KR20170031901A - Scanning Method Using High Speed Scanning Device - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 고속 스캐닝 장치를 이용한 스캐닝 방법에 관한 것으로써, 보다 상세하게는 비전으로 라이다가 스캐닝을 할 영역을 먼저 정하여 라이다가 신속한 스캐닝을 수행할 수 있고, 나아가 비전과 라이다가 서로 고정되어 있어 비전의 영상 촬영 후 곧바로 라이다가 스캐닝을 시작할 수 있어 더욱 신속한 스캐닝을 수행할 수 있는 고속 스캐닝 장치를 이용한 스캐닝 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a scanning method using a high-speed scanning apparatus, and more particularly, to a scanning method using a high-speed scanning apparatus, in which a region to be scanned by a vision is first determined and a fast scanning can be performed. Further, The present invention relates to a scanning method using a high-speed scanning device capable of performing scanning more quickly since Lada can start scanning immediately after shooting a vision image.
라이다(LIght Detection And Ranging, LIDAR, 레이저 레이더)는 레이저 펄스를 쏘고 반사되어 돌아오는 시간을 측정하여 대상 물체의 위치좌표를 측정하는 레이더 시스템이다. 라이다는 물체 판별 정확성은 다소 떨어지나, 높은 에너지 밀도와 짧은 주기의 펄스 신호를 생성할 수 있는 능력을 활용하여 보다 정밀한 대기 중의 물성 관측 및 거리 측정 등 다양한 분야에서 활용되고 있다.LIDAR (Laser Detection And Ranging) is a radar system that shoots laser pulses and measures the position coordinates of the object by measuring the time of reflection and return. Although the accuracy of object discrimination is somewhat low, Rada utilizes the ability to generate pulse signals of high energy density and short cycle, and is used in various fields such as more precise observation of the physical properties in the atmosphere and distance measurement.
그에 비해 비전(Vision)은 기계에 시각과 판단 기능을 부여한 것으로 이미지 센서를 이용하여 영상을 촬영함으로써, 하드웨어와 소프트웨어의 시스템이 대상 물체를 인지하고 판단하는 기능을 하는 것이다. 비전은 3차원 공간은 2차원 영상정보로 변환하므로 거리를 측정하기 위해서는 추가적인 센서나 스테레오 카메라가 필요하고 단독으로는 거리측정이 어렵지만, 촬영한 영상에서 대상을 인식하고 추출하는 능력이 뛰어나다.Vision, on the other hand, is a device that gives visual and judgment functions to a machine. By capturing an image using an image sensor, the hardware and software systems recognize and recognize the object. Vision transforms three-dimensional space into two-dimensional image information, so additional sensors or stereo cameras are required to measure distances, and it is difficult to measure distances by itself. However, the ability to recognize and extract objects from captured images is excellent.
따라서 최근에는 라이다와 비전을 결합하여 물체 인식과 거리 측정 능력을 모두 개선하는 기술이 제안되고 있다. 특히, 자동차의 전방 충돌 경고 시스템(FCW: Forward Collision Warning System)이나, 무인자동차 주행시 장애물 회피 및 속도 제어 등에 활용도가 높아 해당 분야에서 활발한 연구 개발이 이루어지고 있다.Recently, a technique has been proposed to improve both object recognition and distance measurement capability by combining Lada and vision. Particularly, it is utilized for Forward Collision Warning System (FCW) and avoidance obstacle and speed control in unmanned vehicle driving, so active research and development are being carried out in the field.
그러나, 종래에는 라이다와 비전이 독립적으로 동작하여 라이다에서는 거리정보를 얻어내고 비전에서는 영상정보를 얻어낸 후, 이렇게 따로 얻어낸 각 정보를 종합하고 분석함으로써 대상의 인식과 거리측정을 하였다. 따라서 물체 인식과 거리 측정에 시간이 많이 소요가 되었다. 특히 라이다는 단독으로 사용하게 되면 주위 전체를 360도로 회전하며 스캐닝하고, 전방만을 스캐닝 하더라도 전방의 일정한 시야각에 포함된 영역을 모두 스캐닝 하여야 하므로 상당히 많은 시간이 소요되는 문제가 있었다.However, in the past, Lada and Vision operated independently, and distance information was obtained in Lida. In Vision, image information was obtained, and then information and distance were measured by synthesizing and analyzing the information obtained separately. Therefore, it took a lot of time for object recognition and distance measurement. Particularly, when a single Lada is used, the entire circumference is rotated 360 degrees and scanned. Even if only the front side is scanned, all the areas included in a predetermined viewing angle are scanned.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 라이다와 비전을 결합하여 물체 인식과 거리 측정 능력을 모두 개선하는 동시에, 라이다의 스캔영역을 제한함으로써 라이다의 스캐닝 시간을 단축하는 고속 스캐닝 장치를 이용한 스캐닝 방법을 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a scanning apparatus and a scanning method capable of improving both object recognition and distance measuring ability by combining vision with a lidar, Method.
또한, 비전과 라이다가 결합하여 함께 회전함으로써, 비전으로 대상 물체가 존재하는 영역 촬영시 라이다도 해당 영역 근방을 향하도록 하여 라이다의 스캐닝 시간을 단축하는 고속 스캐닝 장치를 이용한 스캐닝 방법을 제공하는 것이다.Also, the present invention provides a scanning method using a high-speed scanning device that shortens the scanning time of the imaging lens by making the vision and the imaging lens rotate together, .
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problems of the present invention are not limited to the above-mentioned problems, and other problems not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 고속 스캐닝 장치를 이용한 스캐닝 방법은 비전 센서를 이용하여 특정 영역의 영상을 획득하는 단계; 상기 획득된 영상으로부터 대상 물체를 추출하여 스캔영역을 설정하는 단계; 상기 스캔영역 내로 한정하여 스캐닝을 수행하기 위한 회전 각도를 연산하는 단계; 상기 연산된 회전 각도에 따라 상기 스캐닝을 수행하는 광 스캐너를 회전시키는 단계; 및 상기 광 스캐너에 의해 상기 대상 물체의 거리정보를 획득하는 단계를 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a scanning method using a high-speed scanning apparatus, including: acquiring an image of a specific region using a vision sensor; Extracting an object from the acquired image and setting a scan area; Calculating a rotation angle for performing scanning only within the scan area; Rotating the optical scanner that performs the scanning according to the calculated rotation angle; And acquiring distance information of the object by the optical scanner.
본 발명의 기타 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.Other specific details of the invention are included in the detailed description and drawings.
본 발명의 실시예들에 의하면 적어도 다음과 같은 효과가 있다.The embodiments of the present invention have at least the following effects.
라이다와 비전을 결합하여 물체 인식과 거리 측정 능력을 모두 개선하는 동시에, 비전으로 우선 해당 영역 내의 대상을 인식, 추출하여 라이다의 스캔영역을 제한함으로써 라이다는 비전에 의해 제한된 대상만을 스캐닝 하므로 스캐닝 시간을 단축할 수 있다.By combining Lada with vision, both object recognition and distance measurement capabilities are improved. At the same time, vision recognizes and extracts objects in the area. By limiting the scan area of Lada, Lada scans only objects that are limited by vision The scanning time can be shortened.
또한, 비전과 라이다가 고정되어 함께 회전함으로써, 비전으로 해당 영역 촬영시 라이다도 비전과 같은 방향을 향하게 되어 비전의 영상 촬영 후 추가적인 라이다의 회전 없이 곧바로 라이다가 스캐닝을 수행할 수 있으므로 스캐닝 시간을 더욱 단축할 수 있다.In addition, since the vision and the lidar are fixed and rotated together, when the region is photographed by the vision, the lidar is directed in the same direction as the vision, and after the image of the vision, the lidar can perform the scanning without additional rotation of the lidar The scanning time can be further shortened.
그리고 상기의 방법으로 라이다의 스캐닝 시간이 단축되면 빠르고 더욱 정밀하며 높은 해상도의 데이터를 획득할 수 있다.In addition, if the scanning time of the Lada is shortened by the above-described method, it is possible to acquire data of a fast, more precise and high resolution.
본 발명에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.The effects according to the present invention are not limited by the contents exemplified above, and more various effects are included in the specification.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고속 스캐닝 장치(1)를 이용한 스캐닝 방법의 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 광 스캐너(11) 중 라이다(LIDAR)의 기본 원리를 나타낸 참고도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 고속 스캐닝 장치(1)의 사시도이다.
도 4은 본 발명의 일 실시예에 따른 고속 스캐닝 장치(1)를 이용한 스캐닝 방법의 순서도이다.1 is a block diagram of a scanning method using a high-
2 is a reference view showing the basic principle of LIDAR in the
3 is a perspective view of a high-
4 is a flowchart of a scanning method using the high-
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The advantages and features of the present invention, and the manner of achieving them, will be apparent from and elucidated with reference to the embodiments described hereinafter in conjunction with the accompanying drawings. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art. To fully disclose the scope of the invention to those skilled in the art, and the invention is only defined by the scope of the claims. Like reference numerals refer to like elements throughout the specification.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms (including technical and scientific terms) used herein may be used in a sense commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Also, commonly used predefined terms are not ideally or excessively interpreted unless explicitly defined otherwise.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.The terminology used herein is for the purpose of illustrating embodiments and is not intended to be limiting of the present invention. In the present specification, the singular form includes plural forms unless otherwise specified in the specification. The terms " comprises "and / or" comprising "used in the specification do not exclude the presence or addition of one or more other elements in addition to the stated element.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고속 스캐닝 장치(1)를 이용한 스캐닝 방법의 블록도이다.1 is a block diagram of a scanning method using a high-
도 1에 도시된 바와 같이, 고속 스캐닝 장치(1)를 이용한 스캐닝 방법을 수행하기 위해, 본 발명은 레이저를 대상 물체(2)에 조사하여 대상 물체(2)를 스캐닝하는 광 스캐너(11), 영상을 촬영하여 영상으로부터 대상 물체(2)를 추출하는 비전 센서(12), 광 스캐너(11)와 비전 센서(12)를 지지하는 받침대(13)로 구성된다. 여기서 광 스캐너(11)란 빛을 이용하여 물체를 스캐닝 하는 장치를 말하며, 레이저를 이용하는 라이다(LIDAR)를 포함한다. 그리고 대상 물체(2)란 비전 센서(12)와 광 스캐너(11)를 이용하여 거리정보를 획득하려는 물체를 말하며, 하나일 뿐만 아니라 복수인 경우도 포함한다.As shown in Fig. 1, in order to perform a scanning method using the high-
비전 센서(12)는 자신을 중심으로 360도로 회전을 하며 주위의 영상을 촬영할 수 있으며, 사용자가 일정한 방향만을 설정한 경우에는 해당 방향만을 향하며 영상을 촬영할 수도 있다. 비전 센서(12)는 해당 영역을 촬영하여 영상을 획득하는 영상획득부(121), 상기 획득한 영상을 처리하여 대상 물체(2)를 추출하는 영상처리부(122)를 포함하며, 상기 추출한 대상 물체(2)의 좌표를 연산하고 이를 토대로 광 스캐너(11)가 스캐닝할 각도를 연산하는 연산부(123), 상기 각도값 및 제어신호를 전송하는 통신부(124)를 더 포함할 수 있다.The
영상획득부(121)는 이미지 센서를 활용하여 해당 영역을 촬영함으로써 2차원의 영상을 획득하며, 일반적인 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)소자 또는 CCD(Charge-Coupled Device)소자 등의 피사체를 촬영할 수 있는 카메라 소자가 사용될 수 있다. 여기서 상기 해당 영역은 대상 물체(2)가 존재하는 공간을 말하며, 일반적으로 3차원 공간이 된다.The
영상처리부(122)에서는 우선 상기 획득한 영상으로부터 이미지 픽셀에 대한 엣지 정보를 추출한다. 상기 엣지 정보를 추출하기 위해서 일반적으로 사용되는 그라디언트 공식을 사용할 수 있다. 상기 추출한 엣지 정보를 통해 상기 대상 물체(2)의 윤곽선이 드러나게 되고, 상기 윤곽선을 기준으로 광 스캐너(11)가 스캐닝을 수행할 스캔영역을 확정한다. 바람직하게는, 비전 센서(12)는 상기 획득한 영상 또는 각종 데이터를 저장하는 저장부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 저장부(미도시)에 미리 윤곽선 정보에 대한 데이터를 저장하고, 상기 획득한 윤곽선 정보와 매칭하여 대상 물체(2)의 정체를 인식하고 판별할 수 있다. 상기 이미지 매칭을 위해 특징점을 추출하는 방법으로는 SIFT(Scale Invariant Feature Transform) 또는 SURF(Speeded Up Robust Features)기법을 사용할 수 있으나, 본 발명은 시간을 단축하여 신속한 정보 획득이 목적이므로 보다 빠른 SURF 기법이 바람직하다.The
연산부(123)에서는 광 스캐너(11)가 상기 확정된 스캔영역을 스캐닝 하도록 회전하는 각도값을 연산한다. 광 스캐너(11)의 회전은 x 및 y축을 기준으로 팬 및 틸트를 하므로, 상기 각도값은 적어도 팬의 각도 및 틸트의 각도 두 가지가 필요하다. 상기 각도값 연산은 상기 확정된 스캔영역의 위치좌표와 영역의 가로 및 세로의 길이를 토대로 연산한다. 하기 기술할 바, 광 스캐너(11)와 비전 센서(12)는 서로 구속되어 동작하도록 고정이 되어 결합한다. 이 경우, 광 스캐너(11)와 비전 센서(12)는 함께 회전하므로, 비전 센서(12)로 해당 영역 촬영시 광 스캐너(11)도 비전 센서(12)와 같은 방향을 향하게 된다. 따라서 비전 센서(12)가 해당 영역의 영상 촬영을 마치면 광 스캐너(11)는 해당 영역을 향하여 회전할 필요 없이 곧바로 스캐닝을 수행할 수 있으므로 스캐닝 시간을 더욱 단축할 수 있다. 이 경우, 상기 연산부(123)에서 각도값을 연산할 때 초기값의 기준은 비전 센서(12)가 촬영한 영상의 중심부가 된다.The calculating
통신부(124)는 받침대(13)가 상기 각도값에 대응하는 회전을 하도록 받침대(13)에 명령신호 및 상기 각도값을 전송하고, 광 스캐너(11)가 스캐닝을 시작하도록 광 스캐너(11)에 명령신호를 전송한다.The
받침대(13)는 광 스캐너(11)와 비전 센서(12)를 지지하며, 회전이 가능하도록 모터(131)를 포함하여 광 스캐너(11)와 비전 센서(12)가 여러 방향을 향하여 기능을 수행할 수 있도록 한다. 받침대(13)는 바닥에 고정된 채로 광 스캐너(11) 또는 비전 센서(12)에 결합될 수 있으나, 이에 제한되지 않고 다양한 결합형태를 가질 수 있다.The
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 광 스캐너(11) 중에서 라이다(LIDAR)의 기본 원리를 나타낸 참고도이다.2 is a reference view showing the basic principle of RIDAR (LIDAR) in the
라이다(LIDAR)의 구성은 분야에 따라 다양하게 구성되지만 기본적인 구성은 도 2에 도시된 바와 같이 레이저를 발생하여 스캔하려는 영역에 레이저를 송신하는 레이저 송신부(111), 반사되어 되돌아오는 상기 송신한 레이저를 검출하는 레이저 검출부(112), 신호 및 데이터의 송수신 및 처리하기 위한 제어부(113), 레이저 송신부(111)와 레이저 검출부(112)로 송수신되는 레이저를 굴절시켜 진행방향을 조절하는 렌즈(114)로 구성된다.The configuration of the LIDAR is variously configured according to fields, but the basic configuration is as shown in FIG. 2, the
라이다는 레이저 신호의 변조 방법에 따라 time-of-flight(TOF) 방식과 phase-shift 방식으로 구분될 수 있다. TOF 방식은 도 2에 도시된 바와 같이, 레이저 송신부(111)가 레이저 펄스 신호를 방출하여 측정 범위 내에 있는 물체(2)들로부터의 반사 펄스 신호들이 레이저 검출부(112)에 도착하는 시간을 측정함으로써 거리를 계산하는 방식이다. Phase-shift 방식은 특정 주파수를 가지고 연속적으로 변조되는 레이저 빔을 방출하고 측정 범위 내에 있는 물체(2)로부터 반사되어 되돌아 오는 신호의 위상 변화량을 측정하여 시간 및 거리를 계산하는 방식이다.Rida can be classified into a time-of-flight (TOF) method and a phase-shift method according to a modulation method of a laser signal. As shown in FIG. 2, the TOF method measures the time that the
레이저 광원은 250nm부터 11μm까지의 파장 영역에서 특정 파장을 가지거나 파장이 가변될 수도 있으며, 최근에는 소형, 저전력을 특징으로 하는 반도체 레이저 다이오드가 많이 사용된다. 레이저의 파장은 대기, 구름, 비 등에 대한 투과성과 안구보호에 직접적인 영향을 주므로 사용 분야에 따라 파장의 선택이 중요하다. 광 스캐너(11)의 성능을 결정하는 데에 있어서 기본적으로 레이저 출력, 파장, 스펙트럼 특성, 펄스 폭 및 모양 뿐만 아니라 수신기의 수신감도 및 다이내믹 레인지, 그리고 광학필터 및 렌즈(114)의 특성 또한 주요 요인이다. 이와 함께 수신기의 측정 각도를 나타내는 Field Of View(FOV), 측정 범위를 선택하기 위한 Field Stop, 레이저빔과 수신기의 FOV overlap 특성 등도 중요한 요소이다.A laser light source may have a specific wavelength or a variable wavelength in a wavelength range of 250 nm to 11 m, and recently, a semiconductor laser diode characterized by small size and low power is widely used. Since the wavelength of the laser has a direct influence on the permeability to the air, cloud, rain, and eye protection, the choice of wavelength is important depending on the field of use. In determining the performance of the
기존의 라이다 기술들은 기상 관측 및 거리 측정을 목적으로 주로 연구되었으며, 최근에는 위성에서의 기상관측, 무인 로봇 센서 및 3차원 영상 모델링을 위한 기술들이 연구되고 있다.The existing Lada technology has been mainly studied for the purpose of meteorological observation and distance measurement. Recently, technologies for meteorological observations in satellite, unmanned robot sensor and 3D image modeling have been studied.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 고속 스캐닝 장치(1)의 사시도이다.3 is a perspective view of a high-
도 3에 도시된 바와 같이, 비전 센서(12)와 광 스캐너(11)는 나란히 결합된다. 결합 형태는 제한되지 않고 다양한 형태로 결합되는 것이 가능하나, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 보다 컴팩트한 구성을 가지면서도 단일의 받침대(13)에 의해 지지될 수 있도록, 비전 센서(12)와 광 스캐너(11)는 상하로 위치하여 결합된다. 비전 센서(12)와 광 스캐너(11) 중에 어느 것이 위 또는 아래에 위치하더라도 무방하나, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 광 스캐너(11)가 비전 센서(12)보다 아래에 위치하여 결합되며, 받침대(13)는 광 스캐너(11)에 결합하여 광 스캐너(11)를 회전시킨다.As shown in Fig. 3, the
비전 센서(12)의 렌즈 중심과 레이저 송신부(111)의 렌즈 중심 사이의 거리(d1)는 작을수록 상기 각도값 연산시에 오차가 작으므로 정밀도가 높다. 따라서 비전 센서(12)와 광 스캐너(11)는 비전 센서(12)의 렌즈와 레이저 송신부(111)의 렌즈가 가깝도록 결합된다. 또한 도 3에 도시된 바와 같이, 비전 센서(12)의 렌즈와 레이저 송신부(111)의 렌즈 각각의 중심과 초점을 연결하는 두 축은 서로 평행이 되어, 비전 센서(12)와 광 스캐너(11)가 같은 방향을 향한다.The smaller the distance d1 between the center of the lens of the
상기 기술한 바, 광 스캐너(11)와 비전 센서(12)는 서로 구속되어 동작하도록 고정되어 결합하며, 광 스캐너(11)와 비전 센서(12)가 일체형으로 제작될 수도 있다.As described above, the
이 경우, 광 스캐너(11)와 비전 센서(12)는 함께 회전하므로, 비전 센서(12)가 해당 영역 촬영을 위해 회전하면 광 스캐너(11)도 비전 센서(12)와 함께 회전하여 항상 비전 센서(12)와 같은 방향을 향하게 된다. 따라서 비전 센서(12)가 해당 영역의 영상 촬영을 마치면 광 스캐너(11)는 해당 영역을 향하여 회전할 필요 없이 곧바로 스캐닝을 할 수 있으므로 스캐닝 시간을 더욱 단축할 수 있다. 이 경우 상기 연산부(123)에서 각도를 연산할 때의 기준은 비전 센서(12)가 촬영한 영상의 중심부가 된다. 상기 각도값 연산시 상기 거리(d1)는 레이저 송신부(111)의 렌즈로부터 대상 물체(2)까지의 거리(d2)에 비해 매우 작다고 가정한다. 여기서 광 스캐너(11)와 비전 센서(12)가 고정되어 결합한다는 것은 광 스캐너(11)와 비전 센서(12)가 서로 용이하게 분리되지 않는 것뿐만 아니라, 광 스캐너(11)와 비전 센서(12)가 서로 독립적으로 회전하거나 운동하지 않는 것을 의미한다.In this case, since the
본 발명의 일 실시예에 따른 고속 스캐닝 장치(1)는, 광 스캐너(11)와 비전 센서(12)가 회전하면서 여러 방향을 향하여 기능을 수행하도록 지지하는 받침대(13)를 포함한다. 광 스캐너(11)와 비전 센서(12)가 사방을 회전하며 기능을 수행하기 위해서는 최소한 2의 자유도를 가져야 한다. 따라서 받침대(13)는 도 3에 도시된 바와 같이, 광 스캐너(11)가 최소한 2개의 축을 중심으로 팬 및 틸트를 하도록 최소한 2개의 모터(131)를 구비하며, 모터(131)는 모터축이 서로 직교하도록 받침대(13)에 설치된다.The high-
도 3에 도시된 바와 같이 받침대(13)는 바닥에 고정되며, 광 스캐너(11)의 양 측면과 받침대(13)의 양 측면에 각각 형성된 연결부가 상호간에 연결됨으로써 광 스캐너(11)가 받침대(13)에 의해 회동 가능하게 지지될 수 있다. 이러한 회동 움직임은, 받침대(13) 상부와 하부 간의 상대적인 회전 움직임을 나타내는 yaw 방향 회동과, 광 스캐너(11)가 받침대(13)의 연결부에 대한 상대적인 회전 움직임을 나타내는 pitch 방향 회동을 포함한다.3, the
도 4은 본 발명의 일 실시예에 따른 고속 스캐닝 장치(1)를 이용한 스캐닝 방법의 순서도이다.4 is a flowchart of a scanning method using the high-
비전 센서(12)가 우선 해당 영역을 촬영한다(S401). 상기 기술한 바, 비전 센서(12)는 자신을 중심으로 360도로 회전을 하며 주위의 영상을 촬영할 수 있으나, 사용자가 일정한 방향만을 설정한 경우에는 해당 방향만을 향하며 영상을 촬영할 수도 있다. 영상획득부(121)에서 상기 촬영한 해당 영역의 영상을 획득하면(S402), 영상처리부(122)에서 상기 영상에 대상 물체(2)가 존재하는지 판단한다(S403). 상기 영상에서 엣지 정보가 추출되지 않는다면 대상 물체(2)가 존재하지 않는 것이며, 이 경우 광 스캐너(11)는 스캐닝을 수행하지 않고 비전 센서(12)는 다른 영역을 촬영하여 상기의 단계를 반복한다.The
그러나 상기 영상에서 엣지 정보가 추출된다면 대상 물체(2)가 존재하는 것으로, 영상처리부(122)에서 대상 물체(2)를 추출하게 된다(S404). 상기 추출한 대상 물체(2)의 위치를 스캔영역으로 설정하고, 연산부(123)는 대상 물체(2)의 위치좌표와 가로 및 세로의 길이 등을 기준으로 광 스캐너(11)가 회전할 각도값을 연산한다(S405). 이 때, 비전 센서(12)와 광 스캐너(11)는 서로 고정되어 결합되므로, 상기 각도값 연산시 초기값은 상기 영상의 중심부를 기준으로 정한다. 받침대(13)는 통신부(124)를 통해 상기 각도값을 전송받아, 상기 각도값에 대응하여 회전을 하며, 광 스캐너(11)는 대상 물체(2)를 향해 스캐닝을 수행한다(S406). 이로써 대상 물체(2)의 거리정보를 획득하게 된다(S407). 대상 물체(2)가 복수로 존재한다면, 각각의 대상 물체(2)마다 순서를 정하여 상기의 S404, S405, S406, S407의 단계를 반복한다. 이 때, 상기 각도값 연산시 초기값은 이전 대상 물체(2)의 스캔영역을 기준으로 정한다.However, if the edge information is extracted from the image, the
상기의 방법으로, 비전 센서(12)로 광 스캐너(11)가 스캐닝을 할 영역을 먼저 정하므로 광 스캐너(11)는 신속한 스캐닝을 수행할 수 있고, 나아가 비전 센서(12)와 광 스캐너(11)가 서로 고정되어 있으므로 비전 센서(12)의 영상 촬영 후 곧바로 광 스캐너(11)가 스캐닝을 시작할 수 있어 더욱 신속한 스캐닝을 수행하여 대상 물체(2)의 거리정보를 빠르게 획득할 수 있다.The
본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.It will be understood by those skilled in the art that the present invention may be embodied in other specific forms without departing from the spirit or essential characteristics thereof. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the appended claims rather than the detailed description and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents are to be construed as being included within the scope of the present invention do.
1: 고속 스캐닝 장치
2: 대상 물체
11: 광 스캐너
12: 비전 센서
13: 받침대
111: 레이저 송신부
112: 레이저 검출부
113: 제어부
114: 라이다 렌즈
121: 영상획득부
122: 영상처리부
123: 연산부
124: 통신부
131: 모터1: High-speed scanning device 2: Target object
11: light scanner 12: vision sensor
13: pedestal 111: laser transmitter
112: laser detection unit 113:
114: Lidar lens 121: Image acquisition unit
122: image processor 123:
124: communication unit 131: motor
Claims (6)
상기 획득된 영상으로부터 대상 물체를 추출하여 스캔영역을 설정하는 단계;
상기 스캔영역 내로 한정하여 스캐닝을 수행하기 위한 회전 각도를 연산하는 단계;
상기 연산된 회전 각도에 따라 상기 스캐닝을 수행하는 광 스캐너를 회전시키는 단계; 및
상기 광 스캐너에 의해 상기 대상 물체의 거리정보를 획득하는 단계를 포함하는 고속 스캐닝 장치를 이용한 스캐닝 방법.Acquiring an image of a specific region using a vision sensor;
Extracting an object from the acquired image and setting a scan area;
Calculating a rotation angle for performing scanning only within the scan area;
Rotating the optical scanner that performs the scanning according to the calculated rotation angle; And
And acquiring distance information of the object by the optical scanner.
상기 비전 센서과 상기 광 스캐너는,
상대적인 움직임이 없도록 고정 결합되어 받침대에 의해 회전 가능하도록 지지되는, 고속 스캐닝 장치를 이용한 스캐닝 방법.The method according to claim 1,
Wherein the vision sensor and the optical scanner include:
And is rotatably supported by a pedestal so as to be free from relative movement.
상기 비전 센서에 포함된 렌즈의 중심과 초점을 연결하는 축과, 상기 광 스캐너에 포함된 레이저 송신부의 렌즈의 중심과 초점을 연결하는 축은, 서로 평행을 이루어, 상기 비전 센서와 상기 광 스캐너가 같은 방향을 향하는, 고속 스캐닝 장치를 이용한 스캐닝 방법.3. The method of claim 2,
Wherein an axis connecting the center of the lens included in the vision sensor and an axis connecting the focal point and the center of the lens of the laser transmitter included in the optical scanner are parallel to each other, Scanning direction using a high-speed scanning device.
상기 받침대는,
적어도 2개의 모터를 구비하여 상기 비전 센서와 상기 광 스캐너를 요(yaw) 방향 및 피치(pitch) 방향으로 회전가능한, 고속 스캐닝 장치를 이용한 스캐닝 방법.3. The method of claim 2,
The pedestal,
A scanning method using a high-speed scanning device comprising at least two motors, wherein the vision sensor and the optical scanner are rotatable in a yaw direction and a pitch direction.
상기 적어도 2개의 모터는,
상기 받침대가 요 방향 및 피치 방향 회전을 할 수 있도록 각각의 모터축이 서로 직교하도록 상기 받침대에 설치되는, 고속 스캐닝 장치를 이용한 스캐닝 방법.5. The method of claim 4,
Wherein the at least two motors comprise:
And the motor shaft is installed on the pedestal so that the motor shaft is orthogonal to each other so that the pedestal can rotate in the yaw direction and the pitch direction.
상기 회전 각도는,
상기 스캔영역에서 대상 물체의 위치정보와 가로 및 세로의 길이를 기초로 연산되는, 고속 스캐닝 장치를 이용한 스캐닝 방법.3. The method of claim 2,
The rotation angle
Wherein the calculation is performed on the basis of the position information of the object and the length of the object in the scan area.
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