디지털 이미지에는 본질적인 물리적 스케일이 없습니다. 카메라 센서는 빛을 포착하여 픽셀 그리드로 저장하지만, 단일 픽셀은 센티미터나 인치와 같은 실제 치수와의 고정된 관계를 갖지 않습니다. 이 관계를 정의하는 특정 보정 단계 없이는 3D 스캔에서 추출된 기하학적 데이터는 추상적이며 제조 또는 사이즈 측정에 사용할 수 없습니다.
핵심 요점
보정은 디지털 데이터와 물리적 현실 사이의 수학적 다리 역할을 합니다. 초점 거리 및 거리와 같은 카메라 변수는 객체가 나타나는 방식을 변경하므로, 정확한 픽셀-센티미터 비율을 설정하는 것이 원시 이미지 데이터를 산업 등급 측정으로 변환하는 유일한 방법입니다.
스케일을 왜곡하는 변수
보정이 필수적인 이유를 이해하려면 픽셀이 자체적으로 신뢰할 수 없는 측정 단위인 이유를 이해해야 합니다. 주요 참조 자료는 이미지 캡처에 영향을 미치는 세 가지 중요한 변수를 강조합니다.
초점 거리의 영향
카메라 렌즈의 광학적 특성은 장면의 얼마나 많은 부분을 캡처할지 결정합니다.
긴 초점 거리(망원)는 피사체를 "확대"하여 피사체가 더 크게 보이고 더 많은 픽셀을 차지하게 합니다. 짧은 초점 거리(광각)는 동일한 피사체가 더 작게 보이게 하여 더 적은 픽셀을 차지하게 합니다. 따라서 픽셀 수는 객체의 실제 크기뿐만 아니라 광학 특성에 따라 달라집니다.
촬영 거리의 영향
카메라와 피사체 간의 물리적 거리는 데이터에 극적인 변화를 가져옵니다.
피사체가 카메라에서 1미터 더 가까이 다가오면 센서에서 훨씬 더 많은 픽셀을 차지하게 됩니다. 정확한 거리나 보정 참조가 없으면 시스템은 멀리 서 있는 큰 사람과 가까이 서 있는 작은 사람을 구별할 수 없습니다.
센서 크기 변화
모든 디지털 센서가 동일한 것은 아닙니다.
센서의 물리적 크기와 픽셀 밀도는 카메라마다 다릅니다. 스마트폰 센서의 100픽셀 선은 전문 DSLR 센서의 100픽셀 선이 나타내는 것과 다른 물리적 영역을 나타냅니다. 보정은 이러한 하드웨어 차이를 표준화합니다.
비율 설정
위의 변수들이 고려되면 시스템은 변환 계수를 계산해야 합니다.
변환 계수 생성
보정의 목표는 픽셀과 센티미터 간의 정확한 비율을 설정하는 것입니다.
이 비율은 승수 역할을 합니다. 예를 들어, 시스템은 특정 깊이에서 53픽셀이 1센티미터에 해당한다고 결정할 수 있습니다. 이를 통해 소프트웨어는 이미지의 추상적인 2D 기하학적 정보를 구체적인 숫자로 변환할 수 있습니다.
참조 방법
이 비율을 찾기 위해 시스템은 프레임 내에 "알려진 진실"이 필요합니다.
주요 참조 자료에서 언급했듯이, 이는 종종 알려진 높이(사용자 높이를 수동으로 입력) 또는 참조 패턴(사용자가 들고 있는 알려진 크기의 체커보드 등)을 통해 달성됩니다. 이러한 알려진 값은 다른 모든 픽셀이 측정되는 기준선을 제공합니다.
일반적인 함정 및 한계
보정은 필요하지만 만능 해결책은 아닙니다. 구현 방식에는 절충점이 있습니다.
단일 평면 가정
간단한 보정은 종종 피사체가 단일 평면에 있다고 가정합니다.
그러나 인체는 3차원입니다. 카메라에 더 가까운 신체 부위(코 또는 가슴 등)는 기술적으로 더 멀리 있는 부위(귀 등)보다 약간 다른 픽셀-센티미터 비율이 필요합니다. 고급 시스템은 정확도를 유지하기 위해 이러한 깊이를 보정해야 합니다.
참조 정확도에 대한 의존성
출력은 입력만큼만 좋습니다.
사용자가 제공한 "알려진 높이"가 잘못되었거나 참조 패턴이 기울어져 있으면 전체 좌표계가 잘못 확장됩니다. 이로 인해 측정값이 내부적으로 일관되지만 물리적으로는 틀리게 됩니다.
프로젝트에 맞는 올바른 선택
보정 단계의 엄격함은 최종 애플리케이션의 요구 사항과 일치해야 합니다.
- 산업 등급 제조가 주요 초점인 경우: 렌즈 왜곡 및 깊이 편차를 완화하기 위해 고정밀 참조 패턴(캘리브레이션 보드 등)을 사용해야 합니다.
- 일반 소비자 사이즈 측정가 주요 초점인 경우: 사용자 편의를 위해 약간의 오차 범위를 허용하면서 "알려진 높이" 입력을 활용할 수 있습니다.
보정은 사진을 데이터로 바꿉니다. 보정 없이는 이미지는 있지만 측정값은 없습니다.
요약 표:
| 요인 | 측정값에 미치는 영향 | 보정의 역할 |
|---|---|---|
| 초점 거리 | 확대/축소하여 픽셀 수 변경 | 광학 특성 표준화 |
| 촬영 거리 | 가까운 객체가 더 많은 픽셀 차지 | 깊이에 따른 스케일 보정 |
| 센서 크기 | 카메라 하드웨어에 따라 다름 | 다양한 장치 간 데이터 통합 |
| 참조 지점 | '알려진 진실' 제공 | 픽셀-cm 승수 설정 |
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참고문헌
- Mohammad Montazerian, Frédéric Fol Leymarie. Simple Hybrid Camera-Based System Using Two Views for Three-Dimensional Body Measurements. DOI: 10.3390/sym16010049
이 문서는 다음의 기술 정보도 기반으로 합니다 Belislaser 지식 베이스 .
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