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구조광 기반 3차원 카메라의 최적 노출 결정 방법 및 시스템

  • 기술번호 : KST2014008208
  • 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 본 발명은 구조광 기반 3차원 카메라의 최적 노출 결정방법 및 시스템에 관한 것으로, 투사 수단에서 대상 물체로 패턴을 조사하고 상기 패턴을 영상 촬영 수단으로 획득하여 3차원 데이터를 복원하는 등 대상 물체 관련 정보를 획득하는 구조광 기반 3차원 카메라 시스템에서, 카메라 영상을 분석하여 상기 구조광 기반 3차원 카메라 시스템의 최적 노출을 자동적으로 결정하는 것을 특징으로 한다. 이와 같은 구성을 구비함으로써, 다양한 환경조건의 변화에 따라 패턴을 가장 적절히 판별할 수 있는 최적의 노출레벨을 결정하여 자동으로 카메라의 노출레벨을 조절함으로써, 3차원 데이터의 복원범위 및 신뢰성을 향상시킬 수 있게 된다. 구조광, 패턴판별, 3차원 데이터, SNR, 특성곡선, 자동 노출조절, 최적 노출
Int. CL H04N 5/232 (2006.01) H04N 13/02 (2006.01)
CPC
출원번호/일자 1020080007228 (2008.01.23)
출원인 성균관대학교산학협력단
등록번호/일자 10-0914961-0000 (2009.08.25)
공개번호/일자 10-2009-0081253 (2009.07.28) 문서열기
공고번호/일자 (20090902) 문서열기
국제출원번호/일자
국제공개번호/일자
우선권정보
법적상태 소멸
심사진행상태 수리
심판사항
구분 신규
원출원번호/일자
관련 출원번호
심사청구여부/일자 Y (2008.01.23)
심사청구항수 10

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 류문욱 대한민국 서울 동작구
3 김대식 대한민국 경기 수원시 장안구

대리인

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번호 이름 국적 주소
1 특허법인다울 대한민국 서울 강남구 봉은사로 ***, ***호(역삼동, 혜전빌딩)

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		 2008.01.23 수리 (Accepted) 1-1-2008-0057812-50
2 선행기술조사의뢰서
Request for Prior Art Search		 2008.08.07 수리 (Accepted) 9-1-9999-9999999-89
3 선행기술조사보고서
Report of Prior Art Search		 2008.09.11 수리 (Accepted) 9-1-2008-0056304-53
4 의견제출통지서
Notification of reason for refusal		 2009.02.24 발송처리완료 (Completion of Transmission) 9-5-2009-0081760-63
5 [지정기간연장]기간연장(단축, 경과구제)신청서
[Designated Period Extension] Application of Period Extension(Reduction, Progress relief)		 2009.04.23 수리 (Accepted) 1-1-2009-0246391-42
6 [거절이유 등 통지에 따른 의견]의견(답변, 소명)서
[Opinion according to the Notification of Reasons for Refusal] Written Opinion(Written Reply, Written Substantiation)		 2009.05.22 수리 (Accepted) 1-1-2009-0308453-17
7 [명세서등 보정]보정서
[Amendment to Description, etc.] Amendment		 2009.05.22 보정승인간주 (Regarded as an acceptance of amendment) 1-1-2009-0308456-54
8 등록결정서
Decision to grant		 2009.08.18 발송처리완료 (Completion of Transmission) 9-5-2009-0343778-52
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
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번호 청구항
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투사 수단에서 대상 물체로 패턴을 조사하고 상기 패턴을 영상 촬영 수단으로 획득함으로써 3차원 데이터를 복원하여 대상 물체 관련 정보를 획득하는 구조광 기반 3차원 카메라 시스템에서, 상기 대상 물체에 대하여 투사 수단에서 패턴을 투사했을 때의 영상과, 투사 수단에서 패턴을 투사하지 않았을 때의 영상을 각각 하나씩 획득하는 제1 단계; 각 영상에서 하나의 동일한 픽셀에 대하여, 해당 픽셀의 컬러 밝기 강도를 레드(R) 밝기 강도, 그린(G) 밝기 강도, 블루(B) 밝기 강도의 세 개 채널로 분리한 후, 각 채널마다 노출레벨의 변화에 따른 픽셀의 밝기 강도의 대응 그래프인 특성곡선을 각각 생성하는 제2 단계; 생성된 각각의 특성곡선을 이용하여 노출레벨의 변화에 따른 해당 픽셀의 밝기 강도(I)를 예측하고, 예측된 밝기 강도를 이용하여 해당 픽셀에 대하여 투사 수단에서 패턴을 투사했을 때와 패턴을 투사하지 않았을 때의 노출레벨의 변화에 따른 밝기 차이(ΔI) 또는 밝기의 비율(SNR)을 계산하는 제3 단계; 각 영상의 모든 픽셀에 대하여 상기 제2 내지 제3 단계를 반복 수행하여, 모든 픽셀에 대하여 노출레벨의 변화에 따른 밝기 차이(ΔI) 또는 밝기의 비율(SNR)에 대한 데이터를 수집하는 제4 단계; 상기 제4 단계에서 수집된 데이터 중에서, 투사 수단에서 패턴을 투사했을 때 번짐 현상(saturation)이 일어난 픽셀 또는 패턴이 투사되지 않은 픽셀을 구분하여, 상기 픽셀에 대한 밝기 차이(ΔI) 또는 밝기의 비율(SNR)에 대한 데이터는 제외하는 제5 단계; 및 상기 제5 단계에서 필터링된 픽셀별 노출레벨의 변화에 따른 밝기 차이(ΔI) 또는 밝기의 비율(SNR)에 대한 데이터를 이용하여, 노출레벨마다 밝기 차이(ΔI) 또는 밝기의 비율(SNR)이 일정 경계치(ΔIth, SNRth)를 초과하는 픽셀의 수를 계산하고, 계산된 픽셀의 수가 최대인 노출레벨을 최적 노출레벨로 결정하는 제6 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 구조광 기반 3차원 카메라 시스템의 최적 노출 결정방법
3 3
제2 항에 있어서, 상기 제2 단계에서 특성곡선은, 픽셀의 밝기의 강도와 빛의 입사량인 노출량 사이의 비례관계에 기초하여 생성되는 것을 특징으로 하는 구조광 기반 3차원 카메라 시스템의 최적 노출 결정방법
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제3 항에 있어서, 상기 제2 단계에서 특성곡선은, 상기 제1 단계에서 영상의 획득시에 적용되었던 노출량과, 획득된 각 영상의 동일한 하나의 픽셀에서 측정된 RGB 세 개의 채널에서의 밝기의 강도를, IR=kR*E, IG=kG*E, IB=kB*E (IR,G,B: R, G, B 채널에서의 밝기의 강도, kR,G,B: 비례상수, E: 노출량) 의 식에 각각 입력하여 기울기 kR,G,B를 계산하고, 상기 각 식에 다양한 노출량을 입력하여 입력된 노출량에 대한 해당 픽셀의 밝기의 강도를 계산함으로써, 변화하는 노출레벨에 대한 해당 픽셀의 밝기의 강도를 대응시켜 작성되는 것을 특징으로 하는 구조광 기반 3차원 카메라 시스템의 최적 노출 결정방법
5 5
제4 항에 있어서, 상기 제3 단계는, 레드(Red), 그린(Green), 블루(Blue) 세 개의 채널에 대해서 각각 생성된 특성곡선을 그레이 레벨(Gray level)의 특성곡선으로 변환하여, 노출레벨의 변화에 따른 해당 픽셀의 그레이 레벨의 밝기 강도를 예측하는 것을 특징으로 하는 구조광 기반 3차원 카메라 시스템의 최적 노출 결정방법
6 6
제5 항에 있어서, 상기 제5 단계는, 인에이블(Enable) 항을 두어 투사 수단에서 패턴을 투사했을 때 번짐 현상(saturation)이 일어난 픽셀은 디스에이블(Disable)로 체크하고, 이 픽셀에 대한 밝기 차이(ΔI) 또는 밝기의 비율(SNR) 값은 신뢰할 수 없는 데이터로 구분하는 것을 특징으로 하는 구조광 기반 3차원 카메라 시스템의 최적 노출 결정방법
7 7
제6 항에 있어서, 상기 제6 단계에서 밝기 차이 또는 밝기의 비율에 대한 경계치(ΔIth, SNRth)는, 획득된 영상에서 패턴이 투사된 영역과 투사되지 않은 영역을 구별할 수 있는 밝기 차이 또는 밝기의 비율의 최소값으로 설정되는 것을 특징으로 하는 구조광 기반 3차원 카메라 시스템의 최적 노출 결정방법
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대상 물체로 패턴을 조사하는 투사 수단; 상기 투사 수단에서 조사된 패턴을 촬영하는 영상 촬영수단; 영상 촬영수단으로부터 획득된 영상의 패턴을 판별하여 대상 물체에 대한 3차원 데이터를 계산하는 처리 수단을 구비하며, 상기 처리 수단은, 대상 물체에 대하여 투사 수단에서 패턴을 투사했을 때의 영상과, 투사 수단에서 패턴을 투사하지 않았을 때의 영상을 각각 하나씩 획득하는 제1 단계; 각 영상에서 하나의 동일한 픽셀에 대하여, 해당 픽셀의 컬러 밝기 강도를 레드(R) 밝기 강도, 그린(G) 밝기 강도, 블루(B) 밝기 강도의 세 개 채널로 분리한 후, 각 채널마다 노출레벨의 변화에 따른 픽셀의 밝기 강도의 대응 그래프인 특성곡선을 각각 생성하는 제2 단계; 생성된 각각의 특성곡선을 이용하여 노출레벨의 변화에 따른 해당 픽셀의 밝기 강도(I)를 예측하고, 예측된 밝기 강도를 이용하여 해당 픽셀에 대하여 투사 수단에서 패턴을 투사했을 때와 패턴을 투사하지 않았을 때의 노출레벨의 변화에 따른 밝기 차이(ΔI) 또는 밝기의 비율(SNR)을 계산하는 제3 단계; 각 영상의 모든 픽셀에 대하여 상기 제2 내지 제3 단계를 반복 수행하여, 모든 픽셀에 대하여 노출레벨의 변화에 따른 밝기 차이(ΔI) 또는 밝기의 비율(SNR)에 대한 데이터를 수집하는 제4 단계; 상기 제4 단계에서 수집된 데이터 중에서, 투사 수단에서 패턴을 투사했을 때 번짐 현상(saturation) 일어난 픽셀 또는 패턴이 투사되지 않은 픽셀을 구분하여, 상기 픽셀에 대한 밝기 차이(ΔI) 또는 밝기의 비율(SNR)에 대한 데이터는 제외하는 제5 단계; 및 상기 제5 단계에서 필터링된 픽셀별 노출레벨의 변화에 따른 밝기 차이(ΔI) 또는 밝기의 비율(SNR)에 대한 데이터를 이용하여, 노출레벨마다 밝기 차이(ΔI) 또는 밝기의 비율(SNR)이 일정 경계치(ΔIth, SNRth)를 초과하는 픽셀의 수를 계산하고, 계산된 픽셀의 수가 최대인 노출레벨을 최적 노출레벨로 결정하는 제6 단계를 순차로 실행하는 것을 특징으로 하는 최적 노출 결정 구조광 기반 3차원 카메라 시스템
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제8 항에 있어서, 상기 투사 수단은 프로젝터이고, 상기 영상 촬영 수단은 카메라이고, 상기 처리 수단은 컴퓨터인 것을 특징으로 하는 최적 노출 결정 구조광 기반 3차원 카메라 시스템
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제9 항에 있어서, 상기 투사 수단은, 부호화 패턴을 사용하는 것을 특징으로 하는 최적 노출 결정 구조광 기반 3차원 카메라 시스템
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투사 수단에서 대상 물체로 패턴을 조사하고 상기 패턴을 영상 촬영 수단으로 획득하여 3차원 데이터를 복원하는 구조광 기반 3차원 카메라 시스템의 특성곡선 생성방법으로서, 대상 물체에 대하여 투사 수단에서 패턴을 투사했을 때의 영상과, 투사 수단에서 패턴을 투사하지 않았을 때의 영상을 각각 하나씩 획득하는 제1 단계; 상기 제1 단계에서 영상의 획득시에 적용되었던 노출량과, 획득된 각 영상의 동일한 하나의 픽셀에서 측정된 RGB 세 개의 채널에서의 밝기의 강도를, IR=kR*E, IG=kG*E, IB=kB*E (IR,G,B: R, G, B 채널에서의 밝기의 강도, kR,G,B: 비례상수, E: 노출량) 의 식에 각각 입력하여 기울기 kR,G,B를 계산하는 제2 단계; 상기 각 식에 다양한 노출량을 입력하여 입력된 노출량에 대한 해당 픽셀의 밝기의 강도를 계산하는 제3 단계; 상기 제3 단계에서 얻어진 데이터를 이용하여 변화하는 노출레벨에 대한 해당 픽셀의 밝기의 강도를 대응시킨 그래프를 생성하는 제4 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 구조광 기반 3차원 카메라 시스템의 특성곡선 생성방법
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1 산업자원부 성균관대학교 산학협력단 21세기 프론티어 사업 조작을 위한 삼차원 물체/환경 인식 및 모델링