[논문]광량 변조를 통한 부분 경면 물체의 3차원 측정

[국내논문] 광량 변조를 통한 부분 경면 물체의 3차원 측정
3-D Measurement of Partially Specular Objects through Optical Intensity Modulation 원문보기

정중기 (한국과학기술원 기계공학과) , 홍덕화 (한국과학기술원 기계공학과) , 조형석 (한국과학기술원 기계공학과)

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광삼각 법을 이용할 경우, 어떤 곳은 빛이 너무 부족하거나 어떤 곳은 빛이 너무 많이 들어와 영상 센서가 포화되고 그주변에 블루밍이 일어나는 문제가 발생한다. 이에 본 연구에서는 광삼각법을 이용해 물체의 형상을 측정하는 방법을 사용하는데 있어서 물체 표면의 정반사적 특징으로 인해 그동안 측정이 어려웠던 부분들을 빛의 투과율을 조절할 수 있는 액정공간광변조기(LC-SLM: Liquid Crystal Spatial Light Modulator)를 이용하여 해결하고자 한다.

LC-SLM은 양쪽에 편광기와 편광해석기를 부착하고 각 셀들에 인가되는 전압을 조절함으로써 각 셀들에 대한 빛의 투과율을 조절할 수 있는데, 이를 이용하여 물체의 정반 사적인 특성으로 인해 CCD가 포화된 부분에 해당하는 LC-SLM의 투과율을 조절하여 그 부분의 빛의 강도를 정확하게 측정하고, 이를 해석하여 3차원 형상 정보를 얻을 수 있다. 이를 위하여 LC-SLM의 픽셀과 카메라 픽셀 사이의 대응관계를 Homography (4) 로 구해 저장한다. 형상의 측정은 대표적인 광삼각법의 하나인 PMP (Phase Measuring Profilometer)를 이용하였으며, 이를 위하여 Ronchi 그레이팅을 이용해 물체의 표면에 정현 파형의 줄무늬를 투사했다.

이를 위하여 LC-SLM의 픽셀과 카메라 픽셀 사이의 대응관계를 Homography (4) 로 구해 저장한다. 형상의 측정은 대표적인 광삼각법의 하나인 PMP (Phase Measuring Profilometer)를 이용하였으며, 이를 위하여 Ronchi 그레이팅을 이용해 물체의 표면에 정현 파형의 줄무늬를 투사했다.

LC-SLM을 영상획득부에 삽입하여 선택적으로 빛의 투과율을 조절함으로써 왜곡이 없는 줄무늬 영상을 얻어내고 나아가 좀더 정확한 3차원 측정 결과를 얻을 수 있었다. 현재, 광량을 적당히 조절하기 위해 추가로 필요한 영상의 수를 최소화하고, LC-SLM의 픽셀 자체가 CCD에 맺히는 이른바 블랙 매트릭스 (black matrix) 현상을 없애는 것이 과제로 남아 있는데 이 문제들이 해결된다면 장차 산업적으로 큰 응용성을 갖는 방법이 될것으로 전망된다.

LC-SLM을 영상획득부에 삽입하여 선택적으로 빛의 투과율을 조절함으로써 왜곡이 없는 줄무늬 영상을 얻어내고 나아가 좀더 정확한 3차원 측정 결과를 얻을 수 있었다. 현재, 광량을 적당히 조절하기 위해 추가로 필요한 영상의 수를 최소화하고, LC-SLM의 픽셀 자체가 CCD에 맺히는 이른바 블랙 매트릭스 (black matrix) 현상을 없애는 것이 과제로 남아 있는데 이 문제들이 해결된다면 장차 산업적으로 큰 응용성을 갖는 방법이 될것으로 전망된다.

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