KR101968024B1 - 수하물 이중적재 판별 시스템 및 방법 - Google Patents

수하물 이중적재 판별 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

깊이영상을 기초로 하나의 트레이에 복수개의 수하물이 적재된 것을 판별할 수 있는 본 발명의 일 측면에 따른 수하물 이중적재 판별 시스템은, 컨베이어벨트 장치에서 트레이로 적재되는 수하물을 촬영하고, 촬영된 객체를 깊이(Depth)값들로 표현한 깊이영상을 생성하는 깊이영상 생성부; 상기 깊이값들을 기초로 상기 깊이영상으로부터 배경 및 트레이 객체를 제거하여 수하물 객체로 구성된 객체분리영상을 생성하는 객체분리영상 생성부; 및 상기 객체분리영상을 기초로 상기 트레이에 복수개의 수하물이 적재되는지 여부를 판별하는 판별부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

수하물 이중적재 판별 시스템 및 방법{System and Method for Recognizing Double Loading of Baggage}
본 발명은 수하물 처리 시스템에 관한 것이다.
수하물 처리 시스템(Baggage Handling System: BHS)은 공항 또는 항만 등과 같은 운송 시설에서 출발, 도착, 또는 환승 승객들이 휴대하지 않고 위탁하는 수하물을 목적지까지 신속하고 정확하게 분류하여 운송하는 서비스를 제공한다.
수하물 처리 시스템은 처리 대상이 되는 수하물을 트레이(Tray)에 적재한 후, 트레이를 레일 상에서 고속으로 이동시킴에 의해 수하물을 원하는 목적지까지 이송시킨다.
상술한 바와 같은 트레이를 이용하는 수하물 처리 시스템이 대한민국 공개특허 제10-2014-0083309호(발명의 명칭: 수하물 처리 시스템) 및 대한민국 공개특허 제10-2014-0073621호(발명의 명칭: 트레이 관리 시스템 및 그 관리 방법)에 개시되어 있다.
수하물을 목적지까지 정확하게 이송하기 위해 1개의 트레이에는 1개의 수하물이 탑재되어야 한다. 하지만, 일반적인 수하물 처리 시스템에서 1개의 트레이에 목적지가 상이한 복수개의 수하물이 탑재되는 수하물 이중적재 현상이 발생하게 되면, 해당 트레이에 탑재된 복수개의 수하물들 중 하나의 수하물만이 목적지까지 이송될 수 있고 나머지 수하물들은 정시에 목적지까지 이송될 수 없어 수하물의 누락 또는 지각이 발생할 수 밖에 없다는 문제점이 있다.
또한, 수하물의 이중적재로 인해 수하물의 누락이나 지각이 발생하게 되면 해당 수하물을 목적지까지 다시 이송해야 하므로 추가적인 서비스 처리 비용이 발생할 뿐만 아니라, 승객의 불편 증대는 물론 수하물 처리 서비스의 품질이 저하된다는 문제점이 있다.
1. 대한민국 공개특허 제10-2014-0083309호(발명의 명칭: 수하물 처리 시스템) 2. 대한민국 공개특허 제10-2014-0073621호(발명의 명칭: 트레이 관리 시스템 및 그 관리 방법)
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 깊이영상을 기초로 하나의 트레이에 복수개의 수하물이 적재된 것을 판별할 수 있는 수하물 이중적재 판별 시스템 및 방법을 제공하는 것을 그 기술적 과제로 한다.
또한, 본 발명은 깊이영상으로부터 수하물 객체를 정확하게 분리해 낼 수 있는 수하물 이중적재 판별 시스템 및 방법을 제공하는 것을 다른 기술적 과제로 한다.
또한, 본 발명은 수하물의 재질에 의한 수하물 객체 오검출을 방지할 수 있는 수하물 이중적재 판별 시스템 및 방법을 제공하는 것을 또 다른 기술적 과제로 한다.
또한, 본 발명은 트레이 이동시 트레이로부터 수하물이 낙하하는 것을 미연에 방지할 수 있는 수하물 이중적재 판별 시스템 및 방법을 제공하는 것을 또 다른 기술적 과제로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 수하물 이중적재 판별 시스템은, 컨베이어벨트 장치에서 트레이로 적재되는 수하물을 촬영하고, 촬영된 객체를 깊이(Depth)값들로 표현한 깊이영상을 생성하는 깊이영상 생성부; 상기 깊이값들을 기초로 상기 깊이영상으로부터 배경 및 트레이 객체를 제거하여 수하물 객체로 구성된 객체분리영상을 생성하는 객체분리영상 생성부; 및 상기 객체분리영상을 기초로 상기 트레이에 복수개의 수하물이 적재되는지 여부를 판별하는 판별부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따른 수하물 이중적재 판별 방법은 컨베이어벨트 장치에서 트레이로 적재되는 수하물을 깊이 카메라로 촬영하여 촬영된 객체가 깊이(Depth)값들로 표현된 깊이영상을 생성하는 단계; 상기 깊이영상 내에서 배경 및 트레이 객체를 제거하여 수하물 객체로 구성된 객체 분리영상을 생성하는 단계; 및 상기 객체분리영상을 기초로 상기 트레이에 복수개의 수하물이 적재되는지 여부를 판별하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 트레이에 적재되는 수하물을 깊이 카메라를 이용하여 촬영한 깊이영상을 기초로 하나의 트레이에 복수개의 수하물이 적재되는 수하물 이중적재 발생 여부를 판별할 수 있어 수하물의 이중적재를 짧은 시간 내에 정확하게 검지할 수 있다는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면 수하물 이중적재 발생시 이중적재된 수하물을 분류할 수 있어 수하물의 누락이나 지각을 방지할 수 있고, 이로 인해 이중적재된 수하물의 재이송을 위한 추가적인 서비스 처리 비용 발생 방지는 물론 수하물의 누락이나 지각으로 인한 승객의 불편 감소 및 수하물 처리 서비스의 품질 향상을 도모할 수 있다는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면 깊이영상에 포함된 깊이값에 기초하여 배경 및 트레이 객체를 제거함으로써 수하물 객체를 정확하게 분리해 낼 수 있어, 수하물의 이중적재를 보다 정확하게 판별할 수 있다는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면 깊이영상을 기초로 트레이 상에서 수하물이 일정 영역 이상 이탈된 것으로 판단되면 수하물을 재정렬 시킴으로써 트레이의 고속 이동시 수하물이 낙하되는 것을 미연에 방지할 수 있다는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수하물 이중적재 판별 시스템의 구성을 보여주는 도면이다.
도 2는 깊이 카메라의 일 예를 보여주는 도면이다.
도 3은 도 1에 도시된 객체분리영상 생성부의 구성을 개략적으로 보여주는 블록도이다.
도 4는 도 3에 도시된 전처리부에 의해 깊이영상에서 배경을 제거하여 생성한 전처리 영상의 일 예를 보여주는 도면이다.
도 5는 도 3에 도시된 전처리부에 의해 깊이영상에서 배경을 제거하여 생성한 전처리 영상의 다른 예를 보여주는 도면이다.
도 6은 수하물이 1개인 경우의 전처리 영상에서 트레이 객체를 제거하여 생성한 객체분리영상을 보여주는 도면이다.
도 7은 수하물이 2개인 경우의 전처리 영상에서 트레이 객체를 제거하여 생성한 객체분리영상을 보여주는 도면이다.
도 8은 수하물이 트레이 가이드부와 중첩되어 적재된 영상의 일 예를 보여주는 도면이다.
도 9는 객체분리영상에서 후방 트레이 가이드부 객체를 제거하는 영상의 일 예를 보여주는 도면이다.
도 10은 객체분리영상에서 전방 트레이 가이드부 객체를 제거하는 영상의 일 예를 보여주는 도면이다.
도 11은 수하물 객체를 포함하는 윈도우 설정의 일 예를 보여주는 도면이다.
도 12는 수하물 재질에 의한 결함 발생의 예를 보여주는 도면이다.
도 13은 수하물 이중적재를 판별하는 방법을 개념적으로 보여주는 도면이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 수하물 이중적재 판별방법을 보여주는 플로우차트이다.
본 명세서에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 정의하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다.
"포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
"적어도 하나"의 용어는 하나 이상의 관련 항목으로부터 제시 가능한 모든 조합을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, "제1 항목, 제2 항목 및 제 3항목 중에서 적어도 하나"의 의미는 제1 항목, 제2 항목 또는 제3 항목 각각 뿐만 아니라 제1 항목, 제2 항목 및 제3 항목 중에서 2개 이상으로부터 제시될 수 있는 모든 항목의 조합을 의미한다.
이하, 첨부되는 도면을 참고하여 본 발명의 실시예들에 대해 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수하물 이중적재 판별 시스템의 구성을 보여주는 도면이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 수하물 이중적재 판별 시스템(100)은 수하물의 이송을 위한 컨베이어벨트 장치(110) 및 트레이(120)가 설치된 수하물 처리 시스템과 연동된다.
컨베이어벨트 장치(110)는 컨베이어 벨트(112) 및 컨베이어 벨트(112)를 구동시키기 위한 구동부(미도시)로 구성되고, 컨베이어 벨트(112)를 통해 수하물을 트레이(120)의 대기지점까지 이송시키는 역할을 수행한다. 이때, 컨베이어 벨트(112)를 통해 이송되는 수하물에는 해당 수하물의 목적지 정보가 기록된 태그(미도시)가 부착되어 있을 수 있다.
트레이(120)는 레일(122)을 따라 고속으로 이동하면서, 컨베이어 벨트(112)로부터 적재되는 수하물을 목적지까지 이송시키는 역할을 수행한다. 트레이(120)는 수하물이 적재되는 바닥부(124) 및 트레이(120)로부터 수하물의 이탈을 방지하기 위한 가이드부(126)로 구성된다. 이때, 가이드부(126)는 트레이(120)의 진행방향을 기준으로 트레이(120)의 전방에 배치된 전방 트레이 가이드부(126a) 및 트레이(120)의 후방에 배치된 후방 트레이 가이드부(126b)를 포함할 수 있다.
수하물 이중적재 판별 시스템(100)은 하나의 트레이(120)이 복수개의 수하물이 적재되는지 여부를 판별한다. 이를 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 수하물 이중적재 판별 시스템(100)은 깊이영상 생성부(130), 객체분리영상 생성부(140), 및 판별부(150)를 포함한다.
깊이영상 생성부(130)는 컨베이어벨트(112)부터 트레이(120)에 적재되는 수하물을 촬영하여 트레이 객체 및 수하물 객체를 깊이(Depth)값을 기초로 표현한 깊이영상을 생성한다.
일 실시예에 있어서, 깊이영상 생성부(130)는 객체의 깊이(Depth)를 촬영할 수 있는 깊이 카메라로 구현될 수 있다. 깊이 카메라의 일 예가 도 2에 도시되어 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 깊이 카메라는 객체의 깊이값을 획득하기 위해 미리 정의된 적외선 패턴을 객체에 투사기 위한 적외선 영사기(Infrared Ray Projector, 210) 및 객체로부터 반사되는 정보를 획득하기 위한 적외선 CMOS(Infrared Ray CMOS) 센서(220)를 포함할 수 있다. 이러한 실시예에 따르는 경우 깊이 카메라는 적외선 영사기(210)를 통해 객체에 주사된 후 객체로부터 반사되는 적외선 패턴정보를 적외선 CMOS 센서(220)에서 내부 연산을 수행함으로써 깊이 영상을 생성하게 된다.
본 발명에 따른 깊이 카메라는 도 2에 도시된 바와 같이 객체의 RGB 영상을 생성하기 위한 RGB카메라(230)를 추가로 포함할 수 있다. 이에 따라, 본 발명에 따른 깊이 카메라는 객체의 깊이영상 뿐만 아니라 객체의 RGB영상을 함께 생성하여 제공함으로써 촬영된 객체의 시인성을 향상시킬 수 있다.
한편, 깊이영상 생성부(130)는 도 1에 도시된 바와 같이 수하물이 컨베이어벨트(112)부터 트레이(120)로 트랜스퍼되는 영역에 배치된 지지부재(160)에 장착되어 설치될 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 객체분리영상 생성부(140)는 깊이영상에 포함된 깊이값을 기초로 깊이영상에서 배경 및 트레이 객체를 제거함으로써 수하물 객체로 구성된 객체분리영상을 생성한다. 본 발명에 따른 객체분리영상 생성부(140)의 구성을 도 3을 참조하여 보다 구체적으로 설명한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 객체분리영상 생성부의 구성을 보여주는 블록도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 객체분리영상 생성부(140)는 전처리부(310), 트레이 객체 결정부(320), 트레이 객체 제거부(330), 및 윈도우 설정부(340)를 포함한다. 또한, 본 발명에 따른 객체분리영상 생성부(140)는 보정부(350)를 더 포함할 수 있다.
전처리부(310)는 깊이영상 내에서 배경을 결정하고, 깊이영상에서 배경을 제거함으로써 전처리 영상을 생성한다. 제1 실시예에 있어서, 전처리부(310)는 깊이영상에 포함된 깊이값들 중 최대값을 갖는 영역을 배경으로 결정할 수 있다. 이에 따라, 전처리부(310)는 깊이값이 최대인 영역을 깊이영상에서 제거함으로써 배경이 제거된 전처리 영상을 생성할 수 있게 된다. 도 4a에 배경이 제거되기 이전의 깊이영상이 도시되어 있고, 도 4b에 전처리부(310)에 의해 배경이 제거된 전처리 영상이 도시되어 있다. 도 4a 및 도 4b에서 알 수 있듯이, 전처리부(310)에 의해 깊이영상에서 배경이 제거되기 때문에 전처리 영상에는 수하물 객체(410) 및 트레이 객체(420)만이 포함된다는 것을 알 수 있다.
제2 실시예에 있어서, 전처리부(310)는 깊이영상에 포함된 깊이값들의 평균을 산출하고, 깊이영상에서 산출된 평균 이상의 깊이값을 갖는 영역을 배경으로 결정할 수 있다. 이에 따라, 전처리부(310)는 산출된 평균 이상의 깊이값을 갖는 영역을 깊이영상에서 제거함으로써 배경이 제거된 전처리 영상을 생성할 수 있게 된다.
제3 실시예에 있어서, 전처리부(310)는 미리 준비된 배경만으로 구성된 깊이영상으로부터 깊이값의 평균을 산출하고, 깊이영상 생성부(130)에 의해 생성된 깊이영상 내에서 깊이값의 평균과 오차범위 내에 있는 깊이값을 갖는 영역을 배경으로 결정할 수도 있다. 이에 따라, 전처리부(130)는 깊이값의 평균과 오차범위 내에 있는 깊이값을 갖는 객체를 깊이영상에서 제거함으로써 배경이 제거된 전처리 영상을 생성할 수 있게 된다. 도 5a에 배경만으로 구성된 깊이영상이 도시되어 있고, 도 5b에 제3 실시예에 따라 전처리부(310)에 의해 배경이 제거된 전처리 영상이 도시되어 있다. 도 5a에서 배경으로 정의된 영역들이 도 5b에서 제거되었다는 것을 알 수 있다.
다시 도 3을 참조하면, 트레이 객체 결정부(320)는 전처리 영상에서 트레이 객체를 결정한다. 즉, 트레이 객체 결정부(320)는 전처리 영상에서 트레이를 구성하는 트레이 바닥 객체 및 트레이 가이드부 객체를 결정한다.
일 실시예에 있어서, 트레이 객체 결정부(320)는 CCL(Connected Component Labeling)기법을 이용하여 전처리 영상에서 트레이 바닥 객체 및 트레이 가이드부 객체를 결정할 수 있다. 구체적으로, 트레이 객체 결정부(320)는 전처리 영상에 포함된 깊이값들 중 최대값을 갖는 연속된 영역을 트레이 바닥 객체로 결정할 수 있다. 또한, 트레이 객체 결정부(320)는 전처리 영상에서 동일한 깊이값을 갖는 영역들 중 최소크기의 연속된 영역을 트레이 가이드부 객체로 결정할 수 있다.
트레이 객체 제거부(330)는 전처리 영상에서 트레이 객체 결정부(320)에 의해 결정된 트레이 바닥 객체 및 트레이 가이드부 객체 중 적어도 하나를 제거함으로써 수하물 객체로 구성된 객체분리영상을 생성한다. 예컨대, 트레이 객체 제거부(330)는 도 6a에 도시된 바와 같이 트레이(120)에 적재된 수하물이 1개인 경우의 전처리 영상에서 트레이 바닥 객체(610) 및 트레이 가이드부 객체(620)를 제거함으로써 도 6b에 도시된 바와 같이 수하물 객체(630)만으로 구성된 객체분리영상을 생성한다.
다른 예로, 트레이 객체 제거부(330)는 도 7a에 도시된 바와 같이 트레이(120)에 적재된 수하물이 2개인 경우의 전처리 영상에서 트레이 바닥 객체(710)를 제거함으로써 도 7b에 도시된 바와 같이 수하물 객체(720)만으로 구성된 객체분리영상을 생성한다.
상술한 실시예에 있어서, 트레이 객체 제거부(330)에 의해 전처리 영상에서 트레이 객체가 제거되면 객체분리영상에는 수하물 객체만이 존재하여야 한다. 하지만, 도 8a에 도시된 바와 같이 수하물 객체(810)가 트레이 가이드부 객체(820)와 접촉되어 있는 경우 트레이 가이드부 객체(820)가 수하물 객체(810)와 동일한 객체로 인식됨으로 인해 도 8b에 도시된 바와 같이 트레이 가이드부 객체(820)가 전처리 영상에서 제거되지 않고 객체분리영산 내에 잔존하게 되는 경우가 발생할 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 트레이 객체 제거부(330)는 객체분리영상에 미제거된 트레이 가이드부 객체가 존재하는지 여부를 추가로 판단하여, 미제거된 트레이 가이드부 객체가 존재하는 경우 객체분리영상으로부터 미제거된 트레이 가이드부 객체를 제거할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 트레이 객체 제거부(330)는 PCA(Principal Component Analysis) 방법을 이용하여 객체분리영상 내에 미제거된 트레이 가이드부가 존재하는지 여부를 판단할 수 있다. 구체적으로, 트레이 객체 제거부(330)는 윈도우 설정부(340)에 의해 객체분리영상 상에 수하물 객체를 포함하도록 설정된 윈도우 내에서 유효한 깊이값을 갖는 영역의 비율이 임계치 이하이면 객체분리영상 내에서 미제거된 트레이 가이드부 객체가 존재하는 것으로 판단할 수 있다. 이는 도 9a 및 도 10a에 도시된 예에서 알 수 있듯이, 객체분리영상 내에 트레이 가이드부 객체(910, 1010)가 포함되어 있게 되면 수하물 객체(920. 1020)를 포함하도록 설정된 윈도우(930, 1030) 내에 트레이 가이드부 객체(910, 1010)가 포함될 수 밖에 없어 트레이 가이드부 객체(910, 1010)로 인해 윈도우(930, 1030) 내에서 유효한 깊이값을 갖는 영역의 비율이 감소할 수 밖에 없기 때문이다.
판단결과, 객체분리영상 내에 미제거된 트레이 가이드부가 존재하는 것으로 판단되면 트레이 객체 제거부(330)는 객체분리영상 상에서 수하물 객체를 포함하도록 설정된 윈도우의 상단으로부터 트레이의 진출방향인 제1 방향으로 최초 인식되는 깊이값의 위치를 확인하고, 해당위치로부터 제1 방향으로 미리 정해진 임계거리 내에 위치하는 영역을 미제거된 후방 트레이 가이드부 객체로 판단하여 제거한다.
예컨대, 도 9a에 도시된 바와 같이 트레이 객체 제거부(330)는 윈도우(930)의 상단으로부터 제1 방향(S1)으로 최초 인식된 깊이값(D1)의 위치(P1)를 확인하고, 해당위치(P1)로부터 미리 정해진 임계거리(△th1, 예컨대, 10cm) 내에 위치하는 영역(910)을 미제거된 후방 트레이 가이드부 객체(910)로 판단하여 제거한다. 이에 따라, 도 9b에 도시된 바와 같이 후방 트레이 가이드부 객체가 제거된 객체분리영상이 획득된다.
또한, 객체분리영상 내에 미제거된 트레이 가이드부가 존재하는 것으로 판단되면 트레이 객체 제거부(330)는 객체분리영상 상에서 수하물 객체를 포함하도록 설정된 윈도우의 하단으로부터 제1 방향에 반대되는 제2 방향으로 최초 인식되는 깊이값의 위치를 확인하고, 해당위치로부터 제2 방향으로 미리 정해진 임계거리 내에 위치하는 영역을 미제거된 전방 트레이 가이드부 객체로 판단하여 제거한다.
예컨대, 도 10b에 도시된 바와 같이 트레이 객체 제거부(330)는 윈도우(1030)의 상단으로부터 제2 방향(S2)으로 최초 인식된 깊이값(D2)의 위치(P2)를 확인하고, 해당위치(P2)로부터 미리 정해진 임계거리(△th2, 예컨대, 10cm) 내에 위치하는 영역(1010)을 미제거된 전방 트레이 가이드부 객체(1010)로 판단하여 제거한다. 이에 따라, 도 10b에 도시된 바와 같이 후방 트레이 가이드부 객체가 제거된 객체분리영상이 획득된다.
한편, 트레이 객체 제거부(330)는 객체분리영상 내에서 후방 트레이 가이드부 객체 또는 전방 트레이 가이드부 객체의 제거 이후 객체분리영상 내에 트레이 가이드부 객체가 여전히 존재하는지 여부를 PCA 방법을 이용하여 추가로 확인할 수도 있다.
다시 도 3을 참조하면, 윈도우 설정부(340)는 상술한 바와 같이 객체분리영상 상에 수하물 객체를 포함하는 윈도우를 설정한다. 일 실시예에 있어서, 윈도우 설정부(340)는 도 11에 도시된 바와 같이 수하물 객체(1100)에 대해 X축 상의 최소값(MinX)과 최대값(MaxX)을 연결하는 제1 직선(L1), X축상의 최소값(MinX)과 Y축 상의 최소값(MinY)을 연결하는 제2 직선(L2), X축 상의 최대값(MaxX)과 Y축 상의 최대값(MaxY)을 연결하는 제3 직선(L3), 및 Y축 상의 최소값(MinY)과 최대값(MaxY)을 연결하는 제4 직선(L4)을 연결하여 수하물 객체(1100)를 포함하는 윈도우(1120)를 객체분리영상 상에 설정할 수 있다.
또한, 윈도우 설정부(340)는 트레이 객체 제거부(330)에 의해 수하물 객체와 접촉하는 트레이 가이드부 객체가 제거되면 윈도우를 재설정할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 객체분리영상 생성부(140)는 보정부(350)를 더 포함할 수 있다. 보정부(350)는 수하물 객체 내에 깊이값이 존재하지 않는 영역이 존재하면, 해당영역에 인접한 픽셀의 깊이값을 해당영역의 깊이값으로 설정함으로써 객체분리영상을 보정한다. 수하물 객체 내에 깊이값이 존재하지 않는 영역이 존재하게 되는 이유는 수하물이 빛을 난반사시키는 재질로 이루어진 경우 깊이 카메라(130)에 의해 조사되는 적외선 패턴이 수하물에서 난반사됨으로 인해 깊이값이 획득될 수 없기 때문이다.
예컨대, 도 12에 도시된 바와 같이 수하물(1200) 객체 내에 깊이값이 존재하지 않는 영역(A)이 존재하면, 보정부(350)는 해당영역(A)에 인접한 픽셀의 깊이값을 해당영역(A)의 깊이값으로 설정함으로써 객체분리영상을 보정한다.
이와 같이, 본 발명에 따르면 수하물의 재질적인 특성으로 인해 수하물 객체 내에 깊이값이 존재하지 않는 영역이 발생하더라도 보정부(350)를 통해 객체분리영상을 보정할 수 있기 때문에 수하물 이중적재의 판별 정확도가 저하되는 것을 방지할 수 있게 된다.
다시 도 1을 참조하면, 판별부(150)는 객체분리영상을 기초로 트레이(120)에 복수개의 수하물이 적재되었는지 여부를 판별한다. 일 실시예에 있어서, 판별부(150)는 객체분리영상 상에서 트레이(120)의 진입측에 설정된 진입라인과 트레이(120)의 진출측에 설정된 진출라인 사이에 복수개의 수하물 객체가 존재하면 트레이(120)에 복수개의 수하물이 적재된 것으로 판별할 수 있다.
이를 위해, 본 발명에 따른 수하물 이중적재 판별 시스템(100)은 객체분리영상 상에서 트레이(120)의 진입측에 진입라인을 설정하고, 트레이(120)의 진출측에 진출라인을 설정하는 라인 설정부(미도시)를 더 포함할 수 있다.
이에 따라, 판별부(150)는 라인 설정부에 의해 설정된 진입라인과 진출라인 사이에 복수개의 수하물 객체가 인식되면 트레이(120)에 복수개의 수하물이 적재된 것으로 판별할 수 있다.
예컨대, 판별부(150)는 도 13에 도시된 바와 같이 객체분리영상 상에서 트레이(120)의 진입측에 진입라인(1300)을 설정하고, 트레이(120)의 진출측에 진출라인(1310)을 설정함으로써 진입라인(1300)과 진출라인(1310) 사이에 복수개의 수하물 객체(1320, 1330)가 존재하면 이중적재가 발생된 것으로 판단한다.
다른 예로, 판별부(150)는 특정 수하물이 라인 설정부에 의해 설정된 진출라인(1310)을 통과하기 이전에 라인 설정부에 의해 설정된 진압라인(1300)을 통과하는 타 수하물이 카운팅되면 이중적재가 발생된 것으로 판단할 수도 있다.
또 다른 예로, 판별부(150)는 특정 수하물이 라인 설정부에 의해 설정된 진출라인(1310)을 넘어가기 전에 라인 설정부에 의해 설정된 진입라인(1300)에서 다른 수하물이 인식되면 트레이에 복수개의 수하물이 적재된 것으로 판별할 수도 있다.
상술한 실시예에 있어서, 라인 설정부는 객체분리영상 상에서 진입라인 및 진출라인을 설정하는 것으로 도시하였지만, 변형된 실시예에 있어서 라인 설정부는 트레이(120) 상에 직접 진입라인 및 진출라인을 설정할 수도 있을 것이다. 예컨대, 라인 설정부는 레이저와 같은 광을 트레이(120)상에 조사함으로써 트레이(120) 상에 직접 진입라인 및 진출라인을 설정할 수 있다.
판별부(150)는 전처리 영상 또는 객체분리영상을 기초로 수하물이 트레이로부터 일정영역 이상 벗어나는지 여부를 추가로 판단할 수도 있다.
한편, 도 1에 도시하지는 않았지만, 본 발명에 따른 수하물 이중적재 판별 시스템은 픽업장치를 추가로 포함할 수 있다. 픽업장치는 판별부(150)에 의해 이중적재가 발생된 것으로 판별되면, 이중적재가 발생된 트레이(120)로부터 적어도 하나의 수하물을 픽업하여 타 트레이(120)로 이동시킴으로써 이중적재가 발생된 트레이(120) 상에 하나의 수하물만이 잔존하도록 할 수 있다.
이러한 실시예에 따르는 경우 픽업장치는 판별부(150)에 의해 수하물이 트레이로부터 일정영역 이상 벗어난 것으로 판단되면, 해당 수하물이 트레이 내에 완전히 수납될 수 있도록 트레이의 위치를 이동시킬 수도 있다. 이를 통해, 트레이가 고속으로 이동하는 중에 수하물이 트레이로부터 낙하되는 것을 미연에 방지할 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 수하물 이중적재 판별 방법에 대해 설명한다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 수하물 이중적재 판별 방법을 보여주는 플로우차트이다. 도 14에 도시된 수하물 이중적재 판별 방법은 도 1 및 도 2에 도시된 수하물 이중적재 판별 장치에 의해 수행될 수 있다.
먼저, 수하물 이중적재 판별 장치는 컨베이어벨트 장치로부터 트레이에 적재되는 수하물을 깊이 카메라로 촬영함으로써 촬영된 객체가 깊이(Depth)값들로 표현된 깊이영상을 생성한다(S1400).
이후, 수하물 이중적재 판별 장치는 깊이영상에서 배경을 제거하여 전처리 영상을 생성한다(S1410). 일 실시예에 있어서, 수하물 이중적재 판별 장치는 깊이영상에 포함된 깊이값들 중 최대값을 갖는 영역을 배경으로 결정하고 깊이영상에서 해당영역을 제거함으로써 전처리 영상을 생성할 수 있다.
다른 실시예에 있어서, 수하물 이중적재 판별 장치는 깊이영상에 포함된 깊이값들의 평균을 산출하고, 산출된 평균 이상의 깊이값을 갖는 영역을 배경으로 결정하여 깊이영상에서 해당영역을 제거함으로써 전처리 영상을 생성할 수도 있다.
이후, 수하물 이중적재 판별 장치는 전처리영상 내에서 트레이 객체를 결정한다(S1420). 일 실시예에 있어서, 트레이 객체는 트레이 바닥 객체 및 트레이 가이드부 객체를 포함할 수 있고, 수하물 이중적재 판별 시스템은 CCL(Connected Component Labeling)기법을 이용하여 전처리 영상에서 트레이 객체를 결정할 수 있다.
구체적으로, 수하물 이중적재 판별 시스템은 전처리 영상에 포함된 깊이값들 중 최대값을 갖는 연속적인 영역을 트레이 바닥 객체로 결정할 수 있다. 또한, 수하물 이중적재 판별 시스템은 전처리 영상에서 동일한 깊이값을 갖는 영역 들 중 최소크기의 연속적인 영역을 트레이 가이드부 객체로 결정할 수 있다.
이후, 수하물 이중적재 판별 시스템은 전처리 영상에서 트레이 바닥 객체 및 트레이 가이드부 객체를 제거함으로써 수하물 객체로 구성된 객체분리영상을 생성한다(S1430).
이후, 수하물 이중적재 판별 시스템은 객체분리영상 내에 미제거된 트레이 가이드부 객체가 존재하는지 여부를 판단한다(S1440). 본 발명에서 객체분리영상 내에 미제거된 트레이 가이드부 객체가 존재하는지 여부를 판단하는 이유는 수하물 객체가 트레이 가이드부 객체와 접촉되어 있는 경우 트레이 가이드부 객체가 수하물 객체와 동일한 객체로 인식됨으로 인해 트레이 가이드부 객체가 전처리 영상에서 제거되지 않고 객체분리영산 내에 잔존하게 되는 경우가 발생할 수 있기 때문이다.
일 실시예에 있어서, 수하물 이중적재 판별 시스템은 객체분리영상 상에 수하물 객체를 포함하도록 설정된 윈도우 내에서 유효한 깊이값을 갖는 영역의 비율이 임계치 이하이면 객체분리영상 내에 미제거된 트레이 가이드부 객체가 존재하는 것으로 판단할 수 있다.
이때, 수하물 객체를 포함하는 윈도우는 수하물 객체에 대해 X축 상의 최소값과 최대값을 연결하는 제1 직선, X축상의 최소값과 Y축 상의 최소값을 연결하는 제2 직선, X축 상의 최대값과 Y축 상의 최대값을 연결하는 제3 직선, 및 Y축 상의 최소값과 최대값을 연결하는 제4 직선을 연결함에 의해 설정될 수 있다.
S1440의 판단결과, 객체분리영상 내에 미제거된 트레이 가이드부 객체가 존재하는 것으로 판단되면, 수하물 이중적재 판별 시스템은 객체분리영상에서 미제거된 트레이 가이드부 객체를 제거한다(S1450).
구체적으로, 수하물 이중적재 판별 시스템은 객체분리영상 내에서 수하물 객체를 포함하도록 설정된 윈도우의 상단으로부터 상기 트레이의 진출방향인 제1 방향으로 최초 인식되는 깊이값의 위치에서 상기 제1 방향으로 미리 정해진 임계거리 내에 위치하는 영역을 후방 트레이 가이드부로 판단하고, 해당영역을 객체분리영상에서 제거한다.
또한, 수하물 이중적재 판별 시스템은 객체분리영상 내에서 수하물 객체를 포함하도록 설정된 윈도우의 하단으로부터 트레이의 진출방향에 반대되는 제2 방향으로 최초 인식되는 깊이값의 위치에서 상기 제2 방향으로 미리 정해진 임계거리 내에 위치하는 영역을 전방 트레이 가이드부로 판단하고, 해당영역을 객체분리영상에서 제거한다.
이후, 수하물 이중적재 판별 시스템은 트레이 가이드부 객체가 완전히 제거된 최종적인 객체분리영상을 기초로 수하물 이중적재 여부를 판별한다(S1460). 일 실시예에 있어서, 수하물 이중적재 판별 시스템은 객체분리영상 내에서 트레이의 진입측에 설정된 진입라인과 트레인의 진출측에 설정된 진출라인 사이에 복수개의 수하물 객체가 존재하면 트레이에 복수개의 수하물이 적재되는 이중적재 발생된 것으로 판별할 수 있다.
이를 위해, 본 발명에 따른 수하물 이중적재 판별 방법은 객체분리영상 상에서 트레이의 진입측에 진입라인을 설정하고, 트레이의 진출측에 진출라인을 설정하는 단계(미도시)를 더 포함할 수 있다.
이에 따라, S1460에서 수하물 이중적재 판별 시스템이 진입라인과 진출라인 사이에 복수개의 수하물 객체가 인식되면 트레이에 복수개의 수하물이 적재된 것으로 판별할 수 있게 된다.
다른 예로, 수하물 이중적재 판별 시스템은 특정 수하물이 진출라인을 통과하기 이전에 진압라인을 통과하는 타 수하물이 카운팅되면 이중적재가 발생된 것으로 판단할 수도 있다.
또 다른 예로, 수하물 이중적재 판별 시스템은 특정 수하물이 진출라인을 넘어가기 전에 진입라인에서 다른 수하물이 인식되면 트레이에 복수개의 수하물이 적재된 것으로 판별할 수도 있다.
상술한 실시예에 있어서, 수하물 이중적재 판별 시스템은 객체분리영상 상에서 진입라인 및 진출라인을 설정하는 것으로 도시하였지만, 변형된 실시예에 있어서 수하물 이중적재 판별 시스템은 트레이 상에 직접 진입라인 및 진출라인을 설정할 수도 있을 것이다. 예컨대, 수하물 이중적재 판별 시스템은 레이저와 같은 광을 트레이상에 조사함으로써 트레이 상에 직접 진입라인 및 진출라인을 설정할 수 있다.
S1460의 판별결과, 수하물 이중적재가 발생되지 않은 것으로 판단되면 해당 트레이를 통과사키고(S1470), 수하물 이중적재가 발생된 것으로 판단되면 해당 트레이를 대기시킨다(S1480). 이때, 수하물 이중적재 판별 시스템은 픽업장치를 이용하여 대기중인 트레이로부터 하나 이상의 수하물을 픽업하여 타 트레이로 이동시킴에 의해 수하물 이중적재를 해소할 수 있다. 다른 예로, 수하물 이중적재 판별 시스템은 알람을 발생시켜 수하물 이중적재의 발생을 장치 운영자에게 통지할 수도 있다.
한편, 도 14에 도시하지는 않았지만 본 발명에 따른 수하물 이중적재 판별방법은 객체분리영상에서 수하물 객체 내에 깊이값이 존재하지 않는 영역이 존재하는지 여부를 판단하고, 존재하는 경우 해당영역에 인접한 픽셀의 깊이값을 해당영역의 깊이값으로 설정함으로써 객체분리영상을 보정하는 과정을 더 포함할 수 있다. 이는, 수하물이 빛을 난반사시키는 재질로 이루어진 경우 깊이 카메라에 의해 조사되는 적외선 패턴이 수하물에서 난반사됨으로 인해 깊이값이 획득될 수 없기 때문에 수하물 객체 내에 깊이값이 존재하지 않는 영역이 발생할 수 있기 때문이다.
본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 상술한 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100: 수하물 이중적재 판별 시스템 110: 컨베이어벨트 장치
120: 트레이 130: 깊이영상 생성부
140: 객체분리영상 생성부 150: 판별부
310: 전처리부 320: 트레이 객체 결정부
330: 트레이 객체 제거부 340: 윈도우 설정부
350: 보정부

Claims (18)

  1. 컨베이어벨트 장치에서 트레이로 적재되는 수하물을 촬영하고, 촬영된 객체를 깊이(Depth)값들로 표현한 깊이영상을 생성하는 깊이영상 생성부;
    상기 깊이값들을 기초로 상기 깊이영상으로부터 배경 및 트레이 객체를 제거하여 수하물 객체로 구성된 객체분리영상을 생성하는 객체분리영상 생성부; 및
    상기 객체분리영상을 기초로 상기 트레이에 복수개의 수하물이 적재되는지 여부를 판별하는 판별부를 포함하고,
    상기 객체분리영상 생성부는,
    상기 깊이값들의 평균을 산출하고, 평균 이상의 깊이값을 갖는 영역을 배경으로 판단하며, 상기 깊이영상에서 상기 배경을 제거하여 전처리 영상을 생성하는 전처리부를 포함하는 것을 특징으로 하는 수하물 이중적재 판별 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 객체분리영상 상에서 상기 트레이의 진입측에 진입라인을 설정하고, 상기 트레인의 진출측에 진출라인을 설정하는 라인 설정부를 더 포함하고,
    상기 판별부는 상기 진입라인과 상기 진출라인 사이에 복수개의 수하물 객체가 인식되면 상기 트레이에 복수개의 수하물이 적재된 것으로 판별하는 것을 특징으로 하는 수하물 이중적재 판별 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 객체분리영상 상에서 상기 트레이의 진입측에 진입라인을 설정하고, 상기 트레인의 진출측에 진출라인을 설정하는 라인 설정부를 더 포함하고,
    상기 판별부는,
    수하물이 상기 진출라인을 넘어가기 전에 상기 진입라인에서 다른 수하물이 인식되면 상기 트레이에 복수개의 수하물이 적재된 것으로 판별하는 것을 특징으로 하는 수하물 이중적재 판별 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 전처리부는,
    상기 깊이값들 중 최대값을 갖는 영역을 배경으로 판단하고, 상기 깊이영상에서 상기 배경을 제거하여 전처리 영상을 생성하는 것을 특징으로 하는 수하물 이중적재 판별 시스템.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 객체분리영상 생성부는,
    상기 깊이영상에서 배경이 제거된 전처리 영상의 깊이값들 중 최대값을 갖는 연속적인 영역을 트레이 바닥 객체로 결정하고, 상기 전처리 영상에서 동일한 깊이값을 갖는 영역들 중 최소크기의 연속적인 영역을 트레이 가이드부 객체로 결정하는 트레이 객체 결정부; 및
    상기 전처리 영상에서 상기 트레이 바닥 객체 및 트레이 가이드부 객체를 제거하여 상기 객체분리영상을 생성하는 트레이 객체 제거부를 포함하는 것을 특징으로 하는 수하물 이중적재 판별 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 트레이 객체 제거부는,
    상기 객체분리영상 내에 미제거된 트레이 가이드부 객체가 존재하면, 상기 객체분리영상 상에서 상기 수하물 객체를 포함하도록 설정된 윈도우의 상단으로부터 상기 트레이의 진출방향인 제1 방향으로 최초 인식되는 깊이값의 위치로부터 상기 제1 방향으로 미리 정해진 임계거리 내에 위치하는 영역을 미제거된 후방 트레이 가이드부 객체로 판단하여 제거하는 것을 특징으로 하는 수하물 이중적재 판별 시스템.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 트레이 객체 제거부는,
    상기 객체분리영상 내에 미제거된 트레이 가이드부 객체가 존재하면, 상기 객체분리영상 상에 상기 수하물 객체를 포함하도록 설정된 윈도우의 하단으로부터 상기 트레이의 진출방향에 반대되는 제2 방향으로 최초 인식되는 깊이값의 위치로부터 상기 제2 방향으로 미리 정해진 임계거리 내에 위치하는 영역을 미제거된 전방 트레이 가이드부 객체로 판단하여 제거하는 것을 특징으로 하는 수하물 이중적재 판별 시스템.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 트레이 객체 제거부는,
    상기 객체분리영상 상에 상기 수하물 객체를 포함하도록 설정된 윈도우 내에서 유효한 깊이값을 갖는 영역의 비율이 임계치 이하이면 상기 객체분리영상 내에서 미제거된 트레이 가이드부 객체가 존재하는 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 수하물 이중적재 판별 시스템.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 객체분리영상 생성부는,
    상기 수하물 객체에 대해 X축 상의 최소값과 최대값을 연결하는 제1 직선, X축상의 최소값과 Y축 상의 최소값을 연결하는 제2 직선, X축 상의 최대값과 Y축 상의 최대값을 연결하는 제3 직선, 및 Y축 상의 최소값과 최대값을 연결하는 제4 직선을 연결하여 상기 수하물 객체를 포함하는 윈도우를 상기 객체분리영상 상에 설정하는 윈도우 설정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 수하물 이중적재 판별 시스템.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 객체분리영상 생성부는,
    상기 수하물 객체 내에 깊이값이 존재하지 않는 영역이 존재하면, 해당영역에 인접한 픽셀의 깊이값을 해당영역의 깊이값으로 설정하여 상기 객체분리영상을 보정하는 보정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 수하물 이중적재 판별 시스템.
  12. 컨베이어벨트 장치에서 트레이로 적재되는 수하물을 깊이 카메라로 촬영하여 촬영된 객체가 깊이(Depth)값들로 표현된 깊이영상을 생성하는 단계;
    상기 깊이영상 내에서 배경 및 트레이 객체를 제거하여 수하물 객체로 구성된 객체분리영상을 생성하는 단계; 및
    상기 객체분리영상을 기초로 상기 트레이에 복수개의 수하물이 적재되는지 여부를 판별하는 단계를 포함하고,
    상기 객체분리영상을 생성하는 단계는,
    상기 깊이값들의 평균을 산출하여 평균 이상의 깊이값을 갖는 영역을 배경으로 판단하는 단계; 및
    상기 깊이영상에서 상기 배경을 제거하여 전처리 영상을 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 수하물 이중적재 판별 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 객체분리영상 상에서 상기 트레이의 진입측에 진입라인을 설정하고, 상기 트레인의 진출측에 진출라인을 설정하는 단계를 더 포함하고,
    상기 판별하는 단계에서,
    상기 객체분리영상 내에서 상기 진입라인과 상기 진출라인 사이에 복수개의 수하물 객체가 인식되면 상기 트레이에 복수개의 수하물이 적재된 것으로 판별하는 것을 특징으로 하는 수하물 이중적재 판별 방법.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 객체분리영상을 생성하는 단계에서,
    상기 깊이영상으로부터 상기 깊이값들 중 최대값을 갖는 연속적인 영역인 트레이 바닥 객체 및 동일한 깊이값을 갖는 영역 들 중 최소크기의 연속적인 영역인 트레이 가이드부 객체를 제거하여 상기 객체분리영상을 생성하는 것을 특징으로 하는 수하물 이중적재 판별 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 객체분리영상을 생성하는 단계에서,
    상기 객체분리영상 내에 미제거된 트레이 가이드부 객체가 존재하면, 상기 객체분리영상 내에서 수하물 객체를 포함하도록 설정된 윈도우의 상단으로부터 상기 트레이의 진출방향인 제1 방향으로 최초 인식되는 깊이값의 위치에서 상기 제1 방향으로 미리 정해진 임계거리 내에 위치하는 영역을 제거하는 것을 특징으로 하는 수하물 이중적재 판별 방법.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 객체분리영상을 생성하는 단계에서,
    상기 깊이 영상 내에서 미제거된 트레이 가이드부 객체가 존재하면, 상기 객체분리영상 내에서 수하물 객체를 포함하도록 설정된 윈도우의 하단으로부터 상기 트레이의 진출방향에 반대되는 제2 방향으로 최초 인식되는 깊이값의 위치에서 상기 제2 방향으로 미리 정해진 임계거리 내에 위치하는 영역을 제거하는 것을 특징으로 하는 수하물 이중적재 판별 방법.
  17. 제14항에 있어서,
    상기 객체분리영상을 생성하는 단계에서,
    상기 객체분리영상 내에서 수하물 객체를 포함하도록 설정된 윈도우 내에서 유효한 깊이값을 갖는 영역의 비율이 임계치 이하이면 상기 객체분리영상 내에 미제거된 트레이 가이드부 객체가 존재하는 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 수하물 이중적재 판별 방법.
  18. 제14항에 있어서,
    상기 객체분리영상을 생성하는 단계에서,
    수하물 객체에 대해 X축 상의 최소값과 최대값을 연결하는 제1 직선, X축상의 최소값과 Y축 상의 최소값을 연결하는 제2 직선, X축 상의 최대값과 Y축 상의 최대값을 연결하는 제3 직선, 및 Y축 상의 최소값과 최대값을 연결하는 제4 직선을 연결하여 상기 수하물 객체를 포함하는 윈도우를 설정하는 것을 특징으로 하는 수하물 이중적재 판별 방법.
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