[용어] 3D 스캐너 (입체 스캐너)

입체 스캐너, 立體-, 3-dimensional scanner, 3D scanner동의어 : 3D 스캐너, 3차원 스캐너

레이저 또는 빛을 대상 물체에 투사하여 반사된 신호로부터 얻은 3차원 형상 정보를 컴퓨터에 입력해주는 장치.

스캐너나 카메라는 대상 물체의 크기, 형태, 색깔과 같은 2차원 정보만을 제공하는 반면에, 입체 스캐너는 2차원 정보와 더불어 깊이 정보(depth information)를 추출하여 제공한다.
입체 스캐너는 광원, 광 수신부, 통신 장치, 디스플레이 등으로 구성된 하드웨어와 데이터를 분석․가공하는 소프트웨어로 구성된다. 광원으로는 레이저, 백색 램프, LED를 사용한다. 광원에서 투사한 빛이 대상 물체 표면에서 반사되어 카메라나 광센서와 같은 광수신부에 도달하면 물체 표면을 이루는 점들에 대한 방대한 양의 포인트 그룹 데이터(point group data)를 얻을 수 있다. 대상 물체에 대한 완벽한 3D 입체 정보를 얻기 위해서는 여러 각도에서 포인트 그룹 데이터(point group data)를 측정하여야 한다. 소프트웨어로 물체를 스캐닝한 이미지를 하나의 좌표계로 합친 후, 정렬된 여러 데이터 집합을 하나의 데이터로 합하여 3차원 모델링 데이터를 생성한다.

입체 스캐너는 접촉식과 비접촉식 방식으로 분류할 수 있다.
- 접촉식 입체 스캐너: 탐촉자로 불리는 프로브(probe)를 측정하는 대상물의 표면에 직접 닿게 하여 측정하는 방식으로 CMM(Coordinate Measuring Machine)이라는 3차원 측정기가 대표적이다. 측정점의 정확도가 우수한 편이나 대상물의 표면에 접촉해야 하므로 물체에 변형이나 손상을 줄 수 있고 측정 속도가 느리다는 단점이 있다.
- 비접촉식 입체 스캐너: 대상물에 빛을 투사하는 스캐닝 방식이다. TOF(Time of Flight) 방식 3차원 스캐너와 광 삼각법(triangulation method) 입체 스캐너가 대표적이다. TOF(Time of Flight) 방식 입체 스캐너는 레인지 파인더(Laser Range Finder)라고 불리는 레이저를 물체 표면에 투사하여 그 빛이 돌아오는 시간을 측정하여 물체와 측정 원점 사이의 거리를 구하는 기술을 기반으로 대상물을 스캐닝한다. 광 삼각법(triangulation method) 입체 스캐너는 점(dot) 또는 선(line) 타입의 레이저를 대상 물체에 투사하는 레이저 발신자와 반사된 빛을 받는 수신 장치 - 주로 CCD(Charge Coupled Device) 카메라 소자를 사용 - 를 사용하여 수신 광선과 CCD 카메라 소자의 상대적인 위치로써 깊이(depth) 차이를 측정한다.
그 외로 핸드 헬드(handheld) 스캐너, 변조광(structured-light) 방식 입체 스캐너, 백색광(white light) 방식 입체 스캐너가 있다.

입체 스캐너는 다양한 산업군에서 활용한다. 치의학 분야에서는 환자의 치아를 스캔하여 모델링함으로써 치과 수술 및 임플란트에 활용하고, 제조업에서는 완성된 제품으로부터 설계 도면을 얻기 위한 역공학(reverse engineering) 및 형상 인식을 통한 품질 관리에 활용한다. 문화재 분야에서는 유형과 무형의 문화유산을 본래 모습대로 복원하고 디지털 가상공간에서 운용하는 데 활용한다. 그 외로 게임 산업에서 캐릭터를 제작하거나 의류와 신발 등의 패션 및 디자인 분야에서도 활용한다.

출처 : http://terms.tta.or.kr/