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조명잡음에 강인한 구조광 영상기반 거리측정 센서
Illumination Invariant Ranging Sensor Based on Structured Light Image 원문보기

照明·電氣設備學會論文誌 = Journal of the Korean Institute of Illuminating and Electrical Installation Engineers, v.24 no.12, 2010년, pp.122 - 130  

신진 (서울과학기술대학교 전기공학과) ,  이수영 (서울과학기술대학교 전기공학과)

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

This paper presents an active ranging system based on laser structured-light image. The structured-light image processing is computationally efficient in comparison with the conventional stereo image processing, since the burdensome correspondence problem is avoidable. In order to achieve robustness...

주제어

#Ranging System   #Structured Light Image   #Robustness against Environment Illumination   #Integration of Difference Images  

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 논문에서는 주변 조명잡음에 강인한 구조광 영상처리 기반의 거리측정 센서 모듈을 개발하였다. 선형의 구조광 조사를 위해 모터-제어기와 같은 기계적인 스캔을 피하고 실린더 렌즈로 점형 레이저를 선형으로 변환하는 방식을 이용하였다.
  • 그러나 전술한 바와 같이 레이저 선형변환에 의해 광 에너지 밀도가 낮아지는 경우에 주변조명 잡음에 보다 강인한 효율적인 영상처리 알고리즘이 필요하다. 본 논문에서는 효율적인 구조광 영상 처리를 위해 다음과 같은 영상 차적분 알고리즘을 제안한다.
  • 따라서 주변 조명에 강인하도록 하기 위해서는 영상면에서 구조광 화소가 주변의 다른 화소들에 비해 두드러지도록 하는 영상처리 방법이 필요하다. 이를 위하여 본 논문에서는 순차적으로 획득한 차영상열을 시간에 따라 적분하는 영상 처리방법을 제안하였다. 다음 그림 5는 제안하는 영상 차적분 알고리즘 흐름도이다.

가설 설정

  • 그림 6은 구조광 영상기반 시스템의 수직방향 단면도를 나타낸다. 카메라 센서와 구조광 발생장치는 수직방향 편차 b를 가지도록 설치되었으며, 구조광은 수평방향으로 조사된다고 가정한다. 또한 카메라 센서는 설치각 θ의 크기만큼 기울어져 있다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
블러 영상방식의 단점은? 그러나 두 대의 카메라를 사용하므로 고비용이 소요되고, 동일 물체점(correspondence)을 찾는데 많은 계산량이 필요하므로 거리측정 주파수가 낮으며, 또한 주변 조명잡음에 매우 민감하다는 문제점이 있다[2]. 블러 영상방식은 잘 알려진 렌즈공식에 의해 표현되는 물체거리에 따른 영상의 블러를 측정함으로써 거리를 계산하는 방식으로 단일 카메라를 사용하므로 상대적으로 경제적이라는 장점이 있지만 계산량이 많으므로 거리측정 속도가 느리며, 또한 측정 정밀도도 낮다는 문제점이 있다[3]. 신호의 체공시간을 측정함으로써 거리를 계산하는 체공시간 측정방식은 매개신호와 신호처리 전자회로에 따라 그 특성이 매우 달라진다.
체공시간 측정방식 중 초음파 센서의 장단점은 무엇인가? 신호의 체공시간을 측정함으로써 거리를 계산하는 체공시간 측정방식은 매개신호와 신호처리 전자회로에 따라 그 특성이 매우 달라진다. 예로서 전통적으로 많이 사용되는 초음파 센서는 대표적인 체공시간을 측정방식으로서, 처리회로가 간단하고 경제적이라는 장점이 있으나, 측정 정밀도가 낮고 또한 측정 주파수도 매우 낮다는 문제점이 있다[4-5]. 또 다른 예로서 근래 많이 사용되는 레이저스캐너는 매우 높은 계측 정밀도를 가지며, 측정속도가 빠르다는 장점이 있으나[6] 고정밀도의 처리회로와 넓은 방향의 거리 측정을 위한 기계적인 스캔 구동에 매우 정밀한 기계장치를 필요로 하기 때문에 가격이 비싸다는 문제점이 있다.
스테레오 영상방식의 장점은 무엇인가? 일반적으로 물체거리를 측정하기 위한 방법에는 그림 1과 같은 4가지 방식이 있다[1]: (1) 스테레오 영상방식, (2) 블러 영상방식, (3)신호체공시간(Time-Of-Flight) 측정방식, (4) 구조광영상방식. 스테레오 영상방식은 두 대의 카메라로 얻은 영상에서 동일 물체점을 찾고, 삼각법에 따라 거리를 계산하는 방식으로 사람 눈의 3차원 거리인지 방식과 같으며 많은 정보량을 포함한다는 장점이 있다. 그러나 두 대의 카메라를 사용하므로 고비용이 소요되고, 동일 물체점(correspondence)을 찾는데 많은 계산량이 필요하므로 거리측정 주파수가 낮으며, 또한 주변 조명잡음에 매우 민감하다는 문제점이 있다[2].
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참고문헌 (9)

  1. Y. Oike, “Smart image sensors and associative engines for three dimensional image capture,” Ph.D. Thesis, Univ. of Tokyo, 2004. 

  2. R. Jain et. al, Machine vision, McGraw-Hill, 1995. 

  3. J. Lewis and L. Maler, “Blurring of the senses: common cues for distance perception in diverse sensory systems,” Neuroscience, vol. 114, no. 1, pp. 19-22, 2002. 

    상세보기 crossref

  4. J. Leonard and H. Durrant-Whyte, Directed Sonar Sensing for Mobile Robot Navigation, Kluwer academic publisher, 1992. 

  5. S. Cameron and P. Probert, Advanced Guided Vehicles,-Aspects of the Oxford AGV Project, World Scientific, 1994. 

  6. http://www.sick.com. 

  7. 노동기, 김곤우, 이범희, “Structured Light 기법을 이용한 이동로봇의 상대위치 추정 알고리즘 연구,” 제어.자동화.시스템공학회 논문지, 제11권 제8호, pp. 678-687, 2005. 

    원문보기 상세보기 crossref

  8. S. Yi et. al, “Real-time omni-directioanl distance measurement with active panoramic vision,” Int’l Journal of Control, Automation and Systems, vol. 5, no. 2, pp. 184-191, 2007. 

  9. 이수영, 김성도, 홍영진, 서진호, “레이저 구조광 영상기반 능동 거리측정 시스템,” 한국자동제어학술회의(KACC 2009) 부산, 2009. 

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