KR101891980B1 - 회전체의 회전 특성 측정 방법 및 장치 - Google Patents

회전체의 회전 특성 측정 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

회전체의 회전 특성 측정 방법 및 장치가 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 회전체의 회전 특성 측정 방법은, 측정 장치의 내부 변수에 대한 보정 정보 및 외부 변수에 대한 보정 정보를 기반으로 보정 행렬을 생성하는 단계, 서로 다른 배율에 따라 회전체에 대한 복수의 회전 영상을 획득하는 단계 및 보정 행렬 및 복수의 회전 영상의 위치 정보를 기반으로 회전체의 기준 위치들을 생성하는 단계를 포함한다. 본 발명에 의하면, 회전체의 회전 특성을 정확하게 측정할 수 있다.

Description

회전체의 회전 특성 측정 방법 및 장치{METHOD FOR MEASURING SPIN CHARACTER OF ROTATING BODY AND APPARATUS THEREOF}
본 발명은 회전체의 회전 특성 측정 방법 및 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 회전체의 선속도, 각속도와 같은 회전 특성을 측정하기 위한 회전체의 회전 특성 측정 방법 및 장치에 관한 것이다.
일반적으로 회전체의 회전 특성(예를 들어, 선속도, 각속도 등)을 측정하는 기술은 가상 골프, 야구, 축구, 테니스 게임과 같은 회전체의 운동 시뮬레이션을 이용한 가상 스포츠 게임 분야에서 널리 사용되고 있다.
종래 회전체의 회전 특성을 측정하는 기술로 레이더를 사용하여 회전 특성을 측정하는 기술, 카메라를 사용하여 회전 특성을 측정하는 기술 등이 있다. 레이더를 사용하여 회전 특성을 측정하는 기술은 도플러 레이더를 사용하여 고주파 신호를 회전체에 송출하고 회전체로부터 반사된 고주파 신호의 특성(예를 들어, 크기, 변조 특성 등)을 분석하여 회전체의 회전 특성을 측정한다. 이러한 레이더 방식은 회전체의 선속도, 회전율을 정확하게 측정할 수 있으나, 회전체의 회전축을 직접 측정할 수 없고 레이더 기반의 회전 특성 측정 시스템을 개발하는데 많은 비용이 소모되는 문제점이 있다.
한편, 카메라를 사용하여 회전 특성을 측정하는 기술은 카메라를 통해 획득한 회전체의 영상을 분석하여 회전체의 회전 특성을 측정한다. 이러한 카메라 방식은 고가의 고속 카메라를 사용하는 경우 회전체의 선속도, 각속도를 정확하게 측정할 수 있으나, 고속 카메라 기반의 회전 특성 측정 시스템을 개발하는데 많은 비용이 소모되는 문제점이 있다.
한편, 다중 노출 카메라를 사용하는 경우에는 적은 비용으로 회전 특성 측정 시스템을 개발할 수 있으나, 다중 노출 카메라 기반의 회전 특성 측정 시스템은 회전체의 선속도, 각속도를 정확하게 측정할 수 없는 문제점 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 양안 다중 노출 카메라를 기반으로 회전체의 회전 특성을 정확하게 측정하기 위한 회전체의 회전 특성 측정 방법을 제공하는 데 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 다른 목적은, 양안 다중 노출 카메라를 기반으로 회전체의 회전 특성을 정확하게 측정하기 위한 회전체의 회전 특성 측정 장치를 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 회전체의 회전 특성 측정 방법은, 상기 측정 장치의 내부 변수에 대한 보정 정보 및 외부 변수에 대한 보정 정보를 기반으로 보정 행렬을 생성하는 단계, 서로 다른 배율에 따라 상기 회전체에 대한 복수의 회전 영상을 획득하는 단계 및 상기 보정 행렬 및 상기 복수의 회전 영상의 위치 정보를 기반으로 상기 회전체의 기준 위치들을 생성하는 단계를 포함한다.
여기서, 상기 보정 행렬을 생성하는 단계는, 서로 다른 배율에 따라 보정판에 대한 복수의 보정 영상을 획득하는 단계, 상기 복수의 보정 영상을 기반으로 상기 내부 변수에 대한 보정 정보를 생성하는 단계, 상기 측정 장치의 위치 정보를 기반으로 상기 외부 변수에 대한 보정 정보를 생성하는 단계 및 상기 내부 변수에 대한 보정 정보 및 상기 외부 변수에 대한 보정 정보를 기반으로 상기 보정 행렬을 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 회전체의 기준 위치들을 생성하는 단계는, 상기 복수의 회전 영상을 기반으로 상기 회전체의 2차원 위치 정보를 생성하는 단계, 상기 보정 행렬 및 상기 회전체의 2차원 위치 정보를 기반으로 상기 회전체의 3차원 위치 정보를 생성하는 단계 및 상기 회전체의 3차원 위치 정보 중 상기 2차원 위치 정보와의 차이가 미리 결정된 기준을 만족하는 3차원 위치 정보를 상기 회전체의 기준 위치로 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 회전체의 회전 특성 측정 방법은, 상기 회전체의 기준 위치들 간의 차이를 기반으로 상기 회전체의 선속도를 산출하는 단계를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 회전체의 회전 특성 측정 방법은, 상기 회전체의 기준 위치들 간의 회전 변화를 기반으로 상기 회전체의 각속도를 산출하는 단계를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 회전체의 각속도를 산출하는 단계는, 상기 복수의 회전 영상 중 상대적으로 배율이 높은 회전 영상의 기준 위치들에 대응하는 2차원 위치 정보를 선택하는 단계, 상기 2차원 위치 정보를 기반으로 상기 회전체의 중심점에 대한 오차가 보정된 2차원 후보 위치 정보를 생성하는 단계, 상기 2차원 후보 위치 정보에 따른 회전 변화 중 영상 정합에 따른 오차가 미리 결정된 기준을 만족하는 회전 변화를 기반으로 회전 행렬을 생성하는 단계 및 상기 회전 행렬을 기반으로 상기 회전체의 각속도를 산출하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 회전체의 회전 특성 측정 장치는, 회전체에 대한 제1 회전 영상 및 보정판에 대한 제1 보정 영상을 획득하는 제1 획득부, 상기 제1 획득부와 다른 배율로, 상기 회전체에 대한 제2 회전 영상 및 상기 보정판에 대한 제2 보정 영상을 획득하는 제2 획득부 및 상기 제1 보정 영상, 상기 제2 보정 영상, 상기 제1 획득부에 대한 위치 정보 및 상기 제2 획득부에 대한 위치 정보를 기반으로 보정 행렬을 생성하고, 상기 보정 행렬, 상기 제1 회전 영상 및 제2 회전 영상을 기반으로 상기 회전체의 기준 위치를 생성하는 처리부를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 처리부는, 상기 제1 보정 영상 및 상기 제2 보정 영상을 기반으로 내부 변수에 대한 보정 정보를 생성하고, 상기 제1 획득부에 대한 위치 정보 및 상기 제2 획득부에 대한 위치 정보를 기반으로 외부 변수에 대한 보정 정보를 생성하고, 상기 내부 변수에 대한 보정 정보 및 상기 외부 변수에 대한 보정 정보를 기반으로 상기 보정 행렬을 생성할 수 있다.
여기서, 상기 처리부는, 상기 제1 회전 영상 및 상기 제2 회전 영상을 기반으로 상기 회전체의 2차원 위치 정보를 생성하고, 상기 보정 행렬 및 상기 회전체의 2차원 위치 정보를 기반으로 회전체의 3차원 위치 정보를 생성하고, 상기 회전체의 3차원 위치 정보 중 상기 2차원 위치 정보와의 차이가 미리 결정된 기준을 만족하는 3차원 위치 정보를 상기 회전체의 기준 위치로 결정할 수 있다.
여기서, 상기 처리부는, 상기 회전체의 기준 위치들 간의 차이를 기반으로 상기 회전체의 선속도를 산출할 수 있다.
여기서, 상기 처리부는, 상기 회전체의 기준 위치들 간의 회전 변화를 기반으로 상기 회전체의 각속도를 산출할 수 있다.
여기서, 상기 처리부는, 상기 제1 회전 영상과 상기 제2 회전 영상 중 상대적으로 배율이 높은 회전 영상의 기준 위치들에 대응하는 2차원 위치 정보를 선택하고, 상기 2차원 위치 정보를 기반으로 상기 회전체의 중심점에 대한 오차가 보정된 2차원 후보 위치 정보를 생성하고, 상기 2차원 후보 위치 정보에 따른 회전 변화 중 영상 정합에 따른 오차가 미리 결정된 기준을 만족하는 회전 변화를 기반으로 회전 행렬을 생성하고, 상기 회전 행렬을 기반으로 상기 회전체의 각속도를 산출할 수 있다.
본 발명에 의하면, 보정 정보를 사용하여 회전체 영상의 오차를 보정함으로써 회전체의 회전 특성(예를 들어, 선속도, 각속도 등)을 정확하게 측정할 수 있다. 또한, 회전체의 선속도 및 각속도를 동시에 측정할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 회전체의 회전 특성 측정 방법을 도시한 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 회전체의 회전 특성 측정 방법에 있어서 보정 행렬을 생성하는 단계를 도시한 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 회전체의 회전 특성 측정 방법에 있어서 기준 위치를 생성하는 단계를 도시한 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 회전체의 회전 특성 측정 방법에 있어서 각속도를 산출하는 단계를 도시한 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 회전체의 회전 특성 측정 장치를 도시한 블록도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 회전체의 회전 특성 측정 장치의 설치 상태를 도시한 개념도이다.
도 7은 회전체의 선속도를 측정하는 과정을 도시한 개념도이다.
도 8은 회전체의 각속도를 측정하는 과정을 도시한 개념도이다.
도 9는 회전체의 각속도를 측정하는 과정에 있어서 회전 변화를 산출하는 과정을 도시한 개념도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다.
그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명을 설명함에 있어 전체적인 이해를 용이하게 하기 위하여 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 회전체의 회전 특성 측정 방법을 도시한 흐름도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 회전체의 회전 특성 측정 방법은, 회전 특성 측정 장치의 내부 변수에 대한 보정 정보 및 외부 변수에 대한 보정 정보를 기반으로 보정 행렬을 생성하는 단계(S100), 서로 다른 배율에 따라 회전체에 대한 복수의 회전 영상을 획득하는 단계(S200), 보정 행렬 및 복수의 회전 영상의 위치 정보를 기반으로 회전체의 기준 위치들을 생성하는 단계(S300) 및 기준 위치들을 기반으로 회전체의 회전 특성(예를 들어, 회전체의 선속도, 각속도 등)을 측정하는 단계(S400)를 포함할 수 있다.
여기서, 회전 특성 측정 방법은 도 5에 도시된 회전 특성 측정 장치(10)에서 수행될 수 있으며, 회전 특성 측정 장치(10)는 제1 획득부(11), 제2 획득부(12) 및 처리부(13)를 포함한다. 제1 획득부(11)와 제2 획득부(12)로 다중 노출 카메라를 사용할 수 있으며, 제1 획득부(11)와 제2 획득부(12)는 서로 다른 배율의 렌즈를 사용하여 영상을 획득할 수 있다. 예를 들어, 제1 획득부(11)는 제2 획득부(12) 보다 배율이 큰 렌즈를 사용하여 영상을 획득할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 회전체의 회전 특성 측정 장치의 설치 상태를 도시한 개념도이다.
도 6을 참조하면, 제1 획득부(11)와 제2 획득부(12)는 타석(30)(즉, 회전체를 타격하는 위치)으로부터 높이가 h 미터인 지점에 설치될 수 있고, 제1 획득부(11)와 제2 획득부(12) 간의 간격은 g 미터가 되도록 설치될 수 있다. 이때, 제1 획득부(11)와 제2 획득부(12)의 방향이 타석의 중심을 향하도록, 제1 획득부(11)의 틸트(tilt) 각도는 0도, 롤(roll) 각도는 0도, 팬(pan) 각도는
Figure 112012103075294-pat00001
도로 설정할 수 있고, 제2 획득부(12)의 틸트 각도는 0도, 롤 각도는 0도, 팬 각도는
Figure 112012103075294-pat00002
도로 설정할 수 있다. 아울러, 회전체의 각속도를 측정하기 위해 색상 대비(contrast)가 높은 패턴을 가지는 회전체를 사용할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 회전체의 회전 특성 측정 방법에 있어서 보정 행렬을 생성하는 단계를 도시한 흐름도이다.
도 2 및 도 6을 참조하면, 보정 행렬을 생성하는 단계는 서로 다른 배율에 따라 보정판(20)에 대한 복수의 보정 영상을 획득하는 단계(S110), 복수의 보정 영상을 기반으로 내부 변수에 대한 보정 정보를 생성하는 단계(S120), 측정 장치의 위치 정보를 기반으로 외부 변수에 대한 보정 정보를 생성하는 단계(S130), 및 내부 변수에 대한 보정 정보 및 외부 변수에 대한 보정 정보를 기반으로 보정 행렬을 생성하는 단계(S140)를 포함할 수 있다.
회전 특성 측정 장치는 서로 다른 배율에 따라 보정판(20)에 대한 복수의 보정 영상을 획득할 수 있다(S110). 여기서, 보정판(20)은 타석(30)의 중앙에 위치할 수 있으며, 보정판(20)은 가로 Cx 미터, 세로 Cy 미터의 길이를 가질 수 있다. 회전 특성 측정 장치의 제1 획득부(11)는 단일 노출을 통해 보정판(20)에 대한 제1 보정 영상(21)을 획득할 수 있으며, 제1 보정 영상(21)은 가로 해상도 nx 픽셀, 세로 해상도 ny 픽셀을 가질 수 있다. 또한, 제1 보정 영상(21)은 가로 길이 rx 픽셀, 세로 길이 ry 픽셀을 가질 수 있고, 제1 획득부(11)를 통해 획득된 제1 보정 영상(21)의 가로 중심선(또는, 수평 중앙선)으로부터 제1 보정 영상(21) 내 보정판의 가로 중심선(또는, 수평 중앙선)까지의 길이는 하단 방향으로 yr 픽셀을 가질 수 있다.
예를 들어, 제1 보정 영상(21)의 해상도가 가로 640 픽셀, 세로 580 픽셀인 경우 제1 보정 영상(21)의 가로 중심선(또는, 수평 중앙선)은 세로로 290 픽셀 상에 위치하고, 제1 보정 영상(21) 내 보정판의 가로 중심선(또는, 수평 중앙선)이 세로로 350 픽셀 상에 위치하는 경우 yr는 60 픽셀(즉, yr = 350 - 290)을 가진다.
한편, 회전 특성 장치의 제2 획득부(12)는 단일 노출을 통해 보정판(20)에 대한 제2 보정 영상(22)을 획득할 수 있으며, 제2 보정 영상(22)은 가로 해상도 nx 픽셀, 세로 해상도 ny 픽셀을 가질 수 있다. 또한, 제2 보정 영상(22)은 가로 길이 lx 픽셀, 세로 길이 ly 픽셀을 가질 수 있고, 제2 획득부(12)를 통해 획득된 제2 보정 영상(22)의 가로 중심선(또는, 수평 중앙선)으로부터 제2 보정 영상(22) 내 보정판의 가로 중심선(또는, 수평 중앙선)까지의 길이는 상단 방향으로 yl 픽셀을 가질 수 있다.
예를 들어, 제2 보정 영상(22)의 해상도가 가로 640 픽셀, 세로 580 픽셀인 경우 제2 보정 영상(22)의 가로 중심선(또는, 수평 중앙선)은 세로로 290 픽셀 상에 위치하고, 제2 보정 영상(22) 내 보정판의 가로 중심선(또는, 수평 중앙선)이 세로로 350 픽셀 상에 위치하는 경우 yl는 60 픽셀(즉, yl = 350 - 290)을 가진다.
회전 특성 측정 장치는 복수의 보정 영상(즉, 제1 보정 영상(21), 제2 보정 영상(22))을 기반으로 내부 변수에 대한 보정 정보를 생성할 수 있다(S120). 즉, 회전 특성 측정 장치는 단계 S110에서 획득한 제1 보정 영상(21) 및 제2 보정 영상(22)에 대한 정보를 기반으로 아래 수학식 1을 통해 내부 변수에 대한 보정 정보(Kr, Kl)를 생성할 수 있다.
Figure 112012103075294-pat00003
수학식 1에서 Kr는 제1 획득부(11)의 내부 변수에 대한 보정 정보를 의미하고, Kl는 제2 획득부(12)의 내부 변수에 대한 보정 정보를 의미한다. 즉, 수학식 1을 사용하면 별도의 카메라 보정(camera calibration) 기법을 사용하지 않고서도 제1 획득부(11) 및 제2 획득부(12)의 내부 변수에 대한 보정 정보를 생성할 수 있다.
회전 특성 측정 장치는 제1 획득부(11)와 제2 획득부(12)의 위치 정보를 기반으로 외부 변수에 대한 보정 정보를 생성할 수 있다(S130). 즉, 회전 특성 측정 장치는 제1 획득부(11)와 제2 획득부(12)의 위치 정보(즉, 틸트 각도, 롤 각도, 팬 각도)를 기반으로 아래 수학식 2를 통해 외부 변수에 대한 보정 정보(Rr, Rl)를 생성할 수 있다.
Figure 112012103075294-pat00004
수학식 2에서 Rr은 제1 획득부(11)의 외부 변수에 대한 보정 정보를 의미하고, Rl은 제2 획득부(12)의 외부 변수에 대한 보정 정보를 의미한다.
회전 특성 측정 장치는 제1 획득부(11)와 제2 획득부(12) 간의 간격 정보를 기반으로 아래 수학식 3을 통해 이동 벡터(translation vector)를 생성할 수 있다.
Figure 112012103075294-pat00005
수학식 3에서 tr는 제1 획득부(11)에 대한 이동 벡터를 의미하고, tl는 제2 획득부(12)에 대한 이동 벡터를 의미한다.
회전 특성 측정 장치는 내부 변수에 대한 보정 정보, 외부 변수에 대한 보정 정보 및 이동 벡터를 기반으로 보정 행렬을 생성할 수 있다(S140). 즉, 회전 특성 측정 장치는 아래 수학식 4를 통해 보정 행렬(Pr, Pl)을 생성할 수 있다.
Figure 112012103075294-pat00006
수학식 4에서 Pr는 제1 획득부(11)에 대한 보정 행렬을 의미하고, Pl는 제2 획득부(12)에 대한 보정 행렬을 의미한다.
상기 보정 행렬을 생성하는 단계에 대한 설명에서 내부 변수에 대한 보정 정보를 생성한 후 외부 변수에 대한 보정 정보를 생성하는 것으로 설명하였으나, 보정 행렬을 생성하는 과정은 이에 한정되지 아니하고 외부 변수에 대한 보정 정보를 생성한 후 내부 변수에 대한 보정 정보를 생성할 수 있다.
회전 특성 측정 장치는 서로 다른 배율에 따라 회전체(40, 도 7 참조)에 대한 복수의 회전 영상을 획득할 수 있다(S200). 즉, 회전 특성 측정 장치는 서로 다른 배율의 렌즈를 가지는 제1 획득부(11)와 제2 획득부(12)를 통해 서로 다른 배율을 가지는 제1 회전 영상(31, 도 7 참조)와 제2 회전 영상(32, 도 7 참조)을 획득할 수 있다.
이때, 회전 특성 측정 장치는 최소 2회 이상의 N회 노출을 연속적으로 실행하여 회전체(40)에 대한 제1 회전 영상(31) 및 제2 회전 영상(32)을 획득할 수 있으며, 노출 간격의 최소값(dtmin)은 아래 수학식 5를 통해 산출할 수 있다.
Figure 112012103075294-pat00007
수학식 5에서 D는 회전체(40)의 실제 직경을 의미하고, vmax는 회전체(40)의 최대 속력을 의미한다. 즉, 회전 특성 측정 장치는 수학식 5를 통해 산출한 노출 간격의 최소값을 사용하여 다중 노출 영상인 제1 회전 영상(31)과 제2 회전 영상(32)을 획득할 수 있다.
회전 특성 측정 장치는 보정 행렬 및 복수의 회전 영상의 위치 정보를 기반으로 회전체의 기준 위치를 생성할 수 있다(S300).
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 회전체의 회전 특성 측정 방법에 있어서 기준 위치를 생성하는 단계를 도시한 흐름도이다.
도 3 및 도 7을 참조하면, 기준 위치를 생성하는 단계는 복수의 회전 영상을 기반으로 회전체의 2차원 위치 정보를 생성하는 단계(S310), 보정 행렬 및 회전체의 2차원 위치 정보를 기반으로 회전체의 3차원 위치 정보를 생성하는 단계(S320) 및 회전체의 3차원 위치 정보 중 2차원 위치 정보와의 차이가 미리 결정된 기준을 만족하는 3차원 위치 정보를 회전체의 기준 위치로 결정하는 단계(S330)를 포함할 수 있다.
회전 특성 측정 장치는 제1 회전 영상(31)과 제2 회전 영상(32)을 기반으로 회전체의 2차원 위치 정보(예를 들어, 회전체의 중심점, 직경 등)을 생성할 수 있다(S310). 여기서, 회전 특성 측정 장치는 배경 제거(background subtraction) 및 연결 성분 레이블링(connected component labeling), 에리어 필터링(area filtering), 써클 피팅(circle fitting) 기법 등과 같은 영상 처리(image processing)와 컴퓨터 비전(computer vision) 기법을 사용하여 복수의 회전 영상을 기반으로 회전체의 중심점, 직경 등을 산출할 수 있다.
즉, 회전 특성 측정 장치는 제1 회전 영상(31)으로부터 시간의 순서로 N개의 회전체 중심점 {Xr1,…,XrN}와 직경 Dr을 획득할 수 있고, 제2 회전 영상(32)으로부터 시간의 순서로 N개의 회전체 중심점 {Xl1,…,XlN}와 직경 Dl을 획득할 수 있다. 이때, 회전 특성 측정 장치는 제1 회전 영상(31) 내의 회전체 중심점 Xr=(xr,yr)과 제2 회전 영상(32) 내의 회전체 중심점 Xl=(xl,yl)이 아래 수학식 6을 만족하도록 회전체의 중심점과 직경을 산출할 수 있다.
Figure 112012103075294-pat00008
회전 특성 측정 장치는 보정 행렬 및 회전체의 2차원 위치 정보를 기반으로 회전체의 3차원 위치 정보를 생성할 수 있다(S320). 즉, 회전 특성 측정 장치는 제1 획득부(11)에 대한 보정 행렬(Pr), 제2 획득부(12)에 대한 보정 행렬(Pl), 제1 회전 영상(31)으로부터 획득한 n번째 회전체의 중심점 Xrn=(xrn,yrn), 제2 회전 영상(32)으로부터 획득한 n번째 회전체의 중심점 Xln=(xln,yln)을 기반으로 아래 수학식 7을 통해 회전체의 3차원 위치 정보
Figure 112012103075294-pat00009
를 생성할 수 있다.
Figure 112012103075294-pat00010
수학식 7에서
Figure 112012103075294-pat00011
는
Figure 112012103075294-pat00012
의 동차 좌표(homogeneous coordinate) 벡터로서
Figure 112012103075294-pat00013
이다. 즉, 회전 특성 장치는 3차원 위치 정보를 선형 기법(linear method)을 통해 산출할 수 있다.
회전 특성 측정 장치는 회전체의 3차원 위치 정보 중 2차원 위치 정보와의 차이가 미리 결정된 기준을 만족하는 3차원 위치 정보를 회전체의 기준 위치로 결정할 수 있다(S330). 즉, 회전 특성 측정 장치는, 3차원 위치 정보를 제1 회전 영상(31)에 투영한 위치와 회전체의 2차원 위치 정보(즉, 중심점) 사이의 차이에 해당하는 복원 에러 및 3차원 위치 정보를 제2 회전 영상(32)에 투영한 위치와 회전체의 2차원 위치 정보(즉, 중심점) 사이의 차이에 해당하는 복원 에러가 최소가 되도록, 아래 수학식 8과 같이 서로 다른 배율을 가지는 회전체의 직경(Dr, Dl)을 통해 정규화(normalization)된 정규 복원 오차(Normalized ReConstruction Error, NRCE)를 최소화하는 회전체의 3차원 위치 정보(즉, 기준 위치) Xn, Yn, Zn를 비선형 기법(nonlinear method)을 통해 산출할 수 있다.
Figure 112012103075294-pat00014
수학식 8에서 정규 복원 오차(NRCE)는 제1 회전 영상(31)의 회전체 반경 Dr, 제2 회전 영상(32)의 회전체 반경 Dl을 기반으로 아래 수학식 9를 통해 산출할 수 있다.
Figure 112012103075294-pat00015
수학식 9에서
Figure 112012103075294-pat00016
는 회전체의 3차원 위치 정보 Xn을 제1 회전 영상(31)에 투영한 위치이고,
Figure 112012103075294-pat00017
는 회전체의 3차원 위치 정보 Xn을 제2 회전 영상(32)에 투영한 위치이다.
Figure 112012103075294-pat00018
와
Figure 112012103075294-pat00019
는 아래 수학식 10을 통해 산출할 수 있다.
Figure 112012103075294-pat00020
이와 같이, 회전 특성 측정 장치는 수학식 8 내지 수학식 10을 기반으로 3차원 위치 정보 {X1,…,XN}를 생성할 수 있고, 3차원 위치 정보 {X1,…,XN} 중에서 정규 복원 오차(NRCE)가 가장 작은 두 지점 Xs(도 8a 참조)와 Xe(도 8a 참조)를 회전체의 기준 위치로 결정할 수 있다.
회전 특성 측정 장치는 기준 위치들 간의 차이를 기반으로 회전체의 선속도를 산출할 수 있다(S400).
도 7은 회전체의 선속도를 측정하는 과정을 도시한 개념도이다.
도 7을 참조하면, '부호 31'은 제1 획득부(11)를 통해 획득한 제1 회전 영상을 의미하고, '부호 32'는 제2 획득부(12)를 통해 획득한 제2 회전 영상을 의미한다. 회전 특성 측정 장치는 제1 획득부(11)를 통해 획득한 제1 회전 영상(31)과 제2 획득부(12)를 통해 획득한 제2 회전 영상(32)을 기반으로 회전체(40)의 선속도를 측정할 수 있다.
즉, 회전 특성 측정 장치는 아래 수학식 11을 통해 회전체의 기준 위치 Xs(도 8a 참조)와 Xe(도 8a 참조) 사이의 위치 변화
Figure 112012103075294-pat00021
로부터 회전체의 선속도
Figure 112012103075294-pat00022
를 산출할 수 있다.
Figure 112012103075294-pat00023
회전 특성 측정 장치는 기준 위치들 간의 회전 변화를 기반으로 회전체의 각속도를 산출할 수 있다(S400).
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 회전체의 회전 특성 측정 방법에 있어서 각속도를 산출하는 단계를 도시한 흐름도이다.
도 4를 참조하면, 회전체의 각속도를 산출하는 단계는 복수의 회전 영상 중 상대적으로 배율이 높은 회전 영상의 기준 위치들에 대응하는 2차원 위치 정보를 선택하는 단계(S410), 2차원 위치 정보를 기반으로 회전체의 중심점에 대한 오차가 보정된 2차원 후보 위치 정보를 생성하는 단계(S420), 2차원 후보 위치 정보에 따른 회전 변화 중 영상 정합에 따른 오차가 미리 결정된 기준을 만족하는 회전 변화를 기반으로 회전 행렬을 생성하는 단계(S430) 및 회전 행렬을 기반으로 회전체의 각속도를 산출하는 단계(S440)를 포함할 수 있다.
도 8은 회전체의 각속도를 측정하는 과정을 도시한 개념도이다.
도 8을 참조하면, 도 8a는 복수의 회전 영상 중 상대적으로 높은 배율을 가지는 제1 회전 영상(31)을 나타낸 것이고, 도 8b 및 도 8c는 제1 회전 영상(31)의 기준 위치 Xre(또는 Xrs)에서 회전 변화에 따른 회전 행렬을 산출하는 것을 나타낸다.
회전 특성 측정 장치는 복수의 회전 영상(즉, 제1 회전 영상, 제2 회전 영상) 중 상대적으로 배율이 높은 회전 영상의 기준 위치들에 대응하는 2차원 위치 정보를 선택할 수 있다(S410).
회전 특성 측정 장치는 회전체의 2차원 위치 정보를 기반으로 회전체의 중심점에 대한 오차가 보정된 2차원 후보 위치 정보를 생성할 수 있다(S420). 즉, 회전 행렬 기반의 3차원 영상 정합은 회전축, 중심점 추출 오차에 따라 결과가 달라질 수 있기 때문에 회전체의 중심점 (Xrs,Xre)()에 중심점 추출 오차(drx,dry)를 보정한 회전체의 2차원 후보 위치 정보
Figure 112012103075294-pat00024
를 생성할 수 있다.
도 9는 회전체의 각속도를 측정하는 과정에 있어서 회전 변화를 산출하는 과정을 도시한 개념도이다.
도 9를 참조하면, '부호 91'은 추출 오차가 보정되기 전의 2차원 위치 정보를 나타내고, '부호 93'은 추출 오차가 보정된 2차원 위치 정보를 나타낸다. 또한, '부호 92'는 '부호 91'에 따른 3차원 위치 정보를 나타내고, '부호 94'는 '부호 93'에 따른 3차원 위치 정보를 나타낸다.
회전 특성 측정 장치는 2차원 후보 위치 정보에 따른 회전 변화 중 영상 정합에 따른 오차가 미리 결정된 기준을 만족하는 회전 변화를 기반으로 회전 행렬을 생성할 수 있다(S430).
먼저, 회전 특성 측정 장치는 2차원 위치 정보(Xrs,Xre)에 따른 반경 dr내의 회전체 표면 영상에 3×3 회전 행렬 기반의 3차원 영상 정합(image registration) 기법을 적용하여 회전체의 3차원 회전 변화에 따른 회전 행렬 dR을 산출할 수 있다. 회전체의 회전 행렬 dR은 매개 변수를
Figure 112012103075294-pat00025
로 하여 아래 수학식 12와 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112012103075294-pat00026
회전 특성 측정 장치는 아래 수학식 13과 같이 drx, dry를 추가 매개 변수로 하여 표면 영상 정합 영역의 크기 A를 통해 정규화된 정규 정합 오차(Normalized ReGistration Error, NRGE)가 최소인
Figure 112012103075294-pat00027
을 산출할 수 있다.
Figure 112012103075294-pat00028
수학식 13에서 정규 정합 오차 NRGE는 아래 수학식 14를 통해 산출할 수 있다.
Figure 112012103075294-pat00029
수학식 14에서 U(x,y,dr)는 아래 수학식 15를 통해 산출할 수 있으며, 회전체 표면 영역에서 (x,y)가 원점에서 반경 dr내에 있으면 U(x,y,dr)는 1이고, 그렇지 않으면 U(x,y,dr)는 0이다.
Figure 112012103075294-pat00030
수학식 14에서 V(x,y,dR)는 가시성(visibility)을 나타내는 함수로서 아래 수학식 16을 통해 산출할 수 있으며, 회전체 표면 영역 (x,y)에 해당하는 회전체 표면 영역의 3차원 점 (x,y,z)을 dR만큼 회전한 후 회전체의 높이
Figure 112012103075294-pat00031
이 양수(positive)이면 V(x,y,dR)는 1이고, 그렇지 않으면 V(x,y,dR)는 0이다.
Figure 112012103075294-pat00032
수학식 16에서
Figure 112012103075294-pat00033
은 아래 수학식 17을 통해 산출할 수 있다.
Figure 112012103075294-pat00034
수학식 17에서 z는 아래 수학식 18을 통해 산출할 수 있다.
Figure 112012103075294-pat00035
수학식 14에서
Figure 112012103075294-pat00036
는 dR만큼 회전된 회전체의 픽셀 값 차이를 나타내는 함수로서 아래 수학식 19를 통해 산출할 수 있다.
Figure 112012103075294-pat00037
수학식 19에서 xdR은 아래 수학식 20을 통해 산출할 수 있고, ydR은 아래 수학식 21을 통해 산출할 수 있다.
Figure 112012103075294-pat00038
Figure 112012103075294-pat00039
수학식 14에서 A는 수학식 15와 수학식 16을 동시에 만족시키는 영상 영역의 크기를 나타내는 함수로서 아래 수학식 22를 통해 산출할 수 있다.
Figure 112012103075294-pat00040
이와 같이, 수학식 12 내지 22를 통해 정규 정합 오차(NRGE)가 최소인
Figure 112012103075294-pat00041
을 산출할 수 있고, 이를 기반으로 회전 행렬 dR을 산출할 수 있다.
회전 특성 측정 장치는 회전 행렬을 기반으로 회전체의 각속도
Figure 112012103075294-pat00042
를 산출할 수 있다(S440).
회전 특성 측정 장치는 회전체의 각속도를 산출하기 위해, w의 방향
Figure 112012103075294-pat00043
을 아래 수학식 23을 통해 산출할 수 있고, 크기(norm)
Figure 112012103075294-pat00044
를 아래 수학식 24를 통해 산출할 수 있다.
Figure 112012103075294-pat00045
Figure 112012103075294-pat00046
수학식 24에서 u는 n의 수직 벡터(orthogonal vector)로서 아래 수학식 25를 만족하도록 선택될 수 있다.
Figure 112012103075294-pat00047
회전 특성 측정 장치는 수학식 23 내지 수학식 25를 통해 산출한
Figure 112012103075294-pat00048
과
Figure 112012103075294-pat00049
를 아래 수학식 26에 적용하여 회전체의 각속도를 산출할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 회전체의 회전 특성 측정 장치를 도시한 블록도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 회전체의 회전 특성 측정 장치(10)는 제1 획득부(11), 제2 획득부(12) 및 처리부(13)를 포함할 수 있다. 제1 획득부(11)는 회전체에 대한 제1 회전 영상(31, 도 7 참조) 및 보정판에 대한 제1 보정 영상(21, 도 6 참조)을 획득할 수 있고, 제2 획득부(12)는 제1 획득부(11)와 다른 배율로 회전체에 대한 제2 회전 영상(32, 도 7 참조) 및 보정판에 대한 제2 보정 영상(22, 도 6 참조)을 획득할 수 있다. 이때, 제1 획득부(11) 및 제2 획득부(12)는 최소 2회 이상의 N회 노출을 연속적으로 실행하여 제1 회전 영상(31) 및 제2 회전 영상(32)을 획득할 수 있으며, 노출 간격의 최소값(dtmin)은 상기 수학식 5를 통해 산출할 수 있다.
여기서, 제1 획득부(11)와 제2 획득부(12)로 다중 노출 카메라를 사용할 수 있으며, 제1 획득부(11)와 제2 획득부(12)는 서로 다른 배율의 렌즈를 사용하여 영상을 획득할 수 있다. 예를 들어, 제1 획득부(11)는 제2 획득부(12) 보다 배율이 큰 렌즈를 사용하여 영상을 획득할 수 있다.
상술한 도 6을 참조하면, 제1 획득부(11)와 제2 획득부(12)는 타석(30)으로부터 높이가 h 미터인 지점에 설치될 수 있고, 제1 획득부(11)와 제2 획득부(12) 간의 간격은 g 미터가 되도록 설치될 수 있다. 이때, 제1 획득부(11)와 제2 획득부(12)의 방향이 타석의 중심을 향하도록, 제1 획득부(11)의 틸트(tilt) 각도는 0도, 롤(roll) 각도는 0도, 팬(pan) 각도는
Figure 112012103075294-pat00050
도로 설정할 수 있고, 제2 획득부(12)의 틸트 각도는 0도, 롤 각도는 0도, 팬 각도는
Figure 112012103075294-pat00051
도로 설정할 수 있다.
처리부(13)는 제1 보정 영상(21), 제2 보정 영상(22), 제1 획득부(11)에 대한 위치 정보 및 제2 획득부(12)에 대한 위치 정보를 기반으로 보정 행렬을 생성할 수 있고, 보정 행렬, 제1 회전 영상(31) 및 제2 회전 영상(32)을 기반으로 회전체의 기준 위치를 생성할 수 있다.
처리부(13)는 제1 보정 영상(21) 및 제2 보정 영상(22)을 기반으로 내부 변수에 대한 보정 정보를 생성할 수 있으며, 상술한 단계 S120을 기초로 내부 변수에 대한 보정 정보를 생성할 수 있다. 즉, 처리부(13)는 제1 보정 영상(21) 및 제2 보정 영상(22)에 대한 정보를 기반으로 상기 수학식 1을 통해 내부 변수에 대한 보정 정보(Kr, Kl)를 생성할 수 있다.
처리부(13)는 제1 획득부(11)에 대한 위치 정보 및 제2 획득부(12)에 대한 위치 정보를 기반으로 외부 변수에 대한 보정 정보를 생성할 수 있으며, 상술한 단계 S130을 기초로 외부 변수에 대한 보정 정보를 생성할 수 있다. 즉, 처리부(13)는 제1 획득부(11)와 제2 획득부(12)의 위치 정보(즉, 틸트 각도, 롤 각도, 팬 각도)를 기반으로 상기 수학식 2를 통해 외부 변수에 대한 보정 정보(Rr, Rl)를 생성할 수 있다.
처리부(13)는 내부 변수에 대한 보정 정보 및 외부 변수에 대한 보정 정보를 기반으로 보정 행렬을 생성할 수 있으며, 상술한 단계 S140을 기초로 보정 행렬을 생성할 수 있다. 즉, 처리부(13)는 상기 수학식 4를 통해 보정 행렬(Pr, Pl)을 생성할 수 있다.
처리부(13)는 제1 회전 영상(31) 및 제2 회전 영상(32)을 기반으로 회전체의 2차원 위치 정보를 생성할 수 있으며, 상술한 단계 S310을 기초로 회전체의 2차원 위치 정보를 생성할 수 있다. 즉, 처리부(13)는 배경 제거 및 연결 성분 레이블링, 에리어 필터링, 써클 피팅 기법 등과 같은 영상 처리와 컴퓨터 비전 기법을 사용하여 복수의 회전 영상으로부터 회전체의 중심점, 직경 등을 산출할 수 있다.
처리부(13)는 제1 회전 영상(31)으로부터 시간의 순서로 N개의 회전체 중심점 {Xr1,…,XrN}와 직경 Dr을 획득할 수 있고, 제2 회전 영상(32)으로부터 시간의 순서로 N개의 회전체 중심점 {Xl1,…,XlN}와 직경 Dl을 획득할 수 있다. 이때, 처리부(13)는 제1 회전 영상(31) 내의 회전체 중심점 Xr=(xr,yr)과 제2 회전 영상(32) 내의 회전체 중심점 Xl=(xl,yl)이 상기 수학식 6을 만족하도록 회전체의 중심점과 직경을 산출할 수 있다.
처리부(13)는 보정 행렬 및 회전체의 2차원 위치 정보를 기반으로 회전체의 3차원 위치 정보를 생성할 수 있으며, 상술한 단계 S320을 기초로 회전체의 3차원 위치 정보를 생성할 수 있다. 즉, 처리부(13)는 제1 획득부(11)에 대한 보정 행렬(Pr), 제2 획득부(12)에 대한 보정 행렬(Pl), 제1 회전 영상(31)으로부터 획득한 n번째 회전체의 중심점 Xrn=(xrn,yrn), 제2 회전 영상(32)으로부터 획득한 n번째 회전체의 중심점 Xln=(xln,yln)을 기반으로 상기 수학식 7을 통해 회전체의 3차원 위치 정보
Figure 112012103075294-pat00052
를 생성할 수 있다.
처리부(13)는 회전체의 3차원 위치 정보 중 2차원 위치 정보와의 차이가 미리 결정된 기준을 만족하는 3차원 위치 정보를 회전체의 기준 위치로 결정할 수 있으며, 상술한 단계 S330을 기초로 회전체의 기준 위치를 결정할 수 있다. 즉, 처리부(13)는, 3차원 위치 정보를 제1 회전 영상(31)에 투영한 위치와 회전체의 2차원 위치 정보(즉, 중심점) 사이의 차이에 해당하는 복원 에러 및 3차원 위치 정보를 제2 회전 영상(32)에 투영한 위치와 회전체의 2차원 위치 정보(즉, 중심점) 사이의 차이에 해당하는 복원 에러가 최소가 되도록, 상기 수학식 8과 같이 서로 다른 배율을 가지는 회전체의 직경(Dr, Dl)을 통해 정규화(normalization)된 정규 복원 오차(Normalized ReConstruction Error, NRCE)를 최소화하는 회전체의 3차원 위치 정보(즉, 기준 위치) Xn, Yn, Zn를 비선형 기법(nonlinear method)을 통해 산출할 수 있다.
처리부(13)는 회전체의 기준 위치들 간의 차이를 기반으로 회전체의 선속도를 산출할 수 있으며, 상술한 단계 S400을 기초로 회전체의 선속도를 산출할 수 있다. 즉, 처리부(13)는 상기 수학식 11을 통해 회전체의 기준 위치 Xs와 Xe 사이의 위치 변화
Figure 112012103075294-pat00053
로부터 회전체의 선속도
Figure 112012103075294-pat00054
를 산출할 수 있다.
처리부(13)는 회전체의 기준 위치들 간의 회전 변화를 기반으로 회전체의 각속도를 산출할 수 있다. 구체적으로, 처리부(13)는 제1 회전 영상(31)과 제2 회전 영상(32) 중 상대적으로 배율이 높은 회전 영상의 기준 위치들에 대응하는 2차원 위치 정보를 선택할 수 있으며, 상술한 단계 S410을 기초로 2차원 위치 정보를 선택할 수 있다.
처리부(13)는 2차원 위치 정보를 기반으로 회전체의 중심점에 대한 오차가 보정된 2차원 후보 위치 정보를 생성할 수 있으며, 상술한 단계 S420을 기초로 2차원 후보 위치 정보를 생성할 수 있다. 즉, 처리부(13)는 회전체의 중심점 Xre(또는 Xrs)에 중심점 추출 오차(drx,dry)를 보정한 회전체의 2차원 후보 위치 정보
Figure 112012103075294-pat00055
를 생성할 수 있다.
처리부(13)는 2차원 후보 위치 정보에 따른 회전 변화 중 영상 정합에 따른 오차가 미리 결정된 기준을 만족하는 회전 변화를 기반으로 회전 행렬을 생성할 수 있으며, 상술한 단계 S430을 기초로 회전 행렬을 생성할 수 있다.
즉, 처리부(13)는 2차원 위치 정보(Xrs,Xre)에 따른 반경 dr내의 회전체 표면 영상에 3×3 회전 행렬 기반의 3차원 영상 정합(image registration) 기법을 적용하여 회전체의 3차원 회전 변화에 따른 회전 행렬 dR을 산출할 수 있다. 회전체의 회전 행렬 dR은 매개 변수를
Figure 112012103075294-pat00056
로 하여 상기 수학식 12와 같이 나타낼 수 있다.
그 후, 처리부(13)는 상기 수학식 13과 같이 drx, dry를 추가 매개 변수로 하여 표면 영상 정합 영역의 크기 A를 통해 정규화된 정규 정합 오차(Normalized ReGistration Error, NRGE)가 최소인
Figure 112012103075294-pat00057
을 산출할 수 있고, 이를 기초로 미리 결정된 기준을 만족하는 회전 변화에 따른 회전 행렬을 생성할 수 있다.
처리부(13)는 회전 행렬을 기반으로 회전체의 각속도를 산출할 수 있으며, 상술한 단계 S440을 기초로 회전체의 각속도를 산출할 수 있다. 즉, 처리부(13)는 상기 수학식 23 내지 수학식 25를 통해 산출한
Figure 112012103075294-pat00058
과
Figure 112012103075294-pat00059
를 상기 수학식 26에 적용하여 회전체의 각속도를 산출할 수 있다.
처리부(13)가 수행하는 기능은 실질적으로 프로세서(예를 들어, CPU(Central Processing Unit) 및/또는 GPU(Graphics Processing Unit) 등)에서 수행될 수 있으며, 도 1, 2, 3, 4에 도시된 각 단계는 상기 프로세서에서 수행될 수 있다.
본 발명에 따른 방법들은 다양한 컴퓨터 수단을 통해 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위해 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체의 예에는 롬(rom), 램(ram), 플래시 메모리(flash memory) 등과 같이 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러(compiler)에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터(interpreter) 등을 사용해서 컴퓨터에 의해 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상술한 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 적어도 하나의 소프트웨어 모듈로 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
본 발명에 따른 방법들은 다양한 컴퓨터 수단을 통해 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위해 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체의 예에는 롬(rom), 램(ram), 플래시 메모리(flash memory) 등과 같이 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러(compiler)에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터(interpreter) 등을 사용해서 컴퓨터에 의해 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상술한 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 적어도 하나의 소프트웨어 모듈로 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
10: 회전 특성 측정 장치
11: 제1 획득부
12; 제2 획득부
13: 처리부

Claims (12)

  1. 회전체의 회전 특성 측정 장치에서 수행되는 회전체의 회전 특성 측정 방법에 있어서,
    상기 측정 장치의 내부 변수에 대한 보정 정보 및 외부 변수에 대한 보정 정보를 기반으로 보정 행렬을 생성하는 단계;
    서로 다른 배율에 따라 상기 회전체에 대한 복수의 회전 영상을 획득하는 단계; 및
    상기 보정 행렬 및 상기 복수의 회전 영상의 위치 정보를 기반으로 상기 회전체의 기준 위치들을 생성하는 단계를 포함하는 회전체의 회전 특성 측정 방법.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 보정 행렬을 생성하는 단계는,
    서로 다른 배율에 따라 보정판에 대한 복수의 보정 영상을 획득하는 단계;
    상기 복수의 보정 영상을 기반으로 상기 내부 변수에 대한 보정 정보를 생성하는 단계;
    상기 측정 장치의 위치 정보를 기반으로 상기 외부 변수에 대한 보정 정보를 생성하는 단계; 및
    상기 내부 변수에 대한 보정 정보 및 상기 외부 변수에 대한 보정 정보를 기반으로 상기 보정 행렬을 생성하는 단계를 포함하는 회전체의 회전 특성 측정 방법.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 회전체의 기준 위치들을 생성하는 단계는,
    상기 복수의 회전 영상을 기반으로 상기 회전체의 2차원 위치 정보를 생성하는 단계;
    상기 보정 행렬 및 상기 회전체의 2차원 위치 정보를 기반으로 상기 회전체의 3차원 위치 정보를 생성하는 단계; 및
    상기 회전체의 3차원 위치 정보 중 상기 2차원 위치 정보와의 차이가 미리 결정된 기준을 만족하는 3차원 위치 정보를 상기 회전체의 기준 위치로 결정하는 단계를 포함하는 회전체의 회전 특성 측정 방법.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 회전체의 회전 특성 측정 방법은,
    상기 회전체의 기준 위치들 간의 차이를 기반으로 상기 회전체의 선속도를 산출하는 단계를 더 포함하는 회전체의 회전 특성 측정 방법.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 회전체의 회전 특성 측정 방법은,
    상기 회전체의 기준 위치들 간의 회전 변화를 기반으로 상기 회전체의 각속도를 산출하는 단계를 더 포함하는 회전체의 회전 특성 측정 방법.
  6. 청구항 5에 있어서, 상기 회전체의 각속도를 산출하는 단계는,
    상기 복수의 회전 영상 중 상대적으로 배율이 높은 회전 영상의 기준 위치들에 대응하는 2차원 위치 정보를 선택하는 단계;
    상기 2차원 위치 정보를 기반으로 상기 회전체의 중심점에 대한 오차가 보정된 2차원 후보 위치 정보를 생성하는 단계;
    상기 2차원 후보 위치 정보에 따른 회전 변화 중 영상 정합에 따른 오차가 미리 결정된 기준을 만족하는 회전 변화를 기반으로 회전 행렬을 생성하는 단계; 및
    상기 회전 행렬을 기반으로 상기 회전체의 각속도를 산출하는 단계를 포함하는 회전체의 회전 특성 측정 방법.
  7. 회전체에 대한 제1 회전 영상 및 보정판에 대한 제1 보정 영상을 획득하는 제1 획득부;
    상기 제1 획득부와 다른 배율로, 상기 회전체에 대한 제2 회전 영상 및 상기 보정판에 대한 제2 보정 영상을 획득하는 제2 획득부; 및
    상기 제1 보정 영상, 상기 제2 보정 영상, 상기 제1 획득부에 대한 위치 정보 및 상기 제2 획득부에 대한 위치 정보를 기반으로 보정 행렬을 생성하고, 상기 보정 행렬, 상기 제1 회전 영상 및 제2 회전 영상을 기반으로 상기 회전체의 기준 위치를 생성하는 처리부를 포함하는 회전체의 회전 특성 측정 장치.
  8. 청구항 7에 있어서, 상기 처리부는,
    상기 제1 보정 영상 및 상기 제2 보정 영상을 기반으로 내부 변수에 대한 보정 정보를 생성하고, 상기 제1 획득부에 대한 위치 정보 및 상기 제2 획득부에 대한 위치 정보를 기반으로 외부 변수에 대한 보정 정보를 생성하고, 상기 내부 변수에 대한 보정 정보 및 상기 외부 변수에 대한 보정 정보를 기반으로 상기 보정 행렬을 생성하는 회전체의 회전 특성 측정 장치.
  9. 청구항 7에 있어서, 상기 처리부는,
    상기 제1 회전 영상 및 상기 제2 회전 영상을 기반으로 상기 회전체의 2차원 위치 정보를 생성하고, 상기 보정 행렬 및 상기 회전체의 2차원 위치 정보를 기반으로 회전체의 3차원 위치 정보를 생성하고, 상기 회전체의 3차원 위치 정보 중 상기 2차원 위치 정보와의 차이가 미리 결정된 기준을 만족하는 3차원 위치 정보를 상기 회전체의 기준 위치로 결정하는 회전체의 회전 특성 측정 장치.
  10. 청구항 7에 있어서, 상기 처리부는,
    상기 회전체의 기준 위치들 간의 차이를 기반으로 상기 회전체의 선속도를 산출하는 회전체의 회전 특성 측정 장치.
  11. 청구항 7에 있어서, 상기 처리부는,
    상기 회전체의 기준 위치들 간의 회전 변화를 기반으로 상기 회전체의 각속도를 산출하는 회전체의 회전 특성 측정 장치.
  12. 청구항 11에 있어서, 상기 처리부는,
    상기 제1 회전 영상과 상기 제2 회전 영상 중 상대적으로 배율이 높은 회전 영상의 기준 위치들에 대응하는 2차원 위치 정보를 선택하고, 상기 2차원 위치 정보를 기반으로 상기 회전체의 중심점에 대한 오차가 보정된 2차원 후보 위치 정보를 생성하고, 상기 2차원 후보 위치 정보에 따른 회전 변화 중 영상 정합에 따른 오차가 미리 결정된 기준을 만족하는 회전 변화를 기반으로 회전 행렬을 생성하고, 상기 회전 행렬을 기반으로 상기 회전체의 각속도를 산출하는 회전체의 회전 특성 측정 장치.
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