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컴퓨터 비전과 GPS를 이용한 드론 자율 비행 알고리즘
Autonomous-flight Drone Algorithm use Computer vision and GPS 원문보기

대한임베디드공학회논문지 = IEMEK Journal of embedded systems and applications, v.11 no.3, 2016년, pp.193 - 200  

김정환 (Semyung University) ,  김식 (Semyung University)

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

This paper introduces an algorithm to middle-low price drone's autonomous navigation flight system using computer vision and GPS. Existing drone operative system mainly contains using methods such as, by inputting course of the path to the installed software of the particular drone in advance of the...

주제어

AI 본문요약
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제안 방법

  • 드론에 탑재되어 있는 카메라에서 촬영되고 있는 영상을 컴퓨터 비전을 이용해 영상처리를 하게 된다. 이후 사용자가 필요한 영상이 입력될 경우 세밀한 촬영을 하게 되고 촬영된 사진에는 GPS정보도 삽입이 되어 사용자에게 위치를 알려주게 된다.
  • 본 논문에서 소개하는 알고리즘은 기존의 고가의 군사용, 산업용 드론의 기술을 응용하여 일반 취미용 중저가 드론에서도 하드웨어의 변경 없이 본 논문의 알고리즘을 드론의 프로그램에 탑재하여 자율 주행을 하게 된다.
  • 본 논문에서 제안하는 알고리즘은 단순 비행이 아니라 드론에 탑재되어 있는 카메라를 통해 영상 처리를 하게 되고 사용자가 원하는 특정 환경이 프로세싱 되는 순간 촬영을 하게 되고 이후 GPS정보를 이미지에 삽입을 시키게 된다.
  • 본 논문에서의 실험은 드론은 주변 색과 다른 원형을 찾게 프로그램을 하였다. 드론이 자율주행을 하는 도중에 사용자가 원하는 장소를 찾게 되면 그림 9와 10 같이 해당 장소를 향해 하강을 하여 연속으로 사진을 촬영하게 된다.
  • 본 논문의 알고리즘은 중저가의 취미용 드론이 자율 주행을 하는 도중에 사용자가 필요한 정보가 촬영될 경우 자동으로 판단하여 사진을 찍고 GPS 정보를 사진에 삽입함으로 사용자가 이후 원하는 정보의 위치를 알 수 있다.
  • 실험은 앞에서 언급한 3D 로보틱스에서 제작한 취미용 중저가 드론인 솔로를 사용하였고 하드웨어의 변경 없이 본 논문에서 개발한 알고리즘을 탑재하여 실험하였다.
  • 다시 말해 드론은 인간이 쉽게 접근하기 힘들거나 혹은 항공 촬영을 해야 하는 상황에서 큰 역할을 할 수 있기 때문에 최근 드론에 대한 개발이 진행 중이다. 장난감 및 취미활동으로 발전하고 있는 중저가 드론 중 개발킷을 제공하는 드론을 이용하여 본 논문에서 필요로 하는 알고리즘을 개발하였다.

이론/모형

  • 그리고 캠시프트(Continuously Adaptive Mean shift) 방법을 통해 영상처리를 하게 된다.
  • 그림 3은 Dronecode에 참여하고 있는 회사 중 일부이다. 본 논문은 Dronecode의 오픈소스를 참고하여 알고리즘을 구현하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
컴퓨터 비전에서 영상 처리의 목표는 무엇인가? 컴퓨터 비전에서 영상 처리의 목표는 2가지가 있다. 첫 번째는 인간의 시각과 비슷한 수준의 시각 수준을 만드는 것, 두 번째는 촬영된 범위 내에서 특정한 임무를 달성하는 시각 기술을 만드는 것이다. 앞에서 새를 인식하는 경우가 바로 첫 번째의 목표로 하는 것이다.
드론이란? 드론이란 네 개의 날개를 컨트롤하여 사용자가 원하는 동작을 수행하는 비행물체이다. 또한, 헬리콥터의 고유 기능인 공중에 가만히 떠 있는 기술인 호버링(Hovering)이 가능하다.
컴퓨터 비전은 어떤 기술인가? 컴퓨터 비전이란 기계의 시각에서 해당되는 부분을 연구하는 분야로서 디지털 영상처리 분야와 비슷한 개념으로 영상을 입력하면 자동으로 해석하여 정보를 추출하는 기술을 말한다.
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참고문헌 (10)

  1. C. Lim, "Development of Autopilot and Ground Control System for An Unmanned Aerial Vehicle; Development of Automatic Flight Control System and Test & Evaluation for An Unmanned Aerial Vehicle," Korea Aerospace Research Institute, 2001 (in Korean). 

  2. H. Sung, "드론, 물품수송 등 8개 분야서 2020년까지 상용화," Yonhapnews, http://www.yonhapnews.co.kr/bulletin/2016/01/26/0200000000AKR20160126097200003.HTML 

  3. B.M. Min, S.S. Shin, H.C. Shim, M.J. Tahk, "Modeling and Autopilot Design of Blended Wing-Body UAV," International Journal of Aeronautical and Space Sciences, Vol. 9, No. 1, pp. 121-128, 2008 (in Korean). 

  4. H.S. Choi, S.J. Lee, J.H. Lee, E.T. Kim, D.H. Shim, "Aircraft Longitudinal Auto-landing Guidance Law Using Time Delay Control Scheme," Transactions of The Japan Society for Aeronautical and Space Sciences, Vol. 53, No. 181 pp. 207-214, 2010. 

  5. H. Ahn, J. Park, S. Yoo, "A study of the status of UAS Certification System and Airworthiness Standards," Journal of The Korean Society for Aeronautical and Space Sciences, Vol. 42, No. 10, pp. 893-901, 2014 (in Korean). 

  6. B. Kamgar-Parsi, "Evaluation of Quantization Error in Computer Vision," IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence, Vol. 11, No. 9, 1989. 

  7. I. Guyon, E. Andre. "An Introduction to Variable and Feature Selection," The Journal of Machine Learning Research 3, pp. 1157-1182, 2003. 

  8. F. Shi, L. Wang, Y. Dai, J. H. Gilmore, W. Lin, D. Shen, "LABEL: Pediatric Brain Extraction Using Learning-based Meta-algorithm," Neuroimage, Vol. 62, No. 3, pp. 1975-1986, 2012. 

  9. D. Comaniciu, P. Meer. "Mean shift: A Robust Approach toward Feature Space Analysis," IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence, Vol. 24, No. 5, pp. 603-619, 2002. 

  10. Z. Wang, X. Yang, Y. Xu, S. Yu, "CamShift Guided Particle Filter for Visual Tracking," Pattern Recognition Letters, Vol. 30, No. 4, pp. 407-413, 2009. 

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