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3차원 회전대칭형 물체의자가 모델링 방법 및 장치

  • 기술번호 : KST2014008198
  • 담당센터 : 경기기술혁신센터
  • 전화번호 : 031-8006-1570
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요약, Int. CL, CPC, 출원번호/일자, 출원인, 등록번호/일자, 공개번호/일자, 공고번호/일자, 국제출원번호/일자, 국제공개번호/일자, 우선권정보, 법적상태, 심사진행상태, 심판사항, 구분, 원출원번호/일자, 관련 출원번호, 기술이전 희망, 심사청구여부/일자, 심사청구항수의 정보를 제공하는 이전대상기술 뷰 페이지 상세정보 > 서지정보 표입니다.
요약 로봇이 회전대칭형 3차원 물체의 화상으로부터 추출된 3차원 포인트 집합(point cloud)으로부터 물체의 기하학적 원형(geometric primitive)을 추정하여 전체 형상을 파악하는 3차원 회전대칭형 물체의 자가 모델링 방법 및 장치에 관한 것으로서, (a) 3차원 포인트 집합의 주축을 추정하는 단계; (b) 3차원 포인트 집합을 주축에 수직인 일련의 각 평면에 속하는 3차원 포인트들로 나누어 각 평면에 대한 중심점을 구하여, 중심점 집합을 구하는 단계; (c) 중심점 집합의 공분산 행렬에 대해 고유분석을 수행하여 고유값이 가장 큰 고유벡터를 새로운 주축으로 선정하는 단계; (d) 이전 주축과 새로운 주축의 각도가 임계치보다 크면, 새로운 주축을 주축으로 하여 상기 (b)단계와 (c)단계를 반복 수행하는 단계; (e) 이전 주축과 새로운 주축의 각도가 임계치내이면, 새로운 주축을 상기 3차원 물체의 중심축의 방향벡터로 선정하는 단계를 포함하는 구성을 마련한다. 상기와 같은 3차원 회전대칭형 물체의 자가 모델링 방법 및 장치에 의해, 3차원 물체의 포인트 집합(point cloud)으로부터 대략적인 포즈를 나타내는 초기의 중심축을 구하고 주축을 반복해서 정교화(refinement)시킴으로써, 보다 효과적이고 오차가 적은 방식으로 물체의 기하학적 원형을 추정할 수 있고, 부분적 데이터로부터 물체의 기하학적 원형을 추정하여 물체의 전체 형상을 파악하는 자가-모델링 기법이 가능함을 보여줄 수 있다.
Int. CL G06T 17/00 (2011.01)
CPC G06T 17/205(2013.01) G06T 17/205(2013.01) G06T 17/205(2013.01)
출원번호/일자 1020080017750 (2008.02.27)
출원인 성균관대학교산학협력단
등록번호/일자 10-0927335-0000 (2009.11.11)
공개번호/일자 10-2009-0092486 (2009.09.01) 문서열기
공고번호/일자 (20091119) 문서열기
국제출원번호/일자
국제공개번호/일자
우선권정보
법적상태 소멸
심사진행상태 보정승인간주
심판사항
구분 신규
원출원번호/일자
관련 출원번호
심사청구여부/일자 Y (2008.02.27)
심사청구항수 20

출원인

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번호 이름 국적 주소
1 성균관대학교산학협력단 대한민국 경기도 수원시 장안구

발명자

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번호 이름 국적 주소
1 이석한 미국 경기 용인시 수지구
2 박준영 대한민국 경기 성남시 중원구
3 백경근 대한민국 부산 금정구
4 박연출 대한민국 서울 양천구

대리인

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번호 이름 국적 주소
1 특허법인정직과특허 대한민국 서울 강남구 선릉로 ***(논현동, 썬라이더빌딩 *층)

최종권리자

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번호 이름 국적 주소
1 성균관대학교산학협력단 대한민국 경기도 수원시 장안구
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번호 서류명 접수/발송일자 처리상태 접수/발송번호
1 [특허출원]특허출원서
[Patent Application] Patent Application		 2008.02.27 수리 (Accepted) 1-1-2008-0143659-11
2 [공지예외적용대상(신규성, 출원시의 특례)증명서류]서류제출서
[Document Verifying Exclusion from Being Publically Known (Novelty, Special Provisions for Application)] Submission of Document		 2008.03.06 수리 (Accepted) 1-1-2008-5011976-01
3 선행기술조사의뢰서
Request for Prior Art Search		 2008.11.06 수리 (Accepted) 9-1-9999-9999999-89
4 선행기술조사보고서
Report of Prior Art Search		 2008.12.08 수리 (Accepted) 9-1-2008-0081423-64
5 의견제출통지서
Notification of reason for refusal		 2009.05.25 발송처리완료 (Completion of Transmission) 9-5-2009-0219582-80
6 [명세서등 보정]보정서
[Amendment to Description, etc.] Amendment		 2009.07.24 보정승인간주 (Regarded as an acceptance of amendment) 1-1-2009-0453584-57
7 [거절이유 등 통지에 따른 의견]의견(답변, 소명)서
[Opinion according to the Notification of Reasons for Refusal] Written Opinion(Written Reply, Written Substantiation)		 2009.07.24 수리 (Accepted) 1-1-2009-0453588-39
8 등록결정서
Decision to grant		 2009.11.06 발송처리완료 (Completion of Transmission) 9-5-2009-0459196-21
9 출원인정보변경(경정)신고서
Notification of change of applicant's information		 2012.04.26 수리 (Accepted) 4-1-2012-5090770-53
10 출원인정보변경(경정)신고서
Notification of change of applicant's information		 2012.06.20 수리 (Accepted) 4-1-2012-5131828-19
11 출원인정보변경(경정)신고서
Notification of change of applicant's information		 2012.06.27 수리 (Accepted) 4-1-2012-5137236-29
12 출원인정보변경(경정)신고서
Notification of change of applicant's information		 2017.02.23 수리 (Accepted) 4-1-2017-5028829-43
번호, 청구항의 정보를 제공하는 이전대상기술 뷰 페이지 상세정보 > 청구항 표입니다.
번호 청구항
1 1
회전대칭형 3차원 물체의 화상으로부터 추출된 3차원 포인트 집합(point cloud)으로부터 물체의 기하학적 원형(geometric primitive)을 형성하는 회전대칭형 물체의 모델링 방법에 있어서, (a) 3차원 포인트 집합의 주축을 추정하는 단계; (b) 3차원 포인트 집합을 주축에 수직인 일련의 각 평면에 속하는 3차원 포인트들로 나누어 각 평면에 대한 중심점을 구하여, 중심점 집합을 구하는 단계; (c) 중심점 집합의 공분산 행렬에 대해 고유분석을 수행하여 고유값이 가장 큰 고유벡터를 새로운 주축으로 선정하는 단계; (d) 이전 주축과 새로운 주축의 각도가 임계치보다 크면, 새로운 주축을 주축으로 하여 상기 (b)단계와 (c)단계를 반복 수행하는 단계; (e) 이전 주축과 새로운 주축의 각도가 임계치내이면, 새로운 주축을 상기 3차원 물체의 중심축의 방향벡터로 선정하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 회전대칭형 물체의 자가 모델링 방법
2 2
제 1 항에 있어서, 상기 (a)단계는, (a1) 3차원 포인트 집합에 속하는 각각 서로 다른 2개의 포인트에 대하여 각 포인트의 법선벡터가 만나는 3차원 포인트를 구하여, 중심점(central point) 집합을 구하는 단계; (a2) 중심점 집합의 공분산 행렬에 대해 고유분석을 하여 고유값이 가장 큰 고유벡터를 주축으로 선정하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 회전대칭형 물체의 자가 모델링 방법
3 3
제 2 항에 있어서, 상기 (a1)단계는, 서로 다른 2개의 포인트, P1 = ( xP1, yP1, zP1 )과 P2 = ( xP2, yP2, zP2 )에 대하여, [수식 1] 을 만족하는 3차원 포인트 Pc = ( xc, yc, zc )가 있는 경우에만 중심점으로 구하는 것을 특징으로 3차원 회전대칭형 물체의 자가 모델링 방법
4 4
제 3 항에 있어서, 상기 (a1)단계는, (a11) 3차원 포인트 집합의 원소 개수보다 적은 N개의 포인트를 임의로 추출하는 단계; (a12) 추출된 N개의 포인트 각각에 대하여, 해당 포인트를 제외한 3차원 포인트 집합의 포인트들과 짝을 형성하여 중심점을 구하는 단계; (a13) 구한 중심점의 개수가 임계개수를 넘지 못하면, 상기 3차원 물체는 회전대칭형 물체가 아닌 것으로 판단하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 회전대칭형 물체의 자가 모델링 방법
5 5
제 2 항에 있어서, 상기 (a2)단계는, (a21) 중심점 집합에 대한 공분산 행렬 ∑(0)를 구하는 단계; (a22) 공분산 행렬 ∑(0)에 대하여 고유분석을 통해, 고유값과 고유벡터의 짝인 (λ1(0), u1(0)), (λ2(0), u2(0)), (λ3(0), u3(0))을 구하는 단계; (a23) 상기 고유값이 가장 큰 λpa(0)의 upa(0)를 주축으로 선정하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 회전대칭형 물체의 자가 모델링 방법
6 6
제 5 항에 있어서, 상기 (b)단계는, (b1) 구한 고유값과 고유벡터의 짝인 (λ1(i-1), u1(i)), (λ2(i-1), u2(i-1)), (λ3(i-1), u3(i-1))로부터 변환행렬 (단, )을 구하는 단계; (b2) 3차원 포인트 집합을 상기 변환행렬 Ｗ로 변환하여 z축으로 세우는 단계; (b3) 3차원 포인트 집합이 분포된 z축을 L 등분하여 등분된 3차원 포인트를 각각 L개의 x-y 평면에 투영하는 단계; (b4) 투영된 L개의 x-y평면 각각에 대하여, 평면에 분포된 포인트들을 피팅 알고리즘(fitting algorithm)을 통해 평면의 중심점과 반지름을 구하는 단계; (b5) 구해진 각 평면의 2차원 중심점에 각 평면의 z축에 위치하도록 3차원 중심점으로 만들어, 중심점 집합을 구하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 회전대칭형 물체의 자가 모델링 방법
7 7
제 6 항에 있어서, 상기 (c)단계는, (c1) 중심점 집합에 대한 공분산 행렬 ∑(i)를 구하는 단계; (c2) 공분산 행렬 ∑(i)에 대하여 고유분석을 통해, 고유값과 고유벡터의 짝인 (λ1(i), u1(i)), (λ2(i), u2(i)), (λ3(i), u3(i))를 구하는 단계; (c3) 상기 고유값이 가장 큰 λpa(i)의 upa(i)를 주축으로 선정하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 회전대칭형 물체의 자가 모델링 방법
8 8
제 7 항에 있어서, 상기 (d)단계와 (e)단계는, 이전 주축과 새로운 주축간의 각도가 임계치보다 큰지 작은지를 [수식 2]에 의하여 판단하는 것을 특징으로 하는 3차원 회전대칭형 물체의 자가 모델링 방법
9 9
제 8 항에 있어서, 상기 (e)단계는, 3차원 물체의 주축을 (단, upa(I)는 최종적으로 선정된 주축)로 정하는 것을 특징으로 하는 3차원 회전대칭형 물체의 자가 모델링 방법
10 10
제 1 항에 있어서, (f) 3차원 포인트 집합의 중심점을 평균한 포인트를 중심축 위의 한 점, 중심축의 방향벡터, 최종 주축을 구할 때 각 평면에서 피팅할 때의 반지름을 이용하여, 3차원 물체를 실린더 모형으로 특정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 회전대칭형 물체의 자가 모델링 방법
11 11
회전대칭형 3차원 물체의 화상으로부터 추출된 3차원 포인트 집합(point cloud)으로부터 물체의 기하학적 원형(geometric primitive)을 형성하는 회전대칭형 물체의 모델링 장치에 있어서, 3차원 포인트 집합을 입력받아 저장하는 포인트 관리부; 3차원 포인트 집합에 속하는 2개의 포인트로부터 중심점을 구하는 중심점 추정부; 중심점 집합의 포인트들에 대하여, 공분산 행렬을 구하고, 공분산 행렬에 대하여 고유분석을 하여 고유값과 고유벡터를 추출하는 고유분석부; 추출된 고유벡터로 구성한 변환행렬을 생성하고 변환행렬로 3차원 포인트 집합을 변환하는 포인트 변환부; 3차원 포인트 집합을 주축에 수직하게 나눈 평면에 투영된 3차원 포인트들에 대하여, 원으로 피팅하여 상기 원의 중심점과 반지름을 찾아내는 피팅연산부; 3차원 포인트 집합에 대한 주축을 추정하고, 이전 주축을 이용하여 새로운 주축을 반복적으로 구하여 이전 주축과 새로운 주축의 각도가 임계각도 이내이면 최종 주축으로 구하는 원형추정부; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 회전대칭형 물체의 자가 모델링 장치
12 12
제 11 항에 있어서, 상기 중심점 추정부는 3차원 포인트 집합에 속하는 각각 서로 다른 2개의 포인트에 대하여 각 포인트의 법선벡터가 만나는 3차원 포인트를 구하여, 중심점(central point) 집합을 구하고, 원형추정부는 고유분석부를 통해, 상기 중심점 집합의 공분산 행렬에 대해 고유분석을 하여 고유값이 가장 큰 고유벡터를 주축으로 선정하는 것을 특징으로 하는 3차원 회전대칭형 물체의 자가 모델링 장치
13 13
제 12 항에 있어서, 상기 중심점 추정부는, 서로 다른 2개의 포인트, P1 = ( xP1, yP1, zP1 )과 P2 = ( xP2, yP2, zP2 )에 대하여, [수식 3]을 만족하는 3차원 포인트 Pc = ( xc, yc, zc )가 있는 경우에만 중심점으로 구하는 것을 특징으로 3차원 회전대칭형 물체의 자가 모델링 장치
14 14
제 13 항에 있어서, 상기 중심점 추정부는, 3차원 포인트 집합의 원소 개수보다 적은 N개의 포인트를 임의로 추출하고, 추출된 N개의 포인트 각각에 대하여, 해당 포인트를 제외한 3차원 포인트 집합의 포인트들과 짝을 형성하여 중심점을 구하고, 원형추정부는 구한 중심점의 개수가 임계개수를 넘지 못하면, 상기 3차원 물체는 회전대칭형 물체가 아닌 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 3차원 회전대칭형 물체의 자가 모델링 장치
15 15
제 12 항에 있어서, 상기 고유분석부는, 중심점 집합에 대한 공분산 행렬 ∑(0)를 구하고, 공분산 행렬 ∑(0)에 대하여 고유분석을 통해, 고유값과 고유벡터의 짝인 (λ1(0), u1(0)), (λ2(0), u2(0)), (λ3(0), u3(0))을 구하고, 원형추정부는 상기 고유값이 가장 큰 λpa(0)의 upa(0)를 주축으로 선정하는 것을 특징으로 하는 3차원 회전대칭형 물체의 자가 모델링 장치
16 16
제 15 항에 있어서, 상기 포인트 변환부는, 구한 고유값과 고유벡터의 짝인 (λ1(i-1), u1(i)), (λ2(i-1), u2(i-1)), (λ3(i-1), u3(i-1))로부터 변환행렬 (단, )을 구하고, 3차원 포인트 집합을 상기 변환행렬 Ｗi로 변환하여 Z축으로 세우고, 상기 원형추정부는, 상기 3차원 포인트 집합이 분포된 z축을 L 등분하여 등분된 3차원 포인트를 각각 L개의 x-y 평면에 투영하고, 피팅연산부를 통해, 투영된 L개의 x-y평면 각각에 대하여, 평면에 분포된 포인트들을 피팅 알고리즘(fitting algorithm)을 통해 평면의 중심점과 반지름을 구하고, 구해진 각 평면의 2차원 중심점에 각 평면의 z축에 위치하도록 3차원 중심점으로 만들어, 중심점 집합을 구하는 것을 특징으로 하는 3차원 회전대칭형 물체의 자가 모델링 장치
17 17
제 16 항에 있어서, 상기 원형추정부는, 이전 주축과 새로운 주축간의 각도가 임계치보다 큰지 작은지를 [수식 4]에 의하여 판단하는 것을 특징으로 하는 3차원 회전대칭형 물체의 자가 모델링 장치
18 18
제 17 항에 있어서, 상기 원형추정부는, 3차원 물체의 주축을 (단, upa(I)는 최종적으로 선정된 주축)로 정하는 것을 특징으로 하는 3차원 회전대칭형 물체의 자가 모델링 장치
19 19
제 11 항에 있어서, 3차원 포인트 집합의 중심점을 평균한 포인트를 중심축 위의 한 점, 중심축의 방향벡터, 최종 주축을 구할 때 각 평면에서 피팅할 때의 반지름을 이용하여, 3차원 물체를 실린더 모형으로 특정하여 출력하는 원형출력부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 회전대칭형 물체의 자가 모델링 장치
20 20
제 1 항 또는 제 10 항의 3차원 회전대칭형 물체의 자가 모델링 방법을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체
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1 산업자원부 성균관대학교 조작을 위한 삼차원 물체/환경 인식 및 모델링 21세기 프론티어 사업