KR101784584B1 - 레이저 회전을 이용하여 3차원 물체를 판별하는 장치 및 방법 - Google Patents

레이저 회전을 이용하여 3차원 물체를 판별하는 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

레이저 회전을 이용하여 3차원 물체를 판별하는 장치 및 방법이 개시된다. 3차원 물체 판별 장치는, 레이저 스캐너를 이용하여 공간 상의 이동 물체를 스캐닝(scanning)함으로써 이동 물체의 3차원 점 정보(point cloud)를 수집하는 정보 수집부, 상기 레이저 스캐너가 상하 및 좌우 방향으로 회전하도록 제어하는 회전 제어부, 상기 3차원 점 정보를 메시(mesh) 정보로 변환하는 메시 변환부, 및 미리 수집된 복수의 이동 물체들 각각의 3차원 메시 정보가 저장된 데이터베이스로부터 변환된 상기 메시 정보와 매칭하는 이동 물체를 결정하는 물체 결정부를 포함할 수 있다.

Description

레이저 회전을 이용하여 3차원 물체를 판별하는 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR DETERMING 3D OBJECT USING ROTATION OF LASER}
본 발명의 실시예들은 고정형 레이저 거리 측정 모듈을 이용하여 움직이는 물체의 3차원 형상을 획득하고, 획득된 3차원 형상에 기초하여 물체의 종류를 판별하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
컴퓨터 비전을 이용한 물체 인식 방법은 물체 인식을 위해 이용되는 영상 정보의 촬영 시각 및 날씨 등의 촬영 환경에 따라 정확도의 편차가 크다. 촬영 환경에 따른 물체 인식률을 개선하기 위해 복잡한 알고리즘이 이용되나, 상기 알고리즘을 이용하면 계산 복잡도가 증가하여 물체 인식에 걸리는 시간이 매우 길어진다. 이처럼, 물체 인식에 소요되는 시간의 증가로 인해 전력소모량이 증가하며, 실시간 처리가 어렵다.
특히, 물체를 인식하는 측정 기구로부터 물체가 멀리 떨어진 경우, 복안 촬영 장비를 이용하여 3차원 형상 획득 시 해당 물체의 깊이 정보를 얻는데 어려움이 존재한다. 즉, 해상도의 한계로 인해 측정된 물체의 깊이 정보로는 3차원 형상을 생성하는 데 어려움이 존재한다.
한국등록특허 10-1188584호는 카메라와 레이저 스캐너를 이용하여 차량 전방의 물체를 판별하는 기술을 기재하고 있다.
본 발명은 고정형 레이저 거리 측정 장치를 수평방향 및 수직방향으로 회전시켜 이동물체를 스캐닝하고, 스캐닝된 이동물체로부터 이동물체의 깊이 정보를 이용하여 3차원 형상화를 구현하여 물체의 종류를 결정하는 기술에 관한 것이다.
3차원 물체 판별 장치는, 레이저 스캐너를 이용하여 공간 상의 이동 물체를 스캐닝(scanning)함으로써 이동 물체의 3차원 점 정보(point cloud)를 수집하는 정보 수집부, 상기 레이저 스캐너가 상하 및 좌우 방향으로 회전하도록 제어하는 회전 제어부, 상기 3차원 점 정보를 메시(mesh) 정보로 변환하는 메시 변환부, 및 미리 수집된 복수의 이동 물체들 각각의 3차원 메시 정보가 저장된 데이터베이스로부터 변환된 상기 메시 정보와 매칭하는 이동 물체를 결정하는 물체 결정부를 포함할 수 있다.
일측면에 따르면, 상기 회전 제어부는, 상기 레이저 스캐너가 'ㄹ'자 형상으로 회전하도록 제어할 수 있다.
다른 측면에 따르면, 상기 정보 수집부는, 상기 공간 상에 이동 물체가 없는 경우의 배경을 스캐닝하도록 상기 레이저 스캐너를 제어하고, 스캐닝된 배경의 깊이 정보를 보조기억장치에 저장할 수 있다. 이때, 상기 회전 제어부는, 상기 배경의 깊이 정보와 측정 중인 상기 이동 물체의 깊이 정보에 기초하여 상기 레이저 스캐너를 회전하기 위한 회전 시작 위치를 결정하고, 미리 정의된 회전 방향에 따라 상기 레이저 스캐너가 회전하도록 제어할 수 있다.
또 다른 측면에 따르면, 상기 회전 제어부는, 상기 배경의 깊이 정보가 상기 이동 물체의 깊이 정보와 기정의된 오차범위 내에서 일치함에 따라, 상기 레이저 스캐너의 수평 방향 회전이 수직 방향 회전으로 전환되도록 제어할 수 있다.
3차원 물체 판별 방법은, 레이저 스캐너를 이용하여 공간 상의 이동 물체를 스캐닝(scanning)함으로써 이동 물체의 3차원 점 정보(point cloud)를 수집하는 단계, 상기 레이저 스캐너가 상하 및 좌우 방향으로 회전하도록 제어하는 단계, 상기 3차원 점 정보를 메시(mesh) 정보로 변환하는 단계, 및 미리 수집된 복수의 이동 물체들 각각의 3차원 메시 정보가 저장된 데이터베이스로부터 변환된 상기 메시 정보와 매칭하는 이동 물체를 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
고정형 레이저 거리 측정 장치를 수평방향 및 수직방향으로 회전시킴에 따라 이동물체의 넓이와 길이에 구애받지 않고 이동물체를 스캐닝하며, 스캐닝을 통해 획득된 이동물체의 깊이정보에 기초하여 이동물체와 관련된 3차원 형상화를 구현함으로써, 영상 처리로는 힘든 물체의 깊이 정보를 얻을 수 있으며, 보다 정확히 물체의 종류를 결정할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 있어서, 3차원 물체 판별 장치의 내부 구성을 도시한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 있어서, 레이저를 회전시켜 3차원 물체를 판별하는 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 있어서, 레이저를 통해 감지되는 좌표계를 설명하기 위해 제공되는 도면이다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
본 실시예들은 레이저 스캐너(laser scanner)를 이용하여 물체를 인식하는 기술에 관한 것으로, 특히, 물체 인식을 위해 이용되는 고정된 레이저 스캐너를 회전 모듈을 이용하여 회전시키고, 레이저 스캐너가 회전하면서 이동 물체를 스캐닝하여 획득된 이동물체의 깊이정보에 기초하여 이동물체의 종류를 결정하는 기술에 관한 것이다.
본 실시예들에서, 이동물체는, 레이저 스캐너를 통해 스캔 또는 촬영되는 대상으로서, 사람, 동물, 차량 등과 같이 움직이는 대상일 수 있다. 예컨대, 레이저 스캐너는 이동물체를 인식하고자 하는 지역 주변에 위치하는 도로변, 골목의 기둥 등에 장착될 수 있으며, 3차원 물체 판별 장치는, 상기 레이저 스캐너를 통해 스캐닝된 이동물체 관련 정보에 기초하여 이동 물체의 종류를 결정할 수 있다. 예컨대, 3차원 물체 판별 장치는, 레이저 스캐너에 탑재될 수도 있고, 레이저 스캐너와는 별도로 위치하여 레이저 스캐너의 회전, 정보 수집 등을 제어할 수 있다.
본 명세서에서, 레이저 스캐너를 상하로 이동시켜 이동물체를 스캐닝함에 따라, 이동 물체의 높이를 판단할 수 있다. 예컨대, 레이저 스캐너가 상하방향으로 이동하면서 이동물체를 스캐닝함에 따라, 상하 이동 크기에 따라서 이동물체의 높이가 결정도리 수 있다. 그러면, 엔코더(encoder)를 이용하여 이동물체의 상하 높이가 측정될 수 있으며, 상하 높이를 나타내는 Z축 좌표가 생성될 수 있다. 그리고, 레이저 스캐너가 좌우방향으로 이동하면서 이동물체를 스캐닝함에 따라, 이동물체의 넓이와 길이에 관계없이 이동물체를 스캐닝할 수 있다. 그러면 엔코더를 이용하여 좌우의 회전을 측정하여 X축의 좌표가 생성될 수 있다. 그리고, 레이저 스캐너가 상하 또는 좌우 방향으로 이동하면서 이동물체를 스캐닝함에 따라, 레이저 스캐너로부터 이동물체까지의 거리정보가 이동물체의 깊이정보로서 생성될 수 있으며, 상기 이동물체의 깊이정보가 Y축 좌표로 생성될 수 있다. 그러면, 3차원 물체 판별 장치는 생성된 X, Y, Z축 좌표에 기초하여 이동물체를 3차원 맵핑함으로써, 스캐닝된 이동물체의 종류를 결정할 수 있다. 이때, 상기 X, Y, Z축 좌표와 레이저 스캐너로부터 이동물체까지의 거리인 깊이정보를 이용하여 3차원 렌더링(rendering)이 수행될 수 있다. 예컨대, 좌우 회전축과 상하로 이동하면서 렌더링하는 경우 XZ값은 엔코더를 이용하여 결정되고, Y값은 레이저 스캐너로부터 이동물체까지의 거리인 깊이정보에 기초하여 결정될 수 있다. 그리고, XZ값 및 Y값을 미리 정의된 렌더링 알고리즘에 적용함으로써, 3차원 그래픽 렌더링이 수행될 수 있다.
본 명세서에서, 회전 모듈이 'ㄹ'자 형상을 그리며 레이저 거리 측정 모듈을 회전시킴에 있어서, 레이저 거리 측정 모듈이 수평 방향으로 회전하며 스캐닝하는 경우에만 배경 및 이동 물체의 거리정보인 깊이정보가 획득될 수 있으며, 수직방향 회전 시에는 깊이정보가 획득되지 않음을 가정한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 있어서, 3차원 물체 판별 장치의 내부 구성을 도시한 블록도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 있어서, 레이저를 회전시켜 3차원 물체를 판별하는 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 1을 참고하면, 3차원 물체 판별 장치(100)는 정보 수집부(110), 회전 제어부(120), 메시 변환부(130), 및 물체 결정부(140)를 포함할 수 있다. 그리고, 도 2의 3차원 물체를 판별하는 각 단계들(210 내지 250 단계)은 도 1에 도시된 3차원 판별 장치의 구성요소(정보 수집부, 회전 제어부, 메시 변환부, 및 물체 결정부)에 의해서 수행될 수 있다.
도 1에서는 레이저 스캐너를 도시하지는 않았으나, 레이저 스캐너는 3차원 물체 판별 장치(100)에 탑재될 수도 있고, 3차원 물체 판별 장치(100)와는 별도로 구성되어 원격으로 스캐닝된 정보를 3차원 물체 판별 장치(100)로 전송할 수도 있다. 예컨대, 별도로 구성된 경우, 레이저 스캐너는 스캐닝된 이동물체 관련 정보를 유선 또는 무선으로 3차원 물체 판별 장치(100)로 제공할 수 있다.
210 단계에서, 레이저 스캐너는 레이저 스캐너 주변에 위치하는 이동물체를 감지할 수 있다.
예를 들어, 레이저 스캐너는 인체에 해가 없을 정도로 기정의된 미비한 출력의 근적외선 레이저 스캐너가 설치된 주변 공간에 방사함으로써, 주변 공간에서 움직이는 이동물체 또는 배경을 스캐닝할 수 있다. 이때, 이동물체가 존재하는 경우, 레이저 스캐너는 공간 상에 상기 근적외선을 방사함으로써 이동물체의 움직임을 감지하여, 이동물체가 존재함을 감지할 수 있다. 이동물체가 존재하지 않는 경우, 레이저 스캐너는 상기 근적외선이 방사된 공간 상에 움직임 변화가 없음에 따라 이동물체가 존재하지 않음을 감지할 수 있다.
예를 들어, 레이저 스캐너는 기정의된 일정 시간간격(수 μs ~ ms)으로 이동물체를 감지하여, 감지결과(예컨대, 이동물체 감지 또는 이동물체 없음)를 3차원 물체 판별 장치로 전송할 수 있다.
220 단계에서, 이동물체가 존재하지 않는 경우, 레이저 스캐너는 상기 근적외선이 방사된 공간에 해당하는 배경을 스캐닝하여, 스캐닝된 배경의 깊이정보를 3차원 물체 판별 장치로 전송할 수 있다.
그러면, 정보 수집부(110)는 배경의 깊이정보를 일정 시간간격으로 수신하여 보조기억장치에 축적되어 저장될 수 있다. 보조기억장치에 축적된 배경의 깊이정보는, 이동 물체가 감지된 경우, 감지된 이동물체와 배경 간의 경계를 구분하기 위해 이용될 수 있다.
230 단계에서, 이동물체가 존재하는 것으로 감지된 경우, 즉, 정보 수집부(110)에서 수집된 감지 결과가 이동물체가 감지된 것임을 나타내는 정보를 포함하는 경우, 정보 수집부(110)는 레이저 스캐너가 이동물체를 스캐닝하도록 제어하여 스캐닝된 이동물체로부터 3차원 점 정보(point cloud)를 수집할 수 있다. 이때, 회전 제어부(120)는 'ㄹ'자 형상으로 레이저 스캐너가 회전하도록 제어하는 명령을 레이저 스캐너로 전송할 수 있다.
예를 들어, 회전 제어부(120)는 레이저 스캐너를 구성하는 모듈들 중 레이저 스캐너로부터 이동물체까지의 거리인 깊이 정보를 측정하는 레이저 거리 측정 모듈이 회전되도록 제어할 수 있다. 그러면, 레이저 거리 측정 모듈은 회전 제어부(120)의 명령에 따라 상하방향 또는 좌우방향으로 회전이동하며, 결국 'ㄹ'자 형상을 반복하여 회전하면서 이동물체를 스캐닝할 수 있다. 레이저 거리 측정 모듈이 회전하면서 이동물체를 스캐닝함에 따라, 회전 각도와 이동물체의 깊이정보가 획득될 수 있다. 그러면, 레이저 스캐너는 상기 회전 각도 및 이동 물체의 깊이 정보를 3차원 물체 판별 장치로 전송할 수 있으며, 정보 수집부(110)는 회전 각도와 이동물체의 깊이정보를 서로 연관하여 보조기억장치에 저장할 수 있다.
이때, 레이저 스캐너를 회전하도록 제어함에 있어서, 회전 제어부(120)는 배경의 깊이정보와 측정 중인 이동물체의 깊이정보에 기초하여 레이저 스캐너를 회전하기 위한 회전 시작 위치를 결정할 수 있다. 예를 들어, 회전 제어부(120)는 보조기억장치에 이미 저장된 이동물체와 관련된 배경의 깊이정보와 현재 측정 중인 이동물체의 깊이정보를 비교할 수 있다. 비교 결과, 배경의 깊이정보와 이동물체의 깊이정보 간의 차이가 기정의된 임계값 이상 차이가 나는 지점을 회전 시작 위치로 결정할 수 있다. 그러면, 회전 제어부(120)는 회전 시작 위치로 레이저 거리 측정 모듈을 정렬시키기 위한 제어 명령을 레이저 스캐너로 전송할 수 있다. 그러면, 상기 회전 시작 위치로 정렬한 레이저 스캐너는 미리 정의된 회전 방향에 따라 회전하면서 이동물체를 스캐닝할 수 있다. 이때, 회전 방향에 따른 최대 회전각도, 즉, 수평방향 최대 회전각도와 수직방향 최대 회전각도는 3차원 물체 판별 장치의 처리 성능을 고려하여 관리자에 의해 미리 설정될 수 있다.
240 단계에서, 메시 변환부(130)는 레이저 스캐너가 회전하면서 이동물체를 스캐닝함에 따라, 수집된 이동물체의 3차원 점 정보를 3차원 메시 정보로 변환할 수 있다. 여기서, 3차원 메시 정보는 3차원 점 정보(point cloud)로부터 산출된 3차원 면 정보로서, 이동 물체의 실제 형상을 나타낼 수 있다. 예컨대, 3차원 메시 정보는 이동 물체가 사람(여성, 남성, 아이, 노인, 성인 등)인 경우, 사람의 형상, 동물(강아지, 고양이, 소, 닭 등)인 경우, 동물의 형상, 차량인 경우, 차량(자동차, 트럭, 버스, 자전거, 오토바이, 전동바이크 등)의 형상 등을 나타낼 수 있다.
250 단계에서, 물체 결정부(140)는 변환된 3차원 메시 정보와 데이터베이스에 기초하여 이동물체를 결정할 수 있다.
여기서, 데이터베이스에는 미리 수집된 복수의 물체들 각각의 3차원 메시 정보가 각 물체관련 정보와 함께 매칭되어 기저장되어 관리될 수 있다. 예를 들어, 물체가 아이인 경우, 아이의 3차원 메시 정보와 아이의 키, 나이 등이 연관되어 데이터베이스에 기저장될 수 있으며, 물체가 차량인 경우, 차량의 3차원 메시 정보와 차종(예컨대, 경차, 중형, 대형 등), 모델명, 차량 이름 등의 정보가 연관되어 데이터베이스에 기저장될 수 있다.
그러면, 물체 결정부(140)는 상기 변환된 3차원 메시 정보와 매칭하는 3차원 메시 정보를 데이터베이스에서 결정할 수 있으며, 매칭하는 3차원 메시 정보와 연관하여 저장된 이동 물체관련 정보에 기초하여 이동물체를 결정할 수 있다. 이때, 물체 결정부(140)는 상기 변환된 3차원 메시 정보와 기정의된 오차범위 내에서 매칭하는 3차원 메시 정보를 데이터베이스에서 결정할 수 있다. 예컨대, 물체 결정부(140)는 데이터베이스에 기저장된 3차원 메시 정보들 중 상기 변환된 3차원 메시 정보와 오차범위 내에서 매칭하는 3차원 메시 정보들을 후보군으로 결정하고, 결정된 후보군들 중 상기 변환된 3차원 메시 정보와 가장 많이 일치하는 메시 정보를 이동 물체의 종류 판별을 위해 이용될 최종 메시 정보로 결정할 수 있다. 그리고, 물체 결정부(140)는 최종 메시 정보에 해당하는 이동물체 관련 정보에 기초하여 이동물체가 사람인지, 동물인지, 차량인지 등을 결정할 수 있으며, 결정된 이동 물체의 종류와 함께 이동물체 관련 정보를 디스플레이를 통해 제공할 수 있다.
한편, 상기 변환된 3차원 메시 정보와 데이터베이스에 기저장된 3차원 메시 정보들 각각 간의 일치율이 기정의된 매칭 기준값 이상인 경우, 즉, 일치율이 오차범위 이상인 경우, 물체 결정부(140)는 이동물체의 종류 판별을 실패한 것으로 처리할 수 있다. 이처럼, 실패로 처리된 경우, 물체 결정부(140)는 이동물체의 크기정보(예컨대, 이동물체의 높이, 넓이 등)에 기초하여 이동물체를 감싸는 최소의 육면체, 직육면체 등의 다면체를 인식 결과로 디스플레이를 통해 제공할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 있어서, 레이저를 통해 감지되는 좌표계를 설명하기 위해 제공되는 도면이다.
도 3에 따르면, 보조기억장치에 저장되는 배경의 깊이정보 및 이동물체의 깊이정보는 구좌표계의 좌표 표시 방법
Figure 112016005750660-pat00001
을 따를 수 있으며, 레이저 스캐너는 레이저 거리 측정 모듈 및 회전 모듈을 포함할 수 있다. 여기서, r은 레이저 스캐너, 구체적으로는 레이저 거리 측정 모듈로부터 측정대상(예컨대, 배경, 이동물체)까지의 거리를 나타내고,
Figure 112016005750660-pat00002
는 레이저 거리 측정 모듈을 회전시키는 회전모듈로부터 천정을 이은 가상의 직선을 z-축이라 가정 시, z-축과 측정대상 및 레이저 거리 측정 모듈을 잇는 가상의 벡터
Figure 112016005750660-pat00003
이 이루는 각 중 작은 것에 해당할 수 있다. 그리고,
Figure 112016005750660-pat00004
는 회전 모듈에서부터 미리 지정된 지평선의 한 지점까지를 이은 직선으로부터 상기 가상의 벡터
Figure 112016005750660-pat00005
의 지평선의 평면으로 투영되어 이루는 각을 나타낼 수 있다.
이처럼, 이동물체에 해당하는 배경의 깊이정보와 이동물체의 깊이정보는
Figure 112016005750660-pat00006
의 구좌표계를 따르며, 회전 제어부(120)는 배경의 깊이정보에 해당하는 r값과 이동물체의 깊이정보에 해당하는 r값을 비교하고, 비교결과 r값의 차이값이 미리 정의된 임계값 이상에 해당하는 점을 찾아 회전 시작 위치로 결정할 수 있다. 그러면, 회전 제어부(120)의 제어명령에 따라 레이저 거리 측정 모듈은 회전 시작 위치로 정렬하며, 회전 시작 위치를 시작점으로 레이저 거리 측정 모듈은 기정의된 회전 방향에 따라 'ㄹ' 형상을 그리며 이동물체를 스캐닝함으로써 이동물체의 수평방향 깊이정보(즉, 수평방향의 거리정보)를 획득하여 정보 수집부(110)로 전송할 수 있다.
이때, 레이저 거리 측정 모듈은 회전 시 어느 일 순간에 수평 또는 수직 회전만을 수행할 수 있다. 즉, 레이저 스캐너가 회전함에 있어서, 수평 방향으로 회전 중에 수직 방향으로 회전 방향이 전환될 수 있다. 예컨대, 회전 제어부(120)는 배경의 깊이정보와 이동물체의 깊이정보가 기정의된 오차범위 내에서 일치하는 시점을 레이저 스캐너의 회전 방향을 수평 방향 회전에서 수직 방향 회전으로 전환하는 시점으로 결정할 수 있다. 즉, 배경의 깊이정보에 해당하는 r값과 이동물체의 깊이정보에 해당하는 r값이 오차범위 내에서 일치하는 시점이 회전방향 전환시점으로 결정될 수 있다. 그러면, 회전 제어부(120)는 회전 방향을 수직방향으로 전환하도록 제어하는 명령을 회전 모듈로 전송할 수 있다. 그러면, 회전 모듈이 수직방향으로 이동하여, 결국 레이저 거리 측정 모듈이 수직방향으로 회전될 수 있다. 그리고, 회전 모듈이 수직방향으로 회전한 이후, 수평회전을 통해 산출되는 이동물체에 대한 처음 n개의 표본의 깊이정보가 배경의 깊이정보와 일치하는 경우, 이동물체의 깊이정보 산출이 종료될 수 있다.
이때, 회전 모듈이 'ㄹ'자 형상을 그리며 레이저 거리 측정 모듈을 회전시킴에 있어서, 레이저 거리 측정 모듈이 수평 방향으로 회전하며 스캐닝하는 경우에만 배경 및 이동 물체의 거리정보인 깊이정보가 획득될 수 있으며, 수직방향 회전시에는 깊이정보가 획득되지 않을 수 있다. 그리고, 레이저 거리 측정 모듈에서 스캐닝을 통해 측정된 거리정보에 해당하는 수평방향 해상도는 회전모듈의 회전속도에 반비례하고, 레이저 거리 측정모듈의 샘플링 주파수에 정비례할 수 있다. 레이저 거리 측정 모듈에서 스캐닝을 통해 측정된 거리정보에 해당하는 수직방향 해상도는 회전모듈의 일회 수직방향 회전각도에 반비례할 수 있다.
레이저 스캐너를 'ㄹ'자로 회전하면서 이동물체의 깊이정보를 산출하는 과정이 종료되면, 메시 변화부(130)는 이동물체의 각 구좌표 위치
Figure 112016005750660-pat00007
에 대한 3차원 점 정보를 직교좌표(x,y,z)로 변환할 수 있다. 예를 들어, 아래의 수학식 1에 기초하여 구좌표가 직교좌표로 변환될 수 있다.
Figure 112016005750660-pat00008
수학식 1에 따라 산출되는 이동물체의 깊이정보는 각 점의 측정 시각이 동일하지 않으므로, 깊이정보를 시각화하였을 때 상부에 비해 하부가 한쪽으로 쏠리는 왜곡 현상이 발생할 수 있다. 이동물체의 이동속도가 빠를수록 왜곡이 심해질 수 있다. 이에 따라, 회전 제어부(120)는 이동물체의 이동속도를 고려하여 회전모듈의 회전속도를 제어함으로써, 이동물체의 이동에 따른 점 정보 쏠림(왜곡) 현상을 완화시킬 수 있다. 예를 들어, 이동물체의 이동속도가 기준 회전속도 대비 기정의된 기준 이동속도보다 빠른 경우, 이동속도의 증가량에 비례하여 상기 기준 회전속도보다 빠르게 회전하도록 상기 회전모듈의 회전속도가 제어될 수 있다. 이외에, 회전 제어부(120)는 레이저 거리 측정 모듈의 샘플링 주파수가 높아지도록 제어하여, 쏠림을 감소 또는 최소화할 수 있다. 이처럼, 이동물체의 이동속도에 따른 쏠림현상이 회전모듈의 회전속도 및 샘플링 주파수를 제어하여 완화됨으로써, 물체 인식과정에서의 인식률 저하가 감소 또는 최소화될 수 있다.
다시 수학식 1을 참고하면, 직교좌표로 변환된 3차원 점 직교좌표정보는 측정 대상인 이동물체의 일 면을 나타낼 수 있다. 여기서, 3차원 점 직교좌표정보는 3차원 메시 정보로서, 선형 좌표 변환을 이용하여 3차원 직교 좌표계의 제1팔분공간으로 옮겨져 3차원 점 정보를 기반으로 하는 물체 인식 알고리즘에 적용되어, 이동물체의 종류 판별을 위해 이용될 수 있다.
예를 들어, 데이터베이스에 구축된 여러 무체의 3차원 메시 정보와 이동물체의 3차원 메시 정보(3차원 점 직교좌표정보)를 비교하고, 비교 결과 일치율이 가장 높은 3차원 메시 정보에 해당하는 물체관련 정보에 기초하여 이동물체의 종류 및 정체(identity)가 결정될 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 회전 모듈을 이용하여 레이저 거리 측정 모듈을 회전시키고, 레이저 거리 측정 모듈을 통해 레이저 스캐너로부터 이동물체까지의 거리를 측정하여 이동물체의 깊이정보를 획득함으로써, 촬영 시 주변 상황에 따라 인식의 정확도 편차가 큰 컴퓨터 비전의 사용없이 보다 정확하게 이동물체를 결정할 수 있다. 즉, 물체 인식의 정확도가 향상될 수 있다.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.

Claims (5)

  1. 레이저 스캐너를 이용하여 공간 상의 이동 물체를 스캐닝(scanning)함으로써 이동 물체의 3차원 점 정보(point cloud)를 수집하는 정보 수집부;
    상기 레이저 스캐너가 상하 및 좌우 방향으로 회전하도록 제어하는 회전 제어부;
    상기 3차원 점 정보를 메시(mesh) 정보로 변환하는 메시 변환부; 및
    미리 수집된 복수의 이동 물체들 각각의 3차원 메시 정보가 저장된 데이터베이스로부터 변환된 상기 메시 정보와 매칭하는 이동 물체를 결정하는 물체 결정부
    를 포함하고,
    상기 정보 수집부는,
    상기 스캐닝을 통해 이동 물체가 존재하지 않는 것으로 감지됨에 따라, 배경을 스캐닝하도록 상기 레이저 스캐너를 제어하고, 스캐닝된 배경의 깊이 정보를 미리 정의된 일정 시간간격으로 보조기억장치에 축적하여 저장하고,
    상기 회전 제어부는,
    상기 보조기억장치에 상기 배경의 깊이 정보를 저장한 이후, 상기 스캐닝을 통해 이동 물체가 감지된 경우,
    상기 보조기억장치에 축적 저장된 상기 배경의 깊이 정보와 감지된 상기 이동 물체의 깊이 정보에 기초하여 상기 레이저 스캐너를 회전하기 위한 회전 시작 위치를 결정하고, 미리 정의된 회전 방향에 따라 상기 레이저 스캐너가 회전하도록 제어하는 것
    을 특징으로 하는 3차원 물체 판별 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 회전 제어부는,
    상기 레이저 스캐너가 'ㄹ'자 형상으로 회전하도록 제어하는 것
    을 특징으로 하는 3차원 물체 판별 장치.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 회전 제어부는,
    상기 배경의 깊이 정보가 상기 이동 물체의 깊이 정보와 기정의된 오차범위 내에서 일치함에 따라, 상기 레이저 스캐너의 수평 방향 회전이 수직 방향 회전으로 전환되도록 제어하는 것
    을 특징으로 하는 3차원 물체 판별 장치.
  5. 레이저 스캐너를 이용하여 공간 상의 이동 물체를 스캐닝(scanning)함으로써 이동 물체의 3차원 점 정보(point cloud)를 수집하는 단계;
    상기 레이저 스캐너가 상하 및 좌우 방향으로 회전하도록 제어하는 단계;
    상기 3차원 점 정보를 메시(mesh) 정보로 변환하는 단계; 및
    미리 수집된 복수의 이동 물체들 각각의 3차원 메시 정보가 저장된 데이터베이스로부터 변환된 상기 메시 정보와 매칭하는 이동 물체를 결정하는 단계
    를 포함하고,
    상기 스캐닝을 통해 이동 물체가 존재하지 않는 것으로 감지됨에 따라, 배경을 스캐닝하도록 상기 레이저 스캐너가 제어되고, 스캐닝된 배경의 깊이 정보는 미리 정의된 일정 시간간격으로 보조기억장치에 축적하여 저장되고,
    상기 제어하는 단계는,
    상기 보조기억장치에 상기 배경의 깊이 정보를 저장한 이후, 상기 스캐닝을 통해 이동 물체가 감지된 경우, 상기 보조기억장치에 축적 저장된 상기 배경의 깊이 정보와 감지된 상기 이동 물체의 깊이 정보에 기초하여 상기 레이저 스캐너를 회전하기 위한 회전 시작 위치를 결정하고, 미리 정의된 회전 방향에 따라 상기 레이저 스캐너가 회전하도록 제어하는 것
    을 특징으로 하는 3차원 물체 판별 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2005070840A (ja) 2003-08-25 2005-03-17 East Japan Railway Co 三次元モデル作成装置、三次元モデル作成方法、及び三次元モデル作成プログラム

Cited By (1)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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