KR102252778B1 - 물체의 위치 측정 시스템 및 방법 - Google Patents

물체의 위치 측정 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 물체의 위치 측정 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 이송되는 물체를 촬영하여 적어도 하나 이상의 영상을 생성하는 영상 수집부; 상기 영상의 현재밝기를 추출하는 밝기 추출부; 상기 영상의 목표밝기를 산정하는 노출값 기준부; 상기 목표밝기와 상기 현재밝기를 이용하여 상기 영상의 노출값을 조정하는 노출값 조정부; 및 노출값이 조정된 상기 영상에서 상기 물체의 위치를 측정하는 위치 측정부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

물체의 위치 측정 시스템 및 방법{A system for measuring a position of an object and a method for the same}
본 발명은 물체의 위치 측정 시스템 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 자동차 등을 제작할 경우, 컨베이어 벨트(conveyor belt)를 따라 부품들이 이송되거나, 또는 공장 내부에 구비되어 이동하는 행거(hanger)에 매달린 상태로 부품들이 이송된다.
이때 이송되는 부품들에 작업자들이 접근하여 조립 등의 다양한 작업을 수행하게 되며, 부품들은 컨베이어 벨트나 행거 등을 통해 이송이 완료되면 조립이 완료되어 출하될 수 있는 상태가 된다.
작업자들이 직접 부품에 접근할 경우에는, 이송되는 부품의 위치를 정확히 파악하거나 미세하게 조정할 필요가 없이 작업자가 유연하게 부품에 접근하면 되므로 문제되지 않으나, 로봇암을 이용한 조립을 수행하거나 실러(sealer) 또는 데드너(deadner) 등을 방수, 방음, 방진 등의 목적을 위해 도포할 경우에는, 로봇암의 접근 위치 또는 도포 부분의 위치를 정확히 맞추기 위해서 부품의 위치 파악이 중요하다.
그런데 행거 등에 부품이 매달려 이송될 경우에는, 행거가 멈출 경우 발생하는 관성으로 인한 진동이나, 또는 기타 외부 요인에 의한 진동 등에 의해서 부품이 흔들리게 되며, 이로 인해 부품의 위치가 정확하게 파악되지 않을 수 있다. 특히 컨베이어 벨트에 놓인 상태로 부품이 이송되는 경우보다 행거에 의해 매달린 상태로 부품이 이송되는 경우에는 오차가 더욱 심하게 나타난다.
이와 같이 종래에는 자동차 등과 같이 조립에 의해 완성되는 물건을 이루는 부품들을 이송할 때, 이송 과정에서 부품들의 위치를 파악할 필요성은 있었으나, 위치 파악의 정확도를 높이기 어려워 작업의 효율성이 저하되고 작업시간이 지연될 수 있다는 문제가 있었다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 이송되는 물체를 영상으로 촬영하며, 서로 다른 시간에 측정된 영상 간의 화소를 서로 비교하고, 차이가 임계값 이하일 경우 물체의 흔들림이 없는 것으로 파악하며, 차이가 임계값 이상일 경우 물체의 흔들림이 발생한 것으로 파악하여 흔들림 여부에 따라 작업을 유연하게 제어할 수 있는 물체의 위치 측정 시스템 및 방법을 제공하기 위한 것이다.
또한 본 발명의 목적은, 영상에 포함되는 물체의 특정 지점을 기준으로 하여, 서로 다른 영상에 포함되어 있는 물체의 특정 지점이 이동하였는지를 통해 물체의 흔들림을 파악한 뒤, 흔들림이 멈출 때 물체의 위치가 측정되도록 함으로써 물체의 위치를 정확하게 파악할 수 있는 물체의 위치 측정 시스템 및 방법을 제공하기 위한 것이다.
또한 본 발명의 목적은, 영상의 밝기가 목표한 영상의 밝기가 되도록 하여, 영상을 비교할 때 밝기의 차이로 인해 오차가 발생하는 것을 미연에 방지할 수 있는 물체의 위치 측정 시스템 및 방법을 제공하기 위한 것이다.
또한 본 발명의 목적은, 동일한 물체는 동일한 크기를 갖는다는 전제 하에, 물체에 형성된 적어도 셋 이상의 특정 지점에 대한 기준값을 미리 저장해두고, 이송되는 물체에 형성된 특정 지점의 현재 위치를 측정하여 측정값을 획득하고, 측정값과 기준값을 대비하여 측정 오차를 계산한 뒤, 측정 오차에 따른 가중치를 적용하여 물체의 위치를 측정함에 있어서 정확도를 대폭 높일 수 있는 물체의 위치 측정 시스템 및 방법을 제공하기 위한 것이다.
또한 본 발명의 목적은, 카메라 등의 영상 수집부가 고장 등을 이유로 제대로 작동하지 못함에 따라 가중치 등의 적용이 어려운 경우를 대비하여, 미리 측정 오차를 해소하기 위한 보상치를 계산하여 두고 이를 활용함으로써 정확한 물체 측정이 가능한 물체의 위치 측정 시스템 및 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 물체의 위치 측정 시스템은, 이송되는 물체를 촬영하여 적어도 하나 이상의 영상을 생성하는 영상 수집부; 상기 영상의 현재밝기를 추출하는 밝기 추출부; 상기 영상의 목표밝기를 산정하는 노출값 기준부; 상기 목표밝기와 상기 현재밝기를 이용하여 상기 영상의 노출값을 조정하는 노출값 조정부; 및 노출값이 조정된 상기 영상에서 상기 물체의 위치를 측정하는 위치 측정부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
구체적으로, 상기 밝기 추출부는, 상기 영상의 현재밝기와 상기 영상의 노출값을 추출할 수 있다.
구체적으로, 상기 노출값 조정부는, 하기의 수학식에 따라 상기 영상의 노출값을 조정할 수 있다.
[수학식]
Figure 112014100031587-pat00001
여기서, Ec는 영상의 노출값, Ed는 조정된 노출값, Ic는 현재밝기, Id는 목표밝기, k는 비례 상수를 의미한다.
구체적으로, 상기 노출값 조정부는, 상기 목표밝기와 상기 현재밝기 간의 차이가 임계값 미만이 될 때까지 상기 노출값의 조정을 반복할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 물체의 위치 측정 방법은, 이송되는 물체를 촬영하여 적어도 하나 이상의 영상을 생성하는 단계; 상기 영상의 목표밝기를 산정하는 단계; 상기 영상의 현재밝기를 추출하는 단계; 상기 목표밝기와 상기 현재밝기를 이용하여 상기 영상의 노출값을 조정하는 단계; 및 노출값이 조정된 상기 영상에서 상기 물체의 위치를 측정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
구체적으로, 상기 현재밝기를 추출하는 단계는, 상기 영상의 현재밝기와 상기 영상의 노출값을 추출할 수 있다.
구체적으로, 상기 노출값을 조정하는 단계는, 하기의 수학식에 따라 상기 영상의 노출값을 조정할 수 있다.
[수학식]
Figure 112014100031587-pat00002
여기서, Ec는 영상의 노출값, Ed는 조정된 노출값, Ic는 현재밝기, Id는 목표밝기, k는 비례 상수를 의미한다.
구체적으로, 상기 노출값을 조정하는 단계는, 상기 목표밝기와 상기 현재밝기 간의 차이가 임계값 미만이 될 때까지 상기 노출값의 조정을 반복할 수 있다.
본 발명에 따른 물체의 위치 측정 시스템 및 방법은, 행거 등에 의해 이송되고 있는 물체를 카메라 등으로 촬영하여 영상을 획득하고, 2개 이상의 영상을 화소마다 서로 비교하여 그 차이를 임계값과 대비하며, 차이가 임계값 이상이면 물체가 흔들리는 것으로 파악하는 반면 차이가 임계값 이하이면 물체의 흔들림이 없는 것으로 파악하여 물체의 측정 효율을 높일 수 있다.
또한 본 발명에 따른 물체의 위치 측정 시스템 및 방법은, 물체에 포함된 구멍의 중점 등을 특정 지점으로 산정하고, 특정 지점이 영상 내에서 이동하는지 여부를 파악하여 물체가 흔들리는지를 간편하게 확인할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 물체의 위치 측정 시스템 및 방법은, 노출값을 조절함으로써 영상의 밝기가 목표한 밝기로 유지될 수 있도록 하여, 물체가 이송되는 공간의 내부 조도가 변화됨에 따라 영상의 비교가 정확하지 않게 되는 것을 방지할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 물체의 위치 측정 시스템 및 방법은, 영상 수집부로 촬영한 물체에서 셋 이상의 특정 지점의 현재 위치를 파악하고, 특정 지점에 대해 미리 저장해 둔 기준값을 이용해 현재 위치의 측정 오차를 계산한 후, 측정 오차에 따라 계산되는 가중치를 현재 위치에 부여하여 현재 위치의 측정 정확도를 대폭 향상시킬 수 있다.
또한 본 발명에 따른 물체의 위치 측정 시스템 및 방법은, 적어도 하나 이상의 영상 수집부에 문제가 발생할 경우를 대비해, 측정 오차에 따라 가중치를 부여할 때 발생하는 현재 위치와 보상 위치간의 차이인 보상치를 미리 저장해두고, 이를 사용하여 현재 위치에 대한 측정 오차를 간단히 해소할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 물체의 위치 측정 시스템의 개념도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 물체의 위치 측정 시스템의 블록도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 물체의 위치 측정 방법의 순서도이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 물체의 위치 측정 시스템의 블록도이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 물체의 위치 측정 시스템에서 밝기와 노출의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 물체의 위치 측정 방법의 순서도이다.
도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 물체의 위치 측정 시스템의 블록도이다.
도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 물체의 위치 측정 시스템의 부분 블록도이다.
도 9는 본 발명의 제3 실시예에 따른 물체의 위치 측정 시스템에서 물체의 특정 지점을 나타내는 도면이다.
도 10은 본 발명의 제3 실시예에 따른 물체의 위치 측정 방법의 순서도이다.
도 11은 본 발명의 제3 실시예에 따른 물체의 위치 측정 방법의 부분 순서도이다.
도 12는 본 발명의 제4 실시예에 따른 물체의 위치 측정 시스템의 부분 블록도이다.
도 13은 본 발명의 제4 실시예에 따른 물체의 위치 측정 방법의 순서도이다.
본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 물체의 위치 측정 시스템의 개념도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 물체의 위치 측정 시스템(1)은, 레일(2)을 따라 이동하는 물체(4)의 위치를 측정하기 위한 것이다. 이때 물체(4)는 레일(2)에 이동 가능하게 결합되어 있는 행거(3)에 매달린 상태로 일정 방향으로 움직이게 된다. 물론 본 발명은 물체(4)의 이동이 레일(2)과 행거(3)에 의해 이루어지는 것뿐만 아니라, 컨베이어 벨트(도시하지 않음) 등에 의해 이루어지는 것을 포함할 수 있다.
물체의 위치 측정 시스템(1)은, 영상 수집부(10), 분석부(20), 표시부(30)를 포함한다.
영상 수집부(10)는, 이송되는 물체(4)를 촬영한다. 영상 수집부(10)는 실시간 또는 일정 시간마다 물체(4)를 촬영하여 적어도 하나 이상의 영상을 생성할 수 있으며, 또는 서로 다른 시간에 대한 복수의 영상을 생성할 수 있다.
영상 수집부(10)는 레일(2)에 고정될 수 있고, 또는 물체(4)가 이송되는 공간에 형성된 벽체 등에 고정 설치될 수 있다. 영상 수집부(10)는 일정한 지점에 견고히 고정된 상태로 유지될 수 있으며, 레일(2)을 따라 이동하는 물체(4)의 방향에 따라서 다양한 지점에 선택적으로 설치될 수 있다.
영상 수집부(10)는 이미지 형태의 영상을 생성할 수 있으며, 이때 생성된 영상은 복수의 화소로 이루어진 데이터일 수 있다. 또한 영상은 이미지 형태이므로 밝기를 가진다. 이를 위해 영상 수집부(10)는 일정한 노출값을 이용하여 영상을 생성할 수 있고, 노출값이 낮게 생성된 영상은 노출값이 높게 생성된 영상과 대비할 때 어두울 수 있다.
분석부(20)는, 물체(4)의 위치를 분석한다. 물체(4)의 위치는 레일(2)을 따라 이동함에 따라 변화되며, 3차원 좌표로 나타낼 수 있다. 이때 물체(4)가 아무런 외력이나 저항 없이 레일(2)을 따라 이동할 경우에는 물체(4)의 위치가 간단하게 파악될 수 있다.
그러나 물체(4)는 행거(3)에 의해 레일(2)을 따라 이동하던 도중 흔들릴 수 있고, 기타 외력에 의해 움직일 수 있다. 따라서 단순히 영상 수집부(10)에 의해 생성된 영상만으로는 물체(4)의 위치를 정확하게 파악할 수 없다. 이 경우 로봇암의 접근이나 각종 도료의 도포 방향 파악 등에 문제가 발생하여 작업이 지연될 수 있다.
따라서 분석부(20)는, 물체(4)의 흔들림 등을 감안하고, 영상 수집부(10)에 의한 밝기 문제, 영상 수집부(10)의 측정오자 문제 등을 감안하여, 물체(4)의 위치를 정확히 분석해냄으로써 물체(4)에 대한 각종 작업이 효율적으로 이루어지도록 할 수 있다.
분석부(20)는 제1 내지 제3 실시예마다 세부 구성이 상이하게 나타날 수 있으며, 분석부(20)의 세부적인 내용에 대해서는 도 2 등을 통해 상세히 설명하도록 한다. 다만 분석부(20)는 하기에서 설명하는 제1 내지 제3 실시예 외에도, 둘 이상의 실시예가 조합된 구성을 포함할 수 있다.
표시부(30)는, 물체(4)의 위치를 표시한다. 표시부(30)는 물체(4)의 위치를 표시하면서도 영상 수집부(10)에 의해 생성된 영상을 표시할 수 있다. 표시부(30)는 모니터 등일 수 있으며, 물체(4)의 이송이 이루어지는 공간 내에 설치되어 작업자들이 쉽게 물체(4)의 위치를 확인하도록 할 수 있다.
표시부(30)는 적어도 하나 이상으로 구비되며, 물체(4)의 위치를 다각도로 보여줄 수 있다. 또한 표시부(30)는 다양한 방식으로 물체(4)의 위치를 표시할 수 있는데, 이미지 형태인 영상으로 출력하거나 또는 글자 등의 형태로 출력할 수 있다. 즉 표시부(30)의 출력 방식은 한정되지 않는다.
이하에서는 각 실시예에 대해 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 물체의 위치 측정 시스템의 블록도이고, 도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 물체의 위치 측정 방법의 순서도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 물체의 위치 측정 시스템(1)은, 영상 수집부(10), 분석부(20)를 포함하며, 분석부(20)가 영상 추출부(210), 영상 비교부(211), 흔들림 판단부(212), 위치 측정부(213)를 포함한다. 영상 수집부(10)에 대해서는 앞서 설명한 바와 같으므로 자세한 설명은 생략하도록 한다.
영상 추출부(210)는, 복수의 영상에서 비교 지점을 추출한다. 이때 비교 지점이라 함은, 영상을 구성하는 화소일 수 있다. 또한 비교 지점이 화소일 경우에는, 비교 지점은 복수 개일 수 있으며, 영상을 구성하는 모든 화소이거나 또는 일부 화소일 수 있다.
이때 비교 지점이 영상을 구성하는 일부 화소일 경우에는, 일부 화소는 영상 내에서 물체(4)가 차지하는 부분을 포함하는 일부 화소일 수 있다. 이는 본 실시예의 경우 물체(4)의 흔들림을 파악하기 위한 것이므로, 영상 내에서 물체(4)가 아닌 다른 부분에서 변화가 일어날 경우에도 물체(4)의 흔들림으로 파악하는 것은 불필요하기 때문이다.
또는 비교 지점은, 영상에 포함되며 물체(4)에 형성된 특정 지점일 수 있다. 앞서 언급한 바와 같이 화소를 비교 지점으로 이용할 경우에는 물체(4)가 아닌 부분의 화소로 인해 물체(4)의 흔들림이 없는데도 불구하고 흔들림이 있는 것으로 오인할 우려가 있으므로, 본 실시예의 영상 추출부(210)는 화소 대신에 물체(4)에 형성된 특정 지점을 통해 흔들림의 감지가 가능하도록 할 수 있다.
구체적으로 특정 지점은, 물체(4)에 형성되는 구멍이거나, 물체(4)의 모서리, 또는 구멍의 중점 등과 같이 영상에서 쉽고 명확하게 파악할 수 있는 지점을 의미할 수 있다.
영상 비교부(211)는, 서로 다른 영상에서 추출된 비교 지점을 대비한다. 비교 지점이 화소일 경우에, i번째 시점에서 측정한 영상을 A라 하고, j번째 시점에서 측정한 영상을 B라 했을 때, 두 영상의 흔들림이 없는 경우는 이상적으로 두 영상의 차이가 0이 되며, 실제로는 영상 센서의 노이즈로 인해 0에 가까운 값이 된다. 이를 수학식으로 표현하면 다음과 같다.
[수학식 1]
Figure 112014100031587-pat00003
여기서, u, v는 영상의 각 화소를 의미하며, θ는 0에 가까운 임계값을 나타낸다. 만약 상기의 식을 만족하면 영상이 흔들리지 않는다는 것을 의미하며, 그렇지 않으면 영상 수집부(10) 혹은 물체(4)가 흔들리고 있다는 것을 의미한다.
또는 영상 비교부(211)는, 물체(4)의 특정 지점을 이용하여 영상을 비교할 수 있는데, 일례로 물체(4)에 형성된 구멍의 중점을 찾고, 중점이 어떻게 변하였는지를 정량적으로 파악할 수 있다. 이때 중점의 이동이 전혀 없다면 두 영상의 흔들림이 없는 경우에 해당한다고 볼 수 있다.
흔들림 판단부(212)는, 비교부에 의한 대비를 토대로 물체(4)의 흔들림을 판단한다. 흔들림 판단부(212)는 비교 지점 간의 차이가 임계값 미만인 경우 물체(4)의 흔들림이 없는 것으로 판단할 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이 화소 간의 차이(위치나 명도 등)가 임계값 미만이거나, 또는 특정 지점의 위치 차이가 임계값 미만인 경우에는 흔들림이 없는 것으로 볼 수 있다.
반면 흔들림 판단부(212)는, 비교 지점 간의 차이가 임계값 이상인 경우, 물체(4)의 흔들림이 있는 것으로 판단할 수 있고, 이 경우 위치의 측정을 하지 않도록 할 수 있다.
본 실시예가 흔들림 판단부(212)를 구비하는 것은, 물체(4)가 흔들리고 있는 상황에서는 위치를 측정하더라도 정확도가 매우 떨어질 수밖에 없기 때문이다. 따라서 본 실시예는 흔들림 판단부(212)를 통해 물체(4)의 흔들림 여부를 확인한 후, 흔들림이 없을 때 물체(4)의 위치 파악이 이루어지도록 할 수 있다.
위치 측정부(213)는, 영상에서 물체(4)의 위치를 측정한다. 위치 측정부(213)는 물체(4)의 모서리 등에 대한 3차원 좌표를 측정함으로써 물체(4)에 접근하는 로봇암 또는 도포 노즐 등이 정확하게 작업을 수행하도록 할 수 있다.
위치 측정부(213)는, 흔들림 판단부(212)에 의해 물체(4)의 흔들림이 없는 것으로 판단될 경우 물체(4)의 위치를 측정할 수 있다. 다만 흔들림 판단부(212)가 물체(4)의 흔들림이 없는 것으로 판단하는 경우는, 물체(4)가 완전히 흔들리지 않는 경우일 수 있고, 물체(4)의 미세한 흔들림이 발생하지만 위치 측정에 거의 영향을 미치지 않는 경우일 수도 있다. 이는 흔들림 판단부(212)가 0이 아닌 임계값을 이용해 흔들림을 파악하기 때문이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 물체(4)의 위치 측정 방법은, 이송되는 물체(4)를 촬영하여 서로 다른 시간에 대한 복수의 영상을 생성하는 단계(S310), 복수의 영상에서 비교 지점을 추출하는 단계(S320), 서로 다른 영상에서 추출된 비교 지점을 대비하는 단계(S330), 비교 지점의 대비를 토대로 물체(4)의 흔들림을 파악하는 단계(S340), 영상에서 물체(4)의 위치를 측정하는 단계(S350)를 포함한다.
다만 각 단계에 대한 설명은 물체의 위치 측정 시스템(1)을 설명하는 과정에서 모두 언급하였는바, 상세 설명은 생략하도록 한다.
이와 같이 본 실시예는, 레일(2)을 따라 이송되는 물체(4)가 예상치 못한 외력 등에 의해 흔들림에 따라 작업에 문제가 발생하는 경우를 대비하여, 물체(4)의 흔들림을 파악하고 흔들림이 거의 없다고 파악될 때 물체(4)의 위치를 측정함으로써 작업 효율성을 향상시킬 수 있다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 물체의 위치 측정 시스템의 블록도이고, 도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 물체의 위치 측정 시스템에서 밝기와 노출의 관계를 나타내는 그래프이며, 도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 물체의 위치 측정 방법의 순서도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 물체의 위치 측정 시스템(1)은, 영상 수집부(10), 분석부(20)를 포함하며, 분석부(20)는 밝기 추출부(220), 노출값 기준부(221), 노출값 조정부(222), 위치 측정부(223)를 포함한다. 영상 수집부(10)의 상세 설명에 대해서는 도 1을 참고하여 설명한 내용으로 갈음한다.
밝기 추출부(220)는, 영상의 현재밝기를 추출한다. 영상의 현재밝기라 함은 영상 수집부(10)에 의해 생성된 영상이 전체적으로 갖는 밝기를 의미하며, 영상을 구성하는 각 화소의 명도 등에 따라 파악될 수 있다.
밝기 추출부(220)에 의해 추출된 영상의 현재밝기는 이동되는 물체(4)가 위치한 공간의 내부 조도 등과 같은 외부 요인에 의하여 변화될 수 있다. 그런데 외부 요인에 의하여 영상의 현재밝기가 가변된다면, 영상을 이용한 물체(4)의 위치 측정 정확도가 저하될 수 있으며, 또한 영상간 비교를 통한 제1 실시예에서의 흔들림 파악 역시 정확하게 이루어지지 못할 수 있다.
따라서 본 실시예는 영상이 갖는 현재밝기가 비교적 일정하게 유지될 수 있도록 영상의 노출값을 조정하게 되며, 이를 위해 밝기 추출부(220)가 영상의 현재밝기를 확인할 수 있다.
밝기 추출부(220)는, 영상의 현재밝기와 함께 영상의 노출값을 추출할 수 있다. 이때 영상의 노출값이라 함은 카메라 등인 영상 수집부(10)의 노출 시간 혹은 조리개값을 의미할 수 있으며, 노출값이 클 경우 영상 수집부(10)에 유입되는 빛의 양(광량)이 많아져서 영상의 현재밝기가 높아지고, 노출값이 작을 경우 영상 수집부(10)에 유입되는 광량이 줄어들어 영상의 현재밝기가 낮아진다.
다만 일반적으로 표기되는 조리개값(1.4, 2.0, 3.5, 5.6, 8 등)의 경우에는 상기의 설명과는 반대로 수치가 작을수록 많은 빛을 받아들이는 것이므로, 본 실시예는 노출값의 크고 작음에 따른 현재밝기의 높고 낮음 관계를 특별히 한정하지 않을 수 있다.
도 5를 참조하면, 밝기(Intensity)와 노출값(Exposure) 사이의 관계를 파악할 수 있다. 즉 밝기는 0 내지 255로 표현될 수 있는데, 노출값이 증가하면 밝기도 증가하게 된다. 따라서 노출값과 밝기는 도 5를 참고하여 비례 관계로 볼 수 있고, 후술할 노출값 조정부(222)가 비례 상수를 이용하여 노출값의 조정을 구현할 수 있다.
노출값 기준부(221)는, 영상의 목표밝기를 산정한다. 영상의 목표밝기는 고정된 값이거나 또는 범위일 수 있으며, 영상을 통한 흔들림 파악 등이 원활하게 이루어지도록 하는 밝기를 의미한다.
목표밝기는 사용자에 의해 지정될 수 있으며, 기준 영상이 있다면 기준 영상의 밝기를 목표밝기로 산정할 수 있다. 다만 기준 영상도 없고 사용자도 설정하지 않았다면, 평균 밝기인 128이 될 수 있다.
노출값 조정부(222)는, 목표밝기와 현재밝기를 이용하여 영상의 노출값을 조정한다. 노출값 조정부(222)는 영상의 현재밝기가 목표밝기에 도달하거나 또는 근접하도록 조정하는 구성이며, 하기의 수학식에 따라 노출값을 조정할 수 있다. 이때 하기의 수학식은 노출값과 밝기가 단순 비례 관계에 있음을 가정한 것이다.
[수학식 2]
Figure 112014100031587-pat00004
여기서, Ec는 영상의 노출값, Ed는 조정된 노출값, Ic는 현재밝기, Id는 목표밝기, k는 비례 상수를 의미한다.
노출값 조정부(222)는, 목표밝기와 현재밝기 간의 차이가 임계값 미만이 될 때까지 노출값의 조정을 반복할 수 있다. 즉 노출값 조정부(222)는 영상의 현재밝기를 목표밝기와 동일 또는 근접하게 맞추기 위해서, 수학식에 따라 노출값을 1회 이상 조정할 수 있다. 이 경우 밝기 추출부(220)가 영상의 현재밝기를 추출하는 과정 역시 반복적으로 수행될 수 있다.
위치 측정부(223)는, 노출값이 조정된 영상에서 물체(4)의 위치를 측정한다. 노출값 조정부(222)에 의해 조정된 노출값은 영상 수집부(10)로 전달되고, 영상 수집부(10)는 조정된 노출값에 따라서 영상을 생성할 수 있다.
이때 노출값이 조정된 영상은 물체(4)가 위치한 공간 내부의 조도 변화 등의 요인을 제거한 것으로서, 물체(4)의 위치를 파악함에 있어서 정확도를 높일 수 있다. 따라서 위치 측정부(223)는 조정된 노출값에 따라 영상 수집부(10)에 의해 생성된 영상을 통해서 물체(4)의 위치를 측정하여, 물체(4)의 위치가 정확하게 계측되도록 할 수 있다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 물체(4)의 위치 측정 방법은, 이송되는 물체(4)를 촬영하여 적어도 하나 이상의 영상을 생성하는 단계(S210), 영상의 목표밝기를 산정하는 단계(S220), 영상의 현재밝기를 추출하는 단계(S230), 목표밝기와 현재밝기를 이용하여 영상의 노출값을 조정하는 단계(S240), 목표밝기와 현재밝기 간의 차이가 임계값 미만인지 판단하는 단계(S250), 노출값이 조정된 영상에서 물체(4)의 위치를 측정하는 단계(S260)를 포함한다.
다만 각 단계에 대한 설명은 물체의 위치 측정 시스템(1)을 설명하는 과정에서 모두 언급하였는바, 상세한 설명은 생략하도록 한다.
이와 같이 본 실시예는, 영상의 노출값이 일정하게 유지될 수 있도록 하여 외부 조도 변화 등의 요인에 의해 물체(4)의 위치를 측정함에 있어서 오차가 발생하는 것을 최소화할 수 있다.
도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 물체의 위치 측정 시스템의 블록도이고, 도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 물체의 위치 측정 시스템의 부분 블록도이며, 도 9는 본 발명의 제3 실시예에 따른 물체의 위치 측정 시스템에서 물체의 특정 지점을 나타내는 도면이다.
또한 도 10은 본 발명의 제3 실시예에 따른 물체의 위치 측정 방법의 순서도이고, 도 11은 본 발명의 제3 실시예에 따른 물체의 위치 측정 방법의 부분 순서도이다.
도 7 내지 도 9를 참조하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 물체의 위치 측정 시스템(1)은, 영상 수집부(10), 분석부(20)를 포함한다. 이때 분석부(20)는, 지점 추출부(230), 기준 저장부(231), 오차 계산부(232), 위치 파악부(233)를 포함할 수 있다. 영상 수집부(10)에 대해서는 앞서 설명한 바와 같으므로 자세한 설명은 생략한다.
지점 추출부(230)는, 영상에서 물체(4)에 형성된 적어도 3개 이상의 특정 지점에 대한 측정위치를 추출한다. 이때 측정위치라 함은 3차원 좌표를 의미할 수 있으며, 3개 이상의 특정 지점은 물체(4)의 모서리이거나 또는 구멍 등과 같이 식별이 용이한 지점을 의미할 수 있다.
지점 추출부(230)는 특정 지점에 대한 좌표를 추출하는 것이며, 다만 이 경우 좌표의 측정에는 오차가 발생할 수 있다. 따라서 본 실시예는 물체(4)의 위치를 측정함에 있어서 기준을 이용하여 오차를 보상해줌으로써 좌표의 정확도를 높일 수 있다.
기준 저장부(231)는, 물체(4)에 형성된 3개 이상의 특정 지점에 대한 기준위치를 저장한다. 동일한 물체(4)는 동일한 크기를 갖는다는 전제 하에, 도 9의 좌측에 표시된 기준 물체(4)를 이용하여 기준위치를 저장해둘 수 있다. 이때 도 9의 우측에 표시된 것은 측정한 대상 물체(4)이다.
도 9에 나타난 본 실시예에서, 물체(4)는 사각형의 모양을 가질 수 있고, 모서리는 X1, X2, X3, X4와 같이 4개의 특정 지점으로 형성된다. 이때 기준위치는 특정 지점에 대한 3차원 좌표를 의미할 수 있다.
또는 기준위치는, 특정 지점간의 거리를 의미할 수 있다. 즉 X1과 X2 사이의 거리인 d12, X1과 X3 사이의 거리인 d13, X1과 X4 사이의 거리인 d14 등과 같이 각 특정 지점 사이의 거리를 기준위치로 저장해둘 수 있다.
이때 도 9의 우측에 나타난 바와 같이, 측정되는 대상 물체(4) 역시 4개의 특정 지점(X'1, X'2, X'3, X'4)을 가지며, 각 특정 지점간의 거리인 d'12 등이 측정될 수 있다.
그런데 영상 수집부(10)에 의한 오류 또는 영상으로부터 좌표를 추출하는 과정에서 발생하는 오류 등으로 인해서, 기준 물체(4)의 특정 지점 좌표와, 대상 물체(4)의 특정 지점 좌표는 상이하게 나타날 수 있다. 극단적인 경우를 예로서 설명하면, 기준 물체(4)는 사각형으로 확인되는데 대상 물체(4)는 평행사변형으로 확인될 수 있다.
이는 다양한 원인에 의한 오차로부터 기인한 것이며, 본 실시예는 이러한 오차를 해결하기 위해 오차 계산부(232)를 두어 좌표의 정확도를 확보할 수 있다.
오차 계산부(232)는, 특정 지점에 대한 측정위치와 기준위치를 대비하여 측정오차를 계산한다. 오차 계산부(232)는 다양한 방법으로 측정오차를 계산할 수 있는데, 측정위치와 기준위치의 차이를 합산하여 측정오차를 계산하거나, 또는 측정위치간의 거리와 기준위치간의 거리에 대한 차이를 합산하여 측정오차를 계산할 수 있고, 후자의 경우 하기 수학식과 같이 측정오차를 계산할 수 있다. 하기 수학식은 3개의 특정 지점을 측정한 경우의 식이다.
[수학식 3]
Figure 112014100031587-pat00005
여기서 e는 측정오차이다.
도 9에 도시된 바와 같이 4개의 특정 지점을 사용할 경우, 4개 중에서 3개를 선택하여 총 4C3=4개의 측정오차 e1, e2, e3, e4를 얻을 수 있다. 이 경우에도 가중치 생성부(2323)을 포함하여, 회전행렬 및 병진벡터를 이용하는 아래의 방법과 같이 가중치를 통해 측정 위치의 정확도를 높일 수 있다.
물론 이외에도 측정오차는 다양하게 계산될 수 있으며, 이하에서는 행렬과 벡터를 이용해 정확하게 측정오차를 계산하는 방법에 대해 설명하도록 한다. 이를 위해 오차 계산부(232)는, 도 8에 도시된 바와 같이, 행렬벡터 계산부(2320), 잔차 계산부(2321), 오차 도출부(2322), 가중치 생성부(2323)를 포함할 수 있다.
행렬벡터 계산부(2320)는, 회전행렬과 병진벡터를 계산한다. 회전행렬이라 함은 기준위치를 회전 이동시켜 측정위치에 대응시키기 위한 것이고, 병진벡터는 기준위치를 병진 이동시켜 측정위치에 대응시키기 위한 것이다.
기준 물체(4)는 대상 물체(4)와 다른 위치에 놓여있는 상태로 특정 지점에 대한 좌표 등이 추출될 수 있는 것이므로, 이 경우 기준 물체(4)와 대상 물체(4)를 가상으로 겹쳐놓고 비교하기 위해 회전행렬과 병진벡터를 계산해 활용할 수 있다.
회전행렬과 병진벡터의 계산에 대해 구체적으로 설명하자면, 공간 상에서 물체(4)의 이동량을 추정하기 위해서는 최소 3개의 특정 지점이 필요하다. 그런데 도 9에 도시된 바와 같이 4개의 특정 지점을 사용할 경우, 4개 중에서 3개를 선택하여 총 4C3=4개의 회전행렬 Rn과 병진벡터 tn을 얻을 수 있다.
다시 말하면, X123=(X1, X2, X3)와 X'123=(X'1, X'2, X'3)를 이용한 (R1, t1), X124=(X1, X2, X4)와 X'124=(X'1, X'2, X'4)를 이용한 (R2, t2), X134=(X1, X3, X4)와 X'134=(X'1, X'3, X'4)를 이용한 (R3, t3), X234=(X2, X3, X4)와 X'234=(X'2, X'3, X'4)을 이용한 (R4, t4)를 얻을 수 있다.
이와 같이 도 9에 도시된 바와 같이 4개의 특정 지점을 이용할 경우에는 회전행렬 R과 t는 모두 4개가 계산될 수 있다. 즉 행렬벡터 계산부(2320)는, 4개 이상의 특정 지점에서 3개의 특정 지점을 번갈아 선택하여, 3개의 측정위치와 3개의 기준위치를 이용하여 복수의 회전행렬과 병진벡터를 계산할 수 있다.
잔차 계산부(2321)는, 복수의 회전행렬과 병진벡터 중, 어느 하나의 회전행렬과 병진벡터를 통해 기준위치를 이동시키고, 이동된 기준위치와 측정위치 사이의 잔차를 파악한다.
회전행렬과 병진벡터에 따른 기준위치의 이동은 하기 수학식 4에 의하여 계산될 수 있다. 하기 수학식은 3개의 특정 지점의 기준위치에 대한 이동을 나타낸다. 이때 R과 t는 복수의 회전행렬과 병진벡터 중 선택된 하나의 회전행렬과 병진벡터이다.
[수학식 4]
X'i=RXi+t
X'j=RXj+t
X'k=RXk+t
그런데 측정오차가 있을 경우에는, 상기의 수학식에서 좌변과 우변이 일치하지 않게 된다. 따라서 그 차이가 잔차(residual)로 표현될 수 있으며, 잔차는 다음의 수학식 5를 따른다. 이때 각 잔차는 x, y, z의 3차원 좌표를 갖는 벡터로 나타낼 수 있다.
[수학식 5]
ri=(rix,riy,riz)T=X'i-(RXi+t)
rj=(rjx,rjy,rjz)T=X'j-(RXj+t)
rk=(rkx,rky,rkz)T=X'k-(RXk+t)
여기서 위첨자 T는 전치(transpose)를 의미한다.
잔차 계산부(2321)는, 복수의 상기 회전행렬과 상기 병진벡터의 수에 대응되는 복수의 상기 잔차를 파악할 수 있다. 즉 잔차 계산부(2321)는 상기의 계산을 반복 수행할 수 있다.
오차 도출부(2322)는, 잔차의 합산, 평균, 또는 제곱평균(RMS; Root Mean Square)을 측정오차로 도출한다. 제곱평균으로 도출할 경우에는 다음의 수학식을 따른다.
[수학식 6]
Figure 112014100031587-pat00006

오차 도출부(2322)는 상기의 방법 이외에, 잔차의 거리를 평균하여 측정오차를 계산할 수 있고, 이는 다음의 수학식과 같다.
[수학식 7]
Figure 112014100031587-pat00007

위에서 언급한 것 외에도, 오차 도출부(2322)는 다양한 방법으로 측정 오차의 도출을 구현할 수 있다. 이와 같이 측정되는 측정오차는, 잔차 계산부(2321)에서 하나의 회전행렬과 병진벡터가 선택되었을 때 계산되는 것이므로, 실질적으로 측정오차는 회전행렬과 병진벡터의 수만큼 구해질 수 있다. 일례로 본 실시예에서 측정오차인 e는 e1, e2, e3, e4의 총 4개가 계산될 수 있다.
오차 도출부(2322)에 의해 측정되는 측정오차는, 회전행렬과 병진벡터에 의해 계산될 수 있고, 또는 앞서 언급한 수학식 3 등의 비교적 간단한 방법으로 측정될 수도 있다.
가중치 생성부(2323)는, 측정오차를 이용하여 가중치를 생성한다. 회전행렬과 병진벡터가 총 4개일 경우, 측정오차는 총 4개이며, 복수 개의 측정오차에 대한 벡터인 E는 E=(e1, e2, e3, e4)와 같이 나타난다.
이때 가중치 생성부(2323)는, 하기의 수학식에 따라 가중치 w를 생성할 수 있다.
[수학식 8]
wn=max(E)-en+min(E)
여기서, max(E)는 측정오차 벡터에서 가장 큰 측정오차를 의미하고, min(E)는 측정오차 벡터에서 가장 작은 측정오차를 의미한다.
일례로 측정오차의 벡터인 E가 (0.1, 0.3, 1.6, 2.4)로 나타났다면, max(E)는 2.4이고 min(E)는 0.1이므로, 가중치는 각각 2.4, 2.2, 0.9, 0.1이 된다.
다만 측정오차가 임계값 이상일 경우에는, 임계값 이상으로 나타난 측정오차를 고려하여 가중치를 생성하는 것이 오히려 오차를 확대하는 문제를 일으킬 수 있는바, 임계값 이상의 측정오차는 무시할 수 있다. 일례로 임계값이 2일 경우 2.4로 나타난 측정오차는 무시되는바 max(E)가 1.6이므로, 가중치는 각각 1.6, 1.4, 0.1, 0이 된다.
임계값은 두번째로 작은 값으로 선택할 수도 있으며, 이 경우 제일 작은 오차를 제외한 나머지 가중치는 모두 0이 된다.
이 이외에도 오차를 고려하여 다양한 방법으로 가중치를 생성할 수 있다.
위치 파악부(233)는, 측정오차를 통해 측정위치를 이용하여 물체(4)의 현재위치를 파악한다. 구체적으로 위치 파악부(233)는, 측정위치에 가중치를 부여하여 물체(4)의 위치를 파악한다. 이때 위치 파악부(233)는, 가중치를 통해 측정위치의 가중평균을 계산하여 물체(4)의 현재위치를 파악할 수 있다.
또는 위치 파악부(233)는, 복수의 회전행렬과 병진벡터 중 각각의 회전행렬과 병진벡터를 통해 기준위치를 이동시켜 이동위치를 구한 뒤, 가중치를 통해 이동위치의 가중평균을 계산하여 물체(4)의 현재위치를 파악할 수 있다.
이때 이동위치는 하기 수학식으로 계산된다. 회전행렬과 병진벡터는 앞서 설명한 바와 같이 각각 4개가 계산되므로, (R1, t1), (R2, t2), (R3, t3), (R4, t4)으로 총 4쌍이 존재한다.
[수학식 9]
X1 1234=R1X1234+t1
X2 1234=R2X1234+t2
X3 1234=R3X1234+t3
X4 1234=R4X1234+t4
여기서, X1234는 기준위치의 행렬인 (X1, X2, X3, X4)이다.
그런데 이동위치는, 측정오차로 인하여 약간씩 서로 다른 값으로 도출될 수 있다. 즉 (X1 1234, X2 1234, X3 1234, X4 1234)는 조금씩 값이 다르다. 이 경우 위치 파악부(233)는, 가중치를 통해 이동위치의 가중평균을 계산하여 물체(4)의 현재위치를 파악할 수 있다. 이는 다음의 수학식으로 표현된다.
[수학식 10]
Figure 112014100031587-pat00008
여기서,
Figure 112014100031587-pat00009
는 물체(4)의 현재위치이다.
여기서 오차 파악부는, 이동위치와 현재위치간의 변화량을 계산하고 저장하는 변화량 계산부(2324)를 더 포함할 수 있다. 이때 변화량 계산부(2324)에 의한 변화량 Cn은 다음 수학식으로 계산된다. 변화량은 기준위치가 현재위치로 변화되는 과정에서 좌표들이 얼마만큼 보상되었는가를 나타내는 양이다.
[수학식 11]
Figure 112014100031587-pat00010

영상 수집부(10)가 X4에 대해서만 큰 오차를 발생시킨다고 가정해보면, 이 경우 X4가 제외된 상태에서 계산되는 (R1, t1)만 정확하게 계산될 것이다. 나머지 (R2, t2), (R3, t3), (R4, t4)는 잘못 추정된 값이 된다.
이 상태에서 X1이 다양한 원인으로 인해 검출되지 않았을 경우에는 (R4, t4)만이 계산될 수 있는데, (R4, t4)는 부정확한 값이므로, 이를 통해 얻은 X4 1234=R4X1234+t4 역시 부정확할 수밖에 없다. 따라서 결국 현재위치가 부정확하게 도출될 수 있다.
그러므로 본 실시예는, 변화량을 미리 저장해두고, 영상 수집부(10)가 X4에 대해서만 큰 오차를 발생시키고 X1에 대해 검출하지 못할 경우에는, 회전행렬이나 병진벡터의 계산 과정을 통한 측정오차 산출 등의 과정을 대신하여, 아래 수학식과 같이 변화량을 이용하여 현재위치를 계산함으로써, 정확한 값을 얻을 수 있다.
[수학식 12]
Figure 112014100031587-pat00011

도 10 및 도 11을 참조하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 물체(4)의 위치 측정 방법은, 이송되는 물체(4)를 촬영하여 적어도 하나 이상의 영상을 생성하는 단계(S310), 영상에서 물체(4)에 형성된 적어도 3개 이상의 특정 지점에 대한 측정위치를 추출하는 단계(S320), 물체(4)에 형성된 3개 이상의 특정 지점에 대한 기준위치를 저장하는 단계(S330), 특정 지점에 대한 측정위치와 기준위치를 대비하여 측정오차를 계산하는 단계(S340), 측정오차를 통해 측정위치를 이용하여 물체(4)의 현재위치를 파악하는 단계(S350)를 포함한다.
또한 단계 S340은, 기준위치를 회전 이동시켜 측정위치에 대응시키기 위한 회전행렬 및 기준위치를 병진 이동시켜 측정위치에 대응시키기 위한 병진벡터를 계산하는 단계(S341), 복수의 회전행렬과 병진벡터 중, 어느 하나의 회전행렬과 병진벡터를 통해 기준위치를 이동시키고, 이동된 기준위치와 측정위치 사이의 잔차를 파악하는 단계(S342), 잔차의 합산, 평균 또는 제곱평균을 오차로 도출하는 단계(S343), 오차를 이용하여 가중치를 생성하는 단계(S344)를 포함한다.
다만 상기의 단계 S310 내지 S350과, 단계 S340에 포함되는 단계 S341 내지 S344의 내용에 대해서는 앞서 상세히 설명하였으므로, 각 단계에 대한 설명은 생략하도록 한다.
이와 같이 본 실시예는, 영상 수집부(10)에 의한 측정위치에 측정오차가 있더라도, 물체(4)의 형태는 변화되지 않는다는 전제를 이용하여 측정오차를 계산하고 이를 통해 측정위치를 현재위치로 변화시켜서 물체(4)의 현재위치를 명확하게 산출할 수 있다.
도 12는 본 발명의 제4 실시예에 따른 물체의 위치 측정 시스템의 부분 블록도이며, 도 13은 본 발명의 제4 실시예에 따른 물체의 위치 측정 방법의 순서도이다.
도 12에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제4 실시예에 따른 물체의 위치 측정 시스템(1)은, 제3 실시예와 마찬가지로 오차 계산부(232) 등의 구성을 포함하되, 오차 계산부(232)의 세부 구성에서 차이가 있다. 이하에서는 제3 실시예와 다른 부분에 대해서만 설명하도록 하며, 나머지 부분은 제3 실시예에서 설명한 내용과 동일/유사하므로 자세한 설명은 생략한다.
본 실시예의 오차 계산부(232)는, 거리 계산부(2325)와 가중치 생성부(2326)로 구성될 수 있다. 거리 계산부(2325)는, 측정위치와 기준위치의 차이를 합산하여 측정오차를 계산하거나, 및/또는 측정위치간의 거리와 기준위치간의 거리에 대한 차이를 합산하여 측정오차를 계산한다. 구체적으로 거리 계산부(2325)는, 4개 이상의 특정 지점에서 3개의 특정 지점을 번갈아 선택하여, 3개의 측정위치간의 거리와 3개의 기준위치간의 거리에 대한 차이를 합산하여 측정오차를 계산할 수 있다.
거리 계산부(2325)가 측정오차를 계산하는 구체적인 내용에 대해서는, 앞서 수학식 3을 통해 설명한 바와 동일하므로 자세한 설명은 생략한다.
가중치 생성부(2326)는, 거리 계산부(2325)에 의해 계산된 측정오차를 이용하여 가중치를 생성한다. 가중치의 생성 과정은 제3 실시예에서의 가중치 생성 내용과 유사하나, 본 실시예의 경우 회전행렬과 병진벡터를 계산하는 과정없이, 거리 계산부(2325)에 의해 측정된 측정오차를 이용하기 때문에, 계산이 제3 실시예와 대비하여 신속하고 간단하게 이루어질 수 있다.
도 13에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제4 실시예에 따른 물체의 위치 측정 방법은, 제3 실시예와 대비할 때 측정오차를 계산하는 단계의 세부 단계에서 차이가 있다. 이하에서는 제3 실시예와 달라진 부분에 대해서 설명하도록 하며, 나머지 부분은 제3 실시예에서의 설명으로 갈음하도록 한다.
본 실시예에서 측정오차를 계산하는 단계(S340)는, 측정위치와 기준위치의 차이를 합산하거나, 및/또는 측정위치간의 거리와 기준위치간의 거리에 대한 차이를 합산하여 측정오차를 계산하는 단계(S345)를 포함한다.
구체적으로, 측정오차를 계산하는 단계는, 4개 이상의 특정 지점에서 3개의 특정 지점을 번갈아 선택하여, 3개의 측정위치간의 거리와 3개의 기준위치간의 거리에 대한 차이를 합산하여 측정오차를 계산할 수 있다.
또한 측정오차를 계산하는 단계(S340)는, 측정오차를 이용하여 가중치를 생성하는 단계(S346)를 포함하며, 가중치를 생성하는 상세 내용은 제3 실시예에서 설명한 바와 같으나, 측정오차의 계산 과정에서 차이가 있다.
이와 같이 본 실시예는 회전행렬과 병진벡터의 계산 없이 위치간의 거리 차이를 이용하여 측정오차를 계산하고 이를 이용해 가중치를 생성함으로써, 계산 과정을 보다 간단하게 할 수 있다.
이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다고 할 것이다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.
1: 물체의 위치 측정 시스템 2: 레일
3: 행거 4: 물체
10: 영상 수집부 20: 분석부
30: 표시부 210: 영상 추출부
211: 영상 비교부 212: 흔들림 판단부
213: 위치 측정부 220: 밝기 추출부
221: 노출값 기준부 222: 노출값 조정부
223: 위치 측정부 230: 지점 추출부
231: 기준 저장부 232: 오차 계산부
2320: 행렬벡터 계산부 2321: 잔차 계산부
2322: 오차 도출부 2323: 가중치 생성부
2324: 변화량 계산부 2325: 거리 계산부
2326: 가중치 생성부 233: 위치 파악부

Claims (8)

  1. 이송되는 물체를 촬영하여 적어도 하나 이상의 영상을 생성하는 영상 수집부;
    상기 영상의 현재밝기를 추출하는 밝기 추출부;
    상기 영상의 목표밝기를 산정하는 노출값 기준부;
    상기 목표밝기와 상기 현재밝기를 이용하여 상기 영상의 노출값을 조정하는 노출값 조정부; 및
    노출값이 조정된 상기 영상에서 상기 물체의 위치를 측정하는 위치 측정부를 포함하며,
    상기 노출값 조정부는,
    하기의 수학식에 따라 상기 영상의 노출값을 조정하는 것을 특징으로 하는 물체의 위치 측정 시스템.
    [수학식]
    Figure 112020113473982-pat00027

    여기서, Ec는 영상의 노출값, Ed는 조정된 노출값, Ic는 현재밝기, Id는 목표밝기, k는 비례 상수임.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 밝기 추출부는,
    상기 영상의 현재밝기와 상기 영상의 노출값을 추출하는 것을 특징으로 하는 물체의 위치 측정 시스템.
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 노출값 조정부는,
    상기 목표밝기와 상기 현재밝기 간의 차이가 임계값 미만이 될 때까지 상기 노출값의 조정을 반복하는 것을 특징으로 하는 물체의 위치 측정 시스템.
  5. 이송되는 물체를 촬영하여 적어도 하나 이상의 영상을 생성하는 단계;
    상기 영상의 목표밝기를 산정하는 단계;
    상기 영상의 현재밝기를 추출하는 단계;
    상기 목표밝기와 상기 현재밝기를 이용하여 상기 영상의 노출값을 조정하는 단계; 및
    노출값이 조정된 상기 영상에서 상기 물체의 위치를 측정하는 단계를 포함하며,
    상기 노출값을 조정하는 단계는,
    하기의 수학식에 따라 상기 영상의 노출값을 조정하는 것을 특징으로 하는 물체의 위치 측정 방법.
    [수학식]
    Figure 112020113473982-pat00028

    여기서, Ec는 영상의 노출값, Ed는 조정된 노출값, Ic는 현재밝기, Id는 목표밝기, k는 비례 상수를 의미함.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 현재밝기를 추출하는 단계는,
    상기 영상의 현재밝기와 상기 영상의 노출값을 추출하는 것을 특징으로 하는 물체의 위치 측정 방법.
  7. 삭제
  8. 제 5 항에 있어서, 상기 노출값을 조정하는 단계는,
    상기 목표밝기와 상기 현재밝기 간의 차이가 임계값 미만이 될 때까지 상기 노출값의 조정을 반복하는 것을 특징으로 하는 물체의 위치 측정 방법.

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