컴퓨터 비전은 카메라를 이용하여 측정대상의 영상을 획득하고, 추출하고자 하는 특징 값, 벡터, 영역 등을 알고리즘과 라이브러리 함수를 응용하여 검출한다. 검출된 데이터는 사용하는 목적에 따라 다양한 형태로 계산되고 분석한다. 컴퓨터 비전은 다양한 곳에 활용되고 있으며, 특히 자동차의 부품을 자동으로 인식하거나 품질을 측정하는 분야에 많이 활용된다. 컴퓨터 비전을 산업분야에서 머신비전이라는 용어로 활용되고 있으며, 인공지능과 연결되어 제품의 품질을 판정하거나 결과를 예측하기도 한다. 본 연구에서는 자동차 부품의 품질을 판정하기 위한 비전시스템을 구축하고, 생산된 데이터에 5개의 머신러닝 분류 모델을 적용하여 그 결과를 비교하였다.
카메라이 동작 정보는 컴퓨터 비전, 영상 코딩 및 비디오 검색 등의 분야에서 사용되는 강력하고 중요한 특징이다. 특히, 최근에 관심의 초점이 되고 있는 내용기반 비디오 검색을 위한 자동색인에서 장면전환 검출이나 이동 물체의 동작 정보 추출 등에 값지게 활용될 수 있다. 본 논문에서는 파라미터 모델을 이용해서 카메라의 동작을 추출하는 방법을 제안한다. 먼저, 영상의 공간적인 특성을 고려하면서 전체 과정의 속도를 탐색 영역 내에서 동적 백터를 추출한다. 그리고 추출된 동작 벡터를 파라미터 모델에 적용하여 파라미터를 추출하고, 카메라의 동작을 파라미터들의 상호 관계를 이용하여 정의하므로써 최종적인 카메라의 동작을 추출한다. 본 논문에서 제안한 방법은 기존의 방법에 비해 계산 시간상의 비용을 축소시켰고, 화소 단위가 아니라 셀 단위로 카메라의 동작을 추출하므로 다른 방법에 비해 잡음에 보다 강건하다. 또한, 이동 물체의 움직임으로 발생할 수 있는 오류를 최대한 배재한다.
현존하는 진동 측정 센서는 정밀도 면에서는 대부분의 진동을 측정하기에 충분하나, 센서 한 개로 하나의 지점이나 방향에 한정하여 측정할 수밖에 없다는 단점을 갖고 있다. 반면 카메라의 경우, 정밀도나 측정 가능한 주파수 영역의 면에서는 다소 불리하지만, 한 번에 광범위한 영역의 진동을 측정할 수 있고 가격 면에서 유리하며 다자유도의 진동을 동시에 측정할 수 있다는 큰 장점을 갖고 있다. 본 연구에서는 저가의 머신 비전 카메라가 진동 측정 센서로서 어느 정도의 오차 범위 내에서 진동을 측정할 수 있는지 알아본 후, 실제 외팔보의 진동을 측정하였다. 카메라의 2차원 평면 이미지는 두 방향의 직선 운동과 한 방향의 회전 운동을 나타낼 수 있다. 먼저 단일 점의 진동을 카메라로 측정하고, LDV(Laser Doppler Vibrometer) 측정을 기준으로 한 카메라 측정의 오차를 실험적으로 교정하였다. 다음으로 다중점의 진동을 한 번에 측정하여 회전 진동과 외팔보 전체 형상의 진동을 측정하였다. 외팔보 전체 형상 진동은 주파수와 시간 영역 모두에 대하여 분석하였다.
우리나라의 국토지리정보원에서는 2년 주기로 정사영상 제작과 수치지도 수정/갱신 등을 위해 디지털 항공사진영상을 촬영하고 있다. 이러한 디지털 항공사진영상을 촬영하기 위한 항공사진측량용 카메라는 면형(Frame type) 및 선형(Line type)으로 구분된다. 항공사진영상의 컴퓨터비전 해석은 Frame type만 가능하였다. 이에 본 연구에서는 Line type 항공사진영상을 컴퓨터비전 해석으로 공간정보를 생성하고자 하였으며, 항공사진영상의 활용 방안으로 산림공간정보를 생성하고자 하였다. 그 결과 Line type 항공사진영상의 컴퓨터비전 해석으로 생성된 공간정보는 수평위치 및 수직위치 오차의 RMSE가 GSD의 4배 이내로 나타났다. 컴퓨터비전 해석으로 생성된 공간정보를 이용해 산림공간정보를 생성하였으며, 이를 이용해 수관형상의 추출, 수고의 산정이 가능함을 확인하였다. 본 연구를 통하여 항공사진영상 활용성을 제고할 수 있을 것으로 기대된다.
수작업에 의한 기존의 프로젝션(projection) 용접시스템은 작업자의 부주의로 인한 불량이 자주 발생한다. 본 논문에서는 비전카메라를 사용하여 부품과 제품의 인식, 용접 및 수량 관리를 자동으로 수행하는 프로젝션 용접시스템을 제안한다. 제안 시스템은 비전카메라를 사용하여 용접에 사용되는 부품의 유무와 놓인 상태를 검사한다. 그리고 부품의 용접 후에는 제품 수량 카운터와 드레싱 등의 항목을 자동 갱신한다. 기존 시스템과의 비교 실험을 통해 불량률을 감소시키고 생산성을 높일 수 있음을 보인다.
로봇의 현재 위지 추적은 무인 로봇 자동 항법시스템의 중요 기술로 센서 데이터로부터 로봇의 위치를 결정하고 환경맵을 구성하는 것이다. 기존 방법으로는 초음파, 레이저 등의 거리 측정 센서를 이용해 로봇의 전역 위치를 찾는 방법과 스테레오 비전을 통한 방법이 개발되었다. 거리 측정 센서만으로 로봇위치 추적 알고리즘은 계산량이 감소하고 비용이 적게 들지만 센서오차율 및 환경장애에 따른 오류가 크다. 이에 반해 스테레오 비전 시스템은 3차원 공간영역을 정확히 측정할 수 있지만 계산량이 많아 고사양의 시스템을 요구하고 알고리즘 구현에 어려움이 있다. 따라서 본 논문에서는 단일 카메라 영상과 PSD(position sensitive device) 센서를 사용하여 로봇의 현재 위치를 추적하고 환경맵을 구성하여 자율이동이 가능한 시스템을 제안한다.
본 논문에서는 카메라 내장형 텔레비전을 통해 획득한 영상을 이용한 간단한 체조 게임을 제안한다. 팔을 수평 방향으로 벌리는 과정을 간단한 체조 게임이라고 정의한다. 이를 위해 첫 번째 단계로 연속적으로 입력되는 영상의 평균 영상을 통하여 배경 영상으로 정의한다. 두 번째 단계로 배경 영상과의 차이를 이용한 사람 영역을 검출한다. 세 번째 단계로 검출된 사람 영역에 대해 세로 방향 축의 사영을 통해 특징 벡터를 구한다. 마지막 단계로 특징 벡터를 SVM(Support Vector Machine)을 이용해 학습 및 분류를 수행하여 간단한 체조 게임 인식을 위한 사람의 움직임을 구분하는 방법을 제안한다.
본 논문에서는 스테레오 비전을 이용하여 지하철 선로에 존재하는 장애물을 검출하는 기법을 제안한다. 본 논문에서는 두 대의 아날로그 카메라를 이용하여 좌우 영상을 획득하며, 영역 기반 정합을 이용하여 영상의 불균형을 계산한다. 불균형 영상의 배경을 매 프레임에서 갱신하고 현재 프레임의 불균형과의 차이에 의해 선로상의 장애물을 검출한다. 실내 역사에서 임의로 투척한 신문지, 상자, 인형과 임의로 진압한 사람을 모두 검출하였으며, 한 대의 카메라를 이용하는 기법에서 해결하기 어려운 배경과 비슷한 색상을 가지는 물체도 모두 검출하였다. 따라서 제안하는 기법은 선로상의 위험물을 검출하는 핵심 기술로 이용될 수 있다.
카메라 영상을 이용한 3차원 객체 추적 기술은 증강현실 응용 분야를 위한 핵심 기술이다. 영상 분류, 객체 검출, 영상 분할과 같은 컴퓨터 비전 작업에서 CNN(Convolutional Neural Network)의 인상적인 성공에 자극 받아, 3D 객체 추적을 위한 최근의 연구는 딥러닝(deep learning)을 활용하는 데 초점을 맞추고 있다. 본 논문은 이러한 딥러닝을 활용한 3차원 객체 추적 방법들을 살펴본다. 딥러닝을 활용한 3차원 객체 추적을 위한 주요 방법들을 설명하고, 향후 연구 방향에 대해 논의한다.
본 논문은 인간의 시각체계를 모방한 스테레오 비전 시스템을 이용해 물체까지의 거리를 측정하는 방법을 제안한다. 기존 연구에서의 거리 측정 방법은 스테레오 카메라의 중복 영역 중에서 광축 내부에 물체가 위치했을 경우에만 측정 가능하다는 단점이 있다. 그래서 본 논문에서는 두 카메라의 중복영역 중에서 광축 외부에 물체가 위치했을 경우에 그 물체까지의 거리를 측정하는 방법을 제안 한다. 본 논문에서 제안한 거리 측정 방법을 확인하기 위해 시뮬레이션을 실행하였다. 시뮬레이션 실험 결과 제안된 거리 측정 방법의 정확성을 확인하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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