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KR20070092007A - Apparatus for three dimensional scanning - Google Patents

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Publication number
KR20070092007A
KR20070092007A KR1020060021878A KR20060021878A KR20070092007A KR 20070092007 A KR20070092007 A KR 20070092007A KR 1020060021878 A KR1020060021878 A KR 1020060021878A KR 20060021878 A KR20060021878 A KR 20060021878A KR 20070092007 A KR20070092007 A KR 20070092007A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
scanning
subject
pattern image
human body
unit
Prior art date
Application number
KR1020060021878A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
지남석
Original Assignee
포스앤핏 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 포스앤핏 주식회사 filed Critical 포스앤핏 주식회사
Priority to KR1020060021878A priority Critical patent/KR20070092007A/en
Priority to PCT/KR2007/000995 priority patent/WO2007102667A1/en
Publication of KR20070092007A publication Critical patent/KR20070092007A/en

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    • G01MEASURING; TESTING
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    • G01B11/00Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/24Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
    • G01B11/25Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures by projecting a pattern, e.g. one or more lines, moiré fringes on the object
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06VIMAGE OR VIDEO RECOGNITION OR UNDERSTANDING
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    • G06V10/10Image acquisition
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Abstract

A 3D scanning device is provided to minimize user's refusal feeling for scanning a human body and scan the human body irrespective of an installation environment including lighting by projecting a digital infrared pattern image to the human body and capturing a scanning image. A moving part(130) is vertically moved from a base. A plurality of scanning parts(140) are arranged by centering on an object in the moving part, and projects and captures the infrared pattern image by dividing the object into plural surrounding sections. A controller(110) controls vertical movement of the moving part and scanning of the scanning part at a position of each vertical section. The scanning parts installed to the moving part scan the object in the 3D by being vertically moved around the object, projecting the infrared pattern image to each surrounding section of the object at each vertical sections according to the vertical movement, and capturing the infrared pattern image formed on surface of each surrounding area of the object based on control of the controller.

Description

3차원 스캐닝 장치{Apparatus for three dimensional scanning}Apparatus for three dimensional scanning

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술 사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.The following drawings, which are attached to this specification, illustrate exemplary embodiments of the present invention, and together with the detailed description of the present invention, serve to further understand the technical spirit of the present invention. It should not be construed as limited to.

도 1은 종래 기술에 따른 광 삼각 방식을 이용한 레이저 스캐닝을 도시하는 도면.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Fig. 1 is a diagram showing laser scanning using a light triangular method according to the prior art.

도 2는 종래 기술에 따른 모아레 방식을 이용한 광 스캐닝을 도시하는 도면.2 is a diagram showing optical scanning using the moiré method according to the prior art.

도 3은 종래 기술에 따른 모아레 방식에서의 패턴 필름을 도시하는 도면.3 is a view showing a pattern film in the moire method according to the prior art.

도 4는 도 3의 패턴 필름이 측정 대상물에 투사되는 과정을 도시하는 도면.4 is a view illustrating a process in which the pattern film of FIG. 3 is projected onto a measurement object.

도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 3차원 스캐닝을 구현하기 위한 시스템의 배치를 블럭으로 도시한 장치 구성도.FIG. 5 is a block diagram illustrating the arrangement of a system for implementing three-dimensional scanning in accordance with a preferred embodiment of the present invention.

도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 3차원 스캐닝 장치를 도시한 사시도.6 is a perspective view showing a three-dimensional scanning device according to a preferred embodiment of the present invention.

도 7 및 도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 3차원 스캐닝 장치를 도시한 측면도.7 and 8 are side views showing a three-dimensional scanning apparatus according to a preferred embodiment of the present invention.

도 9는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 3차원 스캐닝 장치를 도시한 평면 도.9 is a plan view showing a three-dimensional scanning device according to a preferred embodiment of the present invention.

도 10 및 도 11은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 광 프로젝터와 센서 카메라의 인체를 향한 주시각을 설명하기 위한 도면.10 and 11 are views for explaining a viewing angle toward the human body of the optical projector and the sensor camera according to a preferred embodiment of the present invention.

도 12는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 광 프로젝터의 구성을 개략적으로 도시한 도면.12 is a diagram schematically showing a configuration of an optical projector according to a preferred embodiment of the present invention.

도 13은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 광 패턴 이미지 생성 소자의 기본 구조를 설명하기 위한 사시도.13 is a perspective view illustrating a basic structure of a light pattern image generating device according to a preferred embodiment of the present invention.

도 14는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 광 패턴 이미지 생성 소자의 원리를 설명하기 위한 도면.14 is a view for explaining the principle of the light pattern image generating element according to a preferred embodiment of the present invention.

도 15 내지 도 17은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 광 패턴 이미지가 인체에 투사되는 과정을 도시한 도면.15 to 17 are views illustrating a process in which a light pattern image is projected onto a human body according to a preferred embodiment of the present invention.

도 18 내지 도 19는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 광 패턴 이미지를 투사 및 캡쳐하는 스캐닝부를 설명하기 위한 도면.18 to 19 are views for explaining a scanning unit for projecting and capturing a light pattern image according to a preferred embodiment of the present invention.

<도면의 주요 참조 부호에 대한 설명><Description of Major Reference Marks in Drawing>

100...3차원 스캐닝 장치 110...제어부100 ... 3D scanning device 110 ... control unit

120...통신 인터페이스 130...이동부120 Communication interface 130 Moving part

140...스캐닝부 141a, 141b, 141c, 141d...광 프로젝터140 Scanning unit 141a, 141b, 141c, 141d ... Optical projector

142a, 142b, 142c, 142d...센서 카메라142a, 142b, 142c, 142d ... sensor camera

본 발명은 3차원 스캐닝 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 일반 조명하의 공간에서 근적외선을 투사하는 광 프로젝터를 이용하여 인체를 입체적으로 스캐닝할 수 있도록, 인체를 중심으로 수직 왕복 운동하는 하는 3차원 스캐닝 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a three-dimensional scanning apparatus, and more particularly, three-dimensional scanning to vertically reciprocate around the human body so as to scan the human body in three dimensions by using an optical projector that projects near-infrared light in a space under general illumination. Relates to a device.

인체는 척추선을 중심으로 어깨, 머리, 팔 및 다리가 좌우 대칭을 이루며, 인체의 좌우 대칭에 의한 균형잡힌 자세는 인체의 조직 및 기관의 기능에 중요한 팩터(Factor)로 작용한다.The human body has symmetrical symmetry of the shoulders, head, arms, and legs around the vertebral lines, and a balanced posture due to the symmetry of the human body acts as an important factor for the function of tissues and organs of the human body.

한편, 비만 또는 운동 부족에 의한 신체 균형이 불균형해지면 근육의 발달, 조정력, 순환 작용 및 내장 기관의 변위에 의해 각종 질병을 유발하게 된다. 이에 따라, 비만 클리닉, 보건소, 정형외과 또는 척추 클리닉 등 체형 분석을 위한 수요가 크게 증가하고 있다.On the other hand, when the body balance is imbalanced due to obesity or lack of exercise, various diseases are caused by muscle development, coordination, circulation, and displacement of internal organs. Accordingly, the demand for body analysis, such as obesity clinic, public health center, orthopedic or spinal clinic is increasing significantly.

일반적으로, 인체를 계측하는 방법은 계측 기구를 이용하여 육안으로 직접 수치를 재는 수작업 방식과, 디지털 카메라로 측정 대상자를 촬영한 후 촬영된 영상 자료를 컴퓨터로 분석하는 2D 촬영 방식이 있다.In general, there are two methods of measuring a human body: a manual method of measuring a numerical value directly with the naked eye using a measuring instrument, and a 2D photographing method of analyzing a photographed image data by a computer after photographing a measurement subject with a digital camera.

수작업 방식은 인체 계측 및 체형 분석을 위하여 줄자 등의 계측 도구로 인체 각 부의 높이, 길이 또는 둘레와 같은 체격적 요인을 측정한다. 또한, 인체의 자세 및 체형을 포함하는 형태적 요인은 대상 측정자를 격자계 상에 위치시킨 상태에서 측정자가 육안으로 관찰하여 측정한다.The manual method measures physical factors such as height, length or circumference of each part of the human body with measuring tools such as a tape measure for anthropometric and body shape analysis. In addition, the morphological factors including the posture and the body shape of the human body are measured by observing the naked eye in the state where the subject is placed on the lattice system.

2D 촬영 방식은 측정 대상자를 투명한 격자계 상에 위치시키고 전면에서 컴 퓨터와 연결된 디지털 카메라를 이용하여 2차원 이미지를 컴퓨터 입력 신호로 변환시킨 후, 변환된 2차원 이미지의 픽셀과 실측값의 상대적 캘리브레이션을 통해 인체 각 부를 계측하여 체격적 요인을 측정하고, 2차원 이미지를 육안으로 관찰하여 체형을 포함하는 형태적 요인을 분석한다.The 2D imaging method places the subject on a transparent grid and converts the two-dimensional image into a computer input signal using a digital camera connected to the computer in front, and then the relative calibration of the pixel and the measured value of the converted two-dimensional image. By measuring each part of the human body, physical factors are measured, and two-dimensional images are visually observed to analyze morphological factors including body shape.

그러나, 전술한 수작업 방식은 측정자가 측정 도구를 이용하여 측정 대상자의 인체를 직접 실측하는 방식으로 측정에 많은 시간이 소요되고, 인체 각 부의 두께 및 표면적 등의 측정이 곤란하고, 자세 및 체형 분석은 측정자의 육안 관찰에 의존하므로 측정 대상자에 따른 측정값의 편차가 심하며, 측정 주기별 상호 비교 검증에 어려움이 있다. 또한, 전술한 2D 촬영 방식은 평면 이미지에 의한 분석이므로 임의의 두 점간 직선 거리는 측정이 가능하지만, 임의의 두 점간 입체적인 측정이 불가능하여 인체 각 부의 둘레, 두께 및 표면적 등을 포함하는 입체적인 측정이 불가능하다.However, the above-described manual method takes a lot of time for the measurement by the method that the measurement device directly measures the human body of the subject using a measurement tool, it is difficult to measure the thickness and surface area of each part of the human body, and posture and body analysis Since it depends on the visual observation of the measurer, the deviation of the measured value according to the measurement subject is severe, and it is difficult to verify the mutual comparison for each measurement cycle. In addition, since the above-described 2D imaging method is a planar image analysis, it is possible to measure a straight line distance between any two points, but it is impossible to make a three-dimensional measurement between any two points, thereby making it impossible to make a three-dimensional measurement including the circumference, thickness and surface area of each part of the human body. Do.

전술한 인체 계측 및 체형 분석을 보다 편리하게 하는 장치들이 제안되었는데, 대한민국 공개특허공보 제2001-97567호(입체 물체 스캐너 및 그 스캐너를 이용한 3D 이미지 출력 장치)에는 복수의 레이저빔 출력 장치와 CCD 촬상 장치를 최적 배치하여 입체 피사체의 외형을 구분하여 촬영함으로써 간편하게 입체 물체에 대한 3D 이미지를 스캐닝할 수 있는 기술이 개시되어 있고, 대한민국 공개특허공보 제2003-45279호(모아레 무늬 발생기를 이용한 3차원 형상의 측정장치)에는 레이저 다이오드와 회전 다면경으로 구성되는 모아레 무늬 발생기를 이용한 3차원 형상의 측정 기술이 개시되어 있고, 대한민국 실용신안등록 제183815호(패턴 프로젝터)에는 사람의 얼굴 등 소정 물체를 향해 소정 모양의 패턴을 투사하기 위한 기술이 개시되어 있다.Apparatuses for making the above-described anthropometric and body shape analysis more convenient have been proposed. Korean Patent Publication No. 2001-97567 (a stereoscopic object scanner and a 3D image output device using the scanner) includes a plurality of laser beam output devices and CCD imaging. A technology for easily scanning a 3D image of a three-dimensional object by dividing the appearance of a three-dimensional object by optimally arranging the device is disclosed, and Korean Laid-Open Patent Publication No. 2003-45279 (a three-dimensional shape using a moire pattern generator). Measuring device) discloses a three-dimensional shape measurement technology using a moire pattern generator composed of a laser diode and a rotating faceted mirror, and Korean Utility Model Registration No. 183815 (pattern projector) is directed to a predetermined object such as a human face. A technique for projecting a pattern of a predetermined shape is disclosed.

이러한 기술들은 피사체 특히, 인체에 레이저 빔을 투영한 후 반사되는 빔을 분석해 입체 영상을 얻는 광 삼각 방식과, 물결 무늬처럼 일정한 간격의 줄무늬가 있는 격자에 물체를 비추면 물체의 굴곡에 따라 줄무늬가 곡선처럼 보이는 간섭 현상을 이용해 입체 형상을 만들어내는 모아레 방식을 이용하여 인체 계측 및 체형 분석을 보다 용이하게 하는데, 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명하면 다음과 같다.These techniques use optical triangulation to analyze the reflected beam after projecting a laser beam onto a subject, especially the human body, and to obtain a stereoscopic image. The human body measurement and body type analysis are made easier by using a moiré method that creates a three-dimensional shape using an interference phenomenon that looks like a curve. Referring to FIGS.

먼저, 도 1을 참조하면, 광 삼각 방식은 레이저 다이오우드(11)에서 측정 대상물(20)에 레이저 빔(1)을 투영시킨 후 CCD 카메라(12)로 물체 표면 굴곡에 따라 변형되어 반사되는 레이저광을 획득하여 기하학적 관계로 부터 측정 대상물(20)의 3차원 좌표를 산출하는 방식이다. 여기서, 광 삼각 방식은 측정 대상물(20) 측정하기 위해 기계 구동 시스템을 이용해 상하로 이동하는 스케닝 방식이다.First, referring to FIG. 1, the optical triangular method projects the laser beam 1 onto the measurement target 20 in the laser diode 11 and then deforms and reflects the CCD camera 12 according to the surface curvature of the object. It is obtained by calculating the three-dimensional coordinates of the measurement object 20 from the geometric relationship. Here, the optical triangular method is a scanning method that moves up and down using a mechanical drive system to measure the measurement object 20.

다음으로, 도 2를 참조하면, 모아레 방식은 순차적으로 회전하는 로터리 휠(미도시)에 의해 도3에 도시된 바와 같이, 가로 및 세로 줄무늬로 형상화된 다수의 패턴 필름(32)이 순차적으로 회전하고, 램프(31)에 의해 투사된 다수의 패턴 이미지가 측정 대상자(20)의 표면에 가로 또는 세로 그림자를 만들면 이 그림자(2)는 도 4에 도시된 바와 같이, 측정 대상물(20)의 형상에 따라 휘어지게 되어 물결 모양의 등고선 무늬를 나타내게 되는데 이는 물체의 형상 정보를 가지고 있어서 이를 분석하여 3차원 좌표값을 얻는 스케닝 방식이다.Next, referring to FIG. 2, in the moire method, as illustrated in FIG. 3 by a rotary wheel (not shown) that rotates sequentially, a plurality of pattern films 32 formed in horizontal and vertical stripes are sequentially rotated. In addition, when a plurality of pattern images projected by the lamp 31 make a horizontal or vertical shadow on the surface of the measurement object 20, the shadow 2 is in the shape of the measurement object 20, as shown in FIG. 4. It is bent according to the wavy contour pattern, which is a screening method that obtains three-dimensional coordinate values by analyzing the shape information of the object.

그러나, 종래의 광 삼각 방식은 정밀도는 높으나 산업용 엔지니어 분야에 주 로 쓰이는 기술을 인체 측정에 도입한 방법으로 레이저 빔이 인체를 스캔함에 의한 측정 대상자의 거부감이 크다. 또한, 모아레 방식은 로터리 휠의 구동에 의해 패턴 필름이 순차적으로 측정 대상물에 투사되는 아날로그식 방식이므로, 패턴 필름이 뒤틀리는 등의 오작동에 의한 측정 손실이 크며, 암실이 구현된 폐쇠 공간에서 스캐닝이 이루어지므로 측정 대상자의 거부감이 크다.However, the conventional optical triangular method has a high precision, but a technique that is mainly used in the field of industrial engineers is introduced to the human body measurement method, the object of the measurement object is large because the laser beam scans the human body. In addition, since the moiré method is an analog method in which the pattern film is sequentially projected onto the measurement object by driving the rotary wheel, the measurement loss is large due to a malfunction such as the pattern film is twisted, and scanning is performed in a closed space where a dark room is realized. As a result, the objection of the subject is large.

아울러, 전술한 광 삼각 방식 및 모아레 방식을 이용한 측정 장비는 경제적인 측면에서 고가의 장비 도입 비용이 요구되고, 장비 운용적인 측면에서 전문적인 지식이 요구되는 문제점이 있으며, 스캐닝 측면에서 조명에 따라 3차원 데이터에 많은 영향을 미치고, 인체를 전체적으로 스캐닝하는데 한계가 있어 장비에 대한 활용도 측면에서 제한적인 문제점이 있다.In addition, the measurement equipment using the optical triangular method and the moire method described above, there is a problem in that expensive equipment introduction cost is required in terms of economics, and professional knowledge is required in terms of equipment operation. It has a lot of influence on the dimensional data, and there is a limit in the overall scanning of the human body, so there is a limited problem in terms of utilization of the equipment.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 고려하여 창안된 것으로서, 아날로그 방식을 배제한 디지털 방식의 근적외선 패턴 이미지를 인체에 투사 및 캡쳐하여 측정 대상자의 스캐닝에 대한 거부감을 최소화하고, 조명을 포함한 설치 환경의 제약없이 측정 대상자의 전신 입체 스캐닝이 가능한 3차원 스캐닝 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention was conceived in consideration of the above-mentioned conventional problems, and by projecting and capturing a digital near-infrared pattern image excluding the analog method to the human body, minimizing the objectionability of the measurement subject to scanning, and the installation environment including illumination It is an object of the present invention to provide a three-dimensional scanning device capable of whole-body stereoscopic scanning of a measurement subject without limitation.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 3차원 스캐닝 장치는, 피사체가 세팅되는 베이스부; 상기 베이스부에서 수직하게 승강 이동하는 이동부; 상기 이동부에 설치되어 피사체를 중심으로 복수 배치되고, 상기 피사체를 복수의 둘 레 영역별로 분할하여 광 패턴 이미지를 투사 및 캡쳐하는 복수의 스캐닝부; 및 상기 이동부의 승강 이동과 상기 승강 이동에 따른 수직 구간별 위치에서 스캐닝부의 스캐닝을 제어하는 제어부;를 포함하고, 상기 제어부의 제어에 따라, 상기 이동부에 설치된 복수의 스캐닝부는 피사체를 중심으로 수직하게 승강 이동하고, 상기 이동에 따른 수직 구간별 위치에서 광 패턴 이미지를 피사체의 둘레 영역별로 투사하고, 상기 피사체의 둘레 영역별 표면에 생성된 광 패턴 이미지를 캡쳐하여 피사체를 입체적으로 스캐닝한다.A three-dimensional scanning apparatus according to the present invention for achieving the above object, the base portion is set the subject; A moving part vertically moving up and down from the base part; A plurality of scanning units installed in the moving unit and arranged in a plurality around the subject, and projecting and capturing a light pattern image by dividing the subject into a plurality of regions; And a control unit configured to control scanning of the scanning unit at a vertical movement according to the lifting and lowering movements of the moving unit, and the plurality of scanning units installed on the moving unit are perpendicular to the subject under control of the control unit. In order to move up and down, the light pattern image is projected for each circumference of the subject at the position of each vertical section according to the movement, and the light pattern image generated on the surface of each circumference of the subject is captured to scan the subject in three dimensions.

바람직하게, 상기 피사체는 인체이고, 상기 베이스부는 인체가 복수의 스케닝부를 중심으로 직립할 수 있도록 고정점을 제공한다.Preferably, the subject is a human body, and the base unit provides a fixed point so that the human body can stand upright around the plurality of scanning units.

본 발명에 따르면, 상기 이동부는, 상기 베이스부에서 수직하게 소정 길이 연장되어 피사체를 사이에 두고 대향하는 한쌍의 이송 가이드; 상기 이송 가이드내에 설치되는 볼스크류; 상기 제어부의 제어에 따라 작동하여 볼스크류를 회전시키는 모터; 상기 이송 가이드 및 볼스크류에 설치되어 볼스크류의 회전에 의해 이송 가이드를 따라 수직하게 승강하는 슬라이더; 및 상기 슬라이더에 고정되어 양단에 스케닝부를 거치하는 수평바;를 포함한다.According to the present invention, the moving unit includes a pair of transfer guides extending vertically from the base portion to a predetermined length and facing each other with the subject therebetween; A ball screw installed in the transfer guide; A motor operating under the control of the controller to rotate the ball screw; A slider installed on the transfer guide and the ball screw to vertically move along the transfer guide by the rotation of the ball screw; And a horizontal bar fixed to the slider to mount a scanning unit at both ends.

본 발명에 있어서, 상기 복수의 스캐닝부 각각은 수평바의 양단에 고정되어 상기 피사체를 중심으로 사방 설치되고, 상기 스케닝부는 수평바를 축으로 수평하게 17°기울어져 피사체를 주시한다.In the present invention, each of the plurality of scanning units is fixed to both ends of the horizontal bar and installed all around the subject, and the scanning unit is tilted 17 ° horizontally with respect to the horizontal bar to look at the subject.

바람직하게, 상기 스캐닝부는, 광 프로젝터 및 센서 카메라를 포함한다.Preferably, the scanning unit includes an optical projector and a sensor camera.

아울러, 상기 광 프로젝터 및 센서 카메라의 주시각과 피사체가 이루는 수평 의 사잇각은 23°이고, 수직의 사잇각은 22°이다.In addition, the horizontal angle between the viewing angle of the optical projector and the sensor camera and the subject is 23 °, and the vertical angle is 22 °.

본 발명에 의하면, 상기 광 프로젝터는, 발광 램프; 상기 발광 램프의 광을 광 패턴 이미지로 변환시키는 광 패턴 이미지 생성 소자; 및 상기 광 패턴 이미지의 투사 경로를 조절하기 위한 렌즈;를 포함한다.According to the present invention, the optical projector includes a light emitting lamp; A light pattern image generating element for converting light of the light emitting lamp into a light pattern image; And a lens for adjusting a projection path of the light pattern image.

여기서, 상기 발광 램프는 근적외선을 광원으로 하는 램프이고, 상기 근적외선은 750 내지 1200nm의 범위를 만족한다.Here, the light emitting lamp is a lamp having a near infrared ray as a light source, and the near infrared ray satisfies the range of 750 to 1200 nm.

바람직하게, 상기 광 패턴 이미지 생성 소자는 DMD(Digital Micromirror Device) 소자이다.Preferably, the light pattern image generating device is a digital micromirror device (DMD) device.

본 발명에 따르면, 상기 센서 카메라는 CCD(Charge Coupled Device) 카메라이고, 상기 센서 카메라는 가시 광선을 차단하기 위한 적외선 필터가 장착된다.According to the invention, the sensor camera is a CCD (Charge Coupled Device) camera, the sensor camera is equipped with an infrared filter for blocking visible light.

바람직하게, 상기 수직 구간별 위치에서 피사체의 둘레 영역과 대응하는 스캐닝부는 24프레임의 광 패턴 이미지를 투사 및 캡쳐한다.Preferably, the scanning unit corresponding to the circumferential region of the subject at the vertical section positions projects and captures the light pattern image of 24 frames.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들 이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Prior to this, terms or words used in the specification and claims should not be construed as having a conventional or dictionary meaning, and the inventors should properly explain the concept of terms in order to best explain their own invention. Based on the principle that can be defined, it should be interpreted as meaning and concept corresponding to the technical idea of the present invention. Therefore, the embodiments described in the specification and the drawings shown in the drawings are only the most preferred embodiment of the present invention and do not represent all of the technical idea of the present invention, various modifications that can be replaced at the time of the present application It should be understood that there may be equivalents and variations.

본 발명에 따른 3차원 스캐닝 장치 및 시스템은 피사체 특히, 인체의 체격 데이터 및 형태 데이터를 획득하기 위한 3차원 스캐닝을 구현한다. 여기서, 상기 체격 데이터는 인체 각 부의 높이, 너비, 길이, 두께, 면적, 둘레, 기울기 및 중심선을 포함하는 인체 계측 데이터이고, 상기 형태 데이터는 자세 및 체형을 포함하는 인체 형태 데이터이다. 또한, 본 발명의 실시예에서 인체를 기반으로 설명하나 이에 한정되지 않으며, 사물 및 동물을 포함하는 다양한 피사체에 적용될 수 있음은 자명하다.The three-dimensional scanning apparatus and system according to the present invention implements three-dimensional scanning for acquiring physique data and shape data of a subject, in particular, a human body. Here, the physique data is anthropometric data including the height, width, length, thickness, area, circumference, slope and center line of each part of the human body, the shape data is human body shape data including the posture and body shape. In addition, the embodiment of the present invention will be described based on the human body, but the present invention is not limited thereto and may be applied to various subjects including objects and animals.

도 5는 본 발명에 따른 3차원 스캐닝을 구현하기 위한 시스템의 배치를 블럭으로 도시한 3차원 스캐닝 장치 및 호스트 컴퓨터의 장치 구성도이다.FIG. 5 is a block diagram of a three-dimensional scanning apparatus and a host computer showing blocks of an arrangement of a system for implementing three-dimensional scanning according to the present invention.

도 5를 참조하면, 상기 3차원 스캐닝 장치(100)는 제어부(110), 통신 인터페이스(120), 이동부(130) 및 스캐닝부(140)를 포함하고, 상기 호스트 컴퓨터(200)는 입력부(210), 출력부(220), 데이터베이스(230), 통신 인터페이스(240), 버스(BUS, 250) 및 중앙 연산 처리 장치(CPU, 260)를 포함한다.Referring to FIG. 5, the 3D scanning apparatus 100 includes a controller 110, a communication interface 120, a moving unit 130, and a scanning unit 140, and the host computer 200 includes an input unit ( 210, an output unit 220, a database 230, a communication interface 240, a bus BUS 250, and a central processing unit CPU 260.

상기 3차원 스캐닝 장치(100)의 제어부(110)는 호스트 컴퓨터(200)에서 전송한 데이터를 기초로 이동부(130) 및 스캐닝부(140)를 제어하는 수단이다. 이때, 상기 통신 인터페이스(120)는 3차원 스캐닝 장치(100)와 호스트 컴퓨터(200)간의 데이터 교환을 가능하게 하는 수단이고, 상기 이동부(130)는 스캐닝부(140)를 수직으로 승강시키는 수단이고, 상기 스캐닝부(140)는 이동부(130)에 설치되어 직립한 인체를 중심으로 복수 배치되고, 상기 인체를 중심으로 수직 승강하면서 광 패턴 이 미지를 투사 및 캡쳐하는 수단이다. 이때, 상기 스캐닝부(140)는 제어부(110)의 제어에 따라 캡쳐된 이미지를 호스트 컴퓨터(200)로 전송한다.The controller 110 of the 3D scanning apparatus 100 is a means for controlling the moving unit 130 and the scanning unit 140 based on the data transmitted from the host computer 200. In this case, the communication interface 120 is a means for enabling data exchange between the 3D scanning apparatus 100 and the host computer 200, and the moving unit 130 is a means for elevating the scanning unit 140 vertically. The scanning unit 140 is installed in the moving unit 130 and is disposed in plurality around the upright human body. The scanning unit 140 is a means for projecting and capturing a light pattern image while vertically elevating the human body. In this case, the scanning unit 140 transmits the captured image to the host computer 200 under the control of the control unit 110.

상기 호스트 컴퓨터(200)의 입력부(210)는 인체 스캐닝을 위한 측정 대상자의 신상 정보 및 스캐닝 명령을 입력하기 위한 수단이고, 상기 출력부(220)는 측정 대상자의 인체 스캐닝 결과가 디스플레이되는 수단이고, 상기 데이터베이스(230)는 3차원 스캐닝 장치(100)로 부터 전송된 복수의 캡쳐 이미지 데이터(231), 상기 복수의 캡쳐 이미지 데이터(231)가 3차원 좌표로 계산된 복수의 3차원 계산 데이터(232), 상기 복수의 3차원 계산 데이터를 입체감있는 인체로 구현된 3차원 형상 데이터(233) 및 3차원 스캐닝을 제어하기 위한 프로그램(234)을 저장하는 수단이고, 상기 통신 인터페이스(240)는 호스트 컴퓨터(200)와 3차원 스캐닝 장치(100) 상호간의 데이터 교환을 가능하게 하는 수단이고, 상기 중앙 연산 처리 장치(260)는 데이터베이스(230)에 저장되어 있는 3차원 스캐닝을 제어하기 위한 프로그램(234)을 기초로 버스(250)에 접속된 입력부(210), 출력부(220) 및 데이터베이스(230)를 제어하는 수단이다.The input unit 210 of the host computer 200 is a means for inputting the image information and the scanning command of the measurement target for the human body scanning, the output unit 220 is a means for displaying the human body scanning results of the measurement target, The database 230 includes a plurality of captured image data 231 transmitted from the 3D scanning apparatus 100, and a plurality of 3D calculated data 232 in which the plurality of captured image data 231 are calculated in 3D coordinates. ), Means for storing the three-dimensional shape data 233 implemented as a three-dimensional human body and a program 234 for controlling three-dimensional scanning of the plurality of three-dimensional calculation data, and the communication interface 240 is a host computer. Means for enabling data exchange between the 200 and the three-dimensional scanning apparatus 100, the central processing unit 260 is a three-dimensional scan stored in the database 230 On the basis of the program (234) for controlling the means for controlling the input unit 210, output unit 220 and a database 230 connected to bus 250.

전술한 3차원 스캐닝 장치를 도 6 내지 도 9를 참조하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다.The above-described three-dimensional scanning apparatus will be described in detail with reference to FIGS. 6 to 9.

도면들을 참조하면, 상기 3차원 스캐닝 장치(100)는 인체가 세팅되는 베이스부(150), 상기 베이스부(150)에서 수직하게 승강 이동하는 이동부(130, 130'), 상기 이동부(130, 130')에 설치되어 인체를 중심으로 사방 배치되는 복수의 스캐닝부(140a 내지 140d) 및 상기 이동부(130, 130')와 복수의 스캐닝부(140a 내지 140d) 를 제어하는 제어부(110)를 포함한다.Referring to the drawings, the 3D scanning apparatus 100 includes a base unit 150 on which a human body is set, moving units 130 and 130 ′ vertically moving up and down from the base unit 150, and the moving unit 130. And a control unit 110 installed at the 130 'to control the plurality of scanning units 140a to 140d disposed all around the human body and the moving units 130 and 130' and the plurality of scanning units 140a to 140d. It includes.

상기 베이스부(150)는 인체가 복수의 스캐닝부(140a 내지 140d)를 중심으로 직립할 수 있도록 고정점(151)을 제공하는 발판이다. 이때, 상기 고정점은 측정 대상자의 인체 스캐닝에 대한 반복 측정의 재현성을 높이기 위해 양발의 뒤꿈치 및 안쪽면을 가이드한다.The base unit 150 is a scaffold that provides a fixing point 151 so that the human body can stand upright about the plurality of scanning units 140a to 140d. At this time, the fixed point guides the heel and the inner surface of both feet to increase the reproducibility of the repeated measurement for the human body scanning of the measurement subject.

상기 이동부(130, 130')는 베이스부(150)에서 수직하게 소정 길이 예컨데, 측정 대상자의 신장과 대응하는 높이로 연장되어 직립한 인체를 사이에 두고 대향하는 한쌍의 이송 가이드(131, 131'), 상기 이송 가이드(131, 131')내에 설치되는 볼스크류(132, 132'), 상기 제어부(110)의 제어에 따라 작동하여 볼스크류(132, 132')를 회전시키는 모터(133), 상기 이송 가이드(131, 131')와 볼스크류(132, 132')에 설치되어 볼스크류(132, 132')의 회전에 의해 이송 가이드(131, 131')를 따라 수직하게 승강하는 슬라이더(134, 134') 및 상기 슬라이더(134, 134')에 고정되어 양단에 복수의 스캐닝부(140a 내지 140d)를 거치하는 수평바(135, 135')를 포함한다.The moving parts 130 and 130 ′ vertically extend from the base part 150, for example, a pair of transfer guides 131 and 131 which extend to a height corresponding to the height of the measurement target and face each other with an upright human body interposed therebetween. '), The ballscrews 132 and 132' installed in the transfer guides 131 and 131 ', and the motor 133 which operates under the control of the controller 110 to rotate the ballscrews 132 and 132'. The slider is installed on the transfer guides 131 and 131 'and the ball screws 132 and 132' to vertically move along the transfer guides 131 and 131 'by the rotation of the ball screws 132 and 132' ( 134 and 134 'and horizontal bars 135 and 135' fixed to the sliders 134 and 134 'to mount the plurality of scanning units 140a to 140d at both ends thereof.

상기 복수의 스캐닝부(140a 내지 140d)는 수평바(135, 135')의 양단에 거치되어 직립한 인체를 중심으로 수직하게 승강 이동하면서 미리 설정된 수직 구간별 위치에서 광 패턴 이미지를 인체의 둘레 영역별로 투사하고, 상기 인체의 둘레 영역별 표면에 생성된 광 패턴 이미지를 캡쳐한다. 이때, 미리 설정된 수직 구간별 위치는 직립한 인체를 수직으로 다수 균등 분할한 위치로써, 인체를 수직으로 균등하게 5분할하는 하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 복수의 스캐닝부(140a 내지 140d)는 둘레 영역별 및 수직 구간별 위치에서 피사체에 24프레임의 광 패턴 이미지를 투사 및 캡쳐하는 것이 바람직하나 이에 한정되지 않는다. 아울러, 상기 복수의 스캐닝부(140a 내지 140d)는 상기 캡쳐된 이미지를 제어부의 제어에 따라 호스트 컴퓨터로 전송한다.The plurality of scanning units 140a to 140d are mounted on both ends of the horizontal bars 135 and 135 'to move up and down vertically with respect to the upright human body, and the light pattern image is positioned at a predetermined vertical section position. Star projection, and captures the light pattern image generated on the surface of the peripheral region of the human body. In this case, the preset vertical section position is a position in which the upright human body is vertically divided into many equal parts, and preferably, the human body is vertically divided into five equal parts. In addition, the plurality of scanning units 140a to 140d preferably project and capture the light pattern image of 24 frames on the subject at positions of periphery area and vertical section, but is not limited thereto. In addition, the plurality of scanning units 140a to 140d transmit the captured image to the host computer under the control of the controller.

본 발명의 실시예에서, 상기 수평바(135, 135')는 인체를 사이에 두고 연속적으로 수직 운동하는 것이 바람직하나 이에 한정하지 않는다. 예컨데, 상기 복수의 스캐닝부(140a 내지 140d)가 인체의 신장에 대해 분할 투사 및 캡쳐할 때, 설정 구간 이동 및 정지를 반복하는 불연속적 수직 운동도 가능하다. 또한, 복수의 스캐닝부(140a 내지 140d)를 수직으로 승강시키기 위해 볼스크류(132, 132')를 이용하나 이에 한정되지 않는다. 예컨데, 와이어 방식을 채택할 수 있다. 아울러, 상기 이동부(130, 130')에 설치된 복수의 스캐닝부(140a 내지 140d)는 인체를 중심으로 사방 배치되었으나 이에 한정되지 않는다. 예컨데, 이동부의 구조를 변형하여 스캐닝부가 인체를 중심으로 양방 또는 다방 배치될 수 있다.In the exemplary embodiment of the present invention, the horizontal bars 135 and 135 'are preferably vertically moved continuously with the human body interposed therebetween, but are not limited thereto. For example, when the plurality of scanning units 140a to 140d separately project and capture the kidney of the human body, a discontinuous vertical motion that repeats moving and stopping the set section is also possible. In addition, the ball screws 132 and 132 ′ are used to vertically elevate the plurality of scanning units 140a to 140d, but are not limited thereto. For example, a wire method can be adopted. In addition, the plurality of scanning units 140a to 140d installed in the moving units 130 and 130 'are disposed all around the human body but are not limited thereto. For example, the structure of the moving unit may be modified so that the scanning unit may be bilaterally or multilaterally disposed around the human body.

전술한 복수의 스캐닝부 각각은 광 패턴 이미지를 인체에 투사하는 광 프로젝터와 상기 투사에 의해 인체의 표면에서 반사된 광 패턴 이미지를 수광하여 캡쳐하는 센서 카메라를 구비한다. 이때, 상기 광 프로젝터 및 센서 카메라를 구비하는 스캐닝부는 인체에 충분한 광량을 투사 및 수광하기 위한 최적의 앵글을 갖추는데, 도 9 내지 도 11을 참조하여 설명하면 다음과 같다.Each of the aforementioned scanning units includes an optical projector for projecting a light pattern image to a human body and a sensor camera for receiving and capturing a light pattern image reflected from the surface of the human body by the projection. In this case, the scanning unit including the optical projector and the sensor camera has an optimal angle for projecting and receiving a sufficient amount of light to the human body, which will be described below with reference to FIGS. 9 to 11.

도면들을 참조하면, 상기 복수의 스캐닝부(140a 내지 140d) 각각은 수평바(135, 135')을 축으로 수평하게 17°기울어져 인체를 주시하도록 수평바(135, 135')의 양단에 거치된다. 이때, 상기 복수의 스캐닝부(140a 내지 140d) 각각에 구비된 각각의 광 프로젝터(141a 내지 141d) 및 센서 카메라(142a 내지 142d)의 주시각과 인체가 이루는 수평의 사잇각(α) 및 수직의 사잇각(β)은 23° 및 22°이다.Referring to the drawings, each of the plurality of scanning units 140a to 140d is mounted at both ends of the horizontal bars 135 and 135 'so as to observe the human body by tilting the horizontal bars 135 and 135' horizontally by 17 °. do. At this time, the angles of view of the optical projectors 141a to 141d and the sensor cameras 142a to 142d provided in each of the plurality of scanning units 140a to 140d and the horizontal angles α and vertical angles formed by the human body (β) is 23 ° and 22 °.

본 발명의 실시예에서, 상기 최적의 앵글을 구현하기 위한 인체와 스캐닝부(140a 내지 140d)의 거리는 약 79Cm가 바람직하며, 상기 수평바(135, 135')의 양단에 거치된 스캐닝부간의 거리는 약 90Cm가 바람직하나 이에 한정되지 않는다. 즉, 상기 최적의 앵글, 인체와 스캐닝부(140a 내지 140d)의 거리 및 수평바(135, 135')의 양단에 거치된 스캐닝부간의 거리는 인체에 대한 스캐닝부의 투사 및 캡쳐 실험에 의해 최적화된 측량 데이터를 기반으로 하나 장비의 특성 및 크기에 따라 변경될 수 있음은 자명하다.In an embodiment of the present invention, the distance between the human body and the scanning units 140a to 140d for implementing the optimal angle is preferably about 79 cm, and the distance between the scanning units mounted on both ends of the horizontal bars 135 and 135 'is About 90 cm is preferred, but not limited thereto. That is, the optimum angle, the distance between the human body and the scanning unit (140a to 140d) and the distance between the scanning unit mounted on both ends of the horizontal bar (135, 135 ') is optimized by the projection and capture experiment of the scanning unit for the human body It is obvious that based on the data, it can be changed depending on the characteristics and size of the equipment.

전술한 스캐닝부에 구비된 광 프로젝터 및 센서 카메라를 도 12 내지 도 19를 참조하여 설명하면 다음과 같다.The optical projector and sensor camera provided in the above-described scanning unit will be described with reference to FIGS. 12 to 19.

먼저, 도 12 내지 도 17을 참조로 광 프로젝터를 설명하면, 상기 광 프로젝터는 도 12에 도시된 바와 같이, 발광 램프(60), 상기 발광 램프(60)의 광을 광 패턴 이미지(90)로 변환시키는 광 패턴 이미지 생성 소자(70) 및 상기 광 패턴 이미지(90)의 투사 경로를 조절하기 위한 렌즈(80)를 포함한다. 이때, 상기 광 프로젝터는 DLP(Digital Lighting Processing) 프로젝터이다.First, the optical projector will be described with reference to FIGS. 12 to 17. As shown in FIG. 12, the optical projector converts light from the light emitting lamp 60 and the light emitting lamp 60 into the light pattern image 90. A light pattern image generating element 70 for converting and a lens 80 for adjusting the projection path of the light pattern image 90. In this case, the optical projector is a digital lighting processing (DLP) projector.

상기 발광 램프(60)는 광 패턴 이미지 생성 소자(70)로 광을 비추는 수단이다. 여기서, 상기 광은 750 내지 1200nm 범위를 만족하는 근적외선을 광원으로 한다. 이때, 측정 대상자는 근적외선을 인지할 수 없는 상황에서 심리적 거부감없이 스캐닝받을 수 있음은 자명하다.The light emitting lamp 60 is a means for shining light onto the light pattern image generating element 70. Here, the light is a near-infrared ray satisfying the range of 750 to 1200nm as a light source. At this time, it is obvious that the measurement subject can be scanned without psychological rejection in a situation where the near infrared cannot be recognized.

상기 광 패턴 이미지 생성 소자(70)는 가로 또는 세로 격자로 형상화된 광 패턴 이미지(90)를 구현하는 소자로 DMD(Digital Micromirror Display) 소자이다.The light pattern image generating device 70 is a device that implements the light pattern image 90 shaped as a horizontal or vertical grid and is a digital micromirror display (DMD) device.

상기 렌즈(80)는 광 패턴 이미지 생성 소자(70)로 부터 생성된 가로 또는 세로 격자로 형상화된 광 패턴 이미지(90)를 인체의 표면에 소정 각도로 분광시키며, 상기 발광 램프(60)의 광원 특성에 따라 적외선 필터를 선택적으로 채택할 수 있다. 즉, 상기 발광 램프(60)의 광원이 근적외선 및 가시 광선을 포함할 경우, 상기 근적외선만 투과될 수 있도록 렌즈(80)에 적외선 필터를 장착할 수 있다.The lens 80 spectra the light pattern image 90, which is formed from the light pattern image generating element 70 into a horizontal or vertical grid, at a predetermined angle on the surface of the human body, and the light source of the light emitting lamp 60. Depending on the characteristics, infrared filters can be selectively adopted. That is, when the light source of the light emitting lamp 60 includes near infrared rays and visible rays, an infrared filter may be mounted on the lens 80 to transmit only the near infrared rays.

전술한 광 패턴 이미지 생성 소자(70) 즉, DMD 소자를 구체적으로 설명하면, 상기 DMD 소자는 다수의 단위 화소(71)로 구성되며, 상기 단위 화소(71)는 도 13에 도시된 바와 같이, 발광 램프(60)의 광원을 반사시키는 반사경(71a), 상기 반사경(71a)을 구동시키는 요크(Yoke)를 포함하는 구동부(71b) 및 상기 구동부를 제어하는 제어 회로부(71c)로 구성된다. 여기서, 상기 반사경(71a)은 구동부(71b)의 요크와 연결되고, 상기 요크가 양쪽으로 +10° 또는 -10°움직이면 반사경(71a)이 동시에 연동하여 발광 램프(60)의 광원을 소정 각도로 반사하게 된다. 상기 제어 회로부(71c)는 구동부(71b)로 0 과 1의 조합인 디지털 비트 스트림 이미지 코드를 전송한다. 이때, 상기 코드는 초당 수천번까지 전송이 가능하다.Referring to the above-described light pattern image generating element 70, that is, the DMD element in detail, the DMD element is composed of a plurality of unit pixels 71, and the unit pixel 71 is shown in FIG. And a reflector 71a for reflecting the light source of the light emitting lamp 60, a driver 71b including a yoke for driving the reflector 71a, and a control circuit portion 71c for controlling the driver. Here, the reflector 71a is connected to the yoke of the driving unit 71b, and when the yoke is + 10 ° or -10 ° to both sides, the reflector 71a is simultaneously linked to the light source of the light emitting lamp 60 at a predetermined angle. Will be reflected. The control circuit section 71c transmits a digital bit stream image code, which is a combination of 0 and 1, to the driving section 71b. In this case, the code can be transmitted up to several thousand times per second.

전술한 광 패턴 이미지 생성 소자(70)에 포함된 제어 회로부 각각은 단위 화소의 반사경을 제어함으로써 소망하는 광 패턴 이미지를 생성하는데, 도 14에 도시된 바와 같이, 발광 램프(60)가 근적외선을 광 패턴 이미지 생성 소자(70)로 투사 하면, 상기 광 패턴 이미지 생성 소자(70)에 포함된 단위 화소 각각의 반사경(72, 73, 74)은 제어 회로부의 제어 신호에 따라 소정 각도로 편향되고, 상기 투사된 근적외선은 반사경 각각(72, 73, 74)의 각도에 따라 소정 형상의 광 패턴 이미지(72', 73', 74')를 생성하게 된다. 이때, 상기 각각의 반사경(72, 73, 74) 중 다른 각도로 편향된 반사경(73)에 투사된 빛은 인체에 그림자(73')로 형상화된다.Each of the control circuits included in the above-described light pattern image generating element 70 generates a desired light pattern image by controlling the reflector of the unit pixel. As shown in FIG. 14, the light emitting lamp 60 emits near infrared light. When projecting onto the pattern image generating element 70, the reflecting mirrors 72, 73, 74 of each of the unit pixels included in the light pattern image generating element 70 are deflected at a predetermined angle according to the control signal of the control circuit unit. The projected near-infrared rays generate light pattern images 72 ', 73', 74 'of a predetermined shape according to angles of the reflectors 72, 73, 74, respectively. At this time, the light projected on the reflector 73 deflected at different angles among the reflectors 72, 73, and 74 is shaped as a shadow 73 'on the human body.

이와 같이, 상기 광 패턴 이미지 생성 소자(70)는 다수의 단위 화소(71)를 제어함으로써 다양한 광 패턴 이미지를 생성하는데, 도 15 내지 도 17에 도시된 바와 같이, 큰 폭에서 작은 폭으로 변환하는 다수 프레임의 광 패턴 이미지를 인체에 투사한다. 이때, 상기 광 패턴 이미지는 근적외선으로 형상화되므로 폐쇄된 암실이 아닌 개방된 자연 조명하에서도 투사가 가능함은 자명하다.As described above, the light pattern image generating element 70 generates various light pattern images by controlling the plurality of unit pixels 71. As shown in FIGS. 15 to 17, the light pattern image generating element 70 converts the light pattern image from the large width to the small width. A multi-frame light pattern image is projected onto the human body. In this case, since the light pattern image is shaped as near infrared rays, it is obvious that projection is possible even under open natural lighting rather than a closed dark room.

다음으로, 광 프로젝터에 의해 인체에 투사된 광 패턴 이미지의 반사광을 수광하기 위한 센서 카메라를 도 18 및 도 19를 참조하여 설명하면 다음과 같다.Next, a sensor camera for receiving the reflected light of the light pattern image projected on the human body by the optical projector will be described with reference to FIGS. 18 and 19.

도면들을 참조하면, 상기 센서 카메라(142a)는 전하 결합 소자(CCD, Charge Coupled Device)를 사용하는 CCD 카메라이며, 금속 산화물 반도체(MOS, Metal Oxide Semiconductor)형 화상 감지기이다. 이때, 상기 센서 카메라(142a)는 전술한 수평바상에 수평하게 거치된다. 한편, 상기 광 패턴 이미지를 투사하는 광 프로젝터(141a)는 측면에서 바라볼 경우 수직하게 상방 또는 하방으로 22°각도로 기울어져 있다.Referring to the drawings, the sensor camera 142a is a CCD camera using a charge coupled device (CCD), and is a metal oxide semiconductor (MOS) type image sensor. At this time, the sensor camera 142a is mounted horizontally on the above-described horizontal bar. On the other hand, the optical projector 141a for projecting the light pattern image is inclined vertically at an angle of 22 degrees upward or downward when viewed from the side.

상기 각도는 센서 카메라(142a)가 광 프로젝터(141a)에 의해 투사된 광 패턴 이미지를 충분히 수광하기 위한 각도이다. 여기서, 상기 센서 카메라(142a)는 렌즈 (미도시)에 적외선 필터가 장착되는데, 3차원 스캐닝 장치는 자연 조명하에서도 측정이 가능함에 기인한다. 즉, 상기 적외선 필터는 센서 카메라가 근적외선 영역의 반사광을 수광하도록 한다. 아울러, 상기 센서 카메라(142a)는 광 프로젝터(141a)가 인체에 투사하는 다양한 패턴의 광 패턴 이미지를 캡쳐하여 제어부의 제어에 따라 캡쳐된 이미지를 호스트 컴퓨터로 전송한다.The angle is an angle for the sensor camera 142a to sufficiently receive the light pattern image projected by the light projector 141a. In this case, the sensor camera 142a is equipped with an infrared filter on a lens (not shown). This is because the three-dimensional scanning apparatus can measure the light even under natural lighting. That is, the infrared filter allows the sensor camera to receive the reflected light in the near infrared region. In addition, the sensor camera 142a captures light pattern images of various patterns projected by the optical projector 141a to the human body, and transmits the captured images to the host computer under the control of the controller.

전술한 3차원 스캐닝 장치의 인체 스캐닝에 대한 수백 프레임의 캡쳐 이미지는 호스트 컴퓨터의 데이터베이스에 저장되고, 상기 각각의 캡쳐 이미지는 호스트 컴퓨터의 3차원 스캐닝 프로그램에 의해 3차원 형상으로 조합 및 분석되어 디스플레이된다.Hundreds of frames of captured images of the human body scanning of the three-dimensional scanning apparatus described above are stored in a database of the host computer, and each captured image is combined and analyzed in a three-dimensional shape by a three-dimensional scanning program of the host computer and displayed. .

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.As described above, although the present invention has been described by way of limited embodiments and drawings, the present invention is not limited thereto and is intended by those skilled in the art to which the present invention pertains. Of course, various modifications and variations are possible within the scope of equivalents of the claims to be described.

상술한 바와 같이 본 발명은 인체를 중심으로 복수 배치된 스케닝부가 수직 왕복 운동하면서 근적외선을 투사 및 캡쳐함으로써, 폐쇄된 암실이 아닌 일반 조명 상태에서 스캐닝 대상자의 심리적 거부감없이 인체의 전신을 3차원 스캐닝할 수 있는 장점이 있다.As described above, according to the present invention, by scanning and capturing near-infrared rays while vertically reciprocating a plurality of scanning units centered on the human body, three-dimensional scanning of the entire body of the human body is performed without psychological rejection of the scanning subject in a normal lighting state rather than a closed dark room. There are advantages to it.

또한, 종래의 아날로그 방식을 배제한 디지털 방식의 패턴 이미지를 측정 대상자에게 투사함으로써, 정밀도 높은 데이터를 획득할 수 있다.In addition, by projecting a digital pattern image excluding the conventional analog method to the measurement target, highly accurate data can be obtained.

아울러, 종래의 3차원 스캐닝 장치에 비해 저렴한 광 프로젝터를 이용함으로써, 저가의 3차원 스캐닝 장비를 일반에 보급할 수 있다.In addition, by using an inexpensive optical projector compared to the conventional three-dimensional scanning device, it is possible to spread the low-cost three-dimensional scanning equipment to the general public.

Claims (13)

피사체가 세팅되는 베이스부;A base part on which a subject is set; 상기 베이스부에서 수직하게 승강 이동하는 이동부;A moving part vertically moving up and down from the base part; 상기 이동부에 설치되어 피사체를 중심으로 복수 배치되고, 상기 피사체를 복수의 둘레 영역별로 분할하여 광 패턴 이미지를 투사 및 캡쳐하는 복수의 스캐닝부; 및A plurality of scanning units which are installed in the moving unit and are arranged in a plurality around the subject, and project and capture a light pattern image by dividing the subject into a plurality of peripheral regions; And 상기 이동부의 승강 이동과 상기 승강 이동에 따른 수직 구간별 위치에서 스캐닝부의 스캐닝을 제어하는 제어부;를 포함하고,And a control unit configured to control the scanning of the scanning unit at the position of the movement of the moving unit and the position of the vertical section according to the movement of the movement. 상기 제어부의 제어에 따라, 상기 이동부에 설치된 복수의 스캐닝부는 피사체를 중심으로 수직하게 승강 이동하고, 상기 이동에 따른 수직 구간별 위치에서 광 패턴 이미지를 피사체의 둘레 영역별로 투사하고, 상기 피사체의 둘레 영역별 표면에 생성된 광 패턴 이미지를 캡쳐하여 피사체를 입체적으로 스캐닝하는 것을 특징으로 하는 3차원 스캐닝 장치.Under the control of the controller, the plurality of scanning units installed in the moving unit are moved up and down vertically with respect to the subject, and project the light pattern image to the periphery region of the subject at the position of the vertical section according to the movement. 3D scanning apparatus characterized in that the three-dimensional scanning of the subject by capturing the light pattern image generated on the surface of the peripheral region. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 피사체는 인체이고, 상기 베이스부는 인체가 복수의 스케닝부를 중심으로 직립할 수 있도록 고정점을 제공하는 것을 특징으로 하는 3차원 스캐닝 장치.The subject is a human body, and the base unit is a three-dimensional scanning device, characterized in that to provide a fixed point for the human body to stand upright around the plurality of scanning units. 제1항에 있어서, 상기 이동부는,The method of claim 1, wherein the moving unit, 상기 베이스부에서 수직하게 소정 길이 연장되어 피사체를 사이에 두고 대향하는 한쌍의 이송 가이드;A pair of transfer guides extending vertically from the base to face each other with the subject interposed therebetween; 상기 이송 가이드내에 설치되는 볼스크류;A ball screw installed in the transfer guide; 상기 제어부의 제어에 따라 작동하여 볼스크류를 회전시키는 모터;A motor operating under the control of the controller to rotate the ball screw; 상기 이송 가이드 및 볼스크류에 설치되어 볼스크류의 회전에 의해 이송 가이드를 따라 수직하게 승강하는 슬라이더; 및A slider installed on the transfer guide and the ball screw to vertically move along the transfer guide by the rotation of the ball screw; And 상기 슬라이더에 고정되어 양단에 스케닝부를 거치하는 수평바;를 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 스캐닝 장치.And a horizontal bar fixed to the slider to mount the scanning unit at both ends. 제1항 또는 제3항에 있어서,The method according to claim 1 or 3, 상기 복수의 스캐닝부 각각은 수평바의 양단에 고정되어 상기 피사체를 중심으로 사방 설치되고, 상기 스케닝부는 수평바를 축으로 수평하게 17°기울어져 피사체를 주시하는 것을 특징으로 하는 3차원 스캐닝 장치.Each of the plurality of scanning units is fixed to both ends of the horizontal bar and installed all around the subject, and the scanning unit tilts the horizontal bar at an angle of 17 ° horizontally to look at the subject. 제1항에 있어서, 상기 스캐닝부는,The method of claim 1, wherein the scanning unit, 광 프로젝터 및 센서 카메라를 포함하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 3차원 스캐닝 장치.3D scanning apparatus, characterized in that it comprises an optical projector and a sensor camera. 제5항에 있어서,The method of claim 5, 상기 광 프로젝터 및 센서 카메라의 주시각과 피사체가 이루는 수평의 사잇 각은 23°이고, 수직의 사잇각은 22°인 것을 특징으로 하는 3차원 스캐닝 장치.And the horizontal angle between the optical angle of the optical projector and the sensor camera and the subject is 23 °, and the vertical angle is 22 °. 제5항에 있어서, 상기 광 프로젝터는,The method of claim 5, wherein the optical projector, 발광 램프;Light emitting lamps; 상기 발광 램프의 광을 광 패턴 이미지로 변환시키는 광 패턴 이미지 생성 소자; 및A light pattern image generating element for converting light of the light emitting lamp into a light pattern image; And 상기 광 패턴 이미지의 투사 경로를 조절하기 위한 렌즈;를 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 스캐닝 장치.Lens for adjusting the projection path of the light pattern image; 3D scanning apparatus comprising a. 제7항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 발광 램프는 근적외선을 광원으로 하는 램프인 것을 특징으로 하는 3차원 스캐닝 장치.The light emitting lamp is a three-dimensional scanning device, characterized in that the lamp having a near infrared light source. 제8항에 있어서,The method of claim 8, 상기 근적외선은 750 내지 1200nm의 범위를 만족하는 것을 특징으로 하는 3차원 스캐닝 장치.The near infrared ray is a three-dimensional scanning device, characterized in that to satisfy the range of 750 to 1200nm. 제7항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 광 패턴 이미지 생성 소자는 DMD(Digital Micromirror Device) 소자인 것을 특징으로 하는 3차원 스캐닝 장치.And the optical pattern image generating device is a digital micromirror device (DMD) device. 제5항에 있어서,The method of claim 5, 상기 센서 카메라는 CCD(Charge Coupled Device) 카메라인 것을 특징으로 하는 3차원 스캐닝 장치.The sensor camera is a three-dimensional scanning device, characterized in that the CCD (Charge Coupled Device) camera. 제11항에 있어서,The method of claim 11, 상기 센서 카메라는 가시 광선을 차단하기 위한 적외선 필터가 장착되는 것을 특징으로 하는 3차원 스캐닝 장치.The sensor camera is a three-dimensional scanning device, characterized in that equipped with an infrared filter for blocking visible light. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 수직 구간별 위치에서 피사체의 둘레 영역과 대응하는 스캐닝부는 24프레임의 광 패턴 이미지를 투사 및 캡쳐하는 것을 특징으로 하는 3차원 스캐닝 장치.And a scanning unit corresponding to the circumferential region of the subject at each vertical section to project and capture a light pattern image of 24 frames.
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