KR20180097906A - Underwater golf ball regression by small unmanned underwater vehicle - Google Patents

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KR20180097906A
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Abstract

The present invention relates to a small unmanned submersible vehicle for collecting an underwater golf ball, comprising: two rear propellers for moving a body back and forth; one vertical propeller for moving the body up and down; a manipulator attached to the body and operating on a servo motor; an operation controller for controlling the rear propeller, the vertical propeller, and the manipulator; an underwater camera for capturing underwater images; and a central controller for controlling the underwater camera and detecting the golf ball by applying an Open Source Computer Vision (OpenCV) algorithm to the image captured by the underwater camera.

Description

수중 골프공을 회수하는 소형 무인잠수정{UNDERWATER GOLF BALL REGRESSION BY SMALL UNMANNED UNDERWATER VEHICLE}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a submarine,

본 발명의 실시예는 수중 골프공을 회수하는 소형 무인잠수정에 관한 것이다.An embodiment of the present invention relates to a small unmanned submersible vehicle that recovers a golf ball in water.

일반적으로 골프장은 페어웨이(fairway), 러프(rough), 벙커(bunker), 해저드(hazard) 등으로 구성되어 있다.In general, golf courses consist of fairways, roughs, bunkers, and hazards.

또한, 해저드는 호수, 연못, 강 등의 워터 해저드(water hazard)로 구분되며, 이와 같은 워터 해저드는 자연적으로 형성된 것을 이용하거나 인공적으로 만들어 사용한다.In addition, hazards are classified into water hazards such as lakes, ponds, rivers, and the like, and such water hazards are formed using naturally formed or artificially used.

특히, 워터 해저드의 경우 '펀드'라는 용어로도 사용되며, 인공적으로 웅덩이를 파고 그 웅덩이에 물을 투입하여 인위적인 연못 형태를 이루는 것으로 상기 해저드 내부에 수용되는 물은 고인 상태를 유지하게 된다.In particular, in the case of water hazards, it is also used as a term 'fund', artificially digging a puddle and injecting water into the puddle to form an artificial pond, so that the water contained in the puddle is kept in a state of being in a dead state.

그러나, 이와 같은 워터 해저드에 빠진 골프공은 회수를 위하여 사람이 직접 물에 들어가거나, 골프공 회수용 도구를 사용하여 회수해야 하므로, 인명피해 등의 위험부담이 클 뿐만 아니라 시간적, 비용적 부담이 큰 문제점이 있었다.However, since a golf ball falling in such a water hazard must be collected directly by water for human collection or by using a tool for collecting golf balls, it is not only a great risk of personal injury but also a time and cost burden There was a big problem.

본 발명은 전술한 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명에 따른 수중 골프공을 회수하는 소형 무인잠수정은 매니퓰레이터(manipulator)와 카메라를 장착한 무인잠수정에 OpenCV(Open Computer Vision)를 이용해 골프공을 인식하여 회수할 수 있도록 하여, 사람이 직접 물에 들어가 골프공을 회수하는 위험부담을 줄이고, 골프공 회수에 사용되는 시간적, 자본적 비용의 절감이 가능하도록 하고자 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and it is an object of the present invention to provide a small unmanned submersible vehicle that recovers an underwater golf ball according to the present invention by using OpenCV (Open Computer Vision) So that it is possible to reduce the risk of human being entering the water directly and recovering the golf ball, and to reduce the time and capital costs used for the golf ball collection.

또한, 본 발명은 물속의 잃어버린 물건을 쉽게 찾을 수 있으며, 사진 및 동영상 촬영을 해양 레저용으로 활용할 수 있으며, 산업 현장 등 다양한 용도로 활용할 수 있는 무인잠수정을 제공하고자 한다.In addition, the present invention provides an unmanned submersible vehicle which can easily find lost objects in water, can take photographs and movie clips for marine leisure, and can be used for various purposes such as industrial sites.

전술한 문제를 해결하기 위한 본 실시예에 따른 수중 골프공을 회수하는 소형 무인잠수정은 몸체를 전후 이동시키는 2개의 후방 추진기; 몸체를 상하 이동시키는 1개의 수직 추진기; 상기 몸체에 부착되어 서보 모터에 의에 동작하는 매니퓰레이터; 상기 후방 추진기, 상기 수직 추진기 및 상기 매니퓰레이터를 제어하는 동작 제어부; 수중 영상을 촬영하는 수중 카메라; 및 상기 수중 카메라를 제어하며, 상기 수중 카메라에서 촬영된 영상에 공개 소스 컴퓨터 비전(OpenCV: Open Source Computer Vision) 알고리즘을 적용하여 골프공을 검출하는 중앙 제어부;를 포함한다.In order to solve the above-described problems, a small unmanned submersible vehicle for recovering a golf ball according to the present invention includes two rear propellers for moving the body back and forth; One vertical propeller for moving the body up and down; A manipulator attached to the body and operating on the servo motor; An operation controller for controlling the rear propeller, the vertical propeller, and the manipulator; An underwater camera for capturing underwater images; And a central control unit for controlling the underwater camera and detecting a golf ball by applying an open source computer vision (OpenCV) algorithm to the image captured by the underwater camera.

본 발명의 다른 일실시예에 따르면, 상기 후방 추진기 및 상기 수직 추진기는 BLDC 모터(Brushless DC Motor); 및 상기 BLDC 모터를 제어하는 전자 안정 제어부;를 포함할 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the rear propeller and the vertical propeller include a BLDC motor (Brushless DC Motor); And an electronic stability control unit for controlling the BLDC motor.

본 발명의 다른 일실시예에 따르면, 상기 중앙 제어부는 상기 수중 카메라에서 촬영된 영상을 그레이 스케일(Gray Scale) 영상으로 변환하고, 상기 그레이 스케일 영상을 캐니 에지 검출(Canny Edge Detection)과 허프 변환(Hough Transform)을 적용하여 골프공을 검출하는 영상 처리부;를 더 포함할 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the central control unit converts the image captured by the underwater camera into a gray scale image, and performs the Canny Edge Detection and the Hough transform on the gray scale image And an image processor for detecting a golf ball by applying a Hough Transform.

본 발명의 다른 일실시예에 따르면, 상기 영상 처리부는 상기 그레이 스케일 영상에, 가우시안 필터(Gaussian Filter)를 적용하고, 소벨 마스크(Sobel Mask)를 적용하고, 비 최대치 억제(Non-Maximum Suppression)를 적용하고, 이중 임계치(Double Thresholding)를 적용하고, 에지 트래킹(Edge Tracking)을 실시할 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the image processing unit applies a Gaussian filter to the gray-scale image, applies a Sobel mask, and performs a Non-Maximum Suppression , Apply double thresholding, and perform edge tracking.

본 발명의 다른 일실시예에 따르면, 상기 몸체의 자세를 감지하는 6축 자이로 가속도 센서; 상기 몸체의 방향을 감지하는 지자계 센서; 상기 몸체 주변의 수중 기압을 측정하는 압력 센서; 상기 몸체의 위치 정보를 수신하는 GPS 수신부; 및 상기 수중 카메라의 촬영을 위한 조명을 제공하는 LED;를 더 포함할 수 있다.According to another embodiment of the present invention, there is provided a six-axis gyro acceleration sensor for sensing a posture of the body; A geomagnetic sensor for sensing a direction of the body; A pressure sensor for measuring the underwater pressure around the body; A GPS receiver for receiving position information of the body; And an LED for providing illumination for photographing the underwater camera.

본 발명의 다른 일실시예에 따르면, 상기 중앙 제어부는 상기 수중 카메라에서 촬영된 영상과 상기 골프공을 검출한 영상을 컴퓨터 단말로 제공할 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the central control unit may provide the computer terminal with an image taken by the underwater camera and an image obtained by detecting the golf ball.

본 발명의 실시예에 따른 수중 골프공을 회수하는 소형 무인잠수정은 매니퓰레이터(manipulator)와 카메라를 장착한 무인잠수정에 OpenCV(Open Computer Vision)를 이용해 골프공을 인식하여 회수할 수 있도록 하여, 사람이 직접 물에 들어가 골프공을 회수하는 위험부담을 줄이고, 골프공 회수에 사용되는 시간적, 자본적 비용의 절감이 가능하다.A small unmanned submersible vehicle that recovers a golf ball in accordance with an embodiment of the present invention allows an unmanned submersible vehicle equipped with a manipulator and a camera to recognize and recover a golf ball using OpenCV (Open Computer Vision) It is possible to reduce the risk of collecting the golf ball directly into the water and to reduce the time and capital cost used for the golf ball collection.

또한, 본 발명에 따르면 물속의 잃어버린 물건을 쉽게 찾을 수 있으며, 사진 및 동영상 촬영을 해양 레저용으로 활용할 수 있을 뿐만 아니라, 무인잠수정으로부터 영상을 전송받아 실시간으로 모니터링하여 산업 현장 등 다양한 용도로 활용할 수 있다.In addition, according to the present invention, it is possible to easily find lost objects in the water, to photograph and record a moving picture for marine leisure, and to receive images from an unmanned submersible and monitor it in real time, have.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 수중 골프공을 회수하는 소형 무인잠수정의 외관을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 수중 골프공을 회수하는 소형 무인잠수정의 구성을 도시한 도면이다.
도 3 내지 도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 수중 골프공을 회수하는 소형 무인잠수정의 영상 처리 방법을 설명하기 위한 도면이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a view showing an outer appearance of a small unmanned submersible for recovering a golf ball underwater according to an embodiment of the present invention; FIG.
2 is a view illustrating a configuration of a small unmanned submersible vehicle for recovering a golf ball underwater according to an embodiment of the present invention.
3 to 7 are views for explaining an image processing method of a small unmanned submersible for recovering a golf ball underwater according to an embodiment of the present invention.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 바람직한 본 발명의 일실시예에 대해서 상세히 설명한다. 다만, 실시형태를 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그에 대한 상세한 설명은 생략한다. 또한, 도면에서의 각 구성요소들의 크기는 설명을 위하여 과장될 수 있으며, 실제로 적용되는 크기를 의미하는 것은 아니다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description, well-known functions or constructions are not described in detail to avoid unnecessarily obscuring the subject matter of the present invention. In addition, the size of each component in the drawings may be exaggerated for the sake of explanation and does not mean a size actually applied.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 수중 골프공을 회수하는 소형 무인잠수정의 외관을 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 수중 골프공을 회수하는 소형 무인잠수정의 구성을 도시한 도면이다.FIG. 1 is a view showing the appearance of a small unmanned submersible in accordance with an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a schematic view of a configuration of a small unmanned submersible in accordance with an embodiment of the present invention. Fig.

이후부터는 도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 수중 골프공을 회수하는 소형 무인잠수정을 설명하기로 한다.Hereinafter, a small unmanned submersible vehicle for recovering a golf ball in water according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2. FIG.

본 발명의 일실시예에 따른 수중 골프공을 회수하는 소형 무인잠수정(100)은 몸체(110) 및 상기 몸체(110)에 부착되는 매니퓰레이터(manipulator: 120)를 포함하여 구성된다.The small unmanned submersible 100 for collecting a golf ball underwater according to an embodiment of the present invention includes a body 110 and a manipulator 120 attached to the body 110.

본 발명의 일실시예에 따른 매니퓰레이터(manipulator: 120)는 인간의 팔과 유사한 동작을 제공하는 기계적인 로봇 팔 장치를 말하며, 회전 운동이나 직선 운동을 하는 관절들이 연속적으로 연결된 링크들로 구성되어 있다.A manipulator 120 according to an embodiment of the present invention is a mechanical robot arm device that provides an operation similar to that of a human's arm and is composed of links in which joints performing rotational motion or linear motion are connected in series .

도 1에 도시된 바와 같이 상기 매니퓰레이터(120)는 몸체(110)에 부착되며, 도 2에 도시된 바와 같이 상기 매니퓰레이터(120)는 서보 모터(121)의 의해 동작하여 수중의 골프공을 회수할 수 있다.1, the manipulator 120 is attached to the body 110, and the manipulator 120 is operated by a servomotor 121 as shown in FIG. 2 to recover golf balls in the water .

또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 소형 무인잠수정(100)의 몸체(110)를 이동시키기 위하여 추진기(130, 140, 150)들을 포함하여 구성되며, 보다 구체적으로 도 2에서와 같이 2개의 후방 추진기(130, 140)와 1개의 수직 추진기(150)를 포함하여 구성될 수 있다.In accordance with an embodiment of the present invention, there is also provided a system for constructing a small unmanned submersible vehicle 100 that includes a propeller 130, 140, 150 for moving a body 110, and more specifically, And may include a rear propeller (130, 140) and a vertical propeller (150).

상기 후방 추진기(130, 140)는 수중 골프공을 회수하는 소형 무인잠수정(100)의 몸체(110)를 전후 이동시키며, 상기 수직 추진기(150)는 수중 골프공을 회수하는 소형 무인잠수정(100)의 몸체(110)를 상하 이동시킨다.The rear propeller 130 and 140 move the body 110 of the small unmanned submersible 100 back and forth to retrieve the underwater golf ball and the vertical propeller 150 includes a small unmanned submersible 100, The body 110 is moved up and down.

이때, 상기 후방 추진기(130, 140) 및 상기 수직 추진기(150)는 각각 BLDC 모터(Brushless DC Motor: 131, 141, 151)와 상기 BLDC 모터(131, 141, 151)를 제어하는 전자 안정 제어부(Electronic Stability Control: 132, 142, 152)를 포함하여 구성될 수 있다.The rear propeller 130 and the vertical propeller 150 are respectively connected to a brushless DC motor 131 and 141 and a BLDC motor 131, Electronic Stability Control: 132, 142, 152).

동작 제어부(160)는 상기 후방 추진기(130, 140), 상기 수직 추진기(150) 및 상기 매니퓰레이터(120)를 제어할 수 있다.The operation control unit 160 may control the rear propeller 130, 140, the vertical propeller 150, and the manipulator 120.

따라서, 본 발명의 일실시예에 따른 수중 골프공을 회수하는 소형 무인잠수정(100)은 전후, 상하로 자유롭게 이동하여 매니퓰레이터(120)를 이용해 수중 골프공을 회수할 수 있다.Accordingly, the small unmanned submersible 100 for collecting the golf ball according to the embodiment of the present invention can freely move back and forth, up and down, and recover the golf ball in the water using the manipulator 120.

수중 카메라(170)는 수중 영상을 촬영하며, 중앙 제어부(180)는 상기 수중 카메라를 제어하며, 상기 수중 카메라(170)에서 촬영된 영상에 공개 소스 컴퓨터 비전(OpenCV: Open Source Computer Vision) 알고리즘을 적용하여 골프공을 검출한다.The underwater camera 170 captures an underwater image, the central control unit 180 controls the underwater camera, and an open source computer vision (OpenCV) algorithm is applied to the image captured by the underwater camera 170 To detect a golf ball.

보다 구체적으로, 상기 중앙 제어부(180)는 영상 처리부(185)를 더 포함하여 구성되어, 상기 수중 카메라(170)에서 촬영된 영상을 그레이 스케일(Gray Scale) 영상으로 변환하고, 상기 변환된 그레이 스케일 영상에 캐니 에지 검출(Canny Edge Detection)과 허프 변환(Hough Transform)을 적용하여 골프공을 검출할 수 있다.More specifically, the central control unit 180 further includes an image processing unit 185, which converts an image photographed by the underwater camera 170 into a gray scale image, The golf ball can be detected by applying Canny Edge Detection and Hough Transform to the image.

따라서, 상기 중앙 제어부(180)는 상기 수중 카메라(170)에서 촬영된 영상과 상기 골프공을 검출한 영상을 컴퓨터 단말(200)로 제공하여 외부에서도 수중에서 촬영된 영상을 확인할 수 있다.Accordingly, the central control unit 180 provides the computer terminal 200 with the image captured by the underwater camera 170 and the detected image of the golf ball, so that the captured image can be viewed from the outside.

한편, 본 발명의 일실시예에 따르면, LED(191), 6축 자이로 가속도 센서, 지자계 센서, 압력 센서, GPS 수신부를 더 포함하여 구성될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the apparatus may further include an LED 191, a six-axis gyro acceleration sensor, a geomagnetic sensor, a pressure sensor, and a GPS receiver.

상기 LED(191)는 상기 수중 카메라(170)의 촬영을 위한 조명을 제공할 수 있으며, 6축 자이로 가속도 센서는 롤(Roll) 피치(Pitch), 요(Yaw) 값을 획득하여 몸체(100)의 자세를 감지하여 상기 중앙 제어부(810)가 소형 무인잠수정(100)의 몸체(110)의 수평을 제어할 수 있도록 한다.The LED 191 may provide illumination for taking an image of the underwater camera 170 and the six axis gyro acceleration sensor may acquire a roll pitch and yaw value, So that the central control unit 810 can control the horizontal position of the body 110 of the small unmanned submersible.

또한, 지자계 센서는 소형 무인잠수정(100)의 몸체(110)의 방향을 감지하여 상기 중앙 제어부(180)가 소형 무인잠수정(100)의 몸체(110)의 방향을 제어할 수 있도록 하고, 압력 센서는 몸체(100) 주변의 수중 기압을 측정하여 소형 무인잠수정(100)의 현재 위치의 수심을 측정할 수 있다.The geomagnetic sensor senses the direction of the body 110 of the small unmanned submersible 100 so that the central control unit 180 can control the direction of the body 110 of the small unmanned submersible 100, The sensor can measure the water depth at the current position of the small unmanned submersible 100 by measuring the underwater pressure around the body 100.

한편, GPS 수신부는 소형 무인잠수정(100)의 몸체(110)의 수면 위에서의 위치 정보를 수신할 수 있으나, 수중에서는 GPS 수신부가 위치 정보를 제공하지 못하므로, 상기 6축 자이로 가속도 센서를 통해 획득한 가속도 및 속도를 이용해 소형 무인잠수정(100)의 이동거리를 계산하여 상기 소형 무인잠수정(100)의 위치를 산출할 수 있다.On the other hand, the GPS receiver can receive the position information on the water surface of the body 110 of the small unmanned submersible 100, but since the GPS receiver can not provide the position information in the water, The position of the small unmanned submersible 100 can be calculated by calculating the moving distance of the small unmanned submersible 100 using one acceleration and speed.

도 3 내지 도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 수중 골프공을 회수하는 소형 무인잠수정의 영상 처리 방법을 설명하기 위한 도면이다.3 to 7 are views for explaining an image processing method of a small unmanned submersible for recovering a golf ball underwater according to an embodiment of the present invention.

이후부터는 도 3 내지 도 7을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 수중 골프공을 회수하는 소형 무인잠수정의 영상 처리 방법을 설명하기로 한다.Hereinafter, an image processing method of a small unmanned submersible for recovering an underwater golf ball according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 3 to FIG.

본 발명의 일실시예에 따른 수중 골프공을 회수하는 소형 무인잠수정은 수중 카메라에서 촬영된 영상에 공개 소스 컴퓨터 비전(OpenCV: Open Source Computer Vision) 알고리 즘을 적용하여 골프공을 검출할 수 있다.A small unmanned submersible vehicle that recovers a golf ball underwater according to an embodiment of the present invention can detect a golf ball by applying an open source computer vision (OpenCV) algorithm to an image taken by an underwater camera .

보다 상세하게 설명하면, 상기 소형 무인잠수정의 중앙 제어부는 수중 카메라를 제어하며, 상기 수중 카메라에서 촬영된 영상에 공개 소스 컴퓨터 비전(OpenCV: Open Source Computer Vision) 알고리 즘을 적용하여 골프공을 검출할 수 있다.More specifically, the central control unit of the small unmanned submersible vehicle controls an underwater camera and detects a golf ball by applying an open source computer vision (OpenCV) algorithm to the image captured by the underwater camera. can do.

도 3을 참조하면, 상기 중앙 제어부의 영상 처리부는 도 4에 도시된 수중 카메라에서 촬영된 영상을 도 4에 도시된 바와 같이 그레이 스케일(Gray Scale) 영상으로 변환하고(S310), 상기 그레이 스케일 영상에 캐니 에지 검출(Canny Edge Detection)을 적용하여(S320), 도 6에 도시된 영상을 추출할 수 있다. 이때, 도 6에 도시된 바와 같이 캐니 에지 검출을 적용하면 대비가 큰 부분만 검출되어 윤곽선을 검출할 수 있다.Referring to FIG. 3, the image processing unit of the central control unit converts an image captured by the underwater camera shown in FIG. 4 into a gray scale image as shown in FIG. 4 (S310) (Canny Edge Detection) is applied (S320) to extract the image shown in FIG. At this time, if the canyon edge detection is applied as shown in FIG. 6, only a portion with a large contrast can be detected and the contour line can be detected.

보다 구체적으로, 상기 그레이 스케일 영상에 캐니 에지 검출(Canny Edge Detection)의 적용 시에는, 상기 그레이 스케일 영상에 가우시안 필터(Gaussian Filter)를 적용하여 영상의 노이즈를 줄여 영상 상의 경계선을 줄인다(S321).More specifically, when Canny Edge Detection is applied to the gray-scale image, a Gaussian filter is applied to the gray-scale image to reduce the noise of the image to reduce the border on the image (S321).

가우시안 필터는 일종의 로우 패스 필터(low pass filter)로서 가우시안 분포를 영상처리에 적용한 것으로 정규분포, 확률분포를 이용하여 잡음을 제거할 수 있다. 가우시안 분포 함수는 순환대칭(rotationally symmetric) 특징과 단일 돌출(single peak) 부분을 가져 중앙에 위치한 화소와 먼 거리에 있는 이웃 화소 값들을 가중치로 감소시켜, 가중한 이웃의 평균값으로 대치하기 때문에 이미지가 부드러워진다.The Gaussian filter is a kind of low-pass filter that applies the Gaussian distribution to image processing and can remove noise using normal distribution and probability distribution. Since the Gaussian distribution function has a rotationally symmetric feature and a single peak portion, the neighboring pixel values far from the center pixel are reduced to weight values and replaced with the average values of the weighted neighbors, It softens.

이후, 상기 가우시안 필터가 적용된 영상에 소벨 마스크(Sobel Mask)를 적용한 후(S322), 비 최대치 억제(Non-Maximum Suppression)를 적용하고(S323), 이중 임계치(Double Thresholding)를 적용한다(S324).Thereafter, a sobell mask is applied to the image to which the Gaussian filter is applied (S322), a non-maximum suppression is applied (S323), and a double threshold is applied (S324) .

비 최대치 억제(Non-Maximum Suppression)는 소벨 마스크에서 구한 에지(edge)가 블러링(blurring)되어 있는 것을 선명하게 만들어 주기 위한 것으로, 중심 픽셀을 기준으로 8방향의 픽셀 값들을 비교하여 중심픽셀이 가장 크면 그대로 두고, 아니면 제거해주는 작업이다. Non-Maximum Suppression is to make clear that the edges obtained from the Sobel mask are blurred. By comparing pixel values in eight directions with respect to the center pixel, If it is bigger, leave it as it is, or remove it.

또한, 이중 임계치(Double Thresholding) 처리 시에는 임계치(thresholding)를 고 임계치(high threshold)와 저 임계치(low threshold)의 두 개의 값을 임의로 정하고 검출된 에지(edge)가 고 임계치(high threshold) 보다 높은 값을 가지면 강 에지(edge), 고 임계치와 저 임계치의 값 사이라면 약 에지, 저 임계치 보다 낮으면 제거한다.In the double thresholding process, two threshold values, a high threshold and a low threshold are arbitrarily set, and a detected edge is set to a high threshold If it has a high value, it is a strong edge. If it is between a high threshold value and a low threshold value, it is weak edge. If it is lower than a low threshold value, it is removed.

이중 임계치(Double Thresholding) 처리 시에는 x축, y축으로 한 번씩 미분하여 기울기 벡터를 구하고 마스크를 돌려서 마스크의 값과 영상의 화소 값들을 각각 곱하여 새로운 화소 값을 얻고 임계치(threshold)를 이용해 에지를 검출한다.In the double thresholding process, the slope vector is obtained by differentiating once in the x and y axes, and the gradient vector is obtained. The mask value is multiplied by the mask value and the pixel value of the image to obtain a new pixel value. .

이후, 에지 트래킹(Edge Tracking)을 실시할 수 있다(S325).Thereafter, edge tracking can be performed (S325).

에지 트래킹 시에는 강 에지는 그대로 두고, 약 에지는 비 최대치 억제(Non-Maximum Suppression)와 유사하게, 약 에지를 중심으로 8방향에 있는 픽셀들과의 연관성을 비교해 에지 여부를 판단한다.In edge tracking, a strong edge is left aside, and a weak edge is compared with non-maximum suppression to determine whether an edge is compared with a pixel in eight directions around a weak edge.

이후에는, 허프 변환(Hough Transform)을 적용함으로써(S330) 골프공을 검출하여 인식할 수 있다(S340).Thereafter, a golf ball may be detected and recognized by applying a Hough Transform (S330) (S340).

허프 변환은 픽셀 기반의 래스터 영상(raster image)에서 기하학적 성분 기하학적 원형(geometric primitives)를 추출하는 방법이다. 허프 변환은 직선뿐만 아니라 원, 타원 등 도형을 위한 특징 추출법으로 영상에서 점들의 분포에 따라 도형을 찾을 수 있다.Hough transform is a method of extracting geometric primitives from a pixel-based raster image. Hough transform is a feature extraction method for not only a straight line but also a circle, an ellipse and so on, and can find a figure according to the distribution of points in the image.

[수학식 1][Equation 1]

Figure pat00001
Figure pat00001

(이때, r은 원의 반지름, x0, y0는 원의 중심좌표임.)(Where r is the radius of the circle and x0 and y0 are the center coordinates of the circle).

원의 경우 확률 방정식은 상기 수학식 1에 도시된 바와 같으며, 허프 변환 알고리즘은 상기 수학식 1을 이용하여 원의 반지름와 중심좌표를 검출하고, 도 7에 도시된 바와 같이 골프공 영상 상에서 좌표점을 표시할 수 있다.In the case of the circle, the probability equation is as shown in Equation (1), and the Hough transform algorithm detects the radius and center coordinates of the circle using Equation (1), and, as shown in FIG. 7, Can be displayed.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 수중 골프공을 회수하는 소형 무인잠수정은 매니퓰레이터(manipulator)와 카메라를 장착한 무인잠수정에 OpenCV(Open Computer Vision)를 이용해 골프공을 인식하여 회수할 수 있도록 하여, 사람이 직접 물에 들어가 골프공을 회수하는 위험부담을 줄이고, 골프공 회수에 사용되는 시간적, 자본적 비용의 절감이 가능하다.As described above, according to the embodiment of the present invention, the small unmanned submersible which recovers the golf ball in the water can recognize and recover the golf ball using OpenCV (Open Computer Vision) in the unmanned submersible vehicle equipped with the manipulator and the camera So that it is possible to reduce the risk that a person directly enters the water and recovers the golf ball, and it is possible to reduce the time and capital costs used for recovering the golf ball.

그뿐만 아니라, 본 발명에 따른 소형 무인잠수정은 물속의 잃어버린 물건을 쉽게 찾을 수 있으며, 사진 및 동영상 촬영을 해양 레저용으로 활용할 수 있으며, 나아가 무인잠수정으로부터 영상을 전송받아 실시간으로 모니터링하여 산업 현장 등 다양한 용도로 활용할 수 있다.In addition, the small unmanned submersible according to the present invention can easily find lost objects in the water, can take photographs and video footage for marine leisure, transmit the images from the unmanned submersible, monitor in real time, It can be used for various purposes.

전술한 바와 같은 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였다. 그러나 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 변형이 가능하다. 본 발명의 기술적 사상은 본 발명의 전술한 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.In the foregoing detailed description of the present invention, specific examples have been described. However, various modifications are possible within the scope of the present invention. The technical spirit of the present invention should not be limited to the above-described embodiments of the present invention, but should be determined by the claims and equivalents thereof.

100: 몸체
110: 무인잠수정
120: 매니퓰레이터(manipulator)
130, 140: 후방 추진기
150: 수직 추진기
131, 141, 151: BLDC 모터(Brushless DC Motor)
132, 142, 152: 전자 안정 제어부(Electronic Stability Control)
160: 동작 제어부
170: 수중 카메라
180: 중앙 제어부
185: 영상 처리부
191: LED
200: 컴퓨터 단말100: Body
110: Unmanned submersible
120: Manipulator
130, 140: rear propeller
150: Vertical propeller
131, 141, 151: BLDC motor (Brushless DC Motor)
132, 142, 152: Electronic Stability Control (Electronic Stability Control)
160:
170: underwater camera
180:
185:
191: LED
200: computer terminal

Claims (6)

몸체를 전후 이동시키는 2개의 후방 추진기;
몸체를 상하 이동시키는 1개의 수직 추진기;
상기 몸체에 부착되어 서보 모터에 의에 동작하는 매니퓰레이터;
상기 후방 추진기, 상기 수직 추진기 및 상기 매니퓰레이터를 제어하는 동작 제어부;
수중 영상을 촬영하는 수중 카메라; 및
상기 수중 카메라를 제어하며, 상기 수중 카메라에서 촬영된 영상에 공개 소스 컴퓨터 비전(OpenCV: Open Source Computer Vision) 알고리즘을 적용하여 골프공을 검출하는 중앙 제어부;
를 포함하는 수중 골프공을 회수하는 소형 무인잠수정.
Two rear propellers for moving the body back and forth;
One vertical propeller for moving the body up and down;
A manipulator attached to the body and operating on the servo motor;
An operation controller for controlling the rear propeller, the vertical propeller, and the manipulator;
An underwater camera for capturing underwater images; And
A central control unit for controlling the underwater camera and detecting a golf ball by applying an open source computer vision (OpenCV) algorithm to the image taken by the underwater camera;
A small unmanned submersible that recovers a golf ball underwater.
청구항 1에 있어서,
상기 후방 추진기 및 상기 수직 추진기는,
BLDC 모터(Brushless DC Motor); 및
상기 BLDC 모터를 제어하는 전자 안정 제어부;
를 포함하는 수중 골프공을 회수하는 소형 무인잠수정.
The method according to claim 1,
Wherein the rear propeller and the vertical propeller comprise:
BLDC Motor (Brushless DC Motor); And
An electronic stability control unit for controlling the BLDC motor;
A small unmanned submersible that recovers a golf ball underwater.
청구항 1에 있어서,
상기 중앙 제어부는,
상기 수중 카메라에서 촬영된 영상을 그레이 스케일(Gray Scale) 영상으로 변환하고, 상기 그레이 스케일 영상을 캐니 에지 검출(Canny Edge Detection)과 허프 변환(Hough Transform)을 적용하여 골프공을 검출하는 영상 처리부;
를 더 포함하는 수중 골프공을 회수하는 소형 무인잠수정.
The method according to claim 1,
The central control unit,
An image processor for converting an image photographed by the underwater camera into a gray scale image and applying a Canny Edge Detection and a Hough Transform to the gray scale image to detect a golf ball;
A small unmanned submersible that recovers an underwater golf ball.
청구항 3에 있어서,
상기 영상 처리부는,
상기 그레이 스케일 영상에, 가우시안 필터(Gaussian Filter)를 적용하고, 소벨 마스크(Sobel Mask)를 적용하고, 비 최대치 억제(Non-Maximum Suppression)를 적용하고, 이중 임계치(Double Thresholding)를 적용하고, 에지 트래킹(Edge Tracking)을 실시하는 수중 골프공을 회수하는 소형 무인잠수정.
The method of claim 3,
Wherein the image processing unit comprises:
A Gaussian filter is applied to the gray-scale image, a Sobel mask is applied, a non-maximum suppression is applied, a double threshold is applied, A small unmanned submersible that recovers an underwater golf ball that performs tracking (Edge Tracking).
청구항 1에 있어서,
상기 몸체의 자세를 감지하는 6축 자이로 가속도 센서;
상기 몸체의 방향을 감지하는 지자계 센서;
상기 몸체 주변의 수중 기압을 측정하는 압력 센서;
상기 몸체의 위치 정보를 수신하는 GPS 수신부; 및
상기 수중 카메라의 촬영을 위한 조명을 제공하는 LED;
를 더 포함하는 수중 골프공을 회수하는 소형 무인잠수정.
The method according to claim 1,
A six-axis gyro acceleration sensor for sensing a posture of the body;
A geomagnetic sensor for sensing a direction of the body;
A pressure sensor for measuring the underwater pressure around the body;
A GPS receiver for receiving position information of the body; And
An LED for providing illumination for capturing the underwater camera;
A small unmanned submersible that recovers an underwater golf ball.
청구항 1에 있어서,
상기 중앙 제어부는,
상기 수중 카메라에서 촬영된 영상과 상기 골프공을 검출한 영상을 컴퓨터 단말로 제공하는 수중 골프공을 회수하는 소형 무인잠수정.
The method according to claim 1,
The central control unit,
A small unmanned submersible vehicle recovers an underwater golf ball that provides a computer terminal with an image captured by the underwater camera and an image obtained by detecting the golf ball.
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