[논문]선박 안전운항용 대구경 렌즈 적외선 스테레오비전 시스템의 거리 측정 기법

오문균; 허영순; 강현서; 김영선; 김시경

doi:10.22648/etri.2013.j.280612

선박 안전운항용 대구경 렌즈 적외선 스테레오비전 시스템의 거리 측정 기법
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본 논문에서는 야간 및 해무 상태에서 선박의 안전 운항을 지원할 수 있는 해상 적외선 스테레오비전 대구경 감시 시스템용 거리 측정 기법을 제안하였다. 선박의 안전 운항을 위한 감시 시스템에는 스테레오비전 정보를 이용하여 거리를 측정하는 알고리즘이 필요하며 물체의 이미지 및 물체까지의 거리정보를 디스플레이 하는 기능을 구현하였다. 원거리 측정 및 야간 측정 기능을 구현하기 위해 적외선 스테레오비전 및 대구경 렌즈를 이용하였으며, 행상에서 파고에 의한 흔들림으로 이미지의 연속적인 처리가 어려운 측면이 있어 물체의 비전 정보를 이용하여 거리를 계산하는 알고리즘 및 계산된 거리 정보를 디스플레이하는 프로그램을 개발하였다. 이러한 실험 결과가 선박 안전운항을 위한 유용한 시스템이 될 것으로 예상하고 있다.

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문제 정의

본 연구에서는 야간 및 해무 상태에서 선박의 안전 운항을 지원할 수 있는 해상 적외선 스테레오비전 대구경감시 시스템용 거리 측정 기법을 제안하였다. 다양한 해상 조건에서도 안정적으로 선박과 선박 사이의 거리를 측정하기 위하여 Global Cut 알고리즘과 Dynamic Programming 알고리즘을 통하여 스테레오 영상의 Disparity를 구흐)였으며, Reprojection Method를 통하여 거리 정보를 디스플레이하는 기능을구현하였다.
본 연구에서는 야간 및 해무 상태에서 선박의 안전운항을 지원할 수 있도록 해상 적외선 스테레오비전 대구경 감시 시스템용 거리 측정 기법을 개발하였다. 본연구에서 제안한 전체 시스템은 현재 개발 중에 있으며 현재까지 스테레오_비전 영상 거리 측정 알고리즘까지 확인된 상황이며, 전체 하드웨어 시스템은 보완 제작상태에 있다.

제안 방법

본연구에서 제안한 전체 시스템은 현재 개발 중에 있으며 현재까지 스테레오_비전 영상 거리 측정 알고리즘까지 확인된 상황이며, 전체 하드웨어 시스템은 보완 제작상태에 있다. Global Cut 알고리즘과 다이나믹 프로그래밍을 통하여 스테레오 영상의 Dispa箱ty를 구하였으며 Reprojection Method를 통하여 측정한 영상에 대한 거리를 확인할 수 있었다.
본 연구의 영역 기반 기법에서의 정합 요소는 적외선 영상 밝기 정보의 변화. 경계박스 영역의 모양, 평균 밝기 및 면적 등을 이용하였으며. 영상 정합의 블록매칭 (Basic Block Matching) 처리를 하였다.
시스템용 거리 측정 기법을 제안하였다. 다양한 해상 조건에서도 안정적으로 선박과 선박 사이의 거리를 측정하기 위하여 Global Cut 알고리즘과 Dynamic Programming 알고리즘을 통하여 스테레오 영상의 Disparity를 구흐)였으며, Reprojection Method를 통하여 거리 정보를 디스플레이하는 기능을구현하였다.
블록 매칭은 오른쪽 이미지의 모든 픽셀에 대하여 행(row) 단위의 7x7 픽셀 블록으로 왼쪽 이미지와 가장 잘 정합하는 블록을 찾는다. 본 연구에서는 하나의 픽셀 주위의 영역으로 +/-15픽셀에 대한 SAD(Sum of Difference)를 이용하여 열(cduim) 단위로 찾는다. 이는 전처리 단계에서 영상을 정제했으므로 행(1PW)단위로는 찾지 않는다.
스테레오 영상 정합이 끝난 단계에서 Disparity 데이터를 3차원 점군 데이터(3D point cloud data)로 표현하기 위하여 back projection을 하였고, 이를 이용하여 피사체 객체까지 거리와 움직임을 포착하였다. (그림 3)은 본 연구에서 제시한 알고리즘에 맞춰 기존 측정한 영상에 대해 거리를 측정한 결과를 보이고 있다.
경계박스 영역의 모양, 평균 밝기 및 면적 등을 이용하였으며. 영상 정합의 블록매칭 (Basic Block Matching) 처리를 하였다. 블록 매칭은 오른쪽 이미지의 모든 픽셀에 대하여 행(row) 단위의 7x7 픽셀 블록으로 왼쪽 이미지와 가장 잘 정합하는 블록을 찾는다.

대상 데이터

사용한 적외선 카메라는 1/4" CCD(3.2mmx2.4min)이고 픽셀사이즈가 320 X 240(pixel) 이다.
본 연구에서는 대구경 렌즈의 초점거리 측정거리(depth) 2尤5,000(m), 측정오차가 측정거리의 5(%)인 조건에서 dD= 5(%)x/J=250(m) 이다. 사용한 적외선 카메라는 1/4" CCD(3.

이론/모형

(그림 1)에 보여진 바[4]와 같이 전형적인 양안식 스테레오비전 시스템은 목표 물체의 3차원 정보를 얻기 위하여 삼각법에 기본을 둔 양안식 측정 방법을 이용한다. 목표 물체와 동일한 레벨에 있는 두 개의 카메라는 목표물체와 심긱-형을 형성하며, 두 카메라의 이미지 차이로부터 목표 물체의 특징에 대한 3차원 정보를 계산한다.

성능/효과

본연구에서 제안한 전체 시스템은 현재 개발 중에 있으며 현재까지 스테레오_비전 영상 거리 측정 알고리즘까지 확인된 상황이며, 전체 하드웨어 시스템은 보완 제작상태에 있다. Global Cut 알고리즘과 다이나믹 프로그래밍을 통하여 스테레오 영상의 Dispa箱ty를 구하였으며 Reprojection Method를 통하여 측정한 영상에 대한 거리를 확인할 수 있었다.

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