원근 와핑 보정을 이용한 선광원 레이저 거리 검출

Slit-light Laser Range Finding Using Perspective Warping Calibration

  • 안현식 (동명대학교 로봇시스템공학과)
  • 투고 : 2010.06.22
  • 심사 : 2010.07.29
  • 발행 : 2010.07.30

초록

본 논문에서는 원근 와핑 보정을 이용한 선광원 레이저 거리 검출 시스템을 제안한다. 제안하는 방법은 카메라와 선광원의 선형성의 왜곡이 있을 경우에도 정확도를 높일 수 있는 장점이 있다. 먼저 보정 패널에 표시된 수직이면서 병렬로 배치된 보정점과 투사된 선광원 레이저의 중심 위치를 검출한다. 얻어진 선광원 레이저의 중심위치는 원근 와핑을 이용하여 가까이 있는 보정점들로부터 실제 좌표를 계산함으로써 보정 데이터를 구하고, 동일한 과정을 보정패널을 이동하면서 반복함으로써 보정 파일을 작성한다. 거리데이터 검출은 입력된 선광원 레이저 영상으로부터 중심위치를 구하고, 보정 파일에서 가장 가까운 보정 데이터를 찾아서 선형 보간으로 검출한다. 실험에서는 제안한 선광원 레이저 거리 검출 방법은 비선형적인 광학계에도 불구하고 130mm 깊이 범위에서 0.08mm 내의 오차로 거리 측정이 가능함을 보인다.

In this paper, a slit light laser range finding method using perspective warping calibration is proposed. This approach has an advantage to acquire relatively high accuracy, although the optical system is nonlinear. In the calibration, we detect the calibration points which are marked on the calibration panel and acquire the center position of the slit light laser in the image, which are used for computing the real positions of the slit light by using perspective warping. A calibration file is obtained by integrating the calibration data with the transition of the panel. The range data is acquired by interpolating the center position of the slit light laser to the calibration coordinates. Experimental results show that the proposed method provides the accuracy of 0.08mm error in depth range of 130mm with the low cost optical system.

키워드

참고문헌

  1. R. A. Javis, "A Perspective on Range Finding Techniques for Computer Vision," PAMI, Vol. 5, No.2, pp. 122-139, 1983.
  2. 안현식, "오차를 최소화하는 선형광 형상검출 시스템 및 방법," 대한민국 특허청, 등록번호 10-0852093, 등록일 2008. 8. 6.
  3. Y. Tanaka, et. aI., "High-Speed Processing for Obtaining Three-Dimensional Distance Image and its Application," IEEE Inter. Workshop on Intelligent Robot and Systems IROS '91, pp. 365-370, 1991.
  4. R.J. Valkenburg and A.M. McIvor, "Accurate 3D measurement using a structured light system," Image and Vision Computing, Vol. 16, No.2, pp. 99-110, 1998. https://doi.org/10.1016/S0262-8856(97)00053-X
  5. Bing Li, Zhuangde Jiang, Yiping Luo, "Measurement of Three-dimensional Profiles with Multi Structure Linear Lighting," Robotics and Computer Integrated Manufacturing, Vol. 19, No. 6, pp. 493 - 499, 2003. https://doi.org/10.1016/S0736-5845(03)00059-0
  6. H. A. Martins, J. R. Birk and R. B. Kelley, "Camera Models Based on Data from Two Calibration Planes," Computer Graphics and Image Processing, Vol 17, No. 2, pp. 173-180, 1981. https://doi.org/10.1016/0146-664X(81)90024-1
  7. Paul S. Heckber, "Fundamentals of Texture Mapping and Image Warping," Mater's Thesis, Unv. of Califomia at Berkeley, Technical Report No. UCB/CSD89/516, 1989.
  8. 김병갑, 김선호, "가공면 거칠기 측정을 위한 LRF 시스템의 적용성 검토," 한국정밀공학회 99년도 춘계학술대회논문집, pp. 253-256, 1999.