KR100638567B1 - Stereo vision system and control method for object search and recognition of the robot - Google Patents

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Abstract

본 발명은 로봇의 물체 탐색 및 인식을 위한 스테레오 비젼 장치 및 그 제어 방법에 관한 것으로, 그 목적은 물체에 엑티브 태그(Active-tag)를 부착하고 이를 스테레오 비젼 장치에서 감독 관리하여 적외선 램프(IRED)의 점멸에 의하여 추출된 상이한 영상정보를 바탕으로 스테레오 비젼 장치와의 상관관계를 계산하여 물체의 위치를 측정하고 인식할 수 있는 스테레오 비젼 제어장치 및 제어방법을 제공함에 있다.The present invention relates to a stereo vision device for controlling and detecting objects of a robot and a control method thereof, and an object thereof is to attach an active tag to an object and to supervise and manage the same in an stereo vision device. The present invention provides a stereo vision control apparatus and a control method capable of measuring and recognizing a position of an object by calculating a correlation with a stereo vision apparatus based on different image information extracted by blinking.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 스테레오 비젼을 사용하여 물체를 인식하는 방법에 있어서, 물체에 부착되고 IRED가 장착되어 있는 엑티브 태그와, 상기 엑티브 태그를 인식하여 이와 네트워크 연결을 한 후 엑티브 태그에 IRED 점멸 신호를 보내는 제어부와, 상기 제어부의 신호에 의해 점멸되는 IRED를 감지하여 물체를 인식하는 스테레오 비젼으로 구성되고, 엑티브 태그가 부착된 물체에 대한 이벤트가 발생할 때 로봇이 엑티브 태그로 신호를 보내면서 자율주행하며 엑티브 태그를 탐색하는 단계; 로봇이 엑티브 태그를 찾으면 로봇은 엑티브 태그로 IRED 점멸 신호를 보내는 단계; 상기 신호를 수신한 엑티브 태그가 IRED 를 점멸시키는 단계; 로봇은 점멸되고 있는 IRED를 감지하고 팬-틸트를 조절하여 IRED가 중앙에 오도록 스테레오 비젼을 조절한 후 IRED가 ON 일때의 영상과 OFF 일때의 영상을 비교하여 상관관계를 추출하는 단계; 상기 추출 결과에 따라 물체를 인식을 하고 거리측정을 하여 물체의 위치를 확인하는 단계; 물체의 위치를 확인한 로봇은 좌표를 계산하여 부여된 이벤트를 처리하는 단계;를 거쳐 물체 인식 및 탐색을 할 수 있는 것을 특징으로 하는 로봇의 물체 탐색 및 인식을 위한 스테레오 비젼장치 및 그 제어방법에 관한 것을 기술적 요지로 한다. In order to achieve the above object, the present invention provides a method for recognizing an object using a stereo vision, the active tag attached to an object and mounted with an IRED, and the active tag after recognizing the active tag and network connection thereto. Consists of a control unit that sends an IRED flashing signal, and a stereo vision that detects an object by detecting an IRED blinking by the signal of the control unit, and sends a signal to the active tag when the robot generates an event for the object to which the active tag is attached. Autonomous driving while searching for an active tag; If the robot finds the active tag, the robot sends an IRED flashing signal to the active tag; The active tag receiving the signal flashes an IRED; The robot detects the blinking IRED, adjusts the pan-tilt, adjusts the stereo vision so that the IRED is centered, and compares the image when the IRED is ON with the image when the OFF is extracted; Recognizing an object and measuring a distance according to the extraction result to identify a position of the object; The robot which has confirmed the position of the object calculates the coordinates and processes the given event; and the stereo vision device and the control method for the object search and recognition of the robot, characterized in that to perform the object recognition. The technical point is that.

물체 탐색, 엑티브 테그, IRED, 스테레오 비젼, 점멸 Object Search, Active Tag, IRED, Stereo Vision, Flashing

Description

로봇의 물체 탐색 및 인식을 위한 스테레오 비젼 장치 및 제어방법{Stereo vision system and control method for object search and recognition of the robot}Stereo vision system and control method for object search and recognition of robots

도 1 은 본 발명인 로봇의 물체 탐색 및 인식을 위한 스테레오 비젼 장치에 대한 개념도, 1 is a conceptual diagram of a stereo vision device for object detection and recognition of the present invention robot,

도 2 는 본 발명인 로봇의 물체 탐색 및 인식을 위한 스테레오 비젼 장치의 일 예를 나타낸 사시도,2 is a perspective view showing an example of a stereo vision device for object searching and recognition of the present invention robot,

도 3 은 본 발명인 로봇의 물체 탐색 및 인식을 위한 스테레오 비젼 장치를 나타낸 사시도, 3 is a perspective view showing a stereo vision device for object searching and recognition of the present invention robot,

도 4 는 본 발명인 로봇의 물체 탐색 및 인식을 위한 스테레오 비젼 장치의 제어방법에 대한 흐름도,4 is a flowchart illustrating a method for controlling a stereo vision device for object searching and recognition by the present invention robot;

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

(10): 스테레오 비젼 (20): 엑티브 태그(10): Stereo Vision (20): Active Tag

(30): 엑티브 태그에서 점멸하는 IRED (40): 로봇(30): IRED flashing in the active tag (40): Robot

(50): 로봇 암50: robot arm

본 발명은 로봇의 물체 탐색 및 인식을 위한 스테레오 비젼 장치 및 그 제어 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 물체에 엑티브 태그(Active-tag)를 부착하고 이를 스테레오 비젼 장치에서 감독 관리하여 적외선 점멸 다이오드(Infre-Red Emittion Diode, 이하 IRED)의 점멸에 의하여 추출된 상이한 영상정보를 바탕으로 스테레오 비젼 장치와의 상관관계를 계산하여 물체의 위치를 측정하고 인식하는 것이다.The present invention relates to a stereo vision device for controlling and recognizing an object of a robot and a method of controlling the same, and more particularly, attaches an active tag to an object and supervises and manages it in the stereo vision device. Based on the different image information extracted by the flashing of the Infre-Red Emittion Diode (hereinafter referred to as IRED), the position of the object is measured and recognized by calculating the correlation with the stereo vision device.

통상 물체의 탐색 및 인식을 위해 카메라를 사용해 왔으며, 상기 방법은 물체의 정보를 미리 알고 있거나 실시간으로 획득해야 하기 때문에 대량의 연산이 필요하여 데이터의 처리에 함으로 많은 시간이 요구된다.Conventionally, cameras have been used for object search and recognition, and the method requires a large amount of computation and requires a lot of time because the information of the object must be known in advance or acquired in real time.

이는 제한된 환경에서는 높은 신뢰성을 보이지만 반대의 경우에는 신뢰할 수 없는 정보를 제공하게 되는 문제점이 있는 것이다. This is a problem that shows high reliability in a limited environment but provides unreliable information in the opposite case.

또한, 모빌 로봇에 설치되는 비젼 카메라는 1개가 설치되어 물체를 인식함으로써 이동되는 물체를 인식할 수 없었을 뿐 아니라 1개의 비젼 카메라로 거리를 측정함으로서 거리 데이터가 부정확하게 측정되는 등의 문제점이 있었다.In addition, one vision camera installed in the mobile robot was not able to recognize a moving object by recognizing an object and installed therein, and there was a problem that distance data was measured incorrectly by measuring the distance with one vision camera.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출되는 것으로, 엑티브 태그와 IRED를 사용하여 로봇이 물체를 탐색할 때 보다 신뢰성 있는 탐색을 할 수 있도록 스테레오 비젼을 제어하여 보다 신뢰할 수 있는 로봇의 물체 탐색 및 인식을 위한 스테레오 비젼 장치 및 제어방법을 제공함을 목적으로 한다.The present invention has been made to solve the above-mentioned conventional problems, by using the active tag and IRED to control the stereo vision so that the robot can search more reliable when searching for the object of a more reliable robot An object of the present invention is to provide a stereo vision device and a control method for object search and recognition.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 스테레오 비젼을 사용하여 물체를 인식하는 방법에 있어서, 물체에 부착되고 적외선 점멸 다이오드(IRED)가 장착되어 있는 엑티브 태그와, 상기 엑티브 태그를 인식하여 이와 네트워크 연결을 한 후 엑티브 태그에 IRED 점멸 신호를 보내는 통신부를 포함하는 로봇과, 상기 통신부의 신호에 의해 점멸되는 IRED를 감지하여 물체를 인식하는 스테레오 비젼 및 점멸되고 있는 적외선 점멸 다이오드(IRED)를 감지하고 팬-틸트를 조절하여 적외선 점멸 다이오드(IRED)가 중앙에 오도록 스테레오 비젼을 조절한 후 적외선 점멸 다이오드(IRED)가 ON 일때의 영상과 OFF 일때의 영상을 비교하여 상관관계를 추출하는 제어장치로 구성되어, 점멸되는 IRED의 ON 상태의 영상과 OFF 상태의 영상의 차이점을 감지하여 물체의 인식 및 거리측정, 위치확인을 할 수 있는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a method for recognizing an object using stereo vision, the active tag attached to the object and equipped with an infrared flashing diode (IRED), and the active tag to recognize the active tag and establish a network connection thereto. Then, the robot includes a communication unit that sends an IRED blinking signal to the active tag, a stereo vision for detecting an object by detecting an IRED blinking by the signal of the communication unit, and a flashing infrared blinking diode (IRED) that detects an object. After adjusting the tilt, the stereo vision is adjusted so that the infrared flashing diode (IRED) is in the center, and the control device extracts the correlation by comparing the image when the infrared flashing diode (IRED) is ON and the image when OFF. By detecting the difference between the flashing IRED image and the OFF image, object recognition and distance measurement, Characterized in that the position can be confirmed.

상기한 바와 같은 목적을 달성하고 종래의 결점을 제거하기 위한 과제를 수행하는 본 발명의 실시예인 구성과 그 작용을 첨부도면에 연계시켜 상세히 설명하면 다음과 같다.When described in detail with reference to the accompanying drawings, the configuration and the operation of the embodiment of the present invention to achieve the object as described above and to perform the task for eliminating the conventional drawbacks.

도 1 은 본 발명인 로봇의 물체 탐색 및 인식을 위한 스테레오 비젼 장치에 대한 개념도로서, 물체에 부착되고 IRED가 장착되어 있는 엑티브 태그(20)와, 상기 엑티브 태그(20)를 인식하여 네트워크 연결을 한 후 엑티브 태그(20)에 IRED 점멸 신호를 보내는 통신부를 포함하는 로봇(40)과, 상기 로봇(40)의 통신부의 신호에 의해 점멸되는 IRED를 감지하여 물체를 인식하는 스테레오 비젼(10) 및 점멸되고 있는 적외선 점멸 다이오드(IRED)를 감지하고 팬-틸트를 조절하여 적외선 점멸 다이오드(IRED)가 중앙에 오도록 스테레오 비젼을 조절한 후 적외선 점멸 다이오드(IRED)가 ON 일때의 영상과 OFF 일때의 영상을 비교하여 로봇과 물체와의 상관관계를 추출하는 제어장치로 구성되어 있으며, 상기 제어장치는 엑티브 태그에 부착된 IRED를 스테레오 비젼의 각 카메라의 정 중앙에 오도록 팬(좌우회전운동)-틸트(상하회전운동)를 조정하고, 상기 스테레오 비젼의 카메라의 좌우로 이동된 각도와 상하이동된 각도가 입력되고, 입력된 각도 정보에 따라 엑티브 태그와 스테레오 비젼과의 거리를 계산함으로써 로봇과 물체와의 거리를 측정할 수 있도록 한다.1 is a conceptual diagram of a stereo vision device for object searching and recognition of the present invention robot, an active tag 20 attached to an object and equipped with an IRED, and the active tag 20 to recognize the active tag 20 is connected to the network After the robot 40 including a communication unit for transmitting an IRED blinking signal to the active tag 20, the stereo vision 10 and blinking to detect the object by detecting the IRED flashing by the signal of the communication unit of the robot 40 After detecting the infrared flashing diode (IRED) that is being used and adjusting the pan-tilt, the stereo vision is adjusted so that the infrared flashing diode (IRED) is in the center, and the image when the infrared flashing diode (IRED) is ON and the image when OFF is It is composed of a control device that extracts the correlation between the robot and the object by comparison. The control device uses the IRED attached to the active tag to determine each camera of the stereo vision. Adjust the pan (left and right rotation) -tilt (up and down rotation) so that it is in the angular position, the angle shifted left and right and the swing angle of the camera of the stereo vision are input, and the active tag and the stereo according to the input angle information By calculating the distance to the vision, you can measure the distance between the robot and the object.

도 2 는 본 발명인 로봇의 물체 탐색 및 인식을 위한 스테레오 비젼 장치의 일 예를 나타낸 사시도를 나타낸 것으로, 스테레오 비젼(10)이 장착된 로봇(40)은 찾고자 하는 물체에 부착된 엑티브 태그(20)를 감지하고 통신부를 통하여 IRED의 점멸을 명령하고, 로봇(40)의 통신부로부터의 명령을 받은 엑티브 태그(20)는 IRED를 점멸하게 되고, 로봇(40)은 스테레오 비젼(10)을 팬-필트를 조절하여 IRED가 중앙에 오도록 맞춘 후 스테레오 비젼(10)은 IRED가 ON이 된 상태와 OFF가 된 상태의 영상의 상이점을 추출하여 물체를 인식하게 된다. Figure 2 is a perspective view showing an example of a stereo vision device for the object search and recognition of the present inventors, the robot 40 equipped with a stereo vision 10 is the active tag 20 attached to the object to find Detect and command the flashing of the IRED through the communication unit, the active tag 20 received the command from the communication unit of the robot 40 flashes the IRED, the robot 40 pan-filt the stereo vision 10 After adjusting to adjust the IRED to be in the center, the stereo vision 10 recognizes an object by extracting the difference between the images of the state in which the IRED is turned on and off.

도 3 은 본 발명인 로봇의 물체 탐색 및 인식을 위한 스테레오 비젼 장치를 나타낸 사시도를 나타낸 것으로, 로봇(40)에 스테레오 비젼(10)과 로봇 암(50)이 부착되어 있고, 바닥에 엑티브 태그(20)가 부착된 물체가 놓여있으며, 로봇(40)이 엑티브 태그(20)의 영역에 도달하면 로봇(40)은 엑티브 태그(20)로 부터의 존재여부를 수신 받고 네트워크 연결을 한다. 3 is a perspective view showing a stereo vision device for object search and recognition of the present invention robot, the stereo vision 10 and the robot arm 50 is attached to the robot 40, the active tag 20 on the bottom The object to which the) is attached is placed, and when the robot 40 reaches the area of the active tag 20, the robot 40 receives the presence of the active tag 20 and makes a network connection.

네트워크 연결 후 로봇(40)은 엑티브 태그(20)에 신호를 보내어 엑티브 태그(20)에 부착되어 있는 IRED를 점멸시키게 되고, 스테레오 비젼(10)은 상기 IRED의 ON 상태와 OFF 상태의 상이점을 추출하여 물체를 인식하고, 팬-필트에 의해 움직인 각도 정보에 따라 엑티브 태그와 스테레오 비젼과의 거리를 계산함으로써 로봇과 물체와의 거리를 측정하여 물체의 위치를 찾아 로봇 암을 이용하여 물체를 잡는다. After the network connection, the robot 40 sends a signal to the active tag 20 to flash the IRED attached to the active tag 20, and the stereo vision 10 extracts a difference between the ON state and the OFF state of the IRED. Recognizes the object and calculates the distance between the active tag and the stereo vision according to the angle information moved by the pan-filt. .

도 4 는 본 발명인 로봇의 물체 탐색 및 인식을 위한 스테레오 비젼 장치의 제어방법에 대한 흐름도로서, 엑티브 태그가 부착된 물체에 대한 이벤트가 발생(S1)하면 로봇은 엑티브 태그로 신호를 보내면서 자율주행하며 엑티브 태그의 탐색루틴으로 들어가게 되고(S2), 로봇이 엑티브 태그를 찾으면 로봇은 엑티브 태그로 IRED 점멸 신호를 보내게 되고(S3), 상기 신호를 수신한 엑티브 태그는 IRED를 점멸시키게 되고(S4), 로봇은 점멸되고 있는 IRED를 감지하고 IRED가 ON 일때의 영상과 OFF 일때의 영상을 비교하여 상관관계를 추출하고(S5)-틸트를 조절하여 IRED가 중앙에 오도록 스테레오 비젼을 조절한 후(S6) 물체의 인식을 하고 거리측정을 하여 물체의 위치를 확인하게 되고 물체의 위치를 확인한 로봇은 좌표를 계산하여 부여된 이벤트를 처리(S7)한다.4 is a flowchart illustrating a control method of a stereo vision device for detecting and recognizing an object of a robot according to the present invention. When an event occurs for an object with an active tag (S1), the robot sends autonomous driving signals to the active tag. If the robot finds the active tag, the robot sends an IRED flashing signal to the active tag (S3), and the active tag receiving the signal flashes the IRED (S4). After detecting the blinking IRED, the robot compares the image when IRED is ON and the image when OFF, extracts the correlation (S5) and adjusts the stereo vision so that the IRED is centered by adjusting the tilt (S5). S6) The object is recognized and the distance is measured to confirm the position of the object. The robot, which has confirmed the position of the object, calculates coordinates and processes the given event (S7).

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.The present invention is not limited to the above-described specific preferred embodiments, and various modifications can be made by those skilled in the art without departing from the gist of the present invention as claimed in the claims. Of course, such changes will fall within the scope of the claims.

상기와 같은 구성 및 작용에 의해 기대할 수 있는 본 발명의 효과는 다음과 같다.The effects of the present invention that can be expected by the configuration and action as described above are as follows.

엑티브 태그를 사용하기 때문에 기존의 영상처리를 이용한 방법보다 비교적 높은 신뢰성을 확보할 수 있으며, 팬-틸트 기능을 갖추고 있어 보다 용이하게 물체 추적이 가능하고, 이동로봇에 적용 가능한 이점이 있다. Because active tag is used, it is possible to secure relatively higher reliability than conventional image processing method, and it is equipped with pan-tilt function to make object tracking easier and it is applicable to mobile robot.

Claims (2)

로봇의 물체 탐색 및 인식을 위한 장치에 있어서,In the apparatus for object detection and recognition of the robot, 물체에 부착되고 적외선 점멸 다이오드(IRED)가 장착되어 있는 엑티브 태그(20)와, An active tag 20 attached to the object and equipped with an infrared flashing diode (IRED), 상기 엑티브 태그를 인식하한 후 엑티브 태그에 장착되어 있는 적외선 점멸 다이오드(IRED)에 점멸 신호를 보내는 통신부를 포함하는 로봇(40)과, Recognizing the active tag and the robot 40 including a communication unit for sending a flashing signal to the infrared blinking diode (IRED) mounted on the active tag, 상기 로봇의 통신부의 신호에 의해 점멸되는 적외선 점멸 다이오드(IRED)를 감지하여 물체를 인식하는 스테레오 비젼(10)과, Stereo vision 10 for detecting the object by detecting an infrared blinking diode (IRED) flashing by the signal of the communication unit of the robot, 점멸되고 있는 적외선 점멸 다이오드(IRED)를 감지하고 팬-틸트를 조절하여 적외선 점멸 다이오드(IRED)가 중앙에 오도록 스테레오 비젼을 조절한 후 적외선 점멸 다이오드(IRED)가 ON 일때의 영상과 OFF 일때의 영상을 비교하여 물체를 인식하고, 엑티브 태그에 부착된 IRED를 스테레오 비젼의 각 카메라의 정 중앙에 오도록 팬(좌우회전운동)-틸트(상하회전운동)를 조정하고, 상기 스테레오 비젼의 카메라의 좌우로 이동된 각도와 상하이동된 각도가 입력되도록 하여 변화되는 각도에 따른 로봇과 물체와의 상관관계를 추출함으로써 엑티브 태그와 스테레오 비젼의 거리를 계산하는 제어장치로 구성되어, After detecting the blinking infrared light emitting diode (IRED) and adjusting the pan-tilt to adjust the stereo vision so that the infrared light emitting diode (IRED) is in the center, the image when the infrared light emitting diode (IRED) is ON and the image when the OFF is ON To recognize the object, adjust the pan (left and right rotation) -tilt (up and down movement) so that the IRED attached to the active tag is in the center of each camera of the stereo vision, and to the left and right of the camera of the stereo vision. It is composed of a control device that calculates the distance between the active tag and the stereo vision by extracting the correlation between the robot and the object according to the changed angle by inputting the moved angle and the moved angle. 점멸되는 적외선 점멸 다이오드(IRED)의 ON 상태의 영상과 OFF 상태의 영상의 차이점을 감지하여 물체의 인식 및 거리측정, 위치확인을 할 수 있는 것을 특징으로 하는 로봇의 물체 탐색 및 인식을 위한 스테레오 비젼 장치.Stereo vision for object search and recognition of robots, which can detect objects, measure distances, and locate objects by detecting the difference between the ON and OFF images of the flashing IR LED Device. 엑티브 태그가 부착된 물체에 대한 탐색 및 인식을 위한 이벤트가 발생(S1)할 때 로봇이 엑티브 태그로부터 나오는 신호를 받기 위해 자율주행하며 엑티브 태 그를 탐색하는 단계(S2);Searching for an active tag by autonomous driving of the robot to receive a signal from the active tag when an event for searching and recognizing an object attached to the active tag is generated (S1); 로봇이 엑티브 태그를 찾으면 로봇은 엑티브 태그로 IRED 점멸 명령 신호를 보내는 단계(S3);If the robot finds the active tag, the robot sends an IRED blinking command signal to the active tag (S3); 상기 점멸 명령 신호를 수신한 엑티브 태그가 IRED 를 점멸시키는 단계(S4);The active tag receiving the blink command signal blinks IRED (S4); 로봇은 점멸되고 있는 IRED를 감지하고 팬-틸트를 조절하여 IRED가 중앙에 오도록 스테레오 비젼을 조절한 후 IRED가 ON 일때의 영상과 OFF 일때의 영상을 비교하여 상관관계를 추출하는 단계(S5);The robot detects the blinking IRED, adjusts the pan-tilt, adjusts the stereo vision so that the IRED is centered, and then compares the image when the IRED is ON with the image when the OFF is extracted (S5); 상기 추출결과에 따라 스테레오 비젼의 중앙부에 IRED 가 오도록 팬-틸트를 조절하여 맞추는 단계(S6);Adjusting and adjusting the pan-tilt so that IRED comes to the center of the stereo vision according to the extraction result (S6); 상기 추출 결과에 따라 물체를 인식을 하고 거리측정을 하여 물체의 위치를 확인하고 좌표를 계산하여 부여된 이벤트를 처리하는 단계(S7);로 이루어진 것을 특징으로 하는 로봇의 물체 탐색 및 인식을 위한 스테레오 비젼의 제어방법 Recognizing the object according to the extraction result and measuring the distance to check the position of the object and calculate the coordinates to process the given event (S7); Stereo for object search and recognition of the robot, characterized in that consisting of Vision Control Method
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