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사진측랑기법을 이용한 이동객체 추적에 관한 연구 - 축구장 모형을 중심으로 -
A Study on Tracking a Moving Object using Photogrammetric Techniques - Focused on a Soccer Field Model - 원문보기

한국측량학회지 = Journal of the Korean Society of Surveying, Geodesy, Photogrammetry and Cartography, v.24 no.2, 2006년, pp.217 - 226  

배상근 (대한측량협회 측량연구기술연구원) ,  김병국 (인하대학교 공과대학 환경토목공학부) ,  정재승 (인하대학교 공과대학 지리정보공학과)

초록
AI-Helper 아이콘AI-Helper

객체의 추출 및 추적은 동영상을 처리하는 영상처리컴퓨터비전 분야에서 매우 기본적이고 중요한 단계로 여러 가지 알고리즘이 제안되었다. 본 논문에서는 두 대의 CCD 카메라를 이용하여 영상을 획득하면서 이동하는 객체를 추적하고 좌표를 계산하기 위한 알고리즘을 제안하였다. 특히 개발한 알고리즘의 적용 및 실용화를 위해 축구장에 대한 1/100크기의 축소모형을 제작하여 실험하였다. CCD 카메라를 통해 얻어지는 영상에서 이동 객체 (축구공)의 RGB값을 이용해 후보를 선정하고 후보 중 객체의 크기값(MBR size)을 이용해 객체를 추출한다. 이렇게 추출된 이동객체의 영상좌표를 획득하고 이동객체의 현재 위치를 중심으로 예상 움직임 범위를 결정하여 그 범위 내에서만 검색을 실시해 이동객체의 실시간 위치를 추적하게 된다. 한편 두 대의 CCD 카메라에 대한 상호표정절대표정을 수행하고, 공간전방교선법을 이용함으로써 이동객체의 3차원 좌표를 획득할 수 있다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Extraction and tracking objects are fundamental and important steps of the digital image processing and computer vision. Many algorithms about extracting and tracking objects have been developed. In this research, a method is suggested for tracking a moving object using a pair of CCD cameras and cal...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 따라서 본 논문에서는 기존의 후처리의 객체 추적 및 추출 시스템과는 다르게 실시간에 가깝게 이동객체를 정확히 추출할 뿐 아니라 객체에 대한 3차원 좌표까지 획득 할 수 있게 하고자 하였다. 또한 실제 적용을 위해서 축구장과 축구공에 대한 1/100 크기의 축소모형을 제작하여 본 논문에서 적용한 알고리즘을 축구경기에 적용할 수 있는 가능성을 알아보았다.
  • 실제의 축구 경기는 축구공 외에도 축구선수가 함께 경기장을 움직이며 진행된다. 따라서 본 논문에서는 축구선 수모형을 제작하여 축구장 축소모형위에 위치시킨 후 공을 추적하는 테스트를 실시하였다. 본 논문에서 사용한 축구공 모형의 경우 흰색이므로 유니폼의 색깔을 파란색, 빨간색, 흰색, 상의가 흰색, 하의가 흰색일 때로 구분하여 테스트를 진행하였다.
  • 또 본 논문에서는 모형 축구장에 거리를 눈금으로 표시하여 이동 객체의 속도별로 산출되는 3차원 좌표와 모형 축구장의 거리를 비교하여 보았다. 이 실험은 움직이는 상황하에서 위치계산의 정확도를 검증하는 작업으로 모형 축구공을 3차원으로 움직일 경우 정확도를 검증하기 힘드므로 평면 상황하에서만 실험을 실시하였다.
  • 이동객체 추적 모듈 실험을 위해서 속도에 따라 객체를 투명한 실에 묶어서 움직였고 시스템의 성능 테스트를 위해서 속도별로 이동거리 다르게 하여 실험을 진행하였다. 또 실제 경기에서는 선수가 공을 드리블하거나 공을 서로 다투는 경우가 발생하므로 사람모형 주변에도 공을 이동시킴으로써 실제 경기와 유사한 상황을 연출하고자 하였다. 그림 13을 보면 공을 중심으로 두 개의 사각형을 볼 수 있는데 안쪽의 빨간 사각형은 공의 MBR이고, 바깥쪽의 보라색 사각형은 보라색 사각형은 예상움직임 범위를 나타낸다.
  • 따라서 본 논문에서는 기존의 후처리의 객체 추적 및 추출 시스템과는 다르게 실시간에 가깝게 이동객체를 정확히 추출할 뿐 아니라 객체에 대한 3차원 좌표까지 획득 할 수 있게 하고자 하였다. 또한 실제 적용을 위해서 축구장과 축구공에 대한 1/100 크기의 축소모형을 제작하여 본 논문에서 적용한 알고리즘을 축구경기에 적용할 수 있는 가능성을 알아보았다.
  • 축구장의 1/100 크기 축소모형은 바닥이 편평한 곳에 움직이지 않도록 고정시키고, 카메라를 고정 시키기 위한 지지대(bracket)을 이용하여 중앙선 부근 양쪽 상단의 벽면에 두 대의 CCD 카메라를 설치하였다. 이는 축구장의 어느 위치에서나 축구공의 위치를 추적하고 3차원 좌표를 산출하는 것이 가능해야 하므로 두 대의 CCD 카메라가 축구장 전체에 대한 영상을 연속적으로 촬영할 수 있게 하기 위해서이다. 그림 3은 축구장 축소 모형과 스테레오 영상을 찍기 위한 카메라의 배치를 나타낸다.
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참고문헌 (4)

  1. 권혁종 (2005), 스테레오 CCD 카메라를 이용한 이동체의 실시간 3차원 위치추적, 석사학위논문, 인하대학교 

  2. 김금옥 (2002), 비모수적 차영상과 칼만 필터에 기반한 실시간객체 추적 기법, 석사학위논문, 신라대학교 

  3. 장세일 (2003), Markov Random Field를 이용한 객체 추출 및 추적, 석사학위논문, 한양대학교 

  4. 정동훈 (2004), 차량측량시스템을 위한 카메라 검교정 및 3차원 위치결정에 관한 연구, 박사학위논문, 인하대학교 

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