구조광(structured-light)을 이용한 3차원 복원 기술은 카메라 영상과 프로젝터 영상에서 구조광 코드(code)의 일치점을 탐색하고 그 점의 3차원 좌표를 획득하는 기술이다. 일치점의 3차원 좌표를 계산하기위해서는 카메라와 프로젝터의 보정(calibration)이 선행되어야 한다. 또한 복원된 3차원 형상의 정확도는 카메라와 프로젝터의 보정 결과에 영향을 받는다. 기존의 카메라-프로젝터 보정 기술은 고가의 장치를 사용하거나 복잡한 알고리즘을 사용하여 시간과 비용에 대한 효율성이 낮았다. 본 논문에서는 쉽고도 정밀한 카메라-프로젝터 보정 기술을 제안하고자 한다. 제안하는 기술은 복잡한 장치 또는 알고리즘이 필요치 않고 영상처리 기술로만 구현이 가능하기 때문에 3차원 형상복원의 효율성을 높일 수 있다. 두 종류의 카메라-프로젝터 장치에 대한 보정 실험 결과를 보였으며, 보정된 카메라와 프로젝터의 투영 오차 및 월드 기준점의 3차원 복원 오차를 측정하여 제안하는 알고리즘의 정밀도를 분석하였다.
This paper describes a relative localization algorithm using odometry data and consecutive local maps. The purpose of this paper is the odometry error correction using the area matching of two consecutive local maps. The local map is built up using a sensor module with dual laser beams and USB camera. The range data form the sensor module is measured using the structured lighting technique (active stereo method). The advantage in using the sensor module is to be able to get a local map at once within the camera view angle. With this advantage, we propose the AVS (Aligned View Sector) matching algorithm for. correction of the pose error (translational and rotational error). In order to evaluate the proposed algorithm, experiments are performed in real environment.
The structured lighting technique is a very accurate depth measurement method. One problem in this technique is that the laser light is invisible very often partly or as a whole caused from occlusion, light absorbtion, and reflection on the surface. If there is no laser light detected on a row of the image frame, the depth could not be computed at the point on the row. In this paper, a Dynamic Programing-based efficient laser line tracking algorithm is proposed to find the most likely line of the laser light utilizing all the possible information of the laser light trace. The performance of the algorithm is shown.
깊이지도를 구하는 방법 중 많이 사용되어지는 방법으로 줄무늬 패턴을 이용하는 방법이 존재한다. 이 방법은 프로젝터-카메라 시스템(Pro-Cam System)을 이용하며 프로젝터로 조사한 패턴을 카메라로 촬영하여 원래의 패턴과 촬영된 패턴간의 기하학적인 관계를 구하여 깊이지도를 구하는 방법이다. 본 논문에서는 이와 같이 구조광을 이용하는 깊이지도 획득 시스템에서 효과적으로 멀티 쓰레드를 사용하여 실시간 처리하는 것을 제안한다. 일반적으로 자주 사용되는 멀티 쓰레딩에는 CPU의 쓰레드를 이용하는 OpenMP와 GPU의 쓰레드를 이용하는 CUDA가 있다. 이 두 가지 기법은 수행하는데 차이점이 존재하기 때문에 상황에 따라 OpenMP가 더 좋은 효율을 보이는 부분이 있고 CUDA가 더 좋은 효율을 보이는 부분이 있다. 따라서 본 논문에서는 이 두 가지에 대해서 각 부분의 특성에 맞게 더 좋은 효율을 보이는 멀티 쓰레드를 적용하였다. 결과적으로 제안된 방법은 $1280{\times}800$의 영상에 대해 25fps 이상의 깊이지도를 획득할 수 있었다.
구조화 조명을 사용한 거리측정에 동적계획법을 적용함으로써 거리 측정의 정확성이 대폭 향상된 방법을 제안하였다. 구조화 조명을 사용한 거리 측정방법은 거리정보가 조명에 해당하는 화소의 위치에 의해 계산될 수 있다는 점을 이용한 것이다. 그러나, 이 구조화 조명 빛이 물체의 표면에서 흡수되거나 반사됨으로서 흐리거나 잘 보이지 않는 경우가 많다. 이 문제를 해결하기 위해서 본 연구에서는 동적계획법을 사용하였다. 동적 계획법을 위한 셀간 비용(cost)값은 화소 밝기 값의 역수를 사용하였으며, 상단과 하단에 각각 시작선 혹은 목표선을 설정하였다. 이 알고리즘의 장점은 동적 계획 법의 최적화 능력을 사용하므로, 구조화 조명선의 약한 흔적이나 부분적으로 절단된 조명선 위치도 잘 찾아낼 수 있다. 이 알고리즘을 사용하여 다양한 3 차원 물체를 복원한 실험 결과를 제시하였다.
This paper describes a technique, which analyzes the functional instability of the ankle using three-dimensional scanner. The technique is based on the structured light pattern projection method, which is performed by using one digital still camera and one LCD projector. This system can be easily realized with the low cost. The measuring result has high accuracy. The measuring error is about 0.2 mm or less. Using this technique the three-dimensional posture of the leg and foot of the target person are measured and analyzed.
This paper describes a procedure of the map-based localization for mobile robots by using a sensor fusion technique in structured environments. A combination of various sensors with different characteristics and limited sensibility has advantages in view of complementariness and cooperation to obtain better information on the environment. In this paper, for robust self-localization of a mobile robot with a monocular camera and a laser structured light sensor, environment information acquired from two sensors is combined and fused by a Bayesian sensor fusion technique based on the probabilistic reliability function of each sensor predefined through experiments. For the self-localization using the monocular vision, the robot utilizes image features consisting of vertical edge lines from input camera images, and they are used as natural landmark points in self-localization process. However, in case of using the laser structured light sensor, it utilizes geometrical features composed of corners and planes as natural landmark shapes during this process, which are extracted from range data at a constant height from the navigation floor. Although only each feature group of them is sometimes useful to localize mobile robots, all features from the two sensors are simultaneously used and fused in term of information for reliable localization under various environment conditions. To verify the advantage of using multi-sensor fusion, a series of experiments are performed, and experimental results are discussed in detail.
This paper describes a coordinate measuring technique based on optical triangulation using the two images. To overcome the defect of structured light system which measures coordinate point by point, light source is replaced by CCD camera. Pixels in CCD camera were considered as virtual light source. The overall geometry including two camera images is modeled. Using this geometry, the formula for calculating 3D coordinate of specified point is derived. In a word, the ray from a virtual light source was reflected on measuring point and the corresponding image point was made on the other image. Through the simulation result, validation of formula is verified. This method enables to acquire multiple points detection by photographing.
Young Suk Kim;Seungwoo Han;Hyun-Seok Yoo;Heung-Soon Lim;Jeong-Hoon Lee;Kyung-Seok Lee
국제학술발표논문집
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The 3th International Conference on Construction Engineering and Project Management
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pp.487-492
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2009
A large-scaled research project titled "Intelligent Excavating System (IES)" sponsored by Korean government has launched in 2006. An issue of real-time 3D terrain modeling has become a crucial point for successful implementation of IES due to many application limitations of state-of-the-art techniques developed in various high-technology fields. Many feasible technologies such as laser scanning, structured lighting and so on were widely reviewed by professionals and researchers for one year. Various efforts such as literature reviews, interviews, and indoor experiments make us select a structural light technique and stereo vision technique as appropriate techniques for accomplishment of real-time 3D terrain modeling. It, however, revealed that off-the-shelf products of structural light and stereo-vision technique had many technical problems which should be resolved for practical applications in IES. This study introduces diverse methods modifying off-the-shelf package of the structural light method, one of feasible techniques and eventually allowing this technique to be successfully utilized for achieving fundamental research goals. This study also presents many efforts to resolve practical difficulties of this technique considering basic characteristics of excavating operations and particular environment of construction sites. Findings showed in this study would be beneficial for other researchers to conduct new researches for application of vision techniques to construction fields by provision of detail issues about practical application and diverse practical methods as solutions overcoming these issues.
Three dimensional data acquisition system based on the structured light is developed in this work. The system is composed of a CCD camera, slide projector, and various image processing programs. Calibration procedures and several image processing steps which are necessary to get the rnage data are described. A new grid labeling technique and a grid pattern are devised to improve the accuracy of th eobtained data. Preliminary experimental result shows that the developed system may be used as a simple and cheap 3D data acquisition system. Severla suggestions are included for further research.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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