실시간 영상처리를 위해서 필수적으로 쓰이는 CCD 카메라는 영상처리 시스템 개발과 정밀 측정기기 개발에 빼놓을 수 없는 입력장치로 급부상하고 있다.

이러한 장치를 통해 얻어진 디지털 영상을 이용한 비접촉 삼차원 측정기술은 피사체에 대한 물리적 접촉 없이 직접 측정이 가능한 반도체 웨이퍼 생산, 정밀기기측정, 3차원 형상복원 등에 필수 불가결하게 사용되는 기술로서 피사체에 외적인 힘이 가해지지 않으므로 피사체가 파손될 염려가 없다.

광학 장치와 컴퓨터, 영상처리 기술이 결집된 디지털 영상정보를 이용한 비접촉 3차원 측정기술은 최근에 들어와 활발한 연구활동을 보이고 있다.

특히 간섭계(interferometer)나 레이저(laser) 광원과 같은 고가의 부가 장치를 사용하지 않고 CCD 카메라와 같은 저가의 영상 입력장치에서 얻어진 디지털 영상만을 이용한 비접촉 3차원 측정 방법에는 많이 알려진 스테레오(stereo)나 물체의 그림자 정보를 이용하는 쉐이딩(shading)과 같은 방법들이 있으나 본 연구실에서는 광학렌즈에서 얻어진 영상의 초점 정보를 추출하여 물체의 삼차원 정보를 보다 정확히 측정할 수 있는 기술을 개발하고 있다.

본 연구실에서는 그 동안 초점정보를 이용한 비접촉 3차원 측정기술을 개선하여 더욱 정확히 물체의 3차원 형상을 복원할 수 있는 기술에 관한 연구를 수행하였으며 이를 적용하기 위한 디지털 영상시스템으로서 고부가가치성 디지털 마이크로스코프를 개발하고 있다.


그림 1. 시스템 구성도
 
기술개요
  기존의 간섭계 방식을 사용하지 않고 직접 광학렌즈에서 얻어진 영상정보만을 가지고 초점 정도를 측정하는 Focus Measure를 추출하여 미세물체의 3차원 정보측정.

시스템 특성
 
  • Focused Image Surface (FIS)에 대한 Direct Fitting 방법으로 미세물체의 깊이뿐만 아니라, 미세표면의 방향과 모양까지 측정 가능.
  • 3차원 형상 측정뿐만 아니라 고급 영상처리 기법들을 이용한 2차원 측정 가능.
  • 자동 초점 조절 기법(Autofocusing)을 이용한 편리한 초점 조절 기능.
  • 고가의 간섭계를 제거함으로써 측정가격 낮춤
  • 잡음율 감소, 신뢰도 향상
시스템 사양
 

항 목

사 양

비 고

Microscope

Nikon Optiphot 100S

 

측정 길이 (x)

5 mm ~ 0.13 mm

배율에 따라 변경됨

측정 폭 (y)

4mm ~ 0.1 mm

배율에 따라 변경됨

측정분해능

0.001 ~ 0.0001 mm

z축

카메라

Color CCD 1대 사용

 

영상 해상도

640 by 480 이상

 

스테이지 이동 모터

스테핑 모터(1개)

 

Frame Grabber

True Color OCULUS-TCX

CORECO

개발 소프트웨어

Visual C++ 6.0

 

측정시간

10 - 20 sec

200 by 200 pixel size image
(해상도와 정밀도에 따라 측정시간이 변화됨)

형상복원 결과출력 형식

VRML File

변경가능

* 본 시스템 사양은 수요자의 요구에 맞추어 변경가능합니다. 

 
그림 2. 동전 1 센트 표면의 링컨 기념관 중앙의 링컨 동상을 복원한 결과