KR102150098B1 - A method and an apparatus for estimating a distance of a target by using an Laser Range-Gated Imaging sensor - Google Patents
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Abstract
LRGI 센서에 포함되는 카메라의 셔터를 외부에 노출시키는 시점을 변경해가면서 복수 개의 표본 영상들을 획득하는 단계; 획득된 복수 개의 표본 영상들 각각에 표적이 존재하는지 여부를 판단하고, 판단 결과에 기초하여 이진 시퀀스를 생성하는 단계; 생성된 이진 시퀀스에 대해 최대 공산 기법을 적용함으로써, LRGI 센서로부터 획득되는 영상에 표적이 존재할 확률을 예측하는 단계; 예측된 확률에 기초하여 LRGI 센서의 거리 게이트 내 표적의 위치를 결정하는 단계; 및 거리 게이트의 위치 및 거리 게이트 내 표적의 위치를 이용하여 표적의 거리를 추정하는 단계를 포함하는, LRGI 센서를 이용하여 표적의 거리를 추정하는 방법이 개시된다.Acquiring a plurality of sample images while changing a point in time at which the shutter of the camera included in the LRGI sensor is exposed to the outside; Determining whether a target exists in each of the obtained sample images, and generating a binary sequence based on the determination result; Predicting a probability that a target will exist in an image acquired from an LRGI sensor by applying a maximum likelihood technique to the generated binary sequence; Determining a position of the target within the distance gate of the LRGI sensor based on the predicted probability; And estimating the distance of the target using the position of the distance gate and the position of the target within the distance gate. A method of estimating a distance of a target using an LRGI sensor is disclosed.
Description
본 개시는 LRGI 센서를 이용하여 표적의 거리를 추정하는 방법 및 장치에 관한 것이다.The present disclosure relates to a method and apparatus for estimating a distance of a target using an LRGI sensor.
LRGI(Laser Range-Gated Imaging) 센서는 표적을 향해 펄스 레이저를 발사하고, 표적으로부터 반사되는 광을 카메라를 통해 수신하며, 수신된 광에 기초하여 표적을 영상화하는 장치이다. LRGI 센서는 펄스 레이저를 발사하는 시점 및 카메라의 셔터를 외부에 노출시키는 시점을 조절함으로써 특정한 거리에 위치하는 표적만을 영상화할 수 있다. The LRGI (Laser Range-Gated Imaging) sensor is a device that emits a pulsed laser toward a target, receives light reflected from the target through a camera, and images a target based on the received light. The LRGI sensor can image only a target located at a specific distance by controlling the timing of firing the pulsed laser and exposing the shutter of the camera to the outside.
예를 들어, 도 1은 LRGI 센서가 영상을 획득하는 과정의 예시를 나타내는 도면이다. 도 1을 참조하면, LRGI 센서는 레이저 광원(110) 및 카메라(120)를 포함할 수 있다. LRGI 센서는 레이저 광원(110)을 이용하여 펄스 레이저를 발사하고, d초가 경과된 후 카메라(120)의 셔터를 외부에 노출시킬 수 있다. 이에 따라, 카메라(120)로부터 거리가 z만큼 떨어진 위치가 영상화될 수 있다. d와 z 간의 관계는 다음과 같은 수학식 1을 따를 수 있다.For example, FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a process in which an LRGI sensor acquires an image. Referring to FIG. 1, the LRGI sensor may include a
수학식 1에서 c는 빛의 속도를 의미한다. 한편, 카메라(120)의 셔터가 외부에 노출되는 시간 에 따라 영상화되는 심도가 결정될 수 있다. 심도에 대응되는 특정한 거리 구간은 거리 게이트로 지칭될 수 있다. 카메라(120)의 셔터가 외부에 노출되는 시간 및 거리 게이트의 심도 s 간의 관계는 다음과 같은 수학식 2를 따를 수 있다.In
LRGI 센서를 이용하여 움직이는 표적(10)을 지속적으로 영상화하기 위해서는 레이저 광원(110)을 이용하여 펄스 레이저를 발사한 후 카메라(120)의 셔터를 외부에 노출시키는 시점 d를 조절함으로써 거리 게이트 내에 표적(10)이 지속적으로 포함되도록 거리 게이트의 위치를 조정할 필요가 있다. 예를 들어, 표적(10)이 이동하여 거리 게이트를 벗어나려고 하는 경우 카메라(120)의 셔터를 외부에 노출시키는 시점 d를 변경함으로써 거리 게이트의 위치가 조정될 필요가 있다. 다만, 일반적인 LRGI 센서는 표적(10)이 거리 게이트 내 어디에 위치하는지 알 수 없으므로, 카메라(120)의 셔터를 외부에 노출시키는 시점 d를 즉각적으로 변경할 수 없고, 움직이는 표적(10)을 지속적으로 추적 및 영상화하기 어려울 수 있다. 따라서, LRGI 센서를 이용하여 표적(10)의 거리를 정확하게 추정하는 기술이 요구될 수 있다.In order to continuously image the moving
다양한 실시예들은 LRGI 센서를 이용하여 표적의 거리를 추정하는 방법 및 장치를 제공하는데 있다. 본 개시가 이루고자 하는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제들로 한정되지 않으며, 이하의 실시예들로부터 또 다른 기술적 과제들이 유추될 수 있다.Various embodiments provide a method and apparatus for estimating a distance of a target using an LRGI sensor. The technical problem to be achieved by the present disclosure is not limited to the technical problems as described above, and other technical problems may be inferred from the following embodiments.
상술한 기술적 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 일 측면에 따른 LRGI(Laser Range-Gated Imaging) 센서를 이용하여 표적의 거리를 추정하는 방법은, 상기 LRGI 센서에 포함되는 카메라의 셔터를 외부에 노출시키는 시점을 변경해가면서 복수 개의 표본 영상들을 획득하는 단계; 상기 획득된 복수 개의 표본 영상들 각각에 상기 표적이 존재하는지 여부를 판단하고, 상기 판단 결과에 기초하여 이진 시퀀스를 생성하는 단계; 상기 생성된 이진 시퀀스에 대해 최대 공산(Maximum likelihood) 기법을 적용함으로써, 상기 LRGI 센서로부터 획득되는 영상에 상기 표적이 존재할 확률을 예측하는 단계; 상기 예측된 확률에 기초하여 상기 LRGI 센서의 거리 게이트 내 상기 표적의 위치를 결정하는 단계; 및 상기 거리 게이트의 위치 및 상기 거리 게이트 내 상기 표적의 위치를 이용하여 상기 표적의 거리를 추정하는 단계를 포함할 수 있다.As a means for solving the above-described technical problem, a method of estimating a distance of a target using a laser range-gated imaging (LRGI) sensor according to one aspect is to expose a shutter of a camera included in the LRGI sensor to the outside. Acquiring a plurality of sample images while changing a viewpoint; Determining whether the target is present in each of the acquired plurality of sample images, and generating a binary sequence based on the determination result; Predicting a probability that the target will exist in the image acquired from the LRGI sensor by applying a maximum likelihood technique to the generated binary sequence; Determining a location of the target within a distance gate of the LRGI sensor based on the predicted probability; And estimating a distance of the target using the location of the distance gate and the location of the target within the distance gate.
상기 복수 개의 표본 영상들을 획득하기 위한 상기 카메라의 셔터를 외부에 노출시키는 시점은 상기 거리 게이트의 위치에 대응되는 임의의 시점 d에 평균이 0인 기 정의된 랜덤 확률 분포를 따르는 랜덤 변수 j를 더한 값인 d+j에 따라 변경될 수 있다.The time point at which the shutter of the camera for acquiring the plurality of sample images is exposed to the outside is obtained by adding a random variable j following a predefined random probability distribution having an average of 0 to an arbitrary time point d corresponding to the position of the distance gate. It can be changed according to the value d+j.
일부 실시예에 따르면, 상기 표적이 존재하는지 여부를 판단하는 단계는, 상기 획득된 복수 개의 표본 영상들 각각에 대해 기 설정된 임계값에 기초한 영상 이진화 및 모폴로지 연산을 수행하는 단계; 및 상기 영상 이진화 및 모폴로지 연산 결과에 기초하여 상기 표적이 존재하는지 여부를 판단하는 단계를 포함할 수 있다.According to some embodiments, determining whether the target exists may include performing image binarization and morphology calculations based on preset thresholds for each of the acquired sample images; And determining whether the target exists based on a result of the image binarization and morphology operation.
또한, 상기 이진 시퀀스를 생성하는 단계는, 상기 획득된 복수 개의 표본 영상들 중 제1 표본 영상에 상기 표적이 존재한다고 판단되는 경우 상기 이진 시퀀스에서 상기 제1 표본 영상에 대응되는 값을 1로 결정하는 단계; 및 상기 획득된 복수 개의 표본 영상들 중 제2 표본 영상에 상기 표적이 존재하지 않는다고 판단되는 경우 상기 이진 시퀀스에서 상기 제2 표본 영상에 대응되는 값을 0으로 결정하는 단계를 포함할 수 있다.In addition, in the generating of the binary sequence, when it is determined that the target is present in the first sample image among the acquired plurality of sample images, a value corresponding to the first sample image in the binary sequence is determined as 1 Step to do; And when it is determined that the target does not exist in the second sample image among the acquired plurality of sample images, determining a value corresponding to the second sample image as 0 in the binary sequence.
일 예에서, 상기 표적의 속도가 상대적으로 느린 경우 상기 표적이 존재할 확률을 예측하는 단계는, 상기 표적의 존재 여부를 베르누이(Bernoulli) 랜덤 변수로 모델링하는 단계; 상기 모델링된 결과에 상기 최대 공산 기법을 적용하는 단계를 포함하고, 상기 LRGI 센서로부터 획득되는 영상에 상기 표적이 존재할 확률의 예측값 p는 상기 복수 개의 표본 영상들의 수를 n, 상기 복수 개의 표본 영상들 중 상기 표적이 존재하는 영상들의 수를 r이라고 할 때, 수학식 에 따라 결정될 수 있다.In one example, predicting the probability that the target will exist when the speed of the target is relatively slow may include modeling the existence of the target with a Bernoulli random variable; And applying the maximum likelihood method to the modeled result, wherein the predicted value p of the probability that the target exists in the image obtained from the LRGI sensor is the number of the plurality of sample images n, the plurality of sample images When r is the number of images in which the target exists, the equation Can be determined according to.
다른 예에서, 상기 표적의 속도가 상대적으로 빠른 경우 상기 표적이 존재할 확률을 예측하는 단계는, 상기 LRGI 센서로부터 획득되는 영상에 상기 표적이 존재할 확률의 예측값을 상기 복수 개의 표본 영상들 각각에 대해 변경되도록 모델링하는 단계를 포함하고, 상기 LRGI 센서로부터 획득되는 영상에 상기 표적이 존재할 확률의 예측값은 상기 복수 개의 표본 영상들의 수를 n, 상기 복수 개의 표본 영상들 중 k번째 영상에 상기 표적이 존재하는지 여부를 나타내는 함수를 , 상기 k번째 영상에서 상기 표적이 존재할 확률을 , 기 정의된 상수를 라고 할 때, 의 조건 하에서 수학식 을 최대화하는 로 결정될 수 있다.In another example, when the speed of the target is relatively high, predicting the probability of the presence of the target may include changing a predicted value of the probability of the presence of the target in the image obtained from the LRGI sensor for each of the plurality of sample images. Modeling to be performed, wherein the predicted value of the probability of the existence of the target in the image obtained from the LRGI sensor is the number of the plurality of sample images n, and whether the target is present in the k-th image among the plurality of sample images A function indicating whether , The probability that the target exists in the k-th image , A predefined constant When I say, Under the condition of To maximize Can be determined as
한편, 상기 랜덤 변수 j에 대응되는 랜덤 확률 분포 함수를 , 상기 거리 게이트의 심도를 s, 상기 거리 게이트 내 상기 표적의 위치를 m이라고 할 때, 다음과 같은 수학식 에 기초하여 상기 LRGI 센서로부터 획득되는 영상에 상기 표적이 존재할 확률() 및 상기 거리 게이트 내 상기 표적의 위치(m) 간의 관계가 결정될 수 있다.Meanwhile, a random probability distribution function corresponding to the random variable j , When the depth of the distance gate is s and the position of the target in the distance gate is m, the following equation The probability that the target exists in the image obtained from the LRGI sensor based on ( ) And the position (m) of the target within the distance gate may be determined.
상기 표적의 거리를 추정하는 단계는, 상기 거리 게이트의 위치 및 상기 거리 게이트 내 상기 표적의 위치를 더한 값에 칼만(Kalman) 필터링을 적용하는 단계를 포함할 수 있다.Estimating the distance of the target may include applying Kalman filtering to a value obtained by adding the position of the distance gate and the position of the target within the distance gate.
또한, 상기 방법은, 상기 추정된 표적의 거리에 기초하여 상기 LRGI 센서에 포함되는 카메라의 셔터를 외부에 노출시키는 시점을 조정함으로써 상기 거리 게이트의 위치를 조정하는 단계를 더 포함할 수도 있다.In addition, the method may further include adjusting the position of the distance gate by adjusting a time point at which the shutter of the camera included in the LRGI sensor is exposed to the outside based on the estimated distance of the target.
또한, 다른 측면에 따른 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체는 상술한 방법을 실행하는 명령어들을 포함하는 하나 이상의 프로그램이 기록된 기록매체를 포함할 수 있다.Further, the computer-readable recording medium according to another aspect may include a recording medium in which one or more programs including instructions for executing the above-described method are recorded.
또한, 또 다른 측면에 따른 LRGI 센서를 이용하여 표적의 거리를 추정하는 장치는, 상기 표적을 향해 펄스 레이저를 발사하는 레이저 광원; 상기 레이저 광원이 상기 표적을 향해 상기 펄스 레이저를 발사하고 임의의 시간이 경과한 후 셔터를 열어 상기 표적으로부터 반사되는 레이저 빛을 수신하는 카메라; 적어도 하나의 프로그램이 저장된 메모리; 및 상기 적어도 하나의 프로그램을 실행함으로써 상기 표적의 거리를 추정하는 적어도 하나의 프로세서를 포함하고, 상기 적어도 하나의 프로세서는, 상기 카메라의 셔터를 외부에 노출시키는 시점을 변경해가면서 복수 개의 표본 영상들을 획득하고, 상기 획득된 복수 개의 표본 영상들 각각에 상기 표적이 존재하는지 여부를 판단하고, 상기 판단 결과에 기초하여 이진 시퀀스를 생성하며, 상기 생성된 이진 시퀀스에 대해 최대 공산 기법을 적용함으로써, 상기 LRGI 센서로부터 획득되는 영상에 상기 표적이 존재할 확률을 예측하고, 상기 예측된 확률에 기초하여 상기 LRGI 센서의 거리 게이트 내 상기 표적의 위치를 결정하며, 상기 거리 게이트의 위치 및 상기 거리 게이트 내 상기 표적의 위치를 이용하여 상기 표적의 거리를 추정할 수 있다.In addition, an apparatus for estimating a distance of a target using an LRGI sensor according to another aspect comprises: a laser light source for emitting a pulsed laser toward the target; A camera for receiving the laser light reflected from the target by opening the shutter after the laser light source fires the pulsed laser toward the target and a predetermined time elapses; A memory in which at least one program is stored; And at least one processor estimating the distance of the target by executing the at least one program, wherein the at least one processor acquires a plurality of sample images while changing a point in time at which the shutter of the camera is exposed to the outside. And, by determining whether the target is present in each of the obtained plurality of sample images, generating a binary sequence based on the determination result, and by applying a maximum likelihood technique to the generated binary sequence, the LRGI Predict the probability of the presence of the target in the image obtained from the sensor, determine the position of the target within the distance gate of the LRGI sensor based on the predicted probability, the position of the distance gate and the target within the distance gate The distance of the target can be estimated using the location.
본 개시는 LRGI 센서를 이용하여 표적의 거리를 추정하는 방법 및 장치를 제공할 수 있다. 구체적으로, 본 개시에 따른 방법 및 장치는 복수 개의 표본 영상들 각각에 표적이 존재하는지 여부를 판단하고, 판단 결과에 기초하여 이진 시퀀스를 생성하고, 생성된 이진 시퀀스에 대해 최대 공산 기법을 적용함으로써, LRGI 센서로부터 획득되는 영상에 표적이 존재할 확률을 예측하며, 예측된 확률에 기초하여 LRGI 센서의 거리 게이트 내 표적의 위치를 결정함으로써 표적의 거리를 정확하게 추정할 수 있다. The present disclosure may provide a method and apparatus for estimating a distance of a target using an LRGI sensor. Specifically, the method and apparatus according to the present disclosure determine whether a target is present in each of a plurality of sample images, generate a binary sequence based on the determination result, and apply a maximum likelihood technique to the generated binary sequence. , It is possible to accurately estimate the distance of the target by predicting the probability that the target will exist in the image obtained from the LRGI sensor, and determining the position of the target within the distance gate of the LRGI sensor based on the predicted probability.
이에 따라, 표적이 LRGI 센서의 거리 게이트를 벗어나려고 하는지 여부가 예측될 수 있고, 표적이 거리 게이트 내에 계속하여 포함되도록 거리 게이트의 위치가 조절될 수 있다. 따라서, 움직이는 표적이 지속적으로 추적 및 영상화될 수 있다.Accordingly, whether or not the target is about to leave the distance gate of the LRGI sensor can be predicted, and the position of the distance gate can be adjusted so that the target continues to be included in the distance gate. Thus, a moving target can be continuously tracked and imaged.
도 1은 LRGI 센서가 영상을 획득하는 과정의 예시를 나타내는 도면이다.
도 2는 일부 실시예에 따른 LRGI 센서를 이용하여 표적의 거리를 추정하는 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 3은 일부 실시예에 따른 거리 게이트 내 표적의 위치 및 영상에 표적이 존재하는 확률 간의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 4는 일부 실시예에 따른 LRGI 센서를 이용하여 표적의 거리를 추정하는 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.1 is a diagram illustrating an example of a process in which an LRGI sensor acquires an image.
2 is a flowchart illustrating a method of estimating a distance of a target using an LRGI sensor according to some embodiments.
3 is a graph illustrating a relationship between a position of a target in a distance gate and a probability of a target present in an image according to some embodiments.
4 is a block diagram showing a configuration of an apparatus for estimating a distance of a target using an LRGI sensor according to some embodiments.
이하 첨부된 도면을 참조하면서 오로지 예시를 위한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 하기 설명은 실시예들을 구체화하기 위한 것일 뿐 발명의 권리 범위를 제한하거나 한정하는 것이 아님은 물론이다. 상세한 설명 및 실시예로부터 당해 기술분야의 전문가가 용이하게 유추할 수 있는 것은 권리범위에 속하는 것으로 해석된다.Hereinafter, exemplary embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings. It goes without saying that the following description is only for specifying the embodiments and does not limit or limit the scope of the invention. What can be easily inferred by experts in the art from the detailed description and examples is interpreted as belonging to the scope of the rights.
본 명세서에서 사용되는 '구성된다' 또는 '포함한다' 등의 용어는 명세서 상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.The terms “consisting of” or “including” used herein should not be construed as necessarily including all of the various elements or various steps described in the specification, and some of the elements or some steps It should be construed that they may not be included or may further include additional elements or steps.
또한, 본 명세서에서 사용되는 '제 1' 또는 '제 2' 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용할 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.In addition, terms including ordinal numbers such as'first' or'second' used in the present specification may be used to describe various elements, but the elements should not be limited by the terms. These terms are only used for the purpose of distinguishing one component from another component.
본 명세서에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.Terms used in the present specification have selected general terms that are currently widely used as possible while taking functions of the present invention into consideration, but this may vary depending on the intention or precedent of a technician working in the field, the emergence of new technologies, and the like. In addition, in certain cases, there are terms arbitrarily selected by the applicant, and in this case, the meaning of the terms will be described in detail in the description of the corresponding invention. Therefore, the terms used in the present invention should be defined based on the meaning of the term and the overall contents of the present invention, not a simple name of the term.
본 실시예들은 LRGI 센서를 이용하여 표적의 거리를 추정하는 방법 및 장치에 관한 것으로서 이하의 실시예들이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 널리 알려져 있는 사항들에 관해서는 자세한 설명을 생략한다.The present embodiments relate to a method and apparatus for estimating the distance of a target using an LRGI sensor, and detailed descriptions of matters widely known to those of ordinary skill in the art to which the following embodiments belong will be omitted. .
도 2는 일부 실시예에 따른 LRGI 센서를 이용하여 표적의 거리를 추정하는 방법을 나타내는 흐름도이다. 도 2의 LRGI 센서를 이용하여 표적의 거리를 추정하는 방법은 LRGI 센서 자체에서 수행될 수 있고, LRGI 센서를 포함하는 장치에서 수행될 수도 있다. 이하에서는 LRGI 센서 및 LRGI 센서를 포함하는 장치를 모두 '장치'로 지칭한다.2 is a flowchart illustrating a method of estimating a distance of a target using an LRGI sensor according to some embodiments. The method of estimating the distance of the target using the LRGI sensor of FIG. 2 may be performed by the LRGI sensor itself or by a device including the LRGI sensor. Hereinafter, both the LRGI sensor and the device including the LRGI sensor are referred to as'devices'.
도 2를 참조하면, 단계 210에서, 장치는 LRGI 센서에 포함되는 카메라의 셔터를 외부에 노출시키는 시점을 변경해가면서 복수 개의 표본 영상들을 획득할 수 있다. 장치가 LRGI 센서를 이용하여 특정 위치에 있는 표적을 영상화하기 위해서는 거리 게이트의 위치를 적절하게 조절하여야 한다. 예를 들어, 사용자가 원하는 위치 z에 거리 게이트를 위치시키고자 할 때, 앞의 수학식 1에 따라 LRGI 센서에 포함되는 카메라의 셔터를 외부에 노출시키는 시점이 산출될 수 있다.Referring to FIG. 2, in
복수 개의 표본 영상들을 획득하기 위한 카메라의 셔터를 외부에 노출시키는 시점은 거리 게이트의 위치에 대응되는 임의의 시점 d에 평균이 0인 기 정의된 랜덤 확률 분포를 따르는 랜덤 변수 j를 더한 값인 d+j에 따라 변경될 수 있다. 이에 따라, 거리 게이트의 심도 내 표적의 위치에 따라 LRGI 센서로부터 획득되는 영상에 표적이 존재할 확률이 변경될 수 있다.The point at which the shutter of the camera for acquiring a plurality of sample images is exposed to the outside is d+, which is a value obtained by adding a random variable j following a predefined random probability distribution with an average of 0 to a point d corresponding to the position of the distance gate. It can be changed according to j. Accordingly, the probability that the target exists in the image obtained from the LRGI sensor may be changed according to the position of the target within the depth of the distance gate.
랜덤 변수 j에 대응되는 랜덤 확률 분포 함수를 , 거리 게이트의 심도를 s, 거리 게이트 내 표적의 위치를 m이라고 할 때, 다음과 같은 수학식 3 에 기초하여 LRGI 센서로부터 획득되는 영상에 표적이 존재할 확률 및 거리 게이트 내 표적의 위치(m) 간의 관계가 결정될 수 있다.The random probability distribution function corresponding to the random variable j , When the depth of the distance gate is s and the position of the target in the distance gate is m, the probability that the target exists in the image acquired from the LRGI sensor based on Equation 3 below. And the relationship between the position (m) of the target in the distance gate may be determined.
수학식 3에서 m은 거리 게이트 내 표적의 위치를 의미한다. LRGI 센서로부터 가장 가까운 위치를 0, 가장 먼 위치를 s라고 하면, m은 (0,s) 범위의 값을 갖는다. 는 평균이 0인 랜덤 확률 분포 함수일 수 있다. 이하 도 3을 참조하여 s=30m이고, 가 가우시안 랜덤 확률 분포 함수(의 표준편차는 5.5m)인 경우를 가정할 때의 영상에 표적이 존재하는 확률 을 보다 상세히 설명한다.In Equation 3, m denotes the position of the target within the distance gate. If the nearest position from the LRGI sensor is 0 and the farthest position is s, m has a value in the range of (0,s). May be a random probability distribution function with an average of 0. Hereinafter, s=30m with reference to FIG. 3, Gaussian random probability distribution function ( The standard deviation of is 5.5m), the probability that the target exists in the image It will be described in more detail.
도 3은 일부 실시예에 따른 거리 게이트 내 표적의 위치 및 영상에 표적이 존재하는 확률 간의 관계를 나타내는 그래프이다.3 is a graph illustrating a relationship between a position of a target in a distance gate and a probability of a target present in an image according to some embodiments.
도 3의 그래프(300)를 참조하면, 거리 게이트 내 표적의 위치 m에 따라 영상에 표적이 존재하는 확률 이 달라짐을 알 수 있다. 따라서, 영상에 표적이 존재하는 확률 이 예측될 수 있다면, 앞의 수학식 3의 관계를 이용하여 거리 게이트 내 표적의 위치가 추정될 수 있다. Referring to the
한편, 그래프(300)는 거리 게이트의 중간 지점을 중심으로 대칭을 이루므로, 하나의 존재 확률 값에 대응되는 위치가 2개로 결정될 수 있다. 이러한 경우 표적의 존재 확률 변화량의 증가 또는 감소 여부에 따라 2개의 위치 중 하나가 결정될 수 있다. 또한, 추적 필터(예를 들어, 칼만(Kalman) 필터)를 이용하여 표적의 위치를 지속적으로 추적함으로써 예측 위치와 가까운 위치가 결정될 수도 있다.Meanwhile, since the
한편, 도 3의 그래프(300)는 s=30m이고, 가 가우시안 랜덤 확률 분포 함수(의 표준편차는 5.5m)인 경우를 가정할 때의 예시에 불과할 뿐 이에 제한되는 것은 아니다. 거리 게이트 내 표적의 위치 및 영상에 표적이 존재하는 확률 간의 관계를 나타내는 그래프가 조건에 따라 다르게 설정될 수 있음은 해당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 쉽게 알 수 있다.Meanwhile, the
다시 도 2로 돌아와서, 단계 220에서, 장치는 획득된 복수 개의 표본 영상들 각각에 표적이 존재하는지 여부를 판단하고, 판단 결과에 기초하여 이진 시퀀스를 생성할 수 있다.Returning to FIG. 2 again, in
장치는 간단한 영상 처리 기법을 이용하여 획득된 복수 개의 표본 영상들 각각에 표적이 존재하는지 여부를 판단할 수 있다. 예를 들어, 장치는 획득된 복수 개의 표본 영상들 각각에 대해 기 설정된 임계값에 기초한 영상 이진화 및 모폴로지 연산을 수행할 수 있고, 영상 이진화 및 모폴로지 연산 결과에 기초하여 표적이 존재하는지 여부를 판단할 수 있다. LRGI 센서로부터 획득되는 영상에서 배경 신호는 제거되고 표적 신호만 남으므로, 기 설정된 임계값에 기초한 영상 이진화 및 모폴로지 연산을 통해 표적의 존재 여부가 확인될 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니다. The apparatus may determine whether a target exists in each of a plurality of sample images acquired using a simple image processing technique. For example, the device may perform image binarization and morphology calculation based on a preset threshold for each of a plurality of acquired sample images, and determine whether a target exists based on image binarization and morphology calculation results. I can. Since the background signal is removed from the image acquired from the LRGI sensor and only the target signal remains, the existence of the target can be confirmed through image binarization and morphology calculation based on a preset threshold. However, it is not limited thereto.
장치는 획득된 복수 개의 표본 영상들 중 제1 표본 영상에 표적이 존재한다고 판단되는 경우 이진 시퀀스에서 제1 표본 영상에 대응되는 값을 1로 결정하고, 획득된 복수 개의 표본 영상들 중 제2 표본 영상에 표적이 존재하지 않는다고 판단되는 경우 이진 시퀀스에서 제2 표본 영상에 대응되는 값을 0으로 결정할 수 있다. When it is determined that the target is present in the first sample image among the plurality of acquired sample images, the apparatus determines a value corresponding to the first sample image as 1 in the binary sequence, and determines the second sample among the plurality of acquired sample images. When it is determined that the target does not exist in the image, a value corresponding to the second sample image in the binary sequence may be determined as 0.
단계 230에서, 장치는 생성된 이진 시퀀스에 대해 최대 공산(Maximum likelihood) 기법을 적용함으로써, LRGI 센서로부터 획득되는 영상에 표적이 존재할 확률을 예측할 수 있다.In
표적의 속도가 상대적으로 느린 경우 장치는 표적의 존재 여부를 베르누이(Bernoulli) 랜덤 변수로 모델링하고, 모델링된 결과에 최대 공산 기법을 적용할 수 있다. 예를 들어, k번째 영상에서 표적이 존재하는 경우와 존재하지 않는 경우를 각각 1 및 0으로 나타내는 함수를 라 할 때, 의 예측 값 p는 다음과 같은 수학식 4를 따르는 최대화 문제의 해를 구함으로써 계산될 수 있다.When the speed of the target is relatively slow, the device can model the existence of the target with a Bernoulli random variable, and apply a maximum likelihood technique to the modeled result. For example, in the k-th image, a function representing the presence and absence of a target as 1 and 0, respectively When la, The predicted value p of can be calculated by solving the maximization problem according to Equation 4 below.
수학식 4에서 n은 복수 개의 표본 영상들의 수를 의미하고, r은 복수 개의 표본 영상들 중 표적이 존재하는 영상들의 수를 의미한다. 앞의 수학식 4를 최대화하는 p는 다음과 같은 수학식 5에 따라 유도될 수 있다.In Equation 4, n denotes the number of a plurality of sample images, and r denotes the number of images in which a target exists among the plurality of sample images. The p that maximizes Equation 4 above may be derived according to
한편, 표적의 속도가 상대적으로 빠른 경우 앞의 수학식 5를 이용하여 영상에 표적이 존재할 확률을 예측하는 경우 예측 오차가 커질 수 있다. 이를 방지하기 위해 장치는 LRGI 센서로부터 획득되는 영상에 표적이 존재할 확률 의 예측 값 p를 복수 개의 표본 영상들 각각에 대해 변경되도록 모델링할 수 있다. 예를 들어, 의 예측 값 p는 다음과 같은 수학식 6를 따르는 최대화 문제의 해를 구함으로써 계산될 수 있다.On the other hand, when the speed of the target is relatively fast, the prediction error may increase when the probability that the target exists in the image is predicted by using
수학식 6에서 는 k번째 영상에서 표적이 존재할 확률을 의미하고, 는 기 정의된 상수를 의미할 수 있다. 에 의해 표적의 존재 확률의 최대 변화량이 제한될 수 있다. 도 3에서 살펴본 바와 같이, 표적의 존재 확률은 연속적으로 변하므로, 표적의 존재 확률의 최대 변화량을 제한함으로써 의 예측 값 p가 계산될 수 있다. 수학식 6의 비용함수(cost function)에 로그를 취하면 다음과 같은 수학식 7이 도출될 수 있다.In Equation 6 Means the probability that the target exists in the k-th image, May mean a predefined constant. The maximum amount of change in the probability of the existence of the target may be limited by. As shown in Figure 3, since the probability of the existence of the target continuously changes, by limiting the maximum change amount of the probability of the existence of the target The predicted value p of can be calculated. If the logarithm of the cost function of Equation 6 is taken, Equation 7 as follows can be derived.
수학식 7은 비선형 최적화(nonlinear programming) 방법을 적용함으로써 해가 구해질 수 있는 비선형 최적화 문제이다. Equation 7 is a nonlinear optimization problem that can be solved by applying a nonlinear programming method.
정리하면, LRGI 센서로부터 획득되는 영상에 표적이 존재할 확률의 예측값은 복수 개의 표본 영상들의 수를 n, 복수 개의 표본 영상들 중 k번째 영상에 표적이 존재하는지 여부를 나타내는 함수를 , k번째 영상에서 표적이 존재할 확률을 , 기 정의된 상수를 라고 할 때, 의 조건 하에서 수학식 을 최대화하는 로 결정될 수 있다.In summary, the predicted value of the probability of the existence of a target in the image acquired from the LRGI sensor is the number of the plurality of sample images n, and the function indicating whether the target exists in the k-th image among the plurality of sample images. , the probability that the target exists in the kth image , A predefined constant When I say, Under the condition of To maximize Can be determined as
단계 240에서, 장치는 예측된 확률에 기초하여 LRGI 센서의 거리 게이트 내 표적의 위치를 결정할 수 있다. 예측된 확률에 기초하여 LRGI 센서의 거리 게이트 내 표적의 위치를 결정하기 위해 도 3에 도시된 바와 같은 거리 게이트 내 표적의 위치 및 영상에 표적이 존재하는 확률 간의 관계가 이용될 수 있다.In
단계 250에서, 장치는 거리 게이트의 위치 및 거리 게이트 내 표적의 위치를 이용하여 표적의 거리를 추정할 수 있다. 예를 들어, 장치는 거리 게이트의 위치 및 거리 게이트 내 표적의 위치를 더한 값을 표적의 거리로 추정할 수 있다. 또한, 장치는 거리 게이트의 위치 및 거리 게이트 내 표적의 위치를 더한 값에 칼만 필터링을 적용할 수도 있다.In
장치는 추정된 표적의 거리에 기초하여 LRGI 센서에 포함되는 카메라의 셔터를 외부에 노출시키는 시점을 조정함으로써 거리 게이트의 위치를 조정할 수 있다. 거리 게이트 내에 표적이 계속하여 포함되도록 거리 게이트의 위치가 적절하게 조절됨에 따라 LRGI 센서를 이용한, 움직이는 표적에 대한 추적 및 영상화가 수행될 수 있다.The device may adjust the position of the distance gate by adjusting the timing at which the shutter of the camera included in the LRGI sensor is exposed to the outside based on the estimated distance of the target. As the position of the distance gate is appropriately adjusted so that the target continues to be included in the distance gate, tracking and imaging of a moving target may be performed using an LRGI sensor.
한편, LRGI 센서를 이용하여 표적의 거리를 추정하는 방법은 그 방법을 실행하는 명령어들을 포함하는 하나 이상의 프로그램이 기록된 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체에 기록될 수 있다. 컴퓨터로 읽을 수 있는 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 명령어의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다.Meanwhile, the method of estimating the distance of the target using the LRGI sensor may be recorded in a computer-readable recording medium in which one or more programs including instructions for executing the method are recorded. Examples of computer-readable recording media include magnetic media such as hard disks, floppy disks and magnetic tapes, optical media such as CD-ROMs and DVDs, and floptical disks. A magneto-optical media such as, and a hardware device specially configured to store and execute program instructions such as ROM, RAM, flash memory, and the like. Examples of program instructions include not only machine language codes such as those produced by a compiler, but also high-level language codes that can be executed by a computer using an interpreter or the like.
도 4는 일부 실시예에 따른 LRGI 센서를 이용하여 표적의 거리를 추정하는 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.4 is a block diagram showing a configuration of an apparatus for estimating a distance of a target using an LRGI sensor according to some embodiments.
도 4를 참조하면, 장치(40)는 레이저 광원(410), 카메라(420), 적어도 하나의 프로세서(430) 및 메모리(440)를 포함할 수 있다. 장치(40)는 LRGI 센서 자체일 수 있고, LRGI 센서를 포함하는 장치일 수도 있다. 도 4에 도시된 장치(40)는 도 2에 도시된 방법을 시계열적으로 처리할 수 있다. 따라서, 이하에서 생략된 내용이라고 하더라도 도 2의 방법에 관하여 이상에서 기술된 내용은 도 4의 장치(40)에 의해 수행될 수 있음을 알 수 있다. Referring to FIG. 4, the
한편, 도 4에 도시된 장치(40)에는 본 실시예와 관련된 구성들만이 도시되어 있다. 따라서, 도 4에 도시된 구성요소들 외에 다른 범용적인 구성요소들이 장치(40)에 더 포함될 수 있음을 본 실시예와 관련된 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있다.Meanwhile, only the configurations related to the present embodiment are shown in the
레이저 광원(410)은 표적을 향해 펄스 레이저를 발사할 수 있다.The
카메라(420)는 레이저 광원(410)이 표적을 향해 펄스 레이저를 발사하고 임의의 시간이 경과한 후 셔터를 열어 표적으로부터 반사되는 광을 수신할 수 있다. 또한, 카메라(420)는 수신된 광에 기초하여 영상화를 수행할 수 있다. 카메라(420)의 셔터가 외부에 노출되는 시점이 조절됨에 따라 거리 게이트의 위치가 조절될 수 있고, 거리 게이트의 위치가 적절하게 조절됨에 따라 특정 위치에 있는 표적이 영상화될 수 있다.The
적어도 하나의 프로세서(430)는 하나 또는 복수 개의 프로세서에 의하여 구현될 수 있다. 예를 들어, 적어도 하나의 프로세서(430)는 다수의 논리 게이트들의 어레이로 구현될 수 있고, 범용적인 마이크로 프로세서와 마이크로 프로세서에서 실행될 수 있는 프로그램이 저장된 메모리의 조합으로 구현될 수도 있다.At least one
적어도 하나의 프로세서(430)는 카메라(420)의 셔터를 외부에 노출시키는 시점을 변경해가면서 복수 개의 표본 영상들을 획득할 수 있다. 복수 개의 표본 영상들을 획득하기 위한 카메라(420)의 셔터를 외부에 노출시키는 시점은 거리 게이트의 위치에 대응되는 임의의 시점 d에 평균이 0인 기 정의된 랜덤 확률 분포를 따르는 랜덤 변수 j를 더한 값인 d+j에 따라 변경될 수 있다.At least one
적어도 하나의 프로세서(430)는 획득된 복수 개의 표본 영상들 각각에 표적이 존재하는지 여부를 판단하고, 판단 결과에 기초하여 이진 시퀀스를 생성할 수 있다.The at least one
적어도 하나의 프로세서(430)는 획득된 복수 개의 표본 영상들 각각에 대해 기 설정된 임계값에 기초한 영상 이진화 및 모폴로지 연산을 수행하고, 영상 이진화 및 모폴로지 연산 결과에 기초하여 표적이 존재하는지 여부를 판단할 수 있다.The at least one
또한, 적어도 하나의 프로세서(430)는 획득된 복수 개의 표본 영상들 중 제1 표본 영상에 표적이 존재한다고 판단되는 경우 이진 시퀀스에서 제1 표본 영상에 대응되는 값을 1로 결정하고, 획득된 복수 개의 표본 영상들 중 제2 표본 영상에 표적이 존재하지 않는다고 판단되는 경우 이진 시퀀스에서 제2 표본 영상에 대응되는 값을 0으로 결정할 수 있다.In addition, when it is determined that a target exists in the first sample image among the plurality of acquired sample images, the at least one
적어도 하나의 프로세서(430)는 생성된 이진 시퀀스에 대해 최대 공산 기법을 적용함으로써, LRGI 센서로부터 획득되는 영상에 표적이 존재할 확률을 예측할 수 있다.The at least one
표적의 속도가 상대적으로 느린 경우 적어도 하나의 프로세서(430)는 표적의 존재 여부를 베르누이 랜덤 변수로 모델링할 수 있고, 모델링된 결과에 최대 공산 기법을 적용할 수 있다. LRGI 센서로부터 획득되는 영상에 표적이 존재할 확률의 예측값 p는 복수 개의 표본 영상들의 수를 n, 복수 개의 표본 영상들 중 표적이 존재하는 영상들의 수를 r이라고 할 때, 수학식 에 따라 결정될 수 있다.When the speed of the target is relatively slow, at least one
속도가 상대적으로 빠른 경우 적어도 하나의 프로세서(430)는 LRGI 센서로부터 획득되는 영상에 표적이 존재할 확률의 예측 값을 복수 개의 표본 영상들 각각에 대해 변경되도록 모델링할 수 있다. LRGI 센서로부터 획득되는 영상에 표적이 존재할 확률의 예측값은 복수 개의 표본 영상들의 수를 n, 복수 개의 표본 영상들 중 k번째 영상에 표적이 존재하는지 여부를 나타내는 함수를 , k번째 영상에서 표적이 존재할 확률을 , 기 정의된 상수를 라고 할 때, 의 조건 하에서 수학식 을 최대화하는 로 결정될 수 있다.When the speed is relatively high, the at least one
적어도 하나의 프로세서(430)는 예측된 확률에 기초하여 LRGI 센서의 거리 게이트 내 표적의 위치를 결정할 수 있다. 적어도 하나의 프로세서(430)는 LRGI 센서로부터 획득되는 영상에 표적이 존재할 확률() 및 거리 게이트 내 상기 표적의 위치(m) 간의 관계를 이용하여 거리 게이트 내 표적의 위치를 결정할 수 있다.The at least one
예를 들어, 랜덤 변수 j에 대응되는 랜덤 확률 분포 함수를 , 상기 거리 게이트의 심도를 s, 상기 거리 게이트 내 상기 표적의 위치를 m이라고 할 때, 다음과 같은 수학식 에 기초하여 LRGI 센서로부터 획득되는 영상에 표적이 존재할 확률() 및 거리 게이트 내 상기 표적의 위치(m) 간의 관계가 결정될 수 있다. LRGI 센서로부터 획득되는 영상에 표적이 존재할 확률() 및 거리 게이트 내 상기 표적의 위치(m) 간의 관계를 나타내는 그래프(300)의 예시는 도 3에 도시되어 있다.For example, the random probability distribution function corresponding to the random variable j , When the depth of the distance gate is s and the position of the target in the distance gate is m, the following equation The probability that the target exists in the image acquired from the LRGI sensor based on ( ) And the position (m) of the target in the distance gate may be determined. The probability that the target exists in the image acquired from the LRGI sensor ( ) And a
적어도 하나의 프로세서(430)는 거리 게이트의 위치 및 거리 게이트 내 표적의 위치를 이용하여 표적의 거리를 추정할 수 있다. 예를 들어, 적어도 하나의 프로세서(430)는 거리 게이트의 위치 및 거리 게이트 내 표적의 위치를 더한 값을 표적의 거리로 추정할 수 있다. 적어도 하나의 프로세서(430)는 거리 게이트의 위치 및 거리 게이트 내 표적의 위치를 더한 값에 칼만 필터링을 적용할 수도 있다.The at least one
또한, 적어도 하나의 프로세서(430)는 추정된 표적의 거리에 기초하여 LRGI 센서에 포함되는 카메라의 셔터를 외부에 노출시키는 시점을 조정함으로써 거리 게이트의 위치를 조정할 수 있다. 거리 게이트 내에 표적이 계속하여 포함되도록 거리 게이트의 위치가 적절하게 조절됨에 따라 LRGI 센서를 이용한, 움직이는 표적에 대한 추적 및 영상화가 수행될 수 있다.In addition, the at least one
메모리(440)는 장치(40) 내에서 처리되는 각종 데이터들을 저장하는 하드웨어로서, 예를 들어, 메모리(440)는 장치(40)에서 처리된 데이터들 및 처리될 데이터들을 저장할 수 있다. 또한, 메모리(440)는 장치(40)에 의해 구동될 애플리케이션들, 드라이버들 등을 저장할 수 있다. 예를 들어, 메모리(440)는 LRGI 센서로부터 획득된 복수 개의 표본 영상들을 저장할 수 있다.The
메모리(440)는 DRAM(dynamic random access memory), SRAM(static random access memory) 등과 같은 RAM(random access memory), ROM(read-only memory), EEPROM(electrically erasable programmable read-only memory), CD-ROM, 블루레이 또는 다른 광학 디스크 스토리지, HDD(hard disk drive), SSD(solid state drive), 또는 플래시 메모리를 포함하며, 나아가서, 장치(40)에 액세스될 수 있는 외부의 다른 스토리지 디바이스를 포함할 수 있다.The
이상에서 실시예들에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속한다.Although the embodiments have been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements by those skilled in the art using the basic concept of the present invention defined in the following claims are also the scope of the present invention. Belongs to.
Claims (11)
상기 LRGI 센서에 포함되는 카메라의 셔터를 외부에 노출시키는 시점을 임의의 시점 d에 평균이 0인 기 정의된 랜덤 확률 분포를 따르는 랜덤 변수 j를 더한 값인 d+j에 따라 변경해가면서 복수 개의 표본 영상들을 획득하는 단계;
상기 획득된 복수 개의 표본 영상들 각각에 상기 표적이 존재하는지 여부를 판단하고, 상기 판단 결과에 기초하여 이진 시퀀스를 생성하는 단계;
상기 생성된 이진 시퀀스에 대해 최대 공산(Maximum likelihood) 기법을 적용함으로써, 상기 카메라의 셔터를 상기 시점 d부터 노출시간 만큼 노출시킬 때 상기 LRGI 센서로부터 획득될 영상에 상기 표적이 존재할 확률을 예측하는 단계;
상기 예측된 확률에 기초하여 상기 LRGI 센서의 거리 게이트 내 상기 표적의 위치를 결정하는 단계; 및
상기 거리 게이트의 위치 및 상기 거리 게이트 내 상기 표적의 위치를 이용하여 상기 표적의 거리를 추정하는 단계를 포함하고,
상기 거리 게이트는 빛의 속도가 c이고, 이며, 라고 할 때, 상기 LRGI 센서로부터 z만큼 떨어진 거리부터 z+s만큼 떨어진 거리까지의 거리 구간에 대응하고, 상기 거리 게이트의 위치는 z에 대응하는, 방법. In a method of estimating the distance of a target using a LRGI (Laser Range-Gated Imaging) sensor,
A plurality of sample images while changing the time point at which the shutter of the camera included in the LRGI sensor is exposed to the outside according to d+j, which is a value obtained by adding a random variable j following a predefined random probability distribution with an average of 0 to an arbitrary point d Obtaining them;
Determining whether the target is present in each of the acquired plurality of sample images, and generating a binary sequence based on the determination result;
By applying a maximum likelihood technique to the generated binary sequence, the shutter of the camera is released from the time point d. Predicting a probability that the target will exist in the image to be acquired from the LRGI sensor when exposed by as many times as possible;
Determining a location of the target within a distance gate of the LRGI sensor based on the predicted probability; And
Estimating the distance of the target using the location of the distance gate and the location of the target within the distance gate,
The distance gate has a speed of light c, Is, When said, corresponds to a distance section from a distance z from the LRGI sensor to a distance by z+s, and the position of the distance gate corresponds to z.
상기 표적이 존재하는지 여부를 판단하는 단계는,
상기 획득된 복수 개의 표본 영상들 각각에 대해 기 설정된 임계값에 기초한 영상 이진화 및 모폴로지 연산을 수행하는 단계; 및
상기 영상 이진화 및 모폴로지 연산 결과에 기초하여 상기 표적이 존재하는지 여부를 판단하는 단계를 포함하는, 방법.The method of claim 1,
The step of determining whether the target is present,
Performing an image binarization and morphology operation based on a preset threshold for each of the acquired sample images; And
And determining whether the target exists based on the image binarization and morphology operation results.
상기 이진 시퀀스를 생성하는 단계는,
상기 획득된 복수 개의 표본 영상들 중 제1 표본 영상에 상기 표적이 존재한다고 판단되는 경우 상기 이진 시퀀스에서 상기 제1 표본 영상에 대응되는 값을 1로 결정하는 단계; 및
상기 획득된 복수 개의 표본 영상들 중 제2 표본 영상에 상기 표적이 존재하지 않는다고 판단되는 경우 상기 이진 시퀀스에서 상기 제2 표본 영상에 대응되는 값을 0으로 결정하는 단계를 포함하는, 방법.The method of claim 1,
Generating the binary sequence,
Determining a value corresponding to the first sample image as 1 in the binary sequence when it is determined that the target is present in the first sample image among the plurality of acquired sample images; And
And determining a value corresponding to the second sample image as 0 in the binary sequence when it is determined that the target does not exist in the second sample image among the plurality of acquired sample images.
상기 표적이 존재할 확률을 예측하는 단계는,
상기 표적의 속도가 상대적으로 느린 경우,
표적의 존재 여부를 베르누이(Bernoulli) 랜덤 변수로 모델링하는 단계; 및
상기 모델링된 결과에 상기 최대 공산 기법을 적용하는 단계를 포함하고,
상기 카메라의 셔터를 상기 시점 d부터 상기 노출시간 만큼 노출시킬 때 상기 LRGI 센서로부터 획득될 영상에 상기 표적이 존재할 확률의 예측값 p는 상기 복수 개의 표본 영상들의 수를 n, 상기 복수 개의 표본 영상들 중 상기 표적이 존재하는 영상들의 수를 r이라고 할 때, 수학식 에 따라 결정되는, 방법. The method of claim 1,
Predicting the probability that the target will exist,
If the speed of the target is relatively slow,
Modeling the presence or absence of a target with a Bernoulli random variable; And
Including the step of applying the maximum likelihood technique to the modeled result,
The exposure time from the time point d to the shutter of the camera The predicted value p of the probability of the presence of the target in the image to be acquired from the LRGI sensor when exposed by n is the number of the plurality of sample images n, and the number of images in which the target exists among the plurality of sample images is r. When, the equation Determined according to the method.
상기 표적이 존재할 확률을 예측하는 단계는,
상기 표적의 속도가 상대적으로 빠른 경우,
상기 카메라의 셔터를 상기 시점 d부터 상기 노출시간 만큼 노출시킬 때 상기 LRGI 센서로부터 획득될 영상에 상기 표적이 존재할 확률의 예측 값을 상기 복수 개의 표본 영상들 각각마다 다르게 부여되도록 모델링하는 단계를 포함하고,
상기 카메라의 셔터를 상기 시점 d부터 상기 노출시간 만큼 노출시킬 때 상기 LRGI 센서로부터 획득될 영상에 상기 표적이 존재할 확률의 예측값은 상기 복수 개의 표본 영상들의 수를 n, 상기 복수 개의 표본 영상들 중 k번째 영상에 상기 표적이 존재하는지 여부를 나타내는 함수를 , 상기 k번째 영상에서 상기 표적이 존재할 확률을 , 기 정의된 상수를 라고 할 때, 의 조건 하에서 수학식 을 최대화하는 로 결정되는, 방법.The method of claim 1,
Predicting the probability that the target will exist,
If the speed of the target is relatively high,
The exposure time from the time point d to the shutter of the camera And modeling such that a predicted value of the probability of the presence of the target in the image to be obtained from the LRGI sensor is given differently for each of the plurality of sample images,
The exposure time from the time point d to the shutter of the camera The predicted value of the probability of the presence of the target in the image to be obtained from the LRGI sensor when exposed by n is the number of the plurality of sample images, and a function indicating whether the target is present in the k-th image among the plurality of sample images. To , The probability that the target exists in the k-th image , A predefined constant When I say, Under the condition of To maximize Determined by the way.
상기 랜덤 변수 j에 대응되는 랜덤 확률 분포 함수를 , 상기 거리 게이트의 심도를 s, 상기 거리 게이트 내 상기 표적의 위치를 m이라고 할 때, 다음과 같은 수학식 에 기초하여 (즉, 상기 카메라의 셔터를 상기 시점 d부터 상기 노출시간 만큼 노출시킬 때 상기 LRGI 센서로부터 획득될 영상에 상기 표적이 존재할 확률) 및 m(즉, 상기 거리 게이트 내 상기 표적의 위치) 간의 관계가 결정되는, 방법.The method of claim 1,
A random probability distribution function corresponding to the random variable j , When the depth of the distance gate is s and the position of the target in the distance gate is m, the following equation Based on (That is, the shutter of the camera is released from the time point d to the exposure time The method, wherein the relationship between the probability of the presence of the target in the image to be obtained from the LRGI sensor and m (i.e., the position of the target in the distance gate) is determined when exposed by the LRGI sensor.
상기 표적의 거리를 추정하는 단계는,
상기 거리 게이트의 위치 및 상기 거리 게이트 내 상기 표적의 위치를 더한 값에 칼만(Kalman) 필터링을 적용하는 단계를 포함하는, 방법.The method of claim 1,
Estimating the distance of the target,
And applying Kalman filtering to the sum of the location of the distance gate and the location of the target within the distance gate.
상기 방법은,
상기 추정된 표적의 거리에 기초하여 상기 LRGI 센서에 포함되는 카메라의 셔터를 외부에 노출시키는 시점을 조정함으로써 상기 거리 게이트의 위치를 조정하는 단계를 더 포함하는, 방법.The method of claim 1,
The above method,
The method further comprising adjusting the position of the distance gate by adjusting a time point at which the shutter of the camera included in the LRGI sensor is exposed to the outside based on the estimated distance of the target.
상기 표적을 향해 펄스 레이저를 발사하는 레이저 광원;
상기 레이저 광원이 상기 표적을 향해 상기 펄스 레이저를 발사하고 임의의 시간이 경과한 후 셔터를 열어 상기 표적으로부터 반사되는 광을 수신하는 카메라;
적어도 하나의 프로그램이 저장된 메모리; 및
상기 적어도 하나의 프로그램을 실행함으로써 상기 표적의 거리를 추정하는 적어도 하나의 프로세서를 포함하고,
상기 적어도 하나의 프로세서는,
상기 카메라의 셔터를 외부에 노출시키는 시점을 임의의 시점 d에 평균이 0인 기 정의된 랜덤 확률 분포를 따르는 랜덤 변수 j를 더한 값인 d+j에 따라 변경해가면서 복수 개의 표본 영상들을 획득하고,
상기 획득된 복수 개의 표본 영상들 각각에 상기 표적이 존재하는지 여부를 판단하고, 상기 판단 결과에 기초하여 이진 시퀀스를 생성하며,
상기 생성된 이진 시퀀스에 대해 최대 공산 기법을 적용함으로써, 상기 카메라의 셔터를 상기 시점 d부터 노출시간 만큼 노출시킬 때 상기 LRGI 센서로부터 획득될 영상에 상기 표적이 존재할 확률을 예측하고,
상기 예측된 확률에 기초하여 상기 LRGI 센서의 거리 게이트 내 상기 표적의 위치를 결정하며,
상기 거리 게이트의 위치 및 상기 거리 게이트 내 상기 표적의 위치를 이용하여 상기 표적의 거리를 추정하고,
상기 거리 게이트는 빛의 속도가 c이고, 이며, 라고 할 때, 상기 LRGI 센서로부터 z만큼 떨어진 거리부터 z+s만큼 떨어진 거리까지의 거리 구간에 대응하고, 상기 거리 게이트의 위치는 z에 대응하는, 장치.In the device for estimating the distance of the target using an LRGI sensor,
A laser light source for emitting a pulsed laser toward the target;
A camera for receiving light reflected from the target by opening a shutter after the laser light source fires the pulsed laser toward the target and a predetermined time elapses;
A memory in which at least one program is stored; And
At least one processor for estimating the distance of the target by executing the at least one program,
The at least one processor,
A plurality of sample images are obtained while changing the time point at which the shutter of the camera is exposed to the outside according to d+j, which is a value obtained by adding a random variable j following a predefined random probability distribution with an average of 0 to a random time point d,
It is determined whether the target is present in each of the obtained plurality of sample images, and a binary sequence is generated based on the determination result,
By applying a maximum likelihood technique to the generated binary sequence, the shutter of the camera is released from the time point d. Predicts the probability that the target will exist in the image to be acquired from the LRGI sensor when exposed by
Determine the position of the target in the distance gate of the LRGI sensor based on the predicted probability,
Estimating the distance of the target using the position of the distance gate and the position of the target within the distance gate,
The distance gate has a speed of light c, Is, In the case of, the device corresponds to a distance section from a distance z from the LRGI sensor to a distance z + s, and the position of the distance gate corresponds to z.
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