KR102334167B1 - Apparatus and method for improving distance resolution using 3D camera based on Time of Flight - Google Patents

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Abstract

ToF 기반 3D 카메라를 이용하여 거리 해상도를 향상하는 장치 및 방법이 개시된다. 본 발명은, 광원에서 방출되는 빛의 세기를 조절하여 원하는 거리 범위에 대해 거리 해상도를 향상시킨다. 본 발명에 따르면, 광원에서 방출되는 빛의 세기를 조절함으로써 원하는 거리 범위에 대해 거리 해상도를 향상시킬 수 있고, 이동하는 객체의 거리 정보를 얻을 때 획득하고자 하는 거리 범위의 거리 해상도를 광원으로 조절함으로써 보다 정확한 객체 거리 정보의 획득이 가능하며, 차량 충돌 시 이동하는 상대 차량의 정보를 보다 정확하게 추적함으로써 보다 정확한 안전 제어가 가능하다.An apparatus and method for improving distance resolution using a ToF-based 3D camera are disclosed. The present invention improves distance resolution for a desired distance range by adjusting the intensity of light emitted from a light source. According to the present invention, it is possible to improve the distance resolution for a desired distance range by adjusting the intensity of light emitted from the light source, and by adjusting the distance resolution of the desired distance range to be obtained when obtaining distance information of a moving object with the light source, It is possible to obtain more accurate object distance information, and more accurate safety control is possible by more accurately tracking the information of the other vehicle moving in the event of a vehicle collision.

Description

ToF 기반 3D 카메라를 이용하여 거리 해상도를 향상하는 장치 및 방법{Apparatus and method for improving distance resolution using 3D camera based on Time of Flight}Apparatus and method for improving distance resolution using 3D camera based on Time of Flight}

본 발명은 ToF 기반 3D 카메라를 이용하여 거리 해상도를 향상하는 장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 광원에서 방출되는 빛의 세기를 조절하여 원하는 거리 범위에 대해 거리 해상도를 향상시키는 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and method for improving distance resolution using a ToF-based 3D camera, and more particularly, to an apparatus and method for improving distance resolution for a desired distance range by adjusting the intensity of light emitted from a light source. it's about

최근 자율주행 자동차, AR(Augmented Reality)/VR(Virtual Reality) 등이 주목 받으면서 카메라를 이용한 객체(물체, 사람 등)의 거리 정보 획득과 3차원 맵핑 기술이 개발되고 있다. 일반 카메라는 CCD(Charge-Coupled Device)나 CMOS(Complementary metal-oxide-semiconductor)를 이용한 단일 센서로 2D 영상을 제공한다. 이 카메라는 거리 정보를 제공하지 못하기 때문에 객체의 3차원 정보를 얻을 수 없다. 이러한 단점을 보완하기 위해서 객체의 거리를 측정하는 기술이 개발되었다.Recently, as autonomous vehicles, AR (Augmented Reality)/VR (Virtual Reality), etc. are attracting attention, distance information acquisition and 3D mapping technology of objects (objects, people, etc.) using a camera are being developed. A general camera provides a 2D image with a single sensor using a charge-coupled device (CCD) or a complementary metal-oxide-semiconductor (CMOS). Since this camera does not provide distance information, it is not possible to obtain 3D information of an object. To compensate for these shortcomings, a technology for measuring the distance of an object has been developed.

도 1은 종래의 기술인 ToF(Time of Flight) 방식을 이용한 객체의 거리 측정 원리를 설명하기 위한 도면이다.1 is a view for explaining a principle of measuring a distance of an object using a conventional time of flight (ToF) method.

도 1을 참조하면, 객체 거리를 측정하는 기술 중 하나인 ToF(Time of Flight) 방식은 빛이 물체에서 반사되어 돌아오는 시간을 이용하여 물체의 거리를 측정하는 방법이다.Referring to FIG. 1 , a Time of Flight (ToF) method, which is one of the techniques for measuring an object distance, is a method of measuring the distance of an object using a time when light is reflected from the object and returned.

ToF를 이용한 거리 측정에는 직접 방식과 간접 방식이 있다. 간접 방식은 광원이 켜져 있을 때 센서에 축적된 신호의 크기와 광원이 꺼져 있을 때 축적된 신호의 크기를 이용하여 거리를 측정하는 방법이다. 일반적으로 간접 ToF 방식을 이용한 3D 카메라는 빛을 발생하는 광원과 객체에서 반사되어 돌아오는 빛을 측정하는 센서로 구성된다.There are direct and indirect methods for distance measurement using ToF. The indirect method is a method of measuring the distance using the amplitude of the signal accumulated in the sensor when the light source is on and the signal accumulated when the light source is off. In general, a 3D camera using an indirect ToF method consists of a light source that generates light and a sensor that measures the light reflected from an object.

도 2a는 종래의 기술인 측정 시간 동안 세기가 균일한 빛을 방출하는 광원을 이용한 객체 거리 측정 다이어그램이고, 도 2b는 도 2a에 도시된 객체 거리 측정 방법에 따른 객체 거리와 센서 신호 크기의 관계를 설명하기 위한 도면이며, 도 2c는 도 2a에 도시된 객체 거리 측정 방법에 따른 객체 구분 능력을 설명하기 위한 도면이다.FIG. 2A is a diagram illustrating an object distance measurement using a light source that emits light with a uniform intensity during a measurement time, which is a conventional technique, and FIG. 2B illustrates the relationship between the object distance and the sensor signal size according to the object distance measurement method shown in FIG. 2A , and FIG. 2C is a diagram for explaining the object classification capability according to the object distance measurement method shown in FIG. 2A .

도 2a는 객체 거리 측정을 위한 간접 ToF 방식의 동작원리를 나타내고 있다. 측정 시간(TON)만큼 광원이 빛을 방출하면, 센서의 각 픽셀에서는 빛이 광원을 출발하여 객체에 반사되어 돌아오는 비행 시간(TD1) 후부터 신호를 축적한다. 광원이 켜지기 전, 측정 시간(TON) 동안 주변 백그라운드 빛에 의해 축적된 픽셀 신호 크기 Q1', 광원에서 빛이 방출되는 측정 시간(TON) 동안 픽셀에 축적된 신호의 크기 Q2', 및 광원이 꺼진 후 측정 시간(TON) 동안 픽셀에 축적된 신호의 크기 Q3'는 다음과 같이 표현할 수 있다.Figure 2a shows the operation principle of the indirect ToF method for measuring the object distance. If the light source emits light for the measurement time (T ON ), each pixel of the sensor accumulates a signal after the flight time (T D1 ), when the light leaves the light source and returns to the object. The light source is turned on, group I, the measurement time (T ON) 'magnitude of the signals accumulated in the pixel during the measurement time (T ON) which light is emitted by the light source Q 2' of the pixel signal level Q 1 accumulated by the near background light during , and the magnitude Q 3 ′ of the signal accumulated in the pixel during the measurement time T ON after the light source is turned off can be expressed as follows.

Figure 112020030172784-pat00001
Figure 112020030172784-pat00001

여기서, A는 광원에서 방출된 빛의 세기를 나타낸다. 위 식을 이용하여 빛의 비행 시간(TD1)을 계산할 수 있다.Here, A represents the intensity of light emitted from the light source. The time of flight (T D1 ) of light can be calculated using the above equation.

Figure 112020030172784-pat00002
Figure 112020030172784-pat00002

위 식은 다음과 같이 다시 표현할 수 있다.The above expression can be re-expressed as:

Figure 112020030172784-pat00003
Figure 112020030172784-pat00003

객체가 센서로부터 떨어진 거리(D)는 다음과 같이 계산할 수 있다.The distance (D) the object is away from the sensor can be calculated as follows.

Figure 112020030172784-pat00004
Figure 112020030172784-pat00004

여기서, C0은 빛의 속도를 나타낸다. 객체의 모든 측정 거리에 대하여 센서의 측정 시간(TON)이 동일하다면, 객체의 거리(D)는 광원이 꺼져 있을 때 센서에 축적된 신호의 크기(Q3)에 의해서 결정된다. 3D 카메라에서 얻고자 하는 최종 정보는 객체의 거리이다. 3D 카메라의 거리 해상도(depth resolution)가 좋을수록 물체들의 거리를 잘 구분할 수 있다. 최신 기술에서는 측정 시간 동안 세기가 균일한 빛을 방출하는 광원을 사용한다. 이 광원에서 방출된 빛을 이용하면 도 2b에 도시된 바와 같이 거리에 따라서 신호의 크기(Q3)가 선형적으로 증가한다. 따라서, 3D 카메라는 모든 거리 측정에 대해 균일한 거리 해상도를 갖게 된다.Here, C 0 represents the speed of light. If the measurement time (T ON ) of the sensor is the same for all measurement distances of the object, the distance (D) of the object is determined by the magnitude of the signal accumulated in the sensor (Q 3 ) when the light source is turned off. The final information to be obtained from the 3D camera is the distance of the object. The better the depth resolution of the 3D camera, the better the distance of objects can be distinguished. State-of-the-art technology uses a light source that emits light with a uniform intensity during the measurement time. When the light emitted from this light source is used, the magnitude of the signal (Q 3 ) increases linearly according to the distance, as shown in FIG. 2B . Thus, the 3D camera will have uniform distance resolution for all distance measurements.

예를 들어, 거리 해상도가 1m이면, 객체들의 거리 차이가 1m 이상인 경우만 객체들의 거리를 구분할 수 있다. 도 2c에 도시된 바와 같이 거리 차이가 1m인 자전거와 자동차는 거리를 구분할 수 있지만, 거리 차이가 0.5m인 고양이와 강아지, 헬리콥터와 비행기는 각각 구분할 수 없다.For example, if the distance resolution is 1 m, the distances of the objects can be distinguished only when the distance difference between the objects is 1 m or more. As shown in FIG. 2C , a bicycle and a car with a distance difference of 1 m can distinguish the distance, but a cat and a dog with a distance difference of 0.5 m, and a helicopter and an airplane, respectively, cannot be distinguished.

따라서, 가까이 있는 물체들의 거리를 구분하기 위해서 3D 카메라의 거리 해상도를 향상시키는 기술의 개발이 필요한 상황이다.Therefore, there is a need to develop a technology for improving the distance resolution of a 3D camera in order to distinguish the distances of nearby objects.

한국공개특허 제2017-0041681호 (소프트키네틱 센서스 엔브이) 2017. 4. 17. 특허문헌 1은 TOF카메라 시스템 및 그 시스템과의 거리를 측정하는 방법으로서, 특허문헌 1에는 씬의 물체(object) 및 타임-오브-플라이트(Time-Of-Flight; TOF) 카메라 시스템 간의 거리를 측정하고 상기 물체의 깊이 맵을 제공하는 방법으로서, 상기 TOF 카메라 시스템은 조명 유닛, 픽셀들의 매트릭스를 갖는 이미징 센서 및 이미지 처리 수단을 포함하며, 상기 방법은 : 서로 다른 입사 강도들로 각각 상기 씬의 기본(elementary) 영역들을 조명하여 직접 입사광선들을 간접 입사광선들과 구별하기 위해, 상기 조명 유닛의 조명을 이산적인 방식으로 변경하는 단계; 상기 센서의 매트릭스의 픽셀들 상에서 상기 기본 영역들에 의해 반사된 빔들을 수신하며, 그리고 대응 데이터를 상기 이미지 처리 수단에게 제공하는 단계; 상기 물체의 깊이 맵에서 상기 간접 광선들의 영향을 제거하기 위해, 상기 대응 데이터를 처리하는 단계를 포함하는 방법에 대한 내용이 개시되어 있다.Korean Patent Application Laid-Open No. 2017-0041681 (Soft Kinetic Census NV) 2017. 4. 17. Patent Document 1 is a TOF camera system and a method for measuring the distance to the system, and Patent Document 1 describes an object in a scene. and a Time-Of-Flight (TOF) camera system for measuring a distance and providing a depth map of the object, the TOF camera system comprising an illumination unit, an imaging sensor having a matrix of pixels and an image processing means, the method comprising: illuminating elementary regions of the scene with different incident intensities, respectively, to distinguish direct incident rays from indirect incident rays in a discrete manner; changing to; receiving beams reflected by the elementary regions on pixels of a matrix of the sensor and providing corresponding data to the image processing means; Disclosed is a method comprising processing the corresponding data to remove the effect of the indirect rays in the depth map of the object.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 광원에서 방출되는 빛의 세기를 조절하여 원하는 거리 범위에 대해 거리 해상도를 향상시키는 ToF 기반 3D 카메라를 이용하여 거리 해상도를 향상하는 장치 및 방법을 제공하는 데 있다.An object of the present invention is to provide an apparatus and method for improving distance resolution using a ToF-based 3D camera that improves distance resolution for a desired distance range by adjusting the intensity of light emitted from a light source.

상기의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 ToF 기반 3D 카메라를 이용하여 거리 해상도를 향상하는 장치는, 빛을 방출하는 광원부; 객체에서 반사되어 돌아오는 빛을 측정하는 센싱부; 및 미리 설정된 측정 시간 동안 빛의 세기가 변화하는 빛을 방출하도록 상기 광원부를 제어하고, 상기 광원부를 통해 빛이 방출되지 않는 경우에 상기 센싱부를 통해 측정된 신호의 크기와, 상기 광원부를 통해 빛이 방출되는 경우에 상기 센싱부를 통해 측정된 신호의 크기를 기반으로, 상기 객체의 거리를 측정하는 제어부;를 포함한다.An apparatus for improving distance resolution using a ToF-based 3D camera according to the present invention for achieving the above technical problem includes: a light source unit emitting light; a sensing unit that measures the light reflected back from the object; and controlling the light source unit to emit light whose intensity of light changes during a preset measurement time, and when light is not emitted through the light source unit, the magnitude of the signal measured through the sensing unit and the light through the light source unit and a control unit configured to measure the distance of the object based on the magnitude of the signal measured through the sensing unit when emitted.

상기 제어부는, 상기 미리 설정된 측정 시간 동안 빛의 세기가 점점 증가하는 빛을 방출하도록 상기 광원부를 제어할 수 있다.The controller may control the light source to emit light having an intensity of light gradually increasing during the preset measurement time.

상기 제어부는, 상기 미리 설정된 측정 시간 동안 미리 설정된 기울기에 따라 빛의 세기가 점점 증가하는 빛을 방출하도록 상기 광원부를 제어할 수 있다.The controller may control the light source to emit light whose intensity gradually increases according to a preset slope during the preset measurement time.

상기 제어부는, 상기 미리 설정된 측정 시간 동안 빛의 세기가 점점 감소하는 빛을 방출하도록 상기 광원부를 제어할 수 있다.The controller may control the light source to emit light whose intensity is gradually decreased during the preset measurement time.

상기 제어부는, 상기 미리 설정된 측정 시간 동안 미리 설정된 기울기에 따라 빛의 세기가 점점 감소하는 빛을 방출하도록 상기 광원부를 제어할 수 있다.The controller may control the light source to emit light whose intensity gradually decreases according to a preset slope during the preset measurement time.

상기 제어부는, 상기 미리 설정된 측정 시간 동안, 빛의 세기가 점점 증가하는 구간과 빛의 세기가 점점 감소하는 구간을 조합하여, 빛의 세기가 변화하는 빛을 방출하도록 상기 광원부를 제어할 수 있다.The controller may control the light source unit to emit light having a varying intensity of light by combining a section in which the intensity of light is gradually increased and a section in which the intensity of light is gradually decreased during the preset measurement time.

상기의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 ToF 기반 3D 카메라를 이용하여 거리 해상도를 향상하는 방법은, 빛을 방출하는 광원부, 객체에서 반사되어 돌아오는 빛을 측정하는 센싱부 및 제어부를 포함하는 장치의 거리 해상도를 향상하는 방법으로서, 상기 센싱부가, 상기 광원부를 통해 빛이 방출되기 전에 신호를 측정하는 단계; 상기 센싱부가, 상기 광원부를 통해 미리 설정된 측정 시간 동안 빛이 방출되는 도중에 신호를 측정하는 단계; 상기 제어부가, 상기 미리 설정된 측정 시간 동안 빛의 세기가 변화하는 빛을 방출하도록 상기 광원부를 제어하는 단계; 상기 센싱부가, 상기 광원부를 통해 빛이 방출된 후에 신호를 측정하는 단계; 및 상기 제어부가, 상기 광원부를 통해 빛이 방출되지 않는 경우에 상기 센싱부를 통해 측정된 신호의 크기와, 상기 광원부를 통해 빛이 방출되는 경우에 상기 센싱부를 통해 측정된 신호의 크기를 기반으로, 상기 객체의 거리를 측정하는 단계;를 포함한다.A method for improving distance resolution using a ToF-based 3D camera according to the present invention for achieving the above technical problem includes a light source unit emitting light, a sensing unit measuring light reflected from an object, and a control unit A method of improving the distance resolution of a device, the method comprising: measuring, by the sensing unit, a signal before light is emitted through the light source; measuring, by the sensing unit, a signal while light is emitted for a preset measurement time through the light source unit; controlling, by the control unit, the light source unit to emit light whose intensity of light changes during the preset measurement time; measuring, by the sensing unit, a signal after light is emitted through the light source unit; and the control unit, based on the magnitude of the signal measured through the sensing unit when light is not emitted through the light source unit and the signal size measured through the sensing unit when light is emitted through the light source unit, Including; measuring the distance of the object.

상기 제어 단계는, 상기 미리 설정된 측정 시간 동안 빛의 세기가 점점 증가하는 빛을 방출하도록 상기 광원부를 제어하는 것으로 이루어질 수 있다.The control step may include controlling the light source unit to emit light whose intensity gradually increases during the preset measurement time.

상기 제어 단계는, 상기 미리 설정된 측정 시간 동안 미리 설정된 기울기에 따라 빛의 세기가 점점 증가하는 빛을 방출하도록 상기 광원부를 제어하는 것으로 이루어질 수 있다.The control step may include controlling the light source unit to emit light whose intensity of light gradually increases according to a preset slope for the preset measurement time.

상기 제어 단계는, 상기 미리 설정된 측정 시간 동안 빛의 세기가 점점 감소하는 빛을 방출하도록 상기 광원부를 제어하는 것으로 이루어질 수 있다.The controlling step may include controlling the light source unit to emit light whose intensity is gradually decreased during the preset measurement time.

상기 제어 단계는, 상기 미리 설정된 측정 시간 동안 미리 설정된 기울기에 따라 빛의 세기가 점점 감소하는 빛을 방출하도록 상기 광원부를 제어하는 것으로 이루어질 수 있다.The control step may include controlling the light source unit to emit light whose intensity gradually decreases according to a preset slope for the preset measurement time.

상기 제어 단계는, 상기 미리 설정된 측정 시간 동안, 빛의 세기가 점점 증가하는 구간과 빛의 세기가 점점 감소하는 구간을 조합하여, 빛의 세기가 변화하는 빛을 방출하도록 상기 광원부를 제어하는 것으로 이루어질 수 있다.The control step may include controlling the light source unit to emit light with varying light intensity by combining a section in which the intensity of light gradually increases and a section in which the intensity of light gradually decreases during the preset measurement time. can

상기의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 컴퓨터 프로그램은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체에 저장되어 상기한 ToF 기반 3D 카메라를 이용하여 거리 해상도를 향상하는 방법 중 어느 하나를 컴퓨터에서 실행시킨다.The computer program according to the present invention for achieving the above technical problem is stored in a computer-readable recording medium, and any one of the methods of improving the distance resolution using the ToF-based 3D camera is executed on the computer.

본 발명에 따른 ToF 기반 3D 카메라를 이용하여 거리 해상도를 향상하는 장치 및 방법에 의하면, 광원에서 방출되는 빛의 세기를 조절함으로써, 원하는 거리 범위에 대해 거리 해상도를 향상시킬 수 있다.According to the apparatus and method for improving distance resolution using a ToF-based 3D camera according to the present invention, by adjusting the intensity of light emitted from a light source, distance resolution can be improved for a desired distance range.

또한, 본 발명은 이동하는 객체의 거리 정보를 얻을 때, 획득하고자 하는 거리 범위의 거리 해상도를 광원으로 조절함으로써, 보다 정확한 객체 거리 정보의 획득이 가능하다.Also, according to the present invention, when obtaining distance information of a moving object, more accurate object distance information can be obtained by adjusting the distance resolution of a desired distance range with a light source.

아울러, 본 발명은 차량 충돌 시 이동하는 상대 차량의 정보를 보다 정확하게 추적함으로써, 보다 정확한 안전 제어가 가능하다. 본 발명은 운전자 모니터링(driver monitoring), 행동 감지(behavior detection), 공간 인식(spatial recognition), 장애물 감지(obstacle detection), 드론 및 로봇 어플리케이션(drone and robot application) 등에 적용될 수 있다.In addition, according to the present invention, more accurate safety control is possible by more accurately tracking information of a moving vehicle during a vehicle collision. The present invention may be applied to driver monitoring, behavior detection, spatial recognition, obstacle detection, drone and robot application, and the like.

도 1은 종래의 기술인 ToF(Time of Flight) 방식을 이용한 객체의 거리 측정 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 2a는 종래의 기술인 측정 시간 동안 세기가 균일한 빛을 방출하는 광원을 이용한 객체 거리 측정 다이어그램이다
도 2b는 도 2a에 도시된 객체 거리 측정 방법에 따른 객체 거리와 센서 신호 크기의 관계를 설명하기 위한 도면이다.
도 2c는 도 2a에 도시된 객체 거리 측정 방법에 따른 객체 구분 능력을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 ToF 기반 3D 카메라를 이용하여 거리 해상도를 향상하는 장치를 설명하기 위한 블록도이다.
도 4a는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 측정 시간 동안 세기가 증가하는 빛을 방출하는 광원을 이용한 객체 거리 측정 다이어그램이다.
도 4b는 도 4a에 도시된 객체 거리 측정 방법에 따른 객체 거리와 센서 신호 크기의 관계를 설명하기 위한 도면이다.
도 4c는 도 4a에 도시된 객체 거리 측정 방법에 따른 객체 구분 능력을 설명하기 위한 도면이다.
도 5a는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 측정 시간 동안 세기가 감소하는 빛을 방출하는 광원을 이용한 객체 거리 측정 다이어그램이다.
도 5b는 도 5a에 도시된 객체 거리 측정 방법에 따른 객체 거리와 센서 신호 크기의 관계를 설명하기 위한 도면이다.
도 5c는 도 5a에 도시된 객체 거리 측정 방법에 따른 객체 구분 능력을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 ToF 기반 3D 카메라를 이용하여 거리 해상도를 향상하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.1 is a view for explaining a principle of measuring a distance of an object using a conventional time of flight (ToF) method.
2A is a diagram illustrating an object distance measurement using a light source emitting light with uniform intensity during measurement time, which is a conventional technique.
FIG. 2B is a diagram for explaining a relationship between an object distance and a sensor signal magnitude according to the method for measuring an object distance shown in FIG. 2A .
FIG. 2C is a diagram for explaining an object classification capability according to the method of measuring an object distance shown in FIG. 2A .
3 is a block diagram illustrating an apparatus for improving distance resolution using a ToF-based 3D camera according to a preferred embodiment of the present invention.
4A is a diagram illustrating an object distance measurement using a light source emitting light with increasing intensity during a measurement time according to a preferred embodiment of the present invention.
FIG. 4B is a diagram for explaining a relationship between an object distance and a sensor signal magnitude according to the method for measuring an object distance shown in FIG. 4A .
FIG. 4C is a diagram for explaining an object classification capability according to the method of measuring an object distance shown in FIG. 4A .
5A is a diagram illustrating an object distance measurement using a light source emitting light whose intensity decreases during a measurement time according to a preferred embodiment of the present invention.
FIG. 5B is a diagram for explaining a relationship between an object distance and a sensor signal magnitude according to the method for measuring an object distance shown in FIG. 5A .
FIG. 5C is a diagram for explaining object classification capability according to the object distance measurement method illustrated in FIG. 5A .
6 is a flowchart illustrating a method of improving distance resolution using a ToF-based 3D camera according to a preferred embodiment of the present invention.

이하에서 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 ToF 기반 3D 카메라를 이용하여 거리 해상도를 향상하는 장치 및 방법의 바람직한 실시예에 대해 상세하게 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of an apparatus and method for improving distance resolution using a ToF-based 3D camera according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

먼저, 도 3을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 ToF 기반 3D 카메라를 이용하여 거리 해상도를 향상하는 장치에 대하여 설명한다.First, an apparatus for improving distance resolution using a ToF-based 3D camera according to a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 3 .

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 ToF 기반 3D 카메라를 이용하여 거리 해상도를 향상하는 장치를 설명하기 위한 블록도이다.3 is a block diagram illustrating an apparatus for improving distance resolution using a ToF-based 3D camera according to a preferred embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 ToF 기반 3D 카메라를 이용하여 거리 해상도를 향상하는 장치(이하 '거리 해상도 향상 장치'라 한다)(100)는 광원에서 방출되는 빛의 세기를 조절하여 원하는 거리 범위에 대해 거리 해상도를 향상시킨다.Referring to FIG. 3 , an apparatus for improving distance resolution using a ToF-based 3D camera according to a preferred embodiment of the present invention (hereinafter referred to as a 'distance resolution improving apparatus') 100 measures the intensity of light emitted from a light source. Adjust to improve the distance resolution for the desired distance range.

이를 위해, 거리 해상도 향상 장치(100)는 광원부(110), 센싱부(130) 및 제어부(150)를 포함할 수 있다.To this end, the distance resolution improving apparatus 100 may include a light source unit 110 , a sensing unit 130 , and a control unit 150 .

광원부(110)는 제어부(150)의 제어에 따라, 빛을 방출한다.The light source unit 110 emits light under the control of the control unit 150 .

센싱부(130)는 제어부(150)의 제어에 따라, 객체에서 반사되어 돌아오는 빛을 측정한다.The sensing unit 130 measures the light reflected back from the object under the control of the controller 150 .

제어부(150)는 거리 해상도 향상 장치(100)의 전반적인 동작을 제어한다.The controller 150 controls the overall operation of the distance resolution improving apparatus 100 .

특히, 제어부(150)는 미리 설정된 측정 시간 동안 빛의 세기가 변화하는 빛을 방출하도록 광원부(110)를 제어할 수 있다.In particular, the controller 150 may control the light source 110 to emit light whose intensity of light changes during a preset measurement time.

즉, 제어부(150)는 미리 설정된 측정 시간 동안 빛의 세기가 점점 증가하는 빛을 방출하도록 광원부(110)를 제어할 수 있다. 이때, 제어부(150)는 빛의 세기가 증가하는 비율을 일정하게 하기 위해, 미리 설정된 측정 시간 동안 미리 설정된 기울기에 따라 빛의 세기가 점점 증가하는 빛을 방출하도록 광원부(110)를 제어할 수 있다. 이에 따라, 본 발명은 근거리 해상도를 향상시킬 수 있다.That is, the control unit 150 may control the light source unit 110 to emit light whose intensity of light gradually increases during a preset measurement time. In this case, the controller 150 may control the light source unit 110 to emit light whose intensity of light gradually increases according to a preset slope for a preset measurement time in order to make a constant rate of increase in the intensity of the light. . Accordingly, the present invention can improve the near-field resolution.

또한, 제어부(150)는 미리 설정된 측정 시간 동안 빛의 세기가 점점 감소하는 빛을 방출하도록 광원부(110)를 제어할 수 있다. 이때, 제어부(150)는 빛의 세기가 감소하는 비율을 일정하게 하기 위해, 미리 설정된 측정 시간 동안 미리 설정된 기울기에 따라 빛의 세기가 점점 감소하는 빛을 방출하도록 광원부(110)를 제어할 수 있다. 이에 따라, 본 발명은 원거리 해상도를 향상시킬 수 있다.Also, the control unit 150 may control the light source unit 110 to emit light whose intensity of light gradually decreases during a preset measurement time. In this case, the controller 150 may control the light source unit 110 to emit light whose intensity of light gradually decreases according to a preset slope for a preset measurement time in order to maintain a constant rate at which the intensity of light decreases. . Accordingly, the present invention can improve the far-field resolution.

한편, 제어부(150)는 미리 설정된 측정 시간 동안, 빛의 세기가 점점 증가하는 구간과 빛의 세기가 점점 감소하는 구간을 조합하여, 빛의 세기가 변화하는 빛을 방출하도록 광원부(110)를 제어할 수도 있다.Meanwhile, the control unit 150 controls the light source unit 110 to emit light with varying light intensity by combining a section in which the intensity of light gradually increases and a section in which the intensity of light gradually decreases during a preset measurement time. You may.

그리고, 제어부(150)는 광원부(110)를 통해 빛이 방출되지 않는 경우에 센싱부(130)를 통해 측정된 신호의 크기와, 광원부(110)를 통해 빛이 방출되는 경우에 센싱부(130)를 통해 측정된 신호의 크기를 기반으로, 객체의 거리를 측정할 수 있다.In addition, the control unit 150 controls the magnitude of the signal measured through the sensing unit 130 when light is not emitted through the light source unit 110 , and the sensing unit 130 when light is emitted through the light source unit 110 . ), based on the magnitude of the measured signal, it is possible to measure the distance of the object.

즉, 제어부(150)는 광원부(110)를 통해 빛이 방출되기 전에 센싱부(130)를 통해 측정된 신호의 크기, 광원부(110)를 통해 빛의 세기가 변화하는 빛이 미리 설정된 측정 시간 동안 방출되는 경우에 센싱부(130)를 통해 측정된 신호의 크기, 및 광원부(110)를 통해 빛이 방출된 후에 센싱부(130)를 통해 측정된 신호의 크기를 기초로 객체의 거리를 측정할 수 있다.That is, the control unit 150 controls the size of the signal measured through the sensing unit 130 before the light is emitted through the light source unit 110 and the light whose intensity of light changes through the light source unit 110 for a preset measurement time. When emitted, the distance of the object is measured based on the magnitude of the signal measured through the sensing unit 130 and the signal size measured through the sensing unit 130 after the light is emitted through the light source unit 110 . can

그러면, 도 4a 내지 도 4c를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 ToF 기반 3D 카메라를 이용하여 거리 해상도를 향상하는 동작의 일례에 대하여 설명한다.Next, an example of an operation of improving the distance resolution using a ToF-based 3D camera according to a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 4A to 4C .

도 4a는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 측정 시간 동안 세기가 증가하는 빛을 방출하는 광원을 이용한 객체 거리 측정 다이어그램이고, 도 4b는 도 4a에 도시된 객체 거리 측정 방법에 따른 객체 거리와 센서 신호 크기의 관계를 설명하기 위한 도면이며, 도 4c는 도 4a에 도시된 객체 거리 측정 방법에 따른 객체 구분 능력을 설명하기 위한 도면이다.4A is an object distance measurement diagram using a light source emitting light with increasing intensity during a measurement time according to a preferred embodiment of the present invention, and FIG. 4B is an object distance and sensor signal according to the object distance measurement method shown in FIG. 4A. It is a diagram for explaining a relationship between sizes, and FIG. 4C is a diagram for explaining an object classification capability according to the object distance measurement method illustrated in FIG. 4A .

도 4a를 참조하면, 광원에서 발생하는 빛의 세기를 측정 시간(TON) 동안 일정하게 증가시키면, 빛의 패턴은 도 4a에 도시된 바와 같이 왼쪽이 기운 삼각파 광이 된다. 균일한 빛의 세기를 이용했을 때와 마찬가지로 객체의 거리(D)는 광원이 꺼져 있을 때 센서에 축적된 신호의 크기(Q3)에 의해서 결정된다.Referring to FIG. 4A , when the intensity of light generated from the light source is constantly increased during the measurement time T ON , the light pattern becomes a left-leaning triangular wave light as shown in FIG. 4A . As in the case of using a uniform light intensity, the distance (D) of the object is determined by the magnitude (Q 3 ) of the signal accumulated in the sensor when the light source is off.

빛의 세기가 일정하게 증가하는 광원을 이용하면, 도 4b에 도시된 바와 같이 객체와의 거리가 증가함에 따라, 신호 크기(Q3)가 지수함수 형태로 증가하게 된다. 근거리에서 신호 크기(Q3)는 급격하게 증가하고, 원거리에서 신호 크기(Q3)는 서서히 증가한다. 근거리에 있는 거리 차이가 △D 이하인 객체들의 거리를 구분한다고 가정하면, 빛의 세기가 증가하는 광원이 균일한 광원과 비교하여 신호 크기(Q3)를 더 잘게 쪼갤 수 있으므로 거리를 구분하는 능력이 좋아진다. 따라서, 측정 시간(TON) 동안 빛의 세기가 증가하는 광원을 이용하면, 종래 기술과 비교하여 근거리 해상도가 향상되게 된다.When a light source having a constant increase in light intensity is used, as the distance to the object increases as shown in FIG. 4B , the signal magnitude Q 3 increases in an exponential form. At a short distance, the signal level (Q 3 ) increases rapidly, and at a distance, the signal level (Q 3 ) increases slowly. Assuming that the distance difference at close range distinguishes the distances of objects with ΔD or less, the ability to discriminate distances is reduced because a light source with increasing light intensity can more finely split the signal magnitude (Q 3 ) compared to a uniform light source. get better Accordingly, when a light source having an increased light intensity during the measurement time T ON is used, the near-field resolution is improved compared to the prior art.

종래 기술에서 설명한 바와 같이 균일한 빛을 방출하는 광원은 근거리에 있는 강아지와 고양이의 거리를 구분하지 못한다. 그러나, 빛의 세기가 증가하는 광원은 근거리 해상도를 향상시키므로, 도 4c에 도시된 바와 같이 근거리에 있는 강아지와 고양이의 거리를 구분할 수 있다.As described in the prior art, a light source emitting uniform light does not distinguish the distance between a dog and a cat in a short distance. However, since a light source having an increased light intensity improves near-field resolution, it is possible to distinguish the distance between a dog and a cat in a short distance as shown in FIG. 4C .

그러면, 도 5a 내지 도 5c를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 ToF 기반 3D 카메라를 이용하여 거리 해상도를 향상하는 동작의 다른 예에 대하여 설명한다.Next, another example of an operation of improving distance resolution using a ToF-based 3D camera according to a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 5A to 5C .

도 5a는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 측정 시간 동안 세기가 감소하는 빛을 방출하는 광원을 이용한 객체 거리 측정 다이어그램이고, 도 5b는 도 5a에 도시된 객체 거리 측정 방법에 따른 객체 거리와 센서 신호 크기의 관계를 설명하기 위한 도면이며, 도 5c는 도 5a에 도시된 객체 거리 측정 방법에 따른 객체 구분 능력을 설명하기 위한 도면이다.5A is an object distance measurement diagram using a light source emitting light whose intensity decreases during measurement time according to a preferred embodiment of the present invention, and FIG. 5B is an object distance and sensor signal according to the object distance measurement method shown in FIG. 5A. It is a diagram for explaining a relationship between sizes, and FIG. 5C is a diagram for explaining an object classification capability according to the object distance measurement method illustrated in FIG. 5A .

광원에서 발생하는 빛의 세기를 측정 시간(TON) 동안 일정하게 감소시키면, 빛의 패턴은 도 5a에 도시된 바와 같이 오른쪽이 기운 삼각파 광이 된다. 균일한 빛의 세기를 이용했을 때와 마찬가지로 객체의 거리(D)는 광원이 꺼져 있을 때 센서에 축적된 신호의 크기(Q3)에 의해서 결정된다.When the intensity of light generated from the light source is constantly reduced during the measurement time T ON , the light pattern becomes a right-angled triangular wave light as shown in FIG. 5A . As in the case of using a uniform light intensity, the distance (D) of the object is determined by the magnitude (Q 3 ) of the signal accumulated in the sensor when the light source is off.

빛의 세기가 일정하게 감소하는 광원을 이용하면, 도 5b에 도시된 바와 같이 객체와의 거리가 증가함에 따라, 신호 크기(Q3)가 로그함수 형태로 증가하게 된다. 근거리에서 신호 크기(Q3)는 서서히 증가하고, 원거리에서 신호 크기(Q3)는 급격하게 증가한다. 원거리에 있는 거리 차이가 △D 이하인 객체들의 거리를 구분한다고 가정하면, 빛의 세기가 감소하는 광원이 균일한 광원과 비교하여 신호 크기(Q3)를 더 잘게 쪼갤 수 있으므로 거리를 구분하는 능력이 좋아진다. 따라서, 측정 시간(TON) 동안 빛의 세기가 감소하는 광원을 이용하면, 종래 기술과 비교하여 원거리 해상도가 향상되게 된다.When a light source having a constant decrease in light intensity is used, as the distance to the object increases, as shown in FIG. 5B , the signal magnitude Q 3 increases in the form of a log function. At a short distance, the signal level (Q 3 ) gradually increases, and at a distance, the signal level (Q 3 ) rapidly increases. Assuming that the distance difference at a far distance discriminates the distances of objects less than or equal to ΔD, the ability to discriminate distances is reduced because a light source with decreasing light intensity can more finely split the signal magnitude (Q 3 ) compared to a uniform light source. get better Accordingly, when a light source having a reduced light intensity during the measurement time T ON is used, the far-field resolution is improved compared to the prior art.

종래 기술에서 설명한 바와 같이 균일한 빛을 방출하는 광원은 원거리에 있는 헬리콥터와 비행기의 거리를 구분하지 못한다. 그러나, 빛의 세기가 감소하는 광원은 원거리 해상도를 향상시키므로, 도 5c에 도시된 바와 같이 원거리에 있는 헬리콥터와 비행기의 거리를 구분할 수 있다.As described in the prior art, a light source emitting uniform light does not distinguish the distance between a helicopter and an airplane at a long distance. However, since the light source of which the intensity of light decreases improves long-distance resolution, it is possible to distinguish the distance between a helicopter and an airplane at a long distance as shown in FIG. 5C .

그러면, 도 6을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 ToF 기반 3D 카메라를 이용하여 거리 해상도를 향상하는 방법에 대하여 설명한다.Then, a method of improving distance resolution using a ToF-based 3D camera according to a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 6 .

도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 ToF 기반 3D 카메라를 이용하여 거리 해상도를 향상하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.6 is a flowchart illustrating a method of improving distance resolution using a ToF-based 3D camera according to a preferred embodiment of the present invention.

도 6을 참조하면, 거리 해상도 향상 장치(100)는 광원부(110)를 통해 빛이 방출되기 전에 신호를 측정한다(S110).Referring to FIG. 6 , the distance resolution improving apparatus 100 measures a signal before light is emitted through the light source unit 110 ( S110 ).

이후, 거리 해상도 향상 장치(100)는 광원부(110)를 통해 미리 설정된 측정 시간 동안 빛이 방출되는 도중에 신호를 측정한다(S130).Thereafter, the distance resolution improving apparatus 100 measures a signal while light is emitted for a preset measurement time through the light source unit 110 (S130).

이때, 거리 해상도 향상 장치(100)는 미리 설정된 측정 시간 동안 빛의 세기가 변화하는 빛을 방출하도록 광원부(110)를 제어한다(S150).At this time, the distance resolution improving apparatus 100 controls the light source unit 110 to emit light whose intensity of light changes during a preset measurement time ( S150 ).

즉, 거리 해상도 향상 장치(100) 미리 설정된 측정 시간 동안 빛의 세기가 점점 증가하는 빛을 방출하도록 광원부(110)를 제어할 수 있다. 이때, 거리 해상도 향상 장치(100) 빛의 세기가 증가하는 비율을 일정하게 하기 위해, 미리 설정된 측정 시간 동안 미리 설정된 기울기에 따라 빛의 세기가 점점 증가하는 빛을 방출하도록 광원부(110)를 제어할 수 있다. 이에 따라, 본 발명은 근거리 해상도를 향상시킬 수 있다.That is, the distance resolution improving apparatus 100 may control the light source unit 110 to emit light whose intensity gradually increases during a preset measurement time. In this case, in order to make the distance resolution improving apparatus 100 constant increase in light intensity, the light source unit 110 is controlled to emit light whose intensity gradually increases according to a preset slope for a preset measurement time. can Accordingly, the present invention can improve the near-field resolution.

또한, 거리 해상도 향상 장치(100) 미리 설정된 측정 시간 동안 빛의 세기가 점점 감소하는 빛을 방출하도록 광원부(110)를 제어할 수 있다. 이때, 거리 해상도 향상 장치(100)는 빛의 세기가 감소하는 비율을 일정하게 하기 위해, 미리 설정된 측정 시간 동안 미리 설정된 기울기에 따라 빛의 세기가 점점 감소하는 빛을 방출하도록 광원부(110)를 제어할 수 있다. 이에 따라, 본 발명은 원거리 해상도를 향상시킬 수 있다.Also, the distance resolution improving apparatus 100 may control the light source unit 110 to emit light whose intensity gradually decreases during a preset measurement time. In this case, the apparatus 100 for improving the distance resolution controls the light source unit 110 to emit light whose intensity of light gradually decreases according to a preset slope for a preset measurement time in order to keep a constant rate at which the intensity of light decreases. can do. Accordingly, the present invention can improve the far-field resolution.

한편, 거리 해상도 향상 장치(100)는 미리 설정된 측정 시간 동안, 빛의 세기가 점점 증가하는 구간과 빛의 세기가 점점 감소하는 구간을 조합하여, 빛의 세기가 변화하는 빛을 방출하도록 광원부(110)를 제어할 수도 있다.On the other hand, the distance resolution improving apparatus 100 combines a section in which the intensity of light is gradually increased and a section in which the intensity of light is gradually decreased during a preset measurement time, and the light source unit 110 is configured to emit light in which the intensity of light is changed. ) can also be controlled.

그런 다음, 거리 해상도 향상 장치(100)는 광원부(110)를 통해 빛이 방출된 후에 신호를 측정한다(S170).Then, the distance resolution improving apparatus 100 measures a signal after light is emitted through the light source unit 110 (S170).

그리고, 거리 해상도 향상 장치(100)는 광원부(110)를 통해 빛이 방출되지 않는 경우에 측정된 신호의 크기와, 광원부(110)를 통해 빛이 방출되는 경우에 측정된 신호의 크기를 기반으로, 객체의 거리를 측정한다(S190).And, the distance resolution improving apparatus 100 is based on the magnitude of the signal measured when light is not emitted through the light source unit 110 and the signal size measured when light is emitted through the light source unit 110 . , to measure the distance of the object (S190).

즉, 거리 해상도 향상 장치(100)는 광원부(110)를 통해 빛이 방출되기 전에 측정된 신호의 크기, 광원부(110)를 통해 빛의 세기가 변화하는 빛이 미리 설정된 측정 시간 동안 방출되는 경우에 측정된 신호의 크기, 및 광원부(110)를 통해 빛이 방출된 후에 측정된 신호의 크기를 기초로 객체의 거리를 측정할 수 있다.That is, the distance resolution improving apparatus 100 emits light in which the magnitude of a signal measured before light is emitted through the light source unit 110 and the intensity of light through the light source unit 110 change for a preset measurement time. The distance of the object may be measured based on the magnitude of the measured signal and the magnitude of the signal measured after light is emitted through the light source unit 110 .

본 발명은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체는 컴퓨터에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록 장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체의 예로는 롬(ROM), 램(RAM), 씨디-롬(CD-ROM), 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있다.The present invention can also be implemented as computer-readable codes on a computer-readable recording medium. The computer-readable recording medium includes all types of recording devices in which computer-readable data is stored. Examples of the computer-readable recording medium include a ROM, a RAM, a CD-ROM, a magnetic tape, a floppy disk, and an optical data storage device.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 다음의 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.Although preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, the present invention is not limited to the specific preferred embodiments described above, and the technical field to which the present invention pertains without departing from the gist of the present invention as claimed in the following claims Anyone with ordinary skill in the art can implement various modifications, of course, such changes are within the scope of the claims.

100 : 거리 해상도 향상 장치,
110 : 광원부,
130 : 센싱부,
150 : 제어부100: distance resolution enhancement device;
110: light source unit;
130: sensing unit,
150: control unit

Claims (13)

빛을 방출하는 광원부;
객체에서 반사되어 돌아오는 빛을 측정하는 센싱부; 및
미리 설정된 측정 시간 동안 빛의 세기가 변화하는 빛을 방출하도록 상기 광원부를 제어하고, 상기 광원부를 통해 빛이 방출되지 않는 경우에 상기 센싱부를 통해 측정된 신호의 크기와, 상기 광원부를 통해 빛이 방출되는 경우에 상기 센싱부를 통해 측정된 신호의 크기를 기반으로, 상기 객체의 거리를 측정하는 제어부;
를 포함하며,
상기 제어부는, 미리 설정된 측정 시간 동안 상기 광원부가 방출하는 빛의 세기를 조절함으로써 거리 해상도를 조절하는, ToF(time of flight) 기반 3D 카메라를 이용하여 거리 해상도를 향상하는 장치.a light source emitting light;
a sensing unit that measures the light reflected back from the object; and
The light source unit controls the light source unit to emit light whose intensity of light changes during a preset measurement time, and when light is not emitted through the light source unit, the magnitude of the signal measured through the sensing unit and the light is emitted through the light source unit a control unit for measuring the distance of the object based on the magnitude of the signal measured through the sensing unit when the
includes,
The controller is configured to adjust the distance resolution by adjusting the intensity of the light emitted by the light source unit for a preset measurement time. 제1항에서,
상기 제어부는,
상기 미리 설정된 측정 시간 동안 빛의 세기가 점점 증가하는 빛을 방출하도록 상기 광원부를 제어하는,
ToF 기반 3D 카메라를 이용하여 거리 해상도를 향상하는 장치.In claim 1,
The control unit is
Controlling the light source unit to emit light that gradually increases in intensity during the preset measurement time,
A device for improving distance resolution using a ToF-based 3D camera. 제2항에서,
상기 제어부는,
상기 미리 설정된 측정 시간 동안 미리 설정된 기울기에 따라 빛의 세기가 점점 증가하는 빛을 방출하도록 상기 광원부를 제어하는,
ToF 기반 3D 카메라를 이용하여 거리 해상도를 향상하는 장치.In claim 2,
The control unit is
Controlling the light source unit to emit light whose intensity of light gradually increases according to a preset slope for the preset measurement time,
A device for improving distance resolution using a ToF-based 3D camera. 제1항에서,
상기 제어부는,
상기 미리 설정된 측정 시간 동안 빛의 세기가 점점 감소하는 빛을 방출하도록 상기 광원부를 제어하는,
ToF 기반 3D 카메라를 이용하여 거리 해상도를 향상하는 장치.In claim 1,
The control unit is
Controlling the light source unit to emit light of which the intensity of light gradually decreases during the preset measurement time,
A device for improving distance resolution using a ToF-based 3D camera. 제4항에서,
상기 제어부는,
상기 미리 설정된 측정 시간 동안 미리 설정된 기울기에 따라 빛의 세기가 점점 감소하는 빛을 방출하도록 상기 광원부를 제어하는,
ToF 기반 3D 카메라를 이용하여 거리 해상도를 향상하는 장치.In claim 4,
The control unit is
Controlling the light source unit to emit light whose intensity of light gradually decreases according to a preset slope for the preset measurement time,
A device for improving distance resolution using a ToF-based 3D camera. 제1항에서,
상기 제어부는,
상기 미리 설정된 측정 시간 동안, 빛의 세기가 점점 증가하는 구간과 빛의 세기가 점점 감소하는 구간을 조합하여, 빛의 세기가 변화하는 빛을 방출하도록 상기 광원부를 제어하는,
ToF 기반 3D 카메라를 이용하여 거리 해상도를 향상하는 장치.In claim 1,
The control unit is
Controlling the light source unit to emit light with varying light intensity by combining a section in which the intensity of light gradually increases and a section in which the intensity of light gradually decreases during the preset measurement time,
A device for improving distance resolution using a ToF-based 3D camera. 빛을 방출하는 광원부, 객체에서 반사되어 돌아오는 빛을 측정하는 센싱부 및 제어부를 포함하는 장치의 거리 해상도를 향상하는 방법으로서,
상기 센싱부가, 상기 광원부를 통해 빛이 방출되기 전에 신호를 측정하는 단계;
상기 센싱부가, 상기 광원부를 통해 미리 설정된 측정 시간 동안 빛이 방출되는 도중에 신호를 측정하는 단계;
상기 제어부가, 상기 미리 설정된 측정 시간 동안 빛의 세기가 변화하는 빛을 방출하도록 상기 광원부를 제어하는 단계;
상기 센싱부가, 상기 광원부를 통해 빛이 방출된 후에 신호를 측정하는 단계; 및
상기 제어부가, 상기 광원부를 통해 빛이 방출되지 않는 경우에 상기 센싱부를 통해 측정된 신호의 크기와, 상기 광원부를 통해 빛이 방출되는 경우에 상기 센싱부를 통해 측정된 신호의 크기를 기반으로, 상기 객체의 거리를 측정하는 단계;
를 포함하며,
상기 제어 단계는, 미리 설정된 측정 시간 동안 상기 광원부가 방출하는 빛의 세기를 조절함으로써 거리 해상도를 조절하는, ToF(time of flight) 기반 3D 카메라를 이용하여 거리 해상도를 향상하는 방법.A method of improving the distance resolution of a device comprising a light source unit emitting light, a sensing unit measuring light reflected from an object, and a control unit, the method comprising:
measuring, by the sensing unit, a signal before light is emitted through the light source unit;
measuring, by the sensing unit, a signal while light is emitted for a preset measurement time through the light source unit;
controlling, by the control unit, the light source unit to emit light whose intensity of light changes during the preset measurement time;
measuring, by the sensing unit, a signal after light is emitted through the light source unit; and
The control unit, based on the magnitude of the signal measured through the sensing unit when light is not emitted through the light source unit and the signal size measured through the sensing unit when light is emitted through the light source unit, the measuring the distance of the object;
includes,
In the controlling step, the distance resolution is adjusted by adjusting the intensity of the light emitted by the light source unit for a preset measurement time. 제7항에서,
상기 제어 단계는,
상기 미리 설정된 측정 시간 동안 빛의 세기가 점점 증가하는 빛을 방출하도록 상기 광원부를 제어하는 것으로 이루어지는,
ToF 기반 3D 카메라를 이용하여 거리 해상도를 향상하는 방법.In claim 7,
The control step is
Consisting of controlling the light source unit to emit light with increasing light intensity during the preset measurement time,
How to improve distance resolution using a ToF-based 3D camera. 제8항에서,
상기 제어 단계는,
상기 미리 설정된 측정 시간 동안 미리 설정된 기울기에 따라 빛의 세기가 점점 증가하는 빛을 방출하도록 상기 광원부를 제어하는 것으로 이루어지는,
ToF 기반 3D 카메라를 이용하여 거리 해상도를 향상하는 방법.In claim 8,
The control step is
Consisting of controlling the light source unit to emit light whose intensity of light gradually increases according to a preset slope for the preset measurement time,
How to improve distance resolution using a ToF-based 3D camera. 제7항에서,
상기 제어 단계는,
상기 미리 설정된 측정 시간 동안 빛의 세기가 점점 감소하는 빛을 방출하도록 상기 광원부를 제어하는 것으로 이루어지는,
ToF 기반 3D 카메라를 이용하여 거리 해상도를 향상하는 방법.In claim 7,
The control step is
Consisting of controlling the light source unit to emit light of which the intensity of light gradually decreases during the preset measurement time,
How to improve distance resolution using a ToF-based 3D camera. 제10항에서,
상기 제어 단계는,
상기 미리 설정된 측정 시간 동안 미리 설정된 기울기에 따라 빛의 세기가 점점 감소하는 빛을 방출하도록 상기 광원부를 제어하는 것으로 이루어지는,
ToF 기반 3D 카메라를 이용하여 거리 해상도를 향상하는 방법.In claim 10,
The control step is
Consisting of controlling the light source unit to emit light whose intensity of light gradually decreases according to a preset slope for the preset measurement time,
How to improve distance resolution using a ToF-based 3D camera. 제7항에서,
상기 제어 단계는,
상기 미리 설정된 측정 시간 동안, 빛의 세기가 점점 증가하는 구간과 빛의 세기가 점점 감소하는 구간을 조합하여, 빛의 세기가 변화하는 빛을 방출하도록 상기 광원부를 제어하는 것으로 이루어지는,
ToF 기반 3D 카메라를 이용하여 거리 해상도를 향상하는 방법.In claim 7,
The control step is
Combining a section in which the intensity of light gradually increases and a section in which the intensity of light gradually decreases during the preset measurement time, and controlling the light source unit to emit light having a change in intensity of light,
How to improve distance resolution using a ToF-based 3D camera. 제7항 내지 제12항 중 어느 한 항에 기재된 ToF 기반 3D 카메라를 이용하여 거리 해상도를 향상하는 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위하여 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램.
A computer program stored in a computer-readable recording medium in order to execute the method of improving distance resolution using the ToF-based 3D camera according to any one of claims 7 to 12 in the computer.
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