KR101689705B1 - 픽셀 방향정보를 사용한 영상정보 내 패턴정보영역 검출방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 픽셀 방향정보를 사용한 영상정보 내 패턴정보영역 검출방법을 제공한다. 이와 같은 본 발명에 따른 픽셀 방향정보를 사용한 영상정보 내 패턴정보영역 검출방법은 입력 영상프레임을 이루는 픽셀의 방향정보를 이용하여 패턴을 이루는 복수의 형상들로 구성된 패턴정보영역이 추출됨으로써 환경변화에 강인해져 패턴정보영역의 추출 정밀도와 정확성이 향상되고, 입력 영상프레임의 크기가 자동조정된 후 패턴정보영역 추출을 위한 연산이 수행됨으로써 연산처리 속도가 빨라져 신속한 패턴정보영역 검출이 가능해지며, 패턴정보영역 이미지의 기울어짐이 보정되는 한편 불필요한 배경 이미지가 제거되는 후처리 과정이 수행됨으로써 검출 오류나 디코딩 오류가 방지되는 기술적 특징을 갖는다.
Description
본 발명은 픽셀 방향정보를 사용한 영상정보 내 패턴정보영역 검출방법에 관한 것으로, 좀더 구체적으로는 입력 영상프레임을 이루는 픽셀의 방향정보를 이용하여 패턴을 이루는 복수의 형상들로 구성된 패턴정보영역이 추출됨으로써 환경 변화에 강인해져 패턴정보영역의 추출 정밀도와 정확성이 향상되고, 입력 영상프레임의 크기가 자동조정된 후 패턴정보영역 추출을 위한 연산이 수행됨으로써 연산처리 속도가 빨라져 신속한 패턴정보영역 검출이 가능해지며, 패턴정보영역 이미지의 기울어짐이 보정되는 한편 불필요한 배경 이미지가 제거되는 후처리 과정이 수행됨으로써 검출 오류나 디코딩 오류가 방지되는 픽셀 방향정보를 사용한 영상정보 내 패턴정보영역 검출방법에 관한 것이다.
공장 자동화는 제품 생산단계가 간소화되고, 제품 생산 소요시간이 줄어들며, 제품의 품질이 향상되는 이점이 있다. 여기서 효율적인 자동화를 위해서는 자동화 시스템의 높은 신뢰성이 필수적이라고 할 수 있다. 일상 생활에서 많이 쓰이는 패턴정보는 물류와 유통 생산, 관리 분야의 자동화 시스템에서 광범위하게 사용되고 있다.
패턴의 인식방법은 레이저 스캔을 이용한 시스템과 영상정보를 이용한 시스템으로 나눌 수 있다. 레이저 스캔을 이용하는 방법은 세밀한 샘플링 데이터를 얻을 수 있는 장점이 있지만, 레이저 스캐너를 패턴정보가 부착된 부분에 가까이 위치시켜야 하는 단점이 있다. 이러한 문제점은 생산되는 제품이 교체되어 패턴 위치가 바뀔 경우 추가적인 디바이스를 사용하거나 사람이 직접 스캐너를 이동시켜야 하기 때문에 추가 비용이 발생되고, 공장 자동화 시스템에 범용적으로 사용되기 힘든 단점이 있다. 영상정보를 이용한 방법은 입력 영상에 따른 패턴정보 샘플링 데이터 개수가 변한다는 단점이 있지만, 카메라 성능에 따라 패턴 영역을 멀리서 촬영할 수 있기 때문에 다양한 환경에 적용시키기 쉽다는 장점이 있다. 여기서 영상정보를 이용한 패턴 인식의 경우, 촬영된 영상 크기에 따라 정보를 얻어내는 패턴 영역의 크기가 변하게 된다. 만약 촬영된 영상의 인쇄 상태가 흐리거나 카메라에 의한 블러(blur) 현상이 있거나 패턴 정보 패치 부착 상태가 좋지 못할 경우에는 정보의 디코딩 과정에서 정상적인 데이터를 얻지 못하거나 인식에 실패할 가능성이 있다.
종래의 패턴정보영역 검출기술에는 Gabor Filter나 Sobel Filter를 사용하는 검출기술 등이 있다. Gabor Filter에 의한 패턴정보영역 검출기술은 픽셀의 방향을 판단하는 방법으로서, 방향 판단을 하기 위한 많은 양의 연산을 필요로 하며, 실시간 처리에 적합하지 않은 문제점이 있다. 그리고 Sobel Filter에 의한 패턴정보영역 검출기술은 엣지정보를 이용하는 방법으로서, 패턴정보영역이 작은 영역을 가지게 되면 검출이 되지 않고, 패턴정보와 비슷한 영역이 오검출되며, 패턴정보영역의 데이터가 많은 정보를 가진 경우 정보검출이 취약해지는 문제점이 있었다.
한편 패턴을 이루는 복수의 형상들로 구성된 패턴정보의 일종인 바코드를 영상프레임으로부터 추출하여 인식하기 위한 기술로는 대한민국 등록특허공보 등록번호 제10-1161247호 "바코드 추출방법", 등록번호 제10-1293703호 "스큐된 데이터 매트릭스 바코드 디코딩 장치와 이를 위한 방법", 등록번호 제10-0960786호 "2D 부호의 인코딩 디코딩 방법 및 시스템", 등록번호 제10-0498763호 "바코드 고속 관심 영역 위치 판독 시스템 및 제어 방법" 등이 안출되어 있는데, 종대의 바코드 추출기술들은 바코드가 무채색인 점을 이용하는 경우가 많다. 그러나 이와 같은 바코드 추출기술은 무채색이 아닌 패턴정보의 추출에는 적용하기가 어려운 문제점이 있었으며, 색상정보를 이용함에 따라 주변환경에 민감한 문제점이 있었다.
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따라서 본 발명은 이와 같은 종래 기술의 문제점을 개선하여, 입력 영상프레임을 이루는 픽셀의 방향정보를 이용하여 동일한 방향값을 갖는 구역유닛 세트를 패턴정보 후보영역으로 검출하고, 서로 다른 방향의 패턴정보 후보영역을 구분되게 레이블링한 후 패턴정보영역의 특성에 대응하는 패턴정보 후보영역을 패턴정보 포함영역으로 검출하는 구성을 제공함에 따라, 색상정보를 사용하는 종래 기술과 달리 환경 변화에 강인해져 패턴정보영역의 추출 정밀도와 정확성이 향상되는 새로운 형태의 픽셀 방향정보를 사용한 영상정보 내 패턴정보영역 검출방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명은 크기조정인수(resizing factor)에 의해 입력 영상프레임의 크기가 자동조정된 후 패턴정보영역 추출을 위한 연산이 수행됨에 따라, 연산처리 속도가 빨라져 신속한 패턴정보영역 검출이 가능해지는 새로운 형태의 픽셀 방향정보를 사용한 영상정보 내 패턴정보영역 검출방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
그리고 본 발명은 패턴정보 포함영역에서 불필요한 배경 이미지가 제거되고, 패턴정보 포함영역 이미지의 기울어짐이 보정되는 후처리 과정이 수행됨에 따라, 패턴정보영역에 대한 검출 오류나 디코딩 오류가 방지되는 새로운 형태의 픽셀 방향정보를 사용한 영상정보 내 패턴정보영역 검출방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 의하면, 본 발명은 패턴을 이루는 복수의 형상들로 구성된 패턴정보영역(9)이 포함된 대상체에 대한 영상촬영으로 생성된 영상프레임이 분석장치(100)에 입력되는 영상프레임 입력단계와; 분석장치(100)에 설정된 프레임 크기 자동조정알고리즘(10)에 의해 입력 영상프레임(1)의 크기가 조정되어 크기조정 영상프레임(2)이 생성되는 크기조정 영상프레임 생성단계와; 패턴정보영역의 색상 특성에 대응하는 관심 색상 특성값 범위가 분석장치(100)의 메모리(110)에 설정 및 저장되고, 분석장치(100)에 설정된 픽셀 색상 분석알고리즘(20)에 의해 크기조정 영상프레임(2)을 이루는 각 픽셀의 색상 특성값과 관심 색상 특성값 범위가 비교된 다음, 크기조정 영상프레임(2)을 이루는 픽셀 중에서 관심 색상 특성값 범위 내의 색상 특성값을 갖는 픽셀의 색상 특성값만 출력되는 색상검출 영상프레임(3)이 생성되는 색상검출 영상프레임 생성단계와; 분석장치(100)에 설정된 픽셀방향 검출 알고리즘(30)에 포함된 픽셀방향 검출용 라인연산자(line mask)(6)가 색상검출 영상프레임(3)을 이루는 각 픽셀에 적용되고, 픽셀방향 검출 알고리즘(30)에 의해 색상검출 영상프레임(3)을 이루는 픽셀의 방향이 검출되는 픽셀방향 검출단계와; 분석장치(100)에 설정된 구역방향 분석 알고리즘(40)에 포함된 설정크기의 서치 윈도우(search window)(6')에 의해 색상검출 영상프레임(3)이 구역유닛(7)으로 순차적으로 구획되고, 각 구역유닛(7)에 속한 픽셀들에 대한 픽셀방향값 히스토그램이 구역방향 분석 알고리즘(40)에 의해 산출되며, 각 구역유닛(7)의 픽셀방향값 히스토그램 특성분석을 통해 방향을 갖는 구역유닛(7)으로 이루어진 패턴정보 후보영역(8)이 검출되어 출력되는 후보영역 영상프레임(4)이 구역방향 분석 알고리즘(40)에 의해 생성되는 구역방향 분석단계와; 분석장치(100)에 설정된 레이블링 알고리즘(50)에 의해 동일한 방향을 갖는 구역유닛 세트가 구분되어 레이블 영역(8a)으로 레이블링되는 레이블링 영상프레임(5)이 생성되는 영상프레임 레이블링단계와; 분석장치(100)에 설정된 패턴정보 포함영역 검출알고리즘(60)에 의해 패턴정보영역의 크기와 방향 특성에 대응하는 패턴정보 포함영역(8b)이 레이블링 영상프레임(5)으로부터 검출되는 패턴정보 포함영역 검출단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 픽셀 방향정보를 사용한 영상정보 내 패턴정보영역 검출방법을 제공한다.
이와 같은 본 발명에 따른 픽셀 방향정보를 사용한 영상정보 내 패턴정보영역 검출방법은 상기 패턴정보 포함영역 검출단계에서 검출된 패턴정보 포함영역 이미지(8b)가 분석장치(100)에 저장된 패턴정보영역 이미지와 비교되어 기울어진 각도가 분석장치(100)에 설정된 각도검출 알고리즘(70)에 의해 검출되는 패턴정보 포함영역 각도 검출단계와; 분석장치(100)에 설정된 이미지 회전알고리즘(80)에 의해 패턴정보 포함영역 이미지(8b)가 기울어진 각도만큼 회전 보정되는 패턴정보 포함영역 이미지 회전단계와; 분석장치(100)에 설정된 패턴정보영역 추출알고리즘(90)에 의해 패턴정보 포함영역 이미지(8b)로부터 배경 이미지(9')가 제거된 패턴정보영역 이미지가 추출되는 패턴정보영역 추출단계를 더 포함할 수 있다.
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이와 같은 본 발명에 따른 픽셀 방향정보를 사용한 영상정보 내 패턴정보영역 검출방법에서 검은선이 설정패턴을 이루는 바코드를 패턴정보영역(9)으로 검출하기 위한 상기 색상검출 영상프레임 생성단계의 픽셀 색상 분석알고리즘(20)은 YCbCr 색좌표계에서의 패턴정보영역 Cb 중심값과 Cr 중심값을 검출하고 Cb 문턱값과 Cr 문턱값을 설정하여 관심 색상 특성값 범위를 중심값±문턱값으로 정의한 다음, 크기조정 영상프레임(2)을 이루는 각 픽셀의 Cb 수치값과 Cr 수치값을 아래의 [수학식 1]에서와 같이 비교한 후, 관심 색상 특성값 범위 내의 Cb 수치값과 Cr 수치값을 갖는 픽셀에서는 Y 수치값이 출력되도록 하고, 관심 색상 특성값 범위 밖의 Cb 수치값이나 Cr 수치값을 갖는 픽셀에서는 0이 출력되도록 하여 색상검출 영상프레임(3)을 생성시킬 수 있다.
[수학식 1]
{Y는 Y 수치값, Cb는 Cb값, Cb_center는 Cb중심값, Cb_Threshold는 Cb문턱값, Cr은 Cr값, Cr_center는 Cr중심값, Cr_Threshold는 Cr문턱값}
이와 같은 본 발명에 따른 픽셀 방향정보를 사용한 영상정보 내 패턴정보영역 검출방법에서 상기 픽셀방향 검출단계의 픽셀방향 검출 알고리즘(30)은 색상검출 영상프레임(3)의 각 픽셀이 0°라인연산자, 45°라인연산자, 90°라인연산자, 135°라인연산자를 통과하여 산출된 결과값 중에서 최대값을 갖는 방향을 해당 픽셀의 방향으로 검출할 수 있다.
이와 같은 본 발명에 따른 픽셀 방향정보를 사용한 영상정보 내 패턴정보영역 검출방법에서 상기 구역방향 분석단계의 구역방향 분석 알고리즘(40)은 픽셀방향값 히스토그램의 최소 임계값과 최대 임계값을 설정한 다음, 각 구역유닛(7)의 픽셀방향값 히스토그램의 최소값과 최대값을 검출한 후, 최소값이 최소 임계값 미만이고 최대값이 최대 임계값 초과하면 최대값의 픽셀방향값을 해당 구역유닛(7)의 방향으로 검출하고, 최소값이 최소 임계값 이상이거나 최대값이 최대 임계값 이하하면 해당 구역유닛(7)의 방향이 없는 것으로 검출한 다음, 방향을 갖는 구역유닛(7)으로 이루어진 패턴정보 후보영역(8)이 출력되는 후보영역 영상프레임(4)을 생성할 수 있다.
이와 같은 본 발명에 따른 픽셀 방향정보를 사용한 영상정보 내 패턴정보영역 검출방법에서 상기 구역방향 분석단계의 구역방향 분석 알고리즘(40)은 서치 윈도우(6')가 서치 윈도우 크기의 1/2만큼 이동하면서 구역유닛(7)이 서로 겹쳐지면서 구획되도록 하여 패턴정보 후보영역(8)의 검출 정확성이 증대되도록 할 수 있다.
이와 같은 본 발명에 따른 픽셀 방향정보를 사용한 영상정보 내 패턴정보영역 검출방법에서 상기 영상프레임 레이블링단계의 레이블링 알고리즘(50)은 구역유닛(7)에 픽셀값이 존재하고, 구역유닛(7)의 픽셀방향값이 같으면 동일 물체로서 동일한 방향을 갖는 구역유닛 세트를 레이블 영역(8a)으로 레이블링하고, 구역유닛(7)의 픽셀방향값이 다르면 서로 다른 물체로서 서로 다른 방향을 갖는 레이블 영역(8a)으로 레이블링하여 레이블링 영상프레임(5)을 생성할 수 있다.
이와 같은 본 발명에 따른 픽셀 방향정보를 사용한 영상정보 내 패턴정보영역 검출방법에서 상기 패턴정보 포함영역 검출단계의 패턴정보 포함영역 검출알고리즘(60)은 크기 임계값, 픽셀수 임계값, 중심 차이 임계값을 설정한 다음, 레이블 영역(8a)의 크기가 크기 임계값 이상이고, 레이블 영역(8a) 내부의 유효 픽셀수가 픽셀수 임계값 이상이며, 레이블 영역(8a)의 방향이 패턴정보영역(9)의 방향과 일치하며, 레이블 영역(8a)의 중심과 무게중심 차이값이 중심 차이 임계값 미만이면 해당 레이블 영역(8a)을 패턴정보 포함영역(8b)으로 검출할 수 있다.
이와 같은 본 발명에 따른 픽셀 방향정보를 사용한 영상정보 내 패턴정보영역 검출방법에서 검은선이 설정패턴을 이루는 바코드를 패턴정보영역(9)으로 검출하기 위한 상기 패턴정보 포함영역 각도 검출단계의 각도검출 알고리즘(70)은 패턴정보 포함영역 이미지(8b)에 포함된 검은선 중에서 각도를 검출해낼 대상을 선택하고, 선택된 검은선의 폭과 세로길이, 검은선의 중심을 찾아내어 각도별로 직선의 방정식을 생성하여 데이터 추출영역을 생성하며, 데이터 추출영역 내부의 픽셀에서 픽셀수 임계값 이하의 픽셀수를 세어 최대 픽셀수를 가지는 각도를 패턴정보 포함영역의 각도로 검출할 수 있다.
이와 같은 본 발명에 따른 픽셀 방향정보를 사용한 영상정보 내 패턴정보영역 검출방법에서 검은선이 설정패턴을 이루는 바코드를 패턴정보영역(9)으로 검출하기 위한 상기 패턴정보영역 추출단계의 패턴정보영역 추출알고리즘(90)은 패턴정보영역의 중심픽셀을 기준으로 상하로 이동하면서 표준편차를 구하고, 표준편차값이 설정 임계값 이하이면 패턴정보영역의 위와 아래 경계지점으로 판단한 다음, 패턴정보영역의 중심픽셀을 기준으로 좌우로 이동하면서 표준편차와 평균을 구하고, 표준편차값이 설정 임계값 이하이고 평균값이 설정 임계값 이하일 때 카운트를 증가시키고, 카운트값이 설정 임계값 이상일 때 패턴정보영역의 왼쪽과 오른쪽 경계지점으로 판단하여 패턴정보 포함영역 이미지(8b)로부터 배경 이미지(9')가 제거된 패턴정보영역 이미지를 추출할 수 있다.
본 발명에 의한 픽셀 방향정보를 사용한 영상정보 내 패턴정보영역 검출방법에 의하면, 색상정보를 사용하는 종래 기술과 달리 환경 변화에 강인해져 패턴정보영역의 추출 정밀도와 정확성이 향상되는 효과가 있다. 또한 본 발명에 의한 픽셀 방향정보를 사용한 영상정보 내 패턴정보영역 검출방법에 의하면, 연산처리 속도가 빨라져 신속하게 패턴정보영역이 검출되는 효과가 있다. 그리고 본 발명에 의한 픽셀 방향정보를 사용한 영상정보 내 패턴정보영역 검출방법에 의하면, 패턴정보 포함영역에서 불필요한 배경 이미지가 제거되고, 패턴정보 포함영역 이미지의 기울어짐이 보정되는 후처리 과정이 수행됨에 따라, 패턴정보영역에 대한 검출 오류나 디코딩 오류가 방지되는 효과가 있다.
도 1의 (a)는은 본 발명의 실시예에 따른 픽셀 방향정보를 사용한 영상정보 내 패턴정보영역 검출방법을 보여주기 위한 블록도;
도 1의 (b)는 후처리 단계가 추가된 발명의 실시예에 따른 픽셀 방향정보를 사용한 영상정보 내 패턴정보영역 검출방법을 보여주기 위한 블록도;
도 2 내지 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 픽셀 방향정보를 사용한 영상정보 내 패턴정보영역 검출방법을 수행하는 분석장치의 알고리즘 구성을 보여주기 위한 도면;
도 5는 입력 영상프레임이 크기조정 영상프레임으로 크기조정되는 것을 보여주기 위한 예시도;
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 색상검출 영상프레임 생성단계의 플로우차트를 보여주기 위한 도면;
도 7의 (a)와 (b)는 바코드 패턴정보영역이 포함된 크기조정 영상프레임과 해당 크기조정 영상프레임의 CbCr값 그래프 예시도;
도 8의 (a)와 (b)는 바코드 패턴정보영역이 포함된 크기조정 영상프레임과 해당 크기조정 영상프레임으로부터 생성되는 색상검출 영상프레임의 예시도;
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 픽셀방향 검출단계의 플로우차트를 보여주기 위한 도면;
도 10의 (a) 내지 (d)는 본 발명의 실시예에 따른 픽셀방향 검출단계에서 사용되는 라인 연산자를 보여주기 위한 도면;
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 구역방향 분석단계의 플로우차트를 보여주기 위한 도면;
도 12의 (a)와 (b)는 구역유닛 별 픽셀방향값 히스토그램의 예시도;
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 구역방향 분석단계의 구역유닛과 패턴정보 후보영역의 예시도;
도 14는 본 발명의 실시예에 따른 구역방향 분석단계에 의해 생성되는 후보영역 영상프레임의 예시도;
도 15는 본 발명의 실시예에 따른 레이블링 단계의 플로우차트를 보여주기 위한 도면;
도 16은 본 발명의 실시예에 따른 레이블링 단계에 의해 생성되는 레이블링 영상프레임의 예시도;
도 17은 본 발명의 실시예에 따른 패턴정보 포함영역 검출단계의 플로우차트를 보여주기 위한 도면;
도 18은 본 발명의 실시예에 따른 레이블링 단계에 의해 검출되는 패턴정보 포함영역 이미지 예시도;
도 19는 본 발명의 실시예에 따른 패턴정보 포함영역 각도 검출단계의 플로우차트를 보여주기 위한 도면;
도 20은 본 발명의 실시예에 따른 패턴정보 포함영역 각도 검출단계를 통해 기울어진 각도가 검출될 패턴정보 포함영역 예시도;
도 21은 본 발명의 실시예에 따른 패턴정보 포함영역 이미지 회전단계의 플로우차트를 보여주기 위한 도면;
도 22는 본 발명의 실시예에 따른 패턴정보영역 추출단계의 플로우차트를 보여주기 위한 도면;
도 23은 본 발명의 실시예에 따른 패턴정보영역 추출단계에 의해 추출되는 패턴정보영역 이미지 예시도;
도 24 내지 도 27은 본 발명의 실시예에 따른 패턴정보영역 추출단계의 상세 플로우차트를 보여주기 위한 도면이다.
도 1의 (b)는 후처리 단계가 추가된 발명의 실시예에 따른 픽셀 방향정보를 사용한 영상정보 내 패턴정보영역 검출방법을 보여주기 위한 블록도;
도 2 내지 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 픽셀 방향정보를 사용한 영상정보 내 패턴정보영역 검출방법을 수행하는 분석장치의 알고리즘 구성을 보여주기 위한 도면;
도 5는 입력 영상프레임이 크기조정 영상프레임으로 크기조정되는 것을 보여주기 위한 예시도;
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 색상검출 영상프레임 생성단계의 플로우차트를 보여주기 위한 도면;
도 7의 (a)와 (b)는 바코드 패턴정보영역이 포함된 크기조정 영상프레임과 해당 크기조정 영상프레임의 CbCr값 그래프 예시도;
도 8의 (a)와 (b)는 바코드 패턴정보영역이 포함된 크기조정 영상프레임과 해당 크기조정 영상프레임으로부터 생성되는 색상검출 영상프레임의 예시도;
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 픽셀방향 검출단계의 플로우차트를 보여주기 위한 도면;
도 10의 (a) 내지 (d)는 본 발명의 실시예에 따른 픽셀방향 검출단계에서 사용되는 라인 연산자를 보여주기 위한 도면;
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 구역방향 분석단계의 플로우차트를 보여주기 위한 도면;
도 12의 (a)와 (b)는 구역유닛 별 픽셀방향값 히스토그램의 예시도;
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 구역방향 분석단계의 구역유닛과 패턴정보 후보영역의 예시도;
도 14는 본 발명의 실시예에 따른 구역방향 분석단계에 의해 생성되는 후보영역 영상프레임의 예시도;
도 15는 본 발명의 실시예에 따른 레이블링 단계의 플로우차트를 보여주기 위한 도면;
도 16은 본 발명의 실시예에 따른 레이블링 단계에 의해 생성되는 레이블링 영상프레임의 예시도;
도 17은 본 발명의 실시예에 따른 패턴정보 포함영역 검출단계의 플로우차트를 보여주기 위한 도면;
도 18은 본 발명의 실시예에 따른 레이블링 단계에 의해 검출되는 패턴정보 포함영역 이미지 예시도;
도 19는 본 발명의 실시예에 따른 패턴정보 포함영역 각도 검출단계의 플로우차트를 보여주기 위한 도면;
도 20은 본 발명의 실시예에 따른 패턴정보 포함영역 각도 검출단계를 통해 기울어진 각도가 검출될 패턴정보 포함영역 예시도;
도 21은 본 발명의 실시예에 따른 패턴정보 포함영역 이미지 회전단계의 플로우차트를 보여주기 위한 도면;
도 22는 본 발명의 실시예에 따른 패턴정보영역 추출단계의 플로우차트를 보여주기 위한 도면;
도 23은 본 발명의 실시예에 따른 패턴정보영역 추출단계에 의해 추출되는 패턴정보영역 이미지 예시도;
도 24 내지 도 27은 본 발명의 실시예에 따른 패턴정보영역 추출단계의 상세 플로우차트를 보여주기 위한 도면이다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면 도 1 내지 도 27에 의거하여 상세히 설명한다. 한편, 도면과 상세한 설명에서 일반적인 영상인식기술, 패턴인식기술, 패턴정보 검출방법, 바코드 검출방법 등으로부터 이 분야의 종사자들이 용이하게 알 수 있는 구성 및 작용에 대한 도시 및 언급은 간략히 하거나 생략하였다. 특히 도면의 도시 및 상세한 설명에 있어서 본 발명의 기술적 특징과 직접적으로 연관되지 않는 요소의 구체적인 기술적 구성 및 작용에 대한 상세한 설명 및 도시는 생략하고, 본 발명과 관련되는 기술적 구성만을 간략하게 도시하거나 설명하였다.
본 발명의 실시예에 따른 픽셀 방향정보를 사용한 영상정보 내 패턴정보영역 검출방법은 도 1의 (a)에서와 같이 영상프레임 입력단계, 크기조정 영상프레임 생성단계, 색상검출 영상프레임 생성단계, 픽셀방향 검출단계, 구역방향 분석단계, 영상프레임 레이블링단계, 패턴정보 포함영역 검출단계를 거쳐 수행된다. 여기서 본 발명의 실시예에 따른 픽셀 방향정보를 사용한 영상정보 내 패턴정보영역 검출방법은 패턴정보 포함영역 검출단계에서 검출되는 패턴정보 포함영역 이미지에 대한 후처리를 위하여 도 1의 (b)에서와 같이 패턴정보 포함영역 각도 검출단계, 패턴정보 포함영역 이미지 회전단계, 패턴정보영역 추출단계를 추가적으로 수행할 수 있다.
이와 같은 본 발명의 실시예에 따른 픽셀 방향정보를 사용한 영상정보 내 패턴정보영역 검출방법은 영상정보 내의 바코드를 검출하는데 효과적으로 적용될 수 있으나, 이에 한정되지 않는 것은 아니며 패턴을 이루는 복수의 형상들로 구성된 각종 패턴정보영역을 검출하는데 적용될 수 있음은 물론이다.
그리고 본 발명의 실시예에 따른 픽셀 방향정보를 사용한 영상정보 내 패턴정보영역 검출방법은 도 2 내지 도 4에서와 같이 분석장치(100)에 설정되어 있는 알고리즘를 통해 수행되는데, 본 발명의 실시예에 따른 분석장치(100)에는 프레임 크기 자동조정알고리즘(10), 픽셀 색상 분석알고리즘(20), 픽셀방향 검출 알고리즘(30), 구역방향 분석 알고리즘(40), 레이블링 알고리즘(50), 패턴정보 포함영역 검출알고리즘(60), 각도검출 알고리즘(70), 이미지 회전알고리즘(80), 패턴정보영역 추출알고리즘(90)이 설정되고, 데이터 저장을 위한 메모리(110)가 연결된다.
영상프레임 입력단계는 패턴정보영역(9)이 포함된 대상체에 대한 영상촬영으로 생성된 영상프레임(1)이 분석장치(100)에 입력되는 단계이다.
크기조정 영상프레임 생성단계는 분석장치(100)에 설정된 프레임 크기 자동조정알고리즘(10)에 의해 입력 영상프레임(1)의 크기가 조정되어 크기조정 영상프레임(2)이 생성되는 단계이다. 입력 영상프레임(1)으로부터 크기 조정되는 크기조정 영상프레임(2)은 도 5에 예시되어 있다.
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한편 본 발명의 실시예에 따른 프레임 크기 자동조정알고리즘(10)은 샘플링 방식으로 입력 영상프레임(1)의 크기를 변환시켜 크기조정 작업이 신속하게 수행되도록 한다.
색상검출 영상프레임 생성단계는 패턴정보영역의 색상 특성에 대응하는 관심 색상 특성값 범위가 분석장치(100)의 메모리(110)에 설정 및 저장되고, 분석장치(100)에 설정된 픽셀 색상 분석알고리즘(20)에 의해 크기조정 영상프레임(2)을 이루는 각 픽셀의 색상 특성값과 관심 색상 특성값 범위가 비교된 다음, 크기조정 영상프레임(2)을 이루는 픽셀 중에서 관심 색상 특성값 범위 내의 색상 특성값을 갖는 픽셀의 색상 특성값만 출력되는 색상검출 영상프레임(3)이 생성되는 단계이다.
여기서 검은선이 설정패턴을 이루는 바코드를 패턴정보영역(9)으로 검출하기 위한 색상검출 영상프레임 생성단계의 픽셀 색상 분석알고리즘(20)은 YCbCr 색좌표계에서의 패턴정보영역 Cb 중심값과 Cr 중심값을 검출하고 Cb 문턱값과 Cr 문턱값을 설정하여 관심 색상 특성값 범위를 중심값±문턱값으로 정의한 다음, 도 6에서와 같이 크기조정 영상프레임(2)을 이루는 각 픽셀의 Cb 수치값과 Cr 수치값을 아래의 [수학식 1]에서와 같이 비교하게 된다. 여기서 도 7의 (a)와 (b)에는 바코드 패턴정보영역이 포함된 크기조정 영상프레임과 해당 크기조정 영상프레임의 CbCr값 그래프가 예시되어 있다. 그리고 픽셀 색상 분석알고리즘(20)은 관심 색상 특성값 범위 내의 Cb 수치값과 Cr 수치값을 갖는 픽셀에서는 Y 수치값이 출력되도록 하고, 관심 색상 특성값 범위 밖의 Cb 수치값이나 Cr 수치값을 갖는 픽셀에서는 0이 출력되도록 하여 색상검출 영상프레임(3)을 생성시키게 된다. 도 8의 (a)와 (b)에는 바코드 패턴정보영역이 포함된 크기조정 영상프레임과 해당 크기조정 영상프레임으로부터 생성되는 색상검출 영상프레임이 예시되어 있다.
{Y는 Y 수치값, Cb는 Cb값, Cb_center는 Cb중심값, Cb_Threshold는 Cb문턱값, Cr은 Cr값, Cr_center는 Cr중심값, Cr_Threshold는 Cr문턱값}
픽셀방향 검출단계는 분석장치(100)에 설정된 픽셀방향 검출 알고리즘(30)에 포함된 픽셀방향 검출용 라인연산자(line mask)(6)가 색상검출 영상프레임(3)을 이루는 각 픽셀에 적용되고, 픽셀방향 검출 알고리즘(30)에 의해 색상검출 영상프레임(3)을 이루는 픽셀의 방향이 검출되는 단계이다. 여기서 본 발명의 실시예에 따른 픽셀방향 검출 알고리즘(30)은 도 9에서와 같이 색상검출 영상프레임(3)의 각 픽셀이 0°라인연산자, 45°라인연산자, 90°라인연산자, 135°라인연산자를 통과하여 산출된 결과값 중에서 최대값을 갖는 방향을 해당 픽셀의 방향으로 검출하게 된다. 본 발명의 실시예에 따른 0°라인연산자, 45°라인연산자, 90°라인연산자, 135°라인연산자는 도 10에서와 같이 5×5 filter가 사용된다.
구역방향 분석단계는 크기조정 영상프레임(2) 내 물체를 구분하기 위한 것으로, 분석장치(100)에 설정된 구역방향 분석 알고리즘(40)에 포함된 설정크기의 서치 윈도우(search window)(6')에 의해 도 13에서와 같이 색상검출 영상프레임(3)이 구역유닛(7){도 13 참조}으로 순차적으로 구획되고, 각 구역유닛(7)에 속한 픽셀들에 대한 픽셀방향값 히스토그램{도 12의 (a)와 (b) 참조}이 구역방향 분석 알고리즘(40)에 의해 산출되며, 각 구역유닛(7)의 픽셀방향값 히스토그램 특성분석을 통해 방향을 갖는 구역유닛(7)으로 이루어진 패턴정보 후보영역(8)이 검출되어 출력되는 후보영역 영상프레임(4)이 구역방향 분석 알고리즘(40)에 의해 생성되는 단계이다. 여기서 본 발명의 실시예에 따른 구역방향 분석 알고리즘(40)은 픽셀방향값 히스토그램의 최소 임계값과 최대 임계값을 설정한 다음, 각 구역유닛(7)의 픽셀방향값 히스토그램의 최소값과 최대값을 검출한 후, 도 11에서와 같이 최소값이 최소 임계값 미만이고 최대값이 최대 임계값 초과하면 최대값의 픽셀방향값을 해당 구역유닛(7)의 방향으로 검출하고, 최소값이 최소 임계값 이상이거나 최대값이 최대 임계값 이하하면 해당 구역유닛(7)의 방향이 없는 것으로 검출한다. 그리고 구역방향 분석 알고리즘(40)은 방향을 갖는 구역유닛(7)으로 이루어진 패턴정보 후보영역(8){도 13 참조}이 출력되는 후보영역 영상프레임(4)을 도 14에서와 같이 생성하게 된다.
특히 본 발명의 실시예에 따른 구역방향 분석 알고리즘(40)은 서치 윈도우(6')가 서치 윈도우 크기의 1/2만큼 이동하면서 구역유닛(7)이 서로 겹쳐지면서 구획되도록 하여 패턴정보 후보영역(8)의 검출 정확성이 증대되도록 한다.
영상프레임 레이블링단계는 분석장치(100)에 설정된 레이블링 알고리즘(50)에 의해 동일한 방향을 갖는 구역유닛 세트가 구분되어 레이블 영역(8a)으로 레이블링되는 레이블링 영상프레임(5)이 생성되는 단계이다. 여기서 본 발명의 실시예에 따른 레이블링 알고리즘(50)은 도 15에서와 같이 구역유닛(7)에 픽셀값이 존재하고, 구역유닛(7)의 픽셀방향값이 같으면 동일 물체로서 동일한 방향을 갖는 구역유닛 세트를 레이블 영역(8a)으로 레이블링하고, 구역유닛(7)의 픽셀방향값이 다르면 서로 다른 물체로서 서로 다른 방향을 갖는 레이블 영역(8a)으로 레이블링하여 도 16에서와 같은 레이블링 영상프레임(5)을 생성하게 된다.
패턴정보 포함영역 검출단계는 분석장치(100)에 설정된 패턴정보 포함영역 검출알고리즘(60)에 의해 패턴정보영역의 크기와 방향 특성에 대응하는 패턴정보 포함영역(8b)이 도 18에서와 같이 레이블링 영상프레임(5)으로부터 검출되는 단계이다. 여기서 본 발명의 실시예에 따른 패턴정보 포함영역 검출알고리즘(60)은 크기 임계값, 픽셀수 임계값, 중심 차이 임계값을 설정한 다음, 도 17에서와 같이 레이블 영역(8a)의 크기가 크기 임계값 이상이고, 레이블 영역(8a) 내부의 유효 픽셀수가 픽셀수 임계값 이상이며, 레이블 영역(8a)의 방향이 패턴정보영역(9)의 방향과 일치하며, 레이블 영역(8a)의 중심과 무게중심 차이값이 중심 차이 임계값 미만이면 해당 레이블 영역(8a)을 패턴정보 포함영역(8b)으로 검출하게 된다.
패턴정보 포함영역 각도 검출단계는 패턴정보 포함영역 검출단계에서 검출된 패턴정보 포함영역 이미지(8b){도 20 참조}가 분석장치(100)에 저장된 패턴정보영역 이미지와 비교되어 기울어진 각도가 분석장치(100)에 설정된 각도검출 알고리즘(70)에 의해 검출되는 단계이다.
여기서 검은선이 설정패턴을 이루는 바코드를 패턴정보영역(9)으로 검출하기 위한 패턴정보 포함영역 각도 검출단계의 각도검출 알고리즘(70)은 패턴정보 포함영역 이미지(8b)에 포함된 검은선 중에서 각도를 검출해낼 대상을 선택하고, 선택된 검은선의 폭과 세로길이, 검은선의 중심을 찾아내어 각도별로 직선의 방정식을 생성하여 데이터 추출영역을 생성하며, 데이터 추출영역 내부의 픽셀에서 픽셀수 임계값 이하의 픽셀수를 세어 최대 픽셀수를 가지는 각도를 패턴정보 포함영역의 각도로 검출하게 된다. 특히 본 발명의 실시예에 따른 각도검출 알고리즘(70)은 도 19에서와 같이 먼저 패턴정보영역(9)의 픽셀이 픽셀값 임계값 미만의 픽셀값을 갖는지 판단하는데, 픽셀값 임계값 미만의 픽셀값을 갖는 경우 다음 과정을 진행하고, 픽셀값 임계값 이상의 픽셀값을 갖는 경우 픽셀값 임계값 미만의 픽셀값을 갖는 경우가 나타날 때까지 픽셀을 찾는다. 그리고 픽셀값 임계값 미만의 픽셀값을 갖는 픽셀을 포함하는 검은선 패턴의 폭이 미리 설정된 값과 가장 가까운 값을 갖는 패턴을 찾는다. 다음으로 상기 과정에서 찾아낸 검은선 패턴의 가로와 세로크기, 최상단과 최하단 좌표를 찾고, 상기 과정에서 찾아낸 가로와 세로크기, 좌표, 각도를 이용하여 직선을 방정식을 만드는데, 만들어진 직선에 포함되는 좌표의 데이터를 추출하여 픽셀수 임계값 이하를 갖는 픽셀수를 찾는다. 다음으로 미리 설정된 각도검색범위와 현재 각도가 같은지 판단하는데, 설정 각도검색범위와 현재각도가 같다면 다음 과정을 진행하고, 설정 각도검색범위와 현재각도가 같지 않다면 각도를 증가시켜 픽셀수 임계값 이하의 픽셀수를 세어 설정 각도검색범위와 현재각도가 같은지를 판단하는 과정을 반복하여 수행한다. 설정 각도검색범위와 현재각도가 같은지를 판단하는 과정에서 설정 각도검색범위와 현재각도가 같다고 최종적으로 판단된 경우, 픽셀수 임계값 이하의 픽셀수가 가장 큰 각도를 찾아 이 각도를 현재 패턴정보영역의 각도로 추출한다.
패턴정보 포함영역 이미지 회전단계는 분석장치(100)에 설정된 이미지 회전알고리즘(80)에 의해 패턴정보 포함영역 이미지(8b)가 기울어진 각도만큼 회전 보정되는 단계이다. 여기서 본 발명의 실시예에 따른 이미지 회전알고리즘(80)은 도 21에서와 같이 먼저 검출된 각도가 존재하는지 판단하게 되는데, 검출된 각도가 존재하는 경우 다음 과정을 진행하고, 검출된 각도가 존재하지 않는 경우 패턴정보 포함영역 이미지(8b)를 회전하지 않는다. 상기 과정에서 검출된 각도가 존재하는 경우 검출된 각도가 미리 설정된 임계값을 초과하는지 판단하는데, 검출된 각도가 미리 설정된 임계값을 초과하는 경우 패턴정보 포함영역 이미지(8b)를 검출된 각도만큼 회전시키고, 검출된 각도가 미리 설정된 임계값 이하인 경우 패턴정보 포함영역 이미지(8b)를 회전하지 않는다.
패턴정보영역 추출단계는 분석장치(100)에 설정된 패턴정보영역 추출알고리즘(90)에 의해 패턴정보 포함영역 이미지(8b)로부터 배경 이미지(9')가 제거된 패턴정보영역 이미지(9){도 23 참조}가 추출되는 단계이다.
검은선이 설정패턴을 이루는 바코드를 패턴정보영역(9)으로 검출하기 위한 패턴정보영역 추출단계의 패턴정보영역 추출알고리즘(90)은 도 22 및 도 24 내지 도 27에서와 같이 패턴정보영역의 중심픽셀을 기준으로 상하로 이동하면서 표준편차를 구하고, 표준편차값이 설정 임계값 이하이면 패턴정보영역의 위와 아래 경계지점으로 판단한 다음, 패턴정보영역의 중심픽셀을 기준으로 좌우로 이동하면서 표준편차와 평균을 구하고, 표준편차값이 설정 임계값 이하이고 평균값이 설정 임계값 이하일 때 카운트를 증가시키고, 카운트값이 설정 임계값 이상일 때 패턴정보영역의 왼쪽과 오른쪽 경계지점으로 판단하여 패턴정보 포함영역 이미지(8b)로부터 배경 이미지(9')가 제거된 패턴정보영역 이미지를 추출한다.
특히 패턴정보영역 위쪽경계 좌표의 추출은 도 24에서와 같이 먼저 Y좌표를 패턴정보영역의 중간으로 설정한 다음, 현재 Y좌표의 X축 표준편차 값이 미리 설정된 임계값 미만인지 판단하는데, 현재 Y좌표의 X축 표준편차 값이 미리 설정된 임계값 미만인 경우 현재 Y좌표를 패턴정보영역의 위쪽 경계부분으로 추출하고, 현재 Y좌표의 X축 표준편차 값이 미리 설정된 임계값 이상인 경우 Y좌표를 감소시키면서 상기 단계를 반복한다.
패턴정보영역 아래쪽경계 좌표의 추출은 도 25에서와 같이 먼저 Y좌표를 패턴정보영역의 중간으로 설정한 다음, 현재 Y좌표의 X축 표준편차 값이 미리 설정된 임계값 미만인지 판단하는데, 현재 Y좌표의 X축 표준편차 값이 미리 설정된 임계값 미만인 경우 현재 Y좌표를 패턴정보영역의 아래쪽 경계부분으로 추출하고, 현재 Y좌표의 X축 표준편차 값이 미리 설정된 임계값 이상인 경우 Y좌표를 증가시키면서 상기 단계를 반복한다.
패턴정보영역 오른쪽경계 좌표 추출은 도 26에서와 같이 X좌표를 패턴정보영역의 중간으로 설정한 다음, 현재 X좌표의 Y축 표준편차 값이 미리 설정된 임계값 미만인지 판단하는데, 현재 X좌표의 Y축 표준편차 값이 미리 설정된 임계값 미만인 경우 다음 과정을 진행하고, 현재 X좌표의 Y축 표준편차 값이 미리 설정된 임계값 이상인 경우 X좌표를 증가시키고 카운트값을 초기화한 후 X좌표를 패턴정보영역의 중간으로 설정한 다음 단계를 반복한다. 그리고 현재 X좌표의 Y축 표준편차 값이 미리 설정된 임계값 미만인 경우 현재 X좌표의 Y축 평균값이 미리 설정된 임계값을 초과하는지 판단하는데, 현재 X좌표의 Y축 평균값이 미리 설정된 임계값 이하인 경우 X좌표를 증가시키고 카운트값을 초기화한 후 X좌표를 패턴정보영역의 중간으로 설정한 다음 단계를 반복하고, 현재 X좌표의 Y축 평균값이 미리 설정된 임계값을 초과하는 경우 카운트값을 증가시킨 후, 카운트값이 미리 설정된 임계값을 초과하는지 판단한다. 이때 카운트값이 미리 설정된 임계값을 초과하는 경우 현재 X좌표를 패턴정보영역의 오른쪽 경계부분으로 추출하고, 카운트값이 미리 설정된 임계값 이하인 경우 X좌표를 증가시키고 카운트값을 초기화한 후 X좌표를 패턴정보영역의 중간으로 설정한 다음 단계를 반복한다.
패턴정보영역 왼쪽경계 좌표 추출은 도 27에서와 같이 X좌표를 패턴정보영역의 중간으로 설정한 다음, 현재 X좌표의 Y축 표준편차 값이 미리 설정된 임계값 미만인지 판단하는데, 현재 X좌표의 Y축 표준편차 값이 미리 설정된 임계값 미만인 경우 다음 과정을 진행하고, 현재 X좌표의 Y축 표준편차 값이 미리 설정된 임계값 이상인 경우 X좌표를 감소시키고 카운트값을 초기화한 후 X좌표를 패턴정보영역의 중간으로 설정한 다음 단계를 반복한다. 그리고 현재 X좌표의 Y축 표준편차 값이 미리 설정된 임계값 미만인 경우 현재 X좌표의 Y축 평균값이 미리 설정된 임계값을 초과하는지 판단하는데, 현재 X좌표의 Y축 평균값이 미리 설정된 임계값 이하인 경우 X좌표를 감소시키고 카운트값을 초기화한 후 X좌표를 패턴정보영역의 중간으로 설정한 다음 단계를 반복하고, 현재 X좌표의 Y축 평균값이 미리 설정된 임계값을 초과하는 경우 카운트값을 증가시킨 후, 카운트값이 미리 설정된 임계값을 초과하는지 판단한다. 이때 카운트값이 미리 설정된 임계값을 초과하는 경우 현재 X좌표를 패턴정보영역의 왼쪽 경계부분으로 추출하고, 카운트값이 미리 설정된 임계값 이하인 경우 X좌표를 감소시키고 카운트값을 초기화한 후 X좌표를 패턴정보영역의 중간으로 설정한 다음 단계를 반복한다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 실시예에 따른 픽셀 방향정보를 사용한 영상정보 내 패턴정보영역 검출방법은 입력 영상프레임(1)을 이루는 픽셀의 방향정보를 이용하여 동일한 방향값을 갖는 구역유닛 세트를 패턴정보 후보영역(8)으로 검출하고, 서로 다른 방향의 패턴정보 후보영역(8)을 구분되게 레이블링한 후 패턴정보영역의 특성에 대응하는 패턴정보 후보영역(8)을 패턴정보 포함영역으로 검출하는 구성을 제공함에 따라, 색상정보를 사용하는 종래 기술과 달리 환경 변화에 강인해져 패턴정보영역의 추출 정밀도와 정확성이 향상되는 특징이 있다.
또한 본 발명의 실시예에 따른 픽셀 방향정보를 사용한 영상정보 내 패턴정보영역 검출방법은 크기조정인수(resizing factor)에 의해 입력 영상프레임(1)의 크기가 자동조정된 후 패턴정보영역 추출을 위한 연산이 수행됨에 따라, 연산처리 속도가 빨라져 신속한 패턴정보영역 검출이 가능해지는 특징이 있으며, 패턴정보 포함영역(8b)에서 불필요한 배경 이미지(9')가 제거되고, 패턴정보 포함영역 이미지(8b)의 기울어짐이 보정되는 후처리 과정이 수행됨에 따라, 패턴정보영역에 대한 검출 오류나 디코딩 오류가 방지되는 특징이 있다.
상술한 바와 같은, 본 발명의 실시예에 따른 픽셀 방향정보를 사용한 영상정보 내 패턴정보영역 검출방법을 상기한 설명 및 도면에 따라 도시하였지만, 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하며 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능하다는 것을 이 분야의 통상적인 기술자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.
1 : 입력 영상프레임 2 : 크기조정 영상프레임
3 : 색상검출 영상프레임 4 : 후보영역 영상프레임
5 : 레이블링 영상프레임 6 : 라인 연산자
6' : 서치 윈도우 7 : 구역유닛
8 : 패턴정보 후보영역 8a : 레이블 영역
8b : 패턴정보 포함영역, 패턴정보 포함영역 이미지
9 : 패턴정보영역 (이미지) 9' : 배경 이미지
10 : 프레임 크기 자동조정알고리즘 20 : 픽셀 색상 분석알고리즘
30 : 픽셀방향 검출 알고리즘 40 : 구역방향 분석알고리즘
50 : 레이블링 알고리즘 60 : 패턴정보 포함영역 검출알고리즘
70 : 각도검출 알고리즘 80 : 이미지 회전알고리즘
90 : 패턴정보영역 추출알고리즘 100 : 분석장치
110 : 메모리
3 : 색상검출 영상프레임 4 : 후보영역 영상프레임
5 : 레이블링 영상프레임 6 : 라인 연산자
6' : 서치 윈도우 7 : 구역유닛
8 : 패턴정보 후보영역 8a : 레이블 영역
8b : 패턴정보 포함영역, 패턴정보 포함영역 이미지
9 : 패턴정보영역 (이미지) 9' : 배경 이미지
10 : 프레임 크기 자동조정알고리즘 20 : 픽셀 색상 분석알고리즘
30 : 픽셀방향 검출 알고리즘 40 : 구역방향 분석알고리즘
50 : 레이블링 알고리즘 60 : 패턴정보 포함영역 검출알고리즘
70 : 각도검출 알고리즘 80 : 이미지 회전알고리즘
90 : 패턴정보영역 추출알고리즘 100 : 분석장치
110 : 메모리
Claims (11)
- 패턴을 이루는 복수의 형상들로 구성된 패턴정보영역(9)이 포함된 대상체에 대한 영상촬영으로 생성된 영상프레임(1)이 분석장치(100)에 입력되는 영상프레임 입력단계와;
분석장치(100)에 설정된 프레임 크기 자동조정알고리즘(10)에 의해 입력 영상프레임(1)의 크기가 조정되어 크기조정 영상프레임(2)이 생성되는 크기조정 영상프레임 생성단계와;
패턴정보영역의 색상 특성에 대응하는 관심 색상 특성값 범위가 분석장치(100)의 메모리(110)에 설정 및 저장되고, 분석장치(100)에 설정된 픽셀 색상 분석알고리즘(20)에 의해 크기조정 영상프레임(2)을 이루는 각 픽셀의 색상 특성값과 관심 색상 특성값 범위가 비교된 다음, 크기조정 영상프레임(2)을 이루는 픽셀 중에서 관심 색상 특성값 범위 내의 색상 특성값을 갖는 픽셀의 색상 특성값만 출력되는 색상검출 영상프레임(3)이 생성되는 색상검출 영상프레임 생성단계와;
분석장치(100)에 설정된 픽셀방향 검출 알고리즘(30)에 포함된 픽셀방향 검출용 라인연산자(line mask)(6)가 색상검출 영상프레임(3)을 이루는 각 픽셀에 적용되고, 픽셀방향 검출 알고리즘(30)에 의해 색상검출 영상프레임(3)을 이루는 픽셀의 방향이 검출되는 픽셀방향 검출단계와;
분석장치(100)에 설정된 구역방향 분석 알고리즘(40)에 포함된 설정크기의 서치 윈도우(search window)(6')에 의해 색상검출 영상프레임(3)이 구역유닛(7)으로 순차적으로 구획되고, 각 구역유닛(7)에 속한 픽셀들에 대한 픽셀방향값 히스토그램이 구역방향 분석 알고리즘(40)에 의해 산출되며, 각 구역유닛(7)의 픽셀방향값 히스토그램 특성분석을 통해 방향을 갖는 구역유닛(7)으로 이루어진 패턴정보 후보영역(8)이 검출되어 출력되는 후보영역 영상프레임(4)이 구역방향 분석 알고리즘(40)에 의해 생성되는 구역방향 분석단계와;
분석장치(100)에 설정된 레이블링 알고리즘(50)에 의해 동일한 방향을 갖는 구역유닛 세트가 구분되어 레이블 영역(8a)으로 레이블링되는 레이블링 영상프레임(5)이 생성되는 영상프레임 레이블링단계와;
분석장치(100)에 설정된 패턴정보 포함영역 검출알고리즘(60)에 의해 패턴정보영역의 크기와 방향 특성에 대응하는 패턴정보 포함영역(8b)이 레이블링 영상프레임(5)으로부터 검출되는 패턴정보 포함영역 검출단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 픽셀 방향정보를 사용한 영상정보 내 패턴정보영역 검출방법. - 제 1항에 있어서,
상기 패턴정보 포함영역 검출단계에서 검출된 패턴정보 포함영역 이미지(8b)가 분석장치(100)에 저장된 패턴정보영역 이미지와 비교되어 기울어진 각도가 분석장치(100)에 설정된 각도검출 알고리즘(70)에 의해 검출되는 패턴정보 포함영역 각도 검출단계와;
분석장치(100)에 설정된 이미지 회전알고리즘(80)에 의해 패턴정보 포함영역 이미지(8b)가 기울어진 각도만큼 회전 보정되는 패턴정보 포함영역 이미지 회전단계와;
분석장치(100)에 설정된 패턴정보영역 추출알고리즘(90)에 의해 패턴정보 포함영역 이미지(8b)로부터 배경 이미지(9')가 제거된 패턴정보영역 이미지가 추출되는 패턴정보영역 추출단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 픽셀 방향정보를 사용한 영상정보 내 패턴정보영역 검출방법. - 삭제
- 제 1항에 있어서,
검은선이 설정패턴을 이루는 바코드를 패턴정보영역(9)으로 검출하기 위한 상기 색상검출 영상프레임 생성단계의 픽셀 색상 분석알고리즘(20)은 YCbCr 색좌표계에서의 패턴정보영역 Cb 중심값과 Cr 중심값을 검출하고 Cb 문턱값과 Cr 문턱값을 설정하여 관심 색상 특성값 범위를 중심값±문턱값으로 정의한 다음, 크기조정 영상프레임(2)을 이루는 각 픽셀의 Cb 수치값과 Cr 수치값을 아래의 [수학식 1]에서와 같이 비교한 후, 관심 색상 특성값 범위 내의 Cb 수치값과 Cr 수치값을 갖는 픽셀에서는 Y 수치값이 출력되도록 하고, 관심 색상 특성값 범위 밖의 Cb 수치값이나 Cr 수치값을 갖는 픽셀에서는 0이 출력되도록 하여 색상검출 영상프레임(3)을 생성시키는 것을 특징으로 하는 픽셀 방향정보를 사용한 영상정보 내 패턴정보영역 검출방법.
[수학식 1]
{Y는 Y 수치값, Cb는 Cb값, Cb_center는 Cb중심값, Cb_Threshold는 Cb문턱값, Cr은 Cr값, Cr_center는 Cr중심값, Cr_Threshold는 Cr문턱값} - 제 1항에 있어서,
상기 픽셀방향 검출단계의 픽셀방향 검출 알고리즘(30)은 색상검출 영상프레임(3)의 각 픽셀이 0°라인연산자, 45°라인연산자, 90°라인연산자, 135°라인연산자를 통과하여 산출된 결과값 중에서 최대값을 갖는 방향을 해당 픽셀의 방향으로 검출하게 되는 것을 특징으로 하는 픽셀 방향정보를 사용한 영상정보 내 패턴정보영역 검출방법. - 제 1항에 있어서,
상기 구역방향 분석단계의 구역방향 분석 알고리즘(40)은 픽셀방향값 히스토그램의 최소 임계값과 최대 임계값을 설정한 다음, 각 구역유닛(7)의 픽셀방향값 히스토그램의 최소값과 최대값을 검출한 후, 최소값이 최소 임계값 미만이고 최대값이 최대 임계값 초과하면 최대값의 픽셀방향값을 해당 구역유닛(7)의 방향으로 검출하고, 최소값이 최소 임계값 이상이거나 최대값이 최대 임계값 이하하면 해당 구역유닛(7)의 방향이 없는 것으로 검출한 다음, 방향을 갖는 구역유닛(7)으로 이루어진 패턴정보 후보영역(8)이 출력되는 후보영역 영상프레임(4)을 생성하게 되는 것을 특징으로 하는 픽셀 방향정보를 사용한 영상정보 내 패턴정보영역 검출방법. - 제 6항에 있어서,
상기 구역방향 분석단계의 구역방향 분석 알고리즘(40)은 서치 윈도우(6')가 서치 윈도우 크기의 1/2만큼 이동하면서 구역유닛(7)이 서로 겹쳐지면서 구획되도록 하여 패턴정보 후보영역(8)의 검출 정확성이 증대되도록 하는 것을 특징으로 하는 픽셀 방향정보를 사용한 영상정보 내 패턴정보영역 검출방법. - 제 1항에 있어서,
상기 영상프레임 레이블링단계의 레이블링 알고리즘(50)은 구역유닛(7)에 픽셀값이 존재하고, 구역유닛(7)의 픽셀방향값이 같으면 동일 물체로서 동일한 방향을 갖는 구역유닛 세트를 레이블 영역(8a)으로 레이블링하고, 구역유닛(7)의 픽셀방향값이 다르면 서로 다른 물체로서 서로 다른 방향을 갖는 레이블 영역(8a)으로 레이블링하여 레이블링 영상프레임(5)을 생성하는 것을 특징으로 하는 픽셀 방향정보를 사용한 영상정보 내 패턴정보영역 검출방법. - 제 1항에 있어서,
상기 패턴정보 포함영역 검출단계의 패턴정보 포함영역 검출알고리즘(60)은 크기 임계값, 픽셀수 임계값, 중심 차이 임계값을 설정한 다음, 레이블 영역(8a)의 크기가 크기 임계값 이상이고, 레이블 영역(8a) 내부의 유효 픽셀수가 픽셀수 임계값 이상이며, 레이블 영역(8a)의 방향이 패턴정보영역(9)의 방향과 일치하며, 레이블 영역(8a)의 중심과 무게중심 차이값이 중심 차이 임계값 미만이면 해당 레이블 영역(8a)을 패턴정보 포함영역(8b)으로 검출하게 되는 것을 특징으로 하는 픽셀 방향정보를 사용한 영상정보 내 패턴정보영역 검출방법. - 제 2항에 있어서,
검은선이 설정패턴을 이루는 바코드를 패턴정보영역(9)으로 검출하기 위한 상기 패턴정보 포함영역 각도 검출단계의 각도검출 알고리즘(70)은 패턴정보 포함영역 이미지(8b)에 포함된 검은선 중에서 각도를 검출해낼 대상을 선택하고, 선택된 검은선의 폭과 세로길이, 검은선의 중심을 찾아내어 각도별로 직선의 방정식을 생성하여 데이터 추출영역을 생성하며, 데이터 추출영역 내부의 픽셀에서 픽셀수 임계값 이하의 픽셀수를 세어 최대 픽셀수를 가지는 각도를 패턴정보 포함영역의 각도로 검출하는 것을 특징으로 하는 픽셀 방향정보를 사용한 영상정보 내 패턴정보영역 검출방법. - 제 2항에 있어서,
검은선이 설정패턴을 이루는 바코드를 패턴정보영역(9)으로 검출하기 위한 상기 패턴정보영역 추출단계의 패턴정보영역 추출알고리즘(90)은 패턴정보영역의 중심픽셀을 기준으로 상하로 이동하면서 표준편차를 구하고, 표준편차값이 설정 임계값 이하이면 패턴정보영역의 위와 아래 경계지점으로 판단한 다음, 패턴정보영역의 중심픽셀을 기준으로 좌우로 이동하면서 표준편차와 평균을 구하고, 표준편차값이 설정 임계값 이하이고 평균값이 설정 임계값 이하일 때 카운트를 증가시키고, 카운트값이 설정 임계값 이상일 때 패턴정보영역의 왼쪽과 오른쪽 경계지점으로 판단하여 패턴정보 포함영역 이미지(8b)로부터 배경 이미지(9')가 제거된 패턴정보영역 이미지를 추출하는 것을 특징으로 하는 픽셀 방향정보를 사용한 영상정보 내 패턴정보영역 검출방법.
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