초록
본 논문에서는 전투기 조종석과 같은 제한된 공간에서 사용 가능한 광학 방식의 헤드 트랙커 시스템을 설계하고 그 성능을 시험하였다. 이 시스템은 다른 빛의 간섭을 차단하기 위해 적외선 발광다이오드와 두 대의 적외선 CCD 카메라를 사용하였다. 그리고 광학 방식의 헤드 트랙커 알고리즘은 특징점 추출 알고리즘과 3차원 움직임 추정 알고리즘으로 구성하였다. 카메라 이미지 평면 위에서 특징점의 2차원 위치 좌표를 획득하기 위한 특징점 추출 알고리즘은 디지털 영상 처리 기술인 문턱치 (thresholding)와 마스킹 (masking) 기법을 사용하였다. 특징점의 위치 변화로부터 조종사의 머리 움직임을 추정하는 3차원 움직임 추정 알고리즘은 확장 칼만 필터 (EKF)를 사용하였다. 또한, 정밀한 레이트 테이블을 사용하여 시스템 성능을 검증하고 회전 성능에 대해 관성 센서와 비교하였다.
In this paper, an experimental optical head tracker system is designed and constructed. The system is composed of the infrared LEDs and two infrared CCD cameras to filter out the interference of another light in the limited environment like the cockpit. Then the optical head tracker algorithm is designed by using the feature detection algorithm and the 3D motion estimation algorithm. The feature detection algorithm, used to obtain the 2D position coordinates of the features on the image plane, is implemented by using the thresholding and the masking techniques. The 3D motion estimation algorithm which estimates the motion of a pilot's head is implemented by using the extended Kalman filter (EKF). Also, we used the precise rate table to verify the performance of the experimental optical head tracker system and compared the rotational performance of this system with the inertial sensor.
