본 논문에서는 소형 $360^{\circ}$ 구강 스캐너 임베디드 보드의 개발을 제안한다. 제안하는 소형 $360^{\circ}$ 구강 스캐너 임베디드 보드은 이미지 레벨 및 전송방식 변경 부, FPGA 부, 메모리 부, FIFO to USB 전송부 등으로 구성된다. 이미지 레벨 및 전송방식 변경 부는 소형 $360^{\circ}$ 전방위 구강 렌즈와 이미지 센서를 통해 들어온 MIPI 형식의 구강 영상을 Low Power Signal Mode와 High Speed Signal Mode로 나누어 포트에 분산 입력하고 레벨 시프트를 하여 FPGA 부에 전송한다. FPGA 부에서는 $360^{\circ}$ 영상 왜곡 보정, 영상 보정, 영상 처리, 영상 압축 등의 기능 등을 수행한다. FIFO to USB 전송부에서는 FPGA 내부의 FIFO를 통해 전달되어진 RAW 데이터를 트랜시버 칩을 사용하여 USB 3.0, USB 3.1 등의 통신 규격으로 PC에 전송한다. 제안된 소형 $360^{\circ}$ 구강 스캐너 임베디드 보드의 효율을 판단하기 위하여 공인시험기관에서 실험한 결과, 보정 영상 후 초당 프레임은 60fps 이상, 데이터 전송률은 4.99Gb/s로서 높은 수준의 결과가 산출되어 그 효용성이 입증되었다.
본 논문에서는 소형 $360^{\circ}$ 구강 스캐너 임베디드 보드의 개발을 제안한다. 제안하는 소형 $360^{\circ}$ 구강 스캐너 임베디드 보드은 이미지 레벨 및 전송방식 변경 부, FPGA 부, 메모리 부, FIFO to USB 전송부 등으로 구성된다. 이미지 레벨 및 전송방식 변경 부는 소형 $360^{\circ}$ 전방위 구강 렌즈와 이미지 센서를 통해 들어온 MIPI 형식의 구강 영상을 Low Power Signal Mode와 High Speed Signal Mode로 나누어 포트에 분산 입력하고 레벨 시프트를 하여 FPGA 부에 전송한다. FPGA 부에서는 $360^{\circ}$ 영상 왜곡 보정, 영상 보정, 영상 처리, 영상 압축 등의 기능 등을 수행한다. FIFO to USB 전송부에서는 FPGA 내부의 FIFO를 통해 전달되어진 RAW 데이터를 트랜시버 칩을 사용하여 USB 3.0, USB 3.1 등의 통신 규격으로 PC에 전송한다. 제안된 소형 $360^{\circ}$ 구강 스캐너 임베디드 보드의 효율을 판단하기 위하여 공인시험기관에서 실험한 결과, 보정 영상 후 초당 프레임은 60fps 이상, 데이터 전송률은 4.99Gb/s로서 높은 수준의 결과가 산출되어 그 효용성이 입증되었다.
In this paper, we propose the development of a Small $360^{\circ}$ Oral Scanner embedded board. The proposed small $360^{\circ}$ oral scanner embedded board consists of image level and transfer method changing part FPGA part, memory part and FIFO to USB transfer part. The image...
In this paper, we propose the development of a Small $360^{\circ}$ Oral Scanner embedded board. The proposed small $360^{\circ}$ oral scanner embedded board consists of image level and transfer method changing part FPGA part, memory part and FIFO to USB transfer part. The image level and transmission mode change unit divides the MIPI format oral image received through the small $360^{\circ}$ oral cavity image sensor and the image sensor into low power signal mode and high speed signal mode and distributes them to the port and transfers the level shift to the FPGA unit. The FPGA unit performs functions such as $360^{\circ}$ image distortion correction, image correction, image processing, and image compression. In the FIFO to USB transfer section, the RAW data transferred through the FIFO in the FPGA is transferred to the PC using USB 3.0, USB 3.1, etc. using the transceiver chip. In order to evaluate the efficiency of the proposed small $360^{\circ}$ oral scanner embedded board, it has been tested by an authorized testing institute. As a result, the frame rate per second is over 60 fps and the data transfer rate is 4.99 Gb/second
In this paper, we propose the development of a Small $360^{\circ}$ Oral Scanner embedded board. The proposed small $360^{\circ}$ oral scanner embedded board consists of image level and transfer method changing part FPGA part, memory part and FIFO to USB transfer part. The image level and transmission mode change unit divides the MIPI format oral image received through the small $360^{\circ}$ oral cavity image sensor and the image sensor into low power signal mode and high speed signal mode and distributes them to the port and transfers the level shift to the FPGA unit. The FPGA unit performs functions such as $360^{\circ}$ image distortion correction, image correction, image processing, and image compression. In the FIFO to USB transfer section, the RAW data transferred through the FIFO in the FPGA is transferred to the PC using USB 3.0, USB 3.1, etc. using the transceiver chip. In order to evaluate the efficiency of the proposed small $360^{\circ}$ oral scanner embedded board, it has been tested by an authorized testing institute. As a result, the frame rate per second is over 60 fps and the data transfer rate is 4.99 Gb/second
따라서, 현재 인상채득의 소요 시간을 단축시키고 정확하게 인상채득을 하는 연구가 대두되고 있다. 이를 해결하고자, 전체의 구강 (틀니)을 기계적 오차 없이 스캔하는 소형 360° 구강 스캐너 렌즈 모듈[2]을 통해 획득한 영상을 왜곡 보정, 영상 보정, 영상 처리, 영상 압축 등의 기능 등을 수행하여 USB 3.0, USB 3.1 등의 통신규격으로 PC에 전송하기 위한 영상처리용 임베디드 보드 개발을 목표로 한다[3].
제안 방법
265는 8K, 300fps까지 지원이 가능하다. 본 논문에서는 H.264보다 압축률이 2배이며 MPEG 파일의 원본 1/4비트 레이트의 적은 용량으로도 원본과 동일한 영상을 만들어서 디스플레이 할 수 있는 최신 영상 압축 기술인 H.265 기술을 적용하여 영상 보정 처리 과정을 거친 이미지를 전달하였다[5]. H.
데이터처리
본 논문에서 제안한 소형 360° 구강 스캐너 임베디드 보드의 보정 영상 후 초당 프레임을 평가하기 위해 공인시험기관에서 노트북 동영상을 통해 초당 프레임 을 확인하였다. 또한 데이터 전송률 등을 평가하기 위하여 공인시험기관에서 USB3.
이론/모형
360° 영상 왜곡 보정 기술은 적응적 보간법 중에 하나인 패턴 일치 보간법(Pattern Matching Based Interpolation)을 사용하였다[4]. 패턴 일치 보간법은 패턴과 접해있는 이웃 화소의 차이를 계산한 후 차이가 가장 적은 값을 사용하여 보정하는 방법이다.
불량 픽셀 감지는 이미지 센서의 픽셀중 하나가 하얗게 또는 까맣게 나오거나 RGB중 하나가 작동하지 않는 현상을 보정하는 기술이다. 불량 화소라고 의심되는 픽셀의 주변 정보를 나열하여 그 중간 값으로 대치시켜 픽셀을 보정하는 Median Filter방법을 사용하였다. 화이트 밸런스 조정은 빛의 색 온도를 그 물체에 고유 색상에 맞게 조정하는 기술이다.
성능/효과
제안하는 소형 360° 구강 스캐너 임베디드 보드는 이미지 레벨 및 전송방식 변경 부, FPGA 부, 메모리 부, FIFO to USB 전송부 등으로 구성되었다. 제안된 소형 360° 구강 스캐너 임베디드 보드의 효율을 판단하기 위하여 공인시험 기관에서 실험한 결과, 360° 구강 스캐너 임베디드 보드의 보정 영상 후 초당 프레임은 60fps 이상, 데이터 전송률은 4.99Gb/s로서 높은 수준의 결과가 산출되어 그 효용성이 입증되었다. 향후 연구 과제는 3장으로 분리된 소형 360° 구강 스캐너 임베디드 보드를 1장으로 통합하는 연구가 필요하다고 사료된다.
후속연구
99Gb/s로서 높은 수준의 결과가 산출되어 그 효용성이 입증되었다. 향후 연구 과제는 3장으로 분리된 소형 360° 구강 스캐너 임베디드 보드를 1장으로 통합하는 연구가 필요하다고 사료된다.
참고문헌 (5)
Hong-Seok, Park, and Shah Chintal. "Development of high speed and high accuracy 3D dental intra oral scanner," Procedia Engineering 100, 1174-1181, 2015. DOI:10.1016/j.proeng.2015.01.481
Dong-Hoon Kwak, Sun-Gu Lee and Seung-Ho Lee, "The Developement of Small $360^{\circ}$ Oral Scanner Lens Module," Journal of the Korean Electrical and Electronics Engineers, Vol.22, No.3, pp.858-861, 2018.
Hee-Yeol Lee, Sun-Gu Lee and Seung-Ho Lee, 2017, "Development of $360^{\circ}$ Omnidirectional IP Camera with High Resolution of 12 Million Pixels," Journal of IKEEE, Vol.21, No.3, pp.268-271, 2017.
Wang, Y. Q., et al. "Quantitative error assessment in pattern matching: effects of intensity pattern noise, interpolation, strain and image contrast on motion measurements," Strain 45.2, 160-178, 2009. DOI:10.1111/j.1475-1305.2008.00592.x
Grois, Dan, et al. "Performance comparison of h. 265/mpeg-hevc, vp9, and h. 264/mpeg-avc encoders," Picture Coding Symposium (PCS), IEEE, 2013. DOI:10.1109/PCS.2013.6737766
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