KR20210014308A - 패턴 마스크를 이용한 3차원 스캐닝의 프로젝션 시스템 및 그 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 패턴 마스크를 이용한 3차원 스캐닝의 프로젝션 시스템 및 그 방법에 관한 것으로, 광원, 상기 광원으로부터 발광된 빛을 집광하는 콘덴서 렌즈, 상기 콘덴서 렌즈를 통과한 빛을 통과시키는 단일 패턴이 형성된 패턴 마스크, 상기 패턴 마스크를 기계적으로 이동시키고, 상기 광원에 따른 빛의 발광을 구동하는 구동부 및 상기 패턴 마스크를 통과한 빛을 방출하는 프로젝션 렌즈를 포함하되, 상기 구동부는 상기 패턴 마스크를 기계적으로 이동하여 상기 프로젝션 렌즈를 통하여 블랙 패턴, 상기 단일 패턴 및 화이트 패턴이 방출되도록 한다.
Description
본 발명은 패턴 마스크를 이용한 3차원 스캐닝의 프로젝션 시스템 및 그 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 단일 패턴의 패턴 마스크를 이용하여 피사체에 블랙 패턴, 단일 패턴 및 화이트 패턴을 프로젝션하는 기술에 관한 것이다.
3차원(3D) 스캐닝은 피사체(또는 물체)의 3D 형상 및 색상 정보를 획득하는 광학기기로서 상업, 건축, 의학, 공업, 학술, 문화 등 광범위한 분야에 걸쳐 사용된다. 3D 스캐닝은 레이저 삼각법, 구조광 투영, TOF(Time Of Flight) 등 여러 가지의 방법으로 구현이 가능하며, 획득된 물체의 3차원 형상 정보를 컴퓨터에서 사용할 수 있는 3차원 파일 형식으로 저장한다.
3D 스캐닝 기술은 물체의 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 있다.
기존의 3차원 스캐닝 기술은, 촬영하고자 하는 피사체에 복수의 멀티패턴을 프로젝션하고, 획득되는 영상들로 인한 깊이 정보를 이용하여 피사체를 영상 조합을 통해 3차원 스캐닝하였다.
본 발명의 목적은 단일 패턴이 형성된 패턴 마스크를 이용하여 피사체에 블랙 패턴, 단일 패턴 및 화이트 패턴을 각각 프로젝션함으로써, 단순화된 프로젝터의 구조에서 피사체에 대한 3차원 스캐닝을 수행할 수 있는 기술을 제공하고자 한다.
또한, 본 발명의 목적은 패턴 마스크를 기계적으로 이동시키고, 광원에 따른 빛의 발광을 구동함으로써, 단일 패턴만으로도 피사체를 3차원 스캐닝할 수 있는 기술을 제공하고자 한다.
본 발명의 실시예에 따른 패턴 마스크를 이용한 3차원 스캐닝의 프로젝션 시스템은 광원, 상기 광원으로부터 발광된 빛을 집광하는 콘덴서 렌즈, 상기 콘덴서 렌즈를 통과한 빛을 통과시키는 단일 패턴이 형성된 패턴 마스크, 상기 패턴 마스크를 기계적으로 이동시키고, 상기 광원에 따른 빛의 발광을 구동하는 구동부 및 상기 패턴 마스크를 통과한 빛을 방출하는 프로젝션 렌즈를 포함하되, 상기 구동부는 상기 패턴 마스크를 기계적으로 이동하여 상기 프로젝션 렌즈를 통하여 블랙 패턴, 상기 단일 패턴 및 화이트 패턴이 방출되도록 한다.
상기 패턴 마스크는 상기 콘덴서 렌즈를 통과한 빛을 통과시키며, 피사체에 투영되는 상기 단일 패턴을 포함할 수 있다.
상기 패턴 마스크는 측면에 위치하는 차단부에 의해 이동이 제한되며, 상단 및 하단에 위치하는 레일부에 의해 좌우 유동성을 가질 수 있다.
상기 구동부는 상기 레일부를 구동시켜 상기 패턴 마스크를 상기 차단부에서 상기 레일부의 길이까지 기계적으로 좌우 이동시킬 수 있다.
상기 구동부는 상기 콘덴서 렌즈를 통과한 빛이 통과되는 빛의 선 상에 상기 패턴 마스크를 위치시켜 상기 프로젝션 렌즈를 통하여 피사체로 상기 단일 패턴이 방출되도록 구동하거나, 상기 빛의 선 외에 상기 패턴 마스크를 위치시켜 상기 프로젝션 렌즈를 통하여 피사체로 상기 화이트 패턴이 방출되도록 구동할 수 있다.
상기 구동부는 상기 광원으로부터 발광되는 빛을 차단시켜 상기 프로젝션 렌즈를 통하여 피사체로 상기 블랙 패턴이 방출되도록 구동할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 패턴 마스크를 이용한 3차원 스캐닝의 프로젝션 시스템은 피사체로 투사되는 상기 블랙 패턴, 상기 단일 패턴 및 상기 화이트 패턴을 이용하여 스캐닝을 위한 영상 처리하는 처리부를 더 포함할 수 있다.
상기 처리부는 상기 블랙 패턴, 상기 단일 패턴 및 상기 화이트 패턴 각각의 화소 값을 기반으로 기 설정된 문턱치 값을 비교하여 각 패턴의 백색부 및 흑백부를 판단하고, 판단 결과를 기반하여 상기 피사체의 스캐닝을 위한 영상 처리를 할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 패턴 마스크를 이용한 3차원 스캐닝의 프로젝션 시스템은 광원, 상기 광원으로부터 발광된 빛을 집광하는 콘덴서 렌즈, 상기 콘덴서 렌즈를 통과한 빛을 통과시키는 단일 패턴이 형성된 패턴 마스크, 상기 광원에 따른 빛의 발광을 구동하는 구동부, 상기 패턴 마스크를 통과한 빛 또는 상기 패턴 마스크를 통과하지 않은 빛을 분산 또는 굴절시키는 광학요소 및 상기 광학요소를 통과한 빛을 방출하는 프로젝션 렌즈를 포함하되, 상기 구동부는 상기 광원을 구동하여 상기 패턴 마스크를 통과한 빛 또는 상기 패턴 마스크를 통과하지 않은 빛이 상기 프로젝션 렌즈를 통하여 블랙 패턴, 상기 단일 패턴 및 화이트 패턴이 방출되도록 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 패턴 마스크를 이용한 3차원 스캐닝의 프로젝션 시스템은 광원, 상기 광원으로부터 발광된 빛을 집광하는 콘덴서 렌즈, 상기 콘덴서 렌즈를 통과한 빛을 분산 또는 굴절시키는 제1 광학요소, 상기 제1 광학요소를 통과한 빛을 통과시키는 단일 패턴이 형성된 패턴 마스크, 상기 제1 광학요소를 통과한 빛을 반사하는 반사판, 상기 광원에 따른 빛의 발광을 구동하는 구동부, 상기 패턴 마스크를 통과한 빛 또는 상기 패턴 마스크를 통과하지 않은 빛을 분산 또는 굴절시키는 제2 광학요소 및 상기 광학요소를 통과한 빛을 방출하는 프로젝션 렌즈를 포함하되, 상기 구동부는 상기 패턴 마스크로 입사되는 빛을 차단하는 제1 차단부 및 상기 반사판을 통해 상기 제2 광학요소로 입사되는 빛을 차단하는 제2 차단부를 구동하여 블랙 패턴, 상기 단일 패턴 및 화이트 패턴이 방출되도록 한다.
본 발명의 실시예에 따른 패턴 마스크를 이용한 3차원 스캐닝의 프로젝션 시스템의 동작 방법에 있어서, 광원으로부터 빛을 조사하는 단계, 콘덴서 렌즈를 통해 상기 광원으로부터 발광된 빛을 집광하는 단계, 단일 패턴이 형성된 패턴 마스크를 이용하여 상기 콘덴서 렌즈를 통과한 빛을 통과시키는 단계 및 프로젝션 렌즈를 통해 상기 패턴 마스크를 통과한 빛을 방출하는 단계를 포함하되, 상기 패턴 마스크를 이용하여 콘덴서 렌즈를 통과한 빛을 통과시키는 단계는 상기 패턴 마스크를 기계적으로 이동시키며, 상기 프로젝션 렌즈를 통하여 블랙 패턴, 상기 단일 패턴 및 화이트 패턴이 방출되도록 한다.
상기 패턴 마스크를 이용하여 콘덴서 렌즈를 통과한 빛을 통과시키는 단계는 상기 패턴 마스크의 상단 및 하단에 위치하는 레일부를 구동시켜, 상기 패턴 마스크의 측면에 위치하는 차단부에서 상기 레일부의 길이까지 상기 패턴 마스크를 기계적으로 좌우 이동시킬 수 있다.
상기 패턴 마스크를 이용하여 콘덴서 렌즈를 통과한 빛을 통과시키는 단계는 상기 콘덴서 렌즈를 통과한 빛이 통과되는 빛의 선 상에 상기 패턴 마스크를 위치시켜 상기 프로젝션 렌즈를 통하여 피사체로 상기 단일 패턴이 방출되도록 구동하거나, 상기 빛의 선 외에 상기 패턴 마스크를 위치시켜 상기 프로젝션 렌즈를 통하여 피사체로 상기 화이트 패턴이 방출되도록 구동할 수 있다.
상기 광원으로부터 빛을 조사하는 단계는 상기 광원으로부터 발광되는 빛을 차단시키며, 상기 프로젝션 렌즈를 통하여 피사체로 상기 블랙 패턴이 방출되도록 할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 패턴 마스크를 이용한 3차원 스캐닝의 프로젝션 방법은 피사체로 투사되는 상기 블랙 패턴, 상기 단일 패턴 및 상기 화이트 패턴을 이용하여 스캐닝을 위한 영상 처리하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 스캐닝하는 단계는 상기 블랙 패턴, 상기 단일 패턴 및 상기 화이트 패턴 각각의 화소 값을 기반으로 기 설정된 문턱치 값을 비교하여 각 패턴의 백색부 및 흑백부를 판단하고, 판단 결과를 기반하여 상기 피사체의 스캐닝을 위한 영상 처리를 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 단일 패턴이 형성된 패턴 마스크를 이용하여 피사체에 블랙 패턴, 단일 패턴 및 화이트 패턴을 각각 프로젝션함으로써, 단순화된 프로젝터의 구조에서 피사체에 대한 3차원 스캐닝을 수행할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 패턴 마스크를 기계적으로 이동시키고, 광원에 따른 빛의 발광을 구동함으로써, 단일 패턴만으로도 피사체를 3차원 스캐닝할 수 있다.
도 1은 3D 스캐닝 장치를 설명하기 위한 예를 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 패턴 마스크를 이용한 3차원 스캐닝의 프로젝션 시스템의 구조를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 패턴 마스크의 구조 예를 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 패턴 마스크의 패턴 예를 도시한 것이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 패턴 마스크를 이용한 3차원 스캐닝의 프로젝션 시스템의 구조를 도시한 것이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 패턴 마스크를 이용한 3차원 스캐닝의 프로젝션 시스템의 구조를 도시한 것이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 각 패턴의 화소 값과 문턱치 값을 이용한 영상 획득 예를 설명하기 위해 도시한 것이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 패턴 마스크를 이용한 3차원 스캐닝의 프로젝션 방법의 흐름도를 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 패턴 마스크를 이용한 3차원 스캐닝의 프로젝션 시스템의 구조를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 패턴 마스크의 구조 예를 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 패턴 마스크의 패턴 예를 도시한 것이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 패턴 마스크를 이용한 3차원 스캐닝의 프로젝션 시스템의 구조를 도시한 것이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 패턴 마스크를 이용한 3차원 스캐닝의 프로젝션 시스템의 구조를 도시한 것이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 각 패턴의 화소 값과 문턱치 값을 이용한 영상 획득 예를 설명하기 위해 도시한 것이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 패턴 마스크를 이용한 3차원 스캐닝의 프로젝션 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 1은 3D 스캐닝 장치를 설명하기 위한 예를 도시한 것이다.
도 1을 참조하면, 3D 스캐닝 장치는 스캐닝하고자 하는 피사체(200)를 3D 스캐닝하는 장치로, 본 발명의 실시예에 따른 패턴 마스크를 이용한 3차원 스캐닝의 프로젝션 시스템(100) 및 카메라(300)를 포함한다.
일반적으로, 피사체를 3차원 스캐닝하는 경우, 프로젝터를 이용하여 피사체에 특정 패턴을 조사하고, 특정 패턴을 통해 프로젝터와 카메라 사이의 관계 즉, 캘리브레이션을 설정한다. 이후, 설정된 관계에 기초하여 피사체에 대한 3차원 좌표를 인식하여 3차원 스캐닝을 수행한다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 패턴 마스크를 이용한 3차원 스캐닝의 프로젝션 시스템(100)은 피사체(200)에 단일 패턴이 형성된 패턴 마스크를 프로젝션하고, 카메라(300)는 피사체(200)에 투영된 패턴 마스크를 획득하여 각 화소에 대한 좌표 및 깊이 값을 통해 피사체(200)에 대한 3차원 스캐닝을 수행할 수 있다.
이 때, 카메라(300)는 피사체(200)에 투영되는 블랙 패턴, 단일 패턴 및 화이트 패턴 각각을 촬영하여 적어도 3개의 영상데이터를 획득하며, 영상데이터로부터 좌표 및 깊이 값을 산출하여 피사체(200)에 대한 3차원 스캐닝을 수행하는 스캐닝 장치를 나타낼 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 패턴 마스크를 이용한 3차원 스캐닝의 프로젝션 시스템(100)은 단일 패턴을 촬영 시점과 동기시켜 피사체(200)로 프로젝션하는 것으로, 프로젝션 시점과 촬영 시점 또한 장치의 제어 수단(또는 구동부(150))에 의해 제어될 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 패턴 마스크를 이용한 3차원 스캐닝의 프로젝션 시스템의 구조를 도시한 것이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 패턴 마스크를 이용한 3차원 스캐닝의 프로젝션 시스템은 단일 패턴의 패턴 마스크를 이용하여 피사체에 블랙 패턴, 단일 패턴 및 화이트 패턴을 프로젝션한다.
이를 위해, 본 발명의 실시예에 따른 패턴 마스크를 이용한 3차원 스캐닝의 프로젝션 시스템(100)은 광원(110), 콘덴서 렌즈(120), 패턴 마스크(130), 프로젝션 렌즈(140) 및 구동부(150)를 포함한다. 또한, 본 발명의 실시예에 따른 패턴 마스크를 이용한 3차원 스캐닝의 프로젝션 시스템(100)은 처리부(160)를 더 포함할 수 있다.
콘덴서 렌즈(Condenser Lens, 120)는 광원(110)으로부터 발광된 빛을 집광한다.
예를 들면, 광원(110)은 피사체에 광 투사를 위한 빛을 발광하며, 이를 위해, LED(Light Emitting Diode; 발광 다이오드)를 사용할 수 있으나, 이에 한정되지 않고 다양한 예가 가능하다. 실시예에 따라서, 광원(110)은 청색 단일광을 출력하는 청색 LED, 녹색 단일광을 출력하는 녹색 LED, 적색 단일광을 출력하는 적색 LED를 포함할 수 있다.
이 때, 광원(110)에서 발광되는 빛의 강도와 균일도를 높이기 위해 빛을 모아줘야 하며, 이를 위해 콘덴서 렌즈(120)는 광원(110)의 전방에 배치되어 광원(110)에서 발광되는 빛을 집광할 수 있다.
패턴 마스크(130)는 콘덴서 렌즈(120)를 통과한 빛을 통과시키는 단일 패턴이 형성되며, 프로젝션 렌즈(140)는 패턴 마스크(130)를 통과한 빛을 방출한다.
여기서, 콘덴서 렌즈(120) 및 프로젝션 렌즈(140)의 크기, 형태, 재질은 도 2에 도시된 바에 한정되지 않으며, 다양한 예가 가능하다.
패턴 마스크(130)는 콘덴서 렌즈(120)를 통과한 빛을 통과시키며, 피사체에 투영되는 단일 패턴을 포함할 수 있다. 또한, 패턴 마스크(130)는 측면에 위치하는 차단부에 의해 이동이 제한되며, 상단 및 하단에 위치하는 레일부에 의해 좌우 유동성을 가질 수 있다. 실시예에 따라서, 패턴 마스크(130)는 단일 패턴 및 단일 패턴의 역 패턴을 나타내는 인버스 단일 패턴을 좌우 또는 상하로 나란히 붙여놓은 판을 포함하여 구동할 수 있다.
이하에서는, 도 3 및 도 4를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 패턴 마스크(130)의 구조와 패턴에 대해 상세히 설명하고자 한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 패턴 마스크의 구조 예를 도시한 것이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 패턴 마스크의 패턴 예를 도시한 것이다.
도 3을 참조하면, 패턴 마스크(130)는 측면에 위치하는 차단부(131)에 의해 이동이 제한되며, 상단 및 하단에 위치하는 레일부(132)에 의해 좌우 유동성을 가질 수 있다.
차단부(131)는 패턴 마스크(130)의 기계적 이동을 제한(stop)하기 위한 것으로, 패턴 마스크(130)의 우측 및 좌측 중 적어도 어느 하나 이상의 위치에 형성될 수 있다.
레일부(132)는 레일(rail) 또는 리드 스크루(lead screw)의 형태일 수 있으며, 패턴 마스크(130)의 상단 및 하단에 위치하여 패턴 마스크(130)의 좌우 유동성을 제공할 수 있다.
도 2를 참조하여 예를 들면, 단일 패턴이 형성된 패턴 마스크(130)는 콘덴서 렌즈(120)를 통과한 빛의 선 상에 위치하거나, 빛의 선 상 외에 위치함으로써, 본 발명의 실시예에 따른 패턴 마스크를 이용한 3차원 스캐닝의 프로젝션 시스템(100)은 피사체로 단일 패턴, 화이트 패턴 및 블랙 패턴을 프로젝션할 수 있다.
이로 인해, 도 3에서 레일부(132)의 길이는 패턴 마스크(130) 길이의 적어도 1.5배 이상되는 것이 바람직하며, 레일부(132)는 콘덴서 렌즈(120)를 통과한 빛의 선 상에서 패턴 마스크(130)의 좌우 이동성을 제공할 수 있다.
이 때, 패턴 마스크(130)는 단일 패턴이 형성된 것이며, 본 발명의 실시예에 따른 패턴 마스크를 이용한 3차원 스캐닝의 프로젝션 시스템(100)에 의해 피사체로 투영되는 패턴 마스크(130)의 단일 패턴은 도 4a에 도시된 일 예와 같이, 세로 방향으로 상이한 폭을 가지는 다양한 스트라이프(stripe) 패턴, 도 4b에 도시된 일 예와 같이, 가로 방향으로 상이한 폭을 가지는 다양한 스트라이프 패턴, 및 도 4c에 도시된 일 예와 같이, 격자 패턴 또는 체크 패턴 중 어느 하나의 패턴 형태일 수 있다. 물론, 본 발명의 실시예에 따른 3차원 스캐닝의 프로젝션 시스템(100)에 의해 투영되는 단일 패턴은 도 4에 도시된 패턴들로 한정되지 않으며, 십자가 패턴, X자 패턴 등 적용 가능한 다양한 패턴일 수 있다.
다시 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 패턴 마스크를 이용한 3차원 스캐닝의 프로젝션 시스템(100)의 구동부(150)는 광원(110)에 따른 빛의 발광을 구동하고, 패턴 마스크(130)를 기계적으로 이동시켜 프로젝션 렌즈(140)를 통한 블랙 패턴, 단일 패턴 및 화이트 패턴이 방출되도록 한다.
구동부(150)는 레일부(132)를 구동시켜 패턴 마스크(130)를 차단부(131)에서 레일부(132)의 길이까지 기계적으로 좌우 이동시킬 수 있다.
예를 들면, 구동부(150)는 광원(110)으로부터 발광되는 빛을 차단시켜 프로젝션 렌즈(140)를 통하여 피사체로 블랙 패턴이 방출되도록 구동할 수 있으며, 광원(110)으로부터 빛을 구동시켜 프로젝션 렌즈(140)를 통하여 피사체로 화이트 패턴 및 단일 패턴이 방출되도록 구동할 수 있다. 보다 구체적으로, 구동부(150)는 광원(110), 콘덴서 렌즈(120)를 통과한 빛이 통과되는(지나가는) 빛의 선 상에 단일 패턴이 형성된 패턴 마스크(130)를 위치시켜 프로젝션 렌즈(140)를 통하여 피사체로 단일 패턴이 방출되도록 구동하거나, 광원(110), 콘덴서 렌즈(120)를 통과한 빛이 통과되는(지나가는) 빛의 선 외에 패턴 마스크(130)를 위치시켜 프로젝션 렌즈(140)를 통하여 피사체로 화이트 패턴이 방출되도록 구동할 수 있다.
이 때, 블랙 패턴 및 화이트 패턴은 블랙 광(또는 블랙 라이트) 및 화이트 광(또는 화이트 라이트)을 나타내며, 구동부(150)에 의해 구동되어 광원(110)에서 발광이 차단된 광 및 광원(110)에서 발광되는 단일광 또는 백색광을 나타낼 수 있다.
즉, 본 발명의 실시예에 따른 패턴 마스크를 이용한 3차원 스캐닝의 프로젝션 시스템(100)은 광원(110)으로부터 발광되는 빛의 구동 또는 차단과, 단일 패턴이 형성된 패턴 마스크(130)의 좌우 유동성을 이용하여 피사체로 블랙 패턴, 단일 패턴 및 화이트 패턴을 프로젝션함으로써, 단일 패턴만을 사용하여 피사체에 대한 3차원 좌표를 인식하는 과정을 제공할 수 있다.
나아가, 본 발명의 실시예에 따른 패턴 마스크를 이용한 3차원 스캐닝의 프로젝션 시스템(100)은 피사체에 대한 3차원 스캐닝을 수행하는 기술에서, 단일 패턴 및 단일 광원으로 형성된, 간략화된 구조의 프로젝터 또는 프로젝션 시스템을 제공할 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 패턴 마스크를 이용한 3차원 스캐닝의 프로젝션 시스템(100)은 피사체로 투사되는 블랙 패턴, 단일 패턴 및 화이트 패턴을 이용하여 스캐닝을 위한 영상 처리하는 처리부(160)를 포함할 수 있다.
본 발명은 기존 기술들이 사용하는 그레이스케일이나 색상을 사용하지 않고, 흑/백의 단일 패턴을 사용하여 3차원 스캐닝하는 것을 그 요지로 한다. 이 때, 영상처리를 통해 피사체로 투사된 패턴의 흑색부 및 백색부를 구분하기 위해서는 통상적으로 영상의 각 화소별로 해당 화소에 빛이 도달하는지 여부에 따라 각 화소에 패턴의 흑색부가 투영된 것인지, 또는 백색부가 투영된 것인지를 결정하기 위한 문턱치(threshold) 결정이 필요하다. 이를 수행하기 위해, 본 발명의 실시예에 따른 패턴 마스크를 이용한 3차원 스캐닝의 프로젝션 시스템(100)은 패턴이 투사되는 모든 피사체를 밝게 비춘 상태에서 획득되는 화이트 패턴 영상과, 스캔에 사용되는 단일 패턴을 투사한 단일 패턴 영상, 그리고 빛을 모두 차단한 상태에서 획득되는 블랙 패턴 영상을 사용하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 패턴 마스크를 이용한 3차원 스캐닝의 프로젝션 시스템(100)은 블랙 패턴, 화이트 패턴의 2개 이상의 패턴을 사용하며, 상기 문턱치 값은 블랙 패턴 영상 및 화이트 패턴 영상을 2로 나눈 값으로 결정될 수 있다.
처리부(160)는 피사체로 투사되는 블랙 패턴, 단일 패턴 및 화이트 패턴 각각의 화소 값을 기반으로 기 설정된 문턱치 값을 비교하여 각 패턴의 백색부 및 흑색부를 판단하고, 판단 결과를 기반으로 피사체에 대한 스캐닝을 수행할 수 있다. 보다 구체적으로, 문턱치 값은 각 화소별 위치에서 블랙 패턴을 투사하였을 때의 화소 값, 단일 패턴을 투사하였을 때의 화소 값 및 화이트 패턴을 투사하였을 때의 화소 값의 평균으로 설정된다.
이에, 처리부(160)는 화이트 패턴과 블랙 패턴에서 문턱치 값 이상의 차이가 발생하는 화소를 패턴이 투사된 위치에 있는 것으로 결정하고, 화소에 동일한 위치에서, 단일 패턴 영상의 화소 값이 화이트 패턴 영상과 블랙 패턴 영상 각각의 화소 값 사이의 문턱치 값 이상인 경우, 단일 패턴의 백색부로 판단하고, 미만인 경우 단일 패턴의 흑색부로 판단할 수 있다.
또한, 처리부(160)는 단일 패턴의 백색부가 투사된 위치에서의 화소 값이 문턱치 값보다 작을 때에는 해당 화소에 오류가 발생된 것으로 판단할 수 있다. 이에, 본 발명의 실시예에 따른 패턴 마스크를 이용한 3차원 스캐닝의 프로젝션 시스템(100)은 처리부(160)를 통해 패턴이 투사된 위치에서의 화소 값과 문턱치 값을 이용하여 패턴의 백색부 또는 흑색부를 판단하고, 화소의 오류를 판단하여 피사체에 대한 3차원 스캐닝을 고려하므로, 스캐닝의 정확도를 향상시키는 효과를 제공한다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 패턴 마스크를 이용한 3차원 스캐닝의 프로젝션 시스템의 구조를 도시한 것이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 패턴 마스크를 이용한 3차원 스캐닝의 프로젝션 시스템(500)은 광원(510), 콘덴서 렌즈(520), 패턴 마스크(530), 프로젝션 렌즈(540), 광학요소(550) 및 구동부(570)를 포함한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 패턴 마스크를 이용한 3차원 스캐닝의 프로젝션 시스템(500)은 피사체로 블랙 패턴, 단일 패턴 및 화이트 패턴을 방출하기 위해, 제1 광원(511) 또는 제2 광원(512)을 제어한다.
일 예로, 피사체로 단일 패턴을 방출하는 경우, 본 발명의 다른 실시예에 따른 패턴 마스크를 이용한 3차원 스캐닝의 프로젝션 시스템(500)의 구동부(570)는 제1 광원(511)을 구동시키며, 제1 콘덴서 렌즈(521)는 제1 광원(511)으로부터 발광된 빛을 집광하고, 제1 콘덴서 렌즈(521)를 통과한 빛은 단일 패턴이 형성된 패턴 마스크(530)를 통과하여 광학요소(550) 및 프로젝션 렌즈(540)를 통해 방출되고, 피사체에 단일 패턴이 프로젝션될 수 있다.
이 때, 광학요소(550)은 패턴 마스크(530)를 통과한 빛을 분산시키며, 프로젝션 렌즈(540)는 광학요소(550)을 통과한 빛을 방출시킬 수 있다. 예를 들면, 광학요소(550)는 프리즘일 수 있다.
다른 예로, 피사체로 화이트 패턴을 방출하는 경우, 본 발명의 다른 실시예에 따른 패턴 마스크를 이용한 3차원 스캐닝의 프로젝션 시스템(500)의 구동부(570)는 제2 광원(512)을 구동시키며, 제2 콘덴서 렌즈(522)는 제2 광원(512)으로부터 발광된 빛을 집광하고, 반사판(560)은 집광된 빛을 반사시킬 수 있다. 이후, 광학요소(550)은 반사판(560)에 의해 반사된 빛을 굴절시키며, 광학요소(550)을 통과한 빛은 프로젝션 렌즈(540)를 통해 방출되고, 피사체에 화이트 패턴이 프로젝션될 수 있다.
이 때, 광학요소(550)은 패턴 마스크(530)를 통과하지 않은 빛을 굴절시키며, 프로젝션 렌즈(540)는 광학요소(550)을 통과한 빛을 방출시킬 수 있다.
또 다른 예로, 피사체로 블랙 패턴을 방출하는 경우, 본 발명의 다른 실시예에 따른 패턴 마스크를 이용한 3차원 스캐닝의 프로젝션 시스템(500)의 구동부(570)는 광원(511, 512)으로부터 발광되는 빛을 차단시켜 프로젝션 렌즈(540)를 통하여 피사체로 블랙 패턴이 방출되도록 구동하며, 피사체에 블랙 패턴이 프로젝션될 수 있다.
이 때, 블랙 패턴 및 화이트 패턴은 블랙 광(또는 블랙 라이트) 및 화이트 광(또는 화이트 라이트)을 나타내며, 구동부(570)에 의해 구동되어 광원(510)에서 발광이 차단된 광 및 광원(510)에서 발광되는 단일광 또는 백색광을 나타낼 수 있다.
또한, 패턴 마스크(530)는 좌우 이동성이 아닌, 고정된 형태인 것을 특징으로 한다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 패턴 마스크를 이용한 3차원 스캐닝의 프로젝션 시스템의 구조를 도시한 것이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 패턴 마스크를 이용한 3차원 스캐닝의 프로젝션 시스템(600)은 광원(610), 콘덴서 렌즈(620), 패턴 마스크(630), 프로젝션 렌즈(640), 광학요소(650) 및 구동부(670)를 포함한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 패턴 마스크를 이용한 3차원 스캐닝의 프로젝션 시스템(600)은 피사체로 블랙 패턴, 단일 패턴 및 화이트 패턴을 방출하기 위해, 광원(610), 제1 차단부(681) 및 제2 차단부(682)를 제어한다.
일 예로, 피사체로 단일 패턴을 방출하는 경우, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 패턴 마스크를 이용한 3차원 스캐닝의 프로젝션 시스템(600)의 구동부(670)는 제1 차단부(681)를 구동하고, 제2 차단부(682)를 차단할 수 있다. 나아가, 광원(610)에 의해 발광되어 콘덴서 렌즈(620)를 통해 집광된 빛은 제1 광학요소(651)에 의해 분산되어 단일 패턴이 형성된 패턴 마스크(630)에 도달할 수 있다. 단일 패턴이 형성된 패턴 마스크(630)를 통과한 빛은 제1 반사판(661)에 반사되며, 제2 광학요소(652)에 의해 굴절되어 프로젝션 렌즈(640)를 통해 방출되고, 피사체에 단일 패턴이 프로젝션될 수 있다.
다른 예로, 피사체로 화이트 패턴을 방출하는 경우, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 패턴 마스크를 이용한 3차원 스캐닝의 프로젝션 시스템(600)의 구동부(670)는 제1 차단부(681)를 차단하고, 제2 차단부(682)를 구동할 수 있다. 나아가, 광원(610)에 의해 발광되어 콘덴서 렌즈(620)를 통해 집광된 빛은 제1 광학요소(651)에 의해 굴절되어 제2 반사판(662)을 통해 제2 광학요소(652)에 도달할 수 있다. 이후, 패턴 마스크(630)를 통과하지 않은 빛은 제2 광학요소(652)에 의해 분산되어 프로젝션 렌즈(640)를 통해 방출되고, 피사체에 화이트 패턴이 프로젝션될 수 있다.
또 다른 예로, 피사체로 블랙 패턴을 방출하는 경우, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 패턴 마스크를 이용한 3차원 스캐닝의 프로젝션 시스템(600)의 구동부(670)는 광원(610)으로부터 발광되는 빛을 차단시켜 프로젝션 렌즈(640)를 통하여 피사체로 블랙 패턴이 방출되도록 구동하며, 피사체에 블랙 패턴이 프로젝션될 수 있다.
이 때, 블랙 패턴 및 화이트 패턴은 블랙 광(또는 블랙 라이트) 및 화이트 광(또는 화이트 라이트)을 나타내며, 구동부(670)에 의해 구동되어 광원(610)에서 발광이 차단된 광 및 광원(610)에서 발광되는 단일광 또는 백색광을 나타낼 수 있다.
또한, 패턴 마스크(630)는 좌우 이동성이 아닌, 고정된 형태인 것을 특징으로 한다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 각 패턴의 화소 값과 문턱치 값을 이용한 영상 획득 예를 설명하기 위해 도시한 것이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 패턴 마스크를 이용한 3차원 스캐닝의 프로젝션 시스템은 피사체로 투사되는 블랙 패턴, 단일 패턴 및 화이트 패턴에 의해 획득되는 블랙 패턴 영상(MIN. Image), 단일 패턴 영상(Pattern Image) 및 화이트 패턴 영상(MAX. Image)를 획득하며, 각 화소별 위치에서 블랙 패턴 영상(MIN. Image)의 화소 값과 화이트 패턴 영상(MAX. Image)의 화소 값의 평균으로 문턱치 값을 획득하여 문턱치 영상(Midval Image)을 획득할 수 있다.
이후, 본 발명의 실시예에 따른 패턴 마스크를 이용한 3차원 스캐닝의 프로젝션 시스템은 문턱치 값에 기반한 문턱치 영상(Midval Image)과 단일 패턴 영상(Pattern Image)을 비교하여 피사체에 대한 백색부 및 흑색부의 이진 영상(Binary Image)를 획득할 수 있다.
예를 들면, 본 발명의 실시예에 따른 패턴 마스크를 이용한 3차원 스캐닝의 프로젝션 시스템은 특정 화소에서 피사체로 투사되는 화이트 패턴 및 블랙 패턴의 화소 값이 문턱치 값 이상의 차이가 발생하는 경우, 특정 화소를 패턴이 투사된 위치에 있는 것으로 결정할 수 있다. 이후에, 본 발명의 실시예에 따른 패턴 마스크를 이용한 3차원 스캐닝의 프로젝션 시스템은 특정 화소에서의 단일 패턴 영상의 화소 값이 문턱치 영상의 화소 값 이상인 경우, 단일 패턴의 백색부(result=1)로 판단하고, 미만인 경우 단일 패턴의 흑색부(result=0)로 판단할 수 있다.
이를 통해, 본 발명의 실시예에 따른 패턴 마스크를 이용한 3차원 스캐닝의 프로젝션 시스템은 단일 패턴의 백색부 및 흑색부를 판단하여 피사체에 대한 이진 영상(Binary Image)를 획득할 수 있다.
실시예에 따라서, 도 6 및 도 7에서 화이트 패턴 경로 시, 화이트 패턴 경로의 중간에 인버스 단일 패턴을 위치시키는 구조가 가능할 수 있다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 패턴 마스크를 이용한 3차원 스캐닝의 프로젝션 방법의 흐름도를 도시한 것이다.
도 8의 방법은 도 2에 도시된 본 발명의 실시예에 따른 패턴 마스크를 이용한 3차원 스캐닝의 프로젝션 시스템에 의해 수행될 수 있다.
도 8을 참조하면, 단계 810에서, 광원으로부터 빛을 조사한다.
단계 810은 광원으로부터 발광되는 빛의 구동 또는 차단하는 단계일 수 있다. 예를 들어, 단계 810은 광원으로부터 발광되는 빛을 차단시켜 콘덴서 렌즈, 패턴 마스크 및 프로젝션 렌즈를 통하여 블랙 패턴이 방출되도록 하며, 광원으로부터 발광되는 빛을 구동시켜 콘덴서 렌즈, 패턴 마스크 및 프로젝션 렌즈를 통하여 단일 패턴 및 화이트 패턴이 방출되도록 할 수 있다.
예를 들면, 광원은 피사체에 광 투사를 위한 빛을 발광하며, 이를 위해, LED를 사용할 수 있으나, 이에 한정되지 않고 다양한 예가 가능하다. 실시예에 따라서, 광원은 청색 단일광을 출력하는 청색 LED, 녹색 단일광을 출력하는 녹색 LED, 적색 단일광을 출력하는 적색 LED를 포함할 수도 있다.
단계 820에서, 콘덴서 렌즈를 통해 광원으로부터 발광된 빛을 집광한다.
예를 들면, 광원에서 발광되는 빛의 강도와 균일도를 높이기 위해 빛을 모아줘야 하며, 이를 위해 단계 820에서, 콘덴서 렌즈는 광원의 전방에 배치되어 광원에서 발광되는 빛을 집광할 수 있다.
단계 830에서, 단일 패턴이 형성된 패턴 마스크를 이용하여 콘덴서 렌즈를 통과한 빛을 통과시킨다. 이 때, 단계 830은 패턴 마스크를 기계적으로 이동시키며, 프로젝션 렌즈를 통하여 블랙 패턴, 단일 패턴 및 화이트 패턴이 방출되도록 한다.
패턴 마스크는 콘덴서 렌즈를 통과한 빛을 통과시키며, 피사체에 투영되는 단일 패턴을 포함할 수 있다. 또한, 패턴 마스크는 측면에 위치하는 차단부에 의해 이동이 제한되며, 상단 및 하단에 위치하는 레일부에 의해 좌우 유동성을 가질 수 있다.
이에 따라서, 단계 830은 패턴 마스크의 상단 및 하단에 위치하는 레일부를 구동시켜, 패턴 마스크의 측면에 위치하는 차단부에서 레일부의 길이까지 패턴 마스크를 기계적으로 좌우 이동시키는 단계일 수 있다.
예를 들면, 단계 830은 광원, 콘덴서 렌즈를 통과한 빛이 통과되는(지나가는) 빛의 선 상에 단일 패턴이 형성된 패턴 마스크를 위치시켜 프로젝션 렌즈를 통하여 피사체로 단일 패턴이 방출되도록 구동하거나, 광원, 콘덴서 렌즈를 통과한 빛이 통과되는(지나가는) 빛의 선 외에 패턴 마스크를 위치시켜 프로젝션 렌즈를 통하여 피사체로 화이트 패턴이 방출되도록 구동하는 단계일 수 있다. 이 때, 단계 810에서 광원으로부터 발광되는 빛을 구동시킨 것을 전제로 한다.
이후, 단계 840에서, 프로젝션 렌즈를 통해 패턴 마스크를 통과한 빛을 방출한다. 여기서, 본 발명의 실시예에 따른 콘덴서 렌즈 및 프로젝션 렌즈의 크기, 형태, 재질은 한정되지 않으며, 다양한 예가 가능하다.
본 발명의 실시예에 따른 패턴 마스크를 이용한 3차원 스캐닝의 프로젝션 방법은 피사체에 블랙 패턴, 단일 패턴 및 화이트 패턴을 각각 프로젝션할 수 있다. 예를 들면, 단계 810에서 광원으로부터 발광되는 빛을 구동 또는 차단하고, 단계 830에서 광원 및 콘덴서 렌즈를 통과하는 빛의 선 상 또는 선 외에 단일 패턴이 형성된 패턴 마스크를 위치시킴으로써, 촬영하고자 하는 피사체로 블랙 패턴, 단일 패턴 및 화이트 패턴 각각을 프로젝션할 수 있다.
이에 따라서, 본 발명의 실시예에 따른 패턴 마스크를 이용한 3차원 스캐닝의 프로젝션 방법은 피사체로 블랙 패턴, 단일 패턴 및 화이트 패턴 각각을 프로젝션함으로써, 단일 패턴만으로도 피사체에 대한 3차원 좌표를 인식하는 과정을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 패턴 마스크를 이용한 3차원 스캐닝의 프로젝션 방법은 피사체로 투사되는 상기 블랙 패턴, 상기 단일 패턴 및 상기 화이트 패턴을 이용하여 스캐닝을 위한 영상 처리하는 단계 850을 더 포함할 수 있다.
단계 850은 블랙 패턴, 단일 패턴 및 화이트 패턴 각각의 화소 값을 기반으로 기 설정된 문턱치 값과 비교하여 각 패턴의 백색부 및 흑색부를 판단하고, 판단 결과를 기반하여 피사체에 대한 스캐닝을 수행할 수 있다. 보다 구체적으로, 문턱치 값은 각 화소별 위치에서 블랙 패턴을 투사하였을 때의 화소 값과 화이트 패턴을 투사하였을 때의 화소 값의 평균으로 설정된다.
이에, 단계 850은 화이트 패턴과 블랙 패턴에서 문턱치 값 이상의 차이가 발생하는 화소를 패턴이 투사된 위치에 있는 것으로 결정하고, 화소에 동일한 위치에서, 단일 패턴 영상의 화소 값이 화이트 패턴 영상과 블랙 패턴 영상 각각의 화소 값 사이의 문턱치 값 이상인 경우, 단일 패턴의 백색부로 판단하고, 미만인 경우 단일 패턴의 흑색부로 판단할 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: 패턴 마스크를 이용한 3차원 스캐닝의 프로젝션 시스템
110: 광원
120: 콘덴서 렌즈
130: 패턴 마스크
131: 차단부
132: 레일부
140: 프로젝션 렌즈
110: 광원
120: 콘덴서 렌즈
130: 패턴 마스크
131: 차단부
132: 레일부
140: 프로젝션 렌즈
Claims (16)
- 광원;
상기 광원으로부터 발광된 빛을 집광하는 콘덴서 렌즈;
상기 콘덴서 렌즈를 통과한 빛을 통과시키는 단일 패턴이 형성된 패턴 마스크;
상기 패턴 마스크를 기계적으로 이동시키고, 상기 광원에 따른 빛의 발광을 구동하는 구동부; 및
상기 패턴 마스크를 통과한 빛을 방출하는 프로젝션 렌즈를 포함하되,
상기 구동부는 상기 패턴 마스크를 기계적으로 이동하여 상기 프로젝션 렌즈를 통하여 블랙 패턴, 상기 단일 패턴 및 화이트 패턴이 방출되도록 하는, 패턴 마스크를 이용한 3차원 스캐닝의 프로젝션 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 패턴 마스크는
상기 콘덴서 렌즈를 통과한 빛을 통과시키며, 피사체에 투영되는 상기 단일 패턴을 포함하는 것을 특징으로 하는, 패턴 마스크를 이용한 3차원 스캐닝의 프로젝션 시스템. - 제2항에 있어서,
상기 패턴 마스크는
측면에 위치하는 차단부에 의해 이동이 제한되며, 상단 및 하단에 위치하는 레일부에 의해 좌우 유동성을 갖는, 패턴 마스크를 이용한 3차원 스캐닝의 프로젝션 시스템. - 제3항에 있어서,
상기 구동부는
상기 레일부를 구동시켜 상기 패턴 마스크를 상기 차단부에서 상기 레일부의 길이까지 기계적으로 좌우 이동시키는 것을 특징으로 하는, 패턴 마스크를 이용한 3차원 스캐닝의 프로젝션 시스템. - 제4항에 있어서,
상기 구동부는
상기 콘덴서 렌즈를 통과한 빛이 통과되는 빛의 선 상에 상기 패턴 마스크를 위치시켜 상기 프로젝션 렌즈를 통하여 피사체로 상기 단일 패턴이 방출되도록 구동하거나, 상기 빛의 선 외에 상기 패턴 마스크를 위치시켜 상기 프로젝션 렌즈를 통하여 피사체로 상기 화이트 패턴이 방출되도록 구동하는, 패턴 마스크를 이용한 3차원 스캐닝의 프로젝션 시스템. - 제5항에 있어서,
상기 구동부는
상기 광원으로부터 발광되는 빛을 차단시켜 상기 프로젝션 렌즈를 통하여 피사체로 상기 블랙 패턴이 방출되도록 구동하는, 패턴 마스크를 이용한 3차원 스캐닝의 프로젝션 시스템. - 제1항에 있어서,
피사체로 투사되는 상기 블랙 패턴, 상기 단일 패턴 및 상기 화이트 패턴을 이용하여 스캐닝을 위한 영상 처리하는 처리부
를 더 포함하는 패턴 마스크를 이용한 3차원 스캐닝의 프로젝션 시스템. - 제7항에 있어서,
상기 처리부는
상기 블랙 패턴, 상기 단일 패턴 및 상기 화이트 패턴 각각의 화소 값을 기반으로 기 설정된 문턱치 값과 비교하여 각 패턴의 백색부 및 흑색부를 판단하고, 판단 결과를 기반하여 상기 피사체의 스캐닝을 위한 영상 처리하는 것을 특징으로 하는, 패턴 마스크를 이용한 3차원 스캐닝의 프로젝션 시스템. - 광원;
상기 광원으로부터 발광된 빛을 집광하는 콘덴서 렌즈;
상기 콘덴서 렌즈를 통과한 빛을 통과시키는 단일 패턴이 형성된 패턴 마스크;
상기 광원에 따른 빛의 발광을 구동하는 구동부;
상기 패턴 마스크를 통과한 빛 또는 상기 패턴 마스크를 통과하지 않은 빛을 분산 또는 굴절시키는 광학요소; 및
상기 광학요소를 통과한 빛을 방출하는 프로젝션 렌즈를 포함하되,
상기 구동부는 상기 광원을 구동하여 상기 패턴 마스크를 통과한 빛 또는 상기 패턴 마스크를 통과하지 않은 빛이 상기 프로젝션 렌즈를 통하여 블랙 패턴, 상기 단일 패턴 및 화이트 패턴이 방출되도록 하는 패턴 마스크를 이용한 3차원 스캐닝의 프로젝션 시스템. - 광원;
상기 광원으로부터 발광된 빛을 집광하는 콘덴서 렌즈;
상기 콘덴서 렌즈를 통과한 빛을 분산 또는 굴절시키는 제1 광학요소;
상기 제1 광학요소를 통과한 빛을 통과시키는 단일 패턴이 형성된 패턴 마스크;
상기 제1 광학요소를 통과한 빛을 반사하는 반사판;
상기 광원에 따른 빛의 발광을 구동하는 구동부;
상기 패턴 마스크를 통과한 빛 또는 상기 패턴 마스크를 통과하지 않은 빛을 분산 또는 굴절시키는 제2 광학요소; 및
상기 광학요소를 통과한 빛을 방출하는 프로젝션 렌즈를 포함하되,
상기 구동부는
상기 패턴 마스크로 입사되는 빛을 차단하는 제1 차단부 및 상기 반사판을 통해 상기 제2 광학요소로 입사되는 빛을 차단하는 제2 차단부를 구동하여 블랙 패턴, 상기 단일 패턴 및 화이트 패턴이 방출되도록 하는 패턴 마스크를 이용한 3차원 스캐닝의 프로젝션 시스템. - 패턴 마스크를 이용한 3차원 스캐닝의 프로젝션 시스템의 동작 방법에 있어서,
광원으로부터 빛을 조사하는 단계;
콘덴서 렌즈를 통해 상기 광원으로부터 발광된 빛을 집광하는 단계;
단일 패턴이 형성된 패턴 마스크를 이용하여 상기 콘덴서 렌즈를 통과한 빛을 통과시키는 단계; 및
프로젝션 렌즈를 통해 상기 패턴 마스크를 통과한 빛을 방출하는 단계를 포함하되,
상기 패턴 마스크를 이용하여 콘덴서 렌즈를 통과한 빛을 통과시키는 단계는
상기 패턴 마스크를 기계적으로 이동시키며, 상기 프로젝션 렌즈를 통하여 블랙 패턴, 상기 단일 패턴 및 화이트 패턴이 방출되도록 하는, 패턴 마스크를 이용한 3차원 스캐닝의 프로젝션 방법. - 제11항에 있어서,
상기 패턴 마스크를 이용하여 콘덴서 렌즈를 통과한 빛을 통과시키는 단계는
상기 패턴 마스크의 상단 및 하단에 위치하는 레일부를 구동시켜, 상기 패턴 마스크의 측면에 위치하는 차단부에서 상기 레일부의 길이까지 상기 패턴 마스크를 기계적으로 좌우 이동시키는 것을 특징으로 하는, 패턴 마스크를 이용한 3차원 스캐닝의 프로젝션 방법. - 제12항에 있어서,
상기 패턴 마스크를 이용하여 콘덴서 렌즈를 통과한 빛을 통과시키는 단계는
상기 콘덴서 렌즈를 통과한 빛이 통과되는 빛의 선 상에 상기 패턴 마스크를 위치시켜 상기 프로젝션 렌즈를 통하여 피사체로 상기 단일 패턴이 방출되도록 구동하거나, 상기 빛의 선 외에 상기 패턴 마스크를 위치시켜 상기 프로젝션 렌즈를 통하여 피사체로 상기 화이트 패턴이 방출되도록 구동하는, 패턴 마스크를 이용한 3차원 스캐닝의 프로젝션 방법. - 제13항에 있어서,
상기 광원으로부터 빛을 조사하는 단계는
상기 광원으로부터 발광되는 빛을 차단시키며, 상기 프로젝션 렌즈를 통하여 피사체로 상기 블랙 패턴이 방출되도록 하는, 패턴 마스크를 이용한 3차원 스캐닝의 프로젝션 방법. - 제11항에 있어서,
피사체로 투사되는 상기 블랙 패턴, 상기 단일 패턴 및 상기 화이트 패턴을 이용하여 스캐닝을 위한 영상 처리하는 단계
를 더 포함하는 패턴 마스크를 이용한 3차원 스캐닝의 프로젝션 방법. - 제15항에 있어서,
상기 스캐닝하는 단계는
상기 블랙 패턴, 상기 단일 패턴 및 상기 화이트 패턴 각각의 화소 값을 기반으로 기 설정된 문턱치 값과 비교하여 각 패턴의 백색부 및 흑색부를 판단하고, 판단 결과를 기반하여 상기 피사체의 스캐닝을 위한 영상 처리하는 것을 특징으로 하는, 패턴 마스크를 이용한 3차원 스캐닝의 프로젝션 방법.
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