본 연구의 목적은 KLT추적자를 사용하여 무인헬기에서 취득된 비디오 동영상과 같은 연속된 영상 프레임간의 공액점을 추적하기 위한 추적자의 실행능력을 평가하는데 있다. 연구 대상지역으로서 장수군을 선정하여 무인헬기의 카메라에서 취득된 연속영상을 이용하였으며, KLT 매개변수를 이용한 특징점 추출과 추적을 분석하기 위해서 4가지 경우를 고려한 영상자료�V이 사용되었다. 그 결과 영상간의 이동과 회전이 매우 작은 영상들간의 공액점 추적은 약 90%이상이 성공적으로 추적되었다. 그러나 이동 및 회전량이 큰 영상간의 추적에서는 잘못 추적된 공액점이 포함되고 있어서 이를 보완하기 위한 연구가 추가적으로 수행되어야 할 것으로 판단된다.
카메라 영상을 통하여 무인 헬리콥터 동작을 추정하기 위해 적응형 가중치를 사용한 새로운 Ego-Motion을 검출 기법을 제안하였다. 무인 헬리콥터 동적 특성은 비선형이며, 심한 진동 발생으로 영상 번짐(blur) 현상이 나타나기 때문에 상관 값만을 고려한 정합 방법으로는 빈번히 오차가 발생한다. 본 논문에서는 가속도, 각 가속도 및 제어입력 값에 의한 위치 추정 값과 상관 값 및 에지 강도를 가중치에 의해 융합하여 정확한 Ego-Motion을 계산할 수 있는 기법을 제안하였다. 또한 무인 헬리콥터의 가속도, 각 가속도, 상하 속도에 따라서 영상의 번짐 정도가 달라 이들 같이 크면 위치오차에 가중을 크게 주고, 작으면 상관 값에 가중치를 적게 주는 적응형 가중치 결정 알고리즘을 적용하였다. 제안한 적응형 가중치 기법을 무인 헬리콥터에 실험한 결과 카메라에 포착된 영상에 의해 무인헬기의 동작을 정확히 추정 할 수 있었다.
재난재해 등 긴급 상황이 발생했을 때 신속한 대응 체계 수립을 위해 비 접근 및 난접근 지대, 목표물 감시대상지역에 대한 공간정보를 신속하게 취득할 수 있는 실시간 공중모니터링 체계의 구축이 시급한 실정이다. 이에 본 연구에서는 긴급한 재난 상황과 혹은 이와 유사한 여러 상황에 신속하고 유연하게 운용될 수 있는 무인헬기 기반의 실시간 공중 모니터링 체계에 적용할 멀티 센서 시스템의 설계를 목표로 한다. 이를 위해 먼저 실시간 공중모니터링 임무 및 운용 시나리오를 크게 4가지로 설정하고 이에 적합한 디지털 카메라, 레이저 스캐너, GPS/IMU 및 무인헬기 플랫폼의 요구사항을 각각 도출하였다. 또한, 기술 동향 및 규격 조사결과를 바탕으로 도출된 요구사항에 가장 적합한 각각의 센서 및 플랫폼을 선정하였다. 마지막으로 시스템 설계의 최적화를 위하여 시뮬레이션을 통해 설정된 임무에 부합하는 품질의 공간정보 성과물이 선정된 멀티센서 시스템으로부터 취득 가능한가를 검증하였다. 본 연구를 통해 소형무인헬기기반의 멀티 센서시스템에 대한 최적 설계의 방법론을 정립할 수 있었고, 향후 설계의 결과는 임무로부터 도출된 요구사항에 최적화된 맞춤형 시스템 구축에 적용들 예정이다.
최근 카메라와 같은 센서가 장착된 UAV(Unmanned Aerial Vehicle, 무인항공기)를 이용하는 분야는 방재, 농업, 군사 분야 등 매우 다양해지고 있다. 그러나 고품질의 영상데이터를 취득하기 위해서는 가벼우면서도 우수한 성능을 지닌 고가의 MEMS 센서 그리고 센서가 안정적으로 데이터를 획득할 수 있도록 안정적인 비행이 가능한 대형 UAV플랫폼으로 구성된 시스템이 필요하기 때문에 시스템 구축비용이 클 수밖에 없다. 본 연구에서는 저비용으로 영상 데이터를 취득할 수 있는 UAV시스템을 구축하여 취득된 영상데이터의 처리를 통해 얻어지는 영상의 품질을 살펴보고 그 효용성을 시험해보았다. 이를 위해서 고가인 UAV를 대신해 비교적 가격이 저렴한 R/C헬기(Remote Control, 원격조종 헬기)를 플랫폼으로 선정하고, 영상데이터를 수집하는 카메라센서를 탑재하였다. 그리고 탑재된 센서가 안정적으로 데이터를 취득할 수 있도록, 센서와 플랫폼 사이에 Gimbal을 장착하였다. 이렇게 구축된 시스템을 이용하여 시험비행을 해보았으며, 그 결과 플랫폼에 탑재된 센서로부터 비교적 안정적이고 양질의 이미지를 획득할 수 있었다. 본 연구에서 구축한 R/C 헬리콥터 시스템을 통하여 저비용/고효율의 영상데이터를 취득할 수 있음을 확인하였다. 구축된 시스템은 근접한 거리에서 대상물의 영상을 취득하기 때문에 고품질의 3차원 모델데이터 생성에 매우 도움이 될 것으로 생각한다.
본 연구에서는 카메라 자세 정보가 없는 무인헬기에 탑재된 카메라로부터 취득된 연속영상을 등록하기 위한 개량형 KLT기법을 제시하였으며 그 절차는 다음과 같이 구성된다. 초기 특징점은 연속영상에서 모서리점을 검출하고 동적프로그래밍에 의한 특성곡선매칭에 의해 특징점을 추적하였다. 추적된 특징점 중 오류점은 RANSAC추정법에 의해 제거되며 호모그래피이론에 의해 나머지점은 정확한 정합점으로 분류되었다. 영상등록에 의한 편위보정영상모자이크생성은 쌍일차보간법에 의해 생성하였으며, 결과분석을 통해 제시된 방법이 흔들림이 있는 연속영상을 등록하는데 적합한 방법임을 제시하였다.
영상등록은 영상모자�掠茱� 중 중요한 기술로 인식되고 있으며, 파노라마 영상생성이나 비디오 모니터링, 영상복원 등과 같은 다양한 분야에서 사용될 수 있다. 영상등록에서 중요한 처리과정은 많은 시간이 소요되는 특징점 검출과 추적이다. 본 연구에서는 연속된 영상자료에서 특징점을 검출하고 추적하기 위해서 KLT 특징점 추적자를 제안하였으며, 무인헬기에서 촬영된 연속영상프레임의 영상등록에 적용하여 효용성을 입증하였다. 그 결과 KLT추적자에 의한 반복처리는 연속영상의 첫 번째 프레임에서 추출된 특징점을 이용하여 전체 프레임에 걸쳐 성공적으로 추적할 수 있었다. 또한, 회전, 축척, 이동량이 다른 각각의 프레임들간의 특징점 추적은 KLT영상피라미드와 처리조건의 선택에 의해 정확도를 향상시킬 수 있었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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