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다중 방향성 Greedy 알고리즘을 이용한 스테레오 정합
Multi-directional Greedy Stereo Matching 원문보기

한국정보과학회 2008년도 한국컴퓨터종합학술대회논문집 Vol.35 No.1 (C), 2008 June 30, 2008년, pp.555 - 560  

백승해 (경북대학교 컴퓨터공학과) ,  정순기 (경북대학교 컴퓨터공학과) ,  박순용 (경북대학교 컴퓨터공학과) ,  김상희 (국방과학연구소) ,  김정환 (에이알비전(주))

초록
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두 장의 2차원 영상을 가지고 3차원을 재구성하기 위해서는 스테레오 정합을 이용한다. 이러한 이유로 그 동안에 많은 스테레오 정합에 대한 연구가 진행되었다. 스테레오 정합은 컴퓨터 기술의 발전과 더불어 좀 더 빠르고 높은 정확성을 보이고 있다. 하지만 속도와 정확성을 동시에 만족시키면서 대형영상에서도 동작할 수 있게 메모리을 적게 사용하는 방법은 많지가 않다. 본 논문에서는 이런 요구 조건을 만족시키기 위하여 새로운 스테레오 정합방법을 제시한다. 우리가 제시하는 새로운 방법은 다중 방향성 Greedy 알고리즘과 RANSAC을 반복적으로 사용하여 영상전체에 대한 스테레오 정합을 시도하는 방법이다. 우선 Greedy 알고리즘을 이용하여 여러 방향의 scan-line을 따라 깊이값 영상을 구한다. 그리고 이 여러 장의 깊이값 영상들의 분포를 RANSAC을 이용하여 신뢰영역을 찾아낸다. 구해진 신뢰영역을 바탕으로 Greedy 알고리즘과 RANSAC을 수 차례 반복하여 신뢰영역을 확장해 나가면 최종 깊이값 영상을 얻는다. 우리가 제안하는 알고리즘은 적은 메모리로도 큰 영상의 정합이 가능하고, 속도와 정확도 측면에서도 우수한 결과를 보인다.

AI 본문요약
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문제 정의

  • 스테레오 정합에 있어서 Greedy 알고리즘을 사용할 수 있는 부분은 많겠지만, 우리는 정합 방향에 따라 가면서 깊이값을 찾는 과정에서 Greedy 알고리즘을 사용한다. 단일방향의 진행방향의 경우 깊이값의 오차가 발생하여도 복구 할 수 없는 경우가 발생하므로 본 논문에서는 다중 방향성 Greedy 알고리즘을 제안한다. 진행방향의 수가 무조건 많다고 성능이 향상되지는 않았으며 8개 또는 16개를 가장 적절한 진행방향의 수로 고려한다.
  • 본 논문에서는 적은 메모리 사용과 속도를 향상시키면서, 동시에 만족할만한 정확도를 얻기 위하여 다음과 같은 새로운 스테레오 정합방법을 제시한다. 우선 여러 방향의 정합방향을 따라 Greedy 알고리즘[2]을 이용하여 깊이값을 구한다.
  • 본 논문에서는 정합속도가 빠르고 적은 메모리를 사용하면서 기존의 방법과 대등한 성능을 보이는 전역기반 스테레오 정합 방법을 제시하였다. 여러 정합방향으로부터 Greedy 알고리즘을 이용하여 정합을 진행하여 여러 장의 깊이값 영상을 얻어오고, 그 영상들에서 신뢰성이 높은 영역을 RANSAC을 이용하여 구하였다.

가설 설정

  • 첫 번째 가정은 깊이값 변화가 발생하는 부분은 항상 영상 밝기의 차이가 있다는 점이다. 두 번째는 텍스쳐가 없는 부분의 깊이값 변화는 근접한 점들 사이의 경우 그 변화량이 작다는 것이다. 우리는 이런 가정들을 염두에 두고 연구를 진행하였다.
  • 제안하는 스테레오 정합 알고리즘은 다음과 같은 가정들을 바탕으로 진행된다. 첫 번째 가정은 깊이값 변화가 발생하는 부분은 항상 영상 밝기의 차이가 있다는 점이다. 두 번째는 텍스쳐가 없는 부분의 깊이값 변화는 근접한 점들 사이의 경우 그 변화량이 작다는 것이다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
스테레오 정합이란 무엇인가? 스테레오 정합은 두 카메라에서 획득한 영상으로부터 동일한 물체의 영상좌표를 추출하는 기술이다. 스테레오 정 합은 크게 로컬영역의 값들을 비교하여 그 차이가 최소가 되는 점을 정합점으로 보는 지역(local)기반 방식과 전체적인 에너지를 최소화 시키는 정합점을 구하는 광역(global)기 반 방식이 있다.
스테레오 정합 방법 중 광역기반 방식에는 무엇이 있는가? 광역기반 방식으로는 그래프컷(Graph Cut)[5], 신뢰확 산방식(Belief Propagation)[3][6]과 SGM(Semi-Global Match-ing)[1][7][8], 다이나믹 프로그래밍(Dynamic Programming)[4]등이 있다. 이 중, SGM의 경우는 한 점에 대해서 8방향 또는 16방향에서 에너지를 누적한 후, 모든 방향의 누적된 값들을 더하여 더해진 에너지가 최소가 되는 깊이값을 해당 점의 깊이값으로 정하는 방법을 사용한다.
스테레오 정 합 방법은 어떻게 나뉘는가? 스테레오 정합은 두 카메라에서 획득한 영상으로부터 동일한 물체의 영상좌표를 추출하는 기술이다. 스테레오 정 합은 크게 로컬영역의 값들을 비교하여 그 차이가 최소가 되는 점을 정합점으로 보는 지역(local)기반 방식과 전체적인 에너지를 최소화 시키는 정합점을 구하는 광역(global)기 반 방식이 있다. 최근의 추세는 주로 광역 기반 방식이 연구되고 있으며, 속도와 정확도의 측면에서 상당히 우수한 결과가 보고 되고 있다.
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