KR19980086254A

KR19980086254A - 직선 허프변환기

Info

Publication number: KR19980086254A
Application number: KR1019970022553A
Authority: KR
Inventors: 김정현
Original assignee: 문정환; 엘지반도체 주식회사
Priority date: 1997-05-31
Filing date: 1997-05-31
Publication date: 1998-12-05

Abstract

본 발명은 직선 허프변환기에 관한 것으로, 종래의 기술은 허프변환을 카메라로부터 실제 자동운전장치와 같은 자동화에 적용하려면 영상을 실시간 또는 이에 가깝게 처리하는 보편화된 장치가 없는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 창안한 것으로, 카메라로 잡힌 영상의 직선 허프변환을 실시간으로 수행하는 장치를 제공함으로써, 무인 자동차나 이동 로봇 등에 응용할 수 있는 효과가 있다.

Description

직선 허프변환기

본 발명은 직선 허프변환기에 관한 것으로, 특히 카메라에 잡힌 그레이 영상의 직선변환을 실시간으로 수행하여 무인 자동차나 이동 로봇 등에 응용하는 허프변환기에 관한 것이다.

허프변환(Hough Transform)의 기본 개념은 세타(θ)로 평면을 사용하는 경우,

ρ = x^*cosθ + y^*sinθ 의 식으로 나타내어 지는데, 세타(θ)로 평면을 사용하면 N^*N인 영상에서 원점으로부터 직선까지의 거리(ρ)와 원점을 지나는 수선의 각(θ)은 모두, 0°≤θ＜ 360°의 범위안에 있기 때문에 유한한 크기를 가진다.

영상의 왼쪽 아래를 원점으로 하는 경우 거리(ρ)와 각(θ)의 범위는

, 0°≤θ〈 360°의 범위가 된다.

영상내의 윤곽선은 물체의 면이 배경과 비슷하거나 조명상태 등 여러 가지 이유로 대부분 선명하게 나타나지 않아서 영상의 어느점이 윤곽선에 해당하는가를 찾는 과정이 가장 먼저 이루어져야 함으로, 허프변환에서는 윤곽선의 검출과 세타(θ)값의 계산을 동시에 한다.

각도(θ)가 90°이하인 경우 거리(ρ)는 다음 식과 같이

가 되고, 각도(θ)가 90°이상인 경우 거리(ρ)는 다음식과 같이

가 되어, 거리(ρ)를 각도(θ)의 값에 상관없이 구할 수 있으며, 각도(θ)와 거리(ρ)가 결정되면 누산기의 배열에서 각도와 거리의 위치(θ,ρ)를 찾아 그 점을 지나는 선을 만날때마다 '1'을 더하여 한 화면에서의 윤곽선 데이터를 구하고, 한 화면에 대한 계산이 끝나면 누산기를 초기화시켜 다음 화면의 선을 찾아낸다.

상기와 같이 종래의 기술은 허프변환을 카메라로부터 실제 자동운전장치와 같은 자동화에 적용하려면 영상을 실시간 또는 이에 가깝게 처리하는 보편화된 장치가 없는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 창안한 것으로, 카메라로 잡힌 영상의 직선허프변환을 실시간으로 수행하는 장치를 제공함에 목적이 있다.

도1은 본 발명 직선 허프변환기의 동작 순서 흐름도.

도2는 본 발명 직선 허프변환기의 구성을 보인 블록도.

도3은 본 발명 직선 허프변환기의 알고리즘.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

10 : 주제어부 20 : 카메라

30 : 아날로그/디지탈 변환부 40 : 영상 메모리

50 : 기울기 필터부 51 : 디멀티플렉서

52 : 윈도우부 53,54 : 제1,2 기울기 검출부

55 : 임계값 비교부 60 : 허프 변환부

61 : 각도결정부 62 : 거리결정부

70 : 누산부 71 : 누산기 제어부

72 : 누산기

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 직선 허프변환기의 구성은, 허프변환기의 전제 동작을 제어하는 주제어부와, 상기 주제어부의 아날로그/디지탈 제어신호에 의해 씨씨디 카메라에서 전송한 아날로그 영상신호를 디지탈 영상신호로 변환하는 아날로그/디지탈 변환부(A/D Converter)와, 상기 주제어부의 제어신호에 의해 상기 아날로그/디지탈 변환부에서 변환된 영상데이터를 저장하는 영상 메모리와, 상기 주제어부의 제어신호에 의해 상기 영상 메모리에서 전송한 영상데이터에서 기울기를 검출하는 기울기 필터부와, 상기 주제어부의 클럭에 동기되어 상기 기울기 필터부에서 검출한 기울기에 의해 각도와 원점에서 부터 직선까지의 거리를 결정하는 허프 변환부와, 상기 주제어부의 제어신호에 의해 상기 허프 변환부에서 전송한 각도 및 거리값을 연산하여 다시 저장하는 누산부로 구성함을 특징으로 한다.

상기 기울기 필터부는 주제어부의 선택신호에 의해 상기 영상 메모리에서 전송한 영상데이터를 복수개의 영상내의 윤곽선 데이터로 출력하는 디멀티플렉서와, 상기 주제어부의 클럭에 동기되어 상기 디멀티플렉서에서 전송한 복수개의 영상내의 각 윤곽선을 윈도우하는 윈도우부와; 상기 주제어부의 클럭에 동기되어 상기 윈도우부에서 전송한 각 윤곽선 윈도우 X-기울기를 분류하는 제1 기울기 검출부와, 상기 주제어부의 클럭에 동기되어 상기 윈도우부에서 전송한 각 윤곽선 윈도우 Y-기울기를 분류하는 제2 기울기 검출부와, 상기 제1,2 기울기 검출부에서 검출한 각 기울기의 임계값을 비교하는 임계값 비교부로 구성함을 특징으로 한다.

상기 허프 변환부는 주제어부의 클럭에 동기되어 제1,2 기울기 검출부에서 검출한 각 기울기 값에 의해 각도를 결정하는 각도결정부와, 상기 주제어부의 클럭에 동기되어 원점에서 부터 직선까지의 거리를 결정하는 거리결정부로 구성함을 특징으로 한다.

상기 누산부는 주제어부의 제어신호에 의해 상기 각도결정부와 거리결정부에서 전송한 각도값과 거리값을 제어하는 누산기 제어부와, 상기 누산기 제어부에서 전송한 주소값과 데이터를 연산하여 저장하는 누산기로 구성함을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 따른 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도1은 본 발명 직선 허프변환기의 동작 순서 흐름도로서, 이에 도시한 바와 같이 주제어부(10)의 클럭에 동기되어 외부의 영상을 포착하는 카메라(20)에서 전송한 아날로그 영상신호를 디지탈 영상신호로 변환하는 아날로그/디지탈 변환부(A/D Converter, 30)에서 변환하며, 영상 메모리(40)에서 상기 아날로그/디지탈 변환부(30)에서 전송한 디지탈 영상 데이터를 저장하고, 기울기 필터부(50)에서 상기 주제어부(10)의 제어신호에 의해 상기 영상 메모리(40)에서 전송한 영상데이터에서 기울기를 검출하며, 허프 변환부(60)는 상기 주제어부(10)의 클럭에 동기되어 상기 기울기 필터부(50)에서 검출한 기울기에 의해 각도(θ)와 원점에서 부터 직선까지의 거리(ρ)를 결정하고, 누산부(70)에서 상기 주제어부(10)의 제어신호에 의해 상기 허프 변환부(60)에서 전송한 각도(θ) 및 거리(ρ) 값을 연산하여 다시 저장한다.

도2는 본 발명 직선 허프변환기의 구성을 보인 블록도로서, 이에 도시한 바와 같이 허프변환기의 전제 동작을 제어하는 주제어부(10)와, 상기 주제어부(10)의 아날로그/디지탈 제어신호에 의해 카메라(20)에서 전송한 아날로그 영상신호를 디지탈 영상신호로 변환하는 아날로그/디지탈 변환부(A/D Converter, 30)와, 상기 주제어부(10)의 제어신호에 의해 상기 아날로그/디지탈 변환부(30)에서 변환된 영상데이터를 저장하는 영상 메모리(40)와, 상기 주제어부(10)의 선택신호에 의해 상기 영상 메모리(40)에서 전송한 영상데이터를 복수개의 영상내의 윤곽선 데이터로 출력하는 디멀티플렉서(51)와, 상기 주제어부(10)의 클럭에 동기되어 상기 디멀티플렉서(51)에서 전송한 복수개의 영상내의 각 윤곽선을 윈도우하는 윈도우부(52)와, 상기 주제어부(10)의 클럭에 동기되어 상기 윈도우부(52)에서 전송한 각 윤곽선 윈도우 X-기울기를 분류하는 제1 기울기 검출부(53)와, 상기 주제어부(10)의 클럭에 동기되어 상기 윈도우부(52)에서 전송한 각 윤곽선 윈도우 Y-기울기를 분류하는 제2 기울기 검출부(54)와, 상기 제1,2 기울기 검출부(53, 54)에서 검출한 각 기울기의 임계값을 비교하는 임계값 비교부(55)와, 상기 주제어부(10)의 클럭에 동기되어 제1,2 기울기 검출부(53, 54)에서 검출한 각 기울기 값에 의해 각도를 결정하는 각도결정부(61)와, 상기 주제어부(10)의 클럭에 동기되어 원점에서 부터 직선까지의 거리를 결정하는 거리결정부(62)와, 상기 주제어부(10)의 제어신호에 의해 상기 각도결정부(53)와 거리결정부(54)에서 전송한 각도값과 거리값을 제어하는 누산기 제어부(71)와, 상기 누산기 제어부(71)에서 전송한 주소값과 데이터를 연산하여 저장하는 누산기(72)로 구성한다.

도3은 본 발명 직선 허프변환기의 알고리즘으로서, 이에 도시한 바와 같이 직선 허프변환은 직선의 길이(d)와 각도(θ)를 추출하여 평면으로 옮기는 것으로써, 상기 길이와 각도 평면은 누산기(72)로 구현되어 각 파라미터에 해당하는 직선의 수를 저장하게 되며, 허프변환의 식은 다음과 같다.

d = r*sinθ + c*cosθ ------------------------ (식1)

상기 (식1)에서 각도(θ)는 영상의 기울기를 계상한 다음, 이로부터 아크탄젠트(arctangent) 값을 계산하여 얻는다.

기울기의 크기로 영상의 윤곽선을 판정하는데 다음과 같은 두 식중 하나를 사용한다.

------------ (식2-1)

------------------ (식2-2)

만약, 한 점에서의 기울기의 크기가 기준값보다 크면 그 점은 영상의 윤곽선을 나타낸다고 판단하며, 이 값을 허프변환기의 값으로 본다.

기울기 각도(θ)는 θ = atan〔gradc/gradr〕로 구해진다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명 직선 허프변환기는 카메라에 잡힌 그레이 영상의 직선변환을 실시간으로 수행하여 무인 자동차나 이동 로봇 등에 응용할 수 있는 효과가 있다.

Claims

허프변환기의 전제 동작을 제어하는 주제어부와, 상기 주제어부의 아날로그/디지탈 제어신호에 의해 씨씨디 카메라에서 전송한 아날로그 영상신호를 디지탈 영상신호로 변환하는 아날로그/디지탈 변환부(A/D Converter)와, 상기 주제어부의 제어신호에 의해 상기 아날로그/디지탈 변환부에서 변환된 영상데이터를 저장하는 영상 메모리와, 상기 주제어부의 제어신호에 의해 상기 영상 메모리에서 전송한 영상데이터에서 기울기를 검출하는 기울기 필터부와, 상기 주제어부의 클럭에 동기되어 상기 기울기 필터부에서 검출한 기울기에 의해 각도와 원점에서 부터 직선까지의 거리를 결정하는 허프 변환부와, 상기 주제어부의 제어신호에 의해 상기 허프 변환부에서 전송한 각도 및 거리값을 연산하여 다시 저장하는 누산부로 구성함을 특징으로 하는 직선 허프변환기.
제1항에 있어서, 상기 허프 변환부는 주제어부의 클럭에 동기되어 제1,2 기울기 검출부에서 검출한 각 기울기 값에 의해 각도를 결정하는 각도결정부와, 상기 주제어부의 클럭에 동기되어 원점에서 부터 직선까지의 거리를 결정하는 거리결정부로 구성함을 특징으로 하는 직선 허프변환기.
제1항에 있어서, 상기 기울기 필터부는 주제어부의 선택신호에 의해 상기 영상 메모리에서 전송한 영상데이터를 복수개의 영상내의 윤곽선 데이터로 출력하는 디멀티플렉서와, 상기 주제어부의 클럭에 동기되어 상기 디멀티플렉서에서 전송한 복수개의 영상내의 각 윤곽선을 윈도우하는 윈도우부와; 상기 주제어부의 클럭에 동기되어 상기 윈도우부에서 전송한 각 윤곽선 윈도우 X-기울기를 분류하는 제1 기울기 검출부와, 상기 주제어부의 클럭에 동기되어 상기 윈도우부에서 전송한 각 윤곽선 윈도우 Y-기울기를 분류하는 제2 기울기 검출부와, 상기 제1,2 기울기 검출부에서 검출한 각 기울기의 임계값을 비교하는 임계값 비교부로 구성함을 특징으로 하는 직선 허프변환기.
제1항에 있어서, 상기 누산부는 주제어부의 제어신호에 의해 상기 각도결정부와 거리결정부에서 전송한 각도값과 거리값을 제어하는 누산기 제어부와, 상기 누산기 제어부에서 전송한 주소값과 데이터를 연산하여 저장하는 누산기로 구성함을 특징으로 하는 직선 허프변환기.