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문제 정의
- 기존에는 Pan-Tilt 회전을 조이스틱을 사용하여 제어하였기 때문에 위치를 컨트롤하는 점에서 불편하였다.[3] 본 논문에서는 이러한 점을 개선하고자 PC 카메라에 의해 실시간으로 사용자가 착용한 HMD의 회전각을 측정하고자 한다. 이 연구의 최종 목표는 클라이언트 시스템에서 측정된 HMD의 회전각 정보를 네트워크와 무선 랜을 통해서 이동로봇의 Pan-Tilt에 전송하여 제어하는 것이다.
- 본 논문은 원격제어 이동로봇의 비전 시스템을 제어하기 위한 연구의한 분야로 HMD를 착용한 사용자 머리의 회전을 측정하고자 하는 연구이다. 그림 1에서 보듯이 원격제어 비전 시스템은 사용자가 착용하여 원격제어 이동로봇의 주위환경을 볼 수 있는 HMD와 HMD의 회전각을 측정하기 위한 PC카메라, 이동로봇에 설치되어 회전을 제어할 수 있는 Pan-Tilt, 이동로봇 주위 환경의 정보를 파악하기 위한 Stereo Camera로 구성되어 있고 본 논문에서는 PC카메라를 이용하여 HMD의 회전각을 실시간으로 측정하는 알고리즘을 제안하고자 한다.
- 그 중에서 Caltech에서 유사한 알고리즘을 이용하여 회전각을 측정할 수 있는 matlab toolbox를 제공하고 있는데 이는 각각의 이미지를 저장하여 하나씩 분석한 후 회전각을 측정하고 있다. 본 논문에서는 PC 카메라에 의해 얻은 이미지를 초당 30프레임을 처리하여 실시간으로 회전각을 측정할 수 있도록 연구하였다. 또한 카메라의 이용하여 희전각을 측정하는 부분에서는 보통 스테레오 카메라나 두 대 이상의 카메라를 사용하여 측정하는 연구들은 많이 존재한다.
- 그러나 이 방법은 앞에서 소개한 방법과 마찬가지로 HMD의 무게를 증가시키고 실내에 마커를 부착해야 하기 때문에 특별히 꾸며진 공간이외의 장소에서는 기능을 수행할 수 없다. 본 논문에서는 앞에서 소개한 방법들의 단점을 극복하기 위해 HMD에 특징점을 표시한 후 PC카메라로부터 들어오는 영상신호를 처리하고 회전각 측정 알고리즘을 적용하여 HMD 에 어떤 장치도 부착하지 않고 방향각을 측정하고 있다. 앞에서 언급하였듯이 본 논문에서는 원격 비전 시스템을 구성하기 위한 초기 단계로 PC 카메라로 HMD의 3-D Pose Estimation, 즉 HMD의 roll, pitch, yaw 회전 각을 실 시 간으로 측정하는 방법을 사용하였다.
- 본 논문은 원격제어 비전 시스템을 구축하기 위한 연구로서 HMD를 착용한 사용자의 머리 회전각을 측정하는 알고리즘을 제안하였다. PC카메라로부터 얻은 회전각을 네트워크를 통해 이동로봇에 장착된 pan-tilt에 전송하여 제어하고자 하는 목적으로 영상처리 알고리즘으로부터 얻는 8개의 특징점의 좌표를 이용하여 실시간으로 회전각을 측정하였다.
- [2] 원격제어를 하기 위한 한 분야로서 원격 비전시스템은 사람의 눈과 같은 중요한 역할은 한다. 본 논문은 원격제어 이동로봇의 비전 시스템을 제어하기 위한 연구의한 분야로 HMD를 착용한 사용자 머리의 회전을 측정하고자 하는 연구이다. 그림 1에서 보듯이 원격제어 비전 시스템은 사용자가 착용하여 원격제어 이동로봇의 주위환경을 볼 수 있는 HMD와 HMD의 회전각을 측정하기 위한 PC카메라, 이동로봇에 설치되어 회전을 제어할 수 있는 Pan-Tilt, 이동로봇 주위 환경의 정보를 파악하기 위한 Stereo Camera로 구성되어 있고 본 논문에서는 PC카메라를 이용하여 HMD의 회전각을 실시간으로 측정하는 알고리즘을 제안하고자 한다.
- 본 논문은 이동로봇 원격제어 시스템에서 원격비전 시스템을 제어하기 위해 클라이언트 시스템에서 PC카메라를 사용하여 HMD를 착용한 사용자 머리의 회전각을 측정하고자 하였다. 그림 2에서 보듯이 클라이언트 시스템은 사용자가 직접 제어하는 시스템으로 원격제어기라 말하고 서버 시스템은 이동로봇을 의미한다.
- [3] 본 논문에서는 이러한 점을 개선하고자 PC 카메라에 의해 실시간으로 사용자가 착용한 HMD의 회전각을 측정하고자 한다. 이 연구의 최종 목표는 클라이언트 시스템에서 측정된 HMD의 회전각 정보를 네트워크와 무선 랜을 통해서 이동로봇의 Pan-Tilt에 전송하여 제어하는 것이다. 회전각을 측정하는 방법에는 자이로 센서나 자기 센서를 이용하는 방법, 그리고 PC카메라로부터 얻은 이미지를 컴퓨터 비전 기술에 적용하는 방법이 있다.
- 또한 카메라의 이용하여 희전각을 측정하는 부분에서는 보통 스테레오 카메라나 두 대 이상의 카메라를 사용하여 측정하는 연구들은 많이 존재한다. 하지만 본 논문에서는 한 대의 PC 카메라를 이용하여 HMD의 회전각을 측정하고자 하였다. 본 논문에서 측정 알고리즘을 간략하게 설명하면 우선적으로 회전각 측정에 필요한 8개의 특징점의 좌표를 획득하기 위해서 PC카메라로부터 얻은 영상을 이진화, 라벨링 등 영상처리 알고리즘을 적용하였다.
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