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원근 와핑 보정을 이용한 선광원 레이저 거리 검출
Slit-light Laser Range Finding Using Perspective Warping Calibration 원문보기

信號處理·시스템學會 論文誌 = Journal of the institute of signal processing and systems, v.11 no.3, 2010년, pp.232 - 237  

안현식 (동명대학교 로봇시스템공학과)

초록
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본 논문에서는 원근 와핑 보정을 이용한 선광원 레이저 거리 검출 시스템을 제안한다. 제안하는 방법은 카메라와 선광원의 선형성의 왜곡이 있을 경우에도 정확도를 높일 수 있는 장점이 있다. 먼저 보정 패널에 표시된 수직이면서 병렬로 배치된 보정점과 투사된 선광원 레이저의 중심 위치를 검출한다. 얻어진 선광원 레이저의 중심위치는 원근 와핑을 이용하여 가까이 있는 보정점들로부터 실제 좌표를 계산함으로써 보정 데이터를 구하고, 동일한 과정을 보정패널을 이동하면서 반복함으로써 보정 파일을 작성한다. 거리데이터 검출은 입력된 선광원 레이저 영상으로부터 중심위치를 구하고, 보정 파일에서 가장 가까운 보정 데이터를 찾아서 선형 보간으로 검출한다. 실험에서는 제안한 선광원 레이저 거리 검출 방법은 비선형적인 광학계에도 불구하고 130mm 깊이 범위에서 0.08mm 내의 오차로 거리 측정이 가능함을 보인다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this paper, a slit light laser range finding method using perspective warping calibration is proposed. This approach has an advantage to acquire relatively high accuracy, although the optical system is nonlinear. In the calibration, we detect the calibration points which are marked on the calibra...

주제어

#Laser range finding   #Calibration   #Triangulation principal   #Slit-light range finding   #Sub-pixel interpolation  

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 논문에서는 기존의 광삼각법을 이용한 선광원 거리검출기에서 비선형적 광학계로 통해 발생할 수 있는 오차의 원인을 분석하고 카메라나 선광원의 왜곡이 심하거나 검출기의 제작이나 고정에 있어서 수작업으로 인한 오차를 최소화 할 수 있는 원근 와핑 보정을 이용햔 거리 검줄 방법을 제안하였다. 보정 단계에서는 보정점이 병렬이면서 수직으로 배치된 보정 패널에 선광원이 그 중심을 투사하도록 배치하고, 카메라로부터 입력된 영상으로부터 보정점 중심과 선광원의 중심 위치를 구하하고, 선광원 중심위치와 가장 가까운 보정점을 이용한 원근 와핑을 이용하여 보정데이터를 구하여 광학계 오차를 최소화 하는 보정 과정을 이용하였다.
  • 왜곡을 무시한데서 오는 오차들이다. 본 논문에서는 이러한 비선형적 광학계에도 불구하고 영상과 물체 간의 상응관계를 이용하여 보정 단계나 거리 검출에서 발생할 수 있는 왜곡을 최소화 할 수 있는 방법을 제안한다.
  • 있을 경우 오차가 존재한다. 본 논문에서는 이와 같은 비선형적 광학계(optical system)를 가지고 있는 경우에도 새로운 카메라 보정과 검출에 의해 정확도가 대폭 향상되는 거리 검출기법을 제안한다[2L
  • 이처럼 적용 영역은 다양하고 많으나 기존의 제품은 카메라와 레이저 부품이 고가의 부품을 쓰고 있어서 고가의 장비이기 때문에 활용할 수 있는 범위가 매우 제한적이다. 본 논문에서는 카메라와 선형광 레이저 등으로 이루어지는 광학계의 비선형적 특성에도 정확성이 높은 원근와 핑(perspective warping)을 이용한 선형광 레이저 거리검출 방법을 제안한다.
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참고문헌 (8)

  1. R. A. Javis, "A Perspective on Range Finding Techniques for Computer Vision," PAMI, Vol. 5, No.2, pp. 122-139, 1983. 

  2. 안현식, "오차를 최소화하는 선형광 형상검출 시스템 및 방법," 대한민국 특허청, 등록번호 10-0852093, 등록일 2008. 8. 6. 

  3. Y. Tanaka, et. aI., "High-Speed Processing for Obtaining Three-Dimensional Distance Image and its Application," IEEE Inter. Workshop on Intelligent Robot and Systems IROS '91, pp. 365-370, 1991. 

  4. R.J. Valkenburg and A.M. McIvor, "Accurate 3D measurement using a structured light system," Image and Vision Computing, Vol. 16, No.2, pp. 99-110, 1998. 

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  5. Bing Li, Zhuangde Jiang, Yiping Luo, "Measurement of Three-dimensional Profiles with Multi Structure Linear Lighting," Robotics and Computer Integrated Manufacturing, Vol. 19, No. 6, pp. 493 - 499, 2003. 

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  6. H. A. Martins, J. R. Birk and R. B. Kelley, "Camera Models Based on Data from Two Calibration Planes," Computer Graphics and Image Processing, Vol 17, No. 2, pp. 173-180, 1981. 

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  7. Paul S. Heckber, "Fundamentals of Texture Mapping and Image Warping," Mater's Thesis, Unv. of Califomia at Berkeley, Technical Report No. UCB/CSD89/516, 1989. 

  8. 김병갑, 김선호, "가공면 거칠기 측정을 위한 LRF 시스템의 적용성 검토," 한국정밀공학회 99년도 춘계학술대회논문집, pp. 253-256, 1999. 

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