본 연구에서는 고정된 카메라로부터 입력되는 영상열에서 이동 물체를 신뢰성있게 분리하기 위해 형태 정보를 이용하여 이동물체를 분리하는 보안 시스템을 설계하고 구현한다. 영역 분리의 핵심은 배경으로부터 주위 잡음 영역과 무관하게 이동 물체 영역을 분리하는 기술이라고 볼 수 있다. 제안된 방법은 초기 이동 물체가 존재하지 않는 영상을 참고 영상(reference image)으로 하여 입력 영상(input image)과의 차영상(difference image)을 구하고, 차영상의 히스토그램(histogram)에서 배경잡음 모델링(modeling)을 통해 배경잡음을 제거한다. 그리고 배경잡음이 제거된 차영상에서 국부 최대값들(local maxima)을 이용해 후보 초기 영역을 선정한 후, 이 영역을 기반으로 영역의 형태정보를 이용하여 영역을 선별적으로 확장하면서 결합하는 방법을 사용하였다. 또한, 차영상 기법에서 중요시되는 참고영상 갱신방법의 효율적인 적용방안도 제시하였다. 제안된 방법을 실제 상황에서 얻은 다양한 영상열에 적용한 결과, 기존의 영역 분리 방법보다 주위 잡음과 무관하게 이동 물체를 분리할 수 있음을 확인할 수 있었다.
자율주행 기술이 발전함에 따라 물체 인식 기술에 대한 중요도가 높아지고 있다. 물체 인식에 있어서 안개가 낀 날씨는 가시성 및 검출 능력을 저하시키기 때문에 안개 제거 연구가 필요하다. 하지만 안개가 제거된 이미지는 고유의 색상을 제대로 반영하지 못해 검출 오류를 발생시킨다. 본 논문에서는 CIE1931 색 좌표계를 사용해 색상 영역을 확장 또는 축소하여 실세계 색상을 반영하는 알고리즘 및 하드웨어를 제안한다. 또한, 영상 매체의 발달에 맞춰 4K 환경에서 실시간 처리가 가능한 하드웨어를 구현한다. 이 하드웨어는 Verilog로 작성되었으며 SoC 보드를 통해 검증하였다.
일반적인 카메라의 시야는 사람에 비하여 매우 좁기 때문에 큰 물체를 한 화면으로 얻기 힘들며, 그 움직임도 넓게 감시하기에 어려움 점이 많다. 이에 본 논문에서는 어안 렌즈(Fish-Eye Lens)를 사용하여 넓은 시야의 영상을 획득하고 전방향 감시를 위한 투시(perspective) 영상과 파노라마(panorama) 영상을 복원하는 방법을 제시한다. 영상 변환 과정에서 어안 렌즈의 특성으로 인한 해상도 차이를 보완하기 위하여 여러 가지 영상 보간법을 적용하고 결과를 비교하였다. 그리고 ME(Moving Edge) 방법으로 움직임을 검출하여 다중 물체를 추적할 수 있도록 하였다.
본 논문은 이동하는 단안 카메라 환경에서 차영상 기반 이동물체 검출 시스템을 위한 새로운 배경 움직임 보상방법을 제안한다. 제안하는 방법은 특징점 대응쌍의 움직임 정보와 카메라 움직임 추정결과를 통해 입력영상에 배치한 격자점들의 배경 움직임을 추정하며 각각의 개별적인 대응 패치간의 영상워핑을 수행한다. 기존 방법과의 비교실험 결과는 약 50% 빠른 처리속도와 약 8dB 더 높은 PSNR을 보였다.
동영상에서의 움직이는 객체 검출과 추적은 객체 식별, 상황인식, 지능형 영상 감시 시스템 등 많은 시각 기반 응용 시스템에서 기본적이고 필수적인 전처리 작업이다. 본 논문에서는 배경과 조명이 실시간으로 변화하는 상황에서 움직이는 객체를 빠르고 정확하게 추출하고 움직이는 객체가 다른 물체에 가려지는 경우에도 강인하게 객체를 추적하는 방법을 제안한다. 객체의 효과적인 검출을 위해서 효과적인 고유 공간과 Fuzzy C-means(FCM) 를 결합하여 사용하고 검출된 객체를 강인하게 추적하기 위해 Conditional Density Propagation (CONDENSATION) 알고리즘을 사용한다. 먼저 Principal Component Analysis(PCA)를 이용하여 배경 영상에서 수집한 학습데이터를 주성분(Principal component)으로 선형변환 한다. 주성분들의 고유 특성에 대한 해석을 통하여 객체와 배경에 대하여 판별 능력이 우수한 주성분을 선별하여 고유 배경을 구성한다. 다음으로 이전단계에서 구성된 고유 벡터와 입력 영상을 결합한 연산 결과를 FCM의 입력 값으로 사용해서 객체를 검출한다. 최종적으로 검출된 객체의 좌표를 CONDENSATION의 입력으로 사용해서 객체를 추적한다. 고정된 카메라에서 조명변화와 배경변화에 적용 가능한 시스템을 구현하기 위해 고정된 카메라에서 움직이는 다양한 객체가 포함된 영상을 수집하여 학습데이터로 구성하여 사용하였다. 실험 결과에 따르면 제안하는 방법이 조명변화와 배경변화 그리고 객체의 부분적 움직임에 모두 강인하게 객체를 검출하고 다른 물체나 배경에 의해 객체가 일부 가려지더라도 객체를 추적함을 보여준다.
본 논문에서는 현재 사용하고 있는 아날로그 방식의 감시 시스템에서 발생하는 자원 낭비와 효율성 저하 문제를 극복하기 위해 MPEG-2 국제 표준을 이용한 영상 데이터의 인코딩 기법과 압축 기법을 적용한 새로운 방식의 디지털 감시 시스템의 설계 및 구현 기법에 대해 기술하였다. 또한, 기존의 디지털 감시 카메라 시스템에서 적용하지 못한 고속 움직임 추정 알고리듬을 적용하여, 보다 실시간적인 시스템을 제안한다. 고속 움직임 추정 알고리듬은 MPEG-2 비디오 인코딩을 위해서 제안되었다 이 알고리듬은 블록 매칭 기법과 그래디언트 기법의 혼합적인 사용에 기반한다. 또한 MPEG-2 비디오 데이터를 직접적으로 사용하여 움직이는 물체를 추출하는 방법을 제안하였다. 제안된 방법은 매우 간단하고 종래의 물체 검출 방법들 보다 계산 시간이 훨씬 덜 요구된 다. 본 논문에서 제안한 시스템은 특정한 하드웨어 없이 단지 소프트웨어만으로 영상데이터를 실시간으로 인코딩 및 디코딩 한다.
고속도로 등의 대형 구조물의 표면 요철을 측정하기 위한 높은 반복율의 광학적 근 거리 측정기를 개발하였다. 삼각 측정법의 원리에 의한 거리 계측을 위해, 광원으로는 발광 다이오드를 사용하였으며 물체에서 반사된 광의 각도 검출기로는 1차원 위치 감응 광 검출기를 사용하였다. 개발된 거리 측정기는 물체의 반사율 변화를 극복하기 위한 자동 전력 조절 기능과 일정한 배경 광잡음은 물론 시간에 대해 변하는 배경 광잡음까지도 제거할 수 있는 전기적 배경잡음 제거기능을 갖고 있다. 거리 측정기의 장착 및 요철의 깊이를 고려하여 설정된 $22{\sim}38cm$의 측정거리에 대한 실험결과, 물체의 반사율에 관계없이 ${\pm}1.5mm$ 이내의 측정오차를 보였다.
현대사회는 디지털 정보화시대로 변화하고 있으며, 이로 인해 다양한 영상들의 이용이 증가하고 있다. 이러한 영상을 처리하기 위하여, 다양한 디지털 영상 처리 기법이 이용되고 있다. 그 중 에지검출 기법은 물체 인식, 차선 검출 등 여러 응용 분야에 활용되고 있다. 기존의 에지 검출 기법은 Sobel, Prewitt, Roberts, Laplacian 등이 있다. 하지만 이러한 기존의 방법들로 처리한 영상들은 영상을 주변 화소의 변화정도와 관계없이 동일하게 영상을 처리하기 때문에, 에지 검출 특성이 다소 미흡하다. 따라서 본 연구에서는 기존의 방법들의 단점을 개선하기 위하여, 변형된 확장 마스크를 이용한 에지 검출 알고리즘을 제안하였다.
본 논문은 물체인식이나 영상추적에 사용되는 컬러검출을 위한 GP(Genetic Programming) 기반의 컬러검출 모델을 제안한다. 기존의 컬러검출은 기본적인 RGB 모델에 대한 선형, 비선형 함수의 변환을 사용하거나, 최적화 기법이나 학습기법에 의해 조명 변화에 개선된 컬러 모델을 사용하고 있다. 하지만 대부분의 경우 색상 채널간의 간섭에 의해 다양한 색상에 대한 분류가 어렵고, 조명변화에 강인하지 못하다. 본 연구에서는 GP의 최적화된 학습기법과 모델 생성 기법을 통해 조명변화에 강인하고, 다중의 색상 검출이 가능하며, 파라미터 설정이 필요 없는 컬러 모델을 제안한다. 제안된 방법을 다양한 색상과 조명환경이 다른 영상에 대해서 기존 컬러모델과 비교 분석하였다.
영상에서 에지는 물체의 크기, 방향, 위치 등의 정보를 포함한다. 이러한 에지를 검출하기 위한 기존의 에지 검출 방법은 Sobel, Prewitt, Roberts, Laplacian 등을 이용한 방법이다. 이러한 기존의 방법은 에지 검출하기 위하여 고정된 가중치 마스크를 이용하며 에지 검출 특성이 다소 미흡하다. 따라서 이와 같은 기존의 방법의 문제점을 보완하기 위하여, 본 논문에서는 국부 마스크의 화소 분포에 따라 그레이 레벨 변환 함수를 적용하여 에지를 검출하는 알고리즘을 제안하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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