KR100526397B1 - Method for producing the global image mosaic - Google Patents

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Abstract

본 발명은 글로벌 영상 모자이크 방법에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 인접한 영상간의 호모그라피 생성시에 발생되는 에러의 누적을 감소시킬 수 있으며, 알고리즘의 순차적 구조, 빠른 실행 시간, 일정량의 시스템 메모리 유지, 방향 불확실성 및 유사성 등의 특징을 살린 그리드 구조를 사용함으로써 실시간 응용에 적합한 글로벌 영상 모자이크 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a global image mosaic method, and more particularly, to reduce an accumulation of errors generated when generating homographies between adjacent images. The present invention relates to a sequential structure of an algorithm, a fast execution time, a certain amount of system memory, and a direction. The present invention relates to a global image mosaic method suitable for real time applications by using a grid structure utilizing features such as uncertainty and similarity.

본 발명의 글로벌 영상 모자이크 방법은, 순차적으로 입력되는 영상을 모자이크하기 위한 방법에 있어서, 구조적으로 입력되는 영상중의 최초 영상을 기준 모자이크 평면(M)으로 설정하고, 상기 기준 모자이크 평면(M)과 순차적으로 입력되는 영상들과의 호모그라피(Qi)를 각각 구하여 상기 기준 모자이크 평면(M)에 입력되는 영상들을 순차적으로 결합하는 것을 특징으로 한다.In the global image mosaic method of the present invention, in the method for mosaicing sequentially input images, the initial image among the structurally input images is set as the reference mosaic plane M, and the reference mosaic plane M Obtaining homographies (Q i ) with images that are sequentially input may be sequentially combined with images input to the reference mosaic plane (M).

Description

글로벌 영상 모자이크 방법{Method for producing the global image mosaic}Global image mosaic method {Method for producing the global image mosaic}

본 발명은 글로벌 영상 모자이크 방법에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 인접한 영상간의 호모그라피 생성시에 발생되는 에러의 누적을 감소시킬 수 있으며, 알고리즘의 순차적 구조, 빠른 실행 시간, 일정량의 시스템 메모리 유지, 방향 불확실성 및 유사성 등의 특징을 살린 그리드 구조를 사용함으로써 실시간 응용에 적합한 글로벌 영상 모자이크 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a global image mosaic method, and more particularly, to reduce an accumulation of errors generated when generating homographies between adjacent images. The present invention relates to a sequential structure of an algorithm, a fast execution time, a certain amount of system memory, and a direction. The present invention relates to a global image mosaic method suitable for real time applications by using a grid structure utilizing features such as uncertainty and similarity.

컴퓨터 하드웨어기술의 발전으로 컴퓨터에서 동영상을 출력하는 것이 용이해짐에 따라서 동영상은 기존의 미디어를 대체 및 보완하는 중요한 정보전달매체로서 자리잡아 가고 있다. 이러한 동영상은 온라인과 오프라인 상에서 유통되고 있으며, 통상적으로 수 십 내지 수 백 Mb, 또는 Gb의 대용량을 가지고 있기 때문에 동영상의 저장, 전송, 검색 및 디스플레이하는데 어려움이 있다. 따라서 요약되고 압축된 형태로 동영상을 효율적으로 저장, 전송, 검색 및 디스플레이하기 위한 다양한 기술들이 개발되고 있다.As computer hardware technology makes it easier to output video from a computer, video is becoming an important information transmission medium that replaces and supplements existing media. These videos are distributed online and offline, and typically have a large capacity of tens to hundreds of Mb or Gb, which makes it difficult to store, transmit, search, and display the videos. Accordingly, various techniques for efficiently storing, transmitting, searching, and displaying moving images in a summarized and compressed form have been developed.

이러한 기술중의 하나가 영상 모자이크(Image Mosaic) 방법이다. 영상 모자이크란 특정한 동영상에서 각 영상들간의 프로젝티브 트랜스포메이션(Projective Transformation)을 계산하여 모든 동영상들을 하나의 영상으로 표현하는 기술이다.One such technique is the Image Mosaic method. Image mosaic is a technology that expresses all moving images as a single image by calculating a projected transformation between each image in a specific moving image.

대부분의 영상 모자이크들은 시간적으로 인접한 영상간의 호모그라피(Homography)를 구하는 것으로부터 시작된다. 호모그라피는 인접한 두영상을 접합할 때 두 영상간의 이미지 포인트들의 대응관계(즉 warping parameter들)를 표현하는 3X3 행렬을 의미한다. 일련의 동영상에서 모든 인접 영상간의 호모그라피를 계산한 후에 이것들을 연속적으로 결합함으로서 전체 비디오 영상열을 하나의 영상으로 표현할 수 있다. 이러한 영상표현방식을 페어와이즈 로컬 레지스트레이션(Pairwise Local Registration) 이라고 한다. 그러나 상기한 종래 페어와이즈 로컬 레지스트레이션은 인접 영상간의 호모그라피만을 계산하여 연결하기 때문에 에러가 누적되어 전체 모자이크된 영상은 선명한 결과를 보여 주지 못하는 문제점이 있다.Most image mosaics begin by obtaining homography between adjacent images in time. Homography refers to a 3X3 matrix representing the correspondence (ie warping parameters) of image points between two images when joining two adjacent images. After calculating the homographies between all adjacent images in a series of videos, the entire video sequence can be expressed as a single image by combining them successively. This image expression method is called Fairwise Local Registration. However, since the conventional pairwise local registration calculates and connects only homographies between adjacent images, an error is accumulated and the entire mosaic image does not show a clear result.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 글로벌 모자이크(Global Mosaic) 방법이 개발되었다. 글로벌 모자이크 방법에 대한 연구에 의하면, James Davis는 "Mosaics of Scenes with Moving Objects" IEEE Comp, Soc. Conf. On Comupter Vision and Pattern-Recognition(CVPR1998)에서, 모든 가능한 페워와이즈(pairwise) 호모그라피로부터 선형시스템(linear system)을 구성하여 이를 계산함으로서 글로벌 에러를 감소시키는 방법을 제안하였다. 또한 H. W. Kim (및 H. S. Hong)은 "Soccer video mosaicking using self-calibration and line tracking", In Proc. International Conference on Pattern Recognition, 2000에서, 라인피쳐(line feature)와 셀프 칼리브레이션(self-calibration)을 이용한 방법을 제안하였다. 또한 H. Y. Shum(및 R. Szeliski)는 "Paroramic Image Mosaics", Technical Report MSR-TR-97-23, Microsoft Research, 1997에서 파노라믹 모자이크에서 모든 겹치는 영역에서 패치 기반 정렬(Patched based Alignment)을 통하여 레이 디렉션(Ray Direction) 사이의 에러를 최소화하여 글로벌 에러를 감소시키는 방법을 제안하였다. 또한 H. W. Kim(및 H.S. Hong)은 "Graph-based Global Registration of Dynamics Scenes", Journal of Electronic Imaging, 2001에서 그래프모델에 기반한 글로벌 모자이크 방식을 제안하였다. 또한 Sawhney. H.S는, 모자이크 평면으로서의 호모그라피를 직접 구함으로써 에러를 최소화하고자 하였으며, Philip F. McLauchlan은 번들 어드져서트(bundle adjust)를 적용한 것들이 공개되어 있다.To solve this problem, a global mosaic method has been developed. According to a study on the global mosaic method, James Davis writes "Mosaics of Scenes with Moving Objects" IEEE Comp, Soc. Conf. In On Comupter Vision and Pattern-Recognition (CVPR1998), we proposed a method to reduce global error by constructing and calculating a linear system from all possible pairwise homographies. H. W. Kim (and H. S. Hong) also described "Soccer video mosaicking using self-calibration and line tracking", In Proc. In International Conference on Pattern Recognition, 2000, a method using line features and self-calibration was proposed. HY Shum (and R. Szeliski) also described patched based alignment in all overlapping regions of a panoramic mosaic in "Paroramic Image Mosaics", Technical Report MSR-TR-97-23, Microsoft Research, 1997. A method of reducing global errors by minimizing errors between ray directions has been proposed. H. W. Kim (and H.S. Hong) also proposed a global mosaic approach based on graph models in "Graph-based Global Registration of Dynamics Scenes", Journal of Electronic Imaging, 2001. Also Sawhney. H.S sought to minimize errors by directly obtaining homographies as mosaic planes, and Philip F. McLauchlan discloses the application of a bundle adjust.

그러나 상기한 것과 같은 종래 글로벌 영상 모자이크 방법들은, 기본적으로 페어와이즈 호모그라피(Pairwise Homography)를 계산한 후에 이를 기반으로 하여 각 제안된 방법들을 적용하기 때문에 누적된 에러를 포함하는 상태에서 전체를 조정하게 된다. 따라서 실제의 영상 시퀀스상에서 누적된 에러가 많은 경우에는 영상 모자이크가 선명한 결과를 가져오지 못하는 근본적인 문제점이 있었다.However, the conventional global image mosaic methods such as the above, basically calculate the Pairwise Homography and then apply each of the proposed methods based on this to adjust the whole in the state including the accumulated error. do. Therefore, there is a fundamental problem that the image mosaic does not produce a clear result when there are many accumulated errors in the actual image sequence.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 인접한 영상간의 호모그라피 생성시에 발생되는 에러의 누적을 감소시킬 수 있으며, 알고리즘의 순차적 구조, 빠른 실행 시간, 일정량의 시스템 메모리 유지, 방향 불확실성 및 유사성등의 특징을 살린 그리드 구조를 사용함으로서 실시간 응용에 적합한 글로벌 영상 모자이크 방법을 제공하는데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to reduce the accumulation of errors generated when generating homographies between adjacent images. In addition, the present invention provides a global image mosaic method suitable for real-time applications by using a grid structure that utilizes features such as directional uncertainty and similarity.

본 발명의 다른 목적은 종래 특징점 정합에 기초하지만 더욱 개선된 방식의 페어와이즈 글로벌 레지스트레이션을 제공함으로서 글로벌 에러의 누적을 획기적으로 감소시킬 수 있는 글로벌 영상 모자이크 방법을 제공하는데 있다.It is another object of the present invention to provide a global image mosaic method that can significantly reduce the accumulation of global errors by providing a pairwise global registration in a more advanced manner based on conventional feature point matching.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 글로벌 영상 모자이크 방법은, 순차적으로 입력되는 영상을 모자이크하기 위한 방법에 있어서, 구조적으로 입력되는 영상중의 최초 영상을 기준 모자이크 평면으로 설정하고, 상기 기준 모자이크 평면과 순차적으로 입력되는 영상과의 호모그라피를 각각 구하여 상기 기준 모자이크 평면에 영상들을 순차적으로 결합하는 것을 특징으로 한다.In the global image mosaic method of the present invention for achieving the above object, in the method for mosaicing the sequentially input image, the first image of the structurally input image is set as a reference mosaic plane, and the reference mosaic plane Obtaining homographies with sequentially input images, respectively, and sequentially combining the images with the reference mosaic plane.

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 글로벌 영상 모자이크 방법을 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a global image mosaic method of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

본 발명은 인접한 영상간의 호모그라피 생성시에 발생되는 에러의 누적을 감소시킬 수 있으며, 알고리즘의 순차적 구조, 빠른 실행 시간, 일정량의 시스템 메모리 유지, 방향 불확실성 및 유사성등의 특징을 살린 그리드 구조를 사용함으로서 실시간 응용에 적합한 글로벌 영상 모자이크 방법에 관한 것이다.The present invention can reduce the accumulation of errors generated during homography between adjacent images, and uses a grid structure utilizing features such as sequential structure of algorithm, fast execution time, maintenance of a certain amount of system memory, directional uncertainty and similarity. The present invention relates to a global image mosaic method suitable for real time applications.

본 발명의 방법에서는 또한 종래 특징점 정합에 기초하지만 더욱 개선된 방식의 페어와이즈 레지스트레이션에 의한 페어와이즈 호모그라피를 제공함으로서 글로벌 에러의 누적을 획기적으로 감소시킬 수 있다. 이러한 페어와이즈 레지스트레이션은 코너특성, 매칭의 유사성(similarity), 및 방향 불확실성(directional uncertainty)을 사용함으로서 영상전체에 고르게 분포한 특징을 안전하게 사용할 수 있고 빠른 시간안에 계산이 수행된다. 또한 라인선상에 위치한 특징을 사용함으로서 라인특징을 사용할 수 있는 효과를 가진다.The method of the present invention can also drastically reduce the accumulation of global errors by providing pairwise homography based on conventional feature point matching but by an improved manner of pairwise registration. Such pairwise registration uses corner characteristics, similarity of matching, and directional uncertainty to safely use evenly distributed features throughout the image, and calculation is performed in a short time. In addition, by using the feature located on the line line has the effect that can use the line feature.

또한 새로운 그래프구조가 제시되며, 이러한 그래프상에서 사용가능한 시퀀셜한 최단경로검색(SSPS: Sequential Shortest Path Search) 알고리즘이 제공되어서 최단경로를 찾고 정합위치를 새롭게 결정한다.In addition, a new graph structure is presented, and a sequential shortest path search (SSPS) algorithm available on the graph is provided to find the shortest path and newly determine the matching position.

본 발명의 방법은 통상 동영상을 표시할 수 있는 컴퓨터 시스템에서 작동가능하며, 처리속도 및 정확성을 증대시키기 위하여 전용 시스템을 구성하여 작동시키는 것도 가능함은 명백하다.It is apparent that the method of the present invention is usually operable in a computer system capable of displaying moving images, and it is also possible to configure and operate a dedicated system to increase processing speed and accuracy.

먼저, 본 발명의 방법에 사용되는 인접한 영상간의 호모그라피 산출방식을 설명하고, 시퀀셜한 최단경로검색(SSPS)에 대하여 설명한다.First, a method for calculating homographies between adjacent images used in the method of the present invention will be described, and sequential shortest path search (SSPS) will be described.

호모그라피 Hi는 인접한 영상(Ii-1,Ii)간의 변환관계를 나타내는 행렬이다. 인접한 i번째 영상(Ii)에 대하여 이전 영상(Ii-1)과의 호모그라피(Hi)는 수학식 1과 같은 관계로 표시된다. 본 발명의 방법에서 호모그라피는 계층구조에 기반한 특징점 정합(feature matching)에 기초하여 새로이 제안된 방식이 사용된다. 계층구조를 사용함으로 해서 속도 개선 효과와 국지 해(local minimum)에 빠지지 않는 장점을 가진다.Homography Hi is a matrix representing the transformation relationship between adjacent images (I i-1 , I i ). With respect to the adjacent i-th image I i , the homography Hi with the previous image I i-1 is expressed in a relationship as shown in Equation 1 below. In the method of the present invention, the newly proposed scheme is used based on hierarchical feature matching. Using a hierarchical structure has the advantage of speed improvement and local minimum.

상기와 같은 호모그라피 Hi 를 구하는 방법은, 먼저 a) 가우시안 피라미드를 생성하고, 가장 낮은 레벨에서의 주파수영역변환을 통하여 두 영상간의 대략적인 변위(translation)를 구하는 단계와, b) 피라미드 레벨을 원래 영상 크기까지 키워가면서 Ii-1 영상에서 특징점(feature points)을 추출하는 단계와, c) Ii 영상과의 특징점 정합을 위한 NCC를 수행하는 단계와, d)NCC를 통하여 매칭되는 정합된 특징점들의 쌍들로부터 리스트 스퀘어(least square)를 이용하여 현재 레벨에서의 호모그라피를 구하는 단계를 포함한다.The method for obtaining homography H i includes the steps of: a) generating a Gaussian pyramid, obtaining approximate translation between the two images through frequency domain transformation at the lowest level, and b) calculating the pyramid level. Extracting feature points from the I i-1 image while increasing the original image size, c) performing NCC for matching feature points with the Ii image, and d) matching feature points matched through the NCC. Obtaining homographies at the current level using a list square from the pairs of?

가우시안 피라미드는, 어떠한 영상이 주어졌을 때 그것을 단계적으로 축소시켜서 여러 장의 영상을 만드는 이미지 피라미드를 생성하는 기법중의 하나로서, 가우시안 필터링(Gaussian Filtering)을 수행한 후에 픽셀들을 서브샘플링(subsampling) 하는 방식이다.The Gaussian pyramid is one of the techniques of creating an image pyramid that scales down a given image to produce multiple images. It is a method of subsampling pixels after Gaussian filtering. to be.

먼저 가우시안 피라미드(Gaussian pyramid)를 생성하고, 가장 낮은 레벨에서 주파수 영역으로의 변환을 통해 두 영상간의 대략적인 트랜스레이션(translation:평행이동값)을 구한다. First, a Gaussian pyramid is generated, and a rough translation between two images is obtained by transforming from the lowest level to the frequency domain.

상기와 같은 가우시안 피라미드를 사용할 경우 속도를 개선해 줄 뿐만 아니라 원래 영상 크기에서 수행할 경우의 local minimum에 빠지는 단점을 해결할 수 있다는 장점도 가지고 있다. Using the Gaussian pyramid as described above not only improves the speed, but also has the advantage of solving the disadvantage of falling into the local minimum when performed at the original image size.

이후 피라미드 레벨을 원래 영상 크기까지 키워가면서 Ii-1 영상에서 특징점(feature point)들을 추출하고 Ii 영상과의 Normalized Cross Correlation(NCC)을 통하여 정합 위치를 찾아 정합된 특징점들의 쌍들로 현 레벨에서의 호모그라피(Hi-1,i)를 구한다.After increasing the pyramid level to the original image size, the feature points are extracted from the I i-1 image, and the matching position is found through the normalized cross correlation (NCC) with the I i image. Obtain homographies (H i-1, i ) of.

계산의 편의를 위하여 상기 수학식 1에서 를 1로 가정하면 수학식 2를 유도할 수 있고, 모든 P개의 특징점 정합(feature matching)에 대하여 수학식 2를 만족해야 한다. 수학식 1로부터 유도되는 수학식 2는 다음과 같다.For convenience of calculation, if Equation 1 is assumed to be 1, Equation 2 can be derived, and Equation 2 must be satisfied for all P feature matching. Equation 2 derived from Equation 1 is as follows.

여기에서 H는 하기의 수학식 3과 같이 표현된다.Here, H is expressed as in Equation 3 below.

특징점 정합(feature matching)은 하기의 수학식 4와 같이 전체 에러를 최소화하는 호모그라피 Hi를 least square 방법을 사용하여 구한다.Feature matching (feature matching) is obtained by using a least square method homo homography H i to minimize the overall error, as shown in equation (4).

현재 피라미드 레벨에서의 특징점 정합은 이전 레벨에서의 값을 사용하게 되므로 하위 레벨에서 한번의 특징점 추출이 이루어지고 상위레벨에서는 특징점 분포가 적은 부분에서만 새로 추출한다. Feature point matching at the current pyramid level uses the values from the previous level, so one feature point extraction is performed at the lower level, and a new feature is extracted only at a portion having a small feature point distribution at the upper level.

또한 그래프(graph)는 노드(node)와 에지(edge)로 구성된 네트웍 구조를 의미한다. 에지는 노드와 노드를 연결하는 방향성을 가지는 경로를 나타내고, 각 에지는 노드에서 노드로 가는 코스트를 갖는다. 최단경로(shortest path)는 한 노드에서 다른 노드로 가는 최소의 총코스트를 가지는 경로를 의미하며, 딕스트라(Dijkstra) 알고리즘이 최단경로를 검색하는 대표적인 예이다.In addition, a graph refers to a network structure composed of nodes and edges. An edge represents a path with a direction that connects a node to a node, and each edge has a cost from node to node. The shortest path refers to a path having a minimum total cost from one node to another node, and is a representative example of the Dijkstra algorithm searching for the shortest path.

본 발명에서는 그래프이론에 기반하여 문제에 적합한 그래프 구조를 정의하고 실시간 응용에 사용될 수 있는 순차적이고 빠른 최단경로서치방법을 제안하여, 글로벌 모자이크에 적용한다.In the present invention, a graph structure suitable for a problem is defined based on graph theory, and a sequential and fast shortest diameter etching method that can be used for real-time application is proposed and applied to a global mosaic.

먼저, 본 발명에 적용되는 그래프구조는 다음과 같이 정의된다.First, the graph structure applied to the present invention is defined as follows.

1)에지코스트는 항상 0보다 크거나 같은 값을 갖는다.1) The edge cost always has a value greater than or equal to zero.

2)그래프의 노드는 순차적으로 그래프구조안에 입력된다.2) The nodes of the graph are sequentially entered in the graph structure.

3)그래프의 시작노드는 항상 첫 번째 들어오는 노드가 되며, 모든 에지는 항상 먼저 들어온 노드에서 나중에 들어온 노드로의 방향을 갖는다.3) The start node of the graph is always the first incoming node, and all edges always have a direction from the first node to the next node.

4)이미 존재하는 노드들과의 에지코스트는 노드가 새로 들어올 때 계산된다.4) The edge coast with existing nodes is calculated when the node comes in.

상기와 같이 정의되는 그래프구조내에서 각각의 노드들에 대한 최단경로를 검색하기 위한 SSPS(Sequential Shortest Path Search) 알고리즘이 도 2에 표시되어 있다. 상기 알고리즘은 C, C++, 어셈블러, 자바 등과 같은 프로그래밍 언어로 작성될 수 있다. A sequential shortest path search (SSPS) algorithm for searching the shortest path for each node in the graph structure defined above is shown in FIG. 2. The algorithm may be written in a programming language such as C, C ++, assembler, Java, or the like.

상기한 SSPS 알고리즘을 적용하기 위해서는 기본적으로 N개의 노드가 순차적으로 들어온다고 가정한다. n번째 노드가 입력되었을 때 n-1번째까지의 노드들을 각 노드들이 가지고 있는 총코스트 W가 작은 순서가 되도록 배열하고 순서에 해당하는 노드의 번호를 s[] 배열에 저장한 후 총 코스트 W가 가장 작은 노드부터 내부루프를 시작한다.In order to apply the above SSPS algorithm, it is basically assumed that N nodes come in sequentially. When the nth node is input, the nodes up to n-1th are arranged such that the total cost W of each node is in small order, and the number of nodes corresponding to the order is stored in the s [] array, and then the total cost W is Start the inner loop from the smallest node.

다음으로 내부루프에서 현재 새로 들어온 노드 n과 선택된 노드 s[i] 사이의 에지코스트 d(s[i],n)을 계산하고, 이것을 s[i] 노드까지의 최종 총코스트 W와 합한 값을 C에 저장한다. 만일 C가 s[i+1]번째에 있는 노드의 총코스트 W보다 작으면 s[i] 노드를 현재 n번째 노드로 오는 최단경로(shortest path)의 이전 노드로 설정하고, C를 n번째 노드까지의 총 코스트 W로 저장하고 다음 노드가 들어오기를 기다린다. Next, calculate the edge cost d (s [i], n) between the node n currently selected in the inner loop and the selected node s [i], and add this to the final total cost W up to node s [i]. Store in C If C is less than the total cost W of the node at s [i + 1], set node s [i] as the previous node of the shortest path to the current nth node, and set C to node n. Save as the total cost, W, and wait for the next node to come in.

내부루프를 수행하기 전에, 미리 작은 순서대로 배열해 놓았기 때문에 C가 총코스트 W(s[i+1])보다 작으면 s[i+1]번째 이후의 총코스트를 가지고 있는 노드를 거쳐 오면 항상 C보다 더 작은 값을 가질 수 없기 때문에 최단경로를 찾기 위해 이후의 노드는 더 이상 체크해 볼 필요가 없게 된다. 만일 모든 노드를 다 검사해야 할 경우에는 최소의 C를 갖는 노드를 이전 노드로 선택하면 된다.Before executing the inner loop, if C is less than the total cost W (s [i + 1]), because it is arranged in small order beforehand, if it passes through the node with the total cost after the s [i + 1] th Since you can't always have a value smaller than C, you don't need to check the nodes later to find the shortest path. If you need to check all nodes, select the node with the least C as the previous node.

도 3에 SSPS 알고리즘을 적용한 최단경로검색의 일예가 표시되어 있다. 3 shows an example of the shortest path search to which the SSPS algorithm is applied.

A 노드를 기준노드라 하고 B-C-D-E의 순서대로 새로운 노드가 들어온다고 가정한다. 도면에서 굵은 화살표는 최단경로를 나타내고, 점선의 내부루프에서 수행되지 않는 계산을 나타낸다. 또한 각 에지에는 해당 노드로의 총코스트와 괄호안에 d(s[i],n)를 표시하였다.Assume that node A is a reference node and that new nodes come in in the order of B-C-D-E. The thick arrows in the figure represent the shortest paths and represent calculations that are not performed in the inner loop of the dashed line. Each edge is marked with d (s [i], n) in parentheses and the total cost to that node.

만일 D노드까지 계산된 이후 E노드가 들어왔다고 가정하면, 총코스트 순서인 A-B-C-D의 순서로 비교를 수행하게 되며, 최단경로는 A-E가 된다. 여기에서 A노드와 비교한 결과가 다음 순서에 있는 B노드의 총코스트보다 작기 때문에 B,C,D와는 비교해 볼 필요가 없게 되는 것이다.If it is assumed that the node E comes in after the node D is calculated, the comparison is performed in the order of total cost A-B-C-D, and the shortest path is A-E. Here, the result compared with node A is smaller than the total cost of node B in the next step, so that there is no need to compare with B, C, and D.

이와 같은 SSPS 알고리즘은 위에서 정의한 그래프구조에서 최단경로를 찾는데 매우 효율적이다. 첫 번째 노드를 기준으로 새로운 노드가 들어올 때 마다 기준 노드로부터의 최단 경로를 짧은 시간에 찾을 수 있다. 또한 그래프의 에지코스트를 과정중에 계산해야 하고 그 계산 시간이 전체 검색 알고리즘에 영향을 미칠 경우 불필요한 계산을 없애 확률적으로 계산양을 줄일 수 있다. 또한 순차적인 구조를 가지고 있어서 실시간 응용에 매우 유용하다.This SSPS algorithm is very efficient to find the shortest path in the graph structure defined above. Whenever a new node comes in based on the first node, the shortest path from the reference node can be found in a short time. In addition, if the edge cost of the graph needs to be calculated in the process, and the calculation time affects the entire search algorithm, it can probably reduce the computation amount by eliminating unnecessary calculations. It also has a sequential structure, which is very useful for real-time applications.

상기와 같은 호모그라피와 그래프 이론을 이용한 본 발명의 방법은 : 구조적으로 입력되는 영상중의 최초 영상을 기준 모자이크 평면으로 설정하고, 상기 기준 모자이크 평면과 순차적으로 입력되는 영상과의 호모그라피를 각각 구하여 상기 기준 모자이크 평면에 영상들을 순차적으로 결합하는 것으로서, 상세히 설명하면 다음과 같다. The method of the present invention using the homography and graph theory as described above: sets the first image of the structurally input image as a reference mosaic plane, and obtains the homographies of the reference mosaic plane and the sequentially input images, respectively. As the image is sequentially combined to the reference mosaic plane, it will be described in detail as follows.

도 1은 본 발명의 글로벌 영상 모자이크 방법을 설명하는 플로우차트이다.1 is a flowchart illustrating the global image mosaic method of the present invention.

먼저, 첫번째 단계는 초기화단계로서, 첫 번째 영상을 기준 모자이크 평면 M으로 설정하고, 일정 간격을 갖는 그리드를 생성한다. 각각의 그리드는 모자이크 평면으로의 호모그라피 Qi를 정확하게 구하기 위한 새로운 매칭을 찾기 위해 사용되며, 도 3에 표시된 것과 같은 그래프 구조를 갖는다.First, the first step is an initialization step. The first image is set to the reference mosaic plane M, and a grid having a predetermined interval is generated. Each grid is used to find a new match to correctly obtain homography Qi into the mosaic plane and has a graph structure as shown in FIG. 3.

두 번째 단계는 프레딕션(prediction) 단계로서, i번째 영상에 대하여 이전 영상과의 (페어와이즈) 호모그라피 Hi를 구하여 이전 영상의 호모그라피 Qi-1과의 연결을 통하여 현재 영상의 호모그라피 Qi를 구하고, Qi에 의하여 이전 결과와 겹치는 부분에 존재하는 그리드상의 그래프에 새 노드를 추가한다. 상기 그래프는 상기에서 정의된 특징을 갖는다.The second step is the prediction step. The homograph Q of the current image is obtained by obtaining a (pairwise) homograph Hi with the previous image for the i-th image and connecting the homograph Q i-1 of the previous image. obtain and i, and adds a new node in the graph on a grid present in the overlap between the earlier results by Q i. The graph has the features defined above.

세 번째 단계는 옵저베이션(observation) 단계로서, 겹치는 부분에 있는 그래프에 SSPS 알고리즘을 적용하여 새로 입력된 영상의 각 그리드에서의 새로운 정합점을 찾아서 호모그라피 Qi를 정확하게 산출해내는 것이다. 새로 구해진 호모그라피 Qi를 통해 모자이크 평면으로 현재 영상을 붙이고, 새로 생성된 그리드 위치에 대하여 새로운 그래프를 생성한다.The third step is the observation step, which applies the SSPS algorithm to the overlapping graphs to find the new matching point in each grid of the newly input image and accurately calculate the homography Q i . Paste the current image onto the mosaic plane through the newly obtained homography Q i , and create a new graph for the newly created grid position.

기본적으로 첫 번째 영상은 에러가 없이 바로 모자이크 평면에 붙여지므로 첫 번째 영상을 기준 모자이크 영상으로 설정하고 에러를 최소화하면서 순차적으로 들어오는 영상들을 붙여나가면 최종적으로 전체 에러를 최소화하는 모자이크 영상을 구할 수 있다. 즉, 본 발명의 그래프구조에서 항상 첫 번째 영상에 있는 노드를 기준으로 에러를 최소화하면 에러가 누적되는 것을 방지할 수 있다.Basically, since the first image is directly attached to the mosaic plane without error, by setting the first image as the reference mosaic image and pasting the incoming images sequentially while minimizing the error, a mosaic image that minimizes the overall error can be obtained. That is, in the graph structure of the present invention, minimizing an error with respect to a node in the first image always prevents errors from accumulating.

모자이크 평면에 설정된 그리드 상에서 SSPS알고리즘을 이용하여 모자이크 평면으로의 호모그라피를 구하는 방법이 설명된다.A method for obtaining homographies into a mosaic plane using the SSPS algorithm on a grid set in the mosaic plane is described.

n개의 영상이 동일한 그리드 위치에 겹쳐진 경우에 겹쳐진 수만큼의 노드를 가지는 그래프가 각 그리드마다 생성된다. 각각의 노드는 기준노드로부터의 최소 코스트를 갖는 경로와, 기준 그리드로부터의 매칭(정합) 위치등을 가진다.When n images overlap at the same grid position, a graph having the number of overlapping nodes is generated for each grid. Each node has a path with the minimum cost from the reference node, a matching location from the reference grid, and so forth.

새로운 영상에 해당되는 노드가 입력되면 SSPS 알고리즘에 의하여 새로 입력된 노드까지의 최소 코스트를 갖는 경로와 모자이크 평면상의 새로운 매칭 위치가 결정될 수 있다. 상기 SSPS 알고리즘에서 글로벌 모자이크 상황에 맞게 결정되어져야할 요소는 d(s[i],n)이다. 이것은 NCC 값(Ncc)에 의하여 결정될 수 있다.When a node corresponding to a new image is input, a new matching position on the mosaic plane and a path having a minimum cost to the newly input node may be determined by the SSPS algorithm. The factor to be determined according to the global mosaic situation in the SSPS algorithm is d (s [i], n). This may be determined by the NCC value N cc .

그리드 내의 각 노드에 해당되는 영상 내 패치(patch)와 새로 들어온 영상 내의 해당 범위에서 NCC를 수행하고, 가장 Ncc 값이 큰 곳의 위치를 새로운 매칭으로 정하고, -log(Ncc max) 값을 d(s[i],n)로 지정한다. 이 값을 SSPS 알고리즘에 적용하면 최소의 코스트를 갖는 경로와 새로운 매칭위치를 알 수 있으며, 이 값을 이용하여 모자이크 평면으로의 호모그라피를 구할 수 있다.Perform NCC in the patch in the image corresponding to each node in the grid and the corresponding range in the new image, set the position of the largest N cc value as the new match, and set the value -log (N cc max ). Specifies d (s [i], n). Applying this value to the SSPS algorithm, we can find the path with the lowest cost and the new matching position, and use this value to find the homographies into the mosaic plane.

d(s[i],n)를 계산함에 있어서, NCC를 사용하기 때문에 모든 노드에 대하여 NCC를 수행할 경우 영상수가 계속 증가함에 따라서 수행시간이 증가할 수 있다. 그러나 SSPS 알고리즘이 영보다 크거나 같은 에지 코스트에 대하여 초기에 내부 루프가 멈출 확률이 매우 높아 실제의 경우 매우 빠른 시간내에 최단경로를 찾아낼 수 있는 장점을 가진다.In calculating d (s [i], n), since the NCC is used for all nodes, the execution time may increase as the number of images continues to increase. However, the SSPS algorithm has the advantage of finding the shortest path in a very fast time in the case of high probability that the inner loop stops at the initial stage for edge cost greater than or equal to zero.

상기와 같이 각 그리드 상에서 새로운 특징점 매칭(정합)이 결정되면, 이들의 좌표를 이용하여 수학식 1~4에서와 같은 방식으로 모자이크 평면으로의 호모그라피를 구할 수 있다.When the new feature point matching (matching) is determined on each grid as described above, homographs into the mosaic plane can be obtained using the coordinates thereof in the same manner as in Equations 1 to 4 above.

그러나 일정한 간격을 갖는 그리드를 사용하는 경우에, 코너 특성이 좋지 않은 그리드에 의하여 결과가 악화될 수 있다. 그러므로 전체에 나쁜 영향을 끼치는 그리드에 대해서는 적은 웨이트(weight)를 주어야 할 것이다. However, in the case of using a grid with a constant spacing, the result may be worsened by a grid having poor corner characteristics. Therefore, you should give less weight to grids that adversely affect the whole.

또한 라인 피쳐상의 그리드의 경우 라인방향으로의 불확실성이 수직방향으로의 불확실성보다 크게 되므로 수직방향으로의 웨이트를 더 많이 주어야 한다. 이것은 각 그리드에서 공분산행렬(covariance matrix)의 고유값과 고유 벡터에 의하여 결정될 수 있다. 이러한 방향 불확실성을 이용함으로서 라인선상에 있는 그리드도 효율적으로 사용할 수 있어서 라인 피쳐를 사용하는 효과를 볼 수 있고, 전체적으로 골고루 분포한 피쳐를 사용하기 때문에 매우 강건한 호모그라피를 구할 수 있다. 이러한 조건을 만족시키기 위하여 수학식 5와 같은 에너지함수를 정의하고, 이를 최소화하는 모자이크 평면으로의 호모그라피를 구하였다.In addition, in the case of a grid on a line feature, the uncertainty in the line direction is greater than the uncertainty in the vertical direction, and thus more weight in the vertical direction should be given. This can be determined by the eigenvalues and eigenvectors of the covariance matrix in each grid. By using this directional uncertainty, the grid on the line line can be used efficiently, so that the effect of using the line feature can be seen, and a very robust homograph can be obtained because the feature is evenly distributed throughout. In order to satisfy this condition, an energy function such as Equation 5 was defined, and homography to the mosaic plane was obtained to minimize the energy function.

상기에서 U p 는 하기의 수학식 6으로 표시된다. U p is represented by Equation 6 below.

수학식 5에서 는 각 그리드에서의 2X2 공분산행렬을 나타내며, 수학식 6에서 는 해당되는 두 영상간 정합점의 유사성(similarity) 정도를 Cauchy 함수의 형태로 표현한 것이다. 또한 Ncc max 값과 전체 그리드의 Ncc max 값들의 표준편차 σ를 사용하였다.Equation 5 represents the 2X2 covariance matrix in each grid, and Equation 6 represents the degree of similarity of the matching points between the two images in the form of a Cauchy function. Also it used a standard deviation σ of N cc max value and the N cc max values for the entire grid.

수학식 6에서 를 이용하여 두 정합점간의 일치하는 정도를 웨이트로 주어 가장 잘 맞는 정합점들(Ncc max ~1)에 큰 웨이트를 주게 된다. 또한 Q p 를 사용함으로서 그리드 자체의 코너특성 뿐만 아니라 방향 불확실성에 따른 방향성 웨이트를 주는 효과가 있다.In Equation 6, the weight between the two matching points is given as a weight to give a large weight to the matching points (N cc max ˜1). In addition, the use of Q p has the effect of giving the directional weight according to the direction uncertainty as well as the corner characteristics of the grid itself.

모든 P개의 정합쌍과 호모그라피 H에 대하여 정합점들의 순서를 수학식 8을 이용하여 재배열하면 수학식 5는 수학식 9와 같이 표현될 수 있으며, 수학식 10과 수학식 11을 이용하면, W와 S를 C공간으로 변환한 Wc, Sc 만으로 기존의 least square를 이용하여 호모그라피 H를 용이하게 계산할 수 있다.If the order of the matching points for all P matching pairs and homograph H is rearranged using Equation 8, Equation 5 may be expressed as Equation 9. Using Equations 10 and 11, Homograph H can be easily calculated using the existing least squares only with W c and S c converted from W and S to C space.

본 발명의 방법을 실시간 적용함에 있어서 특징은 다음과 같다.Features in applying the method of the present invention in real time are as follows.

기본적으로 제안된 방법은 순차적인(sequential) 시스템이기 때문에 실시간 응용에 쉽게 적용될 수 있다. 하지만 실시간 응용에 있어 두 가지를 고려해야 한다. 새로운 영상이 들어왔을 경우 총영상의 수에 상관없이 수행시간이 일정해야 하고 하드웨어상의 메모리가 항상 일정하게 유지 되어야 한다. 제안된 알고리즘은 그 특성상 성능에 영향을 거의 미치지 않으면서 위 두 가지를 만족시킬 수 있다. Since the proposed method is basically a sequential system, it can be easily applied to real-time applications. However, there are two things to consider in real-time applications. When a new image comes in, the execution time must be constant regardless of the total number of images, and the memory on hardware must be kept constant at all times. The proposed algorithm can satisfy the above two with little effect on performance.

즉, SSPS 알고리즘이 영보다 크거나 같은 에지 코스트를 갖는 경우에 대한 결과이므로 정렬된 노드들에 대해 초기에 내부루프가 멈출 확률이 높아지게 된다. 이러한 효과를 볼 때 실제 각 노드로의 코스트가 최소가 되는 노드를 몇 개만 항상 가지고 있게 할 수 있고 유지되는 노드들이 매우 작은 코스트를 가지고 있기 때문에 전체 성능에 큰 영향을 미치지 않는다.That is, since the SSPS algorithm has an edge cost greater than or equal to zero, the probability that the inner loop stops initially for the aligned nodes increases. With this effect, we can always have only a few nodes where the cost to each node is minimal, and the nodes that are kept have a very small cost, which does not significantly affect the overall performance.

또한 새 영상이 들어와 NCC를 수행할 경우 이전 노드들의 원래 영상에서 패치영상을 가져와야 하므로 원래 영상들을 모두 가지고 있어야 하지만 각 노드가 해당 패치를 데이터로 가지고 있다면 영상을 모두 메모리에 저장 할 필요가 없다. In addition, when a new image is entered and NCC is performed, patch images must be taken from the original images of the previous nodes. Therefore, if each node has the patch as data, there is no need to store all the images in memory.

그러므로 각 그리드마다 k개의 노드를 유지할 경우 전체 모자이크 결과에 필요한 메모리 외에 항상 (그리드수 x k x 패치(patch)크기)보다 작은 시스템 메모리를 유지 할 수 있게 된다. 수행 시간 또한 k의 수를 적게 할수록 빨라질 수 있으며 k를 2 내지 3으로 해도 전체 성능에 영향을 미치지 않는다.Therefore, if you maintain k nodes in each grid, you can always keep system memory smaller than the number of grids x k x patch size in addition to the memory required for the overall mosaic result. Execution time can also be faster as the number of k decreases, and setting k to 2 does not affect the overall performance.

또한 초기에 그리드를 생성할 때 라인 특성이나 코너 특성이 나쁜 그리드는 사용하지 않음으로서 시간을 더 단축할 수 있으며, 일정 간격의 그리드를 사용함으로서 병렬처리가 용이한 장점을 가진다.In addition, it is possible to shorten the time by not using a grid having bad line characteristics or corner characteristics when generating a grid at the beginning, and parallel processing is easy by using a grid with a predetermined interval.

도 4는 라인특징을 많이 포함하고 있는 4장의 순차적인 영상열을 나타낸 것이다. 도면에 표시된 것과 같이, 수직, 수평라인에 의하여 화면이 크게 분리되는 라인특징이 포함되어 있다. 상기와 같은 순차적인 영상열을 가진 영상들에 도 5와 같이 일정간격을 가진 그리드를 사용할 경우에 대부분의 그리드가 라인특성을 가지지 않거나 전혀 코너 특성을 갖지 않음을 알 수 있다. 이러한 그리드는 NCC를 통해 정확하지 않는 매칭을 구하게 되고, 전체 결과에 좋지 않은 영향을 끼친다. 방향불확실성, 유사성정보를 쓰지 않고 글로벌 모자이크를 한 결과가 도 6에 표시되어 있다. 그러나, 본 발명에 의한 방향불확실성과 유사성 정보를 이용하며, 즉 수학식 6을 적용한 결과, 도 7에서와 같이 명확한 영상이 얻어짐을 알 수 있다.4 shows four sequential image strings containing many line features. As shown in the figure, a line feature in which the screen is largely divided by vertical and horizontal lines is included. When grids having a predetermined interval are used for the images having the sequential image sequences as shown in FIG. 5, it can be seen that most grids do not have line characteristics or corner characteristics at all. These grids will find inaccurate matching through the NCC, which adversely affects the overall result. The result of global mosaic without writing direction uncertainty and similarity information is shown in FIG. 6. However, using the direction uncertainty and similarity information according to the present invention, that is, as a result of applying Equation 6, it can be seen that a clear image is obtained as shown in FIG.

또한 본 발명의 방법을 종래 그래프이론을 이용한 방법과 비교한 결과가 도 8 내지 11에 도시되어 있다. 패치의 크기와 그리드의 간격은 모두 15X15로 설정하였으며, 그리드마다 유지되는 최대 노드의 수 k는 3으로 설정하였다. 최대 노드의 수를 최적의 상태로 조정함으로서 처리속도를 개선시킬 수 있음은 명백하다.In addition, the results of comparing the method of the present invention to those using conventional graph theory are shown in FIGS. 8 to 11. The patch size and grid spacing were both set to 15X15, and the maximum number of nodes, k, maintained per grid was set to 3. It is clear that the processing speed can be improved by adjusting the maximum number of nodes to an optimal state.

도 8은 글로벌 모자이크 처리를 하지 않은 결과 영상이다. 도시된 바와 같이, 종래 그래프이론을 이용하는 경우에는 화살표로 표시된 것과 같이 카메라의 움직임이 좌측에서 우측으로 이동하였다가 다시 좌측으로 복귀함으로서 시간적으로 거리가 먼 좌측에 많은 에러가 누적되는 문제점을 보인다. 8 is a result image without global mosaic processing. As shown in the drawing, when the conventional graph theory is used, as shown by an arrow, the movement of the camera moves from left to right and then back to the left, thereby showing a problem that many errors accumulate on the far left in time.

기존의 그래프이론을 이용한 방법은 이렇게 누적된 에러를 가지고 글로벌 알고리즘을 수행하기 때문에 누적된 에러가 글로벌 알고리즘의 검색범위를 초과하는 경우에 정확한 매칭을 찾지 못하므로 도 9와 같이 정확한 결과영상이 만들어지지 않는다.Since the conventional method using the graph theory performs a global algorithm with the accumulated error, an accurate matching image is not generated when the accumulated error exceeds the search range of the global algorithm. Do not.

그러나, 도 10에서와 같이, 본 발명의 방법이 적용된 경우에는 에러의 누적을 계속 최소화시킴으로서 원하는 결과를 빠른 시간내에 얻을 수 있다. 도 11은 경계가 보이지 않도록 블렌딩하여 얻은 최종 영상이다.However, as shown in Fig. 10, when the method of the present invention is applied, the desired result can be obtained in a short time by continuously minimizing the accumulation of errors. 11 is a final image obtained by blending so that the boundary is not visible.

또한 도 12 및 도 13은 320X240 의 크기를 갖는 영상 및 이것들을 처리하는 경우에 소요되는 시간을 나타내는 그래프이다. 도 12에 도시된 것은 10장의 순차적으로 입력되는 영상열에 대한 처리결과로서, 좌측에는 종래 방법을 적용한 영상결과이며, 우측에는 본 발명의 방법을 적용한 결과영상이 표시된다. 순차적으로 입력되는 10장의 영상을 처리함에 있어서, 본 발명에 의한 방법의 처리가 10초 정도 소요되며 종래 방법에 의한 처리가 80초 정도 소요됨으로서 본 발명의 방법에 의한 속도가 매우 빠르며 최종적으로 획득한 영상이 더욱 명확함을 알 수 있다.12 and 13 are graphs showing images having a size of 320 × 240 and time required for processing them. 12 shows processing results for 10 sequentially input image strings. On the left side, image results obtained by applying the conventional method are shown, and on the right side, result images of applying the method of the present invention are displayed. In processing 10 images that are sequentially input, the method according to the present invention takes about 10 seconds and the conventional method takes about 80 seconds, so the speed by the method of the present invention is very fast and finally obtained. It can be seen that the image is clearer.

이와 같은 본 발명에 의하면, 인접한 영상간의 호모그라피 생성시에 발생되는 에러의 누적을 감소시킬 수 있으며, 알고리즘의 순차적 구조, 빠른 실행 시간, 일정량의 시스템 메모리 유지, 방향 불확실성 및 유사성등의 특징을 살린 그리드 구조를 사용함으로서 실시간 응용에 적합한 글로벌 영상 모자이크 방법을 제공할 수 있다.According to the present invention, it is possible to reduce the accumulation of errors generated when generating homographies between adjacent images, and take advantage of features such as sequential structure of algorithm, fast execution time, maintenance of a certain amount of system memory, direction uncertainty and similarity. Using a grid structure can provide a global image mosaic method suitable for real-time applications.

또한 종래 특징점 정합에 기초하지만 더욱 개선된 방식의 페어와이즈 글로벌 레지스트레이션을 제공함으로서 글로벌 에러의 누적을 획기적으로 감소시킬 수 있는 글로벌 영상 모자이크 방법을 제공할 수 있다.In addition, by providing a pairwise global registration based on conventional feature point matching but in a more improved manner, a global image mosaic method that can dramatically reduce accumulation of global errors can be provided.

도 1은 본 발명의 글로벌 영상 모자이크 방법을 설명하기 위한 플로우차트.1 is a flowchart illustrating a global image mosaic method of the present invention.

도 2는 본 발명에서 사용되는 SSPS 알고리즘의 일코딩예,2 is a coding example of the SSPS algorithm used in the present invention,

도 3은 SSPS 알고리즘을 이용한 최단경로탐색의 일실시예,Figure 3 is an embodiment of the shortest path search using the SSPS algorithm,

도 4는 라인특성을 가진 영상열을 나타내는 도면,4 is a view showing an image string having line characteristics;

도 5는 글로벌 모자이크 처리를 하지 않은 영상과 그리드를 나타내는 도면,5 is a diagram illustrating an image and a grid without global mosaic processing;

도 6은 방향불확실성, 유사성정보, 코너특성들을 비사용한 영상의 도면,6 is a diagram of an image using no direction uncertainty, similarity information, and corner characteristics;

도 7은 본 발명의 방법을 사용한 결과영상을 나타내는 도면,7 is a view showing a resultant image using the method of the present invention;

도 8은 글로벌 모자이크 처리를 하지 않은 영상을 나타내는 도면,8 is a view illustrating an image without global mosaic processing;

도 9는 종래 그래프이론을 이용하여 얻은 영상을 나타내는 도면,9 is a view showing an image obtained by using a conventional graph theory,

도 10은 본 발명의 방법을 적용하여 얻은 영상을 나타내는 도면,10 is a view showing an image obtained by applying the method of the present invention,

도 11은 도 10의 영상을 블렌딩하여 얻은 최종 영상을 나타내는 도면,FIG. 11 is a diagram illustrating a final image obtained by blending the image of FIG. 10. FIG.

도 12는 기존 및 본 발명의 방법에 의한 결과영상을 나타내는 도면,12 is a view showing a resultant image by the conventional and the method of the present invention,

도 13은 영상개수에 따른 계산시간을 나타내는 그래프.13 is a graph showing the calculation time according to the number of images.

Claims (10)

순차적으로 입력되는 영상을 모자이크하기 위한 방법에 있어서,In the method for mosaic the sequentially input image, 구조적으로 입력되는 영상중의 최초 영상을 기준 모자이크 평면으로 설정하고, 상기 기준 모자이크 평면과 순차적으로 입력되는 영상과의 호모그라피를 i번째 영상(Ii)에 대하여 a) 가우시안 피라미드를 생성하고, 가장 낮은 레벨에서의 주파수영역변환을 통하여 두 영상간의 대략적인 변위(translation)를 구하는 단계와, b) 피라미드 레벨을 원래 영상 크기까지 키워가면서 Ii-1 영상에서 특징점(feature points)을 추출하는 단계와, c) Ii 영상과의 특징점 정합을 위한 NCC를 수행하는 단계와, d)NCC를 통하여 매칭되는 정합된 특징점들의 쌍들로부터 리스트 스퀘어(least square)를 이용하여 현재 레벨에서 이전 영상(Ii-1)과의 페어와이즈 호모그라피(Hi)를 구하고, 이전 영상의 호모그래프(Qi-1)와의 계산을 통하여 현재 영상의 호모그라피(Qi)를 구하고, 상기 호모그라피(Qi)에 의하여 겹쳐지는 부분의 그리드에 할당된 그래프에 새로운 노드를 추가하고, 상기 겹쳐지는 부분의 그리드의 그래프에 최단경로검색 알고리즘을 적용하여 새로 입력된 영상의 각 그리드에서의 새로운 정합점을 수집하고, 수집된 정합점들을 이용하여 새로운 호모그라피(Qi)를 구하여 상기 기준 모자이크 평면에 영상들을 순차적으로 결합하는 것을 특징으로 하는 글로벌 영상 모자이크 방법.The first image of the structurally input image is set as the reference mosaic plane, and a) a Gaussian pyramid is generated for the i th image (I i ) of the homography between the reference mosaic plane and the sequentially input image, Obtaining approximate translation between two images through frequency domain transformation at low level, b) extracting feature points from the I i-1 image while increasing the pyramid level to the original image size; c) performing NCC for feature point matching with the Ii image, and d) previous image (I i-1 ) at a current level using a list square from pairs of matched feature points matched through the NCC. ) To obtain a pairwise homograph (Hi) with the homograph (Q i-1 ) of the previous image, and to obtain a homograph (Qi) of the current image by calculating with the homograph (Q i-1 ) of the previous image, New nodes are added to the graph assigned to the grid of the overlapping part by Qi, and the new matching point in each grid of the newly input image by applying the shortest path search algorithm to the graph of the overlapping part grid. And collecting new homographies (Qi) using the collected matching points to sequentially combine the images with the reference mosaic plane. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 기준 모자이크 평면을 일정간격을 가지는 다수의 그리드로 분할하고, 각각의 그리드에 대하여 자신만의 그래프구조를 할당하며, 각 그리드에서의 특징점에 대한 매칭을 구하는 것을 특징으로 하는 글로벌 영상 모자이크 방법.And dividing the reference mosaic plane into a plurality of grids having a predetermined interval, assigning a graph structure to each grid, and obtaining a match for a feature point in each grid. 제2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 그래프구조가, 1)에지코스트는 항상 0보다 크거나 같은 값을 가지며,In the graph structure, 1) the edge cost always has a value greater than or equal to 0, 2)그래프의 노드는 순차적으로 그래프구조안에 입력되며, 3)그래프의 시작노드는 항상 첫 번째 들어오는 노드가 되며, 모든 에지는 항상 먼저 들어온 노드에서 나중에 들어온 노드로의 방향을 가지며, 그리고 4)이미 존재하는 노드들과의 에지코스트는 노드가 새로 들어올 때 계산되는 것을 특징으로 하는 글로벌 영상 모자이크 방법.2) The nodes of the graph are sequentially entered in the graph structure, 3) The starting node of the graph is always the first incoming node, all edges always have a direction from the first node to the next node, and 4) already An edge coast with existing nodes is calculated when a node is newly entered. 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 최단경로검색알고리즘이 The shortest path search algorithm 인 것을 특징으로 하는 글로벌 영상 모자이크 방법.Global video mosaic method, characterized in that. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 그리드내의 그래프의 노드 개수를 한정함으로서 수행시간을 신속하게 하고, 일정한 시스템 메모리를 유지하는 것을 특징으로 하는 글로벌 영상 모자이크 방법.Global image mosaic method, characterized in that by limiting the number of nodes of the graph in the grid to improve the execution time and maintain a constant system memory. 제1항 또는 제6항중의 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 6, 상기 최단경로검색 알고리즘이 제3항에 기재된 설정조건을 만족하는 그래프내에서 실행되는 것을 특징으로 하는 글로벌 영상 모자이크 방법.And said shortest path search algorithm is executed in a graph satisfying the setting conditions as defined in claim 3. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 각 그리드에서 구해진 정합점을 이용하여 호모그라피(Qi)를 구할 때에 각 그리드의 방향불확실성, 유사성 및 코너 특성을 사용하여 구하는 것을 특징으로 하는 글로벌 영상 모자이크 방법.A method of global image mosaic, characterized by obtaining the homography (Qi) using the matching points obtained from each grid using the direction uncertainty, similarity, and corner characteristics of each grid. 제9항에 있어서,The method of claim 9, 상기 그리드의 방향불확실성, 유사성 및 코너 특성을 사용하여 구하는 것이 하기의 식 : Using the direction uncertainty, similarity and corner characteristics of the grid, the equation is: 으로 표시되며, 여기에서 U p Where U p is 인 것을 특징으로 하는 글로벌 영상 모자이크 방법. Global video mosaic method, characterized in that.
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