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실내 자율 비행을 위한 영상 기반의 위치 인식 시스템
Image-based Localization Recognition System for Indoor Autonomous Navigation 원문보기

항공우주기술 = Aerospace engineering and technology, v.12 no.1, 2013년, pp.128 - 136  

문성태 (융합기술연구팀) ,  조동현 (융합기술연구팀) ,  한상혁 (융합기술연구팀)

초록
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최근 자율 비행에 대한 관심이 증가하면서 다양한 센서를 통한 자기 위치 인식 연구가 진행되고 있다. 특히 GPS와 같은 자기 위치를 확보할 수 없는 실내 환경의 경우, 다른 방법을 통해 자기 위치를 파악해야 한다. 실내 환경에서 자기 위치 파악에는 여러 가지 방법이 있지만 영상을 통한 위치 인식 기술이 각광을 받고 있다. 본 논문에서는 마크를 통한 영상 기반의 위치 인식 연구에 대해 설명하고, 실제 비행체에 적용하여 자율 비행하는 방법에 대해 제안한다. 그리고 마크가 없는 실제 환경에서도 위치를 인식할 수 있도록 실시간 3차원 지도 생성을 통한 위치 인식 방법에 대해서도 논의한다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Recently, the localization recognition system research has been studied using various sensors according to increased interest in autonomous navigation flight. In case of indoor environment which cannot support GPS information, we have to look for another way to recognize current position. The Image-...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 3차원 지도를 만드는 방법과 동일하게 현재 위치에서 RGB-D 센서를 사용하여 획득한 정보를 가지고 카메라 포즈를 계산할 수 있지만, 무인 비행체와 같이 무게에 민감한 장치에 위치 추적하기 위해 RGB-D 센서와 같은 무거운 카메라를 탑재하기는 어렵다. 따라서 본 논문에서는 소형 카메라를 통해 얻은 2차원 이미지를 사용하여 기존에 생성한 3차원 지도에서의 위치를 얻는 방법을 사용하고자 한다.
  • Drone 쿼드로터를 통해 실제 무인기 내에서 다양한 센서 정보와 마크 영상을 융합하여 보다 정확한 위치 인식 방법에 대해 제안한다. 마지막으로 마크 없이 순수 영상만을 가지고 3차원 지도를 생성하고 이를 기반으로 현재 위치를 파악하는 기술에 대해 소개한다.
  • 한편 공간상에서 이동하는 비행체가 위치 정보를 확보하기 위해서는 공간 정보가 필요하다. 본 논문에서는 공간 정보를 얻기 위해 RGB-D 센서를 사용하여 3차원 지도를 생성하고, 이를 기반으로 위치를 확인하는 방법에 대해 소개한다.
  • 본 논문에서는 영상 기반 위치 인식 방법에 대해 소개한다. 우선, 가상 현실 연구 분야에서 소개한 마크 영상만을 가지고 현재 위치를 파악하는 기술을 소개하고, 이를 기반으로 AR.
  • 본 논문에서는 영상 기반 위치 인식 시스템을 구현하기 위해 다양한 방법을 소개하였다. 우선 컴퓨터 비전 분야에서 활용하는 순수 영상 기반의 위치인식 방법에 대해 설명하였다.
  • 본 논문에서는 영상 기반 위치 인식 시스템을 구현하기 위해 다양한 방법을 소개하였다. 우선 컴퓨터 비전 분야에서 활용하는 순수 영상 기반의 위치인식 방법에 대해 설명하였다. 이 경우 어두운 환경 혹은 카메라의 성능에 따라 정확도에 많은 영향을 미친다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
영상 기반의 위치 인식의 장점은 무엇인가? 마지막으로 영상 기반의 위치 인식 방법이 있다. 영상 기반의 위치 인식의 경우, 모션 캡쳐 혹은 가속도 센서 방식과는 달리 넓은 범위의 영역에 적용이 가능하다. 이미지 기반의 위치 인식은 기존 방식과 달리 많은 계산처리가 필요하지만, 최근 전체적인 컴퓨터 성능이 높아지고, GPU를 통한 계산 능력이 급격히 향상됨에 따라 실시간으로 처리가 가능해졌다.
가속도 센서를 활용하여 자기위치를 확인하는 방법의 단점은 무엇인가? 따라서 넓은 범위를 갖는 빌딩에서 위치를 인식하기는 쉽지 않다. 이 외에도 가속도 센서를 활용하여 자기위치를 확인하는 방법이 있지만, 이 경우도 마찬가지로 넓은 범위를 갖는 영역에서는 오류가 축적되는 문제가 발생하기 때문에 정확한 위치를 파악하기 어렵다. 마지막으로 영상 기반의 위치 인식 방법이 있다.
모션 캡쳐를 사용하여 미리 설치한 마커를 인식하는 방법의 특징은 무엇인가? 실내에서 위치 확인을 위해 널리 알려진 방법 중 하나는 모션 캡쳐(Motion Capture)를 사용하여 미리 설치한 마커를 인식하는 방법이다. 이 방법의 경우 최대 2000Hz로 마커를 인지하고 1cm 미만의 정확도로 위치를 파악할 수 있지만, 가격이 고가이고, 인지할 수 있는 영역이 상대적으로 적다[1]. 따라서 넓은 범위를 갖는 빌딩에서 위치를 인식하기는 쉽지 않다. 이 외에도 가속도 센서를 활용하여 자기위치를 확인하는 방법이 있지만, 이 경우도 마찬가지로 넓은 범위를 갖는 영역에서는 오류가 축적되는 문제가 발생하기 때문에 정확한 위치를 파악하기 어렵다.
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참고문헌 (11)

  1. 이민기, 박성규, 박근표, "모션캡쳐 기술 동향," 전자통신동향분석, Vol. 22, Issue 4, 2007, pp. 35-42 

  2. H. Kato, M. Billinghurst, "Marker Tracking and HMD Calibration for a Video-based Augmented Reality Conferencing System," IWAR99, 1999, pp. 85-94 

  3. P. Bristeau, F. Callou, "The Navigation and Control technology inside the AR.Drone micro UAV," IFAC, 2011, pp. 1477-1484 

  4. 양광웅, "OpenCV Marker Recognition," http://blog.daum.net/pg365/159 

  5. T. Graduacao, "A Java Autopilot for Parrot A.R. Drone Designed with DiaSpec," 2011 

  6. G. Bradski, A. Kaehler, 2008, "Learning OpenCV," OReilly 

  7. MRPT, "http://mrpt.org" 

  8. Xtion Pro, "http://www.asus.com/Multimedi a/Xtion_PRO_LIVE" 

  9. M. Fischeler, R. Bolles, "Random Sample Consensus: A Paradigm for Model Fitting with Applications to Image Analysis and Automated Cartography," Graphics and Image Processing, Vol. 24, No. 6, 1981, pp. 381-395. 

  10. R. Rusu, S. Cousins, "Plane Model Segmentation," http://pointclouds.org 

  11. Cox.D, O'Shea. D, "Ideals, Varieties, and Algorithms: An Introduction to Computational Algebraic Geometry and Commutative Algebra,", Springer. 2007 

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