Developement of Small 360° Oral Scanner Embedded Board for Image Processing

소형 360° 구강 스캐너 영상처리용 임베디드 보드 개발

Abstract

In this paper, we propose the development of a Small $360^{\circ}$ Oral Scanner embedded board. The proposed small $360^{\circ}$ oral scanner embedded board consists of image level and transfer method changing part FPGA part, memory part and FIFO to USB transfer part. The image level and transmission mode change unit divides the MIPI format oral image received through the small $360^{\circ}$ oral cavity image sensor and the image sensor into low power signal mode and high speed signal mode and distributes them to the port and transfers the level shift to the FPGA unit. The FPGA unit performs functions such as $360^{\circ}$ image distortion correction, image correction, image processing, and image compression. In the FIFO to USB transfer section, the RAW data transferred through the FIFO in the FPGA is transferred to the PC using USB 3.0, USB 3.1, etc. using the transceiver chip. In order to evaluate the efficiency of the proposed small $360^{\circ}$ oral scanner embedded board, it has been tested by an authorized testing institute. As a result, the frame rate per second is over 60 fps and the data transfer rate is 4.99 Gb/second

본 논문에서는 소형 $360^{\circ}$ 구강 스캐너 임베디드 보드의 개발을 제안한다. 제안하는 소형 $360^{\circ}$ 구강 스캐너 임베디드 보드은 이미지 레벨 및 전송방식 변경 부, FPGA 부, 메모리 부, FIFO to USB 전송부 등으로 구성된다. 이미지 레벨 및 전송방식 변경 부는 소형 $360^{\circ}$ 전방위 구강 렌즈와 이미지 센서를 통해 들어온 MIPI 형식의 구강 영상을 Low Power Signal Mode와 High Speed Signal Mode로 나누어 포트에 분산 입력하고 레벨 시프트를 하여 FPGA 부에 전송한다. FPGA 부에서는 $360^{\circ}$ 영상 왜곡 보정, 영상 보정, 영상 처리, 영상 압축 등의 기능 등을 수행한다. FIFO to USB 전송부에서는 FPGA 내부의 FIFO를 통해 전달되어진 RAW 데이터를 트랜시버 칩을 사용하여 USB 3.0, USB 3.1 등의 통신 규격으로 PC에 전송한다. 제안된 소형 $360^{\circ}$ 구강 스캐너 임베디드 보드의 효율을 판단하기 위하여 공인시험기관에서 실험한 결과, 보정 영상 후 초당 프레임은 60fps 이상, 데이터 전송률은 4.99Gb/s로서 높은 수준의 결과가 산출되어 그 효용성이 입증되었다.

Fig. 1. Block Diagram of Small 360° Oral Scanner Embedded Board. 그림 1. 소형 360° 구강 스캐너 임베디드 보드 블록도

Fig. 2. Block Diagram of Image Level and Transfer method changes. 그림 2. 이미지 레벨 및 전송방식 변경 부의 블록도

Fig. 3. Block Diagram of Image Correction Technology. 그림 3. 영상 보정 기술의 순서도

Fig. 4. Block Diagram of Image Processing Technology. 그림 4. 영상 처리 기술의 순서도

Fig. 5. Block Diagram of FIFO to USB Transport part. 그림 5. FIFO to USB 전송 부의 블록도

Fig. 6. PCB Artwork of Small 360° Oral Scanner Embedded Board. 그림 6. 소형 360° 구강 스캐너 임베디드 보드의 PCB Artwork

Fig. 7. PCB Image of Small 360° Oral Scanner Embedded Board. 그림 7. 소형 360° 구강 스캐너 임베디드 보드의 PCB 이미지

Fig. 8. Performance Test Test Configuration Environment. 그림 8. 성능시험 테스트 구성 환경

Table 1. Result of Certificate of Accreditation Agency. 표 1. 공인시험성적서 결과