최근 사람의 형태로 만들어져 사람과 상호작용할 수 있는 휴머노이드 형태의 로봇이 많이 개발되고 있다. 스포츠는 상대와 물리적, 정신적 교감 을 느낄 수 있어 인간과 로봇의 상호작용을 확인하기에 적합하다. 그 중 탁구는 빠른 인지와 빠른 움직임이 필요한, 로봇 기술을 적용해볼 수 있 는 최적의 스포츠이다. 로봇이 탁구를 치기 위해서는 탁구대, 상대방, 탁구공, 탁구채 등을 정 확히 인지하는 것이 중요하다. 본 논문에서는 200km/h의 최고 속도를 가 진 탁구공의 3차원 좌표를 검출하기 위하여, 250fps의 2메가 ...
최근 사람의 형태로 만들어져 사람과 상호작용할 수 있는 휴머노이드 형태의 로봇이 많이 개발되고 있다. 스포츠는 상대와 물리적, 정신적 교감 을 느낄 수 있어 인간과 로봇의 상호작용을 확인하기에 적합하다. 그 중 탁구는 빠른 인지와 빠른 움직임이 필요한, 로봇 기술을 적용해볼 수 있 는 최적의 스포츠이다. 로봇이 탁구를 치기 위해서는 탁구대, 상대방, 탁구공, 탁구채 등을 정 확히 인지하는 것이 중요하다. 본 논문에서는 200km/h의 최고 속도를 가 진 탁구공의 3차원 좌표를 검출하기 위하여, 250fps의 2메가 픽셀의 고속 카메라 2대를 이용한 실시간 탁구공 검출, 추적 시스템을 제안한다. 시스 템은 고속카메라의 영상 획득을 위해 카메라 통신 인터페이스 Camera Link를 이용하고, 획득된 모든 영상의 실시간 처리를 위해 상황에 따라 다른 관심영역 설정을 이용한다. 정확도 향상을 위해서 새로운 탁구대 꼭 짓점과 탁구공 추출 방법을 제안한다. 대략적인 탁구대 꼭짓점의 위치를 알고 있을 때 탁구대의 윤곽선 정보 를 이용하여 꼭짓점을 검출하는 검출기를 제안한다. 대략적인 탁구대 꼭 짓점의 위치를 기준으로 관심영역을 설정하고 관심영역 안에서 히스토그 램을 이용하여 가장 윤곽선에 가까운 점들을 골라 가중치를 두어 직선을 검출한다. 윤곽선 직선의 교점을 탁구대의 꼭짓점으로 지정한다. 제안된 꼭짓점 검출기는 각도에 강건하여 높은 검출률을 가진다. 또, 기존의 검출 기에 비해 10배 이상 정확하다. 2메가 픽셀의 카메라 영상의 가장자리에서 탁구공은 타원인 것을 확인하여 타원 검출기를 제안한다. 타원의 윤곽선 후보 4개를 선택하여, 4개의 후보로부터 정확한 타원의 중심을 찾는 방법을 제안한다. 제안된 타원 검 출기는 기존의 원형 검출기와 3차원 좌표상의 점으로 비교해서 오차가 약 3mm 줄어든다.
최근 사람의 형태로 만들어져 사람과 상호작용할 수 있는 휴머노이드 형태의 로봇이 많이 개발되고 있다. 스포츠는 상대와 물리적, 정신적 교감 을 느낄 수 있어 인간과 로봇의 상호작용을 확인하기에 적합하다. 그 중 탁구는 빠른 인지와 빠른 움직임이 필요한, 로봇 기술을 적용해볼 수 있 는 최적의 스포츠이다. 로봇이 탁구를 치기 위해서는 탁구대, 상대방, 탁구공, 탁구채 등을 정 확히 인지하는 것이 중요하다. 본 논문에서는 200km/h의 최고 속도를 가 진 탁구공의 3차원 좌표를 검출하기 위하여, 250fps의 2메가 픽셀의 고속 카메라 2대를 이용한 실시간 탁구공 검출, 추적 시스템을 제안한다. 시스 템은 고속카메라의 영상 획득을 위해 카메라 통신 인터페이스 Camera Link를 이용하고, 획득된 모든 영상의 실시간 처리를 위해 상황에 따라 다른 관심영역 설정을 이용한다. 정확도 향상을 위해서 새로운 탁구대 꼭 짓점과 탁구공 추출 방법을 제안한다. 대략적인 탁구대 꼭짓점의 위치를 알고 있을 때 탁구대의 윤곽선 정보 를 이용하여 꼭짓점을 검출하는 검출기를 제안한다. 대략적인 탁구대 꼭 짓점의 위치를 기준으로 관심영역을 설정하고 관심영역 안에서 히스토그 램을 이용하여 가장 윤곽선에 가까운 점들을 골라 가중치를 두어 직선을 검출한다. 윤곽선 직선의 교점을 탁구대의 꼭짓점으로 지정한다. 제안된 꼭짓점 검출기는 각도에 강건하여 높은 검출률을 가진다. 또, 기존의 검출 기에 비해 10배 이상 정확하다. 2메가 픽셀의 카메라 영상의 가장자리에서 탁구공은 타원인 것을 확인하여 타원 검출기를 제안한다. 타원의 윤곽선 후보 4개를 선택하여, 4개의 후보로부터 정확한 타원의 중심을 찾는 방법을 제안한다. 제안된 타원 검 출기는 기존의 원형 검출기와 3차원 좌표상의 점으로 비교해서 오차가 약 3mm 줄어든다.
Recently, a lot of humanoid type robots have been developed to interact with humans. Sports are suitable for checking human interaction with robots because they can feel both physical and mental communication with their opponents. Among them, table tennis is the best sport to apply r...
Recently, a lot of humanoid type robots have been developed to interact with humans. Sports are suitable for checking human interaction with robots because they can feel both physical and mental communication with their opponents. Among them, table tennis is the best sport to apply robotic technology that requires quick recognition and quick movement. It is important for the table tennis robot to accurately recognize the table, the ball, the opponent, the racket, etc. In this paper, to determine the 3D coordinates of the table tennis ball with a top speed of 200km/h, a real-time table tennis ball detection and tracking system is proposed using two 2mega-pixel high-speed cameras of 250fps. The system uses the camera communication interface Camera Link to acquire images from the high-speed cameras and the settings of different regions of interest(ROI) depending on the circumstances for real-time processing of all acquired images. To improve accuracy, a new table tennis table corners and ball detectors is proposed. When the approximate location of the table corners are known, the corner detector using the table’s outline information is proposed. The ROI is set based on the position of the approximate table corner and the lines are detected by weighting the points on the outline using histogram. The intersection of the straight lines of outline is the corner of the table. The proposed corner detector is robust to the angle at the corner and highly accurate. On the side of a 2mega-pixel image, the table tennis ball is elliptical. The ellipse detector is proposed for ball detection. By selecting the four candidates contour of ellipse, it is proposed to detect the exact center of the ellipse from the four candidates. The proposed ellipse detector reduces the 3D coordinate error by about 3mm compared to the existing circular detector.
Recently, a lot of humanoid type robots have been developed to interact with humans. Sports are suitable for checking human interaction with robots because they can feel both physical and mental communication with their opponents. Among them, table tennis is the best sport to apply robotic technology that requires quick recognition and quick movement. It is important for the table tennis robot to accurately recognize the table, the ball, the opponent, the racket, etc. In this paper, to determine the 3D coordinates of the table tennis ball with a top speed of 200km/h, a real-time table tennis ball detection and tracking system is proposed using two 2mega-pixel high-speed cameras of 250fps. The system uses the camera communication interface Camera Link to acquire images from the high-speed cameras and the settings of different regions of interest(ROI) depending on the circumstances for real-time processing of all acquired images. To improve accuracy, a new table tennis table corners and ball detectors is proposed. When the approximate location of the table corners are known, the corner detector using the table’s outline information is proposed. The ROI is set based on the position of the approximate table corner and the lines are detected by weighting the points on the outline using histogram. The intersection of the straight lines of outline is the corner of the table. The proposed corner detector is robust to the angle at the corner and highly accurate. On the side of a 2mega-pixel image, the table tennis ball is elliptical. The ellipse detector is proposed for ball detection. By selecting the four candidates contour of ellipse, it is proposed to detect the exact center of the ellipse from the four candidates. The proposed ellipse detector reduces the 3D coordinate error by about 3mm compared to the existing circular detector.
주제어
#가중치 꼭짓점 추출 탁구 타원 검출 주성분 분석 Table Tennis Weight Corner Detector Ellipse Detector Principal Component Analysis
학위논문 정보
저자
고동민
학위수여기관
한국기술교육대학교 대학원
학위구분
국내석사
학과
창의융합공학협동과정 지능형전자기기융합전공
지도교수
최강선
발행연도
2018
총페이지
50
키워드
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