초록 ▼

이동차량에 탑재된 영상추적장치의 시선을 안정화하여 안정된 목표물 영상을 제공 하기 위해 전자기 구동기에 의한 기구적 안정화와 영상처리에 의한 영상기반 안정 화의 상호보완적 복합 안정화 기술개발을 목표로 함.
본 연구에서는 시선 안정화를 위해 기구적 정밀 안정화 부분과 영상의 떨림을 영상 신호처리를 통해 추정 보상하여 영상을 안정화 하는 기법을 개발하였다. 각 부문에서 연구한 내용은 다음과 같다.
1) 기구적 안정화 방법
- 광대역 기계적 안정화를 위한 듀얼스테이지 구조의 메커니즘 개발
- 전자기 구동기를 이용한

이동차량에 탑재된 영상추적장치의 시선을 안정화하여 안정된 목표물 영상을 제공 하기 위해 전자기 구동기에 의한 기구적 안정화와 영상처리에 의한 영상기반 안정 화의 상호보완적 복합 안정화 기술개발을 목표로 함.
본 연구에서는 시선 안정화를 위해 기구적 정밀 안정화 부분과 영상의 떨림을 영상 신호처리를 통해 추정 보상하여 영상을 안정화 하는 기법을 개발하였다. 각 부문에서 연구한 내용은 다음과 같다.
1) 기구적 안정화 방법
- 광대역 기계적 안정화를 위한 듀얼스테이지 구조의 메커니즘 개발
- 전자기 구동기를 이용한 플렛폼 정밀 제어 알고리즘 개발
- 듀얼스테이지 구조의 연성 제거 및 외란 보상을 위한 제어 기법 개발
- 정밀 안정화를 위한 외란 관측기 기반 슬라이딩모드 제어 알고리즘 개발
- 모터-김발, 전자기 구동기-플렛폼 구조의 듀얼스테이지 안정화 실험장치설계제작
2) 영상 안정화 방법
- 롤 움직임 추정 및 보상기법 개발
- 병진과 회전 흔들림을 갖는 일반적 카메라 움직임에 대한 영상 안정화 알고리즘 개발
- 제시된 영상 처리 및 안정화 알고리즘의 실시간 구현
- 영상 안정화 실험장치 설계제작 최종적으로 시선안정화 시험장치를 구성하고 통합 실험을 실시하여 본 기구적 및 영상기반 안정화 방법의 성능을 종합 평가하였다.
위험한 지역에서 작업을 수행하는 원격제어 로봇, 우주에서 탐사목적의 이동로봇, 감시 또는 관측을 위한 위성 및 정찰용 무인차량의 요구는 향후 급속도로 증가될 추세이다. 탑재계의 움직임에 관계없는 안정된 영상을 획득하는 것은 이러한 시스템의 성능을 크게 좌우하므로 본 연구결과인 복합 안정화 기술은 관련 산업분야의 경쟁력 있는 상품을 만드는데 일조할 수 있으리라 사료됨.

Abstract ▼

To develop dual stage mechanism based kinematic and image processing based techniques so as to get stabilized image of an object by stabilizing LOS(Line Of-Sight) of image tracker mounted on a moving vehicle.
To stabilize LOS of a image sensor mounted on a moving vehicle while the vehicle is unde

To develop dual stage mechanism based kinematic and image processing based techniques so as to get stabilized image of an object by stabilizing LOS(Line Of-Sight) of image tracker mounted on a moving vehicle.
To stabilize LOS of a image sensor mounted on a moving vehicle while the vehicle is under moving, this study pursues the complementary use of kinematic and image processing methods. The feasibility of the suggested methods is illustrated along with some experimental results.
1) Kinematic stabilization method
- Development of dual stage mechanism to improve stablization performance
- Development of sliding mode control to attenuate external disturbances.
- Development of disturbance-observer-based sliding mode control to improve stabilization performance of conventional sliding mode control
- Design and construction of experiment apparatus for kinematic stabilization
- Verification of effectiveness of suggested method through experimental results
2) Image stabilization method
- Development of estimation and compensation algorithm of a rotational motion - Development of estimation and compensation algorithm of image chattering due to rotational and translational camera motions
- Real-time implementation of the image processing and stabilization algorithms - Design and construction of experiment apparatus for image stabilization Finally, kinematic and image processing experimental apparatuses have been unified into one test bed, and the stabilization performance of LOS has been illustrated along with experimental results. The feasibility of the proposed kinematic and image based stabilization method for LOS stabilization of image sensor subject to base motion has been verified.
The capability to provide a stabilized image regardless of any base motion is one of core techniques required in numerous application areas such as remote-controlled mobile robots, intelligent service robots, unmanned surveillance vehicles, observation satellites, and so on. The proposed stabilization method is expected to contribute to upgrade related products.

목차 Contents

• Ⅰ. 연구계획 요약문...4
• 1. 국문요약문...4
• Ⅱ. 연구결과 요약문...5
• 1. 국문요약문...5
• 2. 영문요약문...6
• Ⅲ. 연구내용 및 결과...7
• 1. 서론...7
• 2. 기구부 안정화...10
• 2.1. 서론...10
• 2.2. 듀얼 스테이지 (Dual Stage) 메카니즘 ...10
• 2.3. 제어기 설계...14
• 2.3.1. 상태 되먹임 제어(State Feedback Control)...14
• 2.3.2. 슬라이딩 모드 제어(Sliding Mode Control)...16
• 2.3.3. 관측기 기반 슬라이딩 모드 제어기 설계...19
• 2.4. 실험 결과...21
• 2.4.1. 실험 장치...21
• 2.4.2. 계단 응답...23
• 2.4.3. 안정화 제어...27
• 2.4.4. 명령 추종 응답...37
• 2.5. 소 결 론...43
• 3. 영상 안정화...45
• 3.1. 서론...45
• 3.2. 기존 연구결과 고찰...46
• 3.2.1. BERP 기법...46
• 3.2.2. BIT-plane 정합방법 적용 영상안정화 기법...48
• 3.2.3. 특징점 추출 기법의 회전 및 병진 영상 안정화...50
• 3.2.4. 광류기법을 이용한 회전 및 병진 영상 안정화 기법...51
• 3.3. 회전 흔들림 영상 안정화...53
• 3.3.1. 영상의 지역움직임 추정...53
• 3.3.2. 영상의 전역움직임 추정...53
• 3.3.3. 영상의 움직임 보상...56
• 3.3.4. 회전흔들림에 영상 안정화 실험...57
• 3.4. 회전 및 병진 흔들림 영상 안정화...62
• 3.4.1. 영상의 전역 움직임 추정...62
• 3.4.2. 영상의 움직임 보상...67
• 3.4.3. 회전 및 병진 흔들림 영상 안정화 실험...69
• 3.5. 영상 안정화 장치 구현 및 실험...74
• 3.5.1. 개요...74
• 3.5.2. 하드웨어 구성...74
• 3.5.3. 알고리즘 구현...75
• 3.5.4. 실험...78
• 3.6. 소 결 론...82
• 4. 시선 안정화...84
• 4.1. 실험목표...84
• 4.2. 회전 축의 흔들림 보상을 위한 실험...84
• 4.3. 회전과 병진 영상의 안정화 실험...86
• 4.4. 시선안정화 실험...89
• 4.5. 소결론...91
• 5. 결론...92
• 6. 참고문헌...94
• 7. 부록...99
• Ⅳ. 연구성과...102