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수평 1-D LoG 필터링 스케일 공간과 가변적 문턱처리의 결합에 의한 차선 마킹 검출 개선
Improving Lane Marking Detection by Combining Horizontal 1-D LoG Filtered Scale Space and Variable Thresholding 원문보기

電子工學會論文誌. Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea. SP, 신호처리, v.49 no.4 = no.346, 2012년, pp.85 - 94  

유현중 (상명대학교 정보통신공학과)

초록
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차선 마킹 검출은 지능형 운송 시스템(ITS, intelligent transportation systems), 운전자 보조 시스템(DAS, driver assistant systems) 등에 필수적인 요소이다. 이 논문에서는 스케일 공간 기법을 이용하여 기존의 기법들에 비해 견고한 차선 마킹 검출기법을 제안한다. 차선 마킹 검출에 많이 사용되고 있는 지역 통계 기반 가변적 문턱처리 기법은 밝기 특성이 두드러진 객체의 검출에 유리하므로 차선 마킹 검출에 효과적일 수 있다. 그러나 통계적 특징만으로는 무관한 영역도 함께 검출되므로, 이 논문에서는 가변적 문턱처리 결과와 함께 수평 1D LoG 필터링 스케일 공간을 합성하여 차선 마킹 후보 영역을 축소하는 기법을 제안한다. 실제 영상에 대해 가변적 문턱처리뿐만 아니라 차선 마킹 검출을 위한 또 다른 대표적인 기법인 하프 변환을 사용하는 기법과도 비교한 결과, 뚜렷한 차선 마킹 후보 영역 축소를 확인할 수 있었다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Lane marking detection is essential to both ITS and DAS systems. The objective of this paper is to provide more robust technique for lane marking detection than traditional techniques by using scale-space technique. Variable thresholding that is based on the local statistics may be very effective fo...

주제어

AI 본문요약
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제안 방법

  • 다양한 σ를 갖는 LoG 필터들에 의한 컨볼루션 결과들로 스케일 공간을 모델링한 것이다.
  • 실제 영상에서는 차선 마킹의 폭과 위치가 정해져 있지 않으며, 그에 대한 사전 지식도 갖고 있지 않다. 영상에 나타나는 차선 마킹의 폭이 위치에 따라 다르므로, 특정 값이 아닌, 범위를 갖는 차선 마킹 폭을 검출할 수 있도록 영상을 다양한 스케일의 수평 1D LoG 필터링 스케일 공간으로 표현한다. 알고리듬은 다음과 같다:
  • 이 논문에서는 기존 기법들과 달리, 실제 영상에서의 차선 마킹들의 폭이 특정 값이 아닌 범위를 가진다는 사실을 감안하고, 조명 등의 환경 영향을 줄이고, 동시에 검출된 객체에 관한 크기 정보를 제공함으로써 원하는 객체일 가능성을 높일 수 있는 스케일 공간 개념[19]을 이용하는 기법을 제안한다. 제안 기법에 의해 주요 기존 기법들에 비해 더 정확한 차선 마킹 검출 성능을 달성할 수 있었다.
  • 이 논문에서는 컨볼루션의 특성을 이용해서 앞의 두 단계를 하나로 합쳐서, 다양한 σ 값으로 만든 LoG(Laplacian of Gaussian) 필터를 영상과 컨볼루션하여 스케일 공간을 생성한다.
  • 수평 1D LoG 필터링 스케일 공간을 가변적 문턱처리와 결합함으로써 true positives의 감소가 거의 없이 false positives 영역을 기존 기법들에 비해 면적 대비 약 50~80% 이상을 축소할 수 있었다. 제안 기법은 본질적으로 저역통과 필터링 같은 전처리의 필요성을 배제시키며, 일반적으로 계산량이 많은 중수준 이상의 영상처리를 수행하지 않고도 1D 필터만에 의해 특정 폭 범위의 객체들만을 추출할 수 있는 장점을 제공한다. 또한, 단독으로 또는 기존 기법과 결합하여 사용될 수 있으며, 후자의 경우에도 본질적으로 낮은 해상도에서도 견고한 특성 때문에 입력 영상을 축소하여 다룰 수 있기 때문에 계산량은 오히려 기존 방식에서 보다 줄어들 수 있다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
차선 마킹 검출은 어떠한 시스템에 필수적인 요소인가? 차선 마킹 검출은 지능형 운송 시스템(ITS, intelligent transportation systems), 운전자 보조 시스템(DAS, driver assistant systems) 등에 필수적인 요소이다. 이 논문에서는 스케일 공간 기법을 이용하여 기존의 기법들에 비해 견고한 차선 마킹 검출기법을 제안한다.
차선 마킹 검출시 지역 통계 기반 가변적 문턱처리 기법의 문제점은? 차선 마킹 검출에 많이 사용되고 있는 지역 통계 기반 가변적 문턱처리 기법은 밝기 특성이 두드러진 객체의 검출에 유리하므로 차선 마킹 검출에 효과적일 수 있다. 그러나 통계적 특징만으로는 무관한 영역도 함께 검출되므로, 이 논문에서는 가변적 문턱처리 결과와 함께 수평 1D LoG 필터링 스케일 공간을 합성하여 차선 마킹 후보 영역을 축소하는 기법을 제안한다. 실제 영상에 대해 가변적 문턱처리뿐만 아니라 차선 마킹 검출을 위한 또 다른 대표적인 기법인 하프 변환을 사용하는 기법과도 비교한 결과, 뚜렷한 차선 마킹 후보 영역 축소를 확인할 수 있었다.
차선 마킹 검출에 많이 사용되고 있는 지역 통계 기반 가변적 문턱처리 기법이 차선 마킹 검출에 효과적일 수 있는 이유는? 이 논문에서는 스케일 공간 기법을 이용하여 기존의 기법들에 비해 견고한 차선 마킹 검출기법을 제안한다. 차선 마킹 검출에 많이 사용되고 있는 지역 통계 기반 가변적 문턱처리 기법은 밝기 특성이 두드러진 객체의 검출에 유리하므로 차선 마킹 검출에 효과적일 수 있다. 그러나 통계적 특징만으로는 무관한 영역도 함께 검출되므로, 이 논문에서는 가변적 문턱처리 결과와 함께 수평 1D LoG 필터링 스케일 공간을 합성하여 차선 마킹 후보 영역을 축소하는 기법을 제안한다.
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참고문헌 (20)

  1. J.Crisman, "UNSCARF, a color vision system for the detection of unstructured roads," Proceedings of IEEE International Conference on Robotics and Automation, Sacramento, California, pp. 2496-2501, Apr 1991. 

  2. D. Dahyot, "Statistical Hough transform", IEEE Trans. on Pattern Analysis and Machine Intelligence, vol. 31, no. 8, pp. 1502-1509, 2009. 

  3. 김기석, 이진욱, 조재수, "허프 변환과 차선 모델을 이용한 효과적인 차선검출에 관한 연구", 대한전자공학회 2009년도 정보및제어심포지움, pp. 34-36, 2009. 

  4. 이상영, 박래홍, "Hough Transform을 이용한 지식 기반 차선검출", 대한전자공학회 2003년도 하계종합학술대회, pp. 1988-1991, 2003. 

  5. K. Kluge, "Extracting road curvature and orientation from image edge points without perceptual grouping into features," Proceedings of IEEE Intelligent Vehicles Symposium, pp. 109-114, 1994. 

  6. A. Broggi and S. Berte, "Vision-based road detection in automotive systems: A real-time expectation-driven approach," Journal of Artificial Intelligence Research, pp.325-348, 1995. 

  7. B. Yu and A. Jain, "Lane boundary detection using a multiresolution hough transform," Proceedings of International Conference on Image Processing, pp.748-75, vol. 1, 26-29 Oct 1997. 

  8. B. Southall and C. J. Taylor, " Stochastic road shape estimation," Proceedings of IEEE International Conference on Computer Vision, Vancouver, BC, Canada, July 2001. 

  9. Q. Chen and H. Wang, "A Real-time Lane Detection Algorithm based on a Hyperbola-Pair Model", Intelligent Vehicles Symposium, pp. 510-515, Tokyo, Japan, June 13-15, 2006. 

  10. Marcos Nieto . Jon Arrospide Laborda . Luis Salgado, "Road environment modeling using robust perspective analysis and recursive Bayesian segmentation", Machine Vision and Applications, vol. 22, pp. 927-945, 2011. 

  11. M. Kazui, M. Haseyama, and H. Kitajima, "The estimation of the vanishing point for automatic driving systems using a cross ratio," Systems and Computers in Japan, pp. 31-40, 2001. 

  12. M. Concel, Detection and tracking of vanishing points in dynamic environments, Ph.D. Thesis, 2010. 

  13. C. Kreucher and S. Lakshmanan, "LANA: a lane extraction algorithm that uses frequency domain features," IEEE Transactions on Robotics and automation, pp. 343-350, Apr 1999. 

  14. D. Guru, B. Shekar, A simple and robust line detection algorithm based on small eigenvalue analysis, Pattern Recognition Letters, vol. 25, no. 1, pp. 1-13, 2004. 

  15. J. Crisman and C. Thorpe. "SCARF: A color vision system that tracks roads and intersections", Robotics and Automation, vol. 9, no. 1: 49-58, February 1993. 

  16. A. K. Dawoud, S. G. Foda, and A. S. Tolba, ''A robust neural network multi-lane recognition system," Proceedings of the 12th International Conference on Microelectronics, pp. 178-182, 14-16 Dec 1998. 

  17. R. Risack, N. Mohler, and W. Enkelmann, "A video-based lane keeping assistant," Proceedings of IEEE Intelligent Vehicles Symposium, pp. 356-36, vol. 1, 3-5 Oct 2000. 

  18. http://www.mobileye.com 

  19. T. Lindberg, "Scale-space", Encyclopedia of Computer Science and Engineering (Benjamin Wah, ed), John Wiley and Sons, vol. IV, pp. 2495-2504, Hoboken, New Jersey, 2009. 

  20. R. Gonzalez and R. Woods, Digital Image Processing, 2ed., Pearson Eduction Inc., 2008. 

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