표제지
목차
1. 서론 12
1.1. 연구의 배경과 현황 12
1.2. 연구의 필요성과 목적 13
1.3. 연구의 방법과 범위 15
2. 관련 연구 16
2.1. Photogrammetry 16
2.1.1. 3D 스캐너 16
2.1.2. 사진 기반 3D 스캐너 (Photogrammetry) 24
2.1.3. 사진 기반 3D 스캐너 (Photogrammetry) 소프트웨어 29
2.2. 아두이노(Arduino) 37
2.3. conclusion 46
3. 테이블 스캐너 제작 47
3.1. Photogrammetry 테이블 스캐너 설계 구성 컨셉 47
3.2. 테이블 스캐너 디자인(설계) 49
3.3. 카메라 선정 및 WIFI Direct 제어 56
3.4. 모터 선정 및 제어 66
3.5. LCD 및 IRremote 제어 73
3.6. 조립 및 통합 제어 81
3.7. conclusion 82
4. 복원 및 운영 최적화를 위한 실험 및 결과 83
4.1. 테이블 스캐너 실험을 위한 조사 83
4.2. 실험 조건 구성 87
4.3. 실험 및 최적 운영 조건 도출 89
4.3.1. 데이터 및 포인트 클라우드 좌푯값 획득 89
4.3.2. 변수에 따른 포인트 클라우드 오차범위 분석 과정 97
4.3.3. 변수에 따른 포인트 클라우드 오차범위 결괏값 103
4.4. conclusion 111
5. 결론 113
참고 문헌 116
Abstract 125
국문요약 128
[표 1] Bevel gear 입출력 구동 각도 53
[표 2] Spur gear 입출력 구동 각도 55
[표 3] 카메라 렌즈별 화각 58
[표 4] 각 패턴의 공통 요인과 차이 112
그림 1. 3D Scanner 작업흐름도 16
그림 2. 3D Scanner 종류 17
그림 3. CMM(Coordinate Measuring Machine) 18
그림 4. 휴대용 좌표 측정 기계(Portable coordinate measuring machine) 19
그림 5. TOF(Time of Flight) 방식 3D Scanner 20
그림 6. 광삼각법 방식 3D Scanner 21
그림 7. 백색광 방식 3D Scanner 21
그림 8. 변조광 방식 3D Scanner 22
그림 9. 포토그래메트리(Photogrammetry)의 작업흐름도 24
그림 10. 포토그래메트리(Photogrammetry)의 작업환경 25
그림 11. SIFT(Scale Invariant Feature Transform) 특징점 탐색 알고리즘 원리 26
그림 12. SfM(Structure from Motion)의 원리 27
그림 13. Fablitec의 3D scanner 작업화면 29
그림 14. Agisoft의 Metashape 작업화면 29
그림 15. Agisoft의 Metashape 사진 정렬(Align Photo) 31
그림 16. Agisoft의 Metashape 고밀도 클라우드(Build Dense Cloud) 33
그림 17. Agisoft의 Metashape 빌드 메쉬(Build Mesh) 34
그림 18. Agisoft의 Metashape 빌드 텍스쳐(Build Texture) 35
그림 19. 아두이노(Arduino) 보드 UNO 37
그림 20. 아두이노(Arduino) 보드 Leonardo 38
그림 21. 아두이노(Arduino) 보드 Mega 38
그림 22. 아두이노(Arduino) 보드 Nano 39
그림 23. 아두이노(Arduino) 보드 Micro 39
그림 24. 아두이노(Arduino) IDE의 작업화면 40
그림 25. 아두이노 예제 코드 42
그림 26. 아두이노 시리얼 모니터 화면 43
그림 27. 아두이노 예시 오류 화면 44
그림 28. 테이블 스캐너 진행 방향 47
그림 29. 테이블 스캐너 제작 3부분 48
그림 30. 테이블 스캐너 컨셉 49
그림 31. 테이블 스캐너 2축 방향 50
그림 32. 테이블 스캐너 카메라 지지대 설계 도면 51
그림 33. Bevel gear 설계 도면 52
그림 34. Spur gear 설계 도면 54
그림 35. 카메라 렌즈별 초점거리 56
그림 36. 카메라 초점거리와 화각 57
그림 37. 카메라 초점거리와 화각 비교 58
그림 38. 카메라 센서별 크기 59
그림 39. 소니 DSC-QX10 61
그림 40. 'Imaging Edge Mobile' 애플리케이션 연결 화면 62
그림 41. 아두이노(Arduino) UNO WIFI Rev2 63
그림 42. 아두이노(Arduino)를 이용한 카메라 제어 순서도 64
그림 43. 스텝 모터의 원리 66
그림 44. 스탭 모터의 작동방식 비교 그래프 68
그림 45. 스텝 모터 규격 69
그림 46. 선정한 NEMA 23, 1.8도 9.3Kgf. cm 드라이버 일체형 스테핑 모터 70
그림 47. 아두이노(Arduino)를 이용한 스텝 모터 제어 순서도 71
그림 48. 적외선 센서 리모컨 버튼별 신호 값 73
그림 49. 아두이노(Arduino)를 이용한 LCD, IRremote 센서 순서도 74
그림 50. 아두이노(Arduino)를 이용한 LCD, IRremote 센서 menu() 함수 순서도 75
그림 51. 아두이노(Arduino)를 이용한 LCD, IRremote 센서 printmenu() 함수 순서도 77
그림 52. 아두이노(Arduino)를 이용한 LCD, IRremote 센서 makeValue() 함수 순서도 79
그림 53. 'Imaging Edge Mobile' 애플리케이션 설정값 84
그림 54. DSC-QX10과 연결된 'Imaging Edge Mobile' 애플리케이션의 설정 가능한 값 85
그림 55. 선정된 패턴 87
그림 56. 제작한 테이블 스캐너를 이용한 촬영 과정 89
그림 57. 촬영을 통해 얻은 사진 데이터 90
그림 58. 촬영을 통해 얻은 사진 데이터 사진 정렬(Align Photo) 단계 91
그림 59. 촬영을 통해 얻은 사진 데이터의 앞면 고밀도 클라우드(Dense Cloud) 단계 92
그림 60. 촬영을 통해 얻은 사진 데이터의 포인트 부분 제거 93
그림 61. 포인트 좌푯값 삭제 방법 확인 결과 94
그림 62. 포인트 좌푯값 삭제 행 수 확인 결과 94
그림 63. 각 패턴의 포인트 클라우드 추출 95
그림 64. 각 패턴별 추출 좌푯값 96
그림 65. 각 좌표를 지나는 직선 기울기 값 그래프 97
그림 66. 최소자승법 그래프 98
그림 67. 다이아몬드 무늬 좌푯값 오차범위 그래프 104
그림 68. 다이아몬드 무늬의 좌푯값 오차범위 104
그림 69. 점 무늬 좌푯값 오차범위 그래프 105
그림 70. 점 무늬 좌푯값 오차범위 106
그림 71. 풍경 무늬 좌푯값 오차범위 그래프 107
그림 72. 풍경 무늬 좌푯값 오차범위 108
그림 73. 물결 무늬 좌푯값 오차범위 그래프 109
그림 74. 물결 무늬 좌푯값 오차범위 110
그림 75. 각 패턴별 오차범위 막대 그래프 111