KR101448749B1 - 물체 영상 검출 시스템 및 방법 - Google Patents

물체 영상 검출 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

물체 검출 시스템이 물체를 검출하기 위하여, 임의의 물체에 빛을 각각 조사하는 하나 이상의 조명을 제어하는 조명 제어 신호를 생성한다. 조명 제어 신호를 토대로 물체에 빛을 조사하고, 빛의 조사를 통해 생성된 그림자 정보를 각각 포함하는 하나 이상의 영상 정보를 수집하고, 그림자 정보를 각각 수집한다. 하나 이상의 수집한 그림자 정보를 조합하여 물체의 윤곽을 확보하여 물체를 검출한다.

Description

물체 영상 검출 시스템 및 방법{System and method for object image detecting}
본 발명은 물체 영상 검출 시스템 및 방법에 관한 것이다.
카메라 영상을 이용하여 물체를 인식하는 다양한 방법들이 있으나, 다양한 환경에서 신뢰성 있게 물체를 검출하는 것은 매우 어렵다. 특히 외부광, 유사 패턴 영상 등에 의해 물체 인식에 대한 오인식이 발생되어, 물체 인식율에 큰 영향을 주게 된다.
일반적으로 물체를 검출하는 방법에는 여러 방법이 있다. 그 중 하나인 밝기에 의한 물체 검출법은, 검출할 물체에 조명을 조사하여 일정 밝기(threshold) 이상의 카메라 이미지만 추출한다. 이 방법은 매우 간단하지만 주변 이미지의 밝기가 밝거나 태양광 등의 외란광이 들어올 경우 물체 검출율이 매우 나빠진다.
또 다른 검출 방법인 색깔에 의한 물체 검출법은, 주로 인체를 검출할 때 사용되는 방법이다. 이 방법은 주변 환경 색깔과 인체 색깔이 비슷한 경우 오인식이 발생하는 문제점이 있다.
또 다른 검출 방법인 3차원 깊이(3D depth) 카메라를 이용하여 물체를 검출하는 방법은, 깊이 이미지를 기반으로 하기 때문에 물체와 배경과의 분리가 쉬운 장점이 있다. 그러나, 카메라 시스템 비용과 큰 프로세싱 전력이 필요하므로, 실제 응용에 적용하기에 부담이 있다는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 조명의 배치를 통해 검출하고자 하는 물체를 정확하게 검출하는 물체 영상 검출 시스템 및 방법을 제공한다.
상기 본 발명의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 하나의 특징인 물체를 검출하는 시스템은,
하나 이상의 조명을 제어하여 임의의 물체로 빛을 조사하거나 조사하는 빛을 중지하도록 제어하는 조명부; 및 상기 조명부의 제어를 통해 물체에 생성된 그림자를 통해 물체를 확인하는 상기 물체 확인부를 포함한다.
상기 조명부는, 하나 이상의 조명 중 어느 하나 이상의 조명이 온 또는 오프 되도록 제어 신호를 생성하는 조명 제어부; 및 상기 조명 제어부가 생성한 제어 신호를 통해, 하나 이상의 조명 중 어느 하나 이상의 조명을 온 하거나 오프하는 조명 온/오프부를 포함할 수 있다.
상기 물체 확인부는, 상기 조명 온/오프부에 의해 하나 이상의 조명이 온 되어, 상기 물체에 조명을 비추어 형성된 그림자 정보를 포함하는 하나 이상의 영상 정보를 수집하는 영상 정보 수신부; 상기 영상 정보 수신부가 수집한 하나 이상의 영상 정보로부터 하나 이상의 그림자 정보를 추출하는 그림자 추출부; 상기 그림자 추출부가 추출한 하나 이상의 그림자 정보를 조합하여 하나의 그림자 를 생성하는 그림자 조합부; 및 상기 그림자 조합부가 생성한 그림자를 토대로 상기 물체의 윤곽을 확보하여 물체를 확인하는 물체 윤곽 확인부를 포함할 수 있다.
상기 본 발명의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 특징인 물체 검출 시스템이 물체를 검출하는 방법은,
임의의 물체에 빛을 각각 조사하는 하나 이상의 조명을 제어하는 조명 제어 신호를 생성하는 단계; 상기 조명 제어 신호를 토대로 상기 물체에 빛을 조사하고, 빛의 조사를 통해 생성된 그림자 정보를 각각 포함하는 하나 이상의 영상 정보를 수집하는 단계; 상기 하나 이상의 영상 정보로부터 하나 이상의 그림자 정보를 각각 수집하는 단계; 및 상기 하나 이상의 수집한 그림자 정보를 조합하여 상기 물체의 윤곽을 확보하여 물체를 검출하는 단계를 포함한다.
상기 조명 제어 신호는 하나의 영상 프레임에서 하나 이상의 조명을 시간 분할하여 조사하도록 생성될 수 있다.
상기 조명 제어 신호는 하나의 영상 프레임에서 하나의 조명을 조사하도록 생성되어 복수의 영상 프레임에서 상기 하나 이상의 조명이 각각 조사되도록 생성될 수 있다.
상기 조명 제어 신호는 조명의 식별 정보를 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면 빛 반사율에 의하지 않고 조명에 의한 물체 그림자를 통해 물체를 검출하기 때문에, 신뢰성을 확보할 수 있다.
도 1a 내지 도 1c는 일반적인 물체 검출 방법을 나타낸 예시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 물체 검출 방법을 나타낸 예시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 물체 검출 시스템의 구조도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 물체 검출 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 조명 제어 방법을 나타낸 예시도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이하 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 따른 조명을 이용하여 물체 영상을 검출하는 시스템 및 방법에 대해 설명한다. 본 발명의 실시예에 대해 설명하기 앞서 일반적인 물체 검출 방법에 대해 도 1a 내지 도 1c를 참조로 설명한다.
도 1a 내지 도 1c는 일반적인 물체 검출 방법을 나타낸 예시도이다.
도 1a는 밝기에 의한 물체 검출 방법을 나타낸 예시도이고, 도 1b는 색깔에 의한 물체 검출 방법을 나타낸 예시도이다. 그리고 도 1c는 3차원 깊이 카메라를 이용한 물체 검출 방법에 대한 예시도이다.
밝기에 의해 물체를 검출하는 도 1a의 방법을 이용하면 매우 간다하게 물체를 검출할 수 있으나, 주변 이미지의 밝기가 밝거나 외란광이 들어올 경우 물체 검출율이 나빠진다. 색깔에 의해 물체를 검출하는 도 1b의 방법을 이용할 때, 주변 환경 색깔과 인체 색깔이 비슷하면 잘못 인식하는 경우가 발생한다. 또한, 깊이 카메라를 이용하여 물체를 검출하는 도 1c의 방법을 이용할 경우 물체와 배경과의 분리는 쉬우나, 카메라 시스템이 고비용이고 큰 프로세싱 전력이 필요하기 때문에 실제 적용하기에 부담이 있다.
따라서 본 발명의 실시예에서는 조명에 의해 생기는 그림자를 통해 물체를 검출하는 시스템 및 방법에 대해 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 물체 검출 방법을 나타낸 예시도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 물체(100)를 검출하기 위하여 하나 이상의 조명(200-1 ∼ 200-3)을 물체에 비추고, 조명에 의해 물체(100)에 생긴 하나 이상의 그림자(300-1 ∼ 300-3)들의 조합을 통해 물체(100)를 검출한다. 이때, 조명(200-1 ∼ 200-3)들을 제어하고 하나 이상의 그림자들을 조합하여 물체(100)를 검출하는 물체 검출 시스템(400)의 구조에 대해 도 3을 참조로 설명한다.
본 발명의 실시예에서는 물체 검출 시스템(400)이 설치되는 위치에 대해 어느 한 곳으로 한정하여 설명하지 않는다. 또한, 본 발명의 실시예에서는 조명(200-1 ∼ 200-3)을 어느 하나의 것으로 한정하지 않고, 물체(100)에 빛을 조사하여 그림자를 생성할 수 있는 것은 어느 것이든 사용할 수 있는 것으로 설명한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 물체 검출 시스템의 구조도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 물체 검출 시스템(400)은 물체 검출 시스템(400)에 연동하는 하나 이상의 조명을 제어하여 물체로 빛을 조사하거나 조사하는 빛을 중지하도록 제어하는 조명부(410)와 조명부(410)의 조사를 통해 생성된 물체의 그림자를 통해 물체를 확인하는 물체 확인부(420)를 포함한다.
조명부(410)는 조명 제어부(411)와 조명 온/오프부(412)를 포함하고, 물체 확인부(420)는 영상 정보 수신부(421), 그림자 추출부(422), 그림자 조합부(423) 및 물체 윤곽 확인부(424)를 포함한다.
조명 제어부(411)는 물체 검출 시스템(400)과 연동하는 하나 이상의 조명 중 어느 하나 이상의 조명이 온(on) 또는 오프(off)되도록 제어 신호를 생성한다. 여기서 제어 신호는 조명의 식별 정보가 포함되어 있다. 그리고 제어 신호를 생성하는 방법은 여러 방법을 통해 생성할 수 있으므로, 어느 하나의 방법으로 제어 신호를 생성하는 것으로 한정하여 설명하지 않는다.
그러나 본 발명의 실시예에서는 설명의 편의를 위하여 하나 이상의 조명이 순차적으로 온 되거나 오프되도록 제어 신호를 생성하는 것을 예로 하여 설명한다. 제어 신호를 위해 조명을 제어하는 실시예에 대해 도 5를 참조하여 먼저 설명한다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 조명 제어 방법을 나타낸 예시도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 복수개의 영상 정보 즉, 여러 장의 영상 프레임에서 그림자 정보를 수집하여 조합하기 위해 조명 제어가 필요하다. 이때, 한 프레임에서 조명을 시간 분할하여 조사할 수도 있고, 여러 프레임에 걸쳐 조명을 조사하도록 제어 신호를 생성할 수 있다.
조명이 4개 구비되어 있다고 가정하고, 한 프레임에서 조명을 시간 분할하여 조사할 경우, "조명 제어 case 1"에 나타낸 바와 같이, 한 프레임에 4 개의 조명이 시간적 분할에 의해 온 되거나 오프되도록 제어 신호를 생성할 수 있다. 또는 한 프레임에서는 하나의 조명만 온 되거나 오프되도록 하며, 여러 프레임에 걸쳐 조명을 조사할 수도 있다. 이 경우가 "조명 제어 case 1"에 나타낸 바와 같다. 여기서 조명이 온 되거나 오프 되도록 제어되는 시간은, 하나의 프레임 내에서도 "노출 시간" 내에서 제어될 수 있도록 제어 신호가 생성된다.
다시 도 3을 설명하면, 조명 온/오프부(412)는 조명 제어부(411)가 생성한 제어 신호를 토대로, 조명 온/오프부(412)에 각각 연결되어 있는 하나의 조명이 온 되거나 오프되도록 한다. 이를 위해, 조명 온/오프부(412)는 조명의 수만큼 구비될 수 있으나, 본 발명의 실시예에서는 설명의 편의를 위해 하나의 조명 온/오프부(412)가 제어 신호에 포함되어 있는 조명의 식별 정보를 토대로 하나 이상의 조명을 온 시키거나 오프되도록 하는 것을 예로 하여 설명한다.
영상 정보 수신부(421)는 조명 온/오프부(412)에 의해 하나 이상의 조명이 온 되어 물체에 조명을 비추어 생성된 영상 정보를 수집한다. 영상 정보는 그림자 정보를 포함하며, 하나 이상의 영상 정보가 수집된다. 이는 조명 제어부(411)가 하나 이상의 조명이 순차적으로 온 되도록 제어 신호를 생성하는 것을 예로 하여 설명하기 때문에, 조명에 의해 생성되는 그림자를 포함하는 영상 정보도 복수 개 생성될 수 있다.
그림자 추출부(422)는 영상 정보 수신부(421)가 수신한 하나 이상의 영상 정보로부터 그림자 정보를 추출한다. 영상 정보에서 그림자 정보를 추출하는 방법은 여러 방법이 있으므로, 본 발명의 실시예에서는 어느 하나의 방법으로 한정하여 설명하지 않는다.
그림자 조합부(423)는 그림자 추출부(422)에서 추출하는 하나 이상의 그림자 정보를 조합하여, 하나의 그림자 정보를 생성한다. 이때, 하나의 영상 정보에 하나의 그림자 정보만 포함되어 있어 그림자 추출부(422)로부터 하나의 그림자 정보만이 전달되는 경우에는 모든 조명에 대한 그림자 정보를 수집할 때까지 대기한 후, 복수개의 그림자 정보가 수집된 후 그림자 정보를 조합한다.
물체 윤곽 확인부(424)는 그림자 조합부(423)가 생성한 그림자 정보를 토대로, 물체의 윤곽을 확인한다.
이상의 시스템을 통해 물체를 검출하는 방법에 대해 도 4를 참조로 설명한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 물체 검출 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 조명 제어부(411)는 물체 검출 시스템에 연동되는 복수개의 조명이 온 되거나 오프되도록 제어하는 조명 제어 신호를 생성한다(100). 그리고 조명 온/오프부(412)는 S100 단계에서 생성된 조명 제어 신호를 토대로 복수개의 조명을 제어한다(S110).
영상 정보 수집부(421)는 S110 단계에 의해 조명이 물체에 빛을 조사할 때 생기는 그림자의 정보를 포함하는 영상 정보를 수집한다(S120). 이때, 하나 이상의 조명이 하나의 프레임 내에서 모두 제어될 수도 있고, 한 프레임에 하나의 조명이 제어되어 복수개의 프레임을 통해 모든 조명이 제어될 수도 있기 때문에, S120 단계에서 수집되는 영상 정보는 하나의 영상 정보가 될 수 있고 복수의 영상 정보가 될 수도 있다.
그림자 추출부(422)는 S120 단계에서 수집한 하나 이상의 영상 정보로부터 하나 이상의 그림자 정보를 수집한다(S130). 그림자 조합부(423)는 S130 단계에서 수집한 하나 이상의 그림자 정보를 조합하여 물체의 외곽선을 확보하고(S140), 확보한 물체의 외곽선을 토대로 물체를 검출(S150)한다.
즉, 조명 온/오프부(412)의 제어에 의해 조명이 온 되거나 오프 되면서 물체에 생성된 그림자를 통해 물체의 외곽선만 검출할 수 있으면 물체 전체의 형태를 알 수 있다. 따라서, 물체 주변에 배치된 하나 이상의 조명들을 선택적으로 온 하거나 오프하여 물체에 그림자를 생성하게 하고, 하나 이상의 그림자의 조합을 통해 검출할 물체의 전체 윤곽을 확보한다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims (7)

  1. 물체를 검출하는 시스템에 있어서,
    하나 이상의 조명을 제어하여 임의의 물체로 빛을 조사하거나 조사하는 빛을 중지하도록 제어하는 조명부; 및
    상기 조명부의 제어를 통해 물체에 생성된 그림자를 통해 물체를 확인하는 물체 확인부
    를 포함하고,
    상기 물체 확인부는,
    상기 조명 온/오프부에 의해 하나 이상의 조명이 온 되어, 상기 물체에 조명을 비추어 형성된 그림자 정보를 포함하는 하나 이상의 영상 정보를 수집하는 영상 정보 수신부;
    상기 영상 정보 수신부가 수집한 하나 이상의 영상 정보로부터 하나 이상의 그림자 정보를 추출하는 그림자 추출부;
    상기 그림자 추출부가 추출한 하나 이상의 그림자 정보를 조합하여 하나의 그림자 를 생성하는 그림자 조합부; 및
    상기 그림자 조합부가 생성한 그림자를 토대로 상기 물체의 윤곽을 확보하여 물체를 확인하는 물체 윤곽 확인부를 포함하는 물체 검출 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 조명부는,
    하나 이상의 조명 중 어느 하나 이상의 조명이 온 또는 오프되도록 제어 신호를 생성하는 조명 제어부; 및
    상기 조명 제어부가 생성한 제어 신호를 통해, 하나 이상의 조명 중 어느 하나 이상의 조명을 온 하거나 오프하는 조명 온/오프부
    를 포함하는 물체 검출 시스템.
  3. 삭제
  4. 물체 검출 시스템이 물체를 검출하는 방법에 있어서,
    하나 이상의 영상 프레임에서 하나 이상의 조명을 시간 분할하여 조사하도록 생성되며, 임의의 물체에 빛을 각각 조사하는 하나 이상의 조명을 제어하는 조명 제어 신호를 생성하는 단계;
    상기 조명 제어 신호를 토대로 상기 물체에 빛을 조사하고, 빛의 조사를 통해 생성된 그림자 정보를 각각 포함하는 하나 이상의 영상 정보를 수집하는 단계;
    상기 하나 이상의 영상 정보로부터 하나 이상의 그림자 정보를 각각 수집하는 단계; 및
    상기 하나 이상의 수집한 그림자 정보를 조합하여 상기 물체의 윤곽을 확보하여 물체를 검출하는 단계
    를 포함하는 물체 검출 방법.
  5. 삭제
  6. 제4항에 있어서,
    상기 조명 제어 신호는 하나의 영상 프레임에서 하나의 조명을 조사하도록 생성되어 복수의 영상 프레임에서 상기 하나 이상의 조명이 각각 조사되도록 생성되는 물체 검출 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 조명 제어 신호는 조명의 식별 정보를 포함하는 물체 검출 방법.

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