본 논문에서는 피사체 인식 및 자동 선택이 가능한 모바일 폰 용 자동초점 알고리즘을 제안하였다. 제안된 알고리즘은 피사체 인식 단계와 목적물 자동 선택 단계로 구성된다. 피사체 인식 단계에서는 화면 전체에 배치된 다중 소형 측거점과 초점값 연산자를 사용하여 복수개의 피사체를 모바일 폰에 내장된 이미지 센서만을 사용하여 인식함으로써 기존의 적외선이나 초음파와 같은 외부 장치를 사용하는 방식과 달리 모바일 폰에서의 피사체 인식을 가능케 하고자 하였다 목적물 자동 선택 단계에서는 퍼지 멤버십 변수와 퍼지 추론을 통해 사용자가 촬영하고자 하는 목적물을 자동 선택하는데 이는 사진 기술이 없는 사용자라도 선명한 화질의 디지털 이미지를 획득할 수 있도록 하기 위함이다. 제안된 알고리즘은 프로그램 언어로 구현되었으며, 초점 거리 제어가 가능한 CCD 카메라와 PC를 사용하여 실시간으로 이미지를 분석, 검증하였다.
사람의 눈은 카메라와 흡사한 구조와 원리를 가지고 있어서 빛을 직접 받는 경우 조리개가 오므라지게 되어 오히려 피사체를 인식하는 데 어려움을 겪는다. 그 이유는 광원과 피사체 간의 조도(밝기) 차이로 설명할 수 있다. 사람의 동공은 눈으로 들어오는 빛의 밝기에 따라 커지고 작아진다. 따라서 광원이 너무 밝은 경우에는 상대적으로 피사체에서 반사된 빛이 안구로 적게 들어와 피사체가 오히려 어두워 보이는 결과를 초래한다. 대부분의 사람들은 이 같은 사실을 간과한채, 조명은 무조건 밝아야 한다고 믿어 왔으며, 그 결과 우리가 속한 모든 건물들은 직접조명 일색이다. 선진국에서는 이미 조명이 인체에 미치는 영향에 관한 연구가 지속적으로 발전함에 따라 이미 오래전부터 간접조명 방식이 채택됐다. 간접조명의 효과는 영역을 넘어서서 건강한 실내 공간을 조성하는 필수적인 요소로 자리매김하고 있다. 이제 현대인들은 눈에 피로감을 주는 노출형 조명보다는 점차 눈을 편하게 해서 몸과 정신의 피로를 릴렉스 시켜주는 간접조명방식으로 나아가야 할 것이다.
정확하게 피부 색상을 검출하는 방법은 얼굴 인식 및 추적, 표정 인식, 성인 영상 검출, 헬스케어 등의 다양한 분야에서 매우 유용하게 사용된다. 본 논문에서는 일반광과 실내 조명이 더해진 환경에서 피사체의 거리를 변경하면서, 그리고피사체배경의색상을변경함에따라다양한피부색상검출알고리즘의성능을비교평가한다. 실험대상은 피부톤의 차이를 보이는 남자 2명과 여자 한 명이고, 배경을 화이트, 블랙, 오렌지, 핑크, 옐로우의 5가지 색으로 구분하여 테스트를 하였다. 성능 평가에 사용한 피부색상 추출 알고리즘은 Peer 알고리즘, NNYUV, NNHSV, LutYUV, Kismet 알고리즘이며, 카메라와 피사체 사이의 거리는 60cm에서 120cm 사이로 한정하여 실험을 하였다. 성능 측정 실험 결과 피사체의 배경 변화에 따른 알고리즘이 성능의 차이를 보이는데, 전반적으로 뉴럴 네트워크를 이용한 NNHSV, NNYUV, 그리고 LutYUV이 안정적인 결과를 보여주었으며, 나머지 알고리즘들은 배경의 변화에 따라 피부색상 검출율이 영향을 많이 받았다. 본 논문에서 보여준 다양한 성능 평가 결과들은 피사체의 주변 환경이 동적으로 변화하는 실제 환경에서 상황에 따라 적응적이고 정확도가 높은 피부 색상 추출 알고리즘을 개발하는데 효과적으로 활용될 것으로 기대된다.
현재의 비디오 카메라는 인간의 눈으로 볼 수 있는 것과 동일한 화질의 비디오 영상을 얻을 수 없다. 인간의 눈은 움직이는 물체에 중점을 두고 초점을 맞추는 시각적 특성을 가진다. 하지만 현재의 비디오 카메라 시스템은 영상에 대한 인간의 눈의 시각적 특성에 대한 고려 없이 조리개와 렌즈의 조절 작업이 이루어진다. 본 논문은 이러한 비디오 카메라 시스템의 개선을 위해 인간의 눈의 시각적 특성에 기반을 둔 실시간 피사체 적응 비디오 카메라 시스템을 제안한다. 제안하는 알고리즘은 영상내에서 움직임을 가진 물체를 찾아낸 뒤, 이것에 가중치를 두고 조리개와 초점제어 작업의 순서로 이루어진다. 움직이는 물체는 영상 코덱의 움직임 정보를 파악하여 찾아내었다. 제안된 알고리즘은 프로그램언어로 구현되었으며, 초점거리와 조리개제어가 가능한 카메라와 PC를 사용하여 영상을 분석, 검증하였다.
전자 정보 기술이 발전함에 따라, 스마트폰의 계산 능력은 더욱 막강해지고 저장장치의 용량은 더욱 거대해지고 있다. 이에 따라, 유용한 새로운 스마트폰 서비스가 많이 등장하고 있는데, 상황인지 서비스와 모바일 증강 현실이 근래에 가장 많이 연구되고 있는 대표적인 주제이다. 이러한 새로운 서비스에서 스마트폰에 장착된 카메라로 촬영한 사진 속의 개체를 인지하는 것은 매우 중요한 역할을 수행한다. 그래서 사진을 인지하는 연구가 많이 출판되었는데, 대부분은 처리 시간이 매우 긴 이미지 인지 기술 기반이다. 이와 반대로, 본 논문은 스마트폰의 센서로부터 수집한 데이터와 전자지도를 이용하여 사진 속의 개체를 인지하는 매우 빠르고 효율적인 방법을 제안한다. 제안하는 방법은 스마트폰이 제공하는 현재 위치와 방향각으로 카메라의 시선을 구하고, 카메라 시선과 교차하는 전자지도의 요소들을 찾는다. 그리고 교차하는 요소들을 조사하여 사진 속의 개체를 인지한다.
2차원 이미지 또는 영상을 통한 자세 추정의 경우, 영상 내에서 발생할 수 있는 탐지 오류, 피사체 잘림, 폐색(Occlusion) 등으로 인해 자세 추정 정확도가 감소할 수 있다. 본 논문에서는 4장 이상의 다양한 각도로 촬영한 이미지를 NeRF(Neural Radiance Fields)를 통해 이미지 합성(Image synthesis)을 진행하여 3차원 모델을 생성한다. 이후 DeepLabCut을 사용하여 관절 좌표와 골격(Skeleton)을 구축한다. 구축한 골격을 인공지능에 학습시킨 뒤 2차원 영상에서의 관절 좌표 인식, 골격 구축, 자세 추정을 진행한다. 2차원 영상 테스트 데이터를 통해, 3차원 모델을 사전 학습한 인공지능 모델과 기존 2차원 이미지를 사용하여 학습한 인공지능 모델의 자세 추정 정확도를 비교한다.
영상처리라는 것은 문자를 인식하거나 물체를 인식하는 등 어떠한 물체의 특징을 추출하여 그에 대한 정보를 가지고 자동제어 시스템이나 인식시스템에 도입하는 것이다. 그러나 이러한 시스템들에 도입시키기 위해서는 찾고자 하는 물체의 특징을 잘 검출할 수 있어야 하며 검출된 특징의 패턴도 잘 잘 구별해야 한다. 그러나 본 논문에서 다루고 있는 고무 타이어의 특성은 배경과 문자열이 존재하는 특징면이 잘 구분되지 않는다는 것이다. 이것은 곧 특징 추출이 어렵다는 것을 간접적으로 나타내고 있는 것이다. 그러므로 수많은 논문에서 손실된 특징 정보를 복원하기 위한 기술과 끊어진 문자 정보를 유추하여 맞춰 내는 등의 기술을 많이 연구해 왔다. 그러나 우리는 무엇보다 처음에 입력받는 영상이 좋아야만 나머지 필터링이나 영상 처리기법이 쉽다고 생각하여 입력 영상을 개선시킬 수 있는 광학적인 환경에 관심을 두기로 하였다. 본 논문은 이리한 영상처리기법 중에서 입력 영상을 보다 선명하게 받아들이기 위한 조건을 찾고 광학적인 이론을 찾고자 하는 논문이다. 본 논문은 타이어를 생산하는 라인에서 타이어에 각인되어 있는 문자를 인식하고 상위 컴퓨터인 호스트 컴퓨터에 자료를 전송함으로써 물류를 관리하고, 다음 공정인 전수 검사공정에서 각 타이어에 맞는 휠을 끼우기 위한 작업을 위한 것이다. 이러한 시스템을 위해서는 나은 양질의 입력영상을 획득해야만 인식과정에서 오인식을 줄일 수 있고 자동화 공정에 응용할 수 있다. 양질의 입력영상을 획득하기 위해서는 빛의 입사각도와 피사체가 이루는 각도가 어떠한 각의 형태를 가지는가 하는 것이 중요하며 또한 이것을 받아들이는 카메라의 각도가 피사체와 어떠한 각을 이루는가? 하는 것도 중요한 문제이다. 본 논문에서는 이에 대한 최적조건을 실험적인 방법으로 찾고, 이에 대한 결과를 광학적으로 증명해 보고자 한다.
현대 사회에서 스마트폰은 장착된 고화질의 카메라를 이용하여 광학문자인식시스템을 구현할 수 있다. 광학문자시스템으로부터 인식된 문자들은 또한 TTS를 이용하여 시각장애인들에게 음성 서비스를 제공할 수 있다. 문자 정보가 들어있는 객체에 대하여 스마트 폰 카메라를 사용하여 촬영하는 것도 시각장애인들에게는 다소 어려운 일이다. 왜냐하면 피사체의 촬영 이미지를 볼 수가 없기 때문이다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 본 논문에서는 스마트폰의 자이로 센서를 사용하여 시각장애인들의 올바른 촬영을 유도하는 방법을 제안한다. 구현된 프로그램을 사용하여 모의 실험한 결과, 제안된 방법은 같은 객체로부터 보다 많은 문자를 인식하는 것을 확인할 수 있었다.
최근 입체영상 콘텐츠를 소비하기 위한 인프라는 급속도로 구축되고 있지만, 이러한 수요를 충족시킬만한 입체영상 제작기반은 부족한 상황이다. 지금의 입체영상 제작환경에서는 기존에 평면영상을 제작하던 것과 같은 방법으로 입체영상을 제작하고 있다. 그로 인해 인간의 시지각과 카메라의 특성이 고려되지 않은 영상이 제작되고, 이것은 입체효과의 저하와 함께 영상 속 피사체의 크기가 현실과 다르게 왜곡되어 나타나는 등의 문제로 이어지고 있다. 본 논문에서는 이러한 문제를 인식하고 더 나은 입체영상 콘텐츠 제작을 위해, 입체영상 관람 시 나타나는 인간의 크기 지각 특성을 고려한 입체 카메라의 광축 간격 조절에 대하여 연구하였다. 우선, 카메라의 광축 간 거리에 따라 영상 속에 나타나는 피사체의 면적 변화와 비율 데이터를 산출하였고, 광축 간격을 변화시키며 실제 입체영상을 촬영, 관람자들을 대상으로 설문을 진행하였다. 그 결과 인간의 입체시는 인간의 두 눈간 거리인 6.5cm를 기준으로 약 60%에서 2,000% 범위인 3.9cm에서 130cm 내에서는 광축 간 거리가 변화하더라도 크기 지각에 왜곡을 느끼지 않는다. 그러므로 입체영상 촬영할 때 광축 간격을 3.9cm에서 130cm 내에서 유지한다면 영상 관람에도 크기 지각에 문제가 발생하지 않고 실제와 동일한 크기로 느껴지는 영상을 제작할 수 있을 것이다.
2차원 이미지를 통한 자세 추정의 경우 관절이 겹치거나 가려져 있는 등의 인식 저해 요소로 인하여 자세 추정 정확도가 감소하는 한계가 있다. 본 논문에서는 GAN을 통해 2차원 이미지를 3차원으로 증강한 뒤 자세를 추정하는 기법을 제안한다. 제안하는 방법은 2차원 이미지의 평면좌표 값에서 GAN을 통해 노이즈 벡터 z축 값과 피사체에 투영되는 빛의 방향 값을 반영한 3차원 이미지를 만든다. 이러한 이미지 합성 과정을 거친 후 DeepLabCut을 사용해 관절 좌표를 추출하고 자세 추정 및 분류를 진행한다. 이를 통해 2차원에서의 자세 추정 정확도 향상을 기대할 수 있으며, 향후 이를 기반한 이상행동 탐지 분야에서 적용할 수 있다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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