KR20230100354A - A 3D Foot Scanning Apparatus and a Method for Obtaining a Foot Image with the Same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 3D 족부 스캔 장치 및 이에 의한 족부 이미지 획득 방법에 관한 것이다. 3D 족부 스캔 장치는 내부에 수용 공간이 형성된 스캔 하우징(11); 스캔 하우징(11)의 위쪽 면에 형성되어 발바닥의 접촉되는 스캔 윈도우(13); 스캔 하우징(11)의 내부에 배치되어 스캔 윈도우(13)에 위치하는 족부를 아래쪽 방향에서 스캔을 하는 레이저 스캐너(14); 및 스캔 윈도우(13)의 둘레를 따라 서로 다른 위치에 배치되어 스캔 윈도우(13)를 위쪽 방향에서 촬영하는 다수 개의 다시점 카메라(15a, 15b, 15c)를 포함한다.The present invention relates to a 3D foot scanning device and a foot image acquisition method using the same. The 3D foot scan device includes a scan housing 11 having an accommodation space therein; A scan window 13 formed on the upper surface of the scan housing 11 and contacting the sole of the foot; a laser scanner 14 disposed inside the scan housing 11 and scanning the foot located in the scan window 13 in a downward direction; and a plurality of multi-view cameras 15a, 15b, and 15c disposed at different locations along the circumference of the scan window 13 to photograph the scan window 13 from an upward direction.
Description
본 발명은 3D 족부 스캔 장치 및 이에 의한 족부 이미지 획득 방법에 관한 것이고, 구체적으로 카메라 또는 레이저 스캐너에 의하여 족부 이미지의 획득이 가능한 3D 족부 스캔 장치 및 이에 의한 족부 이미지 획득 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a 3D foot scanning device and a method for obtaining a foot image using the same, and more particularly, to a 3D foot scanning device capable of acquiring a foot image using a camera or a laser scanner and a method for obtaining a foot image using the same.
신발 또는 인솔의 제조, 족부 질병 진단 또는 이와 유사한 목적을 위하여 족부 이미지가 획득될 수 있다. 족부 이미지는 비전 장치 또는 레이저 장치에 의하여 획득될 수 있고, 획득된 이미지는 다양한 목적으로 사용될 수 있다. 족부는 다양한 형태의 곡면으로 이루어지고, 개인에 따라 다양한 형태적 특징을 가지므로 그에 적합한 측정 구조를 가질 필요가 있다. 이와 관련하여 특허공개번호 10-2018-0029831은 족부 스캔 장치 및 그에 의한 족부 스캔 방법에 관하여 개시한다. 또한 특허등록번호 10-1381137은 족부의 사이즈를 포함한 형상 정보를 2차원 또는 3차원으로 획득할 수 있는 스캐너에 대하여 개시한다. 인솔 제조, 족부 질환 진단 또는 이와 유사한 목적을 위하여 족부 이미지가 획득되는 경우 발의 아래쪽 부분과 위쪽 부분의 전체 형상이 3차원 형태로 획득될 필요가 있다. 이를 위하여 비전 수단과 레이저 스캐너가 서로 조합된 스캔 장치가 요구된다. 그러나 선행기술은 이와 같은 구조로 가진 스캐너에 대하여 개시하지 않는다.Foot images may be acquired for the purpose of manufacturing shoes or insoles, diagnosing foot diseases, or similar purposes. The foot image may be acquired by a vision device or a laser device, and the acquired image may be used for various purposes. Since the foot consists of various types of curved surfaces and has various morphological characteristics depending on the individual, it is necessary to have a measurement structure suitable for it. In this regard, Patent Publication No. 10-2018-0029831 discloses a foot scanning device and a foot scanning method using the device. In addition, Patent Registration No. 10-1381137 discloses a scanner capable of acquiring shape information including the size of a foot in two dimensions or three dimensions. When a foot image is acquired for the purpose of manufacturing insoles, diagnosing foot diseases, or similar purposes, the entire shape of the lower and upper parts of the foot needs to be acquired in a three-dimensional form. To this end, a scanning device in which a vision unit and a laser scanner are combined is required. However, the prior art does not disclose a scanner having such a structure.
본 발명은 선행기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로 아래와 같은 목적을 가진다.The present invention is to solve the problems of the prior art and has the following object.
본 발명의 목적은 다시점 카메라 모듈 및 레이저 스캐너에 의하여 3차원 족부 이미지의 획득이 가능한 3D 족부 스캔 장치 및 이에 의한 족부 이미지 획득 방법을 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a 3D foot scanning device capable of obtaining a 3D foot image by using a multi-view camera module and a laser scanner, and a foot image acquisition method using the same.
본 발명의 적절한 실시 형태에 따르면, 3D 족부 스캔 장치는 내부에 수용 공간이 형성된 스캔 하우징; 스캔 하우징의 위쪽 면에 형성되어 발바닥의 접촉되는 스캔 윈도우; 스캔 하우징의 내부에 배치되어 스캔 윈도우에 위치하는 족부를 아래쪽 방향에서 스캔을 하는 레이저 스캐너; 스캔 윈도우의 둘레를 따라 서로 다른 위치에 배치되어 스캔 윈도우를 위쪽 방향에서 촬영하는 다수 개의 다시점 카메라를 포함한다.According to a preferred embodiment of the present invention, a 3D foot scan device includes a scan housing having an accommodation space therein; a scan window formed on an upper surface of the scan housing and contacting the sole of the foot; a laser scanner that is disposed inside the scan housing and scans the foot located in the scan window in a downward direction; It includes a plurality of multi-view cameras disposed at different positions along the circumference of the scan window to photograph the scan window from an upward direction.
본 발명의 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 레이저 스캐너는 선형 가이드를 따라 이동 가능한 레이저 모듈; 및 카메라 모듈을 포함하고, 레이저 모듈 및 카메라 모듈은 상대적으로 고정된 위치에서 동시에 이동된다.According to another preferred embodiment of the present invention, a laser scanner includes a laser module movable along a linear guide; and a camera module, wherein the laser module and the camera module move simultaneously from a relatively fixed position.
본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 다시점 카메라는 3개 또는 4개가 된다.According to another preferred embodiment of the present invention, the number of multi-view cameras is three or four.
본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 다시점 카메라 및 레이저 스캐너에 의하여 족부 이미지를 획득하는 방법은 레이저 스캐너를 족부의 아래쪽에 그리고 다시점 카메라를 족부의 위쪽에 배치하는 단계; 마커에 의하여 다시점 카메라의 상대적인 위치를 획득하는 단계; 획득된 상대적인 위치에 기초하여 다시점 카메라의 초점을 회전 또는 이동시켜 위치를 보정하는 단계; 레이저 스캐너 및 다시점 카메라에 의하여 이미지를 획득하는 단계; 서로 다른 다시점 카메라에 의하여 획득된 이미지에 대하여 필링(filling) 과정이 실행되는 단계; 레이저 스캐너의 레이저 라인을 획득하여 3D 포인트를 획득하는 단계; 레이저 라인의 깊이(depth)가 산출되는 단계; 및 레이저 스캐너의 선형 이동되면서 획득된 이미지에 대하여 필링 및 깊이 보정이 적용되어 3D 족부 이미지가 획득되는 단계를 포함한다.According to another preferred embodiment of the present invention, a method for obtaining a foot image by means of a multi-view camera and a laser scanner includes disposing a laser scanner below the foot and a multi-view camera above the foot; obtaining a relative position of a multi-view camera by means of a marker; correcting the position by rotating or moving the focal point of the multi-view camera based on the acquired relative position; acquiring an image by means of a laser scanner and a multi-view camera; performing a filling process on images acquired by different multi-view cameras; Acquiring a 3D point by acquiring a laser line of a laser scanner; Calculating the depth of the laser line; and obtaining a 3D foot image by applying filling and depth correction to an image obtained while the laser scanner is linearly moved.
본 발명에 따른 3D 족부 스캔 장치는 다시점 카메라 모듈 및 레이저 스캐너에 의하여 3D 족부 이미지의 획득이 가능하도록 한다. 본 발명에 따른 스캔 장치는 개인의 족부 상태를 정확하게 진단 및 예측하여 개인별 특성에 따른 맞춤형 인솔의 모델링이 가능하도록 하면서 관절염 또는 족부 질환의 예방 또는 치료가 가능하도록 한다. 본 발명에 따른 스캔 장치는 족부 진단 데이터의 분석 및 통계 과정에서 족부의 3D 모델의 확보에 따른 데이터베이스 관리 시스템의 구축이 가능하도록 하면서 축적된 다양한 데이터 자료를 기반으로 각각의 체형에 데이터의 선택이 가능하도록 한다. 본 발명에 따른 방법은 이미지의 획득 과정에서 실제 형태에 맞도록 오차 보정을 하여 획득된 3D 모델의 정확도가 보장되도록 한다. 본 발명에 따른 장치 또는 방법은 족부 모델과 관련된 다양한 용도에 적용될 수 있고 이에 의하여 본 발명은 제한되지 않는다.The 3D foot scan device according to the present invention enables acquisition of a 3D foot image by using a multi-view camera module and a laser scanner. The scan device according to the present invention accurately diagnoses and predicts the condition of an individual's foot, enables modeling of a customized insole according to individual characteristics, and enables prevention or treatment of arthritis or foot disease. The scan device according to the present invention enables the establishment of a database management system according to the securing of a 3D model of the foot in the analysis and statistical process of the foot diagnosis data, while enabling the selection of data for each body type based on various data accumulated let it do According to the method according to the present invention, the accuracy of the acquired 3D model is ensured by performing error correction to match the actual shape in the image acquisition process. The apparatus or method according to the present invention can be applied to various uses related to a foot model, and the present invention is not limited thereby.
도 1은 본 발명에 따른 3D 족부 스캔 장치의 실시 예를 도시한 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 3D 족부 스캔 장치를 형성하는 레이저 스캐너의 실시 예를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 3D 족부 스캔 장치의 다른 실시 예를 도시한 것이다.
도 4 내지 7은 본 발명에 따른 3D 족부 스캔 장치에서 이미지 획득을 위한 과정의 실시 예를 도시한 것이다.
도 8은 본 발명에 따른 스캔 장치에 의하여 획득된 족부 이미지의 실시 예를 도시한 것이다.1 illustrates an embodiment of a 3D foot scanning device according to the present invention.
2 shows an embodiment of a laser scanner forming a 3D foot scan device according to the present invention.
3 illustrates another embodiment of a 3D foot scanning device according to the present invention.
4 to 7 illustrate an embodiment of a process for acquiring an image in the 3D foot scanning device according to the present invention.
8 illustrates an embodiment of a foot image acquired by the scanning device according to the present invention.
아래에서 본 발명은 첨부된 도면에 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되지만 실시 예는 본 발명의 명확한 이해를 위한 것으로 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 아래의 설명에서 서로 다른 도면에서 동일한 도면 부호를 가지는 구성요소는 유사한 기능을 가지므로 발명의 이해를 위하여 필요하지 않는다면 반복하여 설명이 되지 않으며 공지의 구성요소는 간략하게 설명이 되거나 생략이 되지만 본 발명의 실시 예에서 제외되는 것으로 이해되지 않아야 한다.Below, the present invention will be described in detail with reference to the embodiments presented in the accompanying drawings, but the embodiments are for a clear understanding of the present invention, and the present invention is not limited thereto. In the following description, components having the same reference numerals in different drawings have similar functions, so repeated descriptions are not made unless necessary for understanding the invention, and well-known components are briefly described or omitted, but the present invention It should not be understood as being excluded from the embodiment of.
도 1은 본 발명에 따른 3D 족부 스캔 장치의 실시 예를 도시한 것이다.1 illustrates an embodiment of a 3D foot scanning device according to the present invention.
도 1을 참조하면, 3D 족부 스캔 장치는 내부에 수용 공간이 형성된 스캔 하우징(11); 스캔 하우징(11)의 위쪽 면에 형성되어 발바닥의 접촉되는 스캔 윈도우(13); 스캔 하우징(11)의 내부에 배치되어 스캔 윈도우(13)에 위치하는 족부를 아래쪽 방향에서 스캔을 하는 레이저 스캐너(14); 및 스캔 윈도우(13)의 둘레를 따라 서로 다른 위치에 배치되어 스캔 윈도우(13)를 위쪽 방향에서 촬영하는 다수 개의 다시점 카메라(15a, 15b, 15c)를 포함한다.Referring to FIG. 1 , the 3D foot scan device includes a
3D 족부 스캔 장치에 의하여 발바닥, 발등, 발가락 및 발목을 포함하는 발 부위 전체 3D 데이터 및 3D 모델이 획득될 수 있다. 3D 족부 스캔 장치는 스캔 하우징(11)을 기준으로 발의 아래쪽에 배치되는 레이저 스캐너(14) 및 발의 위쪽에 배치되는 다수 개의 다시점 카메라(15a, 15b, 15c)를 포함한다. 스캔 하우징(11)은 전체적으로 내부에 수용 공간이 형성된 육면체 형상이 될 수 있지만 이에 제한되지 않는다. 예를 들어 스캔 하우징(11)은 실린더 형상, 다면체 형상 또는 타원 형상과 같이 다양한 형상이 될 수 있다. 스캔 하우징(11)의 위쪽 면은 평면 형상이 될 수 있고, 한쪽 발 또는 양쪽 발을 위치시킬 수 있는 다양한 구조로 만들어질 수 있다. 구체적으로 스캔 하우징(11)의 위쪽 면에 발이 위치하는 고정 평면(12)이 형성될 수 있고, 고정 평면(12)의 사각형 또는 이와 유사한 형상의 광 투과 소재로 만들어지면서 스캔 윈도우(13)가 형성될 수 있다. 스캔 윈도우(12)의 윈도우 프레임(111)에 의하여 고정 평면(12)과 분리될 수 있고, 윈도우 프레임(111)에 광 투과 창이 결합되어 스캔 윈도우가 형성될 수 있다. 스캔 윈도우(11)에 한쪽 발바닥 또는 양쪽 발바닥이 위치할 수 있다. 선택적으로 스캔 윈도우(13)에 발바닥의 접촉 위치를 표시하는 접촉 포인트가 형성될 수 있다. 접촉 포인트는 발바닥이 지면에 접촉되는 지점을 기준으로 발가락 및 발바닥 접촉 부위를 기준으로 다수 개가 형성될 수 있다. 스캔 하우징(11)의 내부에 레이저 스캐너(14)가 배치될 수 있고, 레이저 스캐너(14)는 이미지 카메라 및 레이저 모듈을 포함할 수 있다. 레이저 스캐너(14)는 발바닥의 아래쪽에 족부를 스캔할 수 있고, 이에 의하여 족부의 아래쪽 부분 또는 아래쪽에서 바라본 족부의 형상이 획득될 수 있다. 그리고 다시점 카메라(15a, 15b, 15c)에 의하여 족부의 위쪽에서 바라본 족부의 형상이 획득될 수 있다. 다시점 카메라(15a, 15b, 15c)는 스캔 윈도우(13)의 둘레를 따라 배치될 수 있고, 예를 들어 사각 형상이 되는 스캔 윈도우(13)의 세 개의 변의 중심 부분에 위치하도록 배치될 수 있다. 다시점 카메라(15a, 15b, 15c)는 예를 들어 3개 또는 4개가 될 수 있지만 이에 제한되지 않는다. 각각의 다시점 카메라(15a, 15b, 15c)는 동일 또는 유사한 형상을 가진 각각의 수직 연장 부재(16a, 16b, 16c)의 위쪽 끝 부분에 고정될 수 있다. 다수 개의 수직 연장 부재(16a, 16b, 16c)는 동일 또는 유사한 높이로 가질 수 있고, 각각의 다시점 카메라(15a, 15b, 15c)는 각각의 수직 연장 부재(16a, 16b, 16c)의 동일 또는 유사한 위치에 고정될 수 있다. 이와 같은 다수 개의 다시점 카메라(15a, 15b, 15c)에 의하여 서로 다른 방향을 기준으로 족부의 이미지가 획득되고, 획득된 이미지가 레이저 스캐너(14)의 스캔 데이터와 결합되어 3D 족부 형상이 획득될 수 있다. 아래에서 레이저 스캐너(14)의 구조에 대하여 구체적으로 설명된다.3D data and 3D models of entire foot parts including soles, insteps, toes, and ankles may be acquired by the 3D foot scanning device. The 3D foot scanning device includes a
도 2는 본 발명에 따른 3D 족부 스캔 장치를 형성하는 레이저 스캐너의 실시 예를 도시한 것이다.2 shows an embodiment of a laser scanner forming a 3D foot scan device according to the present invention.
도 2를 참조하면, 레이저 스캐너(14)는 레이저 스캐너(14)는 선형 가이드(211)를 따라 이동 가능한 레이저 모듈(23); 및 카메라 모듈(24)을 포함하고, 레이저 모듈(23) 및 카메라 모듈(24)은 상대적으로 고정된 위치에서 동시에 이동된다. 스캔 하우징은 전체적으로 육면체 박스 형상이 되는 프레임 모듈(F)을 포함하고, 위에서 설명된 것처럼 윈도우 프레임(111)에 스캔 윈도우가 형성될 수 있다. 또한 사각 형상의 하부 프레임(113) 및 바닥면(112)에 레이저 스캐너(14)가 설치될 수 있다. 레이저 스캐너(14)는 위쪽 방향으로 레이저를 방출하는 레이저 모듈(23) 및 위쪽 방향으로 바라본 이미지를 형성하는 카메라 모듈(24)을 포함할 수 있다. 레이저 모듈(23)과 카메라 모듈(24)은 동일한 방향으로 초점을 형성하면서 하부 프레임(113)의 서로 마주보는 하부 프레임 부재에 양쪽 끝이 고정되는 선형 가이드(211)를 따라 함께 선형 이동될 수 있다. 선형 가이드(211)와 나란하게 선형 스크루 부재(23)가 연장될 수 있고, 레이저 모듈(23)과 카메라 모듈(24)은 스텝 모터와 같은 구동 수단(22)의 구동에 의하여 선형 스크루 부재(23)가 회전되면서 미리 결정된 이동 거리 단위로 선형 가이드(211)를 따라 이동될 수 있다. 도 2의 오른쪽을 참조하면, 선형 가이드(211)는 바닥 프레임(113)과 일체로 형성되면서 바닥 면(112)에 접촉되어 고정될 수 있고, 선형 가이드(211)에 슬라이딩 경로가 형성될 수 있다. 레이저 모듈(23)은 선형 가이드(211)를 따라 슬라이딩 방식으로 슬라이딩 경로를 이동 가능한 이동 브래킷(231)에 고정될 수 있고, 이동 브래킷(231)은 수평 플레이트 구조가 될 수 있다. 이동 브래킷(231)에 대하여 또는 선형 가이드(211)에 연장 방향에 대하여 수직이 되는 방향으로 기준 블록(27)이 형성될 수 있다. 기준 블록(27)은 사각 판 형상이 될 수 있고, 기준 블록(27)의 한쪽 평면으로부터 서로 대칭이 되는 위치로부터 전체적으로 L 형상이 되도록 이동 유도 블록(28a, 28b)이 배치될 수 있다. 각각의 이동 유도 블록(28a, 28b)에 의하여 서로 마주보도록 분리 구획이 형성될 수 있고, 각각의 분리 구획에 카메라 모듈(24) 및 작동 블록(26)이 배치될 수 있다. 카메라 모듈(24)은 수평 판 형상의 카메라 브래킷(241)에 고정될 수 있고, 위쪽 방향 또는 Z축 방향을 향하도록 고정될 수 있다. 선형 스크루 부재(21)가 제2 이동 유도 블록(28b)의 한쪽 면 및 작동 블록(26)을 관통하면서 선형 가이드(211)를 따라 연장될 수 있다. 이와 같은 구조에서 기준 블록(27)은 X축과 평행한 평면을 형성하고, 스크루 부재(21)는 Y축 방향을 따라 연장되고, 카메라 모듈(24) 및 레이저 모듈(23)은 Z축을 향할 수 있다. 모터(22)가 기준 블록(27)과 나란하게 형성되는 균형 블록(251)의 뒤쪽에 형성되고, 기준 블록(27)과 균형 블록(251)의 사이에 회전 유도 베어링(25)이 배치될 수 있고, 작동 블록(26)에 의하여 기준 블록(27)의 이동 방향 또는 이동 속도가 측정 및 제어될 수 있다. 모터(22)의 구동에 의하여 기준 블록(27)이 선형 가이드(211)를 따라 미리 결정된 피치 단위로 이동될 수 있고, 이에 따라 레이저 모듈(23)과 카메라 모듈(24)에 의하여 선형 가이드(121)의 서로 다른 위치에서 족부가 스캔이 되면서 족부 데이터가 획득될 수 있다. 카메라 모듈(24)과 레이저 모듈(23)은 다양한 구조에 의하여 선형 이동될 수 있고 이에 의하여 본 발명은 제한되지 않는다.Referring to FIG. 2 , the
도 3은 본 발명에 따른 3D 족부 스캔 장치의 다른 실시 예를 도시한 것이다.3 illustrates another embodiment of a 3D foot scanning device according to the present invention.
도 3을 참조하면, 다시점 카메라(15a, 15b, 15c)는 3개 또는 4개가 된다. 다시점 카메라는 상부 스캔 프레임(30)에 설치될 수 있고, 상부 스캔 프레임(30)은 원판 형상의 중심 블록(31); 중심 블록(31)을 기준으로 평면 형상으로 반지름 방향을 따라 연장되는 수평 연장 블록(32a 내지 32d); 및 수평 연장 블록(32a 내지 32d)에 대하여 수직 방향으로 연장되는 수직 연장 부재(16a 내지 16d)로 이루어질 수 있다. 상부 스캔 프레임(30)은 일체형으로 만들어질 수 있고, 수평 연장 블록(32a 내지 32d)은 원형의 중심 블록(31)으로부터 플러스(+) 형상이 되도록 연장되거나 T 형상이 되도록 연장될 수 있다. 이와 같은 구조를 가지는 상부 스캔 프레임(30)이 스캔 하우징(11)에 결합되어 스캔 장치를 위한 프레임이 형성될 수 있다. 구체적으로 스캔 하우징(11)의 외부 바닥 면의 중심에 형성된 중심 홈(도시되지 않음)에 중심 블록(31)이 위치하면서 테두리를 따라 수평 연장 블록(32a 내지 32d)이 고정될 수 있도록 형성된 고정 홈(115)에 각각의 수평 연장 블록(32a 내지 32d)이 삽입되어 고정되어 스캔 하우징(11)에 상부 스캔 프레임(30)이 결합될 수 있다. 제시된 실시 예에서 4개의 다시점 카메라가 설치될 수 있는 상부 스캔 프레임(30)이 제시되어 있지만 다시점 카메라의 설치 개수에 따라 상부 스캔 프레임(30)에 형성되는 수평 연장 블록(32a 내지 32d)의 개수가 적절하게 조절될 수 있다. 다시점 카메라는 다양한 상부 스캔 프레임(30)에 설치될 수 있고 이에 의하여 본 발명은 제한되지 않는다.Referring to FIG. 3 , there are three or four
도 4 내지 7은 본 발명에 따른 3D 족부 스캔 장치에서 이미지 획득을 위한 과정의 실시 예를 도시한 것이다.4 to 7 illustrate an embodiment of a process for acquiring an image in the 3D foot scanning device according to the present invention.
다시점 카메라 및 레이저 스캐너에 의하여 족부 이미지를 획득하는 방법은 레이저 스캐너를 족부의 아래쪽에 그리고 다시점 카메라를 족부의 위쪽에 배치하는 단계; 마커에 의하여 다시점 카메라의 상대적인 위치를 획득하는 단계; 획득된 상대적인 위치에 기초하여 다시점 카메라의 초점을 회전 또는 이동시켜 위치를 보정하는 단계; 레이저 스캐너 및 다시점 카메라에 의하여 이미지를 획득하는 단계; 서로 다른 다시점 카메라에 의하여 획득된 이미지에 대하여 필링(filling) 과정이 실행되는 단계; 레이저 스캐너의 레이저 라인을 획득하여 3D 포인트를 획득하는 단계; 레이저 라인의 깊이(depth)가 산출되는 단계; 및 레이저 스캐너의 선형 이동되면서 획득된 이미지에 대하여 필링 및 깊이 보정이 적용되어 3D 족부 이미지가 획득되는 단계를 포함한다.A method of acquiring a foot image by a multi-view camera and a laser scanner includes disposing a laser scanner below the foot and a multi-view camera above the foot; obtaining a relative position of a multi-view camera by means of a marker; correcting the position by rotating or moving the focal point of the multi-view camera based on the acquired relative position; acquiring an image by means of a laser scanner and a multi-view camera; performing a filling process on images acquired by different multi-view cameras; Acquiring a 3D point by acquiring a laser line of a laser scanner; Calculating the depth of the laser line; and obtaining a 3D foot image by applying filling and depth correction to an image obtained while the laser scanner is linearly moved.
족부 스캔을 위하여 한쪽 발 또는 양쪽 발이 스캔 윈도우에 위치할 수 있고, 스캔 하우징의 아래쪽에 배치된 레이저 모듈 및 스캔 윈도우의 위쪽에 배치된 다시점 카메라 모듈에 의하여 발의 아래쪽 및 위쪽 부분이 스캔이 될 수 있다. 이와 같이 3D 족부 이미지 데이터의 획득을 위하여 다시점 카메라 및 레이저 스캐너가 각각 스캔 윈도우의 위쪽 및 아래쪽에 배치될 수 있다. 이후 이미지의 획득 과정에서 또는 이미지 획득 전에 다시점 카메라 및 레이저 카메라의 위치 보정이 진행될 수 있다.For foot scan, one or both feet may be placed in the scan window, and the lower and upper parts of the foot may be scanned by a laser module disposed below the scan housing and a multi-view camera module disposed above the scan window. there is. In this way, in order to obtain 3D foot image data, a multi-view camera and a laser scanner may be disposed above and below the scan window, respectively. Afterwards, position correction of the multi-view camera and the laser camera may be performed during image acquisition or prior to image acquisition.
도 4 및 5를 참조하면, 다수 개의 다시점 카메라의 위치가 예를 들어 알루코 마커(Aruco Marker)를 이용하여 보정될 수 있다. 구체적으로 4개의 마커(41a 내지 41k)가 입력 영상을 통하여 입력이 될 수 있고, 각각의 마커(41a 내지 41k)의 모서리(EP)가 모서리 검출 함수에 의하여 검출될 수 있다. 도 5에 도시된 것처럼 3대의 다시점 카메라로부터 각각의 마커에 대한 마커 이미지(51a, 51b, 51c)에 대한 모서리 위치 정보(52a, 52b, 52c)가 획득될 수 있다. 이후 2번 카메라의 마커 이미지(51b)에 대한 모서리 위치 정보(52b)를 기준으로 1번 및 3번 카메라의 마커 이미지로(51a, 51c)로부터 획득된 모서리 위치 정보(52a, 52c)를 정렬하여 결합 위치 정보(53)가 획득될 수 있다. 이후 결합 위치 정보(53)를 기초로 1번 및 3번 다시점 카메라의 회전 및 이동 정보를 획득하여 보정할 수 있다. 이와 같은 위치 보정 과정은 레이저 스캐너에 대하여 진행될 수 있다. 도 6 및 7을 참조하면, 레이저 스캐너에 설치된 카메라 및 레이저 모듈에 의하여 체스(chess) 보드와 같은 기준 보드를 이용하여 대비 이미지(61a, 61b)가 획득될 수 있고, 대비 이미지(61a, 61b)로부터 차-영상(difference image)이 획득되고, 차-영상으로부터 레이저 픽셀(62)이 획득될 수 있다. 이후 체스(chess) 보드로부터 획득된 평면 방정식에 기초하여 레이저 라인의 3D 포인트(63)가 산출될 수 있다. 이와 같은 과정은 다수 개의 카메라-레이저 이미지 쌍에 대하여 진행될 수 있다. 도 7에 도시된 것처럼, 두 개의 발에 대한 카메라-레이저 이미지(71)가 획득될 수 있고, 레이저 픽셀(72)이 획득될 수 있다. 그리고 위에서 설명된 것처럼, 기준 보드에 대한 차-영상이 획득되어 평면 방정식에 기초하는 레이저 깊이(73)가 각각 획득될 수 있다. 서로 다른 위치에서 레이저 깊이는 다양한 방법으로 획득될 수 있고 제시된 실시 예에 제한되지 않는다.Referring to FIGS. 4 and 5 , positions of a plurality of multi-view cameras may be corrected using, for example, Aruco markers. Specifically, the four
다시점 카메라는 RGB 디지털 카메라가 될 수 있고, 다시점 카메라의 위치 보정 과정에서 색상 보정이 될 수 있다. 이와 같이 디지털 카메라의 위치 보정 및 레이저 모듈의 깊이 산출이 진행되면 이에 따라 족부 이미지가 획득되거나, 획득된 이미지에 대한 보정이 진행될 수 있다. 또한 획득된 이미지에 대하여 폐색 영역의 깊이 정보가 정제될 수 있다. 이미지의 획득 과정에서 디지털 카메라 사이의 시차를 이용하여 깊이가 추정되므로 폐색 영역에 대한 깊이 정보의 손실(hole)이 발생될 수 있다. 이와 같은 손실은 예를 들어 오니언 필링(onion filling) 과정을 통하여 복원이 될 수 있다. 이후 도 8에 도시된 것과 같이 양 발(81)에 대한 족부 이미지(82a 내지 82d)가 획득될 수 있다. 획득된 족부 이미지(82a 내지 82d)는 인발 제조, 족부 질병 진단, 자세 교정 또는 이와 유사한 다양한 목적으로 이용될 수 있고, 이에 의하여 본 발명은 제한되지 않는다.The multi-view camera may be an RGB digital camera, and color correction may be performed in a position calibration process of the multi-view camera. As such, when the position correction of the digital camera and the depth calculation of the laser module are performed, a foot image may be acquired or correction may be performed on the obtained image. Also, depth information of an occluded area may be refined with respect to the obtained image. Since the depth is estimated using the parallax between the digital cameras during the image acquisition process, depth information about the occlusion area may be lost (hole). Such loss may be restored through, for example, an onion filling process. Then, as shown in FIG. 8 ,
위에서 본 발명은 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되었지만 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 제시된 실시 예를 참조하여 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형 및 수정 발명을 만들 수 있을 것이다. 본 발명은 이와 같은 변형 및 수정 발명에 의하여 제한되지 않으며 다만 아래에 첨부된 청구범위에 의하여 제한된다.Although the present invention has been described in detail with reference to the presented embodiments above, those skilled in the art will be able to make various modifications and variations without departing from the technical spirit of the present invention with reference to the presented embodiments. . The present invention is not limited by these variations and modifications, but is limited only by the claims appended below.
11: 스캔 하우징
13: 스캔 윈도우
14: 레이저 스캐너
15a, 15b, 15c: 다시점 카메라
23: 레이저 모듈
24: 카메라 모듈
211: 선형 가이드11: scan housing 13: scan window
14:
23: laser module 24: camera module
211: linear guide
Claims (4)
스캔 하우징(11)의 위쪽 면에 형성되어 발바닥의 접촉되는 스캔 윈도우(13);
스캔 하우징(11)의 내부에 배치되어 스캔 윈도우(13)에 위치하는 족부를 아래쪽 방향에서 스캔을 하는 레이저 스캐너(14); 및
스캔 윈도우(13)의 둘레를 따라 서로 다른 위치에 배치되어 스캔 윈도우(13)를 위쪽 방향에서 촬영하는 다수 개의 다시점 카메라(15a, 15b, 15c)를 포함하는 3D 족부 스캔 장치.a scan housing 11 having an accommodation space therein;
A scan window 13 formed on the upper surface of the scan housing 11 and contacting the sole of the foot;
a laser scanner 14 disposed inside the scan housing 11 and scanning the foot located in the scan window 13 in a downward direction; and
A 3D foot scanning device including a plurality of multi-view cameras 15a, 15b, and 15c disposed at different positions along the circumference of the scan window 13 to photograph the scan window 13 from an upward direction.
레이저 스캐너를 족부의 아래쪽에 그리고 다시점 카메라를 족부의 위쪽에 배치하는 단계;
마커에 의하여 다시점 카메라의 상대적인 위치를 획득하는 단계;
획득된 상대적인 위치에 기초하여 다시점 카메라의 초점을 회전 또는 이동시켜 위치를 보정하는 단계;
레이저 스캐너 및 다시점 카메라에 의하여 이미지를 획득하는 단계;
서로 다른 다시점 카메라에 의하여 획득된 이미지에 대하여 필링(filling) 과정이 실행되는 단계;
레이저 스캐너의 레이저 라인을 획득하여 3D 포인트를 획득하는 단계;
레이저 라인의 깊이(depth)가 산출되는 단계; 및
레이저 스캐너의 선형 이동되면서 획득된 이미지에 대하여 필링 및 깊이 보정이 적용되어 3D 족부 이미지가 획득되는 단계를 포함하는 3D 족부 이미지의 획득 방법.A method for acquiring a foot image by a multi-view camera and a laser scanner,
placing a laser scanner on the underside of the foot and a multi-view camera on the top of the foot;
obtaining a relative position of a multi-view camera by means of a marker;
correcting the position by rotating or moving the focal point of the multi-view camera based on the acquired relative position;
acquiring an image by means of a laser scanner and a multi-view camera;
performing a filling process on images acquired by different multi-view cameras;
Acquiring a 3D point by acquiring a laser line of a laser scanner;
Calculating the depth of the laser line; and
A method of acquiring a 3D foot image, comprising the step of obtaining a 3D foot image by applying filling and depth correction to an image acquired while linearly moving a laser scanner.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020210190138A KR20230100354A (en) | 2021-12-28 | 2021-12-28 | A 3D Foot Scanning Apparatus and a Method for Obtaining a Foot Image with the Same |
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Family Applications (1)
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Citations (2)
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KR20180029831A (en) | 2016-09-13 | 2018-03-21 | 경북대학교 산학협력단 | Foot scanning apparatus and method for scanning foot thereof |
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2021
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Patent Citations (2)
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KR20180029831A (en) | 2016-09-13 | 2018-03-21 | 경북대학교 산학협력단 | Foot scanning apparatus and method for scanning foot thereof |
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