KR101255807B1

KR101255807B1 - Drawing control apparatus and method for use in humanoid portrait robot

Info

Publication number: KR101255807B1
Application number: KR1020110029709A
Authority: KR
Inventors: 김상욱; 김바울; 송명진; 이근주; 김용덕; 이은정
Original assignee: 경북대학교 산학협력단
Priority date: 2011-03-31
Filing date: 2011-03-31
Publication date: 2013-04-17
Also published as: KR20120111298A

Abstract

화가 로봇의 드로잉 제어장치 및 그 방법이 개시된다. 화가 로봇의 드로잉 제어장치는, 물체에 대한 영상을 입력받는 영상입력부; 입력된 물체에 대한 영상을 에지 디텍션하여 윤곽선 영상을 추출하는 윤곽선 영상 추출부; 추출된 윤곽선 영상에 대응하는 픽셀들의 색상값들을 일정 역치값을 기준으로 각각 '1' 또는 '0'으로 이진화하여 저장하는 이진화부; 및 저장된 저장값을 스캐닝하여 저장값이 '1'인 인접한 픽셀들을 로봇 암에 고정된 붓 또는 펜을 이동시키기 위한 드로잉 경로에 포함시키는 드로잉 경로 설정부;를 포함하는 것을 특징으로 한다. A drawing control apparatus for a painter robot and a method thereof are disclosed. Drawing controller of the painter robot, Image input unit for receiving an image of the object; A contour image extracting unit extracting a contour image by edge-detecting an image of an input object; A binarization unit for binarizing and storing color values of pixels corresponding to the extracted contour image as '1' or '0' based on a predetermined threshold value, respectively; And a drawing path setting unit configured to scan the stored stored value and include adjacent pixels having the stored value of '1' in a drawing path for moving a brush or pen fixed to the robot arm.

Description

Drawing control apparatus and method for use in humanoid portrait robot}

본 발명은 화가 로봇(humanoid portrait robot)에 관한 것으로, 보다 상세하게는 화가 로봇이 로봇 암에 고정된 붓 또는 펜을 이용하여 물체의 윤곽선 영상(sketch image)을 그릴 때 드로잉 속도를 향상시킬 수 있게 한 화가 로봇의 드로잉 제어장치 및 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a humanoid portrait robot, and more particularly, to enable a painter robot to improve drawing speed when drawing a sketch image of an object using a brush or pen fixed to a robot arm. A painter relates to a drawing control device and method.

일반적으로, 화가 로봇은 카메라 등을 통해 자체적으로 물체의 영상을 촬상하거나 외부에서 입력된 영상을 처리하여 로봇 암에 고정된 붓 또는 펜의 드로잉 경로(drawing path)를 생성하고, 이러한 드로잉 경로를 토대로 로봇 암을 이동시켜 그림을 그린다. In general, a painter robot generates a drawing path of a brush or pen fixed to a robot arm by capturing an image of an object through a camera or the like or processing an image input from the outside, and based on the drawing path Move the robot arm to draw a picture.

이러한 화가 로봇은 사람이 그리는 것과 같은 효과를 얻을 수 있을 뿐 아니라 사람들의 흥미를 유발할 수 있으므로 산업용, 교육용 등 다양한 분야에 활용되고 있다. Such a painter robot is used in various fields, such as industrial and educational use, because it can not only achieve the same effect as a person draws, but can also interest people.

하지만, 현재 사용되고 있는 화가 로봇은 물체의 외부의 큰 테두리 윤곽선과 내부의 세부 윤곽선을 일정한 순서 없이 그리므로, 로봇 암에 고정된 붓 또는 펜의 드로잉 경로가 불규칙하게 되어 드로잉 속도가 저하될 뿐 아니라, 실제 화가가 외부의 큰 테두리 윤곽선을 먼저 그린 다음 내부의 세부 윤곽선을 그리는 것과 같은 분위기를 연출할 수 없는 문제점이 있다. 따라서, 이 경우, 화가 로봇이 교육용으로 사용된다면, 어린이들과 같이 호기심이 많은 피교육자들이 화가 로봇을 친숙하게 느끼지 못할 수도 있다. However, currently used painter robot draws a large outline of the outline of the outside of the object and the detailed outline of the inside out of order, irregular drawing path of the brush or pen fixed to the robot arm not only decreases the drawing speed, There is a problem that a real painter cannot draw an atmosphere such as drawing a large outline of an exterior first and then a detailed outline of an interior. Therefore, in this case, if the painter robot is used for education, curious trainees such as children may not feel the painter robot familiar.

또한, 현재 사용되고 있는 화가 로봇은 윤곽선 영상의 윤곽선을 이루는 각각의 점들을 대응하는 픽셀들의 0(black)∼255(white) 까지의 색상값 또는 이를 몇 개 또는 수십 개 단위로 나눈 복수 개의 색상 레벨로 표현하고 있다. 따라서, 화가 로봇이 윤곽선을 그리기 위해서는 로봇 암에 고정된 붓 또는 펜의 강약 터치를 윤곽선을 이루는 각각의 점에 대해 셀들의 색상값 또는 색상 레벨에 대응하는 복수 개의 상하 높이로 조절해야 한다. 그 결과, 로봇 암을 제어하는 것이 복잡해지고, 드로잉 속도가 느려지는 문제점이 있다. In addition, the painter robot currently used has a color value ranging from 0 (black) to 255 (white) of the corresponding pixels or a plurality of color levels divided by several or tens of units. Express. Accordingly, in order to draw the outline, the painter robot needs to adjust the intensity touch of the brush or pen fixed to the robot arm to a plurality of vertical heights corresponding to the color value or the color level of the cells for each point of the outline. As a result, controlling the robot arm becomes complicated and there is a problem that the drawing speed becomes slow.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래의 문제점을 감안하여 이를 개선하고자 창출된 것으로, 본 발명의 한 목적은 화가 로봇의 드로잉 속도를 개선할 수 있게 한 화가 로봇의 드로잉 제어장치 및 방법을 제공하는 데 있다. The present invention was made in view of the above-described problems in the related art, and an object of the present invention is to provide an apparatus and method for controlling the drawing of a painter robot, which can improve the drawing speed of the painter robot. .

본 발명의 또 다른 목적은 외부의 큰 테두리 윤곽선를 먼저 그린 다음 내부의 세부 윤곽선을 그리도록 하여 실제 화가가 그리는 것과 같은 분위기를 연출할 수 있게 한 화가 로봇의 드로잉 제어장치 및 방법을 제공하는 데 있다. It is still another object of the present invention to provide a drawing controller and method for a painter robot, which draws a large outline of an outer outline first and then draws detailed outlines of the inside to create an atmosphere like that of a real painter.

본 발명의 다른 목적은 로봇 암에 고정된 붓 또는 펜의 드로잉 경로의 엘리어싱(aliasing)을 방지할 수 있게 한 화가 로봇의 드로잉 제어장치 및 방법을 제공하는 데 있다. Another object of the present invention is to provide an apparatus and method for controlling the drawing of a painter robot, which makes it possible to prevent aliasing of a drawing path of a brush or pen fixed to the robot arm.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시양태에 따르면, 화가 로봇의 드로잉 제어장치는, 입력된 물체에 대한 영상으로부터 윤곽선 영상을 추출하는 윤곽선 영상 추출부; 추출된 윤곽선 영상에 대응하는 픽셀들의 색상값들을 일정 역치값(threshold value)을 기준으로 각각 '1' 또는 '0'으로 이진화하여 저장하는 이진화부; 및 저장된 저장값을 스캐닝하여 저장값이 '1'인 픽셀들을 로봇 암에 고정된 붓 또는 펜을 이동시키기 위한 드로잉 경로에 포함시키는 드로잉 경로 설정부;를 포함하는 것을 특징으로 한다. According to an embodiment of the present invention for achieving the above object, the drawing control apparatus of the painter robot, the contour image extraction unit for extracting the contour image from the image of the input object; A binarizer configured to binarize and store color values of pixels corresponding to the extracted contour image as '1' or '0' based on a predetermined threshold value, respectively; And a drawing path setting unit configured to scan the stored stored value and include the pixels having the stored value of '1' in the drawing path for moving the brush or pen fixed to the robot arm.

윤곽선 영상 추출부는 입력된 물체에 대한 영상을 에지 디텍션(edge detection)하여 윤곽선 영상을 추출할 수 있다.The contour image extractor may extract the contour image by edge detection of an image of the input object.

이진화부는, 추출된 윤곽선 영상에 대응하는 픽셀들의 색상값들을 일정 역치값을 기준으로 각각 블랙값 또는 화이트값으로 변환하는 역치 변환부; 및 블랙값들과 화이트값들에 각각 '1'과 '0'을 부여하여 윤곽선 영상에 대응하는 픽셀들의 2차원 배열로 저장하는 이진화 저장부;를 포함할 수 있다. The binarization unit may include: a threshold conversion unit converting color values of pixels corresponding to the extracted contour image into black values or white values based on a predetermined threshold value, respectively; And a binarization storage unit for assigning '1' and '0' to the black values and the white values, respectively, and storing the two-dimensional array of pixels corresponding to the contour image.

윤곽선 영상의 외부의 큰 테두리 윤곽선를 먼저 그린 다음 내부의 세부 윤곽선을 그릴 경우, 드로잉 경로 설정부는 2차원 배열로 저장된 제1 내지 제 n열의 픽셀들의 저장값들을 순차적으로 좌에서 우로 스캐닝하는 것과 우에서 좌로 스캐닝하는 것을 번갈아 수행하여 각 스캐닝시 각 픽셀 열마다 첫번째로 저장값이 '1'인 픽셀들을 검출하고 검출된 픽셀들의 저장값을 다른 값으로 변경시킴과 함께 검출된 픽셀들을 드로잉 경로에 저장하고 관련 드로잉 경로 정보를 출력할 수 있다. 이때, 드로잉 경로 설정부는 검출된 픽셀들이 각각 인접한 검출된 픽셀들과 일정 기준 이하의 거리차를 가질 때만 해당 픽셀들의 저장값을 다른 값으로 변경시킴과 함께 해당 픽셀들을 드로잉 경로에 저장하고 관련 드로잉 경로 정보를 출력할 수 있다. 또한, 드로잉 경로 설정부는 제1 내지 제 n열의 픽셀들의 저장값들을 순차적으로 좌에서 우로 스캐닝하는 것과 우에서 좌로 스캐닝하는 것을 번갈아 수행하는 것을 저장값이 '1'인 픽셀이 더 이상 발견되지 않을 때 까지 반복하여 수행할 수 있다. In the case of drawing the outer outline of the outline of the outline image first and then drawing the detailed outline of the inside, the drawing path setting unit sequentially scans the stored values of the pixels of the first to nth columns stored in the two-dimensional array from left to right and right to left. Scanning is performed alternately to detect pixels with a storage value of '1' first for each pixel column during each scanning, change the storage values of the detected pixels to other values, and store the detected pixels in the drawing path and relate them. The drawing path information can be displayed. At this time, the drawing path setting unit changes the storage value of the pixels to a different value only when the detected pixels have a distance difference less than or equal to the adjacent detected pixels, and stores the pixels in the drawing path and the related drawing path. Information can be output. Also, when the pixel having the storage value of '1' is no longer found, the drawing path setting unit alternately performs scanning of the stored values of the pixels of the first to nth columns from left to right and sequentially scanning from right to left. Can be repeated until.

선택적으로, 윤곽선 영상의 외부의 큰 테두리 윤곽선를 먼저 그린 다음 내부의 세부 윤곽선을 그리도록 할 필요가 없을 경우, 드로잉 경로 설정부는 2차원 배열로 저장된 저장값들을 픽셀 단위로 스캐닝하여 저장값이 '1'인 픽셀들을 검출하고 검출된 픽셀들을 드로잉 경로에 저장하고 관련 드로잉 경로 정보를 출력할 수 있다. Optionally, if there is no need to draw a large outer outline of the outline image first and then draw detailed outlines inside, the drawing path setting unit scans the stored values stored in the two-dimensional array in pixels and stores the stored value as '1'. Phosphor pixels may be detected, the detected pixels may be stored in a drawing path, and relevant drawing path information may be output.

본 발명의 드로잉 제어장치는 물체에 대한 영상을 입력받는 영상입력부, 및 드로잉 경로 설정부에서 출력된 드로잉 경로 정보를 토대로 로봇 암을 제어하여 붓 또는 펜의 드로잉 경로를 제어하는 구동제어부를 더 포함할 수 있다. The drawing control apparatus of the present invention may further include an image input unit for receiving an image of an object, and a driving control unit for controlling a drawing path of a brush or a pen by controlling the robot arm based on the drawing path information output from the drawing path setting unit. Can be.

본 발명의 또 다른 실시양태에 따르면, 화가 로봇의 드로잉 제어방법은, 입력된 물체에 대한 영상으로부터 윤곽선 영상을 추출하는 단계; 추출된 윤곽선 영상에 대응하는 픽셀들의 색상값들을 일정 역치값을 기준으로 각각 '1' 또는 '0'으로 이진화하여 저장하는 단계; 및 이진화하여 저장된 저장값을 스캐닝하여 저장값이 '1'인 픽셀들을 로봇 암에 고정된 붓 또는 펜을 이동시키기 위한 드로잉 경로에 포함시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다. According to another embodiment of the present invention, the drawing control method of the painter robot, the method comprising the steps of extracting the contour image from the image of the input object; Binarizing and storing the color values of pixels corresponding to the extracted contour image as '1' or '0' based on a predetermined threshold value, respectively; And scanning the stored binarized value to include the pixels having the stored value of '1' in the drawing path for moving the brush or pen fixed to the robot arm.

윤곽선 영상을 추출하는 단계는 입력된 물체에 대한 영상을 에지 디텍션하여 윤곽선 영상을 추출할 수 있다. The extracting the contour image may extract the contour image by edge-detecting an image of the input object.

이진화하여 저장하는 단계는, 추출된 윤곽선 영상에 대응하는 픽셀들의 색상값들을 일정 역치값을 기준으로 각각 블랙값 또는 화이트값으로 변환하는 단계; 및 블랙값들과 화이트값들에 각각 '1'과 '0'을 부여하여 윤곽선 영상에 대응하는 픽셀들의 2차원 배열로 저장하는 단계;를 포함할 수 있다. The binarizing and storing may include converting color values of pixels corresponding to the extracted contour image into black values or white values based on a predetermined threshold value, respectively; And assigning '1' and '0' to the black values and the white values, respectively, and storing the black values and the white values in a two-dimensional array of pixels corresponding to the contour image.

드로잉 경로에 포함시키는 단계는, 이진화하여 저장된 제1 내지 제 n열의 픽셀들의 저장값을 순차적으로 좌에서 우로 스캐닝하는 것과 우에서 좌로 스캐닝하는 것을 번갈아 수행하여 각 스캐닝시 각 픽셀 열마다 첫번째로 저장값이 '1'인 픽셀들을 검출하고 검출된 픽셀들의 저장값을 다른 값으로 변경시킴과 함께 검출된 픽셀들을 드로잉 경로에 저장하고 관련 드로잉 경로 정보를 출력하는 단계;를 포함할 수 있다. 이때, 드로잉 경로에 포함시키는 단계는 검출된 픽셀들이 각각 검출된 인접 픽셀들과 일정 기준 이하의 거리차를 가질 때만 해당 픽셀들의 저장값을 다른 값으로 변경시킴과 함께 해당 픽셀들을 드로잉 경로에 저장하고 관련 드로잉 경로 정보를 출력하는 단계를 더 포함할 수 있다. 또한, 제1 내지 제 n열의 픽셀들의 저장값들을 순차적으로 좌에서 우로 스캐닝하는 것과 우에서 좌로 스캐닝하는 것을 번갈아 수행하는 것은 저장값이 '1'인 픽셀이 더 이상 발견되지 않을 때까지 반복하여 수행될 수 있다. The step of including in the drawing path alternately scans the stored values of the binarized first to nth columns of pixels sequentially from left to right and scanning from right to left to store the first stored value for each pixel column during each scanning. Detecting the pixels that are '1', changing the stored values of the detected pixels to other values, and storing the detected pixels in a drawing path and outputting related drawing path information. In this case, the step of including in the drawing path changes the storage value of the pixels to another value only when the detected pixels have a distance difference less than a predetermined reference from the detected adjacent pixels, and stores the pixels in the drawing path. The method may further include outputting related drawing path information. In addition, alternately scanning the stored values of the pixels of the first to nth columns from left to right and scanning from right to left are repeatedly performed until no more pixels with the stored value of '1' are found. Can be.

선택적으로, 드로잉 경로에 포함시키는 단계는, 이진화하여 저장된 저장값들을 픽셀 단위로 스캐닝하여 저장값이 '1'인 픽셀들을 검출하는 단계; 및 검출된 픽셀들을 드로잉 경로에 저장하고 관련 드로잉 경로 정보를 출력하는 단계를 포함할 수 있다. Optionally, the step of including in the drawing path may include: binarizing and storing stored values pixel by pixel to detect pixels having a stored value of '1'; And storing the detected pixels in the drawing path and outputting related drawing path information.

본 발명의 드로잉 제어방법은 물체에 대한 영상을 입력받는 단계, 및 드로잉 경로 정보를 토대로 로봇 암을 제어하여 붓 또는 펜의 드로잉 경로를 제어하는 단계를 더 포함할 수 있다. The drawing control method of the present invention may further include receiving an image of an object, and controlling a drawing path of a brush or a pen by controlling the robot arm based on the drawing path information.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 화가 로봇의 드로잉 제어장치 및 방법은 추출된 윤곽선 영상에 대응하는 픽셀들의 색상값들을 일정 역치값, 예를 들면, 125를 기준으로 각각 블랙값(0) 또는 화이트값(255)으로 변환한 다음 변환된 블랙값들과 화이트값들에 각각 '1'(블랙값) 또는 '0'(화이트값)으로 이진화하여 픽셀들의 이차원 배열로 저장하고, 이진화된 저장값을 스캐닝하여 저장값이 '1'인 픽셀들을 로봇암에 고정된 붓 또는 펜을 이동시키기 위한 드로잉 경로에 포함시킨다. 따라서, 본 발명의 드로잉 제어장치 및 방법은 윤곽선 영상의 윤곽선을 이루는 각각의 점들을, 대응하는 픽셀들의 0(black) ∼ 255(white) 까지의 색상값 또는 이를 몇 개 또는 수십 개 단위로 나눈 복수 개의 색상 레벨로 표현하는 종래의 화가 로봇과 비교하여, 블랙값으로만 표현한다. 그 결과, 화가 로봇은 로봇 암에 고정된 붓 또는 펜의 강약 터치를 윤곽선을 이루는 각각의 점에 대해 한 가지의 높이로 조절하여 윤곽선을 그릴 수 있고, 그에 따라, 로봇 암의 제어가 간단해지고 화가 로봇의 드로잉 속도가 현저하게 빨라진다.As described above, the drawing control apparatus and method of the painter robot according to the present invention is to set the color values of the pixels corresponding to the extracted contour image with a black value (0) or respectively based on a predetermined threshold value, for example, 125; After converting to a white value 255 and binarizing the converted black values and white values to '1' (black value) or '0' (white value), respectively, and storing them as a two-dimensional array of pixels, the binary stored value Scans and stores the pixels with the stored value '1' in the drawing path for moving the brush or pen fixed to the robot arm. Therefore, the drawing control apparatus and method of the present invention are each of the points forming the outline of the outline image, the color value of the corresponding pixels from 0 (black) to 255 (white), or a plurality of dividing them by several or tens of units Compared with the conventional painter robot which expresses the color level of the dog, it expresses only with the black value. As a result, the painter robot can draw the outline by adjusting the intensity touch of the brush or pen fixed to the robot arm to one height for each point forming the outline, thereby simplifying the control of the robot arm and the painter. The robot's drawing speed is significantly faster.

또한, 본 발명에 따른 화가 로봇의 드로잉 제어장치 및 방법은 이진화하여 저장된 제1 내지 제 n열의 픽셀들의 저장값들을 순차적으로 좌에서 우로 스캐닝하는 것과 우에서 좌로 스캐닝하는 것을 번갈아 수행하여 각 스캐닝시 각 픽셀 열마다 첫번째로 저장값이 '1'인 픽셀들을 검출하고 검출된 픽셀들의 저장값을 다른 값으로 변경시킴과 함께 검출된 픽셀들을 드로잉 경로에 저장하고 관련 드로잉 경로 정보를 출력한다. 따라서, 본 발명의 드로잉 제어장치 및 방법은 윤곽선 영상의 외부의 큰 테두리 윤곽선를 먼저 좌우로 교대로 그린 다음 그 내부의 세부 윤곽선을 좌우로 교대로 그리도록 할 수 있다. 그 결과, 드로잉 경로가 단순하게 되어 드로잉 속도가 빨라지고 또 실제 화가가 그리는 것과 같은 분위기를 연출할 수 있게 된다.In addition, the drawing control apparatus and method of the painter robot according to the present invention alternately scanning the stored values of the first to n-th column of pixels stored in binarization from left to right and scanning from right to left alternately during each scanning time. Each pixel column first detects pixels having a storage value of '1', changes the storage value of the detected pixels to another value, stores the detected pixels in a drawing path, and outputs related drawing path information. Accordingly, the drawing control apparatus and method of the present invention may draw the outer outline of the large outline of the outline image first left and right, and then alternately draw the detailed outline of the inside left and right. As a result, the drawing path becomes simpler, which speeds up the drawing and creates an atmosphere like that of a real painter.

또한, 본 발명에 따른 화가 로봇의 드로잉 제어장치 및 방법은 이진화하여 저장된 저장값이 '1'인 픽셀들이 각각 저장값이 '1'인 인접 픽셀들과 일정 기준 이하의 거리차를 가질 때만 해당 픽셀들을 드로잉 경로에 저장하고 관련 드로잉 경로 정보를 출력할 수 있다. 이 경우, 인접 픽셀들과 일정 기준 이상의 거리차를 가지는 특정 픽셀들이 드로잉 경로에 포함될 때 드로잉 경로에 톱니모양의 엘리어싱(aliasing)이 발생하여 화가 로봇의 드로잉 속도가 저하되는 문제가 방지될 수 있다. In addition, the drawing control apparatus and method of the painter robot according to the present invention is only when the pixel stored in the binarized stored value of '1' each have a distance difference of less than a predetermined reference from the adjacent pixels having the stored value of '1' Can be stored in the drawing path and the relevant drawing path information can be output. In this case, when certain pixels having a distance difference greater than or equal to a predetermined distance from adjacent pixels are included in the drawing path, jagged aliasing occurs in the drawing path, thereby preventing a problem that the drawing speed of the painter robot is reduced. .

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 화가 로봇의 드로잉 제어장치를 개략적으로 예시하는 블록도,
도 2는 도 1에 도시된 영상입력부의 카메라에 의해 촬상되는 물체의 영상으로부터 윤곽선 영상을 추출하는 것을 예시하는 도면,
도 3은 도 2에 도시된 윤곽선 영상으로부터 역치 변환된 윤곽선 영상을 생성하는 것을 예시하는 도면,
도 4는 도 3에 도시된 역치 변환된 윤곽선 영상에 대응하는 픽셀들의 색상값을 이진화하여 2차원 배열로 저장하는 것을 예시하는 도면,
도 5는 도 1에 도시된 드로잉 경로 설정부에 의해 역치 변환된 윤곽선 영상의 외부의 왼쪽 테두리 윤곽선 부분에 대응하는 픽셀들을 검출하는 동작을 예시하는 부분도,
도 6은 도 5의 드로잉 경로 설정부의 동작시 나타날 수 있는 윤곽선 영상의 엘리어싱 현상을 설명하는 도면,
도 7은 도 1에 도시된 드로잉 경로 설정부에 의해 역치 변환된 윤곽선 영상의 외부의 오른쪽 테두리 윤곽선 부분에 대응하는 픽셀들을 검출하는 동작을 예시하는 부분도,
도 8은 도 1에 도시된 드로잉 경로 설정부에 의해 역치 변환된 윤곽선 영상의 내부의 왼쪽 세부(이마) 윤곽선 부분에 대응하는 픽셀들을 검출하는 동작을 예시하는 부분도, 및
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 화가 로봇의 드로잉 제어방법을 예시하는 플로우차트이다.1 is a block diagram schematically illustrating a drawing control apparatus of a painter robot according to an embodiment of the present invention;
2 is a diagram illustrating extracting a contour image from an image of an object photographed by a camera of the image input unit shown in FIG. 1;
3 is a diagram illustrating generating a threshold-converted contour image from the contour image shown in FIG. 2;
4 is a diagram illustrating binarizing and storing a color value of pixels corresponding to a threshold-converted contour image shown in FIG. 3 in a two-dimensional array;
FIG. 5 is a partial diagram illustrating an operation of detecting pixels corresponding to an outer left edge contour portion of the contour image threshold-transformed by the drawing path setting unit shown in FIG. 1;
FIG. 6 is a diagram illustrating an aliasing phenomenon of a contour image that may appear when the drawing path setting unit of FIG. 5 is operated;
FIG. 7 is a partial diagram illustrating an operation of detecting pixels corresponding to an outer right edge contour portion of the contour image threshold-transformed by the drawing path setting unit illustrated in FIG. 1;
FIG. 8 is a partial diagram illustrating an operation of detecting pixels corresponding to a left detailed (brow) contour portion of an inside of a contour image that is threshold-transformed by the drawing path setting unit shown in FIG. 1, and
9 is a flowchart illustrating a drawing control method of a painter robot according to an embodiment of the present invention.

이하, 본 발명의 실시예에 따른 화가 로봇의 드로잉 제어장치 및 방법을 첨부도면에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the drawing control apparatus and method of the painter robot according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

먼저, 도 1을 참조하면, 본 발명의 화가 로봇의 드로잉 제어장치(2)가 블록도로 개략적으로 예시되어 있다.First, referring to FIG. 1, a drawing control device 2 of the painter robot of the present invention is schematically illustrated in a block diagram.

본 발명의 화가 로봇의 드로잉 제어장치(2)는 화가 로봇(1)과 일체로 설치되거나 별도로 설치되어 로봇 암(3)에 고정된 붓 또는 펜(도시하지 않음)의 드로잉 경로를 제어하기 위한 것으로, 영상입력부(10), 윤곽선 영상 추출부(20), 이진화부(30), 드로잉 경로 설정부(40), 및 구동제어부(50)를 포함한다. The drawing control device 2 of the painter robot of the present invention is for controlling the drawing path of a brush or pen (not shown) which is installed integrally with the painter robot 1 or separately installed and fixed to the robot arm 3. , An image input unit 10, a contour image extracting unit 20, a binarization unit 30, a drawing path setting unit 40, and a driving control unit 50.

영상입력부(10)는 물체에 대한 영상을 입력받는다. 본 실시예에서, 영상입력부(10)는 물체에 대한 영상을 촬상하는 공지의 카메라로 구현될 수 있다. 예를 들면, 카메라는 렌즈와 가시광선 영역(약 400~700nm)으로 감광하는 이미지 센서를 구성하는 CCD 센서로 이루어진 공지의 CCD 카메라를 사용할 수 있다. 이러한 CCD 센서는 렌즈로부터 입력되는 광학상을 광전 변환함으로써 디지털 신호를 생성하여 출력한다. 예를 들면, 도 2에 도시한 바와 같이, 카메라에 의해 촬상된 영상(11)은 인물의 휘도 분포에 따른 형상을 나타낸다. 즉, 카메라에 의해 촬상된 영상(11)은 인물의 휘도 분포에 따라 각 픽셀별로 다른 색상값들을 가진다. The image input unit 10 receives an image of an object. In the present embodiment, the image input unit 10 may be implemented as a known camera for capturing an image of an object. For example, a camera may use a known CCD camera composed of a lens and a CCD sensor constituting an image sensor that is exposed to a visible light region (about 400 to 700 nm). Such a CCD sensor generates and outputs a digital signal by photoelectric conversion of an optical image input from a lens. For example, as shown in FIG. 2, the image 11 captured by the camera represents a shape according to the luminance distribution of the person. That is, the image 11 captured by the camera has different color values for each pixel according to the luminance distribution of the person.

선택적으로, 영상입력부(10)는 외부 USB 장치, 디지탈 카메라 등으로부터 물체에 대한 영상을 입력받는 입력포트와 같은 입력 인터페이스부(도시하지 않음), 또는 CD 드라이브, 스캐너 등과 같은 외부로로부터 물체에 대한 영상을 입력받는 입력장치(도시하지 않음)로도 구현될 수 있다.Optionally, the image input unit 10 may include an input interface unit (not shown) such as an input port for receiving an image of an object from an external USB device, a digital camera, or the like, or an external device such as a CD drive or a scanner. It may also be implemented as an input device (not shown) that receives an image.

도 2에 도시된 바와 같이, 윤곽선 영상 추출부(20)는 영상입력부(10)의 카메라에 의해 촬상된 인물에 대한 영상(11)으로부터 윤곽선 영상(sketch image)(13)을 추출한다. 본 실시예에서, 윤곽선 영상 추출부(20)는 에지 디텍션을 통해 윤곽선 영상을 획득하는 장치로 구현될 수 있다. 예를 들면, 에지 디텍션을 통해 윤곽선 영상을 획득하는 장치는 촬상된 영상(11)으로부터 소스 비트맵(source bitmap) 영상을 추출하고, 소스 비트맵 영상의 콘트라스트(contrast)를 강화시킨 다음 강화된 콘트라스트를 갖는 비트맵 영상을 흑백 영상(grayscale image)으로 변환하고, 차후 역치 한계(subsequent threshold limitation)를 갖는 '가우시안 차 연산'(Difference of Gaussians) 필터를 이용하여 흑백 영상을 에지 디텍션하여 마스크(mask)를 생성한 다음, 상기 강화된 콘트라스트를 갖는 비트맵 이미지의 각각의 칼라 채널의 픽셀들을 상기 마스크의 상응하는 픽셀들로 곱하여 윤곽선 영상(13)을 획득하는 회로로 구성될 수 있다. As shown in FIG. 2, the contour image extracting unit 20 extracts a sketch image 13 from an image 11 of a person photographed by a camera of the image input unit 10. In the present embodiment, the contour image extractor 20 may be implemented as an apparatus for obtaining a contour image through edge detection. For example, an apparatus for obtaining a contour image through edge detection extracts a source bitmap image from the captured image 11, enhances the contrast of the source bitmap image, and then enhances the contrast. Converts a bitmap image with a grayscale image into a black and white image, and edge-detects the black and white image using a 'Difference of Gaussians' filter having a subsequent threshold limitation. And then multiply the pixels of each color channel of the bitmap image having the enhanced contrast by the corresponding pixels of the mask to obtain the contour image 13.

이진화부(30)는 추출된 윤곽선 영상(13)에 대응하는 픽셀들의 색상값들을 일정 역치값을 기준으로 각각 '1' 또는 '0'으로 이진화하여 저장한다. The binarization unit 30 binarizes and stores the color values of the pixels corresponding to the extracted contour image 13 as '1' or '0' based on a predetermined threshold value, respectively.

보다 상세히 설명하면, 윤곽선 영상(13)에 대응하는 픽셀들의 각각은 0(black)~255(white) 까지의 색상값을 가지고 있다. 따라서, 윤곽선 영상(13)은 시각적으로 흰색 바탕에 검은색으로 영상이 그려져 있는 것으로 보이지만 실제 픽셀 단위로 분석하면 0~255 사이의 다양한 색상을 가진다. In more detail, each of the pixels corresponding to the contour image 13 has a color value of 0 (black) to 255 (white). Accordingly, the contour image 13 visually appears to be drawn in black on a white background, but when analyzed in actual pixel units, it has various colors between 0 and 255.

본 발명에서는 윤곽선 영상(13)의 윤곽선을 이루는 각각의 점들을 그에 대응하는 픽셀들의 0(black) ∼ 255(white) 까지의 색상값 또는 이를 몇 개 또는 수십 개 단위로 나눈 복수 개의 색상 레벨로 표현하는 종래의 화가 로봇과 비교하여, 0(black)만으로 표현하여 로봇 암(3)에 고정된 붓 또는 펜의 강약 터치를 윤곽선을 이루는 각각의 점에 대해 한 가지의 높이로 조절하며, 그 결과, 로봇 암을 제어하는 것을 간단하게 하고 화가 로봇(1)의 드로잉 속도를 개선한다. In the present invention, each point constituting the outline of the outline image 13 is represented by a color value of 0 (black) to 255 (white) of the corresponding pixels or a plurality of color levels divided by several or tens of units. Compared with a conventional painter robot, the touch of the brush or pen fixed to the robot arm 3 by expressing only 0 (black) is adjusted to one height for each point forming an outline, and as a result, It simplifies controlling the robot arm and improves the drawing speed of the painter robot 1.

이를 위해, 이진화부(30)는 역치 변환부(31) 및 이진화 저장부(33)를 포함한다. 역치 변환부(31)는 추출된 윤곽선 영상(13)에 대응하는 픽셀들의 색상값들을 일정 역치값(threshold value), 예를 들면, 125를 기준으로 각각 0(black) 또는 255(white)으로 변환한다. 즉, 윤곽선 영상(13)에 대응하는 픽셀들의 색상값들이 각각 125 이상이면, 255로 변환하고, 125 미만이면 0으로 변환한다. 도 3을 참조하면, 윤곽선 영상(13)과 윤곽선 영상(13)에 역치값을 적용하여 역치 변환된 윤곽선 영상(15)이 비교 예시되어 있다. To this end, the binarization unit 30 includes a threshold conversion unit 31 and a binarization storage unit 33. The threshold value converter 31 converts color values of pixels corresponding to the extracted contour image 13 to 0 (black) or 255 (white), respectively, based on a predetermined threshold value, for example, 125. do. That is, when the color values of the pixels corresponding to the contour image 13 are each 125 or more, the color values are converted to 255. Referring to FIG. 3, the contour image 13 and the contour image 15 having a threshold value converted by applying a threshold value to the contour image 13 are compared and illustrated.

이진화 저장부(33)는 역치 변환된 윤곽선 영상(15) 내의 픽셀들의 위치와 색상정보에 대한 접근을 용이하게 하기 위해, 도 4에 도시된 바와 같이, 역치 변환된 윤곽선 영상(15)의 윤곽선과 배경의 색상값, 즉, 0(black)들과 255(white)들에 각각 '1'과 '0'을 부여하여 역치 변환된 윤곽선 영상(15)에 대응하는 픽셀들의 2차원 배열(17)로 저장한다. 이때, 2차원 배열(17)의 크기는 영상의 가로 픽셀 수(i) * 영상의 세로 픽셀 수(j)이다. The binarization storage 33 may include the contour of the threshold-converted contour image 15, as shown in FIG. 4, to facilitate access to the position and color information of the pixels in the threshold-converted contour image 15. By assigning '1' and '0' to the color values of the background, i.e., 0 (black) and 255 (white), respectively, to the two-dimensional array 17 of pixels corresponding to the threshold-converted contour image 15. Save it. In this case, the size of the two-dimensional array 17 is the number of horizontal pixels (i) of the image * the number of vertical pixels (j) of the image.

드로잉 경로 설정부(40)는 로봇 암(3)에 고정된 붓 또는 펜을 이동시키기 위한 드로잉 경로를 설정하기 위한 것으로, 이진화 저장부(33)에 2차원 배열(17)로 저장된 저장값들(1, 0)을 스캐닝하여 저장값이 '1'인 픽셀들을 붓 또는 펜의 드로잉 경로에 포함시켜 저장하고, 관련 드로잉 경로 정보를 구동제어부(50)로 출력한다. The drawing path setting unit 40 is for setting a drawing path for moving a brush or pen fixed to the robot arm 3, and stores the stored values (stored in the two-dimensional array 17 in the binarization storage unit 33). 1 and 0) are scanned, and the pixels having the stored value of '1' are included in the drawing path of the brush or the pen and stored, and the related drawing path information is output to the driving controller 50.

보다 상세히 설명하면, 도 5에 도시된 바와 같이, 드로잉 경로 설정부(40)는 이진화 저장부(33)에 2차원 배열(17)로 저장된 제1 내지 제 n열의 픽셀들의 저장값들(1,0)을 순차적으로 좌에서 우로 스캐닝하여 각 픽셀 열마다 첫번째로 저장값이 '1'(0(black))인 픽셀들(18)(외부의 왼쪽 테두리 윤곽선 부분)을 검출하고, 검출된 픽셀들(18)의 저장값('1')을 다른 값(예를 들면, '0')으로 대체시켜 이진화 저장부(33)의 2차원 배열(17)에 저장함과 동시에 검출된 픽셀들(18)을 내부 메모리(41)의 드로잉 경로에 저장하고, 관련 드로잉 경로 정보를 구동제어부(50)로 출력한다. In more detail, as illustrated in FIG. 5, the drawing path setting unit 40 stores the stored values 1, 1, of the pixels of the first to nth columns stored in the binarization storage 33 in a two-dimensional array 17. 0) is sequentially scanned from left to right to detect pixels 18 (outer left border contour portion) whose storage value is '1' (0 (black)) first for each pixel column, and the detected pixels. The pixels 18 detected at the same time as being stored in the two-dimensional array 17 of the binarization storage unit 33 by replacing the stored value '1' of 18 with another value (for example, '0') Are stored in the drawing path of the internal memory 41, and the relevant drawing path information is output to the driving controller 50.

하지만, 이 경우, 도 6에 도시된 바와 같이, 검출된 각 열의 픽셀들(18)에서 픽셀들(19, 19', 19", 19"', 19"" )과 인접 픽셀(20, 20', 20", 20"', 20"")이 일정 기준 이상의 거리차를 가질 수 있다. 이때, 드로잉 경로 설정부(40)가 픽셀들(19, 19', 19", 19"', 19"")로부터 일정 기준 이상의 거리차를 갖는 인접 픽셀(20, 20', 20", 20"', 20"")을 드로잉 경로에 포함시킨다면, 드로잉 경로는 불규칙한 톱니형태의 엘리어싱을 발생하게 되고, 그 결과, 화가 로봇(1)에 의해 드로잉되는 윤곽선 영상(sketch image)의 드로잉 속도가 저하된다. However, in this case, as shown in Fig. 6, the pixels 19, 19 ', 19 ", 19"', 19 "" and adjacent pixels 20, 20 'in each detected pixel 18 of the column. , 20 ", 20" ', 20 "" may have a distance difference greater than or equal to a predetermined reference. At this time, the drawing path setting unit 40 has adjacent pixels 20, 20 ', 20 ", 20" having a distance difference of more than a predetermined reference from the pixels 19, 19', 19 ", 19" ', 19 "". ', 20 "") is included in the drawing path, the drawing path generates irregular sawtooth aliasing, and as a result, the drawing speed of the sketch image drawn by the painter robot 1 is reduced. do.

따라서, 이를 방지하기 위해, 본 발명의 드로잉 경로 설정부(40)는 도 5에 도시된 바와 같이, 검출된 픽셀들(18, 19, 19',19", 19"', 19")이 각각 검출된 인접 픽셀들과 일정 기준 이하의 거리차를 가질 때만 이진화 저장부(33)에 저장된 해당 픽셀들(18, 19, 19", 19"', 19"")의 저장값('1')을 다른 값으로 변경시킴과 함께 해당 픽셀들(18, 19, 19", 19"', 19"")을 내부 메모리(41)의 드로잉 경로에 저장하고, 관련 드로잉 경로 정보를 구동제어부(50)로 출력한다. Therefore, in order to prevent this, the drawing path setting unit 40 of the present invention, as shown in Figure 5, the detected pixels (18, 19, 19 ', 19 ", 19"', 19 ", respectively) The stored value ('1') of the corresponding pixels 18, 19, 19 ", 19" ', and 19 "" stored in the binarization storage unit 33 only when there is a distance difference less than or equal to the detected adjacent pixels. Is changed to another value and the corresponding pixels 18, 19, 19 ", 19" ', 19 "" are stored in the drawing path of the internal memory 41, and the relevant drawing path information is stored in the driving controller 50. Will output

다음으로, 드로잉 경로 설정부(40)는 위에서 설명한 바와 같이 역치 변환된 윤곽선 영상(15)의 외부의 왼쪽 테두리 윤곽선 부분에 대한 드로잉 경로를 내부 메모리(41)에 저장하고 관련 드로잉 경로 정보를 구동제어부(50)로 출력하면, 도 7에 도시한 바와 같이, 같은 방법으로 이진화 저장부(33)에 2차원 배열(17)로 저장된 제1 내지 제 n열의 픽셀들의 저장값들(1,0)을 순차적으로 우에서 좌로 스캐닝하여 각 픽셀 열마다 첫번째로 저장값이 '1'(0(black)인 픽셀들(22)(외부의 오른쪽 테두리 윤곽선 부분)을 검출하고, 검출된 픽셀들(22)의 저장값('1')을 다른 값(예를 들면, '0')으로 대체시켜 이진화 저장부(33)의 2차원 배열(17)에 저장함과 동시에 검출된 픽셀들(22)을 내부 메모리(41)의 드로잉 경로에 저장하고, 관련 드로잉 경로 정보를 구동제어부(50)로 출력한다. Next, the drawing path setting unit 40 stores the drawing path for the left edge contour portion of the outside of the threshold-converted contour image 15 in the internal memory 41 as described above, and stores the relevant drawing path information. As shown in FIG. 7, the stored values (1, 0) of the pixels of the first to nth columns stored in the two-dimensional array 17 in the binarization storage unit 33 are output as shown in FIG. Sequentially scanning from right to left to detect pixels 22 (outer right edge outline portion) having a stored value of '1' (0 (black)) for each pixel column, and The stored value '1' is replaced with another value (for example, '0') and stored in the two-dimensional array 17 of the binarization storage 33 and the detected pixels 22 are stored in the internal memory ( 41 is stored in the drawing path, and the related drawing path information is output to the driving controller 50.

이때, 드로잉 경로 설정부(40)는 검출된 픽셀들(22)이 인접 픽셀들과 일정 기준 이하의 거리차를 가질 때만 이진화 저장부(33)에 저장된 해당 픽셀들(22)의 저장값('1')을 다른 값으로 변경시킴과 함께 해당 픽셀들(22)을 내부 메모리(41)의 드로잉 경로에 저장하고, 관련 드로잉 경로 정보를 구동제어부(50)로 출력한다. In this case, the drawing path setting unit 40 stores only the stored values of the pixels 22 stored in the binarization storage unit 33 when the detected pixels 22 have a distance difference less than or equal to a predetermined reference from adjacent pixels. 1 ') is changed to another value, and the corresponding pixels 22 are stored in the drawing path of the internal memory 41 and the related drawing path information is output to the driving controller 50.

그후, 도 8에 도시된 바와 같이, 드로잉 경로 설정부(40)는 이진화 저장부(33)에 저장된 제1 내지 제 n열의 픽셀들의 저장값들(1,0)을 다시 순차적으로 좌에서 우로 스캐닝하여 각 픽셀 열마다 첫번째로 저장값이 '1'(0(black)인 픽셀들(23)(내부의 왼쪽 세부(이마) 윤곽선 부분)을 검출하고, 검출된 픽셀들(23)의 저장값('1')을 다른 값(예를 들면, '0')으로 대체시켜 이진화 저장부(33)의 2차원 배열(17)에 저장함과 동시에 검출된 픽셀들(23)을 내부 메모리(41)의 드로잉 경로에 저장하고, 관련 드로잉 경로 정보를 구동제어부(50)로 출력한다. Then, as shown in FIG. 8, the drawing path setting unit 40 sequentially scans the stored values 1, 0 of the pixels of the first to nth columns stored in the binarization storage unit 33 sequentially from left to right. For each pixel column, first the pixels 23 having the stored value '1' (0 (black)) (inner left detail (brow) contour part) are detected, and the stored values of the detected pixels 23 ( '1' is replaced with another value (for example, '0') and stored in the two-dimensional array 17 of the binarization storage 33, and the detected pixels 23 of the internal memory 41 The drawing path is stored in the drawing path, and the related drawing path information is output to the driving controller 50.

마찬가지 방법은, 드로잉 경로 설정부(40)는 이진화 저장부(33)에 저장된 제1 내지 제 n열의 픽셀들의 저장값들(1,0)을 다시 순차적으로 우에서 좌로 스캐닝하여 각 픽셀 열마다 첫번째로 저장값이 '1'(0(black)인 픽셀들(내부의 오른쪽 세부(이마) 윤곽선 부분)(도시하지 않음)을 검출하고, 검출된 픽셀들의 저장값('1')을 다른 값(예를 들면, '0')으로 대체시켜 이진화 저장부(33)의 2차원 배열(17)에 저장함과 동시에 검출된 픽셀들을 내부 메모리(41)의 드로잉 경로에 저장하고, 관련 드로잉 경로 정보를 구동제어부(50)로 출력한다. Similarly, the drawing path setting unit 40 sequentially scans the stored values (1,0) of the pixels of the first to nth columns stored in the binarization storage unit 33 sequentially from right to left again, so that the drawing path setting unit 40 is the first for each pixel column. Detects pixels having a stored value of '1' (0 (black) (inner right detail (forehead) contour portion) (not shown)), and stores the stored value '1' of the detected pixels as another value ( For example, by replacing '0') with the two-dimensional array 17 of the binarization storage unit 33, the detected pixels are stored in the drawing path of the internal memory 41, and the relevant drawing path information is driven. Output to the controller 50.

그 후, 드로잉 경로 설정부(40)는 이진화 저장부(33)에 저장된 제1 내지 제 n열의 픽셀들의 저장값들(1,0)을 다시 순차적으로 좌에서 우로 스캐닝하는 것과 우에서 좌로 스캐닝하는 것을 번갈아 수행하여 각 픽셀 열마다 첫번째로 저장값이 '1'(0(black)인 픽셀들(내부의 왼쪽 세부(눈섭과 눈) 윤곽선 부분 및 오른쪽 세부(눈섭과 눈) 윤곽선 부분)을 검출하고, 검출된 픽셀들의 저장값('1')을 다른 값(예를 들면, '0')으로 대체시켜 이진화 저장부(33)의 2차원 배열(17)에 저장함과 동시에 검출된 픽셀들을 내부 메모리(17)의 드로잉 경로에 저장하고, 관련 드로잉 경로 정보를 구동제어부(50)로 출력한다. Thereafter, the drawing path setting unit 40 sequentially scans the stored values (1,0) of the pixels of the first to nth columns stored in the binarization storage unit 33 again from left to right and from right to left scanning. Alternately by first detecting each pixel column with a '1' (0 (black) pixels (inner left detail (brow and eye) and right detail (brow and eye) contour) In addition, the stored value '1' of the detected pixels is replaced with another value (for example, '0') and stored in the two-dimensional array 17 of the binarization storage unit 33, and the detected pixels are stored in the internal memory. It stores in the drawing path of (17), and outputs the relevant drawing path information to the drive control unit 50.

이러한 드로잉 경로 설정부(40)의 동작은, 이진화 저장부(33)에 저장된 제1 내지 제 n열의 픽셀들의 저장값들(1,0)을 다시 좌에서 우로 스캐닝하는 것과 우에서 좌로 스캐닝하는 것을 교대로 반복하여 저장값이 '1'인 픽셀이 더 이상 발견되지 않을 때까지 수행된다. The operation of the drawing path setting unit 40 is to scan the stored values 1,0 of the pixels of the first to nth columns stored in the binarization storage 33 again from left to right and from right to left scanning. Alternately, it is performed until no more pixels with the stored value '1' are found.

이상에서 드로잉 경로 설정부(40)가 검출된 픽셀들을 내부 메모리(17)의 드로잉 경로에 저장하고 관련 드로잉 경로 정보를 구동제어부(50)로 출력하는 동작은 각 픽셀 열들의 스캐닝이 완료될 때 마다 수행되는 것으로 예시 및 설명하였지만, 필요에 따라, 좌에서 우로 및 우에서 좌로의 각 스캐닝이 완료될 때 마다, 또는 로봇 암(30)의 동작에 의한 붓 또는 펜의 최적 터치 길이를 감안하여 설정된 하나의 이상의 픽셀들이 검출될 때 마다 함께 수행될 수도 있다. In the above-described operation, the drawing path setting unit 40 stores the detected pixels in the drawing path of the internal memory 17 and outputs the relevant drawing path information to the driving controller 50 whenever the scanning of each pixel column is completed. Although illustrated and described as being performed, one set in consideration of the optimum touch length of the brush or pen by each operation of the left to right and the right to left, or by the operation of the robot arm 30 as necessary. May be performed together whenever an abnormal pixel of is detected.

이상과 같은 드로잉 경로 설정부(40)의 동작의 결과, 본 발명의 화가 로봇(1)의 드로잉 제어장치(2)는 윤곽선 영상의 외부의 큰 좌우 테두리 윤곽선을 먼저 교대로 그린 다음 그 내부의 좌우 세부 윤곽선을 교대로 그리도록 할 수 있고, 그에 따라, 드로잉 경로가 단순하게 되어 드로잉 속도가 빨라지고 또 실제 화가가 그리는 것과 같은 분위기를 연출할 수 있게 된다.As a result of the operation of the drawing path setting unit 40 as described above, the drawing control device 2 of the painter robot 1 of the present invention alternately draws the large left and right edge outlines of the outside of the outline image first and then left and right inside thereof. The detailed outlines can be drawn alternately, thereby simplifying the drawing path, which speeds up the drawing and creates an atmosphere like the real painter draws.

선택적으로, 위에서 설명한 바와 같이 화가 로봇(1)이 윤곽선 영상의 외부의 큰 테두리 윤곽선를 먼저 그린 다음 그 내부의 세부 윤곽선을 그릴 필요가 없을 경우, 드로잉 경로 설정부(40)는 이진화 저장부(33)에 2차원 배열(17)로 저장된 저장값들(1, 0)을 픽셀 단위로 스캐닝하여 저장값이 '1'(0(black)인 픽셀들(18, 19, 19', 19", 19"', 19"", 20, 20', 20", 20"', 20"", 22, 23)을 검출하고, 검출된 픽셀들(18, 19, 19', 19", 19"', 19"", 20, 20', 20", 20"', 20"", 22, 23)을 내부 메모리(41)의 드로잉 경로에 저장하고, 드로잉 경로 정보를 구동제어부(50)로 출력할 수 있다. 여기서, 드로잉 경로 설정부(40)가 검출된 픽셀들을 내부 메모리(17)의 드로잉 경로에 저장하고 관련 드로잉 경로 정보를 구동제어부(50)로 출력하는 동작은 화가 로봇(1)의 드로잉 속도를 저하시키지 않도록 하기 위해 저장값이 '1'(0(black)인 픽셀들이 검출될 때 마다 수행되는 것 보다 로봇 암(30)의 동작에 의한 붓 또는 펜의 최적 터치 길이를 감안하여 설정된 하나의 이상의 픽셀들이 검출될 때 마다 함께 수행되는 것이 바람직하다, Optionally, as described above, when the painter robot 1 does not need to first draw a large outline of the outline of the outline image and then draw a detailed outline of the inside thereof, the drawing path setting unit 40 may use the binarization storage unit 33. The stored values (1, 0) stored in the two-dimensional array 17 in the pixel unit, and the pixels 18, 19, 19 ', 19 ", and 19" whose stored values are' 1 '(0 (black)). ', 19 "", 20, 20', 20 ", 20" ', 20 "", 22, 23 are detected, and the detected pixels 18, 19, 19', 19 ", 19" ', 19 "", 20, 20 ', 20 ", 20"', 20 "", 22, and 23 may be stored in the drawing path of the internal memory 41, and the drawing path information may be output to the driving controller 50. FIG. Here, the drawing path setting unit 40 stores the detected pixels in the drawing path of the internal memory 17 and outputs the related drawing path information to the driving controller 50 to increase the drawing speed of the painter robot 1. Stored value is '1' to avoid deterioration In consideration of the optimal touch length of the brush or pen by the operation of the robot arm 30, it is performed together each time one or more pixels are detected, rather than being performed every time pixels (0 (black)) are detected. desirable,

구동제어부(50)는 로봇 암(3)의 구동모터들(도시하지 않음)을 제어하는 것으로, 드로잉 경로 설정부(40)에서 출력된 드로잉 경로 정보를 수신하고, 수신된 드로잉 경로 정보를 토대로 공지의 방법으로 로봇 암(3)의 위치좌표를 계산한 후 로봇 암(3)의 구동모터들을 제어하여 로봇 암(3)에 고정된 붓 또는 펜의 드로잉 경로를 제어한다. The driving controller 50 controls the driving motors (not shown) of the robot arm 3, and receives the drawing path information output from the drawing path setting unit 40, based on the received drawing path information. After calculating the position coordinates of the robot arm 3 by controlling the drive motors of the robot arm 3 to control the drawing path of the brush or pen fixed to the robot arm (3).

이상에서 본 발명에 따른 화가 로봇(1)의 드로잉 제어장치(2)는 독립된 복수 개의 하드웨어적인 구성요소들에 의해 이루어지는 것으로 예시 및 설명하였지만, 본 발명은 그것으로 한정되지 않는다. 예를 들면, 화가 로봇(1)의 드로잉 제어장치(2)의 적어도 일부, 예를 들면, 윤곽선 영상 추출부(20), 이진화부(30), 및/또는 드로잉 경로 설정부(40)는 동일한 기능들을 포함하는 하나의 하드웨어적인 구성요소(예를 들면, ASIC(application-specific integrated circuit)) 또는 동일한 알고리즘을 갖는 소프트웨어적인 구성(예를 들면, 프로그램)으로 이루어질 수도 있을 것이다. Although the drawing control device 2 of the painter robot 1 according to the present invention has been illustrated and described as being made by a plurality of independent hardware components, the present invention is not limited thereto. For example, at least a part of the drawing control device 2 of the painter robot 1, for example, the contour image extracting unit 20, the binarization unit 30, and / or the drawing path setting unit 40 may be the same. It may consist of one hardware component (e.g., an application-specific integrated circuit (ASIC)) containing functions or a software configuration (e.g., a program) having the same algorithm.

이상과 같이 구성된 화가 로봇(1)의 드로잉 제어장치(2)에 적용되는 드로잉 제어방법을 도 9를 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. The drawing control method applied to the drawing control device 2 of the painter robot 1 configured as described above will be described in detail with reference to FIG. 9.

먼저, 영상입력부(10)의 카메라에 의해 인물에 대한 영상(11)이 촬상된 후 윤곽선 영상 추출부(20)로 입력된다(S1). 이때, 선택적으로, 인물에 대한 영상(11)은 USB 장치 등으로부터 입력포트를 통해 입력되거나 CD 드라이브, 스캐너 등과 같은 입력장치를 통해 윤곽선 영상 추출부(20)로 입력될 수 있다.First, an image 11 of a person is captured by a camera of the image input unit 10 and then input to the contour image extracting unit 20 (S1). In this case, optionally, the image 11 of the person may be input through an input port from a USB device or the like, or may be input to the contour image extracting unit 20 through an input device such as a CD drive or a scanner.

이어서, 도 2에 도시된 바와 같이, 윤곽선 영상 추출부(20)로 입력된 인물에 대한 영상(11)은 에지 디텍션되어 윤곽선 영상(13)으로 추출된다(S2). Subsequently, as illustrated in FIG. 2, the image 11 of the person input to the contour image extracting unit 20 is edge-detected and extracted as the contour image 13 (S2).

그 다음, 추출된 윤곽선 영상(13)에 대응하는 픽셀들의 색상값들은 이진화부(30)의 역치 변환부(31)에서 일정 역치값, 예를 들면, 125를 기준으로 각각 125이상 이면 '255'(white)로 역치 변환되고, 125 미만이면, '0'(black)으로 역치 변환된다. 그 결과, 도 3에 도시된 바와 같이, 역치 변환된 윤곽선 영상(15)이 생성된다(S3).Then, the color values of the pixels corresponding to the extracted contour image 13 are '255' when the threshold value conversion unit 31 of the binarization unit 30 is greater than or equal to 125 based on a predetermined threshold value, for example, 125. The threshold is converted to (white), and if it is less than 125, the threshold is converted to '0' (black). As a result, as shown in FIG. 3, the threshold-converted contour image 15 is generated (S3).

이어서, 역치 변환된 윤곽선 영상(15)은 이진화 저장부(33)에서 도 4에 도시된 바와 같이 윤곽선과 배경에 대응하는 픽셀들의 색상값, 즉, 0(black)과255(white)에 각각 '1'과 '0'이 부여되어 픽셀들의 2차원 배열(17)로 저장된다(S4). Subsequently, the threshold-converted contour image 15 has a color value of pixels corresponding to the contour and the background, ie, 0 (black) and 255 (white), respectively, as shown in FIG. 4 in the binarization storage 33. 1 'and' 0 'are given and stored in the two-dimensional array 17 of pixels (S4).

그 다음, 위에서 도 5 내지 도 8에 관하여 설명한 바와 같이, 드로잉 경로 설정부(40)는 이진화 저장부(33)에 2차원 배열(17)로 저장된 제1 내지 제 n열의 픽셀들의 저장값(1.0)을 순차적으로 좌에서 우로 스캐닝하는 것과 우에서 좌로 스캐닝하는 것을 번갈아 수행하여 각 스캐닝시 각 픽셀 열마다 첫번째로 저장값이 '1'인 픽셀들(18, 19, 19', 19", 19"', 19""; 22; 23)을 검출하고 이진화 저장부(33)에 저장된 검출된 픽셀들(18, 19, 19', 19", 19"', 19""; 22; 23)의 저장값('1')을 다른 값(예를 들면, '0')으로 변경시킴과 동시에 검출된 픽셀들(18, 19, 19', 19", 19"', 19""; 22; 23)을 내부 메모리(41)의 드로잉 경로에 저장하고, 관련 드로잉 경로 정보를 구동제어부(50)로 출력한다(S5). 선택적으로, 이때, 화가 로봇(1)이 윤곽선 영상의 외부의 큰 테두리 윤곽선를 먼저 그린 다음 그 내부의 세부 윤곽선을 그릴 필요가 없을 경우, 드로잉 경로 설정부(40)는, 이진화 저장부(33)에 저장된 저장값들(1, 0)을 좌에서 우 또는 우에서 좌로 스캐닝하여 각 스캐닝시 각 픽셀 열마다 첫번째로 저장값이 '1'인 픽셀들을 검출하는 대신, 저장값들(1, 0)을 단순히 픽셀 단위로만 스캐닝하여 저장값이 '1'(0(black)인 픽셀들(18, 19, 19', 19", 19"', 19"", 20, 20', 20", 20"', 20"", 22, 23)을 검출하고, 검출된 픽셀들(18, 19, 19', 19", 19"', 19"", 20, 20', 20", 20"', 20"", 22, 23)을 내부 메모리(41)의 드로잉 경로에 저장하고, 관련 드로잉 경로 정보를 구동제어부(50)로 출력할 수 있다. Next, as described above with reference to FIGS. 5 to 8, the drawing path setting unit 40 stores the storage values (1.0) of the pixels of the first to nth columns stored in the two-dimensional array 17 in the binarization storage unit 33. ) Are sequentially scanned from left to right and from right to left, so that the pixels 18, 19, 19 ', 19 ", and 19" having the stored value' 1 'are the first in each pixel column during each scanning. Storage of detected pixels 18, 19, 19 ', 19 ", 19"', 19 ""; 22; 23, detecting ', 19' "; 22; 23, and stored in binarization storage 33 The detected pixels 18, 19, 19 ', 19 ", 19"', 19 ""; 22; 23 while changing the value '1' to another value (e.g., '0'). Are stored in the drawing path of the internal memory 41, and the relevant drawing path information is output to the driving controller 50 (S5). Optionally, in this case, when the painter robot 1 does not need to first draw a large outline of the outline of the outline image and then draw detailed outlines therein, the drawing path setting unit 40 may send the binarization storage unit 33 to the binarization storage unit 33. The stored stored values (1, 0) are scanned from left to right or right to left to detect the stored values (1, 0) instead of detecting the pixels having the stored value of '1' first for each pixel column during each scanning. Simply scan pixel by pixel to save pixels '1' (0 (black) pixels 18, 19, 19 ', 19 ", 19"', 19 "", 20, 20 ', 20 ", 20"') , 20 "", 22, 23, and detected pixels 18, 19, 19 ', 19 ", 19"', 19 "", 20, 20 ', 20 ", 20"', 20 " ", 22, 23 may be stored in the drawing path of the internal memory 41, and the related drawing path information may be output to the driving controller 50. FIG.

또한, 단계(S5)에서, 도 6과 관련하여 설명한 바와 같이 윤곽선 영상을 그리기 위한 드로잉 경로의 엘리어싱을 방지하기 위해, 드로잉 경로 설정부(40)는 검출된 픽셀들(18, 19, 19', 19", 19"', 19"")이 검출된 인접 픽셀들(20, 20', 20", 20"', 20"")과 일정 기준 이하의 거리차를 가질 때만 이진화 저장부(33)에 저장된 해당 픽셀들(18, 19, 19', 19", 19"', 19"")의 저장값('1')을 다른 값(예를 들면, '0')으로 변경시킴과 함께 해당 픽셀들을 내부 메모리(41)의 드로잉 경로에 저장하고, 관련 드로잉 경로 정보를 구동제어부(50)로 출력한다. In addition, in step S5, in order to prevent aliasing of the drawing path for drawing the contour image as described with reference to FIG. 6, the drawing path setting unit 40 detects the detected pixels 18, 19, and 19 ′. , 19 ", 19" ', 19 "") binarization storage unit 33 only when there is a distance difference less than a predetermined reference from detected adjacent pixels 20, 20', 20 ", 20" ', 20 "". ) Changes the stored value '1' of the corresponding pixels 18, 19, 19 ', 19 ", 19"', 19 "" to other values (e.g., '0'). The pixels are stored in the drawing path of the internal memory 41, and the relevant drawing path information is output to the driving controller 50.

이와 같이 단계(S5)에서 드로잉 경로 설정부(40)가 드로잉 경로를 설정하기 위해 이진화 저장부(33)에 저장된 제1 내지 제 n열의 픽셀들의 저장값(1.0)을 순차적으로 좌에서 우로 스캐닝하는 것과 우에서 좌로 스캐닝하는 것을 번갈아 수행하는 동작은 저장값이 '1'인 픽셀이 더 이상 발견되지 않을 때까지 반복하여 수행된다. As described above, in step S5, the drawing path setting unit 40 sequentially scans the storage values 1.0 of the pixels of the first to nth columns stored in the binarization storage unit 33 to set the drawing path from left to right. Scanning alternately from right to left is performed repeatedly until no more pixels with a stored value of '1' are found.

그후, 구동제어부(50)는 드로잉 경로 설정부(40)에서 출력된 드로잉 경로 정보를 수신하고, 수신된 드로잉 경로 정보에 따라 로봇 암(3)의 위치좌표를 계산한 후 로봇 암(3)의 구동모터들을 제어하여 붓 또는 펜의 드로잉 경로를 제어한다(S6). Thereafter, the driving controller 50 receives the drawing path information output from the drawing path setting unit 40, calculates the position coordinates of the robot arm 3 according to the received drawing path information, and then By controlling the driving motors to control the drawing path of the brush or pen (S6).

이상에서, 본 발명은 원리를 예시하기 위한 실시예와 관련하여 설명하고 도시하였으나, 본 발명은 그와 같이 도시되고 설명된 구성 및 작용으로 한정되지 않는다. 또, 첨부된 특허청구범위의 사상 및 범주를 벗어 나지 않고 본 발명에 대한 다양한 변경과 수정이 가능함은 당업자들에게는 잘 이해될 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명에 대한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주 되어야 할 것이다.In the above, the present invention has been described and illustrated in connection with embodiments for illustrating the principle, but the present invention is not limited to the configuration and operation shown and described as such. In addition, it will be understood by those skilled in the art that various changes and modifications can be made to the present invention without departing from the spirit and scope of the appended claims. Accordingly, all suitable changes, modifications, and equivalents to the present invention should be considered to be within the scope of the present invention.

1: 화가 로봇 2: 드로잉 제어장치
10: 영상입력부 11, 13, 15: 영상
20: 윤곽선 영상 추출부 30: 이진화부
31: 역치 변환부 33: 이진화저장부
40: 드로잉 경로 설정부 41: 내부 메모리
50: 구동제어부1: painter robot 2: drawing controller
10: video input unit 11, 13, 15: video
20: contour image extraction unit 30: binarization unit
31: threshold conversion unit 33: binarization storage unit
40: drawing path setting section 41: internal memory
50: drive control unit

Claims

A contour image extracting unit extracting a contour image from an image of an input object;
A binarization unit for binarizing and storing color values of pixels corresponding to the extracted contour image as '1' or '0' based on a predetermined threshold value, respectively; And
And a drawing path setting unit configured to scan the stored stored value and include pixels having the stored value of '1' in a drawing path for moving a brush or pen fixed to the robot arm.
The drawing path setting unit scans the storage value stored in the binarization unit in units of pixels to detect pixels having the storage value of '1', stores the detected pixels in the drawing path, and outputs related drawing path information. Drawing controller of the painter robot, characterized in that.

The apparatus of claim 1, wherein the contour image extracting unit extracts the contour image by edge-detecting an image of the input object.

The method of claim 1, wherein the binarization unit,
A threshold value converter for converting the color values of the pixels corresponding to the extracted contour image into black or white values based on the predetermined threshold value, respectively; And
And a binarization storage unit for assigning '1' and '0' to the black values and the white values, respectively, to store them in a two-dimensional array of the pixels corresponding to the contour image. Drawing control.

The pixel path of claim 1, wherein the drawing path setting unit alternately scans the stored values of the pixels of the first to nth columns stored in the binarization unit from left to right and sequentially scans from left to right. Each pixel first detects pixels whose storage value is '1', changes the stored values of the detected pixels to other values, stores the detected pixels in a drawing path, and outputs related drawing path information. Drawing controller of painter robot.

The method of claim 4, wherein the drawing path setting unit changes the storage value of the corresponding pixels to another value only when the detected pixels have a distance difference less than a predetermined reference from the detected adjacent pixels, respectively, and draws the corresponding pixels. Drawing controller of the painter robot, characterized in that stored in the path and outputs the relevant drawing path information.

The storage value setting method of claim 5, wherein the drawing path setting unit alternately scans the storage values of the pixels of the first to nth columns sequentially from the left to the right and scanning the right to left. Drawing controller of the painter robot, characterized in that repeatedly performed until the 'in pixel is no longer found.

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Extracting a contour image from an image of an input object;
Binarizing and storing color values of pixels corresponding to the extracted contour image as '1' or '0' based on a predetermined threshold value, respectively; And
Scanning the stored values binarized and including the pixels having the stored value '1' in a drawing path for moving a brush or pen fixed to the robot arm;
Including in the drawing path,
Scanning the binarized stored value in units of pixels to detect pixels having the stored value of '1'; And
And storing the detected pixels in the drawing path and outputting relevant drawing path information.

The drawing control method according to claim 8, wherein the extracting the contour image extracts the contour image by edge-detecting an image of the input object.

The method of claim 8, wherein the binarizing and storing comprises:
Converting the color values of the pixels corresponding to the extracted contour image into a black value or a white value based on the predetermined threshold value, respectively; And
And assigning '1' and '0' to the black values and the white values, respectively, and storing the black values and the white values in a two-dimensional array of pixels corresponding to the contour image. Way.

The method of claim 8, wherein the step of including the drawing path comprises alternately scanning the stored values of the binarized first to nth columns of pixels from left to right and scanning from right to left. Each pixel column first detects pixels having the storage value of '1', changes the stored values of the detected pixels to other values, stores the detected pixels in the drawing path, and outputs related drawing path information. Drawing control method of the painter robot comprising a ;.

12. The method of claim 11, wherein the step of including in the drawing path changes the storage value of the corresponding pixels to another value only when the detected pixels have a distance difference less than a predetermined reference from the detected adjacent pixels. Storing them in the drawing path and outputting the related drawing path information.

13. The method of claim 12, wherein alternately scanning the stored values of the pixels of the first to nth columns from the left to the right and scanning from the right to the left is further performed by a pixel having the stored value of '1'. Drawing control method of a painter robot, characterized in that it is repeatedly performed until no abnormality is found.

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