리 측정 및 깊이 지도 생성부(distance measurement & depth map calculation)와, 시스템 제어부(system control)를 구비할 수 있다. 제어프로세서(300)는 I2C, USB 등의 인터페이스(interface)를 통해 DMD 컨트롤러에 제어신호를 전달하여 DMD 컨트롤러의 동작을 제어할 수 있다. 또한, 제어프로세서(300)는 하드웨어 트리거(hardware trigger)를 통해 DMD 컨트롤러(200)의 동작을 개시하거나 DMD 컨트롤러(200) 내의 적어도 일부 수단이나 이에 대응하는 구성부를 활성화시킬 수 있다.The control processor 300 may include a digital pattern creation unit, a distance measurement & depth map calculation unit, and a system control unit. The control processor 300 may control the operation of the DMD controller by transmitting a control signal to the DMD controller through an interface such as I2C or USB. In addition, the control processor 300 may start the operation of the
디지털 패턴 생성부는 광검출기에 수신된 신호를 전달받아 디지털 패턴을 생성한다. 거리 측정 및 깊이 지도 생성부는 디지털 패턴에 기초하여 타겟과의 거리 측정 및 타겟에 대한 깊이 지도를 계산한다. 시스템 제어부는 DMD 모듈(100), DMD 컨트롤러(200), DMD 전압 공급부, 조명 구동부, 및 오실레이터의 동작을 제어한다.The digital pattern generator generates a digital pattern by receiving the signal received by the photodetector. The distance measurement and depth map generator measures a distance from the target and calculates a depth map for the target based on the digital pattern. The system control unit controls operations of the
DMD 전압 공급부는 DMD 모듈(100) 내 DMD(30)에 리셋 전압(VRST), 바이어스 전압(VBIAS), 오프 전압(VOFF) 등의 제어 전압을 인가하고, DMD 모듈(100)로부터 인에이블(EN) 응답 신호를 수신할 수 있다.The DMD voltage supply unit applies control voltages such as a reset voltage (VRST), a bias voltage (VBIAS), an off voltage (VOFF) to the
조명 구동부(illum. driver)는 제어프로세서(300)의 제어에 따라 DMD 모듈(100) 내 발광부(10), 광검출기(50) 등에 구동 전압을 공급할 수 있다.The illumination driver may supply a driving voltage to the
DMD 컨트롤러(200)는 DMD 모듈(100) 내 DMD(30)의 동작을 제어한다.The
DMD 모듈(100)은 발광부(10), DMD(30), 광검출기(50), 렌즈(70) 및 하우징(90)을 포함한다.The
발광부(10)는 VCSEL(Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser)를 포함하여 구성될 수 있다. DMD(30)는 디지털 마이크로미러 디바이스(Digital Micromirror Device)의 일종으로서, 표면상에 직사각형의 미러들(mirrors)이 어레이 형태로 배열되어 복수의 가로 셀과 복수의 세로 셀로 이루어진 2차원 어레이 구조를 형성하도록 이루어진다. 본 실시예에서, DMD(30)는 가로 1024, 세로 768의 해상도를 지원하나, 해상도는 실시예에 따라 달라질 수 있으며 조절이 가능할 수 있다.The
DMD(30)의 각각의 셀은 개별적으로 일정 기울기를 가지고 틸트 회동하여 켜짐(On) 또는 꺼짐(Off) 상태로 스위칭될 수 있다. 틸트 각은 발광부(10)의 조사광의 방출각과 광검출기(50)로의 수신각에 따라 임의로 조정될 수 있다.Each cell of the
DMD(30)를 이용하면, 한 셀이 켜짐(On) 상태에서는 발광부(10)에서 조사되는 레이저 광을 목표물(target)에 반사하고, 목표물에서 수신되는 빛을 광검출기(50)로 반사할 수 있다.When the
본 실시예의 DMD(30)에 사용되는 마이크로미러(31)는 단일(Single) 미러 또는 이중(Dual) 구조의 미러일 수 있다. DMD(30)의 각 셀은 각각 개별적으로 어드레싱 가능하게 대응할 수 있으며, 이는 DMD(30)의 각 셀에서 반사되고 수신되는 레이저 광의 정보를 데이터 처리하는데 이용될 수 있다.The
발광부(10)에서 조사된 레이저 광은 DMD(30)의 특정 셀의 마이크로미러(31)에 조사되고, 해당 마이크로미러(31)는 동작 상태 혹은 경사각에 따라 광을 반사하며, DMD(30)는 반사 동작하게 되고, 그에 의해 렌즈(70)를 통하여 광이 목표물(target)에 조사되거나 목표물로부터 반사된 광을 수신할 수 있게 된다. 즉, 렌즈(70)를 통과하여 DMD(30)에 광이 입사되면, DMD(30)는 수신된 광을 다시 각 셀 단위로 역으로 반사하여 광검출기(50)에 제공할 수 있다.The laser light irradiated from the
광검출기(50)는 반도체 전자 장치의 광전 효과를 전력으로 변환하는 고감도 애벌런치 포토다이오드(APD, Avalanche photodiode), SiPM(Silicon Photomultiplier), SPAD(Single Photon Avalanche Diode)이나, 포토 셀(photocell), 전하 결합 소자(CCD)와 같은 이미징 센서 및 유사한 포토다이오드 디바이스를 포함할 수 있다.The
또한, 광검출기(50)는 한 개 이상의 어레이 형태로 배열될 수 있으며, 광검출기(50)들의 어레이는 시간에 따라 반사된 레이저 광 신호들을 통합하여 오차를 보정하거나 회절 및 산란 값을 보정할 수 있다. 일례로, 광검출기(50)는 목표물에서 반사되어 DMD(30)의 각 셀과 역으로 동기화되어 입사되는 레이저 광을 검출하고, 검출된 레이저 광을 제어프로세서(300)에 전달할 수 있다. 이때 검출된 레이저 광은 변조된 디지털 형태의 신호일 수 있다.In addition, the
한편, 광검출기(50)에서 나오는 신호가 아날로그 형태인 경우, 아날로그-디지털 컨버터(ADC, Analog to Digital Converter)에 의해서 디지털 신호로 변환할 수 있다.Meanwhile, when the signal output from the
제어프로세서(300)에 입력된 광 신호는 제어프로세서(300)의 3D 이미지 프로세싱을 통한 타겟 분석에 의해 목표물과의 거리 측정과 목표물에 대한 깊이지도를 산출하는데 이용될 수 있다. 이러한 제어프로세서(300)는 DMD 모듈(100)을 제어하고 3D 이미지 프로세싱을 지원할 수 있다.The optical signal input to the control processor 300 may be used to measure a distance from a target and calculate a depth map for the target by target analysis through 3D image processing of the control processor 300 . The control processor 300 may control the
제어프로세서(300)의 시스템 제어부는 본 발명의 DMD 모듈(100)를 이용하는 3차원 이미지 장치의 특정 하드웨어나 구성 장치의 드라이버를 제어하기 위한 구동 프로그램 또는 구동 모듈을 포함할 수 있다.The system control unit of the control processor 300 may include a driving program or a driving module for controlling specific hardware of the 3D image apparatus using the
또한, 시스템 제어부는 DMD 컨트롤러(200)와 연동하여 DMD(30)의 스캔 속도와 틸트 및 On/Off 상태의 속도를 제어하며, 각 셀당 어드레싱된 레이저 광의 반사 시간 및 입사 시간에 따른 데이터를 수신할 수 있다.In addition, the system control unit controls the scan speed of the
DMD 컨트롤러(200)는 DMD(30)를 직접 제어하기 위한 구동 디바이스로서, DMD(30)의 구동 드라이버를 제어하고 환경설정(Configuration)을 세팅할 수 있다.The
제어프로세서(300)는 발광부(10)와 연동하고 이를 제어하여 레이저 광의 출력 상태를 제어하고, 광검출기(50)에서 검출된 광 신호를 입력으로 수신할 수 있으며, 이와 같이 수신한 광 신호에 상응하도록 DMD 컨트롤러(200)를 통해 DMD(30)를 제어할 수 있다.The control processor 300 interworks with the
상기 제어프로세서(300)는 광 신호에 3차원 이미지 프로세싱을 적용해 타겟을 분석하고, 상기 분석한 결과에 따라 상기 DMD(30)의 2차원 어레이 구조의 복수의 셀로 이루어진 영역 별로 제어할 수 있다.The control processor 300 may analyze a target by applying 3D image processing to an optical signal, and may control each area including a plurality of cells of the 2D array structure of the
또한, 상기 제어프로세서(300)는 광 신호에 3차원 이미지 프로세싱을 적용해 타겟을 분석하고, 상기 분석한 결과에 따라 상기 DMD(30)의 2차원 어레이 구조의 복수의 셀로 이루어진 행 또는 열 별로 켜짐(On) 또는 꺼짐(Off) 상태로 스위칭되도록 제어할 수 있다.In addition, the control processor 300 analyzes a target by applying 3D image processing to an optical signal, and turns on each row or column consisting of a plurality of cells of the 2D array structure of the
보다 구체적으로, 상기 제어프로세서(300)는 상기 광 신호에 기초하여 3차원 이미지 프로세싱을 통해 타겟을 분석하여 사람, 차선 또는 자동차 이미지를 판별할 수 있으며, 이때 인공지능 알고리즘을 통한 3차원 이미지 프로세싱을 통해 타겟을 분석하여 사람, 차선 또는 자동차 이미지를 판별할 수 있다.More specifically, the control processor 300 may determine an image of a person, a lane, or a car by analyzing a target through three-dimensional image processing based on the optical signal, and at this time, three-dimensional image processing through an artificial intelligence algorithm The target can be analyzed to determine the image of a person, lane, or car.
또한, 상기 제어프로세서(300)는 상기 광 신호에 3차원 이미지 프로세싱을 적용해 타겟을 분석하여, DMD 컨트롤러(200)를 제어하여 사람, 차선 또는 자동차 이미지를 구성하는 복수의 셀로 이루어진 영역별로 켜짐(On) 또는 꺼짐(Off) 상태로 스위칭되도록 제어할 수 있다.In addition, the control processor 300 applies three-dimensional image processing to the optical signal to analyze the target, and controls the
이와 같이 본 발명에 따르면 제어프로세서(300)에서 광 신호를 이용해 타겟을 분석한 결과에 따라 DMD의 2차원 어레이 구조의 영역별로 켜짐(On) 또는 꺼짐(Off) 상태로 스위칭되도록 하여, 보다 정확도 높은 타겟의 판별이 가능하다. 거리 측정 및 깊이 지도 생성부는 DMD(30)에 의해 조사되고, 목표물에서 반사되어 돌아오는 레이저 광에 대하여 DMD(30) 각각의 셀에서 동기화된 데이터와 비교하여 목표물 이미지의 패턴을 분석하여 3D 이미지를 추출하고, 레이저 광이 발사된 기준 시점과 대상 목표물에서 반사되어 되돌아온 레이저 광의 검출시점 사이의 시간차를 비행시간 거리측정 방법으로 측정하고, 이에 기초한 목표물과의 거리를 측정하고 목표물에 대한 깊이지도를 계산할 수 있다.As described above, according to the present invention, according to the result of analyzing the target using the optical signal in the control processor 300, it is switched to the on or off state for each area of the two-dimensional array structure of the DMD, so that the higher accuracy Target can be identified. The distance measurement and depth map generation unit analyzes the pattern of the target image by comparing it with the synchronized data in each cell of the
또한 제어프로세서(300)는 레이저 광이 발사된 기준 시점과 대상 목표물에서 반사되어 되돌아온 레이저 광의 검출시점 사이의 시간차와 광 신호 레벨에 근거하여 목표물까지의 거리 측정(distance measurement)에 대한 오차를 보정하는 기능을 수행할 수 있다.In addition, the control processor 300 corrects the error in distance measurement to the target based on the optical signal level and the time difference between the reference point at which the laser light is emitted and the detection time of the laser light reflected back from the target target. function can be performed.
이를 위하여 제어프로세서(300)는 메모리를 포함할 수 있으며, 메모리에는 레이저 광이 DMD(30)에서 어드레싱된 각 셀에서 스캔되어 반사될 때의 시간 정보 및 목표물에서 반사되어 역으로 스캔될 시의 시간 정보들을 기록할 수 있다.To this end, the control processor 300 may include a memory, and the memory includes time information when the laser light is scanned and reflected from each cell addressed by the
한편, 본 실시예에서 발광부(10)와 광검출기(50)는 서로 인접하게 배치되어 하나의 마이크로미러(31)의 한 타임의 온 동작 혹은 활성화된 동작 시간 동안에 광을 조사하거나 반사되는 광을 수신할 수 있다. 이를 위해 발광부(10)와 광검출기(50)는 단일 하드웨어 모듈 구조(60)로 일체로 형성될 수 있다. 예컨대, 발광부(10)와 광검출기(50)는 단일 인쇄회로기판 상에 배치될 수 있다. 광검출기(50)는 DMD를 통해 반사되어 들어오는 동상(in phase) 및 역상(out of phase)의 광 신호를 검출하는 적어도 두 개의 검출기 어레이 쌍을 구비할 수 있다.On the other hand, in the present embodiment, the
또 한편으로, 전술한 광검출기(50)의 위치는 발광부(10)에 인접하게 배치되는 것이 바람직하나, 구현에 따라서 하우징(90) 내 다양한 위치에 배치될 수 있다. 그 경우, 조사광을 반사한 마이크로미러는 단위 동작 시간에 2개의 경사각을 순차적으로 갖도록 위치/틸트 제어될 수 있다.On the other hand, the
전술한 3차원 이미지 장치의 작동 원리를 나타내면, 도 4에 도시한 바와 같다.The operating principle of the above-described three-dimensional image apparatus is illustrated in FIG. 4 .
먼저, 제어프로세서(300)의 제어신호가 조명 구동부에 인가되면, 전원 공급 상태인 조명 구동부는 발광부를 제어하여 DMD에 광을 조사한다. 이와 동시에 제어프로세서(300)의 제어신호가 3D 영상처리부(3D image processing)에 인가되면, 3D 영상 처리부는 DMD 컨트롤러(200)와 시스템 제어 데이터(system control data)를 송수신하여 DMD 컨트롤러(200)가 DMD(30)을 제어할 수 있도록 동작한다. DMD 컨트롤러(200)는 3D 영상 처리부로부터의 시스템 제어 데이터에 기초하여 DMD(30)을 제어하고, 그에 의해 DMD(30)는 발광부(10)의 조사광을 특정 마이크로미러(31)에서 반사하여 타겟으로 전달하고, 타겟에서 돌아오는 반사광을 반사하여 광검출기(50)에 전달할 수 있다.First, when the control signal of the control processor 300 is applied to the lighting driver, the lighting driver in the power supply state controls the light emitting unit to irradiate light to the DMD. At the same time, when a control signal from the control processor 300 is applied to the 3D image processing unit, the 3D image processing unit transmits and receives system control data to and from the
다음, 광검출기(50)에서 검출된 신호들은 직접 혹은 아날로그 디지털 컨버터(ADC)를 통해 3D 영상처리부에 입력되고, 3D 영상처리부는 입력되는 신호를 처리하여 타켓과의 거리를 측정하거나 타겟에 대한 깊이 지도를 계산하고, 타겟에 대한 분석 결과를 출력할 수 있다. 이때, 3D 영상처리부는 광검출기(50)에 수신된 신호를 받아 디지털 패턴을 생성하고, 디지털 패턴에 기초하여 타겟에 대한 거리 측정 및 깊이 지도를 계산할 수 있다. 전술한 3D 영상처리부는 광 검출기(50)에 수신된 신호를 받아 디지털 패턴을 생성하는 제1 모듈, 및 상기 디지털 패턴에 기초하여 상기 타겟에 대한 거리 측정 및 깊이 지도를 계산하는 제2 모듈을 포함할 수 있다. 제1 모듈은 디지털 패턴 생성부에 대응하고, 제2 모듈은 거리 측정 및 깊이 지도 생성부에 대응할 수 있다.Next, the signals detected by the
한편, 전술한 실시예에 따른 3차원 이미지 장치는 발광부(10)와 광검출기(50)를 인접하게 배치하거나 단일 모듈 형태로 구성하는 것을 중심으로 설명하였지만, 본 발명은 그러한 구성으로 한정되지 않고, 빔스플리터 등을 사용하여 광검출기(50)를 하우징(90) 내 임의의 위치에 배치하도록 구현될 수 있다.On the other hand, the three-dimensional image apparatus according to the above-described embodiment has been mainly described with the
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 3차원 이미지 장치의 작동 원리를 설명하기 위한 도면이다.5 is a diagram for explaining an operating principle of a 3D image apparatus according to another embodiment of the present invention.
도 5를 참조하면, 본 실시예에 따른 3차원 이미지 장치는 VCSEL(Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser)로 이루어지는 발광부(10)와, DMD(30)와, 애벌런치 포토다이오드(avalanche photodiode, APD) 등으로 이루어지는 광검출기(50)와, 빔스플리터(beam splitter, 80)와, 아날로그 디지털 컨버터(ADC)와, 조명 구동부(illum. driver)와, 전원 공급부(power supply)와, 3D 영상처리부(3D image processing)와, DMD 컨트롤러(DMD controller: 200)와, DMD 전압 공급부(DMD voltage supplies) 등을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 5 , the 3D imaging device according to the present embodiment includes a
특히, 본 실시예에 따른 3차원 이미지 장치는 빔스플리터(80)를 통해 발광부의 광을 투과하여 DMD(30)에 전달하고, DMD(30)으로부터의 광을 반사하여 광검출기(50)에 전달하도록 이루어질 수 있다. 그 경우, 광검출기(50)는 DMD 모듈(100)의 하우징(90) 내 임의 위치에 배치될 수 있어, 장치의 구조나 형태 등에 대한 설계 자유도를 높일 수 있는 장점이 있다.In particular, the 3D image device according to the present embodiment transmits the light from the light emitting unit through the
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 3차원 이미지 장치의 작동 원리를 설명하기 위한 도면이다.6 is a view for explaining an operating principle of a 3D image apparatus according to another embodiment of the present invention.
도 6을 참조하면, 본 실시예에 따른 3차원 이미지 장치는 레이저 다이오드 VCSEL(Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser)로 이루어지는 발광부(10, 15)와, DMD(30)와, 애벌런치 포토다이오드(avalanche photodiode, APD) 등으로 이루어지는 광검출기(50)와, 아날로그 디지털 컨버터(ADC)와, 조명 구동부(illum. driver)와, 전원 공급부(power supply)와, 3D 영상처리부(3D image processing)와, DMD 컨트롤러(DMD controller: 200)와, DMD 전압 공급부(DMD voltage supplies) 등을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 6 , the three-dimensional imaging device according to the present embodiment includes
이때, 상기 발광부는 레이저 VCSEL을 포함하는 제1 발광부(10) 및 VCSEL을 포함하는 제2 발광부(15)로 구성될 수 있다.In this case, the light emitting unit may include a first
따라서, 제어프로세서(300)의 제어신호가 조명 구동부에 인가되면, 전원 공급 상태인 조명 구동부는 제1,2 발광부(10, 15)를 제어하여 DMD(30)에 광을 조사하고, 상기 광검출기(50)는 상기 제1 발광부(10) 및 상기 제2 발광부(15)로부터의 조사되어 상기 DMD(30)에 반사되는 광 신호를 검출할 수 있다.Accordingly, when the control signal of the control processor 300 is applied to the lighting driver, the lighting driver in a power supply state controls the first and second
즉, 도 6의 실시예에서는 복수개의 발광부(10, 15)를 사용하여 DMD(30)에 반사되어 타겟으로 조사되는 광의 범위를 확장함으로써, 보다 넓은 범위의 타겟의 분석이 가능하도록 할 수 있다.That is, in the embodiment of FIG. 6 , the range of light reflected by the
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although the above has been described with reference to the preferred embodiment of the present invention, it is understood that those skilled in the art can variously modify and change the present invention without departing from the spirit and scope of the present invention as set forth in the claims. you will understand
Claims (17)
복수의 가로 셀과 복수의 세로 셀을 포함하는 2차원 어레이 구조로서 각 셀의 개별 어드레싱이 가능하며, 상기 발광부에서 조사되는 레이저 광을 미리 설정된 순서에 따라 반사하는 DMD(Digital Micromirror Device);
상기 DMD를 통해 반사되어 들어오는 동상(in phase) 및 역상(out of phase)의 광 신호를 검출하는 광검출기; 및
상기 발광부, 상기 DMD 및 상기 광검출기와 연동하며, 수신되는 상기 광 신호에 3차원 이미지 프로세싱을 적용해 타겟을 분석하고, 상기 분석한 결과에 따라 DMD 컨트롤러를 통해 상기 DMD의 2차원 어레이 구조의 복수의 셀로 이루어진 영역 별로 제어하는 제어프로세서;
를 포함하는 DMD를 구비한 3차원 이미지 장치.a light emitting unit that irradiates modulated light of a predetermined wavelength and includes a vertical-cavity surface-emitting laser (VCSEL);
a DMD (Digital Micromirror Device) that has a two-dimensional array structure including a plurality of horizontal cells and a plurality of vertical cells, capable of individually addressing each cell, and reflects the laser light irradiated from the light emitting unit in a preset order;
a photodetector that detects an in-phase and out-of-phase optical signal reflected through the DMD; and
The light emitting unit, the DMD, and the photodetector are interlocked, the target is analyzed by applying 3D image processing to the received optical signal, and the DMD's two-dimensional array structure is analyzed through the DMD controller according to the analysis result. a control processor for controlling each region composed of a plurality of cells;
A three-dimensional imaging device having a DMD comprising a.
상기 제어프로세서는,
상기 분석한 결과에 따라 DMD 컨트롤러를 통해 상기 DMD의 2차원 어레이 구조의 복수의 셀로 이루어진 행 또는 열 별로 켜짐(On) 또는 꺼짐(Off) 상태로 스위칭되도록 제어하는 DMD를 구비한 3차원 이미지 장치.The method according to claim 1,
The control processor is
A 3D imaging device having a DMD that controls switching to an on or off state for each row or column composed of a plurality of cells of the two-dimensional array structure of the DMD through a DMD controller according to the analysis result.
상기 제어프로세서는,
상기 광 신호에 3차원 이미지 프로세싱을 적용해 3차원 이미지 프로세싱을 통해 타겟을 분석하여 사람, 차선 또는 자동차 이미지를 판별하는 DMD를 구비한 3차원 이미지 장치.The method according to claim 1,
The control processor is
A three-dimensional image apparatus having a DMD that applies three-dimensional image processing to the optical signal and analyzes a target through three-dimensional image processing to determine an image of a person, a lane, or a car.
상기 제어프로세서는,
상기 광 신호에 인공지능 알고리즘을 통한 3차원 이미지 프로세싱을 적용해 타겟을 분석하여 사람, 차선 또는 자동차 이미지를 판별하는 DMD를 구비한 3차원 이미지 장치.The method according to claim 1,
The control processor is
A three-dimensional image device having a DMD that analyzes a target by applying three-dimensional image processing through an artificial intelligence algorithm to the optical signal to determine an image of a person, a lane, or a car.
상기 제어프로세서는,
상기 광 신호에 3차원 이미지 프로세싱을 적용해 타겟을 분석하여, DMD 컨트롤러를 제어하여 사람, 차선 또는 자동차 이미지를 구성하는 복수의 셀로 이루어진 영역을 켜짐(On) 상태로, 사람, 차선 또는 자동차 이미지를 구성하는 복수의 셀로 이루어진 상기 영역 이외의 영역을 꺼짐(Off) 상태로 스위칭되도록 제어하는 DMD를 구비한 3차원 이미지 장치.The method according to claim 1,
The control processor is
By applying 3D image processing to the optical signal to analyze the target, the DMD controller controls the area made up of a plurality of cells constituting the image of a person, lane, or car to be turned on, and the image of a person, lane, or car is turned on. A 3D imaging apparatus having a DMD that controls an area other than the area comprising a plurality of cells to be switched to an off state.
상기 발광부, 상기 DMD 및 상기 광검출기와 연동하며 수신되는 상기 광 신호에 기초하여 3차원 이미지 프로세싱을 통해 타겟을 분석하고, 분석 결과로서 상기 타겟과의 거리를 측정하고 상기 타겟의 깊이지도를 생성하는 제어프로세서를 포함하는, DMD를 구비한 3차원 이미지 장치.The method according to claim 1,
The light emitting unit, the DMD, and the photodetector are interlocked and the target is analyzed based on the received optical signal through 3D image processing, and as a result of the analysis, the distance to the target is measured and a depth map of the target is generated. A three-dimensional image device having a DMD, including a control processor.
상기 타겟과 마주하는 상기 DMD 전면 상에 배치되는 렌즈; 및
상기 렌즈가 설치되는 일측 윈도우를 구비하고, 상기 발광부, 상기 DMD, 상기 광검출기, 및 상기 제어프로세서를 수용하는 하우징;을 더 포함하고,
상기 발광부와 상기 광검출기는 서로 인접하게 배치되어 동일 마이크로미러에 대하여 광을 조사하거나 반사되는 광을 수신하는, DMD를 구비한 3차원 이미지 장치.The method according to claim 1,
a lens disposed on the front surface of the DMD facing the target; and
A housing having a window on one side in which the lens is installed and accommodating the light emitting unit, the DMD, the photodetector, and the control processor;
The light emitting unit and the photodetector are disposed adjacent to each other to irradiate light with respect to the same micromirror or receive reflected light.
상기 제어프로세서는,
상기 광 검출기에 수신된 신호를 받아 디지털 패턴을 생성하는 제1 모듈; 및
상기 디지털 패턴에 기초하여 상기 타겟에 대한 거리 측정 및 깊이 지도를 계산하는 제2 모듈;을 구비하는, DMD를 구비한 3차원 이미지 장치.The method according to claim 1,
The control processor is
a first module for generating a digital pattern by receiving a signal received by the photodetector; and
and a second module for calculating a distance measurement and a depth map for the target based on the digital pattern.
상기 발광부는,
VCSEL을 포함하는 제1 발광부; 및
VCSEL을 포함하는 제2 발광부;를 포함하고,
상기 광검출기는,
상기 제1 발광부 또는 상기 제2 발광부 중에서 어느 하나로부터의 조사되어 상기 DMD에 반사되는 광 신호를 검출하는, DMD를 구비한 3차원 이미지 장치.The method according to claim 1,
The light emitting unit,
a first light emitting unit including a VCSEL; and
Including; a second light emitting unit including a VCSEL;
The photodetector is
A three-dimensional imaging apparatus having a DMD, which detects an optical signal irradiated from any one of the first light emitting unit and the second light emitting unit and reflected by the DMD.
상기 DMD에서 어레이 형태로 배열된 복수의 마이크로미러를 제어하는 단계;
상기 DMD의 각 마이크로미러에서 반사되는 광 신호를 광 검출기에서 수신하는 단계;
제어프로세서가 상기 광 신호에 3차원 이미지 프로세싱을 적용해 타겟을 분석하고, 상기 분석한 결과에 따라 DMD 컨트롤러를 통해 상기 DMD의 2차원 어레이 구조의 복수의 셀로 이루어진 영역 별로 제어하는 단계; 및상기 광 검출기에 수신된 신호를 받아 디지털 패턴을 생성하는 단계;
를 포함하는 DMD를 구비한 3차원 이미지 장치의 동작 방법.irradiating light modulated by a light emitting unit including a Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser (VCSEL) with a Digital Micromirror Device (DMD);
controlling a plurality of micromirrors arranged in an array form in the DMD;
receiving a light signal reflected from each micromirror of the DMD at a photo detector;
analyzing, by a control processor, a target by applying three-dimensional image processing to the optical signal, and controlling each region comprising a plurality of cells of the two-dimensional array structure of the DMD through a DMD controller according to the analysis result; and generating a digital pattern by receiving a signal received by the photodetector;
A method of operating a 3D imaging device having a DMD comprising a.
상기 제어하는 단계는,
상기 제어프로세서가 상기 분석한 결과에 따라 DMD 컨트롤러를 통해 상기 DMD의 2차원 어레이 구조의 복수의 셀로 이루어진 행 또는 열 별로 켜짐(On) 또는 꺼짐(Off) 상태로 스위칭되도록 제어하는 DMD를 구비한 3차원 이미지 장치의 동작 방법.11. The method of claim 10,
The controlling step is
According to the result of the analysis by the control processor, a DMD that controls to be switched to an on or off state for each row or column consisting of a plurality of cells of the two-dimensional array structure of the DMD through a DMD controller 3 How a dimensional imaging device works.
상기 제어하는 단계는,
상기 제어프로세서가 상기 광 신호에 3차원 이미지 프로세싱을 적용해 타겟을 분석하여 사람, 차선 또는 자동차 이미지를 판별하는 DMD를 구비한 3차원 이미지 장치의 동작 방법.11. The method of claim 10,
The controlling step is
An operating method of a 3D image device having a DMD in which the control processor applies 3D image processing to the optical signal to analyze a target to determine an image of a person, a lane, or a vehicle.
상기 제어하는 단계는,
상기 제어프로세서가 상기 광 신호에 인공지능 알고리즘을 통한 3차원 이미지 프로세싱을 적용해 타겟을 분석하여 사람, 차선 또는 자동차 이미지를 판별하는 DMD를 구비한 3차원 이미지 장치의 동작 방법.11. The method of claim 10,
The controlling step is
A method of operating a three-dimensional image device having a DMD in which the control processor applies three-dimensional image processing through an artificial intelligence algorithm to the optical signal to analyze a target to determine an image of a person, a lane, or a car.
상기 제어하는 단계는,
상기 제어프로세서가 상기 광 신호에 3차원 이미지 프로세싱을 적용해 타겟을 분석하여, DMD 컨트롤러를 제어하여 사람, 차선 또는 자동차 이미지를 구성하는 복수의 셀로 이루어진 영역을 켜짐(On) 상태로, 사람, 차선 또는 자동차 이미지를 구성하는 복수의 셀로 이루어진 상기 영역 이외의 영역을 꺼짐(Off) 상태로 스위칭되도록 제어하는 DMD를 구비한 3차원 이미지 장치의 동작 방법.11. The method of claim 10,
The controlling step is
The control processor applies three-dimensional image processing to the optical signal to analyze the target, and controls the DMD controller to turn on the area consisting of a plurality of cells constituting the image of a person, lane, or car to turn on, turn on the human, lane Alternatively, a method of operating a three-dimensional image apparatus having a DMD for controlling an area other than the area including the plurality of cells constituting the vehicle image to be switched to an off state.
상기 제어하는 단계는, 상기 발광부에서 조사되는 광이 외부의 타겟을 향하여 나가고 상기 타겟에서 반사되어 되돌아오는 광이 상기 광 검출기를 향하여 들어가도록 미리 설정된 시간동안 특정 마이크로미러의 움직임 혹은 위치를 제어하는,
DMD를 구비한 3차원 이미지 장치의 동작 방법.11. The method of claim 10,
The controlling includes controlling the movement or position of a specific micromirror for a preset time so that the light irradiated from the light emitting unit goes out toward an external target and the light reflected from the target enters the photo detector. ,
A method of operating a 3D imaging device having a DMD.
상기 광 검출기에 수신된 신호를 받아 디지털 패턴을 생성하는 단계; 및
상기 디지털 패턴에 기초하여 상기 타겟에 대한 거리 측정 및 깊이 지도를 계산하는 단계;를 더 포함하는, DMD를 구비한 3차원 이미지 장치의 동작 방법.16. The method of claim 15,
generating a digital pattern by receiving a signal received by the photodetector; and
Calculating a distance measurement and depth map to the target based on the digital pattern; further comprising, a method of operating a 3D imaging device with a DMD.
상기 조사하는 단계는,
복수개의 상기 발광부에서 광을 상기 DMD로 조사하고,
상기 수신하는 단계는,
복수개의 상기 발광부 중에서 어느 하나로부터의 조사되어 상기 DMD에 반사되는 광 신호를 상기 광 검출기가 수신하는 DMD를 구비한 3차원 이미지 장치의 동작 방법.
11. The method of claim 10,
The investigation step is
Light is irradiated to the DMD from the plurality of light emitting units,
The receiving step is
A method of operating a three-dimensional image apparatus having a DMD in which the photodetector receives an optical signal emitted from any one of the plurality of light emitting units and reflected by the DMD.
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