KR102669397B1

KR102669397B1 - 이미지 캡처링 모듈을 보정하기 위한 시스템 및 방법

Info

Publication number: KR102669397B1
Application number: KR1020227028139A
Authority: KR
Inventors: 다렐 알 크루거; 가렛 스미틀리
Original assignee: 비엔에스에프 레일웨이 컴퍼니
Priority date: 2020-03-12
Filing date: 2021-02-25
Publication date: 2024-05-28
Also published as: US11908165B2; AU2021235491A1; EP4118819A1; KR20220128411A; MX2022009403A; CA3165795A1; JP2024061745A; CN115299042A; JP7465419B2; BR112022017234A2; US11270466B2; JP2023517979A; US20210287402A1; WO2021183289A1; US20240193814A1; US20220084248A1

Abstract

일 실시예에서, 방법은 이미지 캡처링 모듈의 카메라에 의해 타겟의 제1 이미지를 캡처하는 단계를 포함한다. 상기 이미지 캡처링 모듈과 드럼은 고정물에 부착되고 상기 타겟은 드럼에 부착된다. 상기 방법은 또한 타겟의 상기 이미지의 가로 피치 거리에서 가로 픽셀의 개수를 결정하는 단계, 가로 픽셀의 개수에 기초하여 가로 객체 픽셀 크기를 결정하는 단계 및 상기 가로 객체 픽셀 크기에 기초하여 드럼 인코더 레이트를 결정하는 단계를 포함한다. 상기 드럼 인코더 레이트는 드럼 인코더에 프로그래밍된다. 상기 방법은 상기 드럼의 축에 관해 상기 타겟이 회전(rotated)되는 동안 상기 카메라에 의해 상기 타겟의 제2 이미지를 캡처하는 단계, 상기 제2 이미지의 세로 피치 거리에서 세로 픽셀의 개수를 결정하는 단계 및 상기 가로 픽셀의 개수를 상기 세로 픽셀의 개수에 비교하는 단계를 더 포함한다.

Description

이미지 캡처링 모듈을 보정하기 위한 시스템 및 방법

본 개시는 일반적으로 이미지 캡처링 모듈(image capturing module)에 관련되고, 보다 구체적으로 이미지 캡처링 모듈을 보정(calibrating)하기 위한 시스템 및 방법에 관련된 것이다.

특정 차량(Certain vehicles)은 차량 주변 환경 내 객체의 이미지를 캡처하기 위해 카메라를 사용한다. 이 이미지는 주변 환경 내의 객체를 식별 및/또는 찾는(locate) 데 사용될 수 있다. 그러나 차량이 움직이는 동안 차량에서 캡처된 이미지는 흐리거나(blurry) 왜곡되어(distorted) 객체의 부정확한 식별 및/또는 위치를 초래할 수 있다.

본 발명의 양태는 독립항에 제시되어 있고 바람직한 특징은 종속항에 제시되어 있다. 한 양태의 특징은 단독으로 또는 다른 양태와 조합하여 임의의 양태에 적용될 수 있다.

일 실시예에 따르면, 방법은 이미지 캡처링 모듈(image capturing module)의 카메라에 의해 타겟의 제1 이미지를 캡처하는 단계를 포함한다. 상기 이미지 캡처링 모듈과 드럼(drum)은 고정물(fixture)에 부착되고 상기 타겟은 상기 드럼에 부착된다. 상기 방법은 또한 상기 타겟의 이미지의 가로 피치 거리(lateral pitch distance)에서 가로 픽셀(lateral pixels)의 개수를 결정하고, 상기 가로 픽셀의 개수에 기초하여 가로 객체 픽셀 크기(lateral object pixel size)를 결정하는 단계 및 상기 가로 객체 픽셀 크기에 기초하여 드럼 인코더 레이트(drum encoder rate)를 결정하는 단계를 포함한다. 상기 드럼 인코더 레이트는 상기 드럼에 부착된 드럼 인코더에 프로그래밍된다. 상기 방법은 상기 드럼의 축에 관해 상기 타겟이 회전되는(rotated) 동안, 상기 이미지 캡처링 모듈의 상기 카메라에 의해 상기 타겟의 제2 이미지를 캡처하는 단계, 상기 제2 이미지의 하나의 세로 피치 거리(longitudinal pitch distance)에서 세로 픽셀(longitudinal pixels)의 개수를 결정하는 단계 및 상기 가로 픽셀의 개수를 상기 세로 픽셀의 개수에 비교하는 단계를 더 포함한다.

특정 실시예에서, 상기 드럼 인코더 레이트는 상기 드럼 인코더의 샤프트(shaft)의 하나의 회전(one revolution)에서 상기 드럼 인코더에 의해 생성된 전기 펄스의 개수이다. 일부 실시예에서, 상기 드럼 인코더 레이트는 상기 드럼의 둘레(circumference) 및 상기 가로 객체 픽셀 크기를 사용하여 계산된다. 상기 타겟은 복수의 흑백 정사각형(black and white squares)을 포함하는 체커보드 패턴(checkerboard pattern)일 수 있고, 상기 가로 피치 거리는 상기 복수의 정사각형 중 하나의 정사각형의 너비(width)를 나타낼 수 있고, 상기 세로 피치 거리는 상기 복수의 정사각형 중 하나의 정사각형의 길이(length)를 나타낼 수 있다.

특정 실시예에서, 상기 방법은 상기 가로 픽셀의 개수를 상기 세로 픽셀의 개수에 비교하는 것에 응답하여, 상기 가로 픽셀의 개수가 상기 세로 픽셀의 개수와 일치하는지 결정하는 단계 및 상기 드럼 인코더 레이트에 기초하여 차량 인코더 레이트(vehicle encoder rate)를 계산하는 단계를 포함한다. 일부 실시예에서, 상기 방법은 상기 차량 인코더 레이트를 차량(vehicle)의 바퀴에 부착된 차량 인코더로 프로그래밍하는 단계 및 상기 이미지 캡처링 모듈의 상기 카메라에 의해 제2 타겟의 이미지를 캡처하는 단계를 더 포함한다. 상기 이미지 캡처링 모듈은 상기 차량에 부착되고 상기 제2 타겟은 도로에 부착된다.

특정 실시예에서, 상기 방법은 상기 가로 픽셀의 개수를 상기 세로 픽셀의 개수에 비교하는 것에 응답하여 상기 가로 픽셀의 개수와 상기 세로 픽셀의 개수가 다르다는 것을 결정하는 단계, 상기 드럼 인코더 레이트를 조정된 드럼 인코더 레이트로 조정하는 단계 및 상기 조정된 드럼 인코더 레이트를 상기 드럼 인코더에 프로그래밍하는 단계를 포함한다. 상기 방법은, 상기 이미지 캡처링 모듈의 상기 카메라에 의해 상기 드럼의 축에 관해 상기 타겟이 회전(rotated)되는 동안 상기 타겟의 제3 이미지를 캡처하는 단계, 상기 제3 이미지의 하나의 세로 피치 거리에서 세로 픽셀의 개수를 결정하는 단계 및 상기 제3 이미지의 상기 하나의 세로 피치 거리에서의 세로 픽셀의 개수에 가로 픽셀의 개수를 비교하는 단계를 더 포함한다. 일부 실시예에서, 상기 방법은 일정한 조명 조건(constant lighting conditions)에서 상기 이미지 캡처링 모듈의 상기 카메라를 상기 타겟에 포커싱하는 단계 및 상기 타겟의 밝은 부분(light portion)과 어두운 부분(dark portion)의 경계를 식별하는 두 픽셀 사이의 최대 대비(maximum contrast)를 획득하는 단계를 포함한다.

다른 실시예에 따르면, 시스템은 고정물, 상기 고정물에 부착된 드럼, 상기 드럼에 부착된 타겟, 상기 드럼에 부착된 드럼 인코더, 및 상기 고정물에 부착된 이미지 캡처링 모듈을 포함한다. 상기 이미지 캡처링 모듈은 상기 타겟의 제1 이미지를 캡처하고 상기 드럼의 축에 관해 상기 타겟이 회전(rotated)되는 동안 상기 타겟의 제2 이미지를 캡처하는 카메라를 포함한다. 상기 시스템은 상기 카메라 및 상기 드럼 인코더에 통신 가능하게 연결된 하나 이상의 컨트롤러를 더 포함한다. 상기 하나 이상의 컨트롤러는 상기 타겟의 상기 이미지의 가로 피치 거리에서 가로 픽셀의 개수를 결정하고, 상기 가로 픽셀의 개수에 기초하여 가로 객체 픽셀 크기를 결정하고, 상기 가로 객체 픽셀 크기에 기초하여 드럼 인코더 레이트를 결정하며, 상기 드럼 인코더 레이트는 상기 드럼에 부착된 드럼 인코더에 프로그래밍된다. 상기 하나 이상의 컨트롤러는 상기 제2 이미지의 하나의 세로 피치 거리에서 세로 픽셀의 개수를 추가로 결정하고 상기 가로 픽셀의 개수를 상기 세로 픽셀의 개수에 비교한다.

또 다른 실시예에 따르면, 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 저장 매체는 프로세서에 의해 실행될 때 프로세서로 하여금 이미지 캡처링 모듈의 카메라에 의해 타겟의 제1 이미지를 캡처하는 것을 포함하는 동작을 수행하게 하는 명령어를 구현한다. 상기 이미지 캡처링 모듈과 드럼은 고정물에 부착되고 상기 타겟은 상기 드럼에 부착된다. 상기 동작은 또한 상기 타겟의 상기 이미지의 가로 피치 거리에서 가로 픽셀의 개수를 결정하는 것, 상기 가로 픽셀의 개수에 기초하여 가로 객체 픽셀 크기를 결정하는 것, 가로 객체 픽셀 크기에 기초하여 드럼 인코더 레이트를 결정하는 것을 포함하며, 상기 드럼 인코더 레이트는 상기 드럼에 부착된 드럼 인코더에 프로그래밍된다. 상기 동작은 상기 드럼의 축에 관해 상기 타겟이 회전(rotated)되는 동안, 상기 이미지 캡처링 모듈의 상기 카메라에 의해 상기 타겟의 제2 이미지를 캡처하는 것, 상기 제2 이미지의 하나의 세로 피치 거리에서 세로 픽셀의 개수를 결정하는 것 및 상기 가로 픽셀의 개수를 상기 세로 픽셀의 개수에 비교하는 것을 더 포함한다.

본 개시의 특정 실시예의 기술적 이점은 다음 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 본 개시는 이미지 캡처링 모듈을 현장 보정(field calibrate)하는데 요구되는 시간 및/또는 인력을 감소시킬 수 있는, 이미지 캡처링 모듈을 벤치 보정(bench calibrating)하기 위한 시스템 및 방법을 설명한다. 본 개시의 특정 실시예는 이동하는 도로를 시뮬레이션하기 위해 실험실에 위치한 회전(rotating)하는 드럼을 사용하며, 이를 통해 작업자(예: 컴퓨터 프로그래머)가 라이브 이미지로 최대 속도에서 보정 시스템을 테스트하는 것을 가능하게 한다. 이와 같이, 이미지 캡처링 모듈을 벤치 보정하기 위해 여기서 설명된 시스템 및 방법은 작업자가 위험한 조건(예: 중장비하에서 및 도로에서 작업)에서 현장에서 이미지 캡처링 모듈을 보정하는 데 인력이 소비하는 시간이 감소되고, 현장 인력의 수가 감소되고, 값비싼 현장 테스트 비용이 최소화되기 때문에 현장 보정의 안전성과 효율성을 개선시킬 수 있다. 본 개시에서 설명된 시스템 및 방법은 철도, 도로 및 수로를 포함하는 상이한 운송 기반시설에 일반화될 수 있다.

다른 기술적 이점은 하기 도면, 설명 및 청구범위로부터 당업자에게 용이하게 명백할 것이다. 더욱이, 특정 장점이 위에서 열거되었지만, 다양한 실시예는 열거된 장점의 전부, 일부를 포함하거나 또는 전혀 포함하지 않을 수 있다.

본 개시의 이해를 돕기 위해, 이제 첨부 도면과 함께 취해진 하기 설명이 참조된다:
도 1은 이미지 캡처링 모듈 및 차량 인코더를 현장 보정하는 것을 위한 예시적인 시스템을 도시한다.
도 2는 도 1의 시스템에 의해 사용될 수 있는 예시적인 이미지 캡처링 모듈을 도시한다.
도 3은 이미지 캡처링 모듈을 벤치 보정하기 위한 예시적인 시스템을 도시한다.
도 4는 이미지 캡처링 모듈을 현장 보정하기 위한 예시적인 방법을 도시한다.
도 5는 이미지 캡처링 모듈을 벤치 보정하기 위한 예시적인 방법을 도시한다. 및
도 6은 여기서 기술된 시스템 및 방법에 의해 사용될 수 있는 예시적인 컴퓨터 시스템을 도시한다.

특정 차량은 차량이 움직이는 동안 이미지를 캡처하는 이미지 캡처 시스템을 포함한다. 이 이미지는 머신 비전 모델에 의해 차량 주변의 환경에서 객체를 감지 및/또는 찾는(locate) 데 사용될 수 있다. 본 개시의 실시예는 이러한 시스템에 의해 사용되는 이미지 캡처링 모듈 및/또는 로터리 인코더(rotary encoder)를 보정하기 위한 시스템 및 방법을 설명한다. 이러한 보정 절차는 이 시스템에서 사용되는 이미지 캡처링 모듈과 로터리 인코더가 동기화되어, 선명하고 고대비이며 적절한 비례의 이미지(properly proportioned image)를 제공하는 것을 보장할 수 있다.

도 1 내지 도 6은 이미지 캡처링 모듈을 보정하기 위한 예시적인 시스템 및 방법을 도시한다. 도 1은 이미지 캡처링 모듈을 현장 보정하기 위한 예시적인 시스템을 도시하고, 도 2는 도 1의 시스템에 의해 사용될 수 있는 예시적인 이미지 캡처링 모듈을 도시한다. 도 3은 이미지 캡처링 모듈을 벤치 보정하기 위한 예시적인 시스템을 도시한다. 도 4는 이미지 캡처링 모듈을 현장 보정하기 위한 예시적인 방법을 도시하고, 도 5는 이미지 캡처링 모듈 및 드럼 인코더를 벤치 보정하기 위한 예시적인 방법을 도시한다. 도 6은 여기서 설명된 시스템 및 방법에 의해 사용될 수 있는 예시적인 컴퓨터 시스템을 도시한다.

도 1은 이미지 캡처링 모듈(140)을 현장 보정하기 위한 예시적인 시스템(100)을 도시한다. 시스템(100) 또는 그 일부는 이미지 캡처링 모듈(140)을 현장에서 보정하는 기업, 회사(예: 철도 회사, 운송 회사 등) 또는 정부 기관(예: 교통부, 공공안전부 등)과 같은 임의의 엔티티(entity)를 포함할 수 있는 엔티티와 연관될 수 있다. 시스템(100)의 요소들은 하드웨어, 펌웨어, 및 소프트웨어의 임의의 적절한 조합을 사용하여 구현될 수 있다. 예를 들어, 시스템(100)의 요소들은 도 6의 컴퓨터 시스템의 하나 이상의 구성요소를 사용하여 구현될 수 있다.

시스템(100)은 차량(110), 차량 인코더(120), 빔(beam, 130), 하나 이상의 이미지 캡처링 모듈(140), 컴퓨터(150), 네트워크(160) 및 타겟(170)을 포함한다. 시스템(100)의 차량(110)은 자동화된 이동이 가능한 임의의 기계이다. 차량(110)은 차(car), 기관차(locomotive), 트럭, 버스, 항공기, 또는 이동성에 적합한 임의의 다른 기계일 수 있다. 차량(110)은 빔(130)의 하나 이상의 구성요소(예: 센서, 카메라 등)가 이미지를 캡처할 수 있게 하는 임의의 속도(speed)로 작동할 수 있다. 예를 들어, 차량(110)은 시간당 65마일(miles per hour, mph)로 이동(travel)하는 레일 바운드 차량(rail bound vehicle)일 수 있다. 시스템(100)의 도로(Roadway, 112)는 차량(110)을 수용하는 임의의 경로(path)이다. 예를 들어, 차량(110)은 도로(112)를 따라 이동(travel)할 수 있다. 도로(112)는 길(road), 고속도로(highway), 철도 트랙(railroad track), 수로(water way) 등을 포함할 수 있다.

시스템(100)의 차량 인코더(120)는 로터리 인코더 또는 차축 로테이션(axle rotation)을 측정하는데 사용되는 다른 타이밍 장치이다. 차량 인코더(120)는 차축이 회전(revolution)하는 횟수를 측정할 수 있다. 차량 인코더(120)는 차량(110)의 차축에 부착될 수 있다. 차량 인코더(120)는 시스템(100)의 하나 이상의 구성요소에 물리적으로 및/또는 논리적으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 차량 인코더(120)는 이미지 캡처링 모듈(140)의 하나 이상의 카메라 및/또는 센서에 물리적으로 및/또는 논리적으로 연결될 수 있다. 다른 예로서, 차량 인코더(120)는 컴퓨터(150)에 물리적으로 및/또는 논리적으로 연결될 수 있다.

차량 인코더(120)는, 카메라가 차량(110)의 이동 속도(speed of travel)에 관계없이 같은(same) 원근(perspective) 및 비례(proportion)의 이미지를 캡처하는 것을 보장하기 위해, 컨트롤러를 통하여 이미지 캡처링 모듈(140)의 카메라와 통신할 수 있다. 예를 들어, 차량 인코더(120)는, 모든 카메라가 동시에 이미지를 찍는(taking images) 것을 보장하기 위해, 이미지 캡처링 모듈(140)의 다중 카메라와 동기화될 수 있다. 다른 예로서, 차량 인코더(120)는, 제1 속도(예: 시간당 10마일)로 차량(110)과 함께 이동(traveling)하는 카메라가 제2 속도(예: 시간당 65마일)로 차량(110)과 함께 이동(traveling)하는 카메라의 같은 원근 및 비례인 이미지를 캡처하는 것을 보장하기 위해, 이미지 캡처링 모듈(140)의 카메라와 동기화될 수 있다.

시스템(100)의 빔(130)은 이미지를 캡처하는데 사용되는 구성요소(예: 이미지 캡처링 모듈(140))를 포함(contain)하고 지향(orient)하는 구조이다. 특정 실시예에서, 빔(130)은 정적 물리적 객체(stationary physical objects)의 이미지를 캡처하는 동안 빔(130)이 움직이는 것을 제외하고는 평판 문서 스캐너와 유사하게 동작한다. 빔(130)은 차량(110)과 맞물린다(engages with). 예를 들어, 빔(130)은 차량(110)에 부착된 서브프레임에 볼트로 고정될 수 있다. 도 1에 도시된 실시예에서, 빔(130)은 2개의 단부 섹션(end sections) 및 중심 섹션(center section)을 포함하는 3개의 섹션을 갖는다. 빔(130)은 중심 섹션이 빔(130)의 중심을 향해 안쪽으로 구부러지는 갈매기형 날개(gullwing) 구성을 갖는다. 갈매기형 날개 구성은 빔(130) 내의 이미지 캡처링 모듈(140)의 이미지 캡처링 구성요소(예: 센서, 카메라 등)가 캡처되는 물리적 객체에 대해 적절하게 지향되도록 허용한다. 특정 실시예에서, 빔(130)의 중심 섹션은 생략되고, 각 단부 섹션은 차량(110)에 연결된다. 빔(130)은 금속(예: 강철 또는 알루미늄), 플라스틱, 또는 빔(130)의 구성요소(component)를 하우징(housing)하기에 그리고 빔(130)을 차량(110)에 부착하기에 적합한 임의의 다른 재료로 만들어질 수 있다.

빔(130)은 하나 이상의 개구(opening)를 포함할 수 있다. 개구는 빔(130) 내에 이미지 캡처링 모듈(140)의 배치를 제공할 수 있다. 개구는 이미지 캡처링 모듈(140)의 설치, 조정 및 유지보수를 허용할 수 있다. 빔(130)이 특정 크기 및 형상(shape)을 갖는 것으로 도 1에 도시되지만, 빔(130)은 이미지 캡처링 모듈(140)을 하우징(house)하고 지향하는데 적합한 임의의 크기 및 형상을 가질 수 있다. 빔(130)의 설계에 기여할 수 있는 다른 요인은 충격 저항, 진동 저항, 내후성(weatherproofing) 고려사항, 내구성, 유지 보수 용이성, 보정 고려사항 및 설치 용이성을 포함한다.

시스템(100)의 이미지 캡처링 모듈(140)은 차량(110)이 움직이는(in motion) 동안 이미지를 캡처하는데 사용된다. 각 이미지 캡처 모듈(140)은 하나 이상의 센서, 하나 이상의 카메라 등을 포함할 수 있다. 하나 이상의 이미지 캡처링 모듈(140)은 이미지 캡처링 모듈(140)이 차량(110)을 둘러싼 환경의 이미지를 캡처할 수 있게 하는 임의의 위치에서 차량(110)에 부착될 수 있다. 도 1에 도시된 실시예에서, 이미지 캡처링 모듈(140)은 빔(130) 내에 위치된다.

특정 실시예에서, 빔(130)의 각 단부 섹션은 하나 이상의 이미지 캡처링 모듈(140)을 하우징한다. 예를 들어, 빔(130)의 제1 단부 섹션은 레일의 침목(tie) 및 도상(ballast) 영역의 이미지를 캡처하는 2개의 하향 카메라(downward facing camera)를 포함하는 이미지 캡처링 모듈(140)을 하우징할 수 있다. 빔(130)의 제1 단부 섹션은 레일에 실질적으로 수평인 제1 단부 섹션의 부분에 2개의 하향 카메라를 하우징할 수 있다. 제1 단부 섹션 반대편에 있는 빔(130)의 제2 단부 섹션은 레일 및 레일 고정 시스템(rail fastening system)의 양측의 이미지를 캡처하는 2개의 앵글 카메라(angled camera)를 각각 포함하는 2개의 이미지 캡처링 모듈(140)을 하우징할 수 있다. 빔(130)의 제2 단부 섹션은 레일에 대한 각도(예: 45도 각도)에 있는 제2 단부 섹션의 부분에 4개의 앵글 카메라를 하우징할 수 있다.

이미지 캡처링 모듈(140)은 센싱 및/또는 측정 요구사항(requirement)에 따라 다양한 유형의 센서를 포함할 수 있다. 이미지 캡처링 모듈(140)에 하우징된 센서는 광학 센서(예: 가시광선(모노 및 컬러), 적외선, 자외선 및/또는 열화상 카메라), 모션 센서(예: 자이로스코프 및 가속도계), LIDAR(light detection and ranging) 센서, 초분광 센서(hyperspectral sensor), GPS(Global Positioning System) 센서 등을 포함할 수 있다. 광학 센서와 레이저는 편향(deflection) 또는 프로파일(profile)을 측정하는 광삼각법(laser triangulation)을 위해 함께 사용될 수 있다. LIDAR 센서는 3차원(three-dimensional; 3D) 포인트 클라우드 데이터를 생성하는 데 사용될 수 있다. 초분광 센서는 특정 파장 응답(specific wavelength response)을 위해 사용될 수 있다. 예시적인 이미지 캡처링 모듈(140)은 하기 도 2에 설명된다.

시스템(100)의 컴퓨터(150)는 시스템(100)에 대한 정보를 처리하는 데 사용될 수 있는 임의의 적절한 컴퓨팅 구성요소를 나타낸다. 컴퓨터(150)는 시스템(100)의 하나 이상의 구성요소를 조정(coordinate)할 수 있다. 컴퓨터(150)는 이미지 캡처링 모듈(140) 및/또는 차량 인코더(120)로부터 데이터를 수신할 수 있다. 컴퓨터(150)는 이미지 캡처링 모듈(140) 및/또는 차량 인코더(120)의 입력 및/또는 출력을 모니터링할 수 있다. 컴퓨터(150)는 사용자(예: 기술자)가 시스템(100)에 직접 관여(engage)하도록 하는 통신 기능을 포함할 수 있다. 예를 들어, 사용자는 컴퓨터(150)의 인터페이스(예: 스크린, 그래픽 사용자 인터페이스(graphical user interface; GUI) 또는 패널)를 통해 컴퓨터(150)에 액세스할 수 있다. 컴퓨터(150)는 랩탑 컴퓨터, 데스크탑 컴퓨터, 스마트폰, 태블릿, PDA(personal digital assistant), 웨어러블 컴퓨터 등일 수 있다. 컴퓨터(150)는 차량(110) 내부 또는 외부에 위치될 수 있다. 컴퓨터(150)는 네트워크(160)를 통해 시스템(100)의 하나 이상의 구성요소와 통신할 수 있다.

시스템(100)의 네트워크(160)는 시스템(100)의 구성요소들 간의 통신을 용이하게 하는 임의의 유형의 네트워크이다. 네트워크(160)의 하나 이상의 부분은 애드혹 네트워크(ad-hoc network), 인트라넷(intranet), 엑스트라넷(extranet), 가상 사설망(virtual private network, VPN), 근거리 네트워크(local area network, LAN), 무선 랜(wireless LAN, WLAN), 광역네트워크(wide area network, WAN), 무선 광역네트워크(wireless WAN, WWAN), 대도시 지역 네트워크(metropolitan area network, MAN), 인터넷의 일부, 공중 교환 전화 네트워크(Public Switched Telephone Network, PSTN)의 일부, 셀룰러 전화 네트워크, 3G 네트워크, 4G 네트워크, 5G 네트워크, Long Term Evolution(LTE) 셀룰러 네트워크, 이들 중 둘 이상의 조합 또는 기타 적절한 유형의 네트워크를 포함할 수 있다. 네트워크(160)의 하나 이상의 부분은 하나 이상의 액세스(예: 모바일 액세스), 코어 및/또는 에지 네트워크를 포함할 수 있다. 네트워크(160)는 사설 네트워크, 공용 네트워크, 인터넷을 통한 연결, 모바일 네트워크, WI-FI 네트워크, 블루투스 네트워크 등과 같은 임의의 통신 네트워크일 수 있다. 시스템(100)의 하나 이상의 구성요소는 네트워크(160)를 통해 통신할 수 있다. 예를 들어, 컴퓨터(150)는 이미지 캡처링 모듈(140) 및/또는 차량 인코더(120)로부터 정보를 수신하는 것을 포함하여 네트워크(160)를 통해 통신할 수 있다.

시스템(100)의 타겟(170)은 이미지 캡처링 모듈(140) 및/또는 차량 인코더(120)를 보정하는데 사용되는 객체이다. 특정 실시예에서 타겟(170)은 이미지 캡처링 모듈(140)의 선명한 시야에 배치된다. 예를 들어, 타겟(170)은 이미지 캡처링 모듈(140)의 카메라의 선명한 시야에서 도로(112)(예: 철도 트랙)에 고정(secure)될 수 있다. 타겟(170)은 보정 패턴을 포함한다. 보정 패턴은 적절한 크기, 형상 및/또는 디자인일 수 있다. 보정 패턴 디자인은 체커보드 패턴(checkerboard pattern), 체스판 패턴, 원형 격자 패턴, 차루코보드 패턴(ChArUcoboard pattern) 등을 포함할 수 있다. 예를 들어, 보정 패턴은 다수의 흑백 사각형을 포함하는 인쇄된 흑백 체커보드 패턴일 수 있다. 보정 패턴은 0.375인치와 2.0인치 사이(예: 0.5인치, 1.0인치 등)의 피치를 가질 수 있다. 피치는 체커보드 패턴의 한 사각형(square)의 길이/너비를 나타낸다. 특정 실시예에서, 보정 패턴은 같지 않은(unequal) 길이 대 너비 비율(ratio)을 갖는 단위(unit)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 각 단위(unit)의 길이는 각 단위의 너비의 두 배일 수 있다.

작동에서, 차량 인코더 레이트는 차량 인코더(120)에 프로그래밍된다. 차량 인코더 레이트는 차량 인코더(120)의 샤프트의 하나의 회전(one revolution)에서 차량 인코더(120)에 의해 생성된 전기 펄스의 개수이다. 차량 인코더 레이트는 하기 도 3 및 도 5에 설명되는 바와 같이 벤치 보정 절차 도중에 이전에 생성된 보정 데이터로부터 결정될 수 있다. 만약 벤치 보정 데이터가 가용(available)하지 않은 경우, 차량 인코더 레이트에 대한 임의의 초기 값이 차량 인코더(120)에 프로그래밍될 수 있다. 특정 실시예에서, 차량 인코더(120)에 프로그래밍되는 차량 인코더 레이트는 정수이다. 특정 실시예에서, 작업자(operator)는 차량 인코더 레이트를 차량 인코더(120)에 프로그래밍한다.

시스템(100)의 이미지 캡처링 모듈(140) 및 차량 인코더(120)는 차량(110)에 고정(secure)된다. 시스템(100)의 타겟(170)은 보정될 이미지 캡처링 모듈(140)의 카메라의 관점에서 도로(112)에 고정된다. 타겟(170)은 이미지 캡처링 모듈(140)의 카메라 축에 수직으로 위치된다. 이미지 캡처 모듈(140)의 카메라가 활성화되고, 작업자는 일정한 조명 조건(constant lighting conditions)에서 카메라의 현재 포커스를 관측한다. 만약 타겟(170)의 밝은 부분과 어두운 부분의 경계를 식별하는 두 픽셀 사이의 대비(contrast)가 최대 획득 가능한 대비보다 작으면(또는 벤치 보정 절차 도중에 관측된 것보다 작으면) 작업자는 카메라의 포커스 메커니즘을 언락(unlock)하고 최대 대비가 달성될 때까지 포커스를 조정한다. 그 후로(then), 포커스 메커니즘이 락킹(lock)된다.

이미지 캡처링 모듈(140)은 네트워크(160)를 통해 컴퓨터(150)에 연결된다. 컴퓨터(150)는 이미지 캡처링 소프트웨어를 포함한다. 이미지 캡처링 모듈(140)은 컴퓨터(150)에 표시되는 타겟(170)의 제1 이미지를 캡처한다. 작업자는 타겟(170)의 제1 이미지의 가로 피치 거리에서 가로(예: 크로스 웹(cross-web)) 픽셀의 개수를 결정하고, 타겟(170)의 피치를 피치 영역의 가로 픽셀의 개수로 나눔으로써 가로 객체 픽셀 크기(object pixel size; OPS)를 결정한다. 그 후로, 시험 차량 인코더 레이트(trial vehicle encoder rate)는 차량(110)의 바퀴 둘레를 가로 OPS로 나눔으로써 결정된다. 만약 시험 차량 인코더 레이트가 차량 인코더(120)에 프로그래밍된 초기 차량 인코더 레이트와 다른 경우, 시험 차량 인코더 레이트가 차량 인코더(120)에 프로그래밍된다. 컴퓨터(150)의 이미지 캡처링 소프트웨어는 차량 인코더(120)에서 트리거(trigger off)되고, 차량(110)은 타겟(170) 위로 앞으로 또는 뒤로(forward or backward) 이동된다.

이미지 캡처링 장치(140)는 차량(110)이 타겟(170) 위로 이동되는 동안 타겟(170)의 제2 이미지를 캡처한다. 컴퓨터(150)의 작업자는 제2 이미지의 각각의 한 세로 피치 거리에서 밝거나 어두운 세로(예: 다운-웹) 픽셀의 개수를 결정(예: 카운트)하고 가로 픽셀의 개수를 세로 픽셀의 개수에 비교한다. 만약 가로 픽셀의 개수가 세로 픽셀의 개수와 일치하면, 이미지 캡처링 모듈(140) 및 차량 인코더(120)가 보정된다. 가로 픽셀의 개수가 세로 픽셀의 개수와 다른 경우, 가로 픽셀의 개수가 세로 픽셀의 개수와 일치할 때까지 차량 인코더 레이트가 조정된다. 이와 같이, 시스템(100)은 차량(110)을 둘러싼 환경에서 객체를 정확하게 식별하는데 사용될 수 있는 시스템(100)에 의해 충분한 이미지가 캡처되는 것을 보장하기 위해 이미지 캡처링 모듈(140) 및 차량 인코더(120)를 보정하는 데 사용될 수 있다.

비록 도 1은 차량(110), 차량 인코더(120), 빔(130), 이미지 캡처링 모듈(140), 컴퓨터(150), 네트워크(160) 및 타겟(170)의 특정 배열을 도시하나, 본 개시는 차량(110), 차량 인코더(120), 빔(130), 이미지 캡처링 모듈(140), 컴퓨터(150), 네트워크(160) 및 타겟(170)의 임의의 적절한 배열을 고려한다. 예를 들어, 컴퓨터(150)는 차량(110) 내부에 위치될 수 있다. 차량(110), 차량 인코더(120), 빔(130), 이미지 캡처링 모듈(140) 및 컴퓨터(150)는 물리적으로 또는 논리적으로 전체적으로 또는 부분적으로 서로 같은 위치에 있을 수 있다.

비록 도 1은 특정 개수의 차량(110), 차량 인코더(120), 빔(130), 이미지 캡처링 모듈(140), 컴퓨터(150), 네트워크(160) 및 타겟(170)을 도시하나, 본 개시는 임의의 적절한 개수의 차량(110), 차량 인코더(120), 빔(130), 이미지 캡처링 모듈(140), 컴퓨터(150), 네트워크(160) 및 타겟(170)을 고려한다. 예를 들어, 시스템(100)은 차량(110)의 전단(front end)에 제1 빔(130) 및 차량(110)의 후단(rear end)에 제2 빔(130)을 포함할 수 있다. 다른 예로서, 시스템(100)은 다수의 컴퓨터(150)를 포함할 수 있다. 시스템(100)의 하나 이상의 구성요소는 도 6의 컴퓨터 시스템의 하나 이상의 구성요소를 사용하여 구현될 수 있다.

도 2는 도 1의 시스템(100)에 의해 사용될 수 있는 예시적인 이미지 캡처링 모듈(140)을 도시한다. 이미지 캡처링 모듈(140)은 카메라(210), 렌즈(220), 탑 플레이트(230), 베이스 플레이트(240), 커버 플레이트(250), 볼트(260) 및 개구(270)를 포함한다. 카메라(210)는 이미지를 캡처하는 임의의 장치이다. 예를 들어, 카메라(210)는 도 1의 타겟(170)의 이미지를 캡처할 수 있다. 다른 예로서, 카메라(210)는 레일 구성요소(예: 레일 조인트, 스위치, 철차(frog), 패스너(fastener), 밸러스트(ballast), 레일 헤드(rail head) 및/또는 레일 침목(rail tie))의 이미지를 캡처할 수 있다. 특정 실시예에서, 카메라(210)는 하나 이상의 센서를 포함한다.

하나 이상의 카메라(210)는 상이한 각도들에서 이미지들을 캡처할 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 카메라(210)는 임의의 주어진 위치에서 철도 시스템의 양 레일의 이미지를 캡처할 수 있다. 각 빔(예: 도 1의 빔(130))은 다수의 카메라(210)를 포함할 수 있다. 빔은 타겟(예: 도 1의 타겟(170)), 물리적 객체 등의 오버헤드 이미지를 캡처하기 위해 곧바로 아래로 조준된 제1 카메라(210)를 포함할 수 있다. 빔은 타겟, 물리적 객체 등의 앵글 이미지(angled image)를 캡처하기 위해 하방(downward) 및 외측으로(outward) 조준된 제2 카메라(210)를 포함할 수 있다.

카메라(210)는 라인 스캔 카메라일 수 있다. 라인 스캔 카메라는 단일 행(single row)의 픽셀들을 포함한다. 카메라(210)는 듀얼 라인 스캔 카메라일 수 있다. 듀얼 라인 스캔 카메라는 동시에 캡처 및/또는 처리될 수 있는 두 행의 픽셀을 포함한다. 카메라(210)가 물리적 객체 위로 이동함에 따라, 카메라(210)는 물리적 객체의 완전한 이미지가 소프트웨어가 라인 단위로(line by line) 복원(reconstruct)될 수 있도록 이미지를 캡처할 수 있다. 카메라(210)는 최대 140kHz의 캡처 레이트(capture rate)를 가질 수 있다. 카메라(210)는 크기가 적어도 1/16인치인 물리적 객체를 감지하기 위한 옵틱스(optics) 및 해상도를 가질 수 있다. 특정 실시예에서, 카메라(210)는 카메라(210)의 센서에 입사광을 포커스하고 지향(direct)시키는 렌즈(220)를 포함한다. 렌즈(220)는 유리 조각 또는 다른 투명한 물질(transparent substance)일 수 있다. 렌즈(220)는 임의의 적합한 재료(예: 강철, 알루미늄, 유리, 플라스틱 또는 이들의 조합)로 이루어질 수 있다.

탑 플레이트(230) 및 베이스 플레이트(240)는 이미지 캡처링 모듈(140)(예: 카메라(210) 또는 센서)의 하나 이상의 구성요소를 배치(position), 지지(support) 및/또는 안정화(stabilize)하는데 사용되는 구조적 요소이다. 탑 플레이트(230) 및 바텀 플레이트(bottom plate)(540)는 임의의 적합한 재료(예: 강철, 알루미늄, 플라스틱, 유리 등)로 이루어질 수 있다. 탑 플레이트(230)는 하나 이상의 볼트(260)로 베이스 플레이트(240)에 연결될 수 있다. 볼트(260)(예: 잭 볼트)는 카메라(210)의 피치 및/또는 롤 지향(orientation)을 변경(alter)하는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 볼트(260)는 탑 플레이트(230)와 베이스 플레이트(240) 사이의 유효 높이를 변경하는데 사용될 수 있다. 탑 플레이트(230) 및/또는 베이스 플레이트(240)는 이미지 캡처링 모듈(140)의 진동 및/또는 충격을 감소시키도록 조정될 수 있다. 탑 플레이트(230) 및/또는 베이스 플레이트(240)는 카메라(210) 및 렌즈(220)가 추운 날씨 동안 작동하도록 따뜻한 환경을 제공하기 위한 저항성 가열 요소(resistive heating element)를 포함할 수 있다.

커버 플레이트(250)는 베이스 플레이트(240)를 커버(cover)하는 플레이트이다. 커버 플레이트(250)는 적절한 재료(예: 유리, 강철, 알루미늄 등)로 이루어질 수 있다. 커버 플레이트(250)는 개구(270)를 포함한다. 개구(270)는 카메라(210)의 렌즈가 물리적 객체를 보는 조리개(aperture)로서 기능(serve)할 수 있다. 개구(270)는 카메라(210)의 센서에 도달하도록 주변 환경으로부터 센싱된 신호의 전송을 허용한다. 개구(270)는 카메라(210)의 시야(view)를 수용(accommodate)하기 위해 임의의 적절한 크기(예: 타원형, 직사각형 등)일 수 있다. 카메라(210)의 렌즈(220)는 개구(270) 바로 위에 배치될 수 있다.

비록 도 2는 카메라(210), 렌즈(220), 탑 플레이트(230), 베이스 플레이트(240), 커버 플레이트(250), 볼트(260), 및 개구(270)의 특정 배열을 도시하나, 본 개시는 카메라(210), 렌즈(220), 탑 플레이트(230), 베이스 플레이트(240), 커버 플레이트(250), 볼트(260), 및 개구(270)의 임의의 적절한 배열을 고려한다. 비록 도 2는 특정 개수의 카메라(210), 렌즈(220), 탑 플레이트(230), 베이스 플레이트(240), 커버 플레이트(250), 볼트(260), 및 개구(270)를 도시하나, 본 개시는 임의의 적절한 개수의 카메라(210), 렌즈(220), 탑 플레이트(230), 베이스 플레이트(240), 커버 플레이트(250), 볼트(260), 및 개구(270)를 고려한다. 예를 들어, 이미지 캡처링 모듈(140)은 다수의 카메라(210)를 포함할 수 있다. 다른 예로서, 특정 실시예에서 이미지 캡처링 모듈(140)은 도 2에 도시된 특정 구성요소(예: 베이스 플레이트(240))를 포함하지 않을 수 있다. 이미지 캡처링 모듈(140)의 하나 이상의 구성요소는 도 6의 컴퓨터 시스템의 하나 이상의 요소를 사용하여 구현될 수 있다.

도 3은 이미지 캡처링 모듈(140)을 벤치 보정하기 위한 예시적인 시스템(300)을 도시한다. 벤치 보정은 실제 프로세스 그 자체를 사용하여 현장에서 이미지 캡처링 모듈(140)을 보정하는 것보다 프로세스를 시뮬레이션하기 위한 보정 장치를 사용한 벤치에서 이미지 캡처링 모듈(140)이 보정되는 보정 절차를 포함한다. 시스템(300)은 이미지 캡처링 모듈(140) 아래에서 이동하는 도로(예: 도 1의 도로(112))를 시뮬레이션한다. 시스템(300) 또는 그 일부는 이미지 캡처링 모듈(140)을 벤치 보정하는 정부 기관(예: 교통부, 공공안전부 등), 기업 또는 회사(예: 철도 회사, 운송 회사 등)와 같은 임의의 엔티티(entity)를 포함할 수 있는 엔티티와 연관될 수 있다. 시스템(300)의 요소들은 하드웨어, 펌웨어 및 소프트웨어의 임의의 적절한 조합을 사용하여 구현될 수 있다. 예를 들어, 시스템(300)의 요소들은 도 6의 컴퓨터 시스템의 하나 이상의 구성요소를 사용하여 구현될 수 있다.

도 3의 시스템(300)은 이미지 캡처링 모듈(140), 컴퓨터(150), 네트워크(160), 고정물(310), 드럼(320), 모터(330), 모터 컨트롤러(340) 및 드럼 인코더(350)를 포함한다. 시스템(300)의 고정물(310)은 시스템(300)의 하나 이상의 구성요소를 지지하는데 사용되는 임의의 구조이다. 고정물(310)은 하나 이상의 프레임, 패널, 버팀대(brace), 패스너(예: 나사, 볼트 등) 등을 포함할 수 있다. 시스템(300)의 하나 이상의 구성요소는 고정물(300)에 설치될 수 있다. 도 3에 도시된 실시예에서, 이미지 캡처링 모듈(140), 드럼(320), 모터(330), 모터 컨트롤러(340) 및 드럼 인코더(350)가 고정물(310)에 설치된다.

이미지 캡처링 모듈(140)은 이미지 캡처링 모듈(140)과 타겟(322) 사이의 정해진 작동 거리(working distance)를 가진 고정물(310)에 설치된다. 이 작동 거리는 노미널 작동 거리(nominal working distance)이며 이미지 캡처 모듈(140)을 활용하는 상이한 차량(예: 도 1의 차량(110)) 간에 약간 다를 수 있다. 특정 실시예에서, 이미지 캡처 모듈(140)과 도 3의 타겟(322) 사이의 고정된(fixed) 작동 거리는 도 1의 차량(110)에 설치된 이미지 캡처링 모듈(140)과 도1의 도로(112)에 고정된(secured) 타겟(170) 사이의 고정된(fixed) 작동 거리와 실질적으로(예: 5% 이내) 동일(equal)하다. 이미지 캡처링 모듈(140)은 시스템(300)의 하나 이상의 구성요소에 물리적으로 및/또는 논리적으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 이미지 캡처링 모듈(140)은 드럼 인코더(350)에 물리적으로 및/또는 논리적으로 연결될 수 있다. 다른 예로서, 이미지 캡처링 모듈(140)은 컴퓨터(150)에 물리적으로(예: 유선 연결을 통해) 및/또는 논리적으로(예: 네트워크(160)를 통해) 연결될 수 있다.

시스템(300)의 드럼(320)은 축(360)에 관해 회전(rotates)하는 객체이다. 드럼(320)은 이미지 캡처링 모듈(140) 아래에서 이동하는 도로(예: 도 1의 도로(112))를 시뮬레이션하는데 사용된다. 드럼(320)은 축(360)에 관해 회전(rotation)을 허용하는 임의의 적절한 형상 또는 크기일 수 있다. 도 3에 도시된 실시예에서, 드럼(320)은 원통형이다. 특정 실시예에서, 축(360)은 드럼(320)의 중심을 통과한다. 드럼(320)은 축(360)을 따라 위치한 샤프트에 관해 회전(rotate)할 수 있다. 예를 들어, 원통형 샤프트는 드럼(320)의 코어(core)의 길이(또는 그 일부)를 따라 배치될 수 있고, 드럼(320)은 샤프트 중에서(among) 회전(rotate)할 수 있다. 드럼(320)은 임의의 적합한 재료(예: 플라스틱, 금속, 목재, 직물, 이들의 조합 등)일 수 있다. 예를 들어, 드럼(320)은 각 단부에 금속 캡이 있는 중공 플라스틱 실린더(hollow plastic cylinder)일 수 있다. 드럼(320)의 샤프트는 각 금속 캡의 중심을 통과할 수 있다.

시스템(100)의 타겟(322)은 카메라(120) 및/또는 드럼 인코더(320)를 보정하는데 사용되는 객체이다. 시스템(300)의 타겟(322)은 드럼(320)에 부착된다. 타겟(322)은 드럼 인코더(350)와 동축으로 동기화되어 위치된다. 타겟(322)은 임의의 적합한 재료(예: 종이, 직물, 플라스틱, 잉크, 이들의 조합 등)일 수 있다. 특정 실시예에서, 타겟(322)은 하나 이상의 패스너(예: 접착제, 나사, 핀, 못 등)를 사용하여 드럼(320)에 고정(fasten)될 수 있다. 예를 들어, 타겟(322)은 드럼(320)의 내부 표면 또는 외부 표면에 접착(glue)될 수 있다. 특정 실시예에서, 드럼(322)은 중공의(hollow) 투명한 튜브(clear tube)이고, 타겟(322)은 타겟(322)이 드럼(322)의 외부에서 보이도록 중공의 투명한 튜브의 내부 표면에 배치된다. 일부 실시예에서, 타겟(322)은 드럼(320)의 일부이다. 예를 들어, 타겟(322)은 드럼(320)에 직접 인쇄될 수 있다.

타겟(322)은 보정 패턴(324)을 포함한다. 보정 패턴(324)은 임의의 적절한 크기, 형상 및/또는 디자인일 수 있다. 보정 패턴(324) 디자인은 체커보드 패턴, 체스판 패턴, 원형 격자 패턴, 차루코보드(ChArUcoboard) 패턴 등을 포함할 수 있다. 예를 들어, 보정 패턴(324)은 0.375인치와 2.0인치 사이(예: 0.5인치, 1인치 등)의 피치를 갖는 인쇄된 흑백 체커보드 패턴일 수 있다. 피치는 체커보드 패턴의 한 사각형의 길이/너비를 나타낸다. 특정 실시예에서, 보정 패턴(324)은 같지 않은 길이 대 너비 비율을 갖는 단위를 포함할 수 있다. 예를 들어, 각 단위의 길이는 각 단위의 너비의 두 배일 수 있다. 타겟(322)의 보정 패턴(324)은 도 1의 타겟(170)의 보정 패턴과 동일하다. 특정 실시예에서, 타겟(322) 및 도 1의 타겟(170)은 같은 타겟이다.

시스템(300)의 모터(330)는 드럼(320)의 회전(rotation)을 개시하는 임의의 기계이다. 모터(330)는 교류(alternating current; AC) 모터, 직류(direct current; DC) 모터, 단상 모터(예: 115/230볼트), 3상 모터(예: 230/460볼트) 등 일 수 있다. 모터는 1000 내지 8000(예: 1700 내지 1800)의 분당 회전 수(revolutions-per-minute, RPM) 범위를 가질 수 있다. 모터(330)는 물리적으로 또는 논리적으로 드럼(320)에 연결될 수 있다. 예를 들어, 벨트(370)는 모터(330)를 드럼(320)의 축(360)을 통과하는 로드(rod)에 연결하는데 사용될 수 있다. 벨트(370)는 모터(330)로부터 드럼(320)으로 구동을 전달하는데 사용된다. 모터(330)는 임의의 적절한 위치에서 고정물(310)에 부착될 수 있다. 도 3에 도시된 실시예에서, 모터(330)는 고정물(310)의 베이스에 부착된다.

시스템(300)의 모터 컨트롤러(340)는 모터(330)의 동작을 제어한다. 예를 들어, 모터 컨트롤러(340)는 모터(330)의 회전(rotation)을 개시하고, 모터(330)의 속도를 조정하는 등을 위해 사용될 수 있다. 특정 실시예에서, 모터 컨트롤러(340)는 한 명 이상의 사용자에 의해 수동으로 작동된다. 모터 컨트롤러(340)는 한 명 이상의 사용자(예: 작업자, 기술자 등)가 정보를 입력할 수 있도록 하는 하나 이상의 버튼, 스위치, 디스플레이, 터치 센서, GUI 등을 포함할 수 있다. 예를 들어, 모터 컨트롤러(340)는 사용자가 모터를 켜고/끄도록 하는 온/오프 스위치, 모터의 속도를 증가시키거나 감소시키는 업/다운 버튼 등을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 모터 컨트롤러(340)는 네트워크(160)를 통해 컴퓨터(150)에 연결될 수 있으며, 이는 모터 컨트롤러(340)가 원격으로 작동될 수 있게 한다. 모터(330) 및 모터 컨트롤러(340)는 사용자 선택 가능한 레이트(user selectable rate)로(예: 시간당 10 내지 70마일) 드럼(320)을 구동한다. 특정 실시예에서, 드럼(320)은 도 1의 차량(110)의 최대 속도(예: 65 또는 70 mph)에 비례하여 구동된다.

시스템(300)의 드럼 인코더(350)는 로터리 인코더 또는 차축 회전(rotation)을 측정하는데 사용되는 다른 타이밍 장치이다. 드럼 인코더(350)는 도 1의 시스템(100)에서 사용되는 차량 인코더(120)와 동일하다(예: 같은 제조사 및 모델). 드럼 인코더(350)는 차축이 회전하는(make a revolution) 횟수를 측정할 수 있다. 드럼 인코더(350)는 시스템(300)의 하나 이상의 구성요소에 물리적으로 및/또는 논리적으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 드럼 인코더(350)는 드럼(320)에 물리적으로 부착될 수 있다. 다른 예로서, 드럼 인코더(350)는 이미지 캡처링 모듈(140)에 물리적으로 및/또는 논리적으로 연결될 수 있다. 또 다른 예로서, 드럼 인코더(350)는 컴퓨터(150)에 물리적으로(예: 유선 연결을 통해) 및/또는 논리적으로(예: 네트워크(160)를 통해) 연결될 수 있다.

작동에서, 사용자(예: 작업자)는 고정물(310)에 이미지 캡처링 모듈(140)(또는 그것의 도 2의 카메라(210)과 같은 부분)을 설치하고, 이미지 캡처링 모듈(140)(예: 도 2의 카메라(210))의 하나 이상의 구성요소를 컴퓨터(150)(예: 컴퓨터)에 연결한다. 컴퓨터(150)는 이미지 캡처링 소프트웨어를 포함한다. 사용자는 이미지 캡처링 모듈(140)의 전원을 킨다(예: 스위치 온 한다). 사용자는 이미지 캡처링 모듈(140)의 포커스 락킹 메커니즘(focus locking mechanism)을 언락하고, 일정한 조명 조건 하에서 이미지 캡처링 모듈(140)의 카메라를 타겟(322)에 포커스한다. 성공적인 포커스는 타겟(322)의 보정 패턴(324)(예: 체커보드 패턴)의 밝은 부분과 어두운 부분의 경계를 식별하는 2개의 픽셀 사이에서 최대 대비를 획득하는 경우 달성된다. 그 후로, 사용자는 이미지 캡처링 모듈(140)의 포커싱 메커니즘을 락킹한다. 컴퓨터(150)에 표시(display)된 이미지로부터, 사용자는 이미지 캡처링 모듈(140)의 카메라의 시야각(field of view)(380)의 중간에 있는 타겟(322) 상의 흑색 또는 백색 영역을 관측한다. 시야각(380)은 이미지 캡처링 모듈(140)의 카메라가 전자기 방사선을 픽업(pick up)하는 각도를 나타낼 수 있다. 시야각(380)은 컴퓨터(150) 상에 표시되는 이미지의 영역에 의해 제한될 수 있다. 컴퓨터(150)의 작업자는 타겟(322)의 가로 피치 거리에 대해 X 방향으로 밝은 픽셀 또는 어두운 픽셀의 개수를 카운트(count)한다. 도 3의 도시된 실시예에서, X방향은 축(360)에 평행하다. 가로 객체 픽셀 크기(OPS)는 타겟(322)의 가로 피치 거리를 가로 피치 거리의 픽셀의 수로 나눔으로써 계산된다. 예를 들어, 만약 타겟(322)의 가로 피치 거리가 1인치와 동일하고 타겟(322)의 1인치 피치 거리에 대한 픽셀 수가 52인 경우, OPS는 1인치를 52로 나눈 것과 동일하며, 이는 픽셀당 0.01923인치와 동일하다. OPS는 규정된(prescribed) 작동 거리(예: 이미지 캡처링 모듈(140)의 카메라와 타겟(322) 사이의 거리)에서 하나의 픽셀이 나타내는 실제 물리적 치수(true physical dimension)를 지시한다.

OPS를 측정하고 보정하는 것은 이미지 캡처링 모듈(140)에 의해 캡처된 이미지에 그려진(depicted) 객체가 적절하게 비례하고(properly proportioned), 이미지 캡처링 모듈(140)이 현장 동작 시 픽셀 간에 손실되는 데이터가 없음을 보장한다. 특정 실시예에서, 픽셀은 정사각형 또는 대략적으로 (예: 2% 허용오차(tolerance) 내에서 동일한 길이 및 너비를 가지는) 정사각형이다. 허용(allowance)은 드럼 인코더(350) 및/또는 이미지 캡처링 모듈(140)의 카메라의 제한으로 인해 허락될 수 있다.

드럼 인코더(350)에 대한 인코더 레이트는 OPS에 기초하여 결정된다. 드럼 인코더 레이트는 드럼 인코더(350)의 샤프트의 하나의 회전(one revolution)에서 드럼 인코더(350)에 의해 생성된 전기 펄스의 개수이다. 드럼 인코더 레이트는 드럼(320)의 둘레를 가로 OPS로 나눈 것과 동일하다. 예를 들어, 만약 드럼 둘레가 10.5인치 직경 드럼에 대해 32.9867인치이고 가로 OPS가 0.01923인치인 경우, 드럼 인코더 레이트는 회전(revolution) 당 32.9867인치를 0.01923인치로 나눈 것이며, 이는 회전(revolution) 당 1715.31펄스(픽셀)와 동일하다.

특정 실시예에서, 드럼 인코더 레이트는 정수 값으로 드럼 인코더(350)에 프로그래밍된다. 예를 들어, 드럼 인코더(350)는 회전(revolution) 당 1715 또는 1716 펄스로 프로그래밍될 수 있다. 사용자는 저속으로 드럼(320)을 회전(rotate)시키도록 모터 컨트롤러(340)를 설정할 수 있다. 저속은 5 내지 20 mph 범위 내(예: 10mph)에 있을 수 있다. 이미지 캡처링 모듈(140)은 드럼(320)이 저속으로 회전(rotating)하는 동안 이미지를 수집하고, 수집된 이미지를 컴퓨터(150)에게 통신한다. 컴퓨터(150)의 작업자는 타겟(322) 상에 1 세로 피치 거리에서 Y 방향의 밝은 픽셀 또는 어두운 픽셀의 개수를 결정(예: 카운트)한다. 도 3의 도시된 실시예에서, Y 방향은 축(360)에 수직이다.

그 후로, 사용자는 고속으로 드럼(320)을 회전(rotate)시키도록 모터 컨트롤러(340)를 설정한다. 고속은 시간당 50 내지 80마일(miles per hour; mph) 범위 내(예: 65mph)에 있을 수 있다. 고속은 도 1의 차량(110)의 최고 속도를 나타낼 수 있다. 이미지 캡처링 모듈(140)은 드럼(320)이 고속으로 회전(rotating)하는 동안 이미지를 수집하고 수집된 이미지를 컴퓨터(150)에게 통신한다. 컴퓨터(150)의 작업자는 세로 방향 Y로 타겟(322) 상에 1 피치 거리에 있는 밝은 픽셀 또는 어두운 픽셀의 개수를 결정(예: 카운트)한다. 고속 및 저속 세로 픽셀 카운트(longitudinal pixel counts)는 카메라 픽셀이 가로 방향 및 세로 방향으로 물리적 공간을 동일하게 나타내는지를 결정하기 위하여 가로 픽셀 수(lateral pixel counts)와 비교된다. 만약 세로 픽셀 카운트가 가로 픽셀 카운트와 다른 경우, 다른 드럼 인코더 레이트가 드럼 인코더(350)에 프로그래밍될 수 있고, 위 프로세스가 가로 방향 및 세로 방향에서의 픽셀 카운트에 대한 새로운 드럼 인코더 레이트의 효과를 비교하기 위해 반복될 수 있다.

그 후로, 가장 가까운 정사각형 픽셀(the closest square pixel)을 생성하는 드럼 인코더 레이트가 기록되고 이미지 캡처링 모듈(140)에 할당된다. 만약 도1의 차량(110)의 바퀴 직경이 알려진 경우, 그 후로 차량(110)에 대한 차량 인코더 레이트가 계산될 수 있다. 차량 인코더 레이트는 차량 인코더(120)의 샤프트의 하나의 회전(one revolution)에서 차량 인코더(120)에 의해 생성된 전기 펄스의 개수이다. 차량 인코더 레이트는 도 1의 차량(110)의 바퀴 둘레를 드럼(320)의 드럼 둘레로 나눈 것에 드럼 인코더 레이트를 곱한 것과 동일하다. 예를 들어, 만약 차량(110)의 바퀴 둘레가 113.097인치이고, 드럼(320)의 드럼 둘레가 32.9867인치이고, 드럼 인코더 레이트가 회전(revolution) 당 32.9867인치인 경우, 차량 인코더 레이트는 133.097인치를 32.9867인치로 나누고 회전(revolution) 당 1715 펄스로 곱한 것인, 회전(revolution) 당 5881 펄스와 동일하다. 사용자는 차량 인코더 레이트를 도 1의 시스템(100)의 차량 인코더(120)에 프로그래밍할 수 있고, 이는 이미지 캡처링 모듈(140)을 현장 보정하는 데 요구되는 시간 및/또는 리소스를 감소시킬 수 있다.

비록 도 3은 이미지 캡처링 모듈(140), 컴퓨터(150), 네트워크(160), 고정물(310), 드럼(320), 모터(330), 모터 컨트롤러(340) 및 드럼 인코더(350)의 특정 배열을 도시하지만, 본 개시는 이미지 캡처링 모듈(140), 컴퓨터(150), 네트워크(160), 고정물(310), 드럼(320), 모터(330), 모터 컨트롤러(340) 및 드럼 인코더(350)의 임의의 적절한 배열을 고려한다. 예를 들어, 모터(330) 및 모터 컨트롤러(340)는 단일 구성요소일 수 있다. 이미지 캡처링 모듈(140), 컴퓨터(150), 고정물(310), 드럼(320), 모터(330), 모터 컨트롤러(340) 및 드럼 인코더(350)는 전체적으로 또는 부분적으로 서로 물리적으로 또는 논리적으로 같은 위치에(co-located with) 있을 수 있다.

비록 도 3은 특정 개수의 이미지 캡처링 모듈(140), 컴퓨터(150), 네트워크(160), 고정물(310), 드럼(320), 모터(330), 모터 컨트롤러(340) 및 드럼 인코더(350)를 도시하지만, 본 개시는 이미지 캡처링 모듈(140), 컴퓨터(150), 네트워크(160), 고정물(310), 드럼(320), 모터(330), 모터 컨트롤러(340) 및 드럼 인코더(350)의 임의의 적절한 개수를 고려한다. 예를 들어, 시스템(300)은 이미지 캡처링 모듈(140)에 통신 가능하게 결합된 제1 컴퓨터(150) 및 드럼 인코더(350)에 통신 가능하게 결합된 제2 컴퓨터(150)를 포함할 수 있다. 시스템(100)의 하나 이상의 구성요소는 도 6의 컴퓨터 시스템의 하나 이상의 구성요소를 사용하여 구현될 수 있다.

도 4는 이미지 캡처링 모듈을 현장 보정하기 위한 예시적인 방법(400)을 도시한다. 방법(400)은 단계(405)에서 시작한다. 단계(410)에서, 이미지 캡처링 모듈의 카메라(예: 도 2의 이미지 캡처링 모듈(140)의 카메라(210))는 타겟(예: 도 1의 타겟(170))의 제1 이미지를 캡처한다. 이미지 캡처링 모듈은 차량(예: 도 1의 차량(110))에 고정될 수 있고 타겟은 도로(예: 도 1의 도로(112))에 고정될 수 있다. 타겟은 이미지 캡처링 모듈의 카메라의 축에 수직이다. 그 후로, 방법(400)은 단계(410)로부터 단계(415)로 진행한다. 이미지 캡처링 모듈의 카메라에 의해 캡처된 이미지는 이미지 캡처링 모듈에 통신 가능하게 연결된 컴퓨터(예: 도 1의 컴퓨터(150))에 표시될 수 있다.

방법(400)의 단계(415)에서, 작업자는 타겟의 이미지의 가로 피치 거리에서 가로 픽셀의 개수를 결정한다. 예를 들어, 작업자는 일정한 조명 조건에서 카메라의 현재 포커스를 관측할 수 있다. 만약 포커스 타겟의 밝은 부분과 어두운 부분의 경계를 식별하는 두 픽셀 간의 대비가 벤치 테스트에서 관측된 것보다 작은 경우, 작업자는 포커스 메커니즘을 언락하고 만족스러운 결과가 획득될 때까지 포커스를 조정할 수 있다. 그 후로, 포커스 메커니즘이 락킹된다. 그 후로, 작업자는 카메라의 시야각의 중심에서 타겟의 가로 피치 거리에 있는 밝은 픽셀 또는 어두운 픽셀의 개수를 카운트할 수 있다. 그 후로, 방법(400)은 단계(415)으로부터 단계(420)로 진행한다.

방법(400)의 단계(420)에서, 가로 OPS는 가로 픽셀의 결정된 개수를 사용하여 결정된다. 예를 들어, 작업자는 타겟(322)의 피치(예: 1인치)를 피치 영역의 가로 픽셀의 개수로 나눔으로써 가로 OPS를 계산할 수 있다. 그 후로, 방법(400)은 단계(420)로부터 단계(425)로 진행하며, 차량 인코더 레이트는 가로 OPS에 기초하여 결정된다. 차량(예: 도 1의 차량(110))의 인코더(예: 도 1의 차량 인코더(120))에 프로그래밍된다. 차량 인코더 레이트는 도 1의 차량(110)의 바퀴 둘레를 가로 OPS로 나눈 것과 동일하다. 차량 인코더는 초기 차량 인코더 레이트로 설정되었으며, 이는 벤치 보정 절차 도중에 결정되거나 임의로 결정됐다. 만약 계산된 차량 인코더 레이트가 차량 인코더에 이전에 프로그래밍된 초기 차량 인코더 레이트와 다른 경우, 계산된 인코더 레이트는 차량 인코더에 프로그래밍된다. 그 후로, 방법(400)은 단계(425)로부터 단계(430)로 진행한다.

단계(430)에서, 이미지 캡처링 모듈의 카메라는 차량이 타겟 위에서 앞으로 또는 뒤로 이동되는 동안 타겟의 제2 이미지를 캡처한다. 예를 들어, 기차 작업자는, 기차에 부착된 이미지 캡처링 모듈이 철로(railroad track)에 고정된 타겟 위로 지나가도록, 철로를 따라 기차(예: 기관차)의 하나 이상의 부분을 이동시킬 수 있다. 그 후로, 방법(400)은 단계(430)로부터 단계(435)로 진행한다.

방법(400)의 단계(435)에서, 작업자는 타겟의 제2 이미지의 하나의 세로 피치 거리에서 세로 픽셀의 개수를 결정한다. 그 후로, 방법(400)은 단계(440)으로부터 단계(445)로 진행하며, 작업자는 제1 이미지의 가로 픽셀의 개수가 제2 이미지의 세로 픽셀의 개수와 일치하는지 여부를 결정한다. 만약 제1 이미지의 가로 픽셀의 개수가 제2 이미지의 세로 픽셀의 개수와 일치하는 경우, 방법(400)은 단계(440)로부터 단계(445)로 진행하고, 작업자는 비교에 기초하여 이미지 캡처링 모듈이 보정된 것으로 결정한다.

단계(440)에서, 만약 작업자가 제1 이미지의 가로 픽셀의 수가 제2 이미지의 세로 픽셀의 개수와 다르다고 결정하면, 방법(400)은 단계(440)로부터 단계(425)로 되돌아가며, 작업자는 불일치(discrepancy)를 처리(account for)하기 위해 차량 인코더 레이트를 조정하고 새로운 차량 인코더 레이트를 차량 인코더에 프로그래밍한다. 단계들(425 내지 440)은 제1 이미지의 가로 픽셀의 개수가 제3 이미지(또는 필요에 따라 제4 이미지 등등)의 세로 픽셀의 개수와 일치할 때까지 반복된다. 가로 및 세로 픽셀의 개수가 일치할 때, 방법(400)은 단계(440)로부터 단계(445)로 진행하며, 작업자는 비교에 기초하여 이미지 캡처링 모듈이 보정된 것으로 결정한다. 그 후로, 방법(400)은 단계(445)로부터 단계(450)로 진행하고, 방법(400)은 종료된다.

수정, 추가 또는 생략은 도 4에 도시된 방법(400)에 이루어질 수 있다. 방법(400)은 더 많거나 더 적거나, 또는 다른 단계를 포함할 수 있다. 예를 들어, 방법(400)은 초기 차량 인코더 레이트를 차량 인코더에 프로그래밍하는 단계를 포함할 수 있다. 다른 예로서, 방법(400)은 이미지 캡처링 모듈의 카메라를 활성화하는 단계를 포함할 수 있다. 단계들은 병렬로 또는 임의의 적절한 순서로 수행될 수 있다. 방법(400)의 단계들을 완료하는 특정 구성요소가 논의되지만, 임의의 적절한 구성요소는 방법(400)의 임의의 단계를 수행할 수 있다.

도 5는 이미지 캡처링 모듈을 벤치 보정하기 위한 예시적인 방법(500)을 도시한다. 방법(500)은 단계(505)에서 시작한다. 단계(510)에서, 이미지 캡처링 모듈의 카메라(예: 도 2의 이미지 캡처링 모듈(140)의 카메라(210)), 드럼(예: 도 3의 드럼(320)), 및 모터(예: 도 3의 모터(330))는 고정물(예: 도 3의 고정물(310))에 부착된다. 그 후로, 방법(500)은 단계(510)로부터 단계(515)로 진행하고, 타겟(예: 도 3의 타겟(322))은 드럼에 고정(fasten)된다. 타겟은 드럼 인코더(예: 도 3의 드럼 인코더(350))와 동축으로 동기화되어 위치된다. 이미지 캡처링 모듈은 카메라와 타겟 사이의 고정된(fixed) 작동 거리로 고정물에 설치된다. 이 작동 거리는 노미널 작동 거리이며, 이미지 캡처링 모듈(140)을 활용하는 상이한 차량들 간에 약간 다를 수 있다. 그 후로, 방법(500)은 단계(515)로부터 단계(520)로 진행한다.

단계(520)에서, 카메라는 타겟의 제1 이미지를 캡처한다. 카메라는 이미지 캡처링 소프트웨어를 포함하는 컴퓨터(예: 도 3의 컴퓨터(150))에 연결될 수 있다. 제1 이미지는 작업자에 의해 컴퓨터를 이용함으로써 관측된 카메라의 시야각의 중간에 있는 이미지일 수 있다. 그 후로, 방법(500)은 단계(520)로부터 단계(525)로 진행하고, 타겟의 이미지의 가로 피치 거리에 있는 가로 픽셀의 개수가 결정된다. 예를 들어, 작업자는 컴퓨터에 표시된 제1 이미지를 사용하여 카메라의 시야각의 중심에 있는 타겟의 가로 피치 거리에 있는 밝은 픽셀 또는 어두운 픽셀의 개수를 카운트할 수 있다. 그 후로, 방법(400)은 단계(525)로부터 단계(530)으로 진행한다.

방법(500)의 단계(530)에서, 가로 OPS는 가로 픽셀의 결정된 개수를 사용하여 결정된다. 가로 OPS는 타겟(322)의 피치(예: 1인치)를 피치 영역의 가로 픽셀의 개수로 나눔으로써 계산된다. 그 후로 방법(500)은 단계(530)로부터 단계(535)로 진행하며, 드럼 인코더 레이트는 드럼의 드럼 인코더(예: 도 3의 드럼 인코더(350))로 프로그래밍된다. 드럼 인코더 레이트는 드럼(320)의 둘레를 가로 OPS로 나눈 것과 동일하다. 그 후로 방법(500)은 단계(535)로부터 단계(540)로 진행하며, 드럼 인코더 레이트는 드럼 인코더에 프로그래밍된다. 특정 실시예에서, 드럼 인코더는 드럼 인코더 레이트를 나타내는 정수 값으로 프로그래밍된다. 그 후로 방법(500)은 단계(540)로부터 단계(545)로 진행한다.

방법(500)의 단계(545)에서, 모터 컨트롤러는 드럼이 저속(예: 10mph)으로 회전(rotate)하도록 설정된다. 그 후로 방법(500)은 단계(545)로부터 단계 (550)로 진행하며, 이미지 캡처링 모듈의 카메라는 드럼이 저속에서 회전(rotated)되는 동안 타겟의 하나 이상의 이미지를 캡처한다. 그 후로 방법(500)은 단계(550) 단계(555)로 진행하며, 각 이미지의 하나의 세로 피치 거리에 있는 세로 픽셀의 개수가 결정된다. 예를 들어, 각 이미지는 컴퓨터에 표시될 수 있으며 작업자는 각 이미지의 세로 섹션에서 하나의 피치 거리에 있는 어두운 픽셀 또는 밝은 픽셀의 개수를 카운트할 수 있다. 그 후로 방법(500)은 단계(555)로부터 단계(560)로 진행한다.

단계(560)에서, 모터 컨트롤러는 드럼이 고속(예: 65mph)에서 회전(rotate)하도록 설정된다. 그 후로 방법(500)은 단계(560)로부터 단계(565)로 진행하고, 이미지 캡처링 모듈의 카메라는 드럼이 고속으로 회전(rotated)되는 동안 타겟의 하나 이상의 이미지를 캡처한다. 그 후로 방법(500)은 단계(565)로부터 단계(570)로 진행하며, 드럼이 고속으로 회전(rotating)하는 동안 캡처되는 각 이미지의 하나의 세로 피치 거리에 있는 세로 픽셀의 개수가 결정된다. 예를 들어, 각 이미지는 컴퓨터에 표시될 수 있으며, 작업자는 각 이미지의 세로 섹션에서 하나의 피치 거리에 있는 어두운 픽셀 또는 밝은 픽셀의 개수를 카운트할 수 있다. 그 후로 방법(500)은 단계(570)로부터 단계(575)로 진행한다.

단계(575)에서, 작업자는 제1 이미지의 가로 픽셀의 개수와 드럼이 저속 및 고속으로 회전(rotating)하는 동안 캡처된 이미지의 세로 픽셀의 개수가 일치하는지 여부를 결정한다. 만약 제1 이미지의 가로 픽셀의 개수가 저/고속 이미지의 세로 픽셀의 개수와 일치하는 경우, 방법(500)은 단계(575)로부터 단계(580)으로 진행하며, 차량 인코더 레이트는 드럼 인코더 레이트를 사용하여 계산된다. 차량 인코더 레이트는 도 1의 차량(110)의 바퀴 둘레를 도 3의 드럼(320)의 드럼 둘레로 나누고, 그 후로 드럼 인코더 레이트에 의해 곱해지는 것과 동일하다. 그 후로 방법(500)은 단계(580)로부터 단계(585)로 진행하며, 방법(500)은 종료된다.

단계(575)에서, 제1 이미지의 가로 픽셀의 개수가 저/고속 이미지의 세로 픽셀의 수와 다른 경우, 방법(500)은 단계(575)로부터 단계(540)으로 되돌아가며, 드럼 인코더 레이트는 불일치를 처리(account for)하기 위해 조정된다. 조정된 드럼 인코더 레이트는 드럼 인코더에 프로그래밍된다. 단계(540)내지 (575)는 제1 이미지의 가로 픽셀의 개수가 저속/고속 이미지의 세로 픽셀의 개수와 일치할 때까지 반복된다. 가로 및 세로 픽셀의 개수가 일치할 때, 방법(500)은 단계(575)로부터 단계(580)으로 진행하며, 차량 인코더 레이트는 조정된 드럼 인코더 레이트를 사용하여 계산된다. 그 후로 방법(500)은 단계(580)로부터 단계(585)로 진행하며, 방법(500)은 종료된다.

수정, 추가 또는 생략은 도 5에 도시된 방법(400)에 이루어질 수 있다. 방법(500)은 더 많거나 더 적거나 다른 단계를 포함할 수 있다. 예를 들어, 방법(500)은 이미지 캡처링 모듈의 카메라를 활성화하는 단계를 포함할 수 있다. 단계는 병렬로 또는 임의의 적절한 순서로 수행될 수 있다. 방법(500)의 단계를 완료하는 특정 구성요소로서 논의되지만, 임의의 적절한 구성요소는 방법(500)의 임의의 단계를 수행할 수 있다. 예를 들어, 방법(500)의 하나 이상의 단계는 자동화될 수 있다(예: 도 3의 컴퓨터(150)에 의해 수행됨).

도 6은 여기서 설명된 시스템 및 방법에 의해 사용될 수 있는 예시적인 컴퓨터 시스템을 도시한다. 예를 들어, 도 1의 시스템(100)의 하나 이상의 구성요소(예: 컴퓨터(150)) 및/또는 도 3의 시스템(300)은 하나 이상의 인터페이스(들)(610), 프로세싱 회로(processing circuitry, 620), 메모리(들)(630), 및/또는 다른 적절한 요소(들)를 포함할 수 있다. 인터페이스(610)는 입력을 수신하고, 출력을 전송하고, 입력 및/또는 출력을 처리하고 및/또는 다른 적절한 동작을 수행한다. 인터페이스(610)는 하드웨어 및/또는 소프트웨어를 포함할 수 있다.

프로세싱 회로(620)는 구성요소의 동작을 수행하거나 관리한다. 프로세싱 회로(620)는 하드웨어 및/또는 소프트웨어를 포함할 수 있다. 프로세싱 회로의 예는 하나 이상의 컴퓨터, 하나 이상의 마이크로프로세서, 하나 이상의 애플리케이션 등을 포함한다. 특정 실시예에서, 프로세싱 회로(620)는 입력으로부터 출력을 생성하는 것과 같은 액션(예: 동작)을 수행하기 위해 로직(예: 명령어)을 실행한다. 프로세싱 회로(620)에 의해 실행되는 로직은 (메모리(630)와 같은) 하나 이상의 유형(tangible)의 비일시적(non-transitory) 컴퓨터 판독 가능 매체로 인코딩될 수 있다. 예를 들어, 로직은 컴퓨터 프로그램, 소프트웨어, 컴퓨터 실행가능 명령어 및/또는 컴퓨터에 의해 실행될 수 있는 명령어(instruction)를 포함할 수 있다. 특정 실시예에서, 실시예의 동작은 컴퓨터 프로그램을 저장, 구현 및/또는 인코딩하고/하거나 저장 및/또는 인코딩된 컴퓨터 프로그램을 갖는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 매체에 의해 수행될 수 있다.

메모리(630)(또는 메모리 유닛)는 정보를 저장한다. 메모리(630)는 하나 이상의 비일시적(non-transitory), 유형적(tangible), 컴퓨터 판독 가능 및/또는 컴퓨터 실행 가능 저장 매체를 포함할 수 있다. 메모리(630)의 예는 컴퓨터 메모리(예를 들어, RAM 또는 ROM), 대용량 저장 매체(예를 들어, 하드 디스크), 이동식 저장 매체(removable storage media)(예를 들어, 컴팩트 디스크(Compact Disc; CD) 또는 디지털 비디오 디스크(Digital Video Disk; DVD)), 데이터베이스 및/또는 네트워크 저장소(예를 들어, 서버) 및/또는 다른 컴퓨터 판독 가능 매체를 포함한다.

본 개시의 실시예들은 이미지 캡처링 모듈의 카메라에 의해 타겟의 제1 이미지를 캡처하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다. 이미지 캡처링 모듈과 드럼은 고정물에 부착되고 타겟은 드럼에 부착된다. 방법은 또한 타겟의 이미지의 가로 피치 거리에서 가로 픽셀의 개수를 결정하는 단계, 가로 픽셀의 개수에 기초하여 가로 객체 픽셀 크기를 결정하는 단계 및 가로 객체 픽셀 크기에 기초하여 드럼 인코더 레이트를 결정하는 단계를 포함한다. 드럼 인코더 레이트는 드럼에 부착된 드럼 인코더에 프로그래밍된다. 상기 방법은 이미지 캡처링 모듈의 카메라에 의해 드럼의 축에 대해 타겟이 회전(rotated)되는 동안의 타겟의 제2 이미지를 캡처하는 단계, 제2 이미지의 하나의 세로 피치 거리에서 세로 픽셀의 개수를 결정하는 단계 및 가로 픽셀의 개수를 세로 픽셀의 개수에 비교하는 단계를 더 포함한다.

여기서, 컴퓨터 판독 가능한 비일시적 저장 매체(computer-readable non-transitory storage medium)또는 매체(media)는 하나 이상의 반도체 기반 또는 다른 집적 회로(integrated circuits; ICs)(FPGAs(field-programmable gate arrays) 또는 ASICs(application-specific ICs)와 같은), 하드 디스크 드라이브(hard disk drives, HDD), 하이브리드 하드 드라이브(hybrid hard drives, HHD), 광 디스크(optical discs), 광 디스크 드라이브(optical disc drives, ODD), 광자기 디스크(magneto-optical discs), 광자기 드라이브(magneto-optical drives), 플로피 디스켓(floppy diskettes), 플로피 디스크 드라이브(floppy disk drives, FDD), 자기 테이프(magnetic tapes), 솔리드 -스테이트 드라이브(solid-state drives, SSDs), RAM 드라이브, SECURE DIGITAL 카드 또는 드라이브, 임의의 다른 적절한 컴퓨터 판독 가능 비일시적 저장 매체, 또는 적절한 경우 이들 중 둘 이상의 임의의 적절한 조합을 포함할 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 비일시적 저장 매체는 적절한 경우 휘발성, 비휘발성 또는 휘발성과 비휘발성의 조합일 수 있다.

여기서, "또는"은 명시적으로 달리 표시되지 않거나 문맥에 따라 달리 표시되지 않는 한 포괄적이고 배타적이지 않다. 따라서, 여기서 "A 또는 B"는 명시적으로 달리 표시되지 않거나 문맥에 따라 달리 표시되지 않는 한 "A, B 또는 둘 다"를 의미한다. 또한, "및"은 명시적으로 달리 표시되지 않거나 문맥에 따라 달리 표시되지 않는 한 공동(joint) 및 각각(several) 둘 다이다. 따라서, 여기서 "A 및 B"는 명시적으로 달리 표시되지 않거나 문맥에 따라 달리 표시되지 않는 한 "A 및 B, 공동으로 또는 개별적으로"를 의미한다.

본 개시의 범위는 통상의 기술자가 이해할 수 있는 여기서 기술되거나 도시된 예시적인 실시예에 대한 모든 변경, 대체, 변형, 변화 및 수정을 포함한다. 본 개시의 범위는 여기서 기술되거나 도시된 예시적인 실시예로 제한되지 않는다. 더욱이, 비록 본 개시는 특정 구성요소, 요소, 특징, 기능, 동작 또는 단계를 포함하는 것으로서 여기서 각각의 실시예를 기술하고 도시하지만, 이들 실시예 중 임의의 것은 통상의 기술자가 이해할 수 있는 여기서 어느 곳에서나 기술되거나 도시된 구성요소, 요소, 특징, 기능, 동작 또는 단계의 임의의 조합 또는 순열을 포함할 수 있다. 또한, 특정 기능을 수행하도록 적응(adapted)되거나, 배열(arranged)되거나, 가능(capable of)하거나, 구성(configured to)되거나, 활성화(enabled to)되거나, 작동 가능(operable to)하거나 또는 작동(operative)하는 장치 또는 시스템의 구성 요소 또는 장치 또는 시스템에 대해 첨부된 청구항의 참조는, 해당 장치, 시스템 또는 구성 요소가 그렇게 적응, 배열, 가능, 구성, 활성화(enabled), 작동 가능 또는 작동하는 한, 특정 기능이 활성화, 켜짐 또는 언락되는지 여부에 관계없이 장치, 시스템, 구성 요소를 포함한다. 추가로, 비록 본 개시는 특정 이점을 제공하는 것으로 특정 실시예를 기술하거나 도시하지만, 특정 실시예는 이러한 이점을 제공하지 않거나, 일부 또는 전부를 제공할 수 있다.

Claims

이미지 캡처링 모듈(image capturing module)의 카메라에 의해 타겟의 제1 이미지를 캡처하는 단계; - 상기 이미지 캡처링 모듈과 드럼(drum)은 고정물(fixture)에 부착되고, 상기 타겟은 드럼에 부착됨 -
상기 타겟의 상기 이미지의 가로 피치 거리(lateral pitch distance)에서 가로 픽셀(lateral pixels)의 개수를 결정하는 단계;
상기 가로 픽셀의 개수에 기초하여 가로 객체 픽셀 크기(lateral object pixel size)를 결정하는 단계;
상기 가로 객체 픽셀 크기에 기초하여 드럼 인코더 레이트(drum encoder rate)를 결정하는 단계 - 상기 드럼 인코더 레이트는 상기 드럼에 부착된 드럼 인코더(drum encoder)에 프로그래밍됨 -;
상기 드럼의 축에 관해 상기 타겟이 회전(rotated)되는 동안, 상기 이미지 캡처링 모듈의 상기 카메라에 의해 상기 타겟의 제2 이미지를 캡처하는 단계;
상기 제2 이미지의 세로 피치 거리(longitudinal pitch distance)에서 세로 픽셀(longitudinal pixels)의 개수를 결정하는 단계; 및
상기 가로 픽셀의 개수를 상기 세로 픽셀의 개수에 비교하는 단계;
를 포함하는
방법.
제1항에 있어서,
상기 가로 픽셀의 개수를 상기 세로 픽셀의 개수에 비교하는 것에 응답하여, 상기 가로 픽셀의 개수가 상기 세로 픽셀의 개수와 일치하는지 결정하는 단계; 및
상기 드럼 인코더 레이트에 기초하여 차량 인코더 레이트(vehicle encoder rate)를 계산하는 단계;
를 포함하는
방법.
제2항에 있어서,
상기 차량 인코더 레이트를 차량(vehicle)의 바퀴에 부착된 차량 인코더로 프로그래밍하는 단계; 및
상기 이미지 캡처링 모듈의 상기 카메라에 의해 제2 타겟의 이미지를 캡처하는 단계 - 상기 이미지 캡처링 모듈은 상기 차량에 부착되고, 상기 제2 타겟은 도로에 부착됨 -.
를 포함하는
방법.
제1항에 있어서,
상기 가로 픽셀의 개수를 상기 세로 픽셀의 개수에 비교한 것에 응답하여, 상기 가로 픽셀의 개수와 상기 세로 픽셀의 개수가 다르다고 결정하는 단계;
상기 드럼 인코더 레이트를 조정된 드럼 인코더 레이트로 조정하는 단계;
상기 조정된 드럼 인코더 레이트를 상기 드럼 인코더에 프로그래밍하는 단계;
상기 이미지 캡처링 모듈의 상기 카메라에 의해 상기 드럼의 축에 관해 상기 타겟이 회전(rotated)되는 동안 상기 타겟의 제3 이미지를 캡처하는 단계;
상기 제3 이미지의 세로 피치 거리에서 세로 픽셀의 개수를 결정하는 단계; 및
상기 가로 픽셀의 개수를 상기 제3 이미지의 상기 세로 피치 거리에서의 상기 세로 픽셀의 개수에 비교하는 단계;
를 더 포함하는
방법.
제1항에 있어서,
일정한 조명 조건(constant lighting conditions)에서 상기 이미지 캡처링 모듈의 상기 카메라를 상기 타겟에 포커싱하는 단계; 및
상기 타겟의 밝은 부분(light portion)과 어두운 부분(dark portion)의 경계를 식별하는 두 픽셀 사이의 최대 대비(maximum contrast)를 획득하는 단계;
를 더 포함하는
방법.
제1항에 있어서,
상기 드럼 인코더 레이트는 상기 드럼 인코더의 샤프트의 하나의 회전(one revolution)에서 상기 드럼 인코더에 의해 생성된 전기 펄스의 개수이며,
상기 드럼 인코더 레이트는 상기 드럼의 둘레(circumference)와 상기 가로 객체 픽셀 크기를 사용하여 계산되는
방법.
제1항에 있어서,
상기 타겟은 복수의 흑백 정사각형(black and white squares)을 포함하는 체커보드 패턴(checkerboard pattern)이고;
상기 가로 피치 거리는 상기 복수의 정사각형 중 하나의 정사각형의 너비(width)를 나타내며;
상기 세로 피치 거리는 상기 복수의 정사각형 중 하나의 정사각형의 길이(length)를 나타내는
방법.
고정물;
상기 고정물에 부착된 드럼;
상기 드럼에 부착된 타겟;
상기 드럼에 부착된 드럼 인코더;
상기 고정물에 부착된 이미지 캡처링 모듈; 및 - 상기 이미지 캡처링 모듈은 카메라를 포함하고, 상기 카메라는:
상기 타겟의 제1 이미지를 갭쳐하고,
상기 드럼의 축에 관해 상기 타겟이 회전(rotated)되는 동안, 상기 타겟의 제2 이미지를 캡처하도록 작동됨 -
상기 드럼 인코더 및 상기 카메라에 통신 가능하게 연결된 하나 이상의 컨트롤러; - 상기 하나 이상의 컨트롤러는:
상기 타겟의 상기 이미지의 가로 피치 거리에서 가로 픽셀의 개수를 결정하고;
상기 가로 픽셀의 개수에 기초하여 가로 객체 픽셀 크기를 결정하고;
상기 가로 객체 픽셀 크기에 기초하여 드럼 인코더 레이트를 결정하고; - 상기 드럼 인코더 레이트는 상기 드럼에 부착된 상기 드럼 인코더에 프로그래밍됨 -
상기 제2 이미지의 세로 피치 거리에서 세로 픽셀의 개수를 결정하고;
상기 가로 픽셀의 개수와 상기 세로 픽셀의 개수를 비교함 -
를 포함하는
시스템.
제8항에 있어서, 상기 하나 이상의 컨트롤러는:
상기 가로 픽셀의 개수를 상기 세로 픽셀의 개수에 비교하는 것에 응답하여 상기 가로 픽셀의 개수가 상기 세로 픽셀의 개수와 일치하는지 결정하고;
상기 드럼 인코더 레이트를 기반으로 차량 인코더 레이트를 계산하도록
추가로 작동되는
시스템.
제9항에 있어서,
상기 하나 이상의 컨트롤러는 상기 차량 인코더 레이트를 차량의 바퀴에 부착된 차량 인코더로 프로그래밍하도록 추가로 작동되고,
상기 이미지 캡처링 모듈의 상기 카메라는 제2 타겟의 이미지를 캡처하도록 추가로 작동되는 -상기 이미지 캡처링 모듈은 상기 차량에 부착되고, 상기 제2 타겟은 도로에 부착됨 -
시스템.
제8항에 있어서, 상기 하나 이상의 컨트롤러는:
상기 가로 픽셀의 개수를 상기 세로 픽셀의 개수에 비교한 것에 응답하여 상기 가로 픽셀의 개수와 상기 세로 픽셀의 개수가 다르다고 결정하고;
상기 드럼 인코더 레이트를 조정된 드럼 인코더 레이트로 조정하고;
상기 조정된 드럼 인코더 레이트를 상기 드럼 인코더에 프로그래밍하고;
상기 이미지 캡처링 모듈의 상기 카메라에 의해 상기 드럼의 축에 관해 상기 타겟이 회전(rotated)되는 동안 캡처된 제3 이미지의 세로 피치 거리에서 세로 픽셀의 개수를 결정하고;
상기 가로 픽셀의 개수를 상기 제3 이미지의 상기 세로 피치 거리에서의 상기 세로 픽셀의 개수에 비교하도록;
추가로 작동되는
시스템.
제8항에 있어서,
상기 이미지 캡처링 모듈의 상기 카메라는 상기 타겟의 밝은 부분과 어두운 부분의 경계를 식별하는 두 픽셀 사이의 최대 대비를 획득하기 위해 일정한 조명 조건에서 타겟에 대한 포커스를 조정하도록
추가로 작동되는
시스템.
제8항에 있어서,
상기 드럼 인코더 레이트는 상기 드럼 인코더의 샤프트의 하나의 회전(one revolution)에서 상기 드럼 인코더에 의해 생성된 전기 펄스의 개수이며,
상기 드럼 인코더 레이트는 상기 드럼의 둘레와 상기 가로 객체 픽셀 크기를 사용하여 계산되는
시스템.
제8항에 있어서,
상기 타겟은 복수의 흑백 정사각형을 포함하는 체커보드 패턴이고;
상기 가로 피치 거리는 상기 복수의 정사각형 중 하나의 정사각형의 너비를 나타내며;
상기 세로 피치 거리는 상기 복수의 정사각형 중 하나의 정사각형의 길이를 나타내는
시스템.
명령어(instructions)을 구현하는(embodying) 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 저장 매체에 있어서.
상기 명령어는, 프로세서에 의해 실행될 때, 상기 프로세서로 하여금:
이미지 캡처링 모듈의 카메라가 타겟의 제1 이미지를 캡처하는 것; - 상기 이미지 캡처링 모듈과 드럼은 고정물에 부착되고, 상기 타겟은 드럼에 부착됨 -
상기 타겟의 상기 이미지의 가로 피치 거리에서 가로 픽셀의 개수를 결정하는 것;
상기 가로 픽셀의 개수에 기초하여 가로 객체 픽셀 크기를 결정하는 것;
상기 가로 객체 픽셀 크기에 기초하여 드럼 인코더 레이트를 결정하는 것; - 상기 드럼 인코더 레이트는 상기 드럼에 부착된 드럼 인코더에 프로그래밍됨 -
상기 드럼의 축에 관해 상기 타겟이 회전(rotated)되는 동안, 상기 이미지 캡처링 모듈의 상기 카메라에 의해 상기 타겟의 제2 이미지를 캡처하는 것;
상기 제2 이미지의 세로 피치 거리에서 세로 픽셀의 개수를 결정하는 것; 및
상기 가로 픽셀의 개수를 상기 세로 픽셀의 개수에 비교하는 것;
을 포함하는 동작을 수행하게 하는
하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 저장 매체.
제15항에 있어서,
상기 동작은:
상기 가로 픽셀의 개수를 상기 세로 픽셀의 개수에 비교하는 것에 응답하여, 상기 가로 픽셀의 개수가 상기 세로 픽셀의 개수와 일치하는지 결정하는 것; 및
상기 드럼 인코더 레이트에 기초하여 차량 인코더 레이트를 계산하는 것
을 더 포함하는
하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 저장 매체.
제15항에 있어서,
상기 동작은:
상기 차량 인코더 레이트를 차량의 바퀴에 부착된 차량 인코더로 프로그래밍하는 것; 및
상기 이미지 캡처링 모듈의 상기 카메라에 의해 제2 타겟의 이미지를 캡처하는 것; - 상기 이미지 캡처링 모듈은 상기 차량에 부착되고 상기 제2 타겟은 도로에 부착됨-
을 더 포함하는
하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 저장 매체.
제15항에 있어서,
상기 동작은:
상기 가로 픽셀의 개수를 상기 세로 픽셀의 개수에 비교한 것에 응답하여, 상기 가로 픽셀의 개수와 상기 세로 픽셀의 개수가 다르다고 결정하는 것;
상기 드럼 인코더 레이트를 조정된 드럼 인코더 레이트로 조정하는 것;
상기 조정된 드럼 인코더 레이트를 상기 드럼 인코더에 프로그래밍하는 것;
상기 이미지 캡처링 모듈의 카메라에 의해 상기 드럼의 축에 관해 타겟이 회전(rotated)되는 동안 상기 타겟의 제3 이미지를 캡처하는 것;
상기 제3 이미지의 세로 피치 거리에서 세로 픽셀의 개수를 결정하는 것; 및
상기 가로 픽셀의 개수를 상기 제3 이미지의 상기 세로 피치 거리에서의 상기 세로 픽셀의 개수에 비교하는 것;
을 더 포함하는
하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 저장 매체.
제15항에 있어서,
상기 동작은, 상기 타겟의 밝은 부분과 어두운 부분의 경계를 식별하는 두 픽셀 사이의 최대 대비를 획득하기 위해 일정한 조명 조건에서 상기 이미지 캡처링 모듈의 상기 카메라를 상기 타겟에 포커싱하는 것
을 더 포함하는
하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 저장 매체.
제15항에 있어서,
상기 드럼 인코더 레이트는 상기 드럼 인코더의 샤프트의 하나의 회전(one revolution)에서 상기 드럼 인코더에 의해 생성된 전기 펄스의 개수이며,
상기 드럼 인코더 레이트는 상기 드럼의 둘레와 상기 가로 객체 픽셀 크기를 사용하여 계산되는
하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 저장 매체.
타겟의 제1 이미지를 캡처하기 위한 수단; - 상기 이미지 캡처링 모듈과 드럼은 고정물에 부착되고, 상기 타겟은 드럼에 부착됨 -
상기 타겟의 상기 이미지의 가로 피치 거리에서 가로 픽셀의 개수를 결정하기 위한 수단;
상기 가로 픽셀의 개수에 기초하여 가로 객체 픽셀 크기를 결정하기 위한 수단;
상기 가로 객체 픽셀 크기에 기초하여 드럼 인코더 레이트를 결정하기 위한 수단; - 상기 드럼 인코더 레이트는 상기 드럼에 부착된 드럼 인코더에 프로그래밍됨 -
상기 드럼의 축에 관해 상기 타겟이 회전(rotated)되는 동안, 상기 타겟의 제2 이미지를 캡처하기 위한 수단;
상기 제2 이미지의 세로 피치 거리에서 세로 픽셀의 개수를 결정하기 위한 수단; 및
상기 가로 픽셀의 개수를 상기 세로 픽셀의 개수에 비교하는 수단;
을 포함하는
장치.
제21항에 있어서, 제2항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 방법을 구현하기 위한 수단을 더 포함하는 장치.
컴퓨터 판독가능 매체에 저장되어 컴퓨터에 의해 실행될 때 상기 컴퓨터로 하여금 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항의 방법의 단계를 수행하게 하는 명령어를 포함하는 컴퓨터 프로그램.