KR100763941B1 - 전방향 스테레오 영상 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전(全)방향 스테레오 영상 장치에 관한 것으로, 그 구성은 전방향 영상 스테레오 장치에 있어서, 일정 곡면을 갖는 곡면 거울과 영상 정보를 습득하는 카메라 사이에 위치하는 굴절수단과; 상기 굴절수단과 결합되어 상기 곡면 거울로부터의 거리를 조절할 수 있는 위치조절수단;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 전방향 영상 스테레오 장치.

본 발명은 하나의 곡면을 갖는 거울과 카메라 사이에 오목 렌즈를 위치시켜 카메라 영상면에 곡면 거울을 통한 영상과 오목렌즈에 의해 시각편차를 갖는 영상을 동시에 얻어 비교함으로써 거리를 측정할 수 있도록 하는 효과가 있다.

곡면 거울, 오목렌즈, 카메라

Description

전방향 스테레오 영상 장치{Equipment of Image Stereo Omni-Directional}

도 1은 종래 기술의 다른 전방향 영상 획득 장치의 원리를 나타내는 개략도.

도 2는 본 발명의 전방향 스테레오 영상 장치를 나타내는 측면도.

<도면 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100 : 하우징 110 : 곡면 거울

120 : 카메라 130 : 굴곡수단

140 : 위치조절수단

본 발명은 전방향 스테레오 영상 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 곡면을 갖는 거울과 카메라 사이에 오목 렌즈를 위치시켜서 곡면거울에 의해 반사된 영상과 오목렌즈에 의해 굴절된 영상을 1대의 카메라 영상면에서 획득하고, 이를 비교하여 전방향 물체의 3차원 거리를 측정할 수 있는 전방향 스테레오 영상 장치에 관한 것이다.

일반적으로 전방향(Omni-Directional) 영상은 볼록 거울을 통해 얻는 영상을 의미하는 것으로, 한번에 360° 모든 방향의 사물, 환경의 영상을 얻을 수 있을 만 큼 넓은 시야각을 가지고 있기 때문에, 최근 들어 컴퓨터 비젼, 이동로봇 등의 연구분야뿐만 아니라, 교통 감시, 건물 내부 감시용이나, 다자 회의 등의 실용분야에 이르기까지 폭넓게 연구, 응용되고 있다. 전방향 영상 획득에 사용되는 거울은 보통 구형(spheric), 2차 곡선형(parabolic), 혹은 쌍곡선 형(hyperbolic)의 거울들로서 국내에서는 교통감시, 건물 감시등의 용도로 상용화되고 있으며, 미국, 일본, 체코등에서 연구용으로 많이 개발, 판매되고 있다.

한편, 카메라를 이용하여 물체까지의 거리를 측정하기 위해서는 스테레오 영상이 필요하다. 스테레오 영상 시스템은 두 영상에 있는 동일점까지의 거리를 삼각법을 이용하여 계산하는 것으로, 두 영상간에는 시각 편차(disparity)가 있어야 한다. 두점간의 시각 편차가 있는 스테레오 영상을 얻기 위해서는 일반적으로 두 대의 카메라를 필요로 한다.

그리고, 두 대의 카메라를 이용하는 것은 시스템 구축 비용이 많이 들뿐만 아니라 많은 데이터 처리 시간이 필요하며, 초점거리나 조리개에 의한 입사량의 차이와 같은 두 카메라간의 특성 차이 때문에 두 영상에서 동일점을 찾는 것이 쉽지 않다는 문제점이 있다. 이러한 이유로 단일 카메라를 이용한 스테레오 영상 방법이 많이 연구되고 있는데, 단일 카메라 스테레오 영상 획득의 대표적인 방법으로는 빛이 투명 유리를 지날 때 입사각에 따른 거리 편차가 생긴다는 점을 이용하여 카메라 앞쪽에 회전가능한 투명 유리를 설치하는 방법이 고안된 바 있다.

그러나 이 또한 스테레오 정지 영상을 얻기 위해 투명 유리의 회전각을 변경시켜야 하므로 실시간 영상 처리가 어렵다는 문제점이 있다.

또한, 두 장의 거울과 단일 카메라를 이용하여 스테레오 영상을 얻는 방법이 고안되기도 하였는데, 이는 두 거울 사이의 각도에 의한 반사 빛의 시각 차이를 이용한 것이다. 이 또한 반사 빛의 편차 등으로 인한 실시간 영상 처리가 어렵다는 문제점이 있었다.

그리고 전방향 거울을 이용하여 스테레오 영상을 얻는 방법에 있어서도, 평면 스테레오 영상 획득과 마찬가지로 단일 카메라를 이용하여 전방향 스테레오 영상을 얻을 수 있으며, 이를 위한 한 가지 방법으로, 도 1에 도시된 바와 같이, 두개의 곡면을 갖는 전방향 거울(10)을 이용해 상기 각각의 곡면에 대해 반사되는 빛을 카메라(20)로 하여금 감지하게 함으로써 전방향 영상 정보를 효율적으로 습득할 수 있도록 하고 있다.

그러나 이러한 두개의 곡면을 갖는 전방향 거울은 영상 정보에 대한 손실은 적으나 두개의 곡면을 갖도록 제작하는 것이 복잡하고 난해한 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 단일 곡면을 갖는 거울과 하나의 스테레오 카메라의 사이에 오목렌즈를 위치시켜 곡면 거울을 통한 영상과 시각편차를 갖는 영상을 한 화면에 얻어 쉽게 비교함과 동시에 비교된 영상을 이용해 정확한 거리를 측정할 수 있는 전방향 스테레오 영상 장치를 제공하는데 있다.

본 발명은 앞서 본 목적을 달성하기 위하여 다음과 같은 구성을 가진다.

본 발명의 전방향 스테레오 영상 장치는, 일정 곡면을 갖는 곡면(球面) 거울과 영상 정보를 습득하는 카메라 사이에 위치하는 굴절수단과; 상기 굴절수단과 결합되어 상기 곡면 거울로부터의 거리를 조절할 수 있는 위치조절수단;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 굴절수단은 오목렌즈로 이루지며, 상기 오목렌즈는 상기 곡면 거울과 대응되는 면은 평면 형태이고, 타측은 곡면의 형태를 가질 수 있으며, 상기 오목렌즈는 상기 곡면 거울과 대응되는 면과 타측면이 각각 곡면형태로 이루어질 수 있다.

그리고, 상기 오목렌즈는 플라스틱 및 유리 중 선택된 어느 하나로 이루어질 있으며, 상기 오목렌즈는 상기 곡면 거울과 대응되는 면의 양단이 내측으로 향하는 경사면으로 이루어진다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.

도 2에 도시된 바에 의하면, 전방향 스테레오 영상 장치는 상부에 곡면 거울(110)을 고정하고, 상기 곡면 거울(110)의 중심에서 일정 간격 이격된 위치에 마련되는 카메라(120)를 수용할 수 있는 하우징(100)으로 되어 있다. 상기 하우징(100)은 곡면 거울(110)과 카메라(120)가 고정되는 것을 제외한 외주는 투명관으로 이루어져 있어서, 외부의 영상 정보가 상기 곡면 거울(110)상에 반사되어 카메라(120)에 인가되도록 되어 있는데, 이때 상기 곡면 거울(110)의 원주 중심부로부터 하측 방향으로 돌출되는 위치조절수단(140)을 구비시키고, 상기 위치조절수단(140)과 결합되는 굴절수단(130)을 마련하여, 상기 곡면 거울(110)과의 거리를 조절함으로써 반사된 영상 정보가 최소한의 손실을 갖고 상기 카메라(120)로 입사되도록 한다.

예컨대, 영상 정보 중 경로 A방향의 빛은 물체로부터 곡면 거울에 반사되어 카메라에 입사되며, 경로 B방향의 경우 물체로부터 곡면 거울에 반사된 후 렌즈를 통해 카메라에 입사된 영상 정보로 하나의 물체에 대해 2개의 영상을 얻을 수 있으며, 이 영상은 시각편차를 갖고 있기 때문에 두 영상을 비교하여 물체까지의 거리를 구할 수 있다. 상기 곡면 거울과 카메라 사이에 굴절수단을 위치시키고 굴절 수단의 위치를 조절하여 경로 B를 변화시켜 시각 편차를 조절할 수 있게 된다.

여기서 상기 위치조절수단(140)으로는 볼트 및 너트를 이용하는 것이 바람직하며, 상기 굴절수단(130)의 위치를 조절하여 곡면 거울(110)과의 거리를 조절할 수 있는 것이면 어떠한 것도 가능하다.

또한 상기 굴절수단(130)은 오목렌즈를 사용하는데, 상기 오목렌즈는 투명 플라스틱이나 유리를 선택적으로 사용하는 것이 바람직하며, 곡면 거울에 의해 반사된 영상 정보가 카메라로 굴절될 수 있도록 하는 것이면 어떠한 것도 가능하다.

그리고 상기 오목렌즈의 양단은 그 내측으로 향하는 경사면(미도시)으로 이루어지도록 함으로써 곡면 거울의 영상과 오목렌즈의 영상이 상호 간섭이 일어나지 않고, 최소한의 손실로 영상을 습득할 수 있게 된다.

또한, 상기 오목렌즈는 본 발명의 바람직한 실시예로서 예를든 것이며, 상기 곡면 거울에 의해 반사된 영상 정보가 카메라로 굴절될 수 있도록 하는 것이면 어떠한 것도 가능하다.

이상의 본 발명은 상기에 기술된 실시예들에 의해 한정되지 않고, 당업자들 에 의해 다양한 변형 및 변경을 가져올 수 있으며, 이는 첨부된 청구항에서 정의되는 본 고안의 취지와 범위에 포함된다.

본 발명은 앞서 본 구성에 의해 다음과 같은 효과를 가진다.

본 발명은 하나의 곡면을 갖는 거울과 카메라 사이에 오목 렌즈를 위치시켜 카메라 영상면에 곡면 거울을 통한 영상과 오목렌즈에 의해 시각편차를 갖는 영상을 동시에 얻어 비교함으로써 거리를 측정할 수 있도록 하는 효과가 있다.

또한, 단일 카메라를 사용하므로 카메라 특성 변화에 따른 영향이 없고, 설치비를 절감할 수 있는 효과가 있다.

그리고, 오목렌즈의 높낮이를 조절할 수 있게 함으로써 영상의 시각 편차(Dispartity)를 조절할 수 있는 효과가 있다.

Claims (6)

1. 전방향 영상 스테레오 장치에 있어서,

   일정 곡면을 갖는 곡면 거울과 영상 정보를 습득하는 카메라 사이에 위치하는 굴절수단과;

   상기 굴절수단과 결합되어 상기 곡면 거울로부터의 거리를 조절할 수 있는 위치조절수단;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 전방향 스테레오 영상 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 굴절수단은 오목렌즈인 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 전방향 스테레오 영상 장치.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 오목렌즈는 상기 곡면 거울과 대응되는 면은 평면 형태이고, 타측은 곡면의 형태를 갖도록 하는 것을 특징으로 하는 전방향 스테레오 영상 장치.
4. 제 2 항에 있어서,

   상기 오목렌즈는 상기 곡면 거울과 대응되는 면과 타측면이 각각 곡면형태로 이루어지도록 하는 것을 특징으로 하는 전방향 스테레오 영상 장치.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 오목렌즈는 투명 플라스틱이나 유리 중 선택된 어느 하나로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전방향 스테레오 영상 장치.
6. 제 2 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 오목렌즈는 상기 곡면 거울과 대응되는 면의 양단이 내측으로 향하는 경사면으로 이루어진 것을 특징으로 하는 전방향 스테레오 영상 장치.

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