본 논문에서는 1200만 화소의 고해상도 $360^{\circ}$ 전방위 IP 카메라의 개발을 제안한다. 제안하는 1200만 화소의 고해상도 $360^{\circ}$ 전방위 IP 카메라는 $360^{\circ}$ 전방위 시야각의 렌즈 부와 1200만 화소 고해상도 IP 카메라 부로 구성된다. $360^{\circ}$ 전방위 시야각의 렌즈 부는 등사영 렌즈 설계방식과 catadioptric 면 제작방식을 적용하여 어안 렌즈에서 필연적으로 발생되고 있는 주변부 왜곡현상이 없는 화상을 얻을 수 있도록 한다. 1200만 화소 고해상도 IP 카메라 부는 CMOS 센서 & ISP 부, DSP 부, I/O 부 등으로 구성하여 카메라에 들어온 영상을 디지털 영상으로 변환하여 영상 왜곡 보정, 영상 보정, 영상 압축 등의 기능 등을 수행한 후에, NVR(Network Video Recorder)에 전송한다. 제안된 1200만 화소의 고해상도 $360^{\circ}$ 전방위 IP 카메라의 성능을 평가하기 위하여 외부시험기관에서 실험한 결과, 1200만 화소의 영상효율, $360^{\circ}$ 전방위 렌즈 화각, 전자파 인증 규격 등이 목표값에 적합하게 측정됨이 확인되었다.
본 논문에서는 1200만 화소의 고해상도 $360^{\circ}$ 전방위 IP 카메라의 개발을 제안한다. 제안하는 1200만 화소의 고해상도 $360^{\circ}$ 전방위 IP 카메라는 $360^{\circ}$ 전방위 시야각의 렌즈 부와 1200만 화소 고해상도 IP 카메라 부로 구성된다. $360^{\circ}$ 전방위 시야각의 렌즈 부는 등사영 렌즈 설계방식과 catadioptric 면 제작방식을 적용하여 어안 렌즈에서 필연적으로 발생되고 있는 주변부 왜곡현상이 없는 화상을 얻을 수 있도록 한다. 1200만 화소 고해상도 IP 카메라 부는 CMOS 센서 & ISP 부, DSP 부, I/O 부 등으로 구성하여 카메라에 들어온 영상을 디지털 영상으로 변환하여 영상 왜곡 보정, 영상 보정, 영상 압축 등의 기능 등을 수행한 후에, NVR(Network Video Recorder)에 전송한다. 제안된 1200만 화소의 고해상도 $360^{\circ}$ 전방위 IP 카메라의 성능을 평가하기 위하여 외부시험기관에서 실험한 결과, 1200만 화소의 영상효율, $360^{\circ}$ 전방위 렌즈 화각, 전자파 인증 규격 등이 목표값에 적합하게 측정됨이 확인되었다.
In this paper, we propose the development of high resolution $360^{\circ}$ omnidirectional IP camera with 12 million pixels. The proposed 12-megapixel high-resolution $360^{\circ}$ omnidirectional IP camera consists of a lens unit with $360^{\circ}$ omnidirectional v...
In this paper, we propose the development of high resolution $360^{\circ}$ omnidirectional IP camera with 12 million pixels. The proposed 12-megapixel high-resolution $360^{\circ}$ omnidirectional IP camera consists of a lens unit with $360^{\circ}$ omnidirectional viewing angle and a 12-megapixel high-resolution IP camera unit. The lens section of $360^{\circ}$ omnidirectional viewing angle adopts the isochronous lens design method and the catadioptric facet production method to obtain the image without peripheral distortion which is inevitably generated in the fisheye lens. The 12 megapixel high-resolution IP camera unit consists of a CMOS sensor & ISP unit, a DSP unit, and an I / O unit, and converts the image input to the camera into a digital image to perform image distortion correction, image correction and image compression And then transmits it to the NVR (Network Video Recorder). In order to evaluate the performance of the proposed 12-megapixel high-resolution $360^{\circ}$ omnidirectional IP camera, 12.3 million pixel image efficiency, $360^{\circ}$ omnidirectional lens angle of view, and electromagnetic certification standard were measured.
In this paper, we propose the development of high resolution $360^{\circ}$ omnidirectional IP camera with 12 million pixels. The proposed 12-megapixel high-resolution $360^{\circ}$ omnidirectional IP camera consists of a lens unit with $360^{\circ}$ omnidirectional viewing angle and a 12-megapixel high-resolution IP camera unit. The lens section of $360^{\circ}$ omnidirectional viewing angle adopts the isochronous lens design method and the catadioptric facet production method to obtain the image without peripheral distortion which is inevitably generated in the fisheye lens. The 12 megapixel high-resolution IP camera unit consists of a CMOS sensor & ISP unit, a DSP unit, and an I / O unit, and converts the image input to the camera into a digital image to perform image distortion correction, image correction and image compression And then transmits it to the NVR (Network Video Recorder). In order to evaluate the performance of the proposed 12-megapixel high-resolution $360^{\circ}$ omnidirectional IP camera, 12.3 million pixel image efficiency, $360^{\circ}$ omnidirectional lens angle of view, and electromagnetic certification standard were measured.
[1]-[4] 그런데 렌즈 화각이 180° 이상이 되는 어안렌즈의 경우에 중심부의 상은 커지고 주변부의 상은 작아지는 영상왜곡이 심하게 나타나는 특징이 있다. 따라서 본 논문에서는 영상왜곡이 없는 화상을 얻을 수 있는 1200만 화소의 고해상도 360° 전방위 IP 카메라의 개발을 제안한다. 360° 전방위 시야각의 렌즈 부는 등사영 렌즈 설계방식과 catadioptric 면 제작방식을 적용하여 어안 렌즈에서 필연적으로 발생되고 있는 주변부 왜곡현상이 없는 화상을 얻을 수 있도록 한다.
제안 방법
360° 전방위 시야각의 렌즈 부는 등사영 렌즈 설계방식과 catadioptric 면 제작방식을 적용하여 어안 렌즈에서 필연적으로 발생되고 있는 주변부 왜곡현상이 없는 화상을 얻을 수 있도록 한다. 1200만 화소 고해상도 IP 카메라 부는 CMOS 센서 & ISP 부, DSP 부, I/O 부 등으로 구성하여 카메라에 들어온 영상을 디지털 영상으로 변환하여 영상 왜곡 보정, 영상 보정, 영상 압축 등의 기능 등을 수행한 후에, NVR(Network Video Recorder)에 전송한다.
대상 데이터
CMOS 이미지 센서에서는 360° 전방위 렌즈를 통해 들어온 빛을 전기신호인 디지털 영상신호로 변환한다. 본 논문에서는 1200만 화소의 고해상도 이미지를 얻기 위해서 SONY사의 MX127LQT-C CMOS(Color) 이미지 센서를 사용한다. ISP 부의 중요 기능은 이미지 센서로 부터 전달된 영상을 1080p 해상도로 45프레임의 MIPI 신호로 DSP부에 넘겨주는 역할을 한다.
이론/모형
렌즈의 사양이 결정되면 렌즈를 설계한다. 본 논문에서는 여러 광학장비의 설계 조건을 입력하면 시뮬레이션 하여 최적의 설계 스펙을 제시하는 CODE V 프로그램을 사용한다. 그림 1은 렌즈의 설계 결과이다.
성능/효과
제안한 1200만 화소의 고해상도 360° 전방위 IP 카메라는 360° 전방위 시야각의 렌즈 부와 1200만 화소 고해상도 IP 카메라 부로 구성되었다. 제안된 1200만 화소의 고해상도 360° 전방위 IP 카메라의 성능을 평가하기 위하여 외부시험기관에서 실험한 결과, 1200만 화소의 영상효율, 360° 전방위 렌즈 화각, 전자파 인증 규격 등이 목표값에 적합하게 측정됨이 확인되었다. 향후 연구과제로는 전방위 영상을 일반영상으로 복원할 때 왜곡률을 줄이는 알고리즘에 대한 연구가 필요하다.
후속연구
제안된 1200만 화소의 고해상도 360° 전방위 IP 카메라의 성능을 평가하기 위하여 외부시험기관에서 실험한 결과, 1200만 화소의 영상효율, 360° 전방위 렌즈 화각, 전자파 인증 규격 등이 목표값에 적합하게 측정됨이 확인되었다. 향후 연구과제로는 전방위 영상을 일반영상으로 복원할 때 왜곡률을 줄이는 알고리즘에 대한 연구가 필요하다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
360° 전방위 시야각의 렌즈의 특징은?
본 논문에서 제작하는 360° 전방위 시야각의 렌즈는 다음과 같은 특징을 갖는다. 첫 번째로 아날로그 영상을 이미지 센서에 투영시켜주는 역할을 한다. 두 번째로 총 9매 7군(G1과 G2 접합, G5와 G6 접합)로 렌즈를 구성한다. 세 번째로 렌즈 1개에 2개의 반사면과 투과면을 설치하여 1개의 렌즈가 투과면과 반사면을 가진 하이브리드 형으로 설계한다. 네 번째로 등사영 렌즈 설계방식과 catadioptric 면 제작방식을 적용하여 어안 렌즈에서 필연적으로 발생되고 있는 주변부 왜곡현상이 없는 화상을 얻을 수 있도록 한다.
CCTV의 단점은?
현재 대부분의 CCTV는 촬영 가능 화각이 작은 카메라를 사용하기 때문에 감시 가능구역이 좁다는 단점이 있다. 그러나 렌즈 화각이 180° 이상이 되는 어안렌즈를 카메라로 사용할 경우에는 넓은 범위의 구역을 감시할 수 있기 때문에 1대의 카메라 감시로 4대의 감시효과를 얻을 수 있어 경제성이 뛰어나다.
어안렌즈의 장점은?
현재 대부분의 CCTV는 촬영 가능 화각이 작은 카메라를 사용하기 때문에 감시 가능구역이 좁다는 단점이 있다. 그러나 렌즈 화각이 180° 이상이 되는 어안렌즈를 카메라로 사용할 경우에는 넓은 범위의 구역을 감시할 수 있기 때문에 1대의 카메라 감시로 4대의 감시효과를 얻을 수 있어 경제성이 뛰어나다.[1]-[4] 그런데 렌즈 화각이 180° 이상이 되는 어안렌즈의 경우에 중심부의 상은 커지고 주변부의 상은 작아지는 영상왜곡이 심하게 나타나는 특징이 있다.
참고문헌 (5)
Seung-Ho Lee, "An Efficient Hardware Architecture of Coordinate Transformation for Panorama Unrolling of Catadioptric Omnidirectional Images," Journal of IKEEE, Vol.15, no.1, pp. 10-14, 2011.
Seong-Soo Lee, "Standardized Description Method of Optical Characteristics Tests for Image Sensor Modules," Journal of IKEEE, Vol.18, no.4, pp. 603-611, 2014. DOI : 10.7471/ikeee.2014.18.4.603
K. Yamazawa, Y. Yasushi, M. Yachida. "Omnidirectional imaging with hyperboloidal projection," Intelligent Robots and Systems' 93, IROS'93. Proceedings of the 1993 IEEE/RSJ International Conference on. Vol. 2. IEEE, 1993. DOI : 10.1109/IROS.1993.583287
S. K. Nayar, "Catadioptric omnidirectional camera," Computer Vision and Pattern Recognition, 1997. Proceedings., 1997 IEEE Computer Society Conference on. IEEE, 1997. DOI : 10.1109/CVPR.1997.609369
Dae-Jeong Kim, Jeong-Kwon Nam, "CMOS Analog-Front End for CCD Image Sensors," Journal of IKEEE, Vol.13, no.1, pp. 41-48 2009.
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