KR20120044052A - 복수개의 카메라를 이용한 거리측정 시스템 및 그 방법 - Google Patents

복수개의 카메라를 이용한 거리측정 시스템 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 복수개의 카메라를 이용한 거리측정 시스템 및 그 방법에 관한 것으로서, 복수개의 카메라를 통해 취득한 이미지를 정합함으로써 무인 비행체와 목표물까지의 거리를 측정할 수 있는 복수개의 카메라를 이용한 거리측정 시스템 및 그 방법을 제공함에 목적이 있다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 무인 비행체의 특정 위치에 설치되는 복수개의 카메라 장치로서, 목표물에 대한 이미지를 각각 취득하는 카메라 장치; 및 상기 카메라 장치를 통해 취득한 이미지를 정합하여, 상기 무인 비행체와 목표물까지의 거리를 측정하는 이미지 처리장치; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

복수개의 카메라를 이용한 거리측정 시스템 및 그 방법{SYSTEM AND METHOD FOR MEASURING DISTANCE USING PLURAL CAMERAS}
본 발명은 복수개의 카메라를 이용한 거리측정 시스템 및 그 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 복수의 목표물에 대하여 동시에 관심을 가져야하는 사용자에게 두 개의 카메라 즉, 복수개의 카메라로부터 취득한 일정부분 상이한 이미지를 이용하여 카메라가 설치된 무인 비행체와 목표물 사이의 거리를 측정하는 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.
최근의 무인 비행체에는 다양한 종류의 카메라가 탑재되어 임무를 수행하는 것이 일반적이다. 대부분의 무인 비행체에는 1개의 카메라가 탑재되는 것이 일반적이다. 이러한 경우 복수의 표적지나 목표물을 탐지 및 추적하기 어려우며, 카메라로부터 습득한 이미지를 이용한 이착륙에 어려움이 있다.
한편, 무인비행체에서 위치 및 고도를 측정하기 위한 장비로 GPS, 초음파, 적외선센서(IR) 등이 사용되나, 높이별로 사용할 수 있는 센서의 종류가 정해져있고, GPS의 경우 정확성을 위해 고가의 비용이 소요된다. 즉, 상기와 같은 종래 기술은 정확한 측정값을 위해 고비용의 예산이 소요되며, 넓은 영역의 높이에서 사용하기 어려운 단점이 있다. 또한, 하나의 카메라로는 다수의 관심영역의 습득이 어려워 이미지 기반의 위치 파악에 어려움이 있는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 복수개의 카메라를 통해 취득한 이미지를 정합함으로써 무인 비행체와 목표물까지의 거리를 측정할 수 있는 복수개의 카메라를 이용한 거리측정 시스템 및 그 방법을 제공함에 목적이 있다.
이러한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명은 복수개의 카메라를 이용한 거리측정 시스템에 관한 것으로서, 무인 비행체의 특정 위치에 설치되는 복수개의 카메라 장치로서, 목표물에 대한 이미지를 각각 취득하는 카메라 장치; 및 상기 카메라 장치를 통해 취득한 이미지를 정합하여, 상기 무인 비행체와 목표물까지의 거리를 측정하는 이미지 처리장치; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명은 복수개의 카메라를 이용한 거리측정 방법에 관한 것으로서, (a) 무인 비행체의 특정 위치에 설치되는 복수개의 카메라 장치가 동일한 화각으로 특정 목표물에 대한 이미지를 각각 취득하는 과정; 및 (b) 상기 이미지 처리장치가 복수개의 카메라 장치를 통해 취득한 각각의 이미지 내에서 관심영역을 추출하고, 목표물과 복수개의 관심영역의 위치를 비교하여 상기 무인 비행체와 목표물까지의 거리를 측정하는 과정; 을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 복수개의 바람직하게, 두 개의 카메라를 이용해 상대적인 높이 정보를 사용자에게 제공함으로써 무인비행체의 자동 이착륙을 가능하게 한다. 즉, 본 발명은 상기와 같이 두 대의 카메라 영상을 효과적으로 모니터링 및 프로세싱 할 수 있게 함으로써, 다음과 같은 구체적인 효과가 있다.
1) 미세한 높이의 변화를 감지할 수 있다.
2) GPS 정보를 보완할 수 있다.
3) 두 대의 카메라 장치를 이용한 착륙지점의 넓은 모니터링이 가능하여, 착륙가능지점의 파악을 용이하다.
4) 두 대의 카메라 장치를 설치하여 사용자가 무인 자동차나 무인 항공기와 같은 장비의 조작을 용이하게 할 수 있도록 하고, 주변 상황을 신속하게 파악할 수 있다.
5) 넓은 영역의 높이에서 사용이 용이하며, 복수의 표적지 또는 목표물 등의 다수의 관심영역에 대한 습득이 용이하여 이미지 기반의 위치 파악이 용이하며, 저비용의 예산이 소요된다.
도 1 은 본 발명의 일실시예에 따른 복수개의 카메라를 이용한 거리측정 시스템을 개념적으로 도시한 전체 구성도.
도 2 는 본 발명의 일실시예에 따른 두 개의 카메라 장치를 통해 취득한 각각의 이미지 내에서 관심영역을 각각 추출하고, 각각의 관심영역에서 목표물까지의 간격을 나타내고 있는 일예시도.
도 3 은 본 발명의 일실시예에 따른 두 개의 카메라 장치를 통해 취득한 각각의 이미지를 블록영역으로 분할한 모습을 보이는 일예시도.
도 4 는 본 발명의 일실시예에 따른 각각의 제 1 이미지 및 제 2 이미지와, 상기 제 1 이미지 및 제 2 이미지가 중첩된 영역을 보이는 일예시도.
도 5 는 본 발명의 일실시예에 따른 두 개의 카메라 장치를 통해 취득한 두 개의 이미지를 이용하여, 각 이미지를 블록영역으로 분할한 후, 겹치는 블록의 개수별 목표물과의 거리를 나타낸 일예시도.
도 6 은 본 발명의 일실시예에 따른 복수개의 카메라를 이용한 거리측정 방법에 관한 전체 흐름도.
본 발명의 구체적 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다. 이에 앞서 본 발명에 관련된 공지 기능 및 그 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는, 그 구체적인 설명을 생략하였음에 유의해야 할 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명한다.
본 발명의 일실시예에 따른 복수개의 카메라를 이용한 거리측정 시스템에 관하여 도 1 내지 도 5 를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 1 은 본 발명의 일실시예에 따른 복수개의 카메라를 이용한 거리측정 시스템(S)을 개념적으로 도시한 전체 구성도로서, 도시된 바와 같이 카메라 장치(100), 이미지 처리장치(200) 및 모니터링 장치(300)를 포함하여 이루어진다.
카메라 장치(100)는 무인 비행체의 동일한 가로선상에 일정한 거리를 두고 설치되는 복수개의 카메라 장치로서, 동일한 화각으로 목표물(착륙지)에 대한 이미지를 각각 취득한다.
본 실시예에서, 카메라 장치(100)의 개수를 두 개로 설정하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 이미지 처리장치(200)는 상기 복수개의 카메라 장치(100)를 통해 취득한 이미지를 정합하여, 상기 무인 비행체와 목표물까지의 거리를 측정하는 기능을 수행하는 바, 상기 도 1 에 도시된 바와 같이, 제 1 거리 측정부(210) 및 제 2 거리 측정부(220)를 포함한다.
도 2 는 본 발명의 일실시예에 따른 두 개의 카메라 장치(100)를 통해 취득한 각각의 이미지(제 1 이미지, 제 2 이미지)내에서 관심영역(a, A)을 각각 추출하고, 각각의 관심영역에서 목표물까지의 간격을 나타내고 있는 일예시도이다.
구체적으로, 제 1 거리 측정부(210)는 복수개(두 개)의 카메라 장치(100)를 통해 취득한 각각의 이미지 내에서 관심영역(a, A)을 추출하고, 목표물과 복수개(두 개)의 관심영역(a, A)의 위치를 비교하여 상기 무인 비행체와 목표물까지의 거리를 측정한다.
이때, 무인 비행체와 목표물(착륙지)까지의 거리에 따라 관심영역의 간격이 달라질 수 있다. 따라서, 제 1 거리 측정부(210)는 각 관심영역에서 목표물까지의 간격을 바탕으로 목표물까지의 거리(고도)를 측정한다.
여기서, 관심영역이란, 카메라 장치(100)를 통해 취득한 이미지 내에 존재하는 영역으로서, 목표물과 인접한 거리에 존재할 수 있다.
제 2 거리 측정부(220)는 복수개(두 개)의 카메라 장치(100)를 통해 취득한 복수개(두 개)의 이미지를 블록영역으로 분할한 후, 블록으로 분할된 이미지간의 블록의 유사도를 판단하여, 목표물과의 거리(고도)를 측정한다.
도 3 은 본 발명의 일실시예에 따른 두 개의 카메라 장치(100)를 통해 취득한 각각의 이미지(제 1 이미지, 제 2 이미지)를 블록영역으로 분할한 모습을 보이는 일예시도이며, 도 4 는 본 발명의 일실시예에 따른 각각의 제 1 이미지 및 제 2 이미지와, 상기 제 1 이미지 및 제 2 이미지가 중첩된 영역을 보이는 일예시도이다.
구체적으로, 제 2 거리 측정부(220)는 상기 도 3 내지 도 4 에 도시된 바와 같이, 복수개의 카메라 장치(100)를 통해 취득한 복수개(두 개)의 이미지를 각각 블록영역으로 분할한 후, 분할된 복수개(두 개)의 이미지간의 중첩된 블록의 개수 정도를 판단하여, 중첩된 블록의 개수에 따라 기 설정된 목표물과의 거리(고도)를 설정한다.
도 5 는 본 발명의 일실시예에 따른 두 개의 카메라 장치(100)를 통해 취득한 두 개의 이미지를 이용하여, 각 이미지를 블록영역으로 분할한 후, 겹치는 블록의 개수별 목표물과의 거리(고도)를 나타낸 일예시도로서, 도시된 바와 같이 겹치는 블록의 개수가 7일 경우 100m, 6개일 경우 75m, 5개일 경우 50m, 4개일 경우 4m, 2개일 경우 15m로 설정되어 있다.
본 실시예에서, 겹치는 블록의 개수마다 특정 높이를 설정하였으나, 본 발명이 그 높이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 이미지 처리장치(200)는 거리측정을 위한 연산 또는 외부장치로의 전송을 위해, 각종 처리정보를 인코딩할 수 있다.
한편, 본 발명에서는 제 1 거리 측정부(210) 또는 제 2 거리 측정부(220) 중, 선택적으로 사용할 수 있으며, 정확성을 더욱 높이기 위하여 제 1 거리 측정부(210) 및 제 2 거리 측정부(220)를 동시에 사용한 후, 선택적으로 측정된 정보를 참조할 수 있다.
그리고, 모니터링 장치(300)는 사용자의 입력정보에 따라 상기 이미지 처리장치(200)를 제어함으로써, 거리측정을 위한 사용자의 각종 제어정보 및 목표물까지의 거리정보를 포함하는 무인 비행체에 관한 각종 상태정보를 모니터링 한다.
이때, 상기 모니터링 장치(300)는 상기 이미지 처리장치(200)와 근접 또는 원격의 위치에서 연결될 수 있도록 유무선으로 연결되어 있다.
이하에서는, 상술한 시스템을 이용한 복수개의 카메라를 이용한 거리측정 방법에 관하여 도 6 을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 6 은 본 발명의 일실시예에 따른 복수개의 카메라를 이용한 거리측정 방법에 관한 전체 흐름도로서, 도시된 바와 같이 동일한 가로선상에 일정한 거리를 두고 무인 비행체에 설치되는 복수개의 카메라 장치(100)가 동일한 화각으로 목표물에 대한 이미지를 각각 취득한다(S10).
이후, 이미지 처리장치(200)는 상기 복수개의 카메라 장치(100)를 통해 취득한 이미지를 정합하여, 상기 무인 비행체와 목표물까지의 거리를 측정한다(S20).
구체적으로, 이미지 처리장치(200)의 제 1 거리 측정부(210)는 복수개(두 개)의 카메라 장치(100)를 통해 취득한 각각의 이미지 내에서 관심영역(a, A)을 추출하고(S22), 목표물과 복수개(두 개)의 관심영역(a, A)의 위치를 비교하여(S24), 상기 무인 비행체와 목표물까지의 거리를 측정한다(S26).
뒤이어, 이미지 처리장치(200)는 외부장치로의 전송을 위해, 각종 처리정보를 인코딩한다(S30).
그리고, 모니터링 장치(300)는 사용자의 입력정보에 따라 상기 이미지 처리장치(200)를 제어함으로써, 거리측정을 위한 사용자의 각종 제어정보 및 목표물까지의 거리정보를 포함하는 무인 비행체에 관한 각종 상태정보를 모니터링 한다(S40).
한편, 전술한 바와 같은 제 S20 과정은, 상기 도 6 에 도시된 바와 같이 제 S20' 과정으로 대치될 수 있다. 상기 제 S20' 과정을 살피면, 제 2 거리 측정부(220)는 복수개의 카메라 장치(100)를 통해 취득한 복수개(두 개)의 이미지를 각각 블록영역으로 분할한 후(S22'), 분할된 복수개(두 개)의 이미지간의 중첩된 블록의 개수 정도를 판단하여(S24'), 중첩된 블록의 개수에 따라 기 설정된 목표물과의 거리(고도)를 설정한다(S26').
부연하면, 본 발명에서 상술한 제 S20 과정과 제 S20' 과정 중 적어도 어느 하나 이상의 과정이 실행되는 것으로 설정할 수 있다.
이상으로 본 발명의 기술적 사상을 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 이와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용에만 국한되는 것이 아니며, 기술적 사상의 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대해 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.
S: 복수개의 카메라를 이용한 거리측정 시스템
100: 카메라 장치 200: 이미지 처리장치
210: 제 1 거리 측정부 220: 제 2 거리 측정부
300: 모니터링 장치

Claims (13)

  1. 복수개의 카메라를 이용한 거리측정 시스템에 있어서,
    무인 비행체의 특정 위치에 설치되는 복수개의 카메라 장치로서, 목표물에 대한 이미지를 각각 취득하는 카메라 장치(100); 및
    상기 카메라 장치(100)를 통해 취득한 이미지를 정합하여, 상기 무인 비행체와 목표물까지의 거리를 측정하는 이미지 처리장치(200); 를 포함하는 것을 특징으로 하는 복수개의 카메라를 이용한 거리측정 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 카메라 장치(100)는,
    상기 무인 비행체의 동일한 가로선상에 일정한 거리를 두고 설치되는 적어도 2개 이상의 카메라 장치로서, 동일한 화각으로 취득하는 것을 특징으로 하는 복수개의 카메라를 이용한 거리측정 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 이미지 처리장치(200)는,
    복수개의 카메라 장치(100)를 통해 취득한 각각의 이미지 내에서 관심영역을 추출하고, 목표물과 복수개의 관심영역의 위치를 비교하여 상기 무인 비행체와 목표물까지의 거리를 측정하는 제 1 거리 측정부(210); 를 포함하는 것을 특징으로 하는 복수개의 카메라를 이용한 거리측정 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 거리 측정부(210)는,
    각 관심영역에서 목표물까지의 간격을 바탕으로 목표물까지의 거리를 측정하는 특징으로 하는 복수개의 카메라를 이용한 거리측정 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 이미지 처리장치(200)는,
    복수개의 카메라 장치(100)를 통해 취득한 복수개의 이미지를 블록영역으로 분할한 후, 블록으로 분할된 이미지간의 블록의 유사도를 판단하여, 목표물과의 거리를 측정하는 제 2 거리 측정부(220); 를 포함하는 것을 특징으로 하는 복수개의 카메라를 이용한 거리측정 시스템.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 2 거리 측정부(220)는,
    복수개의 카메라 장치(100)를 통해 취득한 복수개의 이미지를 각각 블록영역으로 분할한 후, 분할된 복수개의 이미지간의 중첩된 블록의 개수 정도를 판단하여, 중첩된 블록의 개수에 따라 기 설정된 목표물과의 거리를 설정하는 것을 특징으로 하는 복수개의 카메라를 이용한 거리측정 시스템.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 이미지 처리장치(200)는,
    거리측정을 위한 연산 또는 외부장치로의 전송을 위해, 각종 처리정보를 인코딩하는 것을 특징으로 하는 복수개의 카메라를 이용한 거리측정 시스템.
  8. 제 1 항에 있어서,
    사용자의 입력정보에 따라 상기 이미지 처리장치(200)를 제어함으로써, 거리측정을 위한 사용자의 각종 제어정보 및 목표물까지의 거리정보를 포함하는 무인 비행체에 관한 각종 상태정보를 모니터링하는 모니터링 장치(300); 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 복수개의 카메라를 이용한 거리측정 시스템.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 모니터링 장치(300)는,
    상기 이미지 처리장치(200)와 근접 또는 원격의 위치에서 연결될 수 있도록 유무선으로 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 복수개의 카메라를 이용한 거리측정 시스템.
  10. 카메라 장치(100), 이미지 처리장치(200) 및 모니터링 장치(300)를 포함하는 시스템을 통한 복수개의 카메라를 이용한 거리측정 방법에 있어서,
    (a) 무인 비행체의 특정 위치에 설치되는 복수개의 카메라 장치(100)가 동일한 화각으로 목표물에 대한 이미지를 각각 취득하는 과정; 및
    (b) 상기 이미지 처리장치(200)가 복수개의 카메라 장치(100)를 통해 취득한 각각의 이미지 내에서 관심영역을 추출하고, 목표물과 복수개의 관심영역의 위치를 비교하여 상기 무인 비행체와 목표물까지의 거리를 측정하는 과정; 을 포함하는 것을 특징으로 하는 복수개의 카메라를 이용한 거리측정 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 (b) 과정 이후에,
    (c) 상기 모니터링 장치(300)가 사용자의 입력정보에 따라 상기 이미지 처리장치(200)를 제어함으로써, 거리측정을 위한 사용자의 각종 제어정보 및 목표물까지의 거리정보를 포함하는 무인 비행체에 관한 각종 상태정보를 모니터링 하는 과정; 을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 복수개의 카메라를 이용한 거리측정 방법.
  12. 카메라 장치(100), 이미지 처리장치(200) 및 모니터링 장치(300)를 포함하는 시스템을 통한 복수개의 카메라를 이용한 거리측정 방법에 있어서,
    (a) 무인 비행체의 특정 위치에 설치되는 복수개의 카메라 장치(100)가 동일한 화각으로 특정 목표물에 대한 이미지를 각각 취득하는 과정; 및
    (b) 상기 이미지 처리장치(200)가 복수개의 카메라 장치(100)를 통해 취득한 복수개의 이미지를 각각 블록영역으로 분할한 후, 분할된 복수개의 이미지간의 중첩된 블록의 개수 정도를 판단하여, 중첩된 블록의 개수에 따라 기 설정된 목표물과의 거리를 설정하는 과정; 을 포함하는 것을 특징으로 하는 복수개의 카메라를 이용한 거리측정 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 (b) 과정 이후에,
    (c) 상기 모니터링 장치(300)가 사용자의 입력정보에 따라 상기 이미지 처리장치(200)를 제어함으로써, 거리측정을 위한 사용자의 각종 제어정보 및 목표물까지의 거리정보를 포함하는 무인 비행체에 관한 각종 상태정보를 모니터링 하는 과정; 을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 복수개의 카메라를 이용한 거리측정 방법.
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