3-D Object Representation Using Part-based Superquadric Model from Range Image

부품 기반의 superquadric 모델을 이용한 거리 영상으로부터 3차원 물체 표현

  • 이선호 (중앙대학교 첨단영상대학원 영상공학과) ;
  • 김태은 (남서울대학교 공학부 멀티미디어학과) ;
  • 최종수
  • Published : 2001.04.01

Abstract

3차원 물체표현은 컴퓨터 비젼 분야에서 중요한 역할을 차지하고 있다. 본 논문에서는 체적 표현법의 일종인 부품기반의 superquadric 모델을 통하여 3차원 기계 부품 물체를 표현하는 기법을 제안하였다. 이러한 부품기반의 superquadric 모델은 크기, 이동, 회전, 그리고 변형 등의 유한개의 계수들만을 가지고 다양한 3차원 체적소의 형상 표현이 가능하다는 장점이 있다. 따라서, superquadric 형상복구 과정을 통해서 이들 superquadric 계수들을 추출함으로써 3차원 단일 체적소 표현이 가능하다. 이때, 형상복구 과정의 입력은 3차원 거리 데이터로, 형상복구 과정은 3차원 nfcp를 이루는 각 체적소에 속하는 거리 데이터들을 입력으로하는 적합도 측정함수의 최소 자승법(LSM)에 의해 이루어진다. 이후에 3차원 물체 각 체적소에 해당하는 superquadric 계수들을 얻는다. 결과적으로 3차원 전체 물체에 해당하는 superquadric 모델은 이들 각 체적소에 해당하는 계수들의 집합으로 표현된다. 컴퓨터에서 합성한 합성영상과 실제 거리영상에 대한 실험을 통해 제안한 방법의 유용성을 입증하였다.

Keywords

References

  1. A. H. Barr, 'Superquadrics and angle-preserving transformations,' IEEE Comput. Graphics Applicat., Vol.1, pp.11-23, 1981 https://doi.org/10.1109/MCG.1981.1673799
  2. I. Biederman, 'Human image understanding : recent research and theory,' Comput. Vision, Grahics, Image Processing, Vol.32, pp.29-73, 1985 https://doi.org/10.1016/0734-189X(85)90002-7
  3. R. C. Bolles, '3DPO : A three-dimensional part orientation system,' Int. Journal of Robotics Research, Vol.5, No.3. pp.3-26, 1986 https://doi.org/10.1177/027836498600500301
  4. R. A. Brooks, 'Model-based three-dimensional interpretations of two-dimensional images,' IEEE Trans. Pattern Analysis and Machine Intelligence, Vol.5, No.2, pp. 140-150, Mar. 1983
  5. I. Chakravarty and H. Freeman, 'Characteristic views as a basis for three-dimensional object recognition,' Proceedings of the SPIE Conference on Robot Vision, Arlington, VA, Vol.336, pp.37-45, May 1982
  6. C. H. Chen and A. C. Kak, 'A robot vision system for recognizing 3D objects in low-drder polynomial time,' IEEE Trans. System, Man, and Cybernetics, Vol.19, No.6, pp.1535-1563, Nov./Dec. 1989 https://doi.org/10.1109/21.44070
  7. O. D. Faugeras and M. Hebert, 'The representation, recognition, and locating of 3D objects,' Int. Journal of Robotics Research, Vol.5, No.3, pp.27-52, 1986 https://doi.org/10.1177/027836498600500302
  8. A. Gupta and R. Bajcsy, 'Volumetric segmentation of range images of a 3D objects using superquadric models,' Comput. Vision, Graphics, Image Processing : Image Understanding, Vol.58, pp.302-326, 1993 https://doi.org/10.1006/ciun.1993.1044
  9. K. Ikeuchi, 'Generating an interpretation tree from a CAD model for 3D object recognition in bin-picking tasks,' Int. Journal of Computer Vision, Vol.1, No.2, pp.145-165, 1987 https://doi.org/10.1007/BF00123163
  10. J. Koendrink and A. van Doorn, 'The internal representation of solid shape with respect to vision,' Biol. Cyberbnet. Vol.32, pp.211-216, 1979 https://doi.org/10.1007/BF00337644
  11. S. Kumar, S. Han, D. Goldgof, and K. Bowyer, 'On Recovering Hyperquadrics from Range Data,' IEEE Trans. Pattern Analysis and Machine Intelligence, Vol.17, No.11, Nov., 1995 https://doi.org/10.1109/34.473234
  12. A. P. Pentland, 'Perceptual organization and the representation of natural form,' Artif. Intell., Vol.28, No.3, pp.293-331, 1986 https://doi.org/10.1016/0004-3702(86)90052-4
  13. W. H. Press, B. P. Flannery, S. A. Teukolsky, and W. T. Vettering, Numerical Recipes in C. Cambridge, England : Cambridge University Press, 1992
  14. A. A. G. Requicha and H. B. Volecker, 'Solid modeling : current status and research directions,' IEEE Computer Graphics Application Mag., Vol.3, No.7, pp.25-37, Oct. 1983 https://doi.org/10.1109/MCG.1983.263271
  15. M. Shneier, 'A compact relational structures representation,' Proceedings of the 6th International Joint Conference on Artificial Intelligence, Tokyo, Japan, Kaufmann, pp.818-826, 1979
  16. F. Solina and R. Bajcsy, 'Recovery of parametric models from range images : the case for superquadrics with global deformation,' IEEE Trans. Pattern Analysis and Machine Intelligence, Vol.12, No.2, pp.131-147, 1990 https://doi.org/10.1109/34.44401
  17. K. Wu and M. D. Levine, '3-D shape approximation using parametric geons,' Image and Vision Computing, Vol.15, pp.143-158, 1997 https://doi.org/10.1016/S0262-8856(96)01124-9
  18. 황삼청, 양현승, 'Superquadric을 이용한 3차원 물체의 표현과 인식', 한국정보과학회지, Vol.17, No.5, pp.582-591, 1990년 9월호
  19. 송호근, 최종수, '미분 기하학 특징 정보를 이용한 3차원 거리 영상 분할', 대한 전자공학회 논문지, 제31권, B편, 제2호, pp.123-134, 1995