KR20130120663A - 객체 위치 추정 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 객체 위치 추정 장치는, 객체의 위치를 추정하는 객체 위치 추정 장치로서, 수용 공간 내에 존재하는 객체를 촬영할 수 있도록 고정 설치되며, 객체의 위치 정보를 일차적으로 추정하는 고정형 촬영부; 수용 공간 내의 상기 객체를 촬영할 수 있도록 이동 가능하게 설치되며, 객체의 위치 정보를 이차적으로 추정하는 이동형 촬영부; 및 고정형 촬영부에 의해 획득된 정보를 토대로 이동형 촬영부의 위치를 제어하는 제어부;를 포함할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따르면, 이러한 구성에 의해서, 고정형 촬영부를 이용하여 객체의 위치를 대략적으로 추정한 후, 이동 가능한 이동형 촬영부를 이용하여 객체의 위치를 세부적으로 추정할 수 있어 객체의 위치를 정확하게 추정할 수 있다.

Description

객체 위치 추정 장치 및 방법{Apparatus and method to estimate position of object}
객체 위치 추정 장치 및 방법이 개시된다. 보다 상세하게는, 고정형 촬영부를 이용하여 객체의 위치를 대략적으로 추정한 후, 이동 가능한 이동형 촬영부를 이용하여 객체의 위치를 세부적으로 추정할 수 있어 객체의 위치를 정확하게 추정할 수 있는 객체 위치 추정 장치 및 방법이 개시된다.
최근 들어, 광우병이나 전염성이 강한 구제역 등 가축의 질병 때문에 전국의 축산농가가 전전긍긍하고 있으며, 이에 따라 가축 관리의 중요성이 강화되고 있다.
따라서, 축사에서, 돼지, 소 등과 같은 가축을 키우기 위해서는 가축의 위치를 정확하게 추정하는 것이 중요하다.
그런데, 종래의 경우, 가축의 위치를 일반적으로 고정된 카메라에 의해서 촬영하는 방법에 의해 추정하였기 때문에, 가축의 위치를 정확하게 파악하지 못하는 한계가 있었으며, 특히 카메라에 의해 촬영되지 않는 사각지대가 존재할 수 있어 그 사각지대에 가축이 있는 경우 이를 위치 추정하지 못하는 한계가 있었다.
따라서, 가축의 위치를 정확하게 추정할 수 있는 가축 위치 추정 장치 및 방법의 개발이 요구된다.
본 발명의 실시예에 따른 목적은, 고정형 촬영부를 이용하여 객체의 위치를 대략적으로 추정한 후, 이동 가능한 이동형 촬영부를 이용하여 객체의 위치를 세부적으로 추정할 수 있어 객체의 위치를 정확하게 추정할 수 있는 객체 위치 추정 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 다른 목적은, 이동성이 있는 객체의 위치 추정까지 정확하게 수행할 수 있는 객체 위치 추정 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 객체 위치 추정 장치는, 객체의 위치를 추정하는 객체 위치 추정 장치로서, 수용 공간 내에 존재하는 상기 객체를 촬영할 수 있도록 고정 설치되며, 상기 객체의 위치 정보를 일차적으로 추정하는 고정형 촬영부; 상기 수용 공간 내의 상기 객체를 촬영할 수 있도록 이동 가능하게 설치되며, 상기 객체의 위치 정보를 이차적으로 추정하는 이동형 촬영부; 및 상기 고정형 촬영부에 의해 획득된 정보를 토대로 상기 이동형 촬영부의 위치를 제어하는 제어부;를 포함할 수 있으며, 이러한 구성에 의해서, 고정형 촬영부를 이용하여 객체의 위치를 대략적으로 추정한 후, 이동 가능한 이동형 촬영부를 이용하여 객체의 위치를 세부적으로 추정할 수 있어 객체의 위치를 정확하게 추정할 수 있다.
상기 고정형 촬영부는, 상기 수용 공간의 상부에 고정되는 고정 카메라; 및 상기 고정 카메라에 의해 획득된 정보를 토대로 상기 객체의 대략 위치를 연산함으로써 추정하는 제1 연산부를 포함할 수 있다.
상기 고정 카메라를 통한 상기 객체의 검출은 상기 객체의 색상 정보 또는 객체에 부착된 능동형 인식자를 통해 이루어질 수 있다.
상기 능동형 인식자는, 픽토그램(pictogram), 문자 또는 숫자로 표현되며, 상기 픽토그램에는 상기 객체의 방향 정보가 포함될 수 있다.
상기 이동형 촬영부는, 상기 고정형 촬영부에 의해 획득된 정보를 토대로 상기 제어부에 의해 위치 또는 각도가 조절되는 적어도 하나의 이동 카메라; 및 상기 적어도 하나의 이동 카메라에 의해 획득된 촬영 정보를 토대로 상기 객체의 위치 정보를 최종적으로 연산함으로써 추정하는 제2 연산부를 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 객체 위치 추정 장치의 객체 위치 추정 방법은, 고정된 제1 촬영부를 이용하여 수용 공간 내에 존재하는 객체의 위치를 일차적으로 추정하는, 제1 위치 추정 단계; 상기 제1 위치 추정 단계에 의해 추정된 정보에 기초하여 이동 가능한 제2 촬영부의 위치를 제어하는, 위치 제어 단계; 및 위치 제어된 상기 제2 촬영부를 이용하여 상기 객체의 위치를 이차적으로 추정하는, 제2 위치 추정 단계;를 포함할 수 있으며, 이러한 구성에 의해서, 제1 촬영부를 이용하여 객체의 위치를 대략적으로 추정한 후, 이동 가능한 제2 촬영부를 이용하여 객체의 위치를 세부적으로 추정할 수 있어 객체의 위치를 정확하게 추정할 수 있다.
여기서, 상기 제1 위치 추정 단계에 앞서 상기 제1 촬영부의 촬영에 의해 상기 객체의 위치 추정 범위 내에서의 상기 객체의 영상 정보를 획득함으로써 상기 객체의 위치 기준 맵을 생성하는, 기준 맵 생성 단계가 실행될 수 있다.
상기 제1 위치 추정 단계에서 상기 제1 촬영부에 의해 상기 객체의 영상 정보를 획득한 후 상기 위치 기준 맵과 비교하여 상기 객체의 개략 위치를 추정할 수 있다.
상기 제2 위치 추정 단계에서, 상기 제2 촬영부의 위치 또는 각도 정보와 상기 제2 촬영부에 의해 획득된 상기 객체의 크기 및 위치 정보를 토대로 상기 객체의 세부 위치를 추정할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 고정형 촬영부를 이용하여 객체의 위치를 대략적으로 추정한 후, 이동 가능한 이동형 촬영부를 이용하여 객체의 위치를 세부적으로 추정할 수 있어 객체의 위치를 정확하게 추정할 수 있다.
또한 본 발명의 실시예에 따르면, 이동성이 있는 객체의 위치 추정까지 정확하게 수행할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가축 위치 추정 장치의 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 2는 도 1에 도시된 가축 위치 추정 장치의 설치 구조를 도시한 도면이다.
도 3은 도 2의 개략 도면이다.
도 4는 도 2에 도시된 가축에 부착되는 능동형 인식자의 한 형태를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 5는 도 1에 도시된 가축 위치 추정 장치의 가축 위치 추정 방법의 순서도이다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 구성 및 적용에 관하여 상세히 설명한다. 이하의 설명은 특허 청구 가능한 본 발명의 여러 태양(aspects) 중 하나이며, 하기의 기술(description)은 본 발명에 대한 상세한 기술(detailed description)의 일부를 이룬다.
다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 공지된 기능 혹은 구성에 관한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.
한편, 이하에서는, 객체로서 가축의 위치를 추정하는 장치 또는 방법에 대해 상술할 것이나, 객체가 가축에 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가축 위치 추정 장치의 구성을 개략적으로 도시한 블록도이고, 도 2는 도 1에 도시된 가축 위치 추정 장치의 설치 구조를 도시한 도면이고, 도 3은 도 2의 개략 도면이며, 도 4는 도 2에 도시된 가축에 부착되는 능동형 인식자의 한 형태를 개략적으로 도시한 도면이다.
이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 가축 위치 추정 장치(100)는, 객체(101), 즉 본 실시예의 가축(101)이 수용되는 수용 공간(103)의 천정(104)에 고정되며, 가축(101)의 위치 정보를 일차적으로(개략적으로) 추정하는 고정형 촬영부(110)와, 수용 공간(103)의 상부에서 이동 가능하게 장착되어 가축(101)의 위치 정보를 이차적으로(세부적으로) 추정하는 이동형 촬영부(150), 고정형 촬영부(110)에 의해 획득된 정보를 토대로 이동형 촬영부(150)의 위치를 제어하는 제어부(130)를 포함할 수 있다.
이러한 구성에 의해서, 수용 공간(103)에 수용된 객체(101), 예를 들면 소와 같은 가축(101)의 위치 및 방향성까지도 정확하게 추정할 수 있다.
각각의 구성에 대해 설명하면, 먼저 본 실시예의 고정형 촬영부(110)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 수용 공간(103)의 천정(104)에 장착되는 고정 카메라(111)와, 고정 카메라(111)에 의해 획득된 영상 정보를 토대로 객체(101)의 대략 위치를 연산함으로 추정하는 제1 연산부(115)를 포함할 수 있다.
여기서, 고정형 촬영부(110)에 의해 객체(101), 즉 가축(101)의 개략적인 위치를 추정하기 전에 먼저 고정형 촬영부(110)에 의해 수용 공간(103)의 객체(101) 영상을 획득함으로써 객체(101)의 기준 위치 맵을 생성할 수 있다.
부연 설명하면, 고정 카메라(111)는 객체(101)의 위치 추정 범위 내에서 촬영에 의해서 영상 정보, 즉 이미지를 획득할 수 있다. 다시 말해, 위치 추정 범위 내에서 위치 정보를 미리 파악하고 있는 객체(101)를 각 위치 별로 배치함으로써 이미지를 획득할 수 있으며, 이 때 획득된 이미지 내 객체(101)와 위치 정보를 바탕으로 객체(101) 위치 추정의 기준이 되는 위치 기준 맵을 생성할 수 있는 것이다. 다만, 이러한 위치 기준 맵은 고정 카메라(111)의 위치가 변경되는 경우 다시 설정되어야 한다.
고정 카메라(111)는, 도 2에 도시된 바와 같이 천정(104)에 고정되나 고정 부분을 기준으로 회전 및 틸팅 가능하여 각도 조절에 따라 수용 공간(103)의 내부를 촬영할 수 있으며, 이를 통해 객체(101)의 대략적인 위치를 추정할 수 있다. 이러한 고정 카메라(111)는 적외선 카메라(infrared camera)가 적용될 수 있으며, 이를 통해 빛이 없거나 어두운 환경에서도 객체(101)의 위치를 정확하게 촬영할 수 있다. 다만, 고정 카메라(111)의 종류가 이에 한정되는 것은 아니며, 다른 종류의 카메라가 적용될 수 있음은 당연하다.
고정 카메라(111)를 통해 객체(101)를 검출하게 되는데, 이 때 다음과 같은 방법이 적용될 수 있다. 먼저, 객체(101)의 색상 정보를 이용하여 객체의 대략적인 위치를 추정할 수 있다. 수용 공간(103)에 수용되는 객체(101), 즉 가축(101)의 색상 정보를 미리 데이터화한 후, 고정 카메라(111)에 의해 획득된 영상 정보와 미리 저장된 색상 정보를 비교함으로써 객체(101)의 검출을 수행할 수 있다.
또한, 객체(101)에 능동형 인식자(105)를 부착함으로써 객체를 검출할 수 있다. 축사의 경우 조도 등의 변화에 민감한 환경으로 조성되는데, 이 때 능동형 인식자(105)가 객체 검출 방법으로 적용되면 객체(101) 검출의 정확성을 향상시킬 수 있다. 능동형 인식자(105)로는 픽토그램(pictogram), 문자 또는 숫자 등이 적용될 수 있다.
여기서, 능동형 인식자(105)로 픽토그램이 적용되는 경우 객체의 방향성을 포함시킬 수 있다. 도 4를 참조하면, 적외선 발광소자(IR LED)와 같은 발광소자(106, LED) 5개를 이용하여 픽토그램(105)을 형성할 수 있으며 이를 통해 객체(101)의 전후방 또는 좌우 방향으로의 이동성을 파악할 수 있다. 이와 같이, 능동형 인식자(105)를 통해, 객체(101)의 위치 및 객체(101)의 이동 방향까지 검출할 수 있어 가축 위치 추정의 활용성을 증대시킬 수 있다.
한편, 제1 연산부(115)는, 전술한 고정 카메라(111)에 의해 획득된 영상 정보를 토대로 객체(101)를 추출하고 위치 기준 맵을 통해 객체(101)의 개략 위치를 연산함으로써 추정하며, 추정된 정보를 제어부(130)로 전송한다.
제어부(130)는, 고정형 촬영부(110)의 제1 연산부(115)에 의해 제공된 정보를 토대로 이동형 촬영부(150)의 위치를 조절한다. 후술하겠지만, 이동형 촬영부(150)는, 복수 개의 이동 카메라(151)를 구비하는데, 제어부(130)는 이러한 복수 개의 이동 카메라(151)의 개별적인 위치 및 각도를 조절함으로써 객체(101)의 세부적인 위치를 정확하게 추정할 수 있도록 한다.
한편, 본 실시예의 이동형 촬영부(150)는, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 적어도 하나의 이동 카메라(151), 즉 본 실시예의 복수 개의 이동 카메라(151)와, 이동 카메라(151)에 의해 획득된 정보를 토대로 객체의 위치 정보를 연산함으로써 추정하는 제2 연산부(155)를 포함할 수 있다.
본 실시예의 경우, 복수 개의 이동 카메라(151)는, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 수용 공간(103)의 상부에 이동 가능하게 장착된다. 복수 개의 이동 카메라(151) 중 2개의 이동 카메라(151)는 도 2 기준으로 x축 방향으로 이동 가능하게 장착되고, 다른 2개의 이동 카메라(151)는 도 2 기준으로 y축 방향으로 이동 가능하게 장착된다.
또한 각각의 이동 카메라(151)는 틸팅 동작이 가능하여 제어부(130)의 제어에 의해 적절한 위치로 각도 조절될 수도 있다. 이러한 이동 카메라(151) 역시 전술한 고정 카메라(111)와 마찬가지로 적외선 카메라가 적용될 수 있는데, 이에 한정되는 것은 아니다.
이와 같이 본 실시예의 경우 제어부(130)의 제어에 의해 복수 개의 이동 카메라(151)는 개별적으로 구동되어 적절한 위치로 위치 조절된 후 틸팅 동작에 의해 각도 조절까지 될 수 있다.
제2 연산부(155)는, 복수 개의 이동 카메라(151)에 의해 획득된 영상 정보를 토대로 객체(101)를 추출하고 이동 카메라(151)의 위치 및 각도 정보와 획득된 영상 내의 객체(101)의 크기 또는 위치 정보를 토대로 객체(101)의 세부 위치를 연산함으로써 정확하게 추정할 수 있다.
한편, 이하에서는, 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 가축 위치 추정 장치(100)의 가축 위치 추정 방법에 대해서 설명하기로 한다.
도 5는 도 1에 도시된 가축 위치 추정 장치의 가축 위치 추정 방법의 순서도이다.
먼저, 본 발명의 일 실시예에 따른 가축 위치 추정 장치(100)의 가축 위치 추정 방법은, 고정형 촬영부(110)를 이용하여 객체(101)의 위치를 일차적으로 추정하는 제1 위치 추정 단계와, 제1 위치 추정 단계에 의해 획득된 정보에 기초하여 제어부(130)에 의해 이동 카메라(151)의 위치 또는 각도를 제어하는 위치 제어 단계와, 위치 제어된 이동 카메라(151)를 이용하여 객체(101)의 위치를 이차적으로 추정하는 제2 위치 추정 단계를 포함할 수 있다.
다만, 제1 위치 추정 단계에 앞서 고정형 촬영부(110)의 촬영에 의해 수용 공간(103)의 객체(101) 영상 정보를 획득함으로써 객체(101)의 위치 기준 맵을 생성하는 기준 맵 생성 단계가 선행될 수 있으며, 이러한 위치 기준 맵을 기준으로 하여 제1 위치 추정 단계에서 객체(101)의 추출 및 객체(101)의 위치를 대략적으로 추정할 수 있다.
각 단계에 대해 설명하면, 먼저 본 실시예의 제1 위치 추정 단계 시, 고정 카메라(111)를 이용하여 객체(101)의 영상을 획득(S100)한 후 획득된 영상 정보를 이용하여 객체(101)를 추출한 다음 위치 기준 맵을 이용하여 객체(101)의 개략 위치를 추정(S200)할 수 있다.
이후, 위치 제어 단계에서, 제1 연산부(115)에 의해 획득된 객체(101)의 개략 위치를 토대로 제어부(130)를 이용하여 복수 개의 이동 카메라(151)를 개별적으로 이동시킨 후, 각각의 이동 카메라(151)의 틸팅 각도를 조절(S300)할 수 있다.
다만, 제1 위치 추정 단계 시, 객체(101) 검출하는 과정에서 객체(101)의 방향 정보까지 검출될 수 있는데, 이 때 위치 제어 단계에서 검출된 방향 정보를 토대로 이동 카메라(151)의 각도를 조절할 때 삼각측량법이 적용될 수 있다. 다만, 방향 정보를 갖는 객체(101)의 검출 방법이 삼각측량법에 한정되는 것은 아니다.
이어서, 제2 위치 추정 단계 시, 위치 제어된 각각의 이동 카메라(151)를 통해 영상을 획득(S400)한 후, 획득된 영상 정보를 토대로 객체를 추출(S500)할 수 있다. 이어서, 복수 개의 이동 카메라(151)의 각각의 위치 및 각도 정보와 획득된 영상 정보에서의 객체(101)의 크기 및 위치 정보를 토대로 객체(101)의 세부 위치를 추정(S600)할 수 있다.
즉, 전술한 제1 위치 추정 단계에서 고정형 촬영부(110)에 의해 객체(101)의 위치를 대략적으로 추정한 후, 제2 위치 추정 단계에서 이동형 촬영부(150)에 의해 객체(101)의 위치를 세부정으로 추정함으로써 객체(101)의 위치를 신뢰성 있게 추정할 수 있는 것이다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 고정형 촬영부(110)를 이용하여 객체(101)의 위치를 대략적으로 추정한 후, 이동 가능한 이동형 촬영부(150)를 이용하여 객체(101)의 위치를 세부적으로 추정할 수 있어 객체(101)의 위치를 정확하게 추정할 수 있는 장점이 있다.
한편, 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
100 : 가축 위치 추정 장치 101 : 객체
105 : 능동형 인식자 110 : 고정형 촬영부
111 : 고정 카메라 115 : 제1 연산부
130 : 제어부 150 : 이동형 촬영부
151 : 이동 카메라 155 : 제2 연산부

Claims (9)

  1. 객체의 위치를 추정하는 객체 위치 추정 장치에 있어서,
    수용 공간 내에 존재하는 상기 객체를 촬영할 수 있도록 고정 설치되며, 상기 객체의 위치 정보를 일차적으로 추정하는 고정형 촬영부;
    상기 수용 공간 내의 상기 객체를 촬영할 수 있도록 이동 가능하게 설치되며, 상기 객체의 위치 정보를 이차적으로 추정하는 이동형 촬영부; 및
    상기 고정형 촬영부에 의해 획득된 정보를 토대로 상기 이동형 촬영부의 위치를 제어하는 제어부;
    를 포함하는 객체 위치 추정 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 고정형 촬영부는,
    상기 수용 공간의 상부에 고정되는 고정 카메라; 및
    상기 고정 카메라에 의해 획득된 정보를 토대로 상기 객체의 대략 위치를 연산함으로써 추정하는 제1 연산부를 포함하는 객체 위치 추정 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 고정 카메라를 통한 상기 객체의 검출은 상기 객체의 색상 정보 또는 객체에 부착된 능동형 인식자를 통해 이루어지는 객체 위치 추정 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 능동형 인식자는, 픽토그램(pictogram), 문자 또는 숫자로 표현되며, 상기 픽토그램에는 상기 객체의 방향 정보가 포함되는 객체 위치 추정 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 이동형 촬영부는,
    상기 고정형 촬영부에 의해 획득된 정보를 토대로 상기 제어부에 의해 위치 또는 각도가 조절되는 적어도 하나의 이동 카메라; 및
    상기 적어도 하나의 이동 카메라에 의해 획득된 촬영 정보를 토대로 상기 객체의 위치 정보를 최종적으로 연산함으로써 추정하는 제2 연산부를 포함하는 객체 위치 추정 장치.
  6. 고정된 제1 촬영부를 이용하여 수용 공간 내에 존재하는 객체의 위치를 일차적으로 추정하는, 제1 위치 추정 단계;
    상기 제1 위치 추정 단계에 의해 추정된 정보에 기초하여 이동 가능한 제2 촬영부의 위치를 제어하는, 위치 제어 단계; 및
    위치 제어된 상기 제2 촬영부를 이용하여 상기 객체의 위치를 이차적으로 추정하는, 제2 위치 추정 단계;
    를 포함하는 객체 위치 추정 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1 위치 추정 단계에 앞서 상기 제1 촬영부의 촬영에 의해 상기 객체의 위치 추정 범위 내에서의 상기 객체의 영상 정보를 획득함으로써 상기 객체의 위치 기준 맵을 생성하는, 기준 맵 생성 단계가 실행되는 객체 위치 추정 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1 위치 추정 단계에서 상기 제1 촬영부에 의해 상기 객체의 영상 정보를 획득한 후 상기 위치 기준 맵과 비교하여 상기 객체의 개략 위치를 추정하는 객체 위치 추정 방법.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 제2 위치 추정 단계에서, 상기 제2 촬영부의 위치 또는 각도 정보와 상기 제2 촬영부에 의해 획득된 상기 객체의 크기 및 위치 정보를 토대로 상기 객체의 세부 위치를 추정하는 객체 위치 추정 방법.
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