KR20120101267A - 카메라를 이용한 대상물의 크기 측정 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 카메라를 이용한 피사체의 대상물의 크기를 측정하는 방법에 관한 것으로, 정확하게는 피사체의 대상물을 측정하기 위해서 카메라와 피사체 사이의 거리를 달리하여 대상물을 2회 촬영하고, 상기 촬영된 2장의 이미지에서 각각 동일 대상물의 크기를 특정하면 대상물의 크기를 산출할 수 있다. 이때 촬영되는 이미지에는 크기를 알고자하는 대상물과 알고 있는 대상물을 같이 촬영한다.

Description

카메라를 이용한 대상물의 크기 측정 방법{Method for measuring length of a subject using camera module}

본 발명은 카메라를 이용한 피사체의 대상물의 크기 측정 방법에 관한 것으로서, 촬영되는 대상물의 크기를 측정하는 방법을 제공한다.

본 발명은 카메라를 이용한 피사체의 대상물의 크기 측정 방법에 관한 것이다.

최근, 카메라는 개인들이 하나씩 가지고 있을 정도로 보편화 된 디지털카메라나 휴대폰 등의 제품에 많이 사용되고 있고, 수백만 화소의 이미지를 얻을 수 있는 제품도 많이 출시되고 있다. 이외에 디지털 이미지(또는 영상)를 얻는 장치로는 네비게이션, 노트북 등 많은 휴대용 장치들에도 카메라가 장착되고 있다.

그러나 대상물의 크기를 알고자 하거나 보여주기 위하여 촬영하면서 대상물의 크기를 간접적으로 표현하기 위한 볼펜 등을 옆에 두고 같이 촬영하는 방법을 쓰고 있지만 대상물의 정확한 크기는 제공하지 못하고 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 본 발명의 목적은 사용자가 정확하게 피사체의 대상물의 크기를 측정하는 방법을 제공할 수 있다.

카메라와 피사체 사이의 거리를 달리하여 영상을 2회 촬영하는데, 카메라의 화각 내에는 크기를 알고 있는 크기의 대상물을 두고 같이 촬영하거나 카메라의 이동거리를 알 수 있는 계측기를 이용하여 카메라의 이동거리를 판단하고, 촬영된 이미지에서 각각 동일 대상물의 크기를 커서를 이용하여 지정하면, 대상물의 크기를 구하는 공식에 대입하여 그 크기를 산출한다.

본 발명에 따른 피사체의 크기를 측정하는 방법은 촬영 대상물의 크기를 알고 싶을 때, 알고 있는 대상물을 이용하여 정확하게 알고 싶은 대상물의 크기를 측정할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 카메라와 대상물의 거리에 따른 촬영되는 대상물의 크기 변화를 설명하기 위한 도면,
도 2는 본 발명에 따른 카메라를 이용한 대상물의 크기 측정 방법의 원리를 설명하기 위한 도면,
도 3은 본 발명에 따른 카메라를 이용한 촬영된 이미지의 예를 나타낸 것이고,
도 4는 본 발명에 따른 카메라를 이용한 대상물의 크기 측정 방법의 실시 예를 나타낸 흐름도이다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 피사체의 대상물의 크기를 측정하는 방법은, 피사체의 대상물을 측정하기 위해서 카메라와 피사체 사이의 거리를 달리하여 2회 촬영하는데, 촬영된 이미지에서 각각 동일 대상물의 크기를 커서를 이용하여 대상물의 시작과 끝을 지정하면, 대상물의 크기를 구하는 공식에 의해 그 크기를 산출하는 것을 특징으로 한다. 이때 크기를 알고자하는 대상물과 크기를 알고 있는 대상물을 같이 촬영하게 된다. 카메라의 이동거리는 커서 방향의 전체 화소(픽셀) 수에 대해 커서에 의해 상기 크기를 알고 있는 대상물에 지정된 픽셀 수에 따라 대상물의 화각을 산출하면 카메라의 이동거리를 산출할 수 있다. 이동거리를 알 수 있는 또 다른 수단인 계측 수단을 이용하여 얻을 수도 있다.

본 발명은 카메라를 이용한 피사체의 대상물의 크기를 계산하는 방법을 설명하고 있으나, 카메라를 이용하는 다른 장치에서도 적용 가능하고, 본 발명에 따른 카메라를 이용한 피사체의 대상물의 크기 측정 방법은 간단히 대상물의 크기를 측정할 수 있는 방법을 제공할 수 있게 한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 카메라를 이용한 피사체의 대상물의 크기 측정 방법을 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 카메라와 피사체의 거리에 따른 촬영되는 대상물의 크기 변화를 설명하기 위한 도면으로서, 카메라와 피사체의 거리가 길어지면 촬영된 이미지에는 피사체의 대상물의 크기가 작아지고 반대로 카메라와 피사체의 거리가 짧아지면 피사체의 대상물의 크기가 커지는 특징이 있다. 예를 들어서 카메라를 전방으로 10m 와 50m 에 놓인 대상물을 촬영하고 촬영된 이미지를 서로 비교할 때, 이미지에서 10m 와 50m 에 놓인 대상물의 크기 변화는 많이 다른 차이를 보여 주고 있다. 즉, 이미지에서 가까이 있는 대상물의 크기가 더 크게 변화되는 것을 알 수 있다.

먼저, 삼각함수를 이용하여 대상물의 크기를 측정하기 때문에 하기 <수학식 1>과 같은 원리를 참고하여야 한다.

< 수학식 1>

,

,

,

도 2는 본 발명에 따른 카메라를 이용한 피사체의 대상물의 크기 측정 방법의 원리를 설명하기 위한 도면으로서 카메라에서 일정거리 떨어진 피사체의 대상물을 찍을 때 카메라의 화각에 보이는 대상물의 크기를 설명하기 위한 것으로 대상물과 카메라가 가까워질수록 촬영되는 대상물의 크기는 커지게 되어 촬영 이미지에는 크게 찍히는 것을 의미한다. 크기가 커진다는 의미는 다르게 설명하면 촬영되는 이미지에서 표시할 수 있는 화소(또는 픽셀) 수를 많이 차지하게 되는 것을 의미한다. 따라서 픽셀 수를 이용하여 계산하면 대상물이 차지하는 화각을 알 수 있고 그 크기를 산출할 수 있게 된다. 그런데 표시되는 픽셀 수는 이미지의 크기에 따라 달라질 수 있는데 보통 카메라의 화소 수가 많이 높기 때문에 카메라의 설정에 따라 촬영된 이미지에 따라 픽셀 수를 계산하는 것이 바람직하다.

그리고 도 2를 자세히 보면, 카메라를 이동하더라도 카메라의 전체 화각은 일정한 것을 알 수 있고 대상물과의 거리에 따라 대상물의 상대적인 화각이 커지는 것을 알 수 있다. 카메라의 전체 화각인 θ 와 대상물의 크기인 Href, Hobj 는 변화가 없지만 카메라로 촬영되는 이미지에는 Hdisp1 와 Hdisp2, θref1, θref2, θobj1, θobj2 가 달라짐을 알 수 있다.

도 3은 본 발명에 따른 카메라로 촬영한 영상을 이용한 피사체의 대상물의 크기 측정 방법의 원리를 설명하기 위한 도면으로 관련 계산식을 만들면

< 수학식 2>

,

,

와 같은 관계식이 만들어지는데, 이 식은 다시 정리하면,

,

,

와 같이 됨을 알 수 있다.

여기서

과

를 산출하면 되는데, 대상물의 크기를 알고 있는 Href 와 화각을 이용하여

을 구하면 <수학식 3> 와 같다.

< 수학식 3>

,

에서

을 구하면 다음과 같다.

그리고 대상물의 크기를 알고자 하는

를 구하기 위해

와 화각을 이용하여 구하면 <수학식 4> 와 같다.

< 수학식 4>

,

에서

을 구하면 다음과 같다.

따라서 상기 식에 관련 산출된 값을 입력하면 피사체의 이미지에서 알고 싶은 대상물 크기인

를 구할 수 있게 된다.

이때, 상기 <수학식 3>와 <수학식 4> 에서

,

,

,

값은 대상물의 화각으로서 사용자가 촬영된 이미지에서 라인커서 등을 통해 크기를 특정해 주면 자동 계산이 되는 값이다.

물론

와

는 환경설정에서 미리 입력되어 있을 수 있고 이미지에서 같이 보여주어 이용자가 알기 쉽도록 하거나 바로 값을 수정할 수 있도록 기능을 제공할 수 있다.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 카메라를 이용한 피사체의 대상물의 크기 측정 방법의 실시 예를 나타낸 흐름도이다. 도면을 참조하여 본 발명에 따른 카메라를 이용하여 촬영한 이미지를 통해 대상물의 크기 측정 방법의 기능 및 동작을 상세하게 설명한다.

우선, S100 단계에서 동작을 시작하면 제어부(미도시)는 기기의 카메라 구동이 수행되고 있는지 검사하는 S101 단계을 수행한다. 상기 S101 단계는, 예를 들어, 휴대용 단말기의 경우에는 단말기 제어부(미도시)에 의해 카메라 구동 모드로 진입하였는지 검사하는 과정에 속할 것이며, 디지털 카메라일 경우에는 전원을 "ON"한 상태이거나 수동으로 셔터를 개방시킨 상태를 감지하는 과정이 될 것이다.

카메라가 구동된 후, S102 단계는 대상물을 카메라 화면에 보이도록 첫째영상을 촬영하고 S103 단계에서 카메라를 대상물에 근접하게 이동하여 둘째영상을 촬영한다.

이때 대상물은 크기를 알고자하는

와 크기를 알고 있는

가 모두 첫째영상과 둘째영상 모두에 잘리지 않고 촬영되어야 하고 움직임이 없도록 유지하여야 더 정확한 측정을 할 수 있다.

상기 촬영과정이 완료되면, 첫째영상의 이미지를 표시하는 S104단계, 그리고 S105 단계에선 표시부에 2개씩 쌍으로 2쌍의 커서를 표시하고 사용자가 각 커서를 이동하여 대상물의 크기를 특정하게 된다. 첫째영상에는 2개의 대상물이 같이 촬영되어 있는데, 크기를 알고자하는

와 알고 있는

을 특정하기 위해 각 커서 쌍으로 각 대상물의 시작과 끝을 지정하게끔 움직인다.

그리고 상기 설명하는 커서는 라인커서를 이용하면 보다 용이하게 지정할 수 있는데, 본 발명은 라인커서 만을 한정하고자 하는 것은 아니다. 라인커서의 사용방법은 촬영된 영상 이미지에서 표시되는 라인커서의 상하 또는 좌우 2개의 선을 각각 이동하여 대상물의 크기에 따라 각 선을 이동하여 시작과 끝을 지정함으로서 대상물의 크기를 특정하게 된다. 이때 크기를 알고자하는

와 알고 있는

을 혼동하여 라인커서를 특정하면 엉뚱한 값을 계산할 수 있기 때문에 라인커서의 색을 다르게 표시하면 도움이 된다.

또한 라인커서를 갖다 놓을 부분을 확대하면서 작업하면 더 정확하게 특정할 수 있다. 그리고 커서를 이동하는 방법은 많이 사용되는 터치방식을 이용하면 쉽게 커서를 선택하고 움직일 수 있다. 제품에 터치 기능이 지원되지 않는다면 제품의 버튼 키를 이용하여 커서를 순차적으로 선택하면서 각각 움직여 특정할 수 있다.

다음 S106단계에서는 상기 전 단계에서 대상물을 특정한 각 커서의 쌍 별로 커서 사이의 픽셀 수를 계산한다. 그리고 둘째영상의 이미지를 표시하는 S107단계, 다음의 S108 단계에선 표시부에 2개씩 쌍으로 2쌍의 커서를 표시하고 사용자가 각 커서를 이동하여 대상물의 크기를 특정하게 된다. 둘째영상에는 2개의 대상물이 같이 촬영되어 있는데, 크기를 알고자하는

와 크기를 알고 있는

을 특정하기 위해 각 커서 쌍으로 각 대상물의 시작과 끝을 지정하게끔 커서를 움직인다. 이 단계는 상기 설명한 S105 단계와 동일하다.

다음 S109단계에서는 상기 전 단계에서 대상물을 특정한 각 커서 쌍 별로 커서 사이의 픽셀 수를 계산한다. 이 단계는 상기 설명한 S106 단계와 동일하다.

다음으로, 단계 S110 에서는 상기 산출된 대상물의 픽셀수를 이용하여 <수학식 4>을 참조하여

과

을 계산하여 산출된 값을 표시하게 된다.

이때 카메라의 전체 화각은 제품에 따라 다르기 때문에 화각을 알고 있어야 계산이 가능하다. 만약 제품의 화각을 알기 어렵다면 실험을 통해 화각을 구하는 공식(미도시)에 의해 산출할 수도 있다.

이로서 상기와 같은 방법에 의해 크기를 알고자 하는 대상물인

의 크기를 간단하면서 정확히 알 수 있는 방법을 제공하게 된다.

또한, 상기 설명한 라인커서 사이의 크기를 산출하는 단계에서, 라인커서의 위치를 결정하는 방법은 경계선을 추출하는 방법으로서 영상분할기법(Region Growing 등)으로 수행될 수 있다.

또한, 카메라와 피사체의 대상물 사이의 거리를 달리하여 2회 촬영할 때, 카메라의 이동거리를 알 수 있는 계측수단을 이용하면 크기를 알고 있는 대상물을 사용하지 않아도 되는 장점이 있다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대해서 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진자라면 누구든지 다양한 변형 실시 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

L1 : 첫째영상 촬영시 카메라와 대상물 사이의 거리,
L2 : 둘째영상 촬영시 카메라와 대상물 사이의 거리,

: 첫째영상과 둘째영상 촬영시 카메라가 움직인 이동거리,
Hobj : 크기를 알고자하는 대상물의 크기,
Href : 크기를 알고 있는 대상물의 크기,
θobj1 : 첫째영상 촬영시 크기를 알고자하는 대상물의 화각,
θobj2 : 둘째영상 촬영시 크기를 알고자하는 대상물의 화각,
θref1 : 첫째영상 촬영시 알고 있는 대상물의 화각,
θref2 : 둘째영상 촬영시 알고 있는 대상물의 화각,
Hdisp1 : 첫째영상 촬영시 피사체의 최대 크기,
Hdisp2 : 첫째영상 촬영시 피사체의 최대 크기,
θ: 카메라의 전체 화각

Claims (8)

1. 카메라를 이용한 대상물의 크기 측정 방법에 있어서,
   상기 카메라와 대상물 사이의 거리가 다른 2장의 이미지를 촬영하는 단계;
   상기 촬영된 이미지에서 대상물의 크기를 특정하는 단계;
   상기 산출된 결과를 이용하여 대상물의 크기를 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 카메라를 이용한 대상물의 크기 측정 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 카메라와 대상물 사이의 거리가 다른 2장의 이미지를 촬영할 때,
   상기 2장의 이미지를 촬영시 촬영위치 사이의 이동 거리를 계측기를 이용하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 카메라를 이용한 대상물의 크기 측정 방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 카메라와 대상물 사이의 거리가 다른 2장의 이미지를 촬영할 때,
   상기 거리의 이동을 계산하기 위해 알고 있는 크기의 대상물을 같이 촬영하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 카메라를 이용한 대상물의 크기 측정 방법.
4. 제1항에 있어서, 상기 촬영한 이미지에서 대상물의 크기를 특정할 때,
   커서를 표시하고 상기 커서를 이동하여 대상물의 크기를 특정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 카메라를 이용한 대상물의 크기 측정 방법.
5. 제4항에 있어서, 상기 대상물을 특정한 커서 사이의 화소수를 계산하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 카메라를 이용한 대상물의 크기 측정 방법.
6. 제1항에 있어서, 촬영된 이미지를 저장할 때, 저장되는 파일의 헤더 또는 이미지에 상기 산출된 계산결과 정보를 더 포함하여 저장하는 것을 특징으로 하는 카메라를 이용한 대상물의 크기 측정 방법.
7. 제1항에 있어서,
   상기 촬영된 이미지를 보며 대상물의 크기를 특정하는 단계는
   경계선을 추출하는 방법으로서 영상분할기법(Region Growing 등)으로 이용하는 것을 특징으로 하는 카메라를 이용한 대상물의 크기 측정 방법.
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 카메라를 이용한 대상물의 크기를 측정하는 방법을 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 기록매체.

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