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차선검출 기반 카메라 포즈 추정
Lane Detection-based Camera Pose Estimation 원문보기

한국자동차공학회논문집 = Transactions of the Korean Society of Automotive Engineers, v.23 no.5, 2015년, pp.463 - 470  

정호기 (한양대학교 자동차전자제어연구소) ,  서재규 (한양대학교 미래자동차공학과)

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

When a camera installed on a vehicle is used, estimation of the camera pose including tilt, roll, and pan angle with respect to the world coordinate system is important to associate camera coordinates with world coordinates. Previous approaches using huge calibration patterns have the disadvantage t...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 다음으로 3차원 공간상의 평면의 소실선을 구해보자. 어떤 3차원 공간상의 평면
  • 먼저, 3차원 공간상의 평행한 두 직선이 형성하는 소실점을 구해보자. 3차원 공간상의 점 (X0 ,Y0 ,Z0)를 지나고 벡터 (A,B,C)에 평행한 직선은 매개변수 t를 사용하여 다음과 같이 표현된다.
  • 본 논문은 위 두 가지 방법의 장점을 결합하여, 연구/개발용 카메라 캘리브레이션과 사용 중 진단 (diagnosis)을 위한 차로표시 기반 포즈 추정 방법을 제안한다. 즉, 직선 도로의 좌우 차로표시는 평행하다고 가정하고, 차로표시와 카메라 광축 사이 수평 각도가 달라지도록 이동하면서 전방 영상을 촬영하고, 각 영상에서 좌우 차로표시의 교점인 소실점을 검출함으로써 소실선을 검출하고 이를 근거로 카메라 포즈를 추정한다.

가설 설정

  • Fig. 5 Bird’s eye view image using the estimation result (a) When tilt and roll angle are compensated (b) When tilt, roll, and pan angle are compensated. Up right lane markings show that the estimated pose is correct and accurate
  • 본 논문에서는 설명의 편의를 위해 두 초점거리 αu, αv가 서로 같은 값이라고 가정하고, α로 나타낸다.
  • 즉, [0 1 0]T 을 X축에 대해서 θ만큼 회전시키고 Z축에 대해서 ψ만큼 회전시켜서 #이 되었다고 가정한다.
  • 본 논문은 위 두 가지 방법의 장점을 결합하여, 연구/개발용 카메라 캘리브레이션과 사용 중 진단 (diagnosis)을 위한 차로표시 기반 포즈 추정 방법을 제안한다. 즉, 직선 도로의 좌우 차로표시는 평행하다고 가정하고, 차로표시와 카메라 광축 사이 수평 각도가 달라지도록 이동하면서 전방 영상을 촬영하고, 각 영상에서 좌우 차로표시의 교점인 소실점을 검출함으로써 소실선을 검출하고 이를 근거로 카메라 포즈를 추정한다. 제안된 방법은 차량이 이동하는 동안 카메라의 Z축과 지표면 법선벡터(normal vector) 사이 각도는 불변이라는 사실에 근거한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
복수의 소실점을 활용하는 방법은 어떻게 포즈를 추정하는가? 첫째는 복수의 소실점(vanishing point)을 활용하는 방법이고, 둘째는 규격을 알고 있는 차로표시(lane marking)를 활용하는 방법이다. 복수의 소실점을 활용하는 방법은 지표면 상의 여러 쌍의 평행선이 만드는 복수의 소실점을 활용하여 포즈를 추정한다. 축구장 구획 표시와 같이 서로 다른 방향으로 평행한 직선들로부터 검출한 복수의 소실점을 활용하거나,7) 어안렌즈의 특성을 활용하여 주차구획의 H자 모양을 활용하는 방법이 제안되었다.
카메라 캘리브레이션은 무엇인가? 카메라 캘리브레이션(camera calibration)은 3차원 공간상의 한 점이 영상 상의 한 점으로 투영되는 과정에 관련된 매개변수(parameter)들을 추정하는 과정이다.1) 일반적으로, 어안렌즈 왜곡을 무시하면, 3차원 공간상의 점 P(X, Y, Z)와 그 상(image) p(u, v)는 다음과 같은 관계식을 만족한다.
캘리브레이션에서 포즈 추정 시 발생하는 문제점을 해결하기 위한 접근법은 무엇이 있는가? 이러한 문제점을 해결하기 위해 두 가지 접근법이 제안되었다. 첫째는 복수의 소실점(vanishing point)을 활용하는 방법이고, 둘째는 규격을 알고 있는 차로표시(lane marking)를 활용하는 방법이다. 복수의 소실점을 활용하는 방법은 지표면 상의 여러 쌍의 평행선이 만드는 복수의 소실점을 활용하여 포즈를 추정한다.
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참고문헌 (13)

  1. R. Szeliski, Computer Vision: Algorithms and Applications, Springer-Verlag London Limited 2011. 

  2. Caltech Calibration Toolbox, http://www.vision.caltech.edu/bouguetj/calib_doc, 2015. 

  3. M. Bertozz, A. Broggi and A. Fascioli, "Stereo Inverse Perspective Mapping: Theory and Applications," Image and Vision Computing, Vol.16, No.8, pp.585-590, 1998. 

  4. M. B. de Paula, C. R. Jung and L. G. da Silveira Jr., "Automatic On-the-fly Extrinsic Camera Calibration of Onboard Vehicular Cameras," Expert Systems with Applications, Vol.41, Issue 4, Part 2, pp.1997-2007, 2014. 

  5. G. Stein, O. Shachar, E. Belman, G. Hayon and I. Gat, Bundling of Driver Assistance Systems, US Patent No. 8254635, 2012. 

  6. L. Mazzei, P. Medici and M. Panciroli, "A Lasers and Cameras Calibration Procedure for VIAC Multi-sensorized Vehicles," Intelligent Vehicles Symposium, pp.548-553, 2012. 

  7. V. Babaee-Kashany and H. R. Pourreza, "Camera Pose Estimation in Soccer Scenes Based on Vanishing Points," IEEE International Symposium on Haptic Audio-Visual Environments and Games, pp.1-6, 2010. 

  8. S. Li and Y. Hai, "Estimating Camera Pose from H-Pattern of Parking Lot," IEEE International Conference on Robotics and Automation, Anchorage, pp.3954-3959, 2010. 

  9. A. Guiducci, "Camera Calibration for Road Applications," Computer Vision and Image Understanding, Vol.79, No.2, pp.250-266, 2000. 

  10. S. Nedevschi, C. Vancea, T. Marita and T. Graf, "Online Extrinsic Parameters Calibration for Stereovision Systems Used in Far-range Detection Vehicle Applications," IEEE Transactions on Intelligent Transportation Systems, Vol.8, No.4, pp.651-660, 2007. 

  11. D. Kim and H. Jung, "Road Surface Marking Detection for Sensor Fusion-based Positioning System," Transactions of KSAE, Vol.22, No.7, pp.107-116, 2014. 

  12. J. K. Suhr, H. G. Jung, G. Li and J. Kim, "Mixture of Gaussians-based Background Subtraction for Bayer-pattern Image Sequences," IEEE Transactions on Circuits and Systems for Video Technology, Vol.21, No.3, pp.365-370, 2011. 

  13. H. G. Jung, Lane Detection (LD)-based Pose Calibration, http://web.yonsei.ac.kr/hgjung/LD_based_pose_calibration.htm, 2015. 

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