KR20110126314A - Method for extracting 3d line using stereo camera based fuzzy k-means clustering scheme - Google Patents

Method for extracting 3d line using stereo camera based fuzzy k-means clustering scheme Download PDF

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KR20110126314A KR1020100045921A KR20100045921A KR20110126314A KR 20110126314 A KR20110126314 A KR 20110126314A KR 1020100045921 A KR1020100045921 A KR 1020100045921A KR 20100045921 A KR20100045921 A KR 20100045921A KR 20110126314 A KR20110126314 A KR 20110126314A
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Abstract

PURPOSE: A method for extracting a 3D line using a stereo camera based fuzzy k-means clustering scheme is provided to exactly detect a 3D line in a low complexity. CONSTITUTION: A detection apparatus creates a 3D point group corresponding to one or more 2D straight lines(S110). The detection apparatus creates a plurality of point groups corresponding one or more 2D lines through a grouping process of the 3D point group(S120). The detection apparatus removes a noise point group(S130). The detection apparatus groups the point groups of the same direction into a point group(S140). The detection apparatus estimates a plurality of 3D straight lines(S150).

Description

스테레오 카메라 기반 Fuzzy-K―mean clustering 기법을 이용한 3차원 직선추출 기법{method for extracting 3D line using stereo camera based fuzzy k-means clustering scheme}Method for extracting 3D line using stereo camera based fuzzy k-means clustering scheme}

개시된 기술은 3차원 직선 추정 기술에 관한 것이며, 보다 상세하지만 제한됨이 없이는(more particularly, but not exclusively), 스테레오 카메라를 통하여 얻어진 이미지들을 기초로 상기 이미지에 포함된 2차원 직선에 대응되는 3차원 직선을 추정하는 기술에 관한 것이다.The disclosed technique relates to a three-dimensional straight line estimation technique, and more particularly, but not exclusively, a three-dimensional straight line corresponding to a two-dimensional straight line included in the image based on images obtained through a stereo camera. Relates to a technique for estimating.

산업용 로봇 또는 가정용 로봇 등의 많은 응용 분야에 적용되고 있는 3차원 물체 인식 및/또는 3차원 물체 모델링은 일반적으로 메쉬(mesh), 3차원 직선, 칼라 등과 같은 3차원 특징(feature)을 필요로 한다. 특히, 3차원 직선은 인식 또는 모델링될 물체가 대부분의 인공적인 물체(예컨대, 인간에 의해 만들어진 박스, 테이블, 빌딩)와 같이 박스 형태인 경우, 더욱 중요한 3차원 특징으로 다루어지고 있다. 뿐만 아니라, 3차원 직선은 로봇 자동 네비게이션 분야에서, 비전(vision) 기반의 SLAM(Simultaneous Localization And Mapping)을 위한 랜드마크(land mark)로도 사용될 수 있다.Three-dimensional object recognition and / or three-dimensional object modeling, which is applied to many applications such as industrial robots or home robots, generally requires three-dimensional features such as mesh, three-dimensional straight lines, and colors. . In particular, three-dimensional straight lines are treated as more important three-dimensional features when the object to be recognized or modeled is in the form of a box, such as most artificial objects (eg, boxes, tables, buildings made by humans). In addition, the three-dimensional straight line may be used as a landmark for vision-based Simultaneous Localization And Mapping (SLAM) in the robot automatic navigation field.

이러한 3차원 직선들을 검출하는 종래 기술의 예로는, Dong-Min Woo, "Geeration of 3D Line Segment Based on Disparity Data," Electronic Computer Technology, 2009, International Conference, pp.481-485, Feb. 2009.인 문헌(이하, 문헌1)에 개시된 기술, Zhaojin Lu, Seungmin Baek, Sukhan Lee, "Robust 3D Line Extraction from Stereo Point Clouds," Robotics, Automation and Mechatronics, 2008 IEEE Conference, pp.1-5, 21-24 Sept. 2008.인 문헌(이하, 문헌2)에 개시된 기술 등이 있으나, 이러한 기술들은 검출의 정확성, 계산 복잡도 등의 성능 면에서 개선의 여지가 있다.Examples of the prior art for detecting such three-dimensional straight lines are described in Dong-Min Woo, "Geeration of 3D Line Segment Based on Disparity Data," Electronic Computer Technology, 2009, International Conference, pp. 481-485, Feb. Techniques disclosed in 2009. (hereinafter referred to as Document 1), Zhaojin Lu, Seungmin Baek, Sukhan Lee, "Robust 3D Line Extraction from Stereo Point Clouds," Robotics, Automation and Mechatronics, 2008 IEEE Conference, pp. 1-5, 21-24 Sept. Although there are techniques disclosed in 2008. (hereinafter referred to as Document 2), these techniques have room for improvement in terms of performance such as accuracy of detection and computational complexity.

개시된 기술이 이루고자 하는 기술적 과제는 스테레오 데이터를 이용하여 정확하게 3차원 직선을 검출하는 기술을 제공하는 데 있다.The technical problem to be achieved by the disclosed technology is to provide a technique for accurately detecting a three-dimensional straight line using stereo data.

상기의 기술적 과제를 이루기 위해, 개시된 기술의 일 측면은 (a) 3차원 포인트 군집을 군집화하여 복수의 포인트 그룹들을 생성하는 단계; 및 (b) 상기 복수의 포인트 그룹들 각각에 대한 적합도를 고려하여 노이즈 포인트 그룹을 제거하는 단계를 포함하는 3차원 직선 검출 방법을 제공한다.In order to achieve the above technical problem, an aspect of the disclosed technology (a) clustering a three-dimensional point cluster to generate a plurality of point groups; And (b) removing the noise point group in consideration of the goodness of fit of each of the plurality of point groups.

일실시예에 있어서, 상기 방법은 (c) 고유 분석을 이용하여, 노이즈 포인트 그룹이 아닌 포인트 그룹들에 대한 그룹화를 수행하는 단계를 더 포함한다. 일실시예에 있어서, 상기 방법은 (d) 상기 (c) 단계의 수행 결과를 기초로, 3차원 직선 추정을 수행하는 단계를 더 포함한다. 일실시예에 있어서, 상기 (c) 단계는 노이즈 포인트 그룹이 아닌 포인트 그룹들 중에서 동일 방향의 포인트 그룹들을 하나의 포인트 그룹으로 그룹화하는 단계를 포함하고, 상기 (d) 단계는 상기 포인트 그룹을 기초로 3차원 직선을 추정하는 단계를 포함한다.In one embodiment, the method further includes (c) performing grouping on point groups other than the noise point group, using eigenanalysis. In one embodiment, the method further comprises (d) performing a three-dimensional straight line estimation based on the result of performing the step (c). In an embodiment, the step (c) includes grouping point groups in the same direction among the point groups other than the noise point group into one point group, and the step (d) is based on the point group. Estimating a three-dimensional straight line.

일실시예에 있어서, 상기 방법은 상기 (a) 단계에 앞서, 적어도 하나의 2차원 직선 각각에 대응하는 상기 3차원 포인트 군집을 생성하는 단계를 더 포함한다. 일실시예에 있어서, 상기 3차원 포인트 군집을 생성하는 단계는, 스테레오 카메라로부터 획득된 좌 이미지 및 우 이미지를 기초로, 상기 적어도 하나의 2차원 직선 각각에 대응되는 3차원 포인트 군집을 생성하는 단계를 포함한다. 일실시예에 있어서, 상기 3차원 포인트 군집을 생성하는 단계는, 상기 좌 이미지 및 우 이미지 중 적어도 하나로부터, 상기 적어도 하나의 2차원 직선을 추출하는 단계; 및 상기 추출된 2차원 직선을 3차원 상으로 투사하여 상기 3차원 포인트 군집을 생성하는 단계를 포함한다.In one embodiment, the method further comprises generating the three-dimensional point clusters corresponding to each of the at least one two-dimensional straight line, prior to the step (a). The generating of the 3D point cluster may include: generating a 3D point cluster corresponding to each of the at least one 2D straight line, based on the left image and the right image obtained from the stereo camera. It includes. The generating of the 3D point cluster may include: extracting the at least one two-dimensional straight line from at least one of the left image and the right image; And projecting the extracted two-dimensional straight lines in a three-dimensional image to generate the three-dimensional point cluster.

일실시예에 있어서, 상기 (b) 단계는, 상기 복수의 포인트 그룹들 각각에 대한 고유 벡터의 에너지 컨텐트를 기초로, 상기 노이즈 포인트 그룹을 제거하는 단계를 포함한다.In an embodiment, the step (b) includes removing the noise point group based on the energy content of the eigenvector for each of the plurality of point groups.

일실시예에 있어서, 상기 (a) 단계는, k-means 군집 기법 또는 Fuzzy k-means 군집 기법을 이용하여 상기 복수의 포인트 그룹들을 생성하는 단계를 포함한다.In an embodiment, the step (a) may include generating the plurality of point groups using a k-means clustering technique or a Fuzzy k-means clustering technique.

일실시예에 있어서, 상기 (a) 단계는, 상기 3차원 포인트 군집에 포함되는 3차원 포인트들 각각에 대응되는 메트릭의 합에 비례하는 목적 함수를 사용하는 k-means 군집 기법을 기초로, 상기 복수의 포인트 그룹들을 생성하는 단계를 포함하고, 상기 메트릭은 해당 3차원 포인트가 해당 포인트 그룹에 속할 확률과 상기 해당 3차원 포인트와 상기 해당 포인트 그룹의 중심 간의 거리의 곱에 비례한다. 일실시예에 있어서, 상기 거리는 마할라노비스 거리(Mahalanobis distance)이다.In one embodiment, step (a) is based on a k-means clustering technique using an objective function proportional to the sum of metrics corresponding to each of the three-dimensional points included in the three-dimensional point cluster. Generating a plurality of point groups, wherein the metric is proportional to the product of the probability that the three-dimensional point belongs to the point group and the distance between the three-dimensional point and the center of the point group. In one embodiment, the distance is a Mahalanobis distance.

상기의 기술적 과제를 이루기 위해, 개시된 기술의 다른 측면은 (a) 3차원 포인트 군집을 군집화하여 복수의 포인트 그룹들을 생성하는 단계; 및 (b) 상기 복수의 포인트 그룹들 각각에 대한 적합도를 고려하여 중복된 포인트 그룹을 병합하는 단계를 포함하는 3차원 직선 검출 방법을 제공한다.In order to achieve the above technical problem, another aspect of the disclosed technology is to (a) clustering a three-dimensional point cluster to generate a plurality of point groups; And (b) merging the overlapped point groups in consideration of the goodness of fit of each of the plurality of point groups.

상기의 기술적 과제를 이루기 위해, 개시된 기술의 또 다른 측면은 (a) 적어도 하나의 3차원 직선들을 표현하는 노이지(noisy)한 3차원 점 데이터를 획득하는 단계; 및 (b) 상기 획득된 3차원 점 데이터에 군집(clustering) 기법을 적용하여, 상기 적어도 하나의 3차원 직선을 추출하는 단계를 포함하는 3차원 직선 추출 방법을 제공한다.In order to achieve the above technical problem, another aspect of the disclosed technique comprises the steps of: (a) obtaining noisy three-dimensional point data representing at least one three-dimensional straight line; And (b) extracting the at least one three-dimensional straight line by applying a clustering technique to the obtained three-dimensional point data.

일실시예에 있어서, 상기 (b) 단계는, 상기 군집 기법을 적용한 결과로 생성된 군집들 각각의 적합도를 평가하여 노이지한 군집을 제거하는 단계를 포함한다.In one embodiment, the step (b) includes the step of removing the noisy clusters by evaluating the suitability of each of the clusters generated as a result of applying the clustering technique.

일실시예에 있어서, 상기 (b) 단계는, 상기 군집 기법을 적용한 결과로 생성된 군집들 각각의 적합도를 평가하여 중복된 군집을 병합하는 단계를 포함한다.In one embodiment, the step (b) includes the step of merging the overlapping clusters by evaluating the fitness of each of the clusters generated as a result of applying the clustering technique.

일실시예에 있어서, 상기 (b) 단계는, 상기 군집 기법을 적용한 결과로 생성된 군집들 각각의 적합도를 평가하여 노이지한 군집을 제거하고, 중복된 군집을 병합하는 단계를 포함한다.In one embodiment, the step (b) includes evaluating the suitability of each of the clusters generated as a result of applying the clustering technique, removing the noisy clusters, and merging the duplicated clusters.

일실시예에 있어서, 상기 (b) 단계는, k-means 또는 fuzzy k-means 군집기법을 적용하는 단계를 포함한다.In one embodiment, step (b) includes applying a k-means or fuzzy k-means clustering technique.

일실시예에 있어서, 상기 노이지한 군집을 제거하는 단계는, 상기 군집들 각각에 대한 주성분 분석(Principle Component Analysis) 또는 고유치분석 (Eigen value analysis)을 적용하여 적합도를 평가하는 단계; 및 주성분 분석의 결과 비 주성분의 크기 대비 주성분의 크기의 우월성을 측정하여 노이지한 군집을 제거하는 단계를 포함한다.In one embodiment, the step of removing the noisy cluster may include: applying a principal component analysis or an eigen value analysis to each of the clusters to evaluate a goodness of fit; And removing the noisy cluster by measuring the superiority of the size of the main component to the size of the non-main component as a result of the main component analysis.

일실시예에 있어서, 상기 중복된 군집을 병합하는 단계는, 상기 군집들 각각에 대한 주성분 분석(Principle Component Analysis) 또는 고유치분석 (Eigen value analysis)을 적용하여 적합도를 평가하는 단계; 및 상기 노이지한 군집이 아닌 군집들 중에서 동일 방향의 주성분을 갖는 군집들을 하나의 군집으로 병합하는 단계를 포함한다.In an embodiment, the merging of the duplicated clusters may include: applying a principal component analysis or an eigen value analysis to each of the clusters to evaluate fitness; And merging clusters having principal components in the same direction among clusters other than the noisy cluster into one cluster.

상기의 기술적 과제를 이루기 위해, 개시된 기술의 또 다른 측면은 여러 실시예에 따른 방법을 실현시키기 위한 컴퓨터 프로그램을 수록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체를 제공한다..In order to achieve the above technical problem, another aspect of the disclosed technology provides a computer readable recording medium containing a computer program for realizing a method according to various embodiments.

상기에서 제시한 본 발명의 실시예들은 다음의 장점들을 포함하는 효과를 가질 수 있다. 다만, 본 발명의 모든 실시예들이 이를 전부 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 본 발명의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.Embodiments of the present invention presented above may have an effect including the following advantages. However, all the embodiments of the present invention are not meant to include them all, and thus the scope of the present invention should not be understood as being limited thereto.

낮은 복잡도(low complexity)로 정확하게 3차원 직선이 검출될 수 있다.With low complexity, accurate three-dimensional straight lines can be detected.

도 1은 일실시예에 따른 3차원 직선 검출 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 2는 일실시예에 따른 군집 알고리즘을 예시한다.
도 3은 일실시예에 따른 3차원 직선 추정 알고리즘을 나타낸다.
도 4는 일실시예에 따라 3차원 직선이 리파인(refine)되는 예를 예시한다.
도 5 및 도 6은 각각 도 1의 S110 내지 S140까지의 과정을 보다 구체적으로 예시하는 흐름도 및 기능 블록도이다.
도 7은 개시된 기술에 따른 3차원 직선 검출 방법을 나타내는 기능 블록도이다.
도 8 및 도 9는 개시된 기술과 기존 기술의 성능을 나타낸다
1 is a flowchart illustrating a 3D line detection method according to an exemplary embodiment.
2 illustrates a clustering algorithm according to one embodiment.
3 illustrates a 3D line estimation algorithm according to an embodiment.
4 illustrates an example in which a three-dimensional straight line is refined according to an embodiment.
5 and 6 are flowcharts and functional block diagrams illustrating the processes from S110 to S140 of FIG. 1 in more detail, respectively.
7 is a functional block diagram illustrating a three-dimensional line detection method according to the disclosed technology.
8 and 9 illustrate the performance of the disclosed and existing technologies.

본 발명의 실시예들에 관한 설명은 본 발명의 구조적 내지 기능적 설명들을 위하여 예시된 것에 불과하므로, 본 발명의 권리범위는 본문에 설명된 실시예들에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 본 발명의 실시예들은 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 본 발명의 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Since descriptions of embodiments of the present invention are merely illustrated for structural to functional descriptions of the present invention, the scope of the present invention should not be construed as limited by the embodiments described in the present invention. That is, the embodiments of the present invention may be variously modified and may have various forms, and thus, it should be understood to include equivalents that may realize the technical idea of the present invention.

한편, 본 발명에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.On the other hand, the meaning of the terms described in the present invention will be understood as follows.

“제1”, “제2” 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로 이들 용어들에 의해 본 발명의 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.Terms such as “first” and “second” are used to distinguish one component from other components, and the scope of the present invention should not be limited by these terms. For example, the first component may be named a second component, and similarly, the second component may also be named a first component.

“및/또는”의 용어는 하나 이상의 관련 항목으로부터 제시가능 한 모든 조합을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, “제1 항목, 제2 항목 및/또는 제3 항목”의 의미는 "제1 항목, 제2 항목 및 제3 항목 중 적어도 하나 이상"을 의미하는 것으로, 제1, 제2 또는 제3 항목뿐만 아니라 제1, 제2 및 제3 항목들 중 2개 이상으로부터 제시될 수 있는 모든 항목의 조합을 의미한다.The term “and / or” should be understood to include all combinations that can be presented from one or more related items. For example, "first item, second item, and / or third item" means "at least one or more of the first item, second item, and third item", and means first, second, or third item. A combination of all items that can be presented from two or more of the first, second and third items as well as the third item.

본 발명에서 기재된 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.Singular expressions described herein are to be understood to include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise, and the terms "comprise" or "having" include elements, features, numbers, steps, operations, and elements described. It is to be understood that the present invention is intended to designate that there is a part or a combination thereof, and does not exclude in advance the possibility of the presence or addition of one or more other features or numbers, steps, actions, components, parts or combinations thereof. .

본 발명에서 기술한 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않은 이상 명기된 순서와 다르게 일어날 수 있다. 즉, 각 단계들은 명기된 순서와 동일하게 일어날 수도 있고 실질적으로 동시에 수행될 수도 있으며 반대의 순서대로 수행될 수도 있다.Each step described in the present invention may occur out of the stated order unless the context clearly dictates the specific order. That is, each step may occur in the same order as specified, may be performed substantially simultaneously, or may be performed in the reverse order.

여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.Unless otherwise defined, all terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which the present invention belongs. Terms such as those defined in the commonly used dictionaries should be construed as having meanings consistent with the meanings in the context of the related art, and shall be interpreted as having ideal or overly formal meanings unless expressly defined in this application. Can't be.

개시된 기술은 스테레오 카메라(예컨대, bumblebee camera)를 구비한 각종 기기(예컨대, 로봇) 및 주어진 데이터(예컨대, 스트레오 카메라의 촬영으로 얻어진 좌 이미지 및 우 이미지, 3차원 정보를 산출하기 위해 필요한 스테레오 카메라의 뷰간 거리 등과 같은 카메라 모델 파라미터 정보)를 기초로 3차원 직선을 검출하는 처리 장치(예컨대, 컴퓨터) 등에 적용될 수 있다. 물론, 상기 각종 기기 및 처리 장치는 검출된 3차원 직선을 기초로 3D 물체 인식, 3D 물체 모델링, SLAM 등을 더 수행할 수도 있음은 이 분야에 종사하는 자라면 충분히 이해할 수 있다. 이하에서는, 편의상, 본 발명의 3차원 직선 검출 방법을 수행하는 주체를 검출 장치로 칭하여 개시된 기술을 설명하고자 한다.The disclosed technique is to provide a variety of devices (e.g., robots) equipped with stereo cameras (e.g. bumblebee cameras) and stereo cameras necessary for calculating left and right images, three-dimensional information obtained by taking data (e.g., stereo cameras). The camera model parameter information such as the distance between views, etc.). Of course, those skilled in the art can fully understand that the various devices and processing apparatuses may further perform 3D object recognition, 3D object modeling, SLAM, etc. based on the detected three-dimensional straight lines. Hereinafter, for convenience, the disclosed technique will be described by referring to the subject performing the three-dimensional line detection method of the present invention as a detection device.

도 1은 일실시예에 따른 3차원 직선 검출 방법(100)을 나타내는 흐름도이다.1 is a flow chart illustrating a three-dimensional line detection method 100 according to an embodiment.

도 1을 참조하면, S110에서, 검출 장치는 적어도 하나의 2차원 직선 각각에 대응되는 3차원 포인트 군집을 생성한다. S110 단계는 다음의 두 단계(S110_1, S110_2라 칭함)로 실행될 수도 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.Referring to FIG. 1, in S110, the detection apparatus generates a three-dimensional point cluster corresponding to each of at least one two-dimensional straight line. The step S110 may be performed in the following two steps (called S110_1 and S110_2), but is not necessarily limited thereto.

S110_1에서, 검출 장치는 스테레오 카메라로부터 획득된 좌 이미지(2차원 이미지임) 및 우 이미지(2차원 이미지임) 중 적어도 하나를 기초로, 적어도 하나의 2차원 직선을 추출한다. 일반적으로, 좌 이미지 및 우 이미지 중 하나로부터 적어도 하나의 2차원 직선을 추출하는 방법이 사용될 수 있다. 여기서, 2차원 직선을 추출하는 방법의 예로는, 하나의 이미지로부터 캐니 경계 검출(canny edge detection) 기법을 사용하는 것을 들 수 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.In S110_1, the detection apparatus extracts at least one two-dimensional straight line based on at least one of a left image (which is a two-dimensional image) and a right image (which is a two-dimensional image) obtained from the stereo camera. In general, a method of extracting at least one two-dimensional straight line from one of a left image and a right image may be used. Here, an example of a method of extracting a 2D straight line may include using a canny edge detection technique from one image, but is not limited thereto.

S110_2에서, 검출 장치는 추출된 적어도 하나의 2차원 직선 각각을 3차원 상으로 투사(project)하여, 2차원 직선 각각에 대응되는 3차원 포인트 군집을 생성한다. 여기서, 3차원 투사시에 상기 좌 이미지 및 상기 우 이미지가 이용될 수도 있다.In S110_2, the detection apparatus projects each of the extracted at least one two-dimensional straight line to a three-dimensional image to generate a three-dimensional point cluster corresponding to each of the two-dimensional straight lines. Here, the left image and the right image may be used during 3D projection.

이렇게 좌 이미지 및 우 이미지로부터 얻어진 3차원 포인트 군집에 포함된 각3차원 포인트 q=[x,y,z]T는 스테레오 비전의 한계에 따른 깊이 정보의 불확정성(uncertantiy) 등에 의해 수학식 1과 같은 공분산 행렬이 주어진다.Each three-dimensional point q = [x, y, z] T included in the three-dimensional point cluster obtained from the left image and the right image is expressed by Equation 1 by the uncertantiy of depth information due to the limitation of the stereo vision. Given a covariance matrix.

Figure pat00001
Figure pat00001

이러한 공분산 행렬은 많은 문헌(예컨대, 문헌2)에 개시된 내용이므로 구체적인 설명은 생략한다. Since such covariance matrices are disclosed in many documents (eg, document 2), detailed descriptions are omitted.

S120에서, 검출 장치는 상기 3차원 포인트 군집을 그룹화하여, 적어도 하나의 2차원 직선 각각에 대응되는 복수의 포인트 그룹들을 생성한다.In operation S120, the detection apparatus groups the three-dimensional point clusters to generate a plurality of point groups corresponding to each of the at least one two-dimensional straight line.

일실시예에 있어서, 검출 장치는 상기 3차원 포인트 군집에 포함되는 3차원 포인트들 각각에 대응되는 메트릭의 합에 비례하는 목적 함수를 사용하는 k-means 군집 기법을 기초로, 상기 적어도 하나의 2차원 직선 각각에 대응되는 복수의 포인트 그룹들을 생성한다. 여기서, 상기 메트릭은 해당 3차원 포인트가 해당 포인트 그룹에 속할 확률과 상기 해당 3차원 포인트와 상기 해당 포인트 그룹의 중심 간의 거리의 곱에 대체로 비례한다. 이러한 성질의 군집 기법을 편의상, 퍼지(fuzzy) k-means 군집 기법이라 칭한다. 퍼지 k-means 군집 기법의 예로는 수학식 2로 주어지는 목적 함수(objective function) Jfuz를 최소화하는 군집 기법으로서, 그 구체적인 알고리즘의 예로는 도 2와 같다.In one embodiment, the detection device is based on the k-means clustering technique using an objective function proportional to the sum of the metric corresponding to each of the three-dimensional point included in the three-dimensional point cluster, the at least one 2 A plurality of point groups corresponding to each of the dimensional straight lines are generated. Here, the metric is generally proportional to the product of the probability that the three-dimensional point belongs to the point group and the distance between the three-dimensional point and the center of the point group. The clustering technique of this property is called a fuzzy k-means clustering technique for convenience. An example of a fuzzy k-means clustering technique is a clustering technique for minimizing an objective function J fuz, which is given by Equation 2. An example of the specific algorithm is shown in FIG.

Figure pat00002
Figure pat00002

수학식 2에서, i,j는 각각 3차원 포인트의 인덱스 및 클러스터의 인덱스를 나타낸다. 또한, n은 군집 대상에 속하는 3차원 포인트의 개수며, k는 군집을 통하여 얻고자 하는 클러스터의 개수로서 미리 설정될 수 있는 파라미터이다. 또한, φ는 퍼지 지수로서 φ가 0인 경우, 수학식 2는 일반적인 k-means 군집 기법에 따른 목적 함수임을 알 수 있다. 일실시예에 있어서, φ는 1보다 크게 설정될 수 있다.In Equation 2, i, j represents the index of the three-dimensional point and the index of the cluster, respectively. In addition, n is the number of 3D points belonging to the cluster object, k is a parameter that can be set in advance as the number of clusters to be obtained through the cluster. Further, when φ is a fuzzy index and φ is 0, it can be seen that Equation 2 is an objective function according to a general k-means clustering technique. In one embodiment, φ may be set greater than one.

수학식 2에서, 합산되는 메트릭은

Figure pat00003
의 곱으로 표현되는데 전자는 해당 3차원 포인트 x ic j를 중심으로 하는 클러스터에 속할 확률을 의미하며, 후자는 수학식 3으로 주어지는 마할라노비스 거리(Mahalanobis distance)를 나타낸다In Equation 2, the metric to be summed
Figure pat00003
The former represents the probability that the three-dimensional point x i belongs to a cluster centered on c j , and the latter represents the Mahalanobis distance given by Equation 3.

Figure pat00004
Figure pat00004

마할라노비스 거리는 문헌2 및 Mahalanobis, P C (1936), "On the generalized distance in statistics," Proceedings of the National Institute of Sciences of India 2 (1):49-55인 문헌 등에 개시된 내용이므로 구체적인 설명은 생략한다. The Mahalanobis distance is disclosed in Document 2 and in Mahalanobis, PC (1936), "On the generalized distance in statistics," Proceedings of the National Institute of Sciences of India 2 (1): 49-55, etc. do.

도 2의 초기화 단계에서, n, k, c 1, c 2, ..., c k은 일반적인 k-means 군집 기법과 같은 방법으로 초기화될 수 있다. 또한, φ는 퍼지 지수에 해당하는 설계 파라미터로서 사전 실험을 통하여 미리 설정될 수 있는 값(예컨대, 1보다 큰 값)이다. 또한,

Figure pat00005
를 초기화하는 방법의 예로는, 균일(uniform) 확률 분포로 확률 값을 할당하는 방법을 들 수 있다.In the initialization step of FIG. 2, n, k, c 1 , c 2 , ..., c k may be initialized in the same manner as a general k-means clustering technique. Further, φ is a design parameter corresponding to the fuzzy index, which is a value that can be preset through a preliminary experiment (for example, a value greater than 1). Also,
Figure pat00005
As an example of a method of initializing, a method of allocating probability values with a uniform probability distribution is given.

도 2의 정규화 단계에서 수학식 4가 사용될 수 있다.Equation 4 may be used in the normalization step of FIG. 2.

Figure pat00006
Figure pat00006

한편, 수학식 2의 목적 함수 Jfuz를 최소화하는

Figure pat00007
c j는 목적 함수 Jfuz를 각각
Figure pat00008
c j로 편미분한 결과를 0으로 하는 값으로서 수학식 5 및 6으로 주어진다.Meanwhile, the objective function J fuz of Equation 2 is minimized.
Figure pat00007
And c j represent the objective function J fuz , respectively.
Figure pat00008
And values obtained by partial division by c j are given by Equations 5 and 6.

Figure pat00009
Figure pat00009

Figure pat00010
Figure pat00010

검출 장치는 일반적인 k-means 군집 알고리즘과 같이 충분히 수렴되는 데이터가 확보될 때(예컨대, 반복 회수를 소정 횟수 이상 한 경우, 클러스터의 구성원들이 변동이 없어진 경우, 목적 함수의 값이 미리 설정된 임계치보다 작을 경우)까지 도 2와 같이 수학식 5 및 6의 계산을 반복 수행한다.When a sufficiently converged data is secured (e.g., a predetermined number of iterations is a predetermined number of times, or when members of a cluster are not changed, as in a general k-means clustering algorithm), the detection apparatus may have a value smaller than a predetermined threshold. 2), the calculations of Equations 5 and 6 are repeated.

S130에서, 검출 장치는 각 포인트 그룹에 대한 고유 벡터의 에너지 컨텐트(energy content)를 기초로 노이즈 포인트 그룹(noise point group)을 제거한다. 여기서, 고유 벡터의 에너지 컨텐트는 후술하는 수학식 7로 표현될 수 있다.In operation S130, the detection apparatus removes the noise point group based on the energy content of the unique vector for each point group. Here, the energy content of the eigenvector may be represented by Equation 7 to be described later.

일례로, 검출 장치는 먼저 주성분 분석(principal component analysis)를 수행하여 복수(즉, k개)의 포인트 그룹들 각각에 대한 고유치들 및 주된(dominant) 고유 벡터(즉, 가장 큰 고유치를 가진 고유벡터)를 구한다. 참고로, 하나의 포인트 그룹에 대해서는 3개의 고유 벡터 및 3개의 고유치가 구해진다. 그 다음, 검출 장치는 고유치들의 합에 대한 주된 고유 벡터에 해당하는 고유치의 비율

Figure pat00011
을 각 포인트 그룹에 대해서 수학식 7과 같이 구한다.In one example, the detection apparatus first performs principal component analysis to determine eigenvalues and dominant eigenvectors (ie, eigenvectors with the largest eigenvalues) for each of a plurality of (ie k) point groups. ) For reference, three eigenvectors and three eigenvalues are obtained for one point group. Then, the detection device determines the ratio of the eigenvalues corresponding to the dominant eigenvectors to the sum of the eigenvalues.
Figure pat00011
Is obtained for each point group as in Equation (7).

Figure pat00012
Figure pat00012

상기 비율

Figure pat00013
이 미리 설정된 임계치(예컨대, 90%)보다 포인트 그룹은 노이즈 포인트 그룹으로 간주하여 제거될 수 있다.Said ratio
Figure pat00013
Point groups above this preset threshold (eg, 90%) may be considered as noise point groups and removed.

S140에서, 검출 장치는 노이즈 포인트 그룹이 아닌(즉, S130 단계에서 생존한) 포인트 그룹들 중 동일 방향의 포인트 그룹들을 하나의 포인트 그룹으로 그룹화한다. 일례로, 주된 고유 벡터의 방향이 어느 정도 유사한(예컨대, π/18 radian내의 범위에 속하는) 포인트 그룹들은 하나의 포인트 그룹으로 병합될 수 있다. In S140, the detection apparatus groups the point groups in the same direction among the point groups that are not the noise point group (ie, surviving in step S130) into one point group. In one example, point groups that are somewhat similar in direction of the main eigenvectors (eg, belonging to a range within a π / 18 radian) may be merged into one point group.

다른 일실시예에 있어서, S130 및 S140이 동시에 수행될 수도 있다. 이 경우검출 장치는 주된 고유 벡터의 방향이 어느 정도 유사하고(예컨대, π/18 radian내의 범위에 속하고), 상기 비율이 미리 설정된 임계치(예컨대, 90%) 이상을 가지는 3차원 포인트들을 가진 포인트 그룹들을 하나의 그룹으로 병합(merge)하는 동작을 수행한다. 여기서, 주성분 분석 기법 자체는 M. Turk and A. Pentland, "Eigen faces for recognition," Journal of Cognitive Neuroscience, 3(1):71-86, 1991.인 문헌 및 P. Belhumeur, J. Hespanha, and D. Kriegman, "Eigenfaces vs. Fisherfaces : Recognition using class specific linear projection," In ECCV(1), pages 45-58, 1996.인 문헌 등에 개시된 내용이므로 구체적인 설명은 생략한다.In another embodiment, S130 and S140 may be performed simultaneously. The detection device in this case is a point with three-dimensional points in which the direction of the principal eigenvectors is somewhat similar (e.g., within a range of π / 18 radian) and the ratio has a predetermined threshold (e.g. 90%) or more. Performs the operation of merging groups into one group. Here, the principal component analysis technique itself is described in M. Turk and A. Pentland, "Eigen faces for recognition," Journal of Cognitive Neuroscience, 3 (1): 71-86, 1991. and P. Belhumeur, J. Hespanha, and D. Kriegman, "Eigenfaces vs. Fisherfaces: Recognition using class specific linear projection," In ECCV (1), pages 45-58, 1996.

S150에서, 검출 장치는 상기 복수의 포인트 그룹들을 기초로, 복수의 3차원 직선을 추정한다. 일실시예에 있어서, 검출 장치는 고유치 분석을 수행하여, 상기 복수의 포인트 그룹을 기초로, 방향 벡터 및 상기 방향 벡터의 기준 좌표로 이루어진 상기 적어도 하나의 3차원 직선을 추정한다. 여기서, 기준 좌표는 동일한 방향 벡터라도 그 출발점 또는 중심 또는 끝점이 다를 수 있으므로 이를 구별하기 위한 위치 정보를 나타낸다. 일례로, 검출 장치는 도 3의 알고리즘을 이용하여, 3차원 직선 추정을 수행한다.In S150, the detection apparatus estimates a plurality of three-dimensional straight lines based on the plurality of point groups. In one embodiment, the detection apparatus performs eigenvalue analysis to estimate the at least one three-dimensional straight line consisting of a direction vector and reference coordinates of the direction vector, based on the plurality of point groups. In this case, the reference coordinate indicates location information for distinguishing a starting point, a center, or an end point of the same direction vector, since they may be different. In one example, the detection apparatus uses the algorithm of FIG. 3 to perform three-dimensional line estimation.

S160에서, 검출 장치는 상기 복수의 3차원 직선들의 방향 및 상기 복수의 3차원 직선들 간의 근접성을 기초로, 둘 이상의 3차원 직선들을 연결하거나, 구분할 수 있다. 일례로, 도 4와 같이 동일 방향이고 근접한 3차원 직선들은 병합(merge)되어 하나의 3차원 직선으로 최종 결정되고, 동일 방향이 아니거나 서로 먼 거리 관계에 있는 3차원 직선들은 서로 다른 별도의 3차원 직선으로 최종 결정된다. 일실시예에 있어서, 검출 장치는 S130에서 구해진 방향 벡터 및 상기 기준 좌표를 기초로, 둘 이상의 3차원 직선들을 연결할 수 있다. 도 4를 참조하면, 4개의 3차원 직선 후보들(즉, 3차원 포인트 그룹 1, 2, 3, 4이 형성하는 3차원 직선)은 병합되어 하나의 3차원 직선(빨간색 직선)으로 최종 결정되고, 나머지 1개의 3차원 직선 후보(즉, 3차원 포인트 그룹 5가 형성하는 3차원 직선)은 병합된 3차원 직선과 별도인 3차원 직선(파란색 직선)으로 최종 결정된다. 한편, 도 4에서 점선으로 표시된 3차원 직선은 동일한 환경에서 문헌 2에 따른 기법(즉, RANSAC 기반의 3차원 직선 검출 기법)으로 검출된 3차원 직선에 해당된다. 따라서, 개시된 기술이 문헌 2에 따른 기법보다 검출 정확도 면에서 우수함을 알 수 있다.In S160, the detection apparatus may connect or distinguish two or more 3D straight lines based on the directions of the plurality of 3D straight lines and the proximity between the plurality of 3D straight lines. For example, as shown in FIG. 4, three-dimensional straight lines which are in the same direction and adjacent to each other are merged to be finally determined as one three-dimensional straight line, and three-dimensional straight lines which are not in the same direction or are separated from each other are separated from each other. The final dimension is determined by a straight line. In one embodiment, the detection device may connect two or more three-dimensional straight lines based on the direction vector and the reference coordinate obtained in S130. Referring to FIG. 4, four three-dimensional straight line candidates (that is, three-dimensional straight lines formed by three-dimensional point groups 1, 2, 3, and 4) are merged and finally determined as one three-dimensional straight line (red straight line), The remaining three-dimensional straight line candidates (that is, three-dimensional straight lines formed by the three-dimensional point group 5) are finally determined as three-dimensional straight lines (blue straight lines) separate from the merged three-dimensional straight lines. Meanwhile, the three-dimensional straight line indicated by the dotted line in FIG. 4 corresponds to the three-dimensional straight line detected by the technique according to document 2 (that is, the three-dimensional straight line detection technique based on RANSAC) in the same environment. Thus, it can be seen that the disclosed technique is superior in terms of detection accuracy than the technique according to document 2.

일실시예에 따라, 검출 장치는 S160에서 결정된 3차원 직선에 대해 검증 동작을 더 수행할 수도 있다. 일실시예에 따른 검증 방법은 S160에서 결정된 3차원 직선 각각을 2차원 상으로 투사하여 2차원 직선을 생성하는 단계(S170); According to an embodiment, the detection apparatus may further perform a verification operation on the 3D straight line determined in S160. According to an embodiment, the verification method may include generating two-dimensional straight lines by projecting each of the three-dimensional straight lines determined in S160 onto a two-dimensional image (S170);

S170에서 생성된 2차원 직선과 S110_1에서 생성된 2차원 직선 간의 유사 여부(일례로, 방향, 위치, 및 길이 면에서 미리 설정된 허용 범위 내에 있는지 여부)를 판단하는 단계(S180); 및 그 판단 결과가 유사하지 않음을 나타내면 S120으로 진행하고, 그렇지 않으면 최종적인 3차원 직선으로 결정하여 3차원 직선 검출 프로시져를 종료하는 단계(S190)을 포함할 수 있다.Determining whether there is a similarity between the two-dimensional straight line generated in S170 and the two-dimensional straight line generated in S110_1 (for example, whether it is within a preset allowable range in terms of direction, position, and length) (S180); And if it is determined that the result of the determination is not similar, the process proceeds to S120. Otherwise, the process may include determining the final three-dimensional straight line to terminate the three-dimensional straight line detection procedure (S190).

도 5 및 도 6은 각각 도 1의 S110 내지 S180까지의 과정을 보다 구체적으로 5 and 6 illustrate the processes from S110 to S180 of FIG. 1, respectively.

예시하는 흐름도 및 기능 블록도이다.Illustrative flowchart and functional block diagram.

도 7은 개시된 기술에 따른 3차원 직선 검출 방법을 나타내는 기능 블록도이다.7 is a functional block diagram illustrating a three-dimensional line detection method according to the disclosed technology.

도 8 및 도 9는 개시된 기술과 기존 기술(문헌 2에 따른 RANSAC 기반의 3차원 직선 검출 방법)의 성능을 나타낸다.8 and 9 show the performance of the disclosed technique and the existing technique (RANSAC-based three-dimensional line detection method according to Document 2).

도 8 및 도 9에 따른 실험 결과를 참조하면, 개시된 기술이 기존 기술(문헌 2에 따른 RANSAC 기반의 3차원 직선 검출 방법)보다 계산 복잡도가 낮으며, 추출률 및 정확성 면에서 성능이 우수함을 알 수 있다.Referring to the experimental results according to FIGS. 8 and 9, it can be seen that the disclosed technique has lower computational complexity than the existing technique (RANSAC-based three-dimensional linear detection method according to Document 2) and has excellent performance in terms of extraction rate and accuracy. have.

본 발명은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의해 읽혀질 수 있는 패킷이 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 케리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 그리고, 본 발명을 구현하기 위한 기능적인(functional) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있다.The present invention can also be embodied as computer-readable codes on a computer-readable recording medium. The computer readable recording medium includes all kinds of recording devices in which packets which can be read by a computer system are stored. Examples of computer-readable recording media include ROM, RAM, CD-ROM, magnetic tape, floppy disks, optical data storage devices, and the like, which are also implemented in the form of carrier waves (for example, transmission over the Internet). Include. The computer readable recording medium can also be distributed over network coupled computer systems so that the computer readable code is stored and executed in a distributed fashion. In addition, functional programs, codes, and code segments for implementing the present invention can be easily inferred by programmers in the art to which the present invention belongs.

이러한 본원 발명인 장치는 이해를 돕기 위하여 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.The inventors of the present invention have been described with reference to the embodiments shown in the drawings for clarity, but this is merely exemplary, and those skilled in the art may various modifications and other equivalent embodiments therefrom. Will understand. Therefore, the true technical protection scope of the present invention will be defined by the appended claims.

상기에서 제시한 본 발명의 실시예들은 다음의 장점들을 포함하는 효과를 가질 수 있다. 다만, 본 발명의 모든 실시예들이 이를 전부 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 본 발명의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.Embodiments of the present invention presented above may have an effect including the following advantages. However, all the embodiments of the present invention are not meant to include them all, and thus the scope of the present invention should not be understood as being limited thereto.

낮은 복잡도(low complexity)로 정확하게 3차원 직선이 검출될 수 있다.With low complexity, accurate three-dimensional straight lines can be detected.

Claims (20)

(a) 3차원 포인트 군집을 군집화하여 복수의 포인트 그룹들을 생성하는 단계; 및
(b) 상기 복수의 포인트 그룹들 각각에 대한 적합도를 고려하여 노이즈 포인트 그룹을 제거하는 단계를 포함하는 3차원 직선 검출 방법.
(a) clustering a three-dimensional point cluster to generate a plurality of point groups; And
(b) removing the noise point group in consideration of the goodness of fit of each of the plurality of point groups.
제1항에 있어서,
(c) 고유 분석을 이용하여, 노이즈 포인트 그룹이 아닌 포인트 그룹들에 대한 그룹화를 수행하는 단계를 더 포함하는 3차원 직선 검출 방법
The method of claim 1,
(c) using eigen analysis, further comprising grouping the point groups other than the noise point group
제2항에 있어서,
(d) 상기 (c) 단계의 수행 결과를 기초로, 3차원 직선 추정을 수행하는 단계를 더 포함하는 3차원 직선 검출 방법.
The method of claim 2,
and (d) performing a three-dimensional straight line estimation based on the result of the performing of step (c).
제3항에 있어서,
상기 (c) 단계는 노이즈 포인트 그룹이 아닌 포인트 그룹들 중에서 동일 방향의 포인트 그룹들을 하나의 포인트 그룹으로 그룹화하는 단계를 포함하고,
상기 (d) 단계는 상기 포인트 그룹을 기초로 3차원 직선을 추정하는 단계를 포함하는 3차원 직선 검출 방법.
The method of claim 3,
Step (c) includes grouping point groups in the same direction among the point groups other than the noise point group into one point group,
The step (d) comprises the step of estimating a three-dimensional straight line based on the point group.
제1항에 있어서,
상기 (a) 단계에 앞서, 적어도 하나의 2차원 직선 각각에 대응하는 상기 3차원 포인트 군집을 생성하는 단계를 더 포함하는 3차원 직선 검출 방법
The method of claim 1,
Prior to the step (a), further comprising the step of generating the three-dimensional point clusters corresponding to each of the at least one two-dimensional straight line
제5항에 있어서, 상기 3차원 포인트 군집을 생성하는 단계는,
스테레오 카메라로부터 획득된 좌 이미지 및 우 이미지를 기초로, 상기 적어도 하나의 2차원 직선 각각에 대응되는 3차원 포인트 군집을 생성하는 단계를 포함하는 3차원 직선 검출 방법.
The method of claim 5, wherein generating the three-dimensional point clusters,
And generating a three-dimensional point cluster corresponding to each of the at least one two-dimensional straight lines, based on the left image and the right image acquired from the stereo camera.
제6항에 있어서, 상기 3차원 포인트 군집을 생성하는 단계는,
상기 좌 이미지 및 우 이미지 중 적어도 하나로부터, 상기 적어도 하나의 2차원 직선을 추출하는 단계; 및
상기 추출된 2차원 직선을 3차원 상으로 투사하여 상기 3차원 포인트 군집을 생성하는 단계를 포함하는 3차원 직선 검출 방법.
The method of claim 6, wherein generating the three-dimensional point clusters,
Extracting the at least one two-dimensional straight line from at least one of the left image and the right image; And
And projecting the extracted two-dimensional straight lines onto a three-dimensional image to generate the three-dimensional point cluster.
제1항에 있어서, 상기 (b) 단계는,
상기 복수의 포인트 그룹들 각각에 대한 고유 벡터의 에너지 컨텐트를 기초로, 상기 노이즈 포인트 그룹을 제거하는 단계를 포함하는 3차원 직선 검출 방법
According to claim 1, wherein step (b),
Removing the noise point group based on the energy content of the eigenvector for each of the plurality of point groups.
제1항에 있어서, 상기 (a) 단계는,
k-means 군집 기법 또는 Fuzzy k-means 군집 기법을 이용하여 상기 복수의 포인트 그룹들을 생성하는 단계를 포함하는 3차원 직선 검출 방법.
According to claim 1, wherein the step (a),
generating the plurality of point groups using a k-means clustering technique or a Fuzzy k-means clustering technique.
제1항에 있어서,
상기 (a) 단계는, 상기 3차원 포인트 군집에 포함되는 3차원 포인트들 각각에 대응되는 메트릭의 합에 비례하는 목적 함수를 사용하는 k-means 군집 기법을 기초로, 상기 복수의 포인트 그룹들을 생성하는 단계를 포함하고,
상기 메트릭은 해당 3차원 포인트가 해당 포인트 그룹에 속할 확률과 상기 해당 3차원 포인트와 상기 해당 포인트 그룹의 중심 간의 거리의 곱에 비례하는 3차원 직선 검출 방법.
The method of claim 1,
In step (a), the plurality of point groups are generated based on a k-means clustering technique using an objective function that is proportional to the sum of metrics corresponding to each of the three-dimensional points included in the three-dimensional point cluster. Including the steps of:
Wherein said metric is proportional to the product of the probability that said three-dimensional point belongs to said point group and the distance between said three-dimensional point and the center of said point group.
제10항에 있어서,
상기 거리는 마할라노비스 거리(Mahalanobis distance)인 3차원 직선 검출 방법.
The method of claim 10,
Wherein said distance is a Mahalanobis distance.
(a) 3차원 포인트 군집을 군집화하여 복수의 포인트 그룹들을 생성하는 단계; 및
(b) 상기 복수의 포인트 그룹들 각각에 대한 적합도를 고려하여 중복된 포인트 그룹을 병합하는 단계를 포함하는 3차원 직선 검출 방법.
(a) clustering a three-dimensional point cluster to generate a plurality of point groups; And
and (b) merging overlapping point groups in consideration of goodness of fit of each of the plurality of point groups.
(a) 적어도 하나의 3차원 직선들을 표현하는 노이지(noisy)한 3차원 점 데이터를 획득하는 단계; 및
(b) 상기 획득된 3차원 점 데이터에 군집(clustering) 기법을 적용하여, 상기 적어도 하나의 3차원 직선을 추출하는 단계를 포함하는 3차원 직선 추출 방법
(a) obtaining noisy three-dimensional point data representing at least one three-dimensional straight line; And
(b) extracting the at least one three-dimensional straight line by applying a clustering technique to the obtained three-dimensional point data;
제13항에 있어서, 상기 (b) 단계는,
상기 군집 기법을 적용한 결과로 생성된 군집들 각각의 적합도를 평가하여 노이지한 군집을 제거하는 단계를 포함하는 3차원 직선 추출 방법
The method of claim 13, wherein step (b) comprises:
Evaluating the fitness of each of the clusters generated as a result of applying the clustering technique to remove the noisy clustering method
제13항에 있어서, 상기 (b) 단계는,
상기 군집 기법을 적용한 결과로 생성된 군집들 각각의 적합도를 평가하여 중복된 군집을 병합하는 단계를 포함하는 3차원 직선 추출 방법.
The method of claim 13, wherein step (b) comprises:
And merging the overlapping clusters by evaluating the fitness of each of the clusters generated as a result of applying the clustering technique.
제13항에 있어서, 상기 (b) 단계는,
상기 군집 기법을 적용한 결과로 생성된 군집들 각각의 적합도를 평가하여 노이지한 군집을 제거하고, 중복된 군집을 병합하는 단계를 포함하는 3차원 직선 추출 방법.
The method of claim 13, wherein step (b) comprises:
And evaluating goodness of each of the clusters generated as a result of applying the clustering technique to remove the noisy clusters and merging the duplicated clusters.
제13항에 있어서, 상기 (b) 단계는,
k-means 또는 fuzzy k-means 군집기법을 적용하는 단계를 포함하는 3차원 직선 추출 방법.
The method of claim 13, wherein step (b) comprises:
A three-dimensional straight line extraction method comprising applying the k-means or fuzzy k-means clustering technique.
제14항에 있어서, 상기 노이지한 군집을 제거하는 단계는,
상기 군집들 각각에 대한 주성분 분석(Principle Component Analysis) 또는 고유치분석 (Eigen value analysis)을 적용하여 적합도를 평가하는 단계; 및 주성분 분석의 결과 비 주성분의 크기 대비 주성분의 크기의 우월성을 측정하여 노이지한 군집을 제거하는 단계를 포함하는 3차원 직선 추출 방법.
The method of claim 14, wherein removing the noisy community,
Evaluating fitness by applying Principle Component Analysis or Eigen value analysis to each of the clusters; And removing the noisy cluster by measuring the superiority of the size of the main component to the size of the non-main component as a result of the principal component analysis.
제16항에 있어서, 상기 중복된 군집을 병합하는 단계는,
상기 군집들 각각에 대한 주성분 분석(Principle Component Analysis) 또는 고유치분석 (Eigen value analysis)을 적용하여 적합도를 평가하는 단계; 및
상기 노이지한 군집이 아닌 군집들 중에서 동일 방향의 주성분을 갖는 군집들을 하나의 군집으로 병합하는 단계를 포함하는 3차원 직선 추출 방법.
The method of claim 16, wherein merging the duplicated clusters,
Evaluating fitness by applying Principle Component Analysis or Eigen value analysis to each of the clusters; And
And merging clusters having principal components in the same direction among the non-noisy clusters into one cluster.
제1항, 제12항, 및 제13항 중 어느 한 항에 기재된 방법을 실현시키기 위한 컴퓨터 프로그램을 수록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체.
A computer-readable recording medium containing a computer program for realizing the method according to any one of claims 1, 12, and 13.
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