KR102002785B1 - 영상 기반의 위치정보를 이용한 카메라간 좌표계 교정 장치 및 방법 - Google Patents

영상 기반의 위치정보를 이용한 카메라간 좌표계 교정 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

실시예들은 이동하는 오브젝트를 제1시간과 제2시간에 각각 촬영하는 서로 다른 위치에 배치된 제1 카메라 및 제2 카메라로부터, 적어도 두 개의 제1카메라 영상과 적어도 두 개의 제2카메라 영상을 획득하는 영상 획득부, 상기 적어도 두 개의 제1, 2카메라 영상을 이용하여, 제1,2 카메라를 기준으로한 제1,2 카메라 좌표계 상의 오브젝트 위치를 각각 결정하는 위치 결정부, 상기 제1 카메라 좌표계와 상기 제2 카메라 좌표계 상의 각 오브젝트의 위치를 이용하여 상기 제1카메라의 위치를 기준으로한 상기 제2카메라의 상대적 위치정보를 결정하는 상대적 위치정보 결정부 및 상기 제2카메라의 상대적 위치정보를 기초로 상기 제2 카메라 좌표계 상의 오브젝트의 위치를 상기 제1카메라 좌표계 상의 위치로 좌표계 변환하는 좌표계 교정부를 포함하는, 영상 기반의 위치정보를 이용한 카메라간 좌표계 교정 장치 및 그 방법에 관련된다.

Description

영상 기반의 위치정보를 이용한 카메라간 좌표계 교정 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR CALIBRATING CAMERA COORDINATE SYSTEM USING POSITIONING INFORMATION BASED ON IMAGE}
본 발명은 카메라의 좌표계를 교정하는 장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 각 카메라로 촬영한 영상 내 오브젝트의 위치정보를 이용하여 카메라 좌표계를 교정하는 장치 및 방법에 관련된다.
최근, 감시 시스템 등에서 다중 카메라를 이용해 시스템 가용 영역을 확장하고, 가려짐 등에 강인한 인식 기술들이 연구 개발 되고 있다. 이때, 다중 카메라의 위치 정보는 인식된 정보(인식 객체의 위치, 신원 등)를 하나의 인식 시스템에서 사용하기 위해 필요하다. 그러나 수 많은 카메라를 설치할 경우 각 카메라의 물리적인 위치정보를 입력하는 것은 시간과 비용이 많이 소요되고, 카메라의 위치나 방향이 변경될 경우 이를 다시 업데이트해야 하는 문제가 존재한다.
한국등록특허 10-1776638　
위와 같은 문제점을 해결하기 위해서, 순차적으로 설치된 복수의 카메라들 중 어느 하나의 물리적인 위치를 기초로 다른 카메라의 물리적인 위치를 결정할 수 있는 장치 및 방법이 요구되며, 더 나아가 각 카메라들의 영상으로부터 동일한 객체에 대하여 동일한 좌표계 상의 좌표를 결정할 수 있는 장치 및 방법이 요구된다.
본 발명의 기술적 과제는 이상에서 언급한 것들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제는 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 영상 기반의 위치정보를 이용한 카메라간 좌표계 교정 장치는 이동하는 오브젝트를 제1시간과 제2시간에 각각 촬영하는 서로 다른 위치에 배치된 제1 카메라 및 제2 카메라로부터, 적어도 두 개의 제1카메라 영상과 적어도 두 개의 제2카메라 영상을 획득하는 영상 획득부, 상기 적어도 두 개의 제1카메라 영상을 이용하여, 제1카메라를 기준으로한 제1카메라 좌표계 상의 오브젝트 위치를 각각 결정하는 제1카메라 좌표계 기반 위치 결정부, 상기 적어도 두 개의 제2카메라 영상을 이용하여, 제2카메라를 기준으로한 제2카메라 좌표계 상의 오브젝트 위치를 각각 결정하는 제2카메라 좌표계 기반 위치 결정부, 상기 제1 카메라 좌표계와 상기 제2 카메라 좌표계 상의 각 오브젝트의 위치를 이용하여 상기 제1카메라의 위치를 기준으로한 상기 제2카메라의 상대적 위치정보를 결정하는 상대적 위치정보 결정부, 상기 제2카메라의 상대적 위치정보를 기초로 상기 제2 카메라 좌표계 상의 오브젝트의 위치를 상기 제1카메라 좌표계 상의 위치로 좌표계 변환하는 좌표계 교정부를 포함한다.
바람직한 일 실시예에 있어서, 상기 제1카메라 좌표계 기반 위치 결정부는, 상기 제1카메라의 위치와 방향을 기초로 결정된 제1카메라 좌표계 상의 오브젝트 위치를 각각 결정하고, 상기 제2카메라 좌표계 기반 위치 결정부는, 상기 제2카메라의 위치와 방향을 기초로 결정된 제2카메라 좌표계 상의 오브젝트 위치를 각각 결정할 수 있다.
바람직한 일 실시예에 있어서, 상기 제2 카메라의 상대적 위치정보는 상대적인 위치와 상대적인 방향을 포함할 수 있다.
바람직한 일 실시예에 있어서, 상기 제1카메라의 위치 또는 방향은 기 설정된 것일 수 있다.
바람직한 일 실시예에 있어서, 상기 제1카메라에 대한 상기 제2카메라의 상대적 위치정보를 저장하는 데이터베이스를 더 포함할 수 있다.
바람직한 일 실시예에 있어서, 상기 영상 획득부가, 제3시간과 제4시간에 상기 오브젝트를 촬영한 제2카메라와 제3카메라로부터 제2카메라 영상과 제3카메라 영상을 획득하면, 상기 상대적 위치정보 결정부는, 변환된 제2 카메라 좌표계 상의 각 오브젝트의 위치와 제3 카메라 좌표계 상의 각 오브젝트의 위치를 이용하여 상기 제2카메라의 위치를 기준으로한 상기 제3카메라의 상대적 위치정보를 결정하고, 상기 좌표계 교정부는, 상기 제3카메라의 상대적 위치정보를 기초로 상기 제3 카메라 좌표계 상의 오브젝트의 위치를 상기 제2카메라 좌표계 상의 위치로 좌표계 변환할 수 있다.
바람직한 일 실시예에 있어서, 제3시간과 제4시간에 상기 오브젝트는 상기 제1카메라가 촬영할 수 없는 공간에 위치하는 것일 수 있다.
바람직한 일 실시예에 있어서, 상기 제1카메라 또는 상기 제2카메라를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 영상 기반의 위치정보를 이용한 카메라간 좌표계 교정 방법은 컴퓨팅 장치에의해 실현되는 것으로서, 서로 다른 위치에 배치된 제1 카메라 및 제2 카메라를 이용하여, 이동하는 오브젝트를 제1시간과 제2시간에 각각 촬영하여 적어도 두 개의 제1카메라 영상과 적어도 두 개의 제2카메라 영상을 획득하는 단계, 상기 적어도 두 개의 제1카메라 영상을 이용하여, 제1카메라를 기준으로한 제1카메라 좌표계 상의 오브젝트 위치를 각각 결정하는 단계, 상기 적어도 두 개의 제2카메라 영상을 이용하여, 제2카메라를 기준으로한 제2카메라 좌표계 상의 오브젝트 위치를 각각 결정하는 단계, 상기 제1 카메라 좌표계와 상기 제2 카메라 좌표계 상의 각 오브젝트의 위치를 이용하여 상기 제1카메라의 위치를 기준으로한 상기 제2카메라의 상대적 위치정보를 결정하는 단계, 상기 제2카메라의 상대적 위치정보를 기초로 상기 제2 카메라 좌표계 상의 오브젝트의 위치를 상기 제1카메라 좌표계 상의 위치로 좌표계 변환하는 단계를 포함한다.
바람직한 일 실시예에 있어서, 제3시간과 제4시간에 상기 오브젝트를 촬영한 제2카메라와 제3카메라로부터 제2카메라 영상과 제3카메라 영상을 획득하는 단계, 변환된 제2 카메라 좌표계 상의 각 오브젝트의 위치와 제3 카메라 좌표계 상의 각 오브젝트의 위치를 이용하여 상기 제2카메라의 위치를 기준으로한 상기 제3카메라의 상대적 위치정보를 결정하는 단계 및 상기 제3카메라의 상대적 위치정보를 기초로 상기 제3 카메라 좌표계 상의 오브젝트의 위치를 상기 제2카메라 좌표계 상의 위치로 좌표계 변환하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 기록매체는, 컴퓨터로 판독 가능하며, 상술한 영상 기반의 위치정보를 이용한 카메라간 좌표계 교정 방법을 실행하기 위한 명령이 저장된 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 서로 다른 위치에 배치된 카메라를 이용하는 환경에서, 각 카메라에서 인식된 오브젝트의 위치정보를 통일된 좌표계에서 인식할 수 있으며, 물리적인 위치를 사용자가 초기 설정하지 않더라도, 어느 하나의 카메라의 물리적인 위치를 알면 다른 카메라의 물리적인 위치를 추정할 수 있고, 카메라의 위치가 변경되는 경우 변경 사항을 빠르게 업데이트할 수 있는 이점이 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 기반의 위치정보를 이용한 카메라간 좌표계 교정 장치의 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 결정부(120)의 상세 블록도이다.
도 3은 복도(R)를 이동하는 오브젝트(obj)를 두 대의 카메라(C1, C2)가 촬영하는 환경을 나타낸다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라서 제1시간과 제2시간에 제1카메라 영상과 제2카메라 영상에서 획득한 각 카메라 좌표계 상의 오브젝트의 위치변화를 나타낸다.
도 5는 도 3의 복도(R) 환경에서 오브젝트가 더 이동한 상태를 나타낸다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라서 순차적으로 카메라 좌표계가 통일되는 과정을 나타낸다.
도 7은 3차원 물리공간상에 배치된 카메라(C1)와 카메라(C1)의 방향을 나타낸다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 기반의 위치정보를 이용한 카메라간 좌표계 교정 방법의 순서도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 기반의 위치정보를 이용한 카메라간 좌표계 교정 방법의 순서도이다.
본 명세서에 기술된 실시예는 전적으로 하드웨어이거나, 부분적으로 하드웨어이고 부분적으로 소프트웨어이거나, 또는 전적으로 소프트웨어인 측면을 가질 수 있다. 본 명세서에서 "부(unit)", "모듈(module)", "장치" 또는 "시스템" 등은 하드웨어, 하드웨어와 소프트웨어의 조합, 또는 소프트웨어 등 컴퓨터 관련 엔티티(entity)를 지칭한다. 예를 들어, 본 명세서에서 부, 모듈, 장치 또는 시스템 등은 실행중인 프로세스, 프로세서, 객체(object), 실행 파일(executable), 실행 스레드(thread of execution), 프로그램(program), 및/또는 컴퓨터(computer)일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 컴퓨터에서 실행중인 애플리케이션(application) 및 컴퓨터의 양쪽이 모두 본 명세서의 부, 모듈, 장치 또는 시스템 등에 해당할 수 있다.
실시예들이 도면에 제시된 순서도를 참조로 하여 설명되었다. 간단히 설명하기 위하여 상기 방법은 일련의 블록들로 도시되고 설명되었으나, 본 발명은 상기 블록들의 순서에 한정되지 않고, 몇몇 블록들은 다른 블록들과 본 명세서에서 도시되고 기술된 것과 상이한 순서로 또는 동시에 일어날 수도 있으며, 동일한 또는 유사한 결과를 달성하는 다양한 다른 분기, 흐름 경로, 및 블록의 순서들이 구현될 수 있다. 또한, 본 명세서에서 기술되는 방법의 구현을 위하여 도시된 모든 블록들이 요구되지 않을 수도 있다. 나아가, 본 발명의 일 실시예에 따른 방법은 일련의 과정들을 수행하기 위한 컴퓨터 프로그램의 형태로 구현될 수도 있으며, 상기 컴퓨터 프로그램은 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체에 기록될 수도 있다.
본 발명인 영상 기반의 위치정보를 이용한 카메라간 좌표계 교정 장치는 이동 하는 객체를 적어도 두 개의 카메라를 이용하여 적어도 두 개의 시간에 촬영하고, 촬영된 영상에서 객체의 위치 변화를 계산함으로써, 두 개의 카메라 간 상대적인 위치정보를 결정할 수 있다. 따라서 어느 하나의 카메라의 절대 위치를 알 고 있다면 다른 하나의 카메라의 위치도 확인할 수 있다. 또한 이와 같이 두 카메라의 절대위치를 알고 있으므로, 영상 내 객체의 위치를 어느 하나의 카메라를 기준으로한 좌표로 통합할 수 있다. 이하에서, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 대하여 상세히 살펴본다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 기반의 위치정보를 이용한 카메라간 좌표계 교정 장치의 블록도이다. 도 1을 참조하면 영상 기반의 위치정보를 이용한 카메라간 좌표계 교정 장치(100)는 영상 획득부(110), 위치 결정부(120), 상대적 위치정보 결정부(130) 및 좌표계 교정부(140)를 포함할 수 있다.
다른 일 실시예에서 영상 기반의 위치정보를 이용한 카메라간 좌표계 교정 장치(100)는 적어도 하나의 카메라(C1, C2, C3 ...) 또는 데이터베이스(DB, 150)를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 있어서 카메라는 깊이 카메라, 스테레오 카메라 또는 컬러-깊이 카메라일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 결정부(120)의 상세 블록도로서, 위치 결정부(120)는 제1카메라 좌표계 기반 위치 결정부(121) 및 제2카메라 좌표계 기반 위치 결정부(122)를 포함할 수 있다.
도 3은 복도(R)를 이동하는 오브젝트(obj)를 두 대의 카메라(C1, C2)가 촬영하는 환경을 나타낸다. 실제 복도 환경은 3차원 환경이나, 본 명세서 및 도면에서는 발명의 설명 명확화를 위해서 도 3의 환경은 XY 평면인 것으로 도시한다. 도 3에서 오브젝트(obj)는 제1시간(t1)에 위치 P1에 있다가 제2시간(t2)에는 위치P2로 이동해있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 영상 기반의 위치정보를 이용한 카메라간 좌표계 교정 장치(100)는 두 대의 카메라가 적어도 두 개의 시간(t1, t2)에 촬영한 영상(예컨대 t1에 오브젝트를 찍은 제1카메라의 영상(i1), 제2카메라의 영상(i2), t2에 오브젝트를 찍은 제1카메라의 영상(i3), 제2카메라의 영상(i4) 총 4개의 영상)을 기초로 두 카메라간 상대적인 위치정보를 산출할 수 있고, 이 중 한 카메라의 물리적인 위치정보를 안다면 위 상대적인 위치정보를 이용하야 다른 카메라의 물리적 위치정보도 산출할 수 있고, 두 카메라의 위치 좌표계를 통합할 수 있다.
이를 위해, 영상 획득부(110)는 이동하는 오브젝트를 제1시간(t1)과 제2시간(t2)에 각각 촬영하는 서로 다른 위치에 배치된 제1 카메라(C1) 및 제2 카메라(C2)로부터, 적어도 두 개의 제1카메라 영상과 적어도 두 개의 제2카메라 영상을 획득할 수 있다. 영상 획득부(110)는 카메라(C1, C2)와 유선 또는 무선 네트워크를 통해 위 영상들을 획득할 수 있다. 즉 영상 획득부(110)는 적어도 2개의 서로 다른 시간에 찍힌 총 4개의 영상을 획득할 수 있다.
제1카메라 좌표계 기반 위치 결정부(121)는 제1시간과 제2시간에 획득한 적어도 두 개의 제1카메라 영상을 이용하여, 제1카메라를 기준으로 한 제1카메라 좌표계(Xc1, Yc1) 상의 오브젝트 위치를 각각 결정할 수 있다. 제1 카메라로 촬영한 제1카메라 영상에서 좌표계의 영점은 제1 카메라의 위치이므로, 제1 카메라의 위치를 영점으로한 좌표계 상의 오브젝트의 위치가 제1카메라 좌표계 기반 위치 결정부(121)에의해 획득된다.
또한 제2 카메라 좌표계 기반 위치 결정부(122)는 제1시간과 제2시간에 획득한 적어도 두 개의 제2카메라 영상을 이용하여, 제2카메라를 기준으로한 제2카메라 좌표계(Xc2, Yc2) 상의 오브젝트 위치를 각각 결정할 수 있다. 제2 카메라로 촬영한 제2카메라 영상에서 좌표계의 영점은 제2 카메라의 위치이므로, 제2 카메라의 위치를 영점으로한 좌표계 상의 오브젝트의 위치가 제2카메라 좌표계 기반 위치 결정부(122)에의해 획득된다.
제1카메라 좌표계 기반 위치 결정부(121)는, 제1카메라의 위치와 방향을 기초로 결정된 제1카메라 좌표계(Xc1,Yc2) 상의 오브젝트 위치를 각각 결정할 수 있다. 또한 제2카메라 좌표계 기반 위치 결정부(122)는, 제2카메라의 위치와 방향을 기초로 결정된 제2카메라 좌표계 상의 오브젝트 위치를 각각 결정할 수 있다.
여기서 '위치'는 3차원(XYZ) 물리공간 상의 각 카메라의 좌표를 나타내고, '방향'은 롤(roll), 피치(pitch), 요(yaw) 방향을 나타낸다. 카메라의 방향이 바뀜으로 인하여 XYZ 축 방향도 바뀌게 되므로, 최초 카메라의 방향을 기초로 카메라 방향 변화를 고려하는 것이 필요할 수 있다. 도 7은 3차원 물리공간상에 배치된 카메라(C1)와 카메라(C1)의 방향을 나타낸다. 도 7을 참조하면 물리적인 XYZ 좌표상에 카메라(C1)가 배치되고, 요,피치,롤의 방향으로 카메라(C1)의 방향이 회전될 수 있다. 이러한 회전에 따라서, 카메라의 좌표계가 변화된다.
도 3에서는 제1 카메라의 방향이 X축을 향하여 고정되고, 제2 카메라의 방향이 -X축을 향하여 고정된 경우를 도시한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라서 제1시간과 제2시간에 제1카메라 영상과 제2카메라 영상에서 획득한 각 카메라 좌표계 상의 오브젝트의 위치변화를 나타낸다. 도 3과 도 4를 함께 참조하면, 제1시간에 오브젝트는 위치P1에 위치하다가 제2시간에 오른쪽 아래인 위치P2로 이동하였다. 이에 따라서 제1시간과 제2시간에 제1카메라와 제2카메라로 촬영한 영상으로부터 획득한 오브젝트의 좌표는 도 4와 같다.
도 4를 참조하면, 제1카메라 좌표계를 기준으로하여, 제1시간에 오브젝트의 위치는 (1,0)이고 제2 시간에 오브젝트의 위치는 (2,-1)이다. 또한 제2카메라 좌표계를 기준으로 하여, 제1시간에 오브젝트의 위치는 (-2,1)이고 제2 시간에 오브젝트의 위치는 (-1,0)이다. 이와 같이 하나의 오브젝트에 대하여 위치를 산정하는 기준이 각 카메라의 위치로 상이하기 때문에 오브젝트의 위치를 나타내는 좌표는 서로 상이하게 나타난다.
상대적 위치정보 결정 부(130)는 제1 카메라 좌표계(Xc1, Yc1)와 상기 제2 카메라 좌표계(Xc2, Yc2) 상의 각 오브젝트의 위치를 이용하여 상기 제1카메라의 위치를 기준으로한 상기 제2카메라의 상대적 위치정보를 결정할 수 있다. 상대적 위치정보 결정부(130)는 아래의 수학식1을 이용하여 제1카메라와 제2카메라의 상대적 위치정보를 결정할 수 있다.
[수학식 1]
P1(C1,t1)=T * P1(C2,t1) + b
P2(C1,t2)=T * P2(C2,t2) + b
여기서 P1(C1,t1) 및 P2(C1,t2)는 제1시간과 제2시간에 제1카메라 좌표계상의 오브젝트 위치이고, P1(C2,t1) 및 P2(C2,t2)는 제1시간과 제2시간에 제2카메라 좌표계상의 오브젝트 위치이고, T는 카메라 좌표계간 변환함수이고, b는 카메라의 상대적인 위치정보이다.
일 실시예에서 위 상대적 위치정보는 상대적인 위치(X,Y,Z)와 상대적인 방향(롤, 피치, 요)을 포함할 수 있다.
좌표계 교정부(140)는 상기 제2카메라의 상대적 위치정보(b)를 기초로 상기 제2 카메라 좌표계 상의 오브젝트의 위치를 상기 제1카메라 좌표계 상의 위치로 좌표계 변환할 수 있다. 즉 제2 카메라 좌표계는 제1카메라 좌표계로 변환되어 도4에서 t1, t2에서 오브젝트의 위치는 (-2,1)은 (1,0)으로 변환되고, (-1,0)은 (2,-1)로 변환될 수 있다. 따라서 제1카메라와 제2 카메라의 좌표계가 동일한 영점(및 XYZ축 방향)을 가지게 될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 제1카메라의 위치 또는 방향은 기 설정된 것일 수 있다. 예컨대 제1카메라의 위치와 방향은 초기에 설정되고 제2 카메라는 임의의 위치에 설치된 상태일 수 있다. 이 경우 위 설명한 바에 따라서 적어도 두 개의 시간에 두 대의 카메라를 통해 하나의 오브젝트의 이동을 감지하고, 그 결과를 계산함으로써 제2카메라의 상대적인 위치정보를 획득할 수 있고, 제1 카메라의 물리적인 위치 및 방향을 알고 있으므로, 제2 카메라의 물리적인 위치와 방향도 확인할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 데이터베이스(150)는 제1카메라에 대한 제2카메라의 상대적 위치정보를 저장할 수 있다. 즉 제1카메라를 기준 카메라로 볼 경우, 기준 카메라를 기준으로한 제2카메라의 위치정보가 데이터베이스에 저장될 수 있다.
도 5는 도 3의 복도(R) 환경에서 오브젝트가 더 이동한 상태를 나타낸다. 도 5를 참조하면 제1 및 제2 카메라와 다른 위치에 배치된 제3카메라가 설치된 것이 나타난다. 도 5에서 오브젝트(obj)는 제3시간(t3)에 위치 P3에 있다가 제4시간(t4)에는 위치P4로 이동해있다. 오브젝트가 위치P4로 이동함으로써 제1카메라(C1)의 시야에서 오브젝트는 사라진다. 위치P4에서 오브젝트는 제2카메라와 제3카메라에의해 포착된다. 이 경우 제3시간과 제4시간에 오브젝트는 상기 제1카메라가 촬영할 수 없는 공간(A)에 위치하는 것일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다. 오브젝트가 제1카메라의 시야에 있다 하더라도, 계산상의 이익 또는 해상도를 고려하여 제2카메라와 제3카메라의 영상을 이용하여 제3카메라의 좌표계를 교정할 수도 있다.
영상 획득부(110)는 제3시간과 제4시간에 상기 오브젝트를 촬영한 제2카메라와 제3카메라로부터 제2카메라 영상과 제3카메라 영상을 획득할 수 있다. 여기서 제3시간은 상술한 제2시간과 동일하거나 다른 시간일 수 있다.
상대적 위치정보 결정부(130)는, 변환된 제2 카메라 좌표계 상의 각 오브젝트의 위치를 이용하여 상기 제2카메라의 위치를 기준으로한 상기 제3카메라의 상대적 위치정보를 결정할 수 있다. 즉, 제2카메라와 제3카메라로 획득한 서로 다른 시간에 획득한 영상을 이용하여 제2카메라를 기준으로한 제3카메라의 상대적 위치정보를 결정할 수 있다. 제2카메라의 물리적인 위치는 제1카메라와 비교함으로써 기 획득한 상태이므로, 상술한 수학식 1을 이용하여 제3카메라의 상대적인 위치정보를 획득함으로써 제3카메라의 물리적인 위치정보도 획득될 수 있다. 이와 같은 제3카메라의 상대적인 위치정보는 데이터베이스(150)에 저장될 수 있다.
데이터베이스에 저장되는 카메라-상대적인 위치정보는 카메라별로 ID를 부여하고, 이에 대응되는 카메라 및 그 상대적인 위치정보가 저장될 수 있다.
예컨대, 아래와 같이 상대적인 위치정보가 데이터베이스(150)에 저장될 수 있다.
ID 상대적인 위치정보 대응 카메라
제1카메라 C1 - -
제2카메라 C2 (4,-2) C1
제3카메라 C3 (-3,-2) C2
위 표1을 참조하면 제2카메라는 제1카메라를 기준으로 X축으로 4만큼, 축으로 -2만큼 이동된 자리에 위치함을 알 수 있으며, 이러한 관계가 데이터베이스에 저장된다.
또한 좌표계 교정부(140)는, 제3카메라의 상대적 위치정보를 기초로 상기 제3 카메라 좌표계(Xc3,Yc3) 상의 오브젝트의 위치를 상기 제2카메라 좌표계 상의 위치로 좌표계 변환할 수 있다. 그 결과 제1카메라, 제2카메라, 제3카메라의 좌표계는 모두 제1카메라의 좌표계로 통일될 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라서 순차적으로 카메라 좌표계가 통일되는 과정을 나타낸다. 도 6을 참조하면, t1과 t2에 획득한 동일 오브젝트를 촬영한 제1카메라의 영상과 제2카메라의 영상을 비교함으로써, 제2 카메라의 좌표계를 제1카메라의 좌표계로 교정하며, 교정된 제2카메라 좌표계를 이용하여 t3과 t4에 획득한 동일 오브젝트를 촬영한 제2카메라의 영상과 제3카메라의 영상을 비교함으로써, 제3카메라의 좌표계를 제1카메라의 좌표계(혹은 교정된 제2카메라의 좌표계)로 교정할 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 기반의 위치정보를 이용한 카메라간 좌표계 교정 방법의 순서도이다. 영상 기반의 위치정보를 이용한 카메라간 좌표계 교정 방법은 상술한 영상 기반의 위치정보를 이용한 카메라간 좌표계 교정 장치의 구성요소들에 의해 구현될 수 있다. 즉, 영상 기반의 위치정보를 이용한 카메라간 좌표계 교정 방법은 컴퓨팅 장치에의해 구현될 수 있다.
도 8을 참조하면, 영상 기반의 위치정보를 이용한 카메라간 좌표계 교정 방법은 서로 다른 위치에 배치된 제1 카메라 및 제2 카메라를 이용하여, 이동하는 오브젝트를 제1시간과 제2시간에 각각 촬영하여 적어도 두 개의 제1카메라 영상과 적어도 두 개의 제2카메라 영상을 획득하는 단계(S100), 상기 적어도 두 개의 제1카메라 영상을 이용하여, 제1카메라를 기준으로한 제1카메라 좌표계 상의 오브젝트 위치를 각각 결정하는 단계(S200), 상기 적어도 두 개의 제2카메라 영상을 이용하여, 제2카메라를 기준으로한 제2카메라 좌표계 상의 오브젝트 위치를 각각 결정하는 단계(S300), 상기 제1 카메라 좌표계와 상기 제2 카메라 좌표계 상의 각 오브젝트의 위치를 이용하여 상기 제1카메라의 위치를 기준으로한 상기 제2카메라의 상대적 위치정보를 결정하는 단계(S400), 및 상기 제2카메라의 상대적 위치정보를 기초로 상기 제2 카메라 좌표계 상의 오브젝트의 위치를 상기 제1카메라 좌표계 상의 위치로 좌표계 변환하는 단계(S500)를 포함할 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 기반의 위치정보를 이용한 카메라간 좌표계 교정 방법의 순서도이다. 도 9를 참조하면 영상 기반의 위치정보를 이용한 카메라간 좌표계 교정 방법은 제3시간과 제4시간에 상기 오브젝트를 촬영한 제2카메라와 제3카메라로부터 제2카메라 영상과 제3카메라 영상을 획득하는 단계(S600), 변환된 제2 카메라 좌표계 상의 각 오브젝트의 위치와 제3 카메라 좌표계 상의 각 오브젝트의 위치를 이용하여 상기 제2카메라의 위치를 기준으로한 상기 제3카메라의 상대적 위치정보를 결정하는 단계(S700) 및 상기 제3카메라의 상대적 위치정보를 기초로 상기 제3 카메라 좌표계 상의 오브젝트의 위치를 상기 제2카메라 좌표계 상의 위치로 좌표계 변환하는 단계(S700)를 더 포함할 수 있다.
또한 본 발명의 일 실시예에 따른 컴퓨터로 판독 가능한 기록매체는 상술한 영상 기반의 위치정보를 이용한 카메라간 좌표계 교정 방법을 실행하기 위한 명령이 저장된 것일 수 있다.
이상에서 살펴본 본 발명은 도면에 도시된 실시예들을 참고로 하여 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 실시예의 변형이 가능하다는 점을 이해할 것이다. 그러나, 이와 같은 변형은 본 발명의 기술적 보호범위 내에 있다고 보아야 한다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해서 정해져야 할 것이다.

Claims (11)

  1. 이동하는 오브젝트들을 제1시간과 제2시간에 각각 촬영하는 서로 다른 위치에 배치된 제1 카메라 및 제2 카메라로부터, 적어도 두 개의 제1카메라 영상과 적어도 두 개의 제2카메라 영상을 획득하는 영상 획득부;
    상기 제1카메라 영상을 이용하여, 제1카메라를 기준으로한 제1카메라 좌표계 상의 오브젝트 위치를 각각 결정하는 제1카메라 좌표계 기반 위치 결정부;
    상기 제2카메라 영상을 이용하여, 제2카메라를 기준으로한 제2카메라 좌표계 상의 오브젝트 위치를 각각 결정하는 제2카메라 좌표계 기반 위치 결정부;
    상기 제1 카메라 좌표계와 상기 제2 카메라 좌표계 상의 각 오브젝트의 위치를 이용하여 상기 제1카메라의 위치를 기준으로한 상기 제2카메라의 상대적 위치정보를 결정하는 상대적 위치정보 결정부;
    상기 제2카메라의 상대적 위치정보를 기초로 상기 제2 카메라 좌표계 상의 오브젝트의 위치를 상기 제1카메라 좌표계 상의 위치로 좌표계 변환하는 좌표계 교정부를 포함하되,
    상기 상대적 위치정보 결정부는, 아래의 수학식을 이용하여 제1 카메라와 제2 카메라의 상대적 위치 정보를 결정하고,
    P1(C1,t1)=T * P1(C2,t1) + b
    P2(C1,t2)=T * P2(C2,t2) + b,
    여기서 P1(C1,t1) 및 P2(C1,t2)는 제1시간과 제2시간에서 제1카메라 좌표계상의 오브젝트 위치이고, P1(C2,t1) 및 P2(C2,t2)는 제1시간과 제2시간에서 제2카메라 좌표계상의 오브젝트 위치이고, T는 카메라 좌표계간 변환함수이고, b는 카메라의 상대적인 위치정보인 것을 특징으로 하는, 영상 기반의 위치정보를 이용한 카메라간 좌표계 교정 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1카메라 좌표계 기반 위치 결정부는, 상기 제1카메라의 위치와 방향을 기초로 결정된 제1카메라 좌표계 상의 오브젝트 위치를 각각 결정하고,
    상기 제2카메라 좌표계 기반 위치 결정부는, 상기 제2카메라의 위치와 방향을 기초로 결정된 제2카메라 좌표계 상의 오브젝트 위치를 각각 결정하는 것을 특징으로 하는 영상 기반의 위치정보를 이용한 카메라간 좌표계 교정 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제2 카메라의 상대적 위치정보는 상대적인 위치와 상대적인 방향을 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 기반의 위치정보를 이용한 카메라간 좌표계 교정 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제1카메라의 위치 또는 방향은 기 설정된 것인 것을 특징으로 하는 영상 기반의 위치정보를 이용한 카메라간 좌표계 교정 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1카메라에 대한 상기 제2카메라의 상대적 위치정보를 저장하는 데이터베이스를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 기반의 위치정보를 이용한 카메라간 좌표계 교정 장치.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 영상 획득부가, 제3시간과 제4시간에 상기 오브젝트를 촬영한 제2카메라와 제3카메라로부터 제2카메라 영상과 제3카메라 영상을 획득하면,
    상기 상대적 위치정보 결정부는, 변환된 제2 카메라 좌표계 상의 각 오브젝트의 위치와 제3 카메라 좌표계 상의 각 오브젝트의 위치를 이용하여 상기 제2카메라의 위치를 기준으로한 상기 제3카메라의 상대적 위치정보를 결정하고,
    상기 좌표계 교정부는, 상기 제3카메라의 상대적 위치정보를 기초로 상기 제3 카메라 좌표계 상의 오브젝트의 위치를 상기 제2카메라 좌표계 상의 위치로 좌표계 변환하는 것을 특징으로 하는 영상 기반의 위치정보를 이용한 카메라간 좌표계 교정 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    제3시간과 제4시간에 상기 오브젝트는 상기 제1카메라가 촬영할 수 없는 공간에 위치하는 것을 특징으로 하는 영상 기반의 위치정보를 이용한 카메라간 좌표계 교정 장치.
  8. 삭제
  9. 컴퓨팅 장치에의해 실행되는, 영상 기반의 위치정보를 이용한 카메라간 좌표계 교정 방법으로서,
    서로 다른 위치에 배치된 제1 카메라 및 제2 카메라를 이용하여, 이동하는 오브젝트들을 제1시간과 제2시간에 각각 촬영하여 적어도 두 개의 제1카메라 영상과 적어도 두 개의 제2카메라 영상을 획득하는 단계;
    상기 제1카메라 영상을 이용하여, 제1카메라를 기준으로한 제1카메라 좌표계 상의 오브젝트 위치를 각각 결정하는 단계;
    상기 제2카메라 영상을 이용하여, 제2카메라를 기준으로한 제2카메라 좌표계 상의 오브젝트 위치를 각각 결정하는 단계;
    상기 제1 카메라 좌표계와 상기 제2 카메라 좌표계 상의 각 오브젝트의 위치를 이용하여 상기 제1카메라의 위치를 기준으로한 상기 제2카메라의 상대적 위치정보를 결정하는 단계;
    상기 제2카메라의 상대적 위치정보를 기초로 상기 제2 카메라 좌표계 상의 오브젝트의 위치를 상기 제1카메라 좌표계 상의 위치로 좌표계 변환하는 단계를 포함하고,
    상기 제1 카메라와 제2 카메라의 상대적 위치 정보는 아래의 수학식에 기초하여 결정되고,
    P1(C1,t1)=T * P1(C2,t1) + b
    P2(C1,t2)=T * P2(C2,t2) + b,
    여기서 P1(C1,t1) 및 P2(C1,t2)는 제1시간과 제2시간에서 제1카메라 좌표계상의 오브젝트 위치이고, P1(C2,t1) 및 P2(C2,t2)는 제1시간과 제2시간에서 제2카메라 좌표계상의 오브젝트 위치이고, T는 카메라 좌표계간 변환함수이고, b는 카메라의 상대적인 위치정보인 것을 특징으로 하는, 영상 기반의 위치정보를 이용한 카메라간 좌표계 교정 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    제3시간과 제4시간에 상기 오브젝트를 촬영한 제2카메라와 제3카메라로부터 제2카메라 영상과 제3카메라 영상을 획득하는 단계;
    변환된 제2 카메라 좌표계 상의 각 오브젝트의 위치와 제3 카메라 좌표계 상의 각 오브젝트의 위치를 이용하여 상기 제2카메라의 위치를 기준으로한 상기 제3카메라의 상대적 위치정보를 결정하는 단계; 및
    상기 제3카메라의 상대적 위치정보를 기초로 상기 제3 카메라 좌표계 상의 오브젝트의 위치를 상기 제2카메라 좌표계 상의 위치로 좌표계 변환하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 기반의 위치정보를 이용한 카메라간 좌표계 교정 방법.
  11. 제9항 또는 제10항에 따른 방법을 실행하기 위한 명령이 저장된, 컴퓨터로 판독 가능한 기록매체.
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