KR100759930B1 - Zoom-Appended Stereo Vision Equipment - Google Patents
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Abstract
본 발명은 전자기기, 영상음향기기, 3차원 영상기기 등에 사용되는 스테레오 줌 시각처리 장치에 관한 것으로써, 특히 시각에 기반을 둔 지능형 응용장치(지능형 서비스 로봇, HRI(Human-Robot Interface), HCI(Human-Computer Interface))에 적합하도록 스테레오 영상 및 다양한 스케일의 영상(줌 영상)을 제공하는 시각처리 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to stereo zoom visual processing devices used in electronic devices, video sound devices, 3D video devices, and the like. (Human-Computer Interface) to provide a stereo image and a visual processing device for providing an image (zoom image) of various scales.
본 발명에 의하면, 촬영 렌즈로부터 동기화 된 두 개 혹은 세 개 이상의 영상을 취득하는 스테레오 영상 취득수단과; 촬영 렌즈의 초점 거리 변화를 통해 다양한 형태의 스케일 영상을 취득하는 줌 영상 취득수단; 상기 스테레오 영상 취득수단과 줌 영상 취득수단으로부터의 영상신호를 신호 처리하는 영상 처리수단; 및 상기 영상 처리수단으로부터 영상 혹은 영상처리 결과를 송신하거나 외부로부터의 제어신호 등을 수신하는 통신 인터페이스 수단을 포함하는 스테레오 줌 시각처리 장치를 제시한다.According to the present invention, stereo image acquisition means for acquiring two or three or more images synchronized from a photographing lens; Zoom image acquisition means for acquiring various types of scale images by changing a focal length of the photographing lens; Image processing means for signal-processing the video signals from the stereo image acquisition means and the zoom image acquisition means; And a communication interface means for transmitting an image or an image processing result from the image processing means or receiving a control signal from the outside.
스테레오 영상, 줌 카메라, 초점거리, 지능형 서비스 로봇, HRI, HCI Stereo Imaging, Zoom Camera, Focal Length, Intelligent Service Robot, HRI, HCI
Description
도 1은 본 발명에 따른 스테레오 줌 시각처리 장치의 사시도 이다.1 is a perspective view of a stereo zoom visual processing apparatus according to the present invention.
도 2는 본 발명에 따른 스테레오 줌 시각처리장치의 블록 구성도 이다. 2 is a block diagram of a stereo zoom visual processing apparatus according to the present invention.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Major Parts of Drawings>
1: 스테레오 영상 취득부 2: 줌 영상 취득부1: Stereo image acquisition unit 2: Zoom image acquisition unit
3: 영상 처리부 4: 통신 인터페이스부3: image processing unit 4: communication interface unit
본 발명은 전자기기, 영상음향기기, 3차원 영상기기 등에 사용되는 스테레오 줌 시각처리 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는 시각에 기반을 둔 지능형 응용장치(지능형 서비스 로봇, HRI(Human-Robot Interface), HCI(Human-Computer Interface))에 적합하도록 스테레오 영상 및 다양한 스케일의 영상(줌 영상)을 제공하는 시각처리 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a stereo zoom visual processing device used in electronic devices, video sound equipment, three-dimensional imaging equipment. More specifically, it provides stereo images and various scale images (zoom images) for vision-based intelligent applications (intelligent service robots, human-robot interface (HRI), human-computer interface (HCI)). A visual processing device.
종래의 시각처리 장치에는 범블비 스테레오(Bumblebee Stereo) 카메라와 스테레오 카메라가 널리 사용된다.In the conventional visual processing apparatus, a Bumblebee Stereo camera and a stereo camera are widely used.
상기 범블비 스테레오(Bumblebee Stereo) 카메라(Point Grey Research Inc.) 는 미리 교정(calibration)된 두개의 카메라 및 영상처리 장치로 이루어져 있으며, 정류 (rectification)된 두개의 영상을 생성한다.The Bumblebee Stereo camera (Point Gray Research Inc.) is composed of two pre-calibrated cameras and an image processing device, and generates two rectified images.
또한, 상기 스테레오 카메라(Videre Design)는 스테레오 카메라의 렌즈 교환이 가능해 다양한 스케일의 영상을 얻을 수 있으나, 그때마다 카메라 보정(Calibration)을 해야 한다.In addition, the stereo camera (Videre Design) is possible to exchange the lens of the stereo camera to obtain images of various scales, each time the camera must be calibrated (Calibration).
이러한 종래의 스테레오 카메라를 이용한 시각처리 장치는 오프라인(OFF-LINE)에서 카메라 보정(calibration)을 수행하고, 온라인(ON-LINE)에서 카메라의 구해진 보정 파라미터를 이용하여 거리영상(depth map)을 생성하거나 혹은 생성을 지원한다.A conventional visual processing apparatus using a stereo camera performs camera calibration in an offline state and generates a depth map using the obtained correction parameters of the camera in an online state. Or create support.
즉, 온라인(ON-LINE)에서는 주요 카메라의 보정 파라미터의 하나인 초점거리(focal length)를 고정적으로 사용할 수밖에 없다. 그로 인해 다양한 스케일의 영상정보를 얻기 어려우며, 이것은 시각 정보를 이용하는 여러 가지 응용장치(지능형 서비스 로봇, HRI, HCI)에 제한 요소로 작용한다.That is, in ON-LINE, the focal length, which is one of the correction parameters of the main cameras, has to be fixed. As a result, it is difficult to obtain image information of various scales, which is a limiting factor for various application devices (intelligent service robots, HRI, HCI) using visual information.
다시 말해, 종래의 스테레오 시각처리 장치는 기본적으로 초점거리가 고정됨으로써 시각정보처리 과정에서 특정 영역의 고해상도 영상정보가 필요한 경우에 제한을 받게 된다.In other words, the stereoscopic vision processing apparatus of the related art is basically limited in the case where high resolution image information of a specific region is required in the visual information processing process by fixing a focal length.
특히, 로봇이 인간과 상호작용을 할 경우 혹은 로봇이 인간에게 지능형 서비스를 제공하는 경우 특정영역의 고해상도 영상정보는 더욱더 중요해진다. In particular, when a robot interacts with a human or when the robot provides an intelligent service to a human, high resolution image information of a specific area becomes more important.
따라서, 기존의 스테레오 시각장치를 사용할 경우 생기는 고정된 초점거리를 사용해야 한다는 문제점을 극복하기 위해 줌 카메라를 부가하여 다양한 스케일의 영상을 취득할 필요성이 제기되었다.Therefore, in order to overcome the problem of using a fixed focal length caused by using a conventional stereo vision device, a need has been made to acquire images of various scales by adding a zoom camera.
이에, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서 본 발명은 줌 카메라를 부가한 스테레오 시각처리 장치를 이용하여 스테레오 영상 및 다양한 스케일의 영상을 취득 가능하도록 하는데 그 목적이 있다.Accordingly, an object of the present invention is to solve the above problems, and an object of the present invention is to enable a stereo image and various scale images to be acquired using a stereo vision processing apparatus with a zoom camera.
상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 기술적 사상으로서 본 발명은As the technical idea for achieving the above object of the present invention
촬영 렌즈로부터 동기화 된 두 개 혹은 세 개 이상의 영상을 취득하는 스테레오 영상 취득수단과;Stereo image acquisition means for acquiring two or three or more images synchronized from the photographing lens;
촬영 렌즈의 초점 거리 변화를 통해 다양한 형태의 스케일 영상을 취득하는 줌 영상 취득수단;Zoom image acquisition means for acquiring various types of scale images by changing a focal length of the photographing lens;
상기 스테레오 영상 취득수단과 줌 영상 취득수단으로부터의 영상신호를 신호 처리하는 영상 처리수단; 및Image processing means for signal-processing the video signals from the stereo image acquisition means and the zoom image acquisition means; And
상기 영상 처리수단으로부터 영상 혹은 영상처리 결과를 송신하거나 외부로부터의 제어신호 등을 수신하는 통신 인터페이스 수단을 포함하는 스테레오 줌 시각처리 장치를 제공한다.Provided is a stereo zoom visual processing apparatus including communication interface means for transmitting an image or an image processing result from the image processing means or receiving a control signal from the outside.
이하, 본 발명의 실시 예에 대한 구성 및 그 작용을 첨부한 도면을 참조하면 서 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, the configuration and operation of the embodiment of the present invention will be described in detail.
도 1은 본 발명에 따른 스테레오 줌 시각처리 장치의 사시도 이다. 도 2는 본 발명에 따른 스테레오 줌 시각처리장치의 블록 구성도 이다.1 is a perspective view of a stereo zoom visual processing apparatus according to the present invention. 2 is a block diagram of a stereo zoom visual processing apparatus according to the present invention.
도 1 및 도 2를 살펴보면, 본 발명의 스테레오 줌 시각처리 장치로서 스테레오 영상 취득부(1), 줌 영상 취득부(2), 영상 처리부(3) 및 통신 인터페이스부(4)로 구성되어 있다.1 and 2, the stereo zoom visual processing apparatus of the present invention includes a stereo image acquisition unit 1, a zoom
본 발명은 도 1에 도시된 바와 같이, 일반적으로 양안(Binocular)인 경우가 많고, 삼안(Trinocular) 이상의 다안(多眼)인 경우가 있다.As shown in FIG. 1, the present invention is generally binocular, and may be trinocular or more.
특히, 상기 스테레오 영상 취득부(1)는 촬영렌즈로부터 동기화 된 두 개(혹은 세 개 이상)의 영상을 취득하며, 상기 동기화 된 영상은 3차원 거리영상을 계산하는데 이용된다.In particular, the stereo image acquisition unit 1 acquires two (or three or more) images synchronized from the photographing lens, and the synchronized images are used to calculate a 3D distance image.
상기 줌 영상 취득부(2)는 촬영렌즈로부터 초점거리의 변화를 통해 다양한 스케일의 영상을 취득하며, 상기 영상 처리부(3)는 스테레오 영상 취득부(1) 및 줌 영상 취득부(2)로부터의 영상신호를 처리한다. 이 경우 스테레오 영상취득부와 별개로 구비된 줌 영상 취득부는 스테레오 영상 취득부가 영상을 취득하는 것에 대응하여, 줌 영상 취득 부가 갖은촬영 렌즈의 초점 거리의 변화에 따라 줌 영상을 취득하게 된다. 또한, 스테레오 영상 취득부에서 동기화된 영상으로부터 3차원 거리 영상을 계산하고, 줌 영상 취득부에 의해 얻은 영상 정보를 스테레오 영상 취득부에 의해 얻은 영상의 특정한 부분에 제공하여 영상처리한다. 따라서 실시간으로 스테레오 영상을 활용하는 경우, 스테레오 영상 취득부의 초점 거리가 고정됨으로써 먼 곳에 있는 부분에 대해서 많은 영상 정보를 얻을 수 없는 문제점이 있었으나, 줌 영상 취득부에서 얻은 줌 영상은 이러한 특정한 부분을 확대하여 많은 영상 정보를 제공한다. The zoom
상기 통신 인터페이스(4)는 영상 처리부(3)로부터 영상 혹은 영상처리 결과를 송신하거나 외부로부터의 제어신호 등을 수신하는 기능을 가지고 있다.The
이 때, 상기 통신 인터페이스부(4)와 연결된 다른 영상처리 장치에서는 스테레오 영상 취득부(1)로부터의 스테레오 영상 및 줌 영상 취득부(2)로부터 취득할 수 있는 다양한 스케일의 영상을 이용해 다양한 시각기능 알고리즘((로봇 비젼(Robot Vision), 컴퓨터 비젼(Computer Vision), 영상처리(Image Processing))를 구현할 수 있다.In this case, the other image processing apparatus connected to the
즉, 로봇 비젼은 영상 정보를 이용하여 로봇 및 자동화 기기 등이 이용할 수 있는 정보를 생성하는 분야에 적용될 수 있으며, 상기 컴퓨터 비젼은 로봇 비젼과 혼용해서도 많이 사용되나 일반적으로 영상 정보를 이용하여 인식, 자동화 등을 수행하게 된다. That is, the robot vision can be applied to a field for generating information that can be used by robots and automation devices using image information, and the computer vision is often used in combination with the robot vision, but is generally recognized using image information. , Automation and so on.
또한, 상기 영상처리는 넓은 의미에서 영상정보로부터 특징치를 추출하는 저수준 영상처리 과정(low level processing)과 이것을 이용하는 고수준 영상처리 과정(high level processing)으로 나누어진다. 이 때, 상기 고수준 영상처리는 로봇 비젼과 컴퓨터 비젼을 포함한다. 좁은 의미로는 저수준 영상처리 과정을 말한다. In addition, the image processing is divided into a low level processing process for extracting feature values from the image information in a broad sense, and a high level processing process using the same. In this case, the high level image processing includes a robot vision and a computer vision. In a narrow sense, it refers to low-level image processing.
이상에서와 같이 본 발명에 의하면, 기존의 스테레오 시각장치는 온라인(ON-LINE)에서 고정된 초점거리를 사용할 수밖에 없기 때문에 다른 스케일의 영상 정보를 얻을 수 없었으나, 본 발명에 의한 스테레오 줌 시각처리장치에서는 줌 영상 취득 장치를 이용해 다양한 스케일의 영상 정보를 취득 가능케 할 수 있다.As described above, according to the present invention, since the conventional stereo vision device has no choice but to use a fixed focal length on-line, image information of different scales cannot be obtained, but the stereo zoom visual processing according to the present invention is performed. The device may acquire image information of various scales using a zoom image acquisition device.
특히, 본 발명에서는 지능형 서비스 로봇 환경이나 얼굴/물건 찾기, 물건집기 등의 HRI(Human-Robot Interface), HCI(Human-Computer Interface) 장치에 적용함으로써 스테레오 영상 및 다양한 스케일의 고해상도 영상 정보를 이용할 수 있어 보다 더 활용도 및 유용성을 높일 수 있다. Particularly, in the present invention, stereo images and high-resolution image information of various scales can be used by applying them to a human-robot interface (HRI) or a human-computer interface (HCI) device such as an intelligent service robot environment, a face / object searcher, and a picker. More usability and usability.
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