KR20190025267A - Apparatus for detecting of inside wall frame in single image using orthogonal vanishing points and method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 2차원 단일 영상에서 내벽 구조를 인식 및 검출하는 장치 및 방법에 관한 것이다. The present invention relates to an apparatus and method for recognizing and detecting an inner wall structure in a two-dimensional single image.
실내 공간을 촬영한 단일 영상에는 표면 정보(즉, 색상 정보)만 포함되어 있어, 실내 내벽 구조의 형태를 인식하기 위해서는 라이다(light dectection and ranging, lider) 센서 또는 깊이 카메라와 같은 보조 센서가 필요하다. 이러한 보조 센서를 이용하여 실내 공간에 대한 3차원 좌표 데이터를 검출할 수 있다. A single image of an indoor space contains only surface information (ie, color information), and thus an auxiliary sensor such as a light dectection and ranging (leader) sensor or depth camera is required to recognize the shape of the interior wall structure of the room Do. The three-dimensional coordinate data of the indoor space can be detected using the auxiliary sensor.
이처럼 3차원 좌표 데이터에 기반하여 실내 공간을 모델링하는 기술은, 높은 정확도를 보이나 특별한 장비를 필요로한다. 따라서, 이미 촬영된 사진이나 스마트폰 등을 통해 실시간으로 촬영된 사진에서는 실내 공간의 내벽 구조를 인식할 수 없다는 한계가 있었다.The technique of modeling the indoor space based on the three-dimensional coordinate data is highly accurate but requires special equipment. Accordingly, there has been a limit in that a picture taken in real time via a photograph or a smart phone can not recognize the inner wall structure of the indoor space.
이와 관련하여, 일본 등록특허 제 4153761 호(발명의 명칭: 3 차원 모델 공간 생성 장치, 3 차원 모델 공간 생성 방법 및 3 차원 모델 공간 생성 프로그램)는, 동일 기준점 및 동일한 피사체를 다른 적어도 2 방향에서 촬영한 1쌍의 스테레오 페어 화상을 취득하고, 스테레오 페어 화상 상에서 피사체에 식별 가능하게 배설된 점을 추출해 대응시키고, 이미 얻어진 스테레오 페어 화상 상에서 대응하는 점 중 동일 평면 상에 있는 2개의 대응점을 선택하고, 선택한 2개의 점을 포함한 직선상의 색을 화상 처리에 의해 식별하고, 직선상의 식별한 색이 변화하는 점 중 상기 2개의 점 중의 어느 한쪽에 가장 가까운 점을 스테레오 페어 화상 상으로 대응하는 점으로서 특정하고, 상기 추출한 점과 특정한 점에서 소정의 표정 정밀도를 얻을 수 있는 점의 조합을 특정하고, 이처럼 특정한 조합에 포함되는 점을 이용해 스테레오 페어 화상을 측정하여 피사체의 3차원 정보를 산출하는, 3 차원 모델 공간 생성 장치를 개시하고 있다.Japanese Patent Registration No. 4153761 (entitled " 3-dimensional model space generation device, 3-dimensional model space generation method, and 3-dimensional model space generation program ") discloses a method in which the same reference point and the same subject are photographed in at least two different directions A pair of stereo pair images is acquired and the points that are distinguishably arranged on the subject are extracted and corresponded on the stereo pair image and two corresponding points on the same plane among the corresponding points on the already obtained stereo pair image are selected, A color on a straight line including the selected two points is identified by image processing and a point closest to either one of the two points at which the identified color on the straight line changes is specified as a corresponding point on the stereo pair image , A combination of the extracted point and a point at which a predetermined expression accuracy can be obtained at a specific point is specified , Thus using the point that is included in the particular combination is determined by the start of calculating the three-dimensional information of the object, three-dimensional model space generating unit to a stereo image pair.
한편, 보조 센싱 수단없이 단일 영상에만 기반하여 실내 내벽 구조(다시 말해, 공간 레이아웃)를 검출하기 위해서는, 영상 내 포함된 여러 객체 또는 내벽의 보이는 부분들을 식별하는 과정뿐만 아니라 영상에 포함되지 않은 전체 공간에 대한 예상치를 최대한 정확하게 도출하는 것이 필요하다. 이를 위해서는, 단일 영상에 대해 장면 공간을 어떻게 매개 변수화해야 할지 정의하는 것이 중요하다.In order to detect the indoor wall structure (i.e., spatial layout) based on only a single image without using the auxiliary sensing means, it is necessary to identify a plurality of objects included in the image or visible portions of the inner wall, It is necessary to derive the estimate for To do this, it is important to define how the scene space should be parameterized for a single image.
전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해, 본 발명의 일 실시예는 실내 공간을 촬영한 영상에서 발견되는 서로 직교하는 3개의 소실점을 검출하고, 이를 이용하여 촬영점과 실내 공간 사이의 관계를 추론함으로써 단일 영상 내 내벽 구조를 검출할 수 있는 장치 및 그 방법을 제공하고자 한다.In order to solve the problems of the related art described above, an embodiment of the present invention detects three mutually orthogonal vanishing points found in an image of an indoor space, and uses the detected vanishing points to infer the relationship between the shooting point and the indoor space Thereby detecting an inner wall structure in a single image, and a method thereof.
다만, 본 실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제로 한정되지 않으며, 또 다른 기술적 과제들이 존재할 수 있다.It should be understood, however, that the technical scope of the present invention is not limited to the above-described technical problems, and other technical problems may exist.
상기와 같은 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 실내 공간이 촬영된 단일 영상을 이용한 내벽 구조 검출 장치는, 내벽 구조 검출 프로그램이 저장된 메모리; 및 상기 메모리에 저장된 프로그램을 실행하는 프로세서를 포함한다. 이때, 상기 프로세서는 상기 내벽 구조 검출 프로그램의 실행에 따라, 입력된 단일 영상으로부터 라인 세그먼트들을 추출하고, 상기 라인 세그먼트에 기초하여 상기 영상에 대한 기준 소실점을 검출하고, 상기 기준 소실점 및 라인 세그먼트에 기초하여 최적 소실점 구조체를 검출하고, 상기 최적 소실점 구조체 및 라인 세그먼트에 기초하여 상기 영상에 대한 벽면 방향맵을 생성하고, 상기 벽면 방향맵과 상기 최적 소실점 구조체에 기초하여 상기 영상 내 공간 레이아웃을 결정하며, 상기 공간 레이아웃의 정보를 내벽 구조 검출 정보로서 출력한다. 또한, 상기 최적 소실점 구조체는, 상기 라인 세그먼트 간의 교점들 중 상기 영상 내 모든 라인 세그먼트들에 대해 가장 높은 투표 값을 갖는 교점을 기준 소실점과, 상기 교점들 중 상기 기준 소실점에 수직하는 교점 중 하나인 제 1 소실점과, 상기 기준 소실점과 제 1 소실점에 모두 수직하는 제 2 소실점을 포함한다. 또한, 상기 투표 값은 상기 라인 세그먼트의 중심점과 상기 교점이 이루는 각도가 작을수록 높은 값을 갖되 상기 라인 세그먼트의 길이에 비례하는 값을 갖는다.According to an aspect of the present invention, there is provided an apparatus for detecting an inner wall structure using a single image of an indoor space, the apparatus comprising: a memory for storing an inner wall structure detection program; And a processor for executing the program stored in the memory. At this time, in accordance with execution of the inner wall structure detection program, the processor extracts line segments from the input single image, detects a reference vanishing point with respect to the image based on the line segment, and based on the reference vanishing point and line segment Wherein the spatial layout is determined based on the wall surface direction map and the optimal vanishing point structure, and the method further comprises the steps of: determining an optimal vanishing point structure based on the optimal vanishing point structure and the optimal vanishing point structure; generating a wall surface direction map for the image based on the optimal vanishing point structure and line segments; And outputs the information of the spatial layout as inner wall structure detection information. The optimal vanishing point structure may include a reference vanishing point having a highest vote value for all line segments in the image among the intersections between the line segments as a reference vanishing point and one of intersections perpendicular to the reference vanishing point, A first vanishing point and a second vanishing point perpendicular to both the reference vanishing point and the first vanishing point. Also, the voting value has a higher value as the angle between the center point of the line segment and the intersection is smaller, and has a value proportional to the length of the line segment.
또한, 본 발명의 다른 측면에 따른 실내 공간이 촬영된 단일 영상을 이용한 내벽 구조 검출 방법은, 입력된 단일 영상으로부터 라인 세그먼트를 추출하는 단계; 상기 라인 세그먼트에 기초하여 상기 영상에 대한 기준 소실점을 추출하는 단계; 상기 기준 소실점 및 라인 세그먼트에 기초하여 최적 소실점 구조체를 검출하는 단계; 상기 최적 소실점 구조체 및 라인 세그먼트에 기초하여 상기 영상에 대한 벽면 방향맵을 생성하는 단계; 상기 벽면 방향맵 및 상기 최적 소실점 구조체에 기초하여 상기 영상 내 공간 레이아웃을 결정하는 단계; 및 상기 공간 레이아웃의 정보를 내벽 구조 검출 정보로서 출력하는 단계를 포함한다. 이때, 상기 최적 소실점 구조체는, 상기 라인 세그먼트 간의 교점들 중 상기 영상 내 모든 라인 세그먼트들에 대해 가장 높은 투표 값을 갖는 교점을 기준 소실점과, 상기 교점들 중 상기 기준 소실점에 수직하는 교점 중 하나인 제 1 소실점과, 상기 기준 소실점과 제 1 소실점에 모두 수직하는 제 2 소실점을 포함한다. 또한, 상기 투표 값은 상기 라인 세그먼트의 중심점과 상기 교점이 이루는 각도가 작을수록 높은 값을 갖되 상기 라인 세그먼트의 길이에 비례하는 값을 갖는다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of detecting an inner wall structure using a single image of an indoor space, comprising: extracting a line segment from a single input image; Extracting a reference vanishing point for the image based on the line segment; Detecting an optimal vanishing point structure based on the reference vanishing point and the line segment; Generating a wall orientation map for the image based on the optimal vanishing point structure and the line segment; Determining a spatial layout in the image based on the wall surface direction map and the optimal vanishing point structure; And outputting the information of the spatial layout as inner wall structure detection information. The optimal vanishing point structure may include a reference vanishing point having a highest vote value for all line segments in the image among the intersections between the line segments as a reference vanishing point and one of intersections perpendicular to the reference vanishing point, A first vanishing point and a second vanishing point perpendicular to both the reference vanishing point and the first vanishing point. Also, the voting value has a higher value as the angle between the center point of the line segment and the intersection is smaller, and has a value proportional to the length of the line segment.
전술한 본 발명의 과제 해결 수단 중 어느 하나에 의하면, 스테레오 카메라, 라이다 등의 부가적인 장치없이 실내벽 구조를 검출할 수 있으며, 실내 공간의 회전 각도의 제약없이 실내 구조(즉, 공간 레이아웃)를 인식할 수 있고, 인식한 실내 구조를 3차원 모델링된 객체로 생성하기 위한 내벽 구조 검출 정보를 제공할 수 있다.According to one of the above-mentioned objects of the present invention, it is possible to detect an indoor wall structure without an additional device such as a stereo camera, a lidar, etc., and to provide an indoor structure (i.e., a space layout) And provides inner wall structure detection information for generating the recognized indoor structure as a three-dimensional modeled object.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 내벽 구조 검출 장치의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 내벽 구조 검출 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 내 에지 검출 결과 및 라인 세그먼트 검출 결과의 일례이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 기준 소실점 검출 방식을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 소실점 후보 제거 방식을 설명하기 위한 도면이다.
도 6 및 도 7은 각각 본 발명의 일 실시예에 적용되는 소실점 후보 억제 처리의 기준을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 소실점 구조체 후보 생성 방식을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 최적 소실점 구조체 검출 방식을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 수식을 이용한 최적 소실점 구조체 검출 방식을 설명하기 위한 도면이다.
도 11 및 도 12는 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 영상에 대한 벽면 방향맵을 검출하는 방식을 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상에 대한 벽면 방향맵을 나타낸 도면이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 벽면 방향맵에 기초하여 영상 내 코너 검출 방식을 설명하기 위한 도면이다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 코너 검출 결과에 기초하여 영상 내 공간 레이아웃 결정 방식을 설명하기 위한 도면이다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 공간 레이아웃 검출 결과를 나타낸 도면이다.1 is a configuration diagram of an inner wall structure detecting apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is a flowchart illustrating an inner wall structure detection method according to an embodiment of the present invention.
3 is an example of edge detection result and line segment detection result in an image according to an embodiment of the present invention.
4 is a view for explaining a reference vanishing point detection method according to an embodiment of the present invention.
5 is a view for explaining a vanishing point candidate elimination method according to an embodiment of the present invention.
FIGS. 6 and 7 are diagrams for explaining the criteria of the vanishing point candidate suppression process applied to the embodiment of the present invention, respectively.
8 is a diagram for explaining a vanishing point structure candidate generating method according to an embodiment of the present invention.
9 is a diagram for explaining an optimal vanishing point structure detection method according to an embodiment of the present invention.
10 is a diagram for explaining an optimal vanishing point structure detection method using an equation according to an embodiment of the present invention.
11 and 12 are views for explaining a method of detecting a wall surface direction map for an image according to an embodiment of the present invention, respectively.
13 is a view illustrating a wall direction map for an image according to an embodiment of the present invention.
14 is a diagram for explaining a corner detection method in an image based on a wall surface direction map according to an embodiment of the present invention.
15 is a diagram for explaining an intra-image spatial layout determination method based on a corner detection result according to an embodiment of the present invention.
16 is a diagram illustrating spatial layout detection results according to an embodiment of the present invention.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, which will be readily apparent to those skilled in the art. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. In order to clearly illustrate the present invention, parts not related to the description are omitted, and similar parts are denoted by like reference characters throughout the specification.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Throughout the specification, when a part is referred to as being "connected" to another part, it includes not only "directly connected" but also "electrically connected" with another part in between . Also, when an element is referred to as " comprising ", it means that it can include other elements as well, without departing from the other elements unless specifically stated otherwise.
본 명세서에 있어서 '부(部)' 또는 ‘모듈’이란, 하드웨어 또는 소프트웨어에 의해 실현되는 유닛(unit), 하드웨어 및 소프트웨어 둘다를 이용하여 실현되는 유닛을 포함하며, 하나의 유닛이 둘 이상의 하드웨어를 이용하여 실현되어도 되고, 둘 이상의 유닛이 하나의 하드웨어에 의해 실현되어도 된다.Refers to a unit realized by hardware or software, a unit realized by using both hardware and software, and a unit includes two or more hardware Or two or more units may be realized by one hardware.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 내벽 구조 검출 장치의 구성도이다.1 is a configuration diagram of an inner wall structure detecting apparatus according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 일 실시예에 따른 내벽 구조 검출 장치(100)는 단일 영상(single image)에 기반하여 영상 내 내벽 구조를 검출한다. 이때, 내벽 구조 검출 장치(100)는 실내를 촬영한 영상에서 벽과 벽을 나누는 경계인 실내 공간 레이아웃(spatial layout of indoor scenes)을 인식함으로써 영상 내 내벽 구조를 검출할 수 있다. 참고로, 단일 영상은 한 장의 사진 등을 의미할 수 있으며, 단안 렌즈 카메라를 사용하여 촬영된 단일 이미지일 수도 있다.The inner wall
도 1에 도시한 바와 같이, 내벽 구조 검출 장치(100)는 영상 입출력 모듈(110), 메모리(120) 및 프로세서(130)를 포함한다.1, the inner wall
영상 입출력 모듈(110)은 내벽 구조 검출 대상인 영상을 입력받고, 입력된 영상을 프로세서(130)로 제공한다. 그리고 영상 입출력 모듈(110)은 입력된 영상을 디스플레이(미도시)에 출력하되, 프로세서(130)로부터 전달된 내벽 구조 검출 정보를 포함하는 영상을 디스플레이(미도시)에 출력할 수 있다.The video input /
메모리(120)는 단일 영상에 기반하여 영상 내 공간 레이아웃을 검출하여 내벽 구조 검출 정보를 출력하도록 하는 내벽 구조 검출 프로그램이 저장되어 있다. 이러한 메모리(120)는 전원이 공급되지 않아도 저장된 정보를 계속 유지하는 비휘발성 저장장치 또는 저장된 정보를 유지하기 위하여 전력이 필요한 휘발성 저장장치를 통칭하는 것이다.The
프로세서(130)는 메모리(120)에 저장된 프로그램을 수행하되, 내벽 구조 검출 프로그램의 실행에 따른 처리들을 수행한다.The
이하, 도 2를 참조하여, 프로세서(130)가 내벽 구조 검출 프로그램의 실행에 따라 처리하는 절차들에 대해서 상세히 설명하도록 한다.Hereinafter, with reference to FIG. 2, a description will be given of the procedures by which the
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 내벽 구조 검출 방법을 설명하기 위한 순서도이다.2 is a flowchart illustrating an inner wall structure detection method according to an embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 프로세서(130)는 입력된 영상으로부터 라인 세그먼트를 추출하고(S210), 추출된 라인 세그먼트들에 기초하여 영상 내 기준 소실점을 검출하고(S220), 검출된 기준 소실점 및 라인 세그먼트에 기초하여 영상에 대응하는 소실점 구조체를 검출하고(S230), 검출된 소실점 구조체에 포함된 소실점들과 라인 세그먼트에 기초하여 영상에 대한 벽면 방향맵을 생성하고(S240), 생성된 벽면 방향맵과 소실점 구조체의 소실점들에 기반하여 공간 레이아웃을 결정하며(S250), 공간 레이아웃 정보에 기반한 내벽 구조 검출 정보를 출력한다(S260). Referring to FIG. 2, the
먼저, 도 3을 참조하여 프로세서(130)가 라인 세그먼트를 추출하는 단계 (S210)에 대해서 설명하도록 한다.First, a description will be given of a step S210 of the
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 내 에지 검출 결과 및 라인 세그먼트 검출 결과의 일례이다.3 is an example of edge detection result and line segment detection result in an image according to an embodiment of the present invention.
프로세서(130)는 입력 영상(즉, 단일 영상) 내 복수의 에지(edge)를 검출한다. 프로세서(130)는 영상 내 변화(색상 또는 밝기 등의 변화) 부분을 강조하여 물체의 윤곽선과 영상 신호 분포를 이진화하여 에지를 나타낼 수 있다. 이때, 도 3의 (a)와 같은 입력 영상에서 에지 화소들이 검출된 결과는 도 3의 (b)에서와 같이 표시될 수 있다. 예를 들어, 프로세서(130)는 캐니 에지(Canny Edge) 검출 알고리즘을 사용하여 이미지 내 에지 화소를 검출할 수 있으며, 실내 이미지의 환경에 따라 프리윗(Prewitt), LoG(Laplacian of Gaussian) 또는 DoG(Difference of Gaussians) 등의 다양한 에지 검출 기법을 적용할 수 있다.The
다음으로, 프로세서(130)는 검출된 에지 화소들에 대해 방향을 검출하기 위한 그래디언트(gradient) 분류 처리를 수행한다. 이때, 프로세서(130)는 입력 영상 원본에서 각 에지 화소가 검출된 위치의 밝기 기울기 방향을 검출하여, 복수의 에지들을 방향 별로 분류한다. 예를 들어, 프로세서(130)는 에지 방향을 8개의 방향으로 샘플링하여, 하나의 에지 영상을 8장의 방향 에지 영상으로 분류할 수 있다.Next, the
그리고 프로세서(130)는 복수의 방향 별로 분류된 에지 화소들이 포함된 에지 영상(즉, 방향 에지 영상)들에 대해서 라인 세그먼트를 검출한다. 이때, 프로세서(130)는 각 방향 에지 영상들에서 연속된 에지 화소들의 군집을 검출하고, 에지 화소의 x축 및 y축에 대해 공분산 행렬을 생성한다. 그리고 프로세서(130)는 생성된 공분산 행렬에 대한 고유 값(eigen value) λ와 고유 벡터(eigen vector) ν를 이용하여 라인 세그먼트를 검출한다. 도 3의 (a)에서와 같은 입력 영상에서 라인 세그먼트들이 검출된 결과는 도 3의 (c)에서와 같이 표시될 수 있다.Then, the
이하, 도 4를 참조하여 프로세서(130)가 기준 소실점을 검출하는 단계(S220)에 대해서 설명하도록 한다.Hereinafter, the step (S220) in which the
참고로, 소실점은 영상이 촬영된 실제 환경에서 평행선을 이루는 것이 영상 평면상에서 수렴되는 지점으로서, 영상이 촬영된 위치(즉, 촬영점)와 실내 공간과의 관계를 나타낸다. 일반적으로 대부분의 실내 구조는 직육면체이며, 이러한 직육면체는 3개의 소실점을 갖는다.For reference, a vanishing point is a point where a parallel line is converged on an image plane in an actual environment in which an image is captured, and represents the relationship between the position (i.e., shooting point) at which the image was captured and the indoor space. In general, most interior structures are rectangular parallelepiped, and these cuboids have three vanishing points.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 기준 소실점 검출 방식을 설명하기 위한 도면이다.4 is a view for explaining a reference vanishing point detection method according to an embodiment of the present invention.
프로세서(130)는 모든 라인 세그먼트(이하, "라인"이라고 생략하여 지칭함)들 간의 교점을 검출하되, 단위구(unit sphere)를 사용하여 영상 내의 라인이 단위구에 투영된 법선의 교점을 다시 영상으로 투영하여 소실점을 검출한다.The
도 4의 (a)를 참조하면, 프로세서(130)는 가우시안 구(Gaussian Sphere)를 이용하여 라인 간의 교점을 검출하는 것을 나타냈다. 프로세서(130)는 두 라인(즉, 선분)의 법선 벡터의 외적을 이용하여 교점을 검출하되, 영상 내 모든 라인들에 대해 교점을 검출한다. 즉, 프로세서(130)는 두 라인 세그먼트가 가우시안 구에 투영된 원들의 교점으로부터 영상 평면을 향하는 벡터를 구하고, 해당 벡터를 영상 평면 위에 도달할 때까지 연장한 지점을 교점으로서 검출한다. 이러한 모든 라인 간의 교점(P)들은 소실점 후보가 된다.Referring to FIG. 4A, the
도 4의 (a)에서, O는 좌표 중심(즉, 투시 중심점)이며, l은 영상 평면(image plane) 상의 직선(즉, 라인)이고, p는 직선 간의 교점을 의미한다. 이때, 영상 평면 상의 라인과 가우시안 구에 투영된 라인은 각각 아래의 수학식 1과 같이 표현될 수 있다.In FIG. 4A, O is a coordinate center (i.e., a perspective center point), 1 is a straight line (i.e., a line) on an image plane, and p is an intersection point between straight lines. At this time, the line on the image plane and the line projected on the Gaussian sphere can be expressed by the following
<수학식 1>&Quot; (1) "
위의 수학식 1에서, 및 는 각각 라인의 시작점 및 끝점의 벡터이고, z는 가우시안 구의 중심과 영상 평면 간의 거리이며, 는 라인 l과 원점을 지나는 평면의 법선 벡터이다. 이러한 법선 벡터 를 외적(Cross Product)하여 교점 방향의 단위 벡터(unit vector) 를 구할 수 있다.In Equation (1) above, And Is the vector of the start and end points of the line, z is the distance between the center of the Gaussian sphere and the image plane, Is the normal vector of the plane passing through the line l and the origin. These normal vectors A unit vector of the intersection direction is obtained by cross- Can be obtained.
프로세서(130)는 모든 라인들에 대해 검출된 교점을 영상 내 소실점의 후보로 설정한다. 그리고, 프로세서(130)는 아래의 수학식 2와 같은 투표 함수 v(l, p)를 통해 영상 평면 상의 라인 l이 소실점 후보p에 기여하는 정도를 측정(즉, 투표)할 수 있다.The
<수학식 2>&Quot; (2) "
도 4의 (b)를 참조하면, 위의 수학식 2에서 lm은 라인 l의 중심점이고, p는 소실점 후보(즉, 교점)이며, d는 lm과 p 간의 거리이고, α는 라인 l과 소실점 후보(즉, 교점)이 이루는 각도이다. 수학식 2에 따르면, 라인의 중심점과 소실점 후보를 연결한 선분과 해당 라인이 이루는 각이 평행할수록 해당 라인이 소실점 후보에 대해 기여하는 정도를 높게 측정(즉, 높은 값을 투표)한다. 또한 수학식 2에 따르면, 라인의 중심점 lm과 소실점 후보 p의 거리가 라인 길이의 절반보다 적은 경우 'o'값을 투표한다. 이처럼, 프로세서(130)는 라인 세그먼트의 중심점과 교점이 이루는 각도가 작을수록, 또한 라인 세그먼트의 길이에 비례하도록 해당 교점(즉, 소실점 후보)에 대해 높은 값을 투표한다.Referring to Figure 4 (b), and from equation 2 above, l m is the center point of the line l, p is a vanishing point candidates (that is, the point of intersection), d is the distance between l m and p, α is the line l And the vanishing point candidate (that is, the intersection). According to Equation (2), as the line segment connecting the center point of the line and the vanishing point candidate and the angle formed by the line are parallel, the degree of contribution of the line to the vanishing point candidate is measured (i.e. According to Equation (2), if the distance between the center point l m of the line and the vanishing point candidate p is less than half of the line length, 'o' is voted. As such, the
그리고 프로세서(130)는 아래의 수학식 3에서와 같이, 각 소실점 후보 별로 투표 합S를 산출하고, 그 중 투표 합이 최대인 소실점 후보를 검출한다.Then, the
<수학식 3>&Quot; (3) "
위의 수학식 3을 통해 검출된 투표합이 최대인 소실점 후보 pn 을 기준 소실점 vp로 검출한다.The vanishing point candidate p n having the largest sum of the detected voices is detected as the reference vanishing point vp through Equation (3).
이때, 프로세서(130)는 아래 수학식 4를 통해 기준 소실점 후보에 대해 설정된 임계값 이상을 투표한 라인을 제거할 수 있다. At this time, the
<수학식 4>&Quot; (4) "
이하, 도 5 내지 도 10을 참조하여, 프로세서(130)가 영상에 대응하는 소실점 구조체를 검출하는 단계(S230)를 설명하도록 한다.Hereinafter, with reference to FIGS. 5 to 10, a description will be made of the step (S230) of the
먼저, 프로세서(130)는 기준 소실점 외의 소실점 후보들 중 불필요한 소실점 후보를 제거하여, 불필요한 소실점 구조체 후보 생성 및 최적 소실점 구조체 검출을 위한 연산 절차를 방지한다.First, the
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 소실점 후보 제거 방식을 설명하기 위한 도면이다.5 is a view for explaining a vanishing point candidate elimination method according to an embodiment of the present invention.
도 5의 (a)는, 입력 영상에 대해 앞서 수학식 3을 통해 선택된 소실점(즉, 기준 소실점 )과 그 외에 교점들(즉, 소실점 후보들 )을 표시한 도면이다. 5A is a graph showing the relationship between a vanishing point selected through Equation (3) ) And other intersections (i.e., vanishing point candidates Fig.
도 5의 (b)를 참조하면, 프로세서(130)는 영상 평면의 중심점에 대해서 기준 소실점과 소실점 후보가 이루는 각도가 예각인 경우를 검출하고, 그에 따른 소실점 후보를 제거한다. 이러한 기준 소실점과 예각을 이루는 소실점 후보를 제거하는 처리는, 서로 직교하는 소실점들을 영상 평면 위로 투영시킬 경우 투영된 선분들이 서로 둔각을 이룬다는 이론에 기반한 것이다.Referring to FIG. 5B, the
구체적으로, 도 6 및 도 7을 참조하여 서로 직교하는 소실점들을 영상 평면 위로 투영시킬 경우 투영된 선분들이 서로 둔각을 이루는 것을 증명하도록 한다.Specifically, referring to FIGS. 6 and 7, when projecting the vanishing points orthogonal to each other on the image plane, it is proved that the projected line segments form an obtuse angle with respect to each other.
도 6 및 도 7은 각각 본 발명의 일 실시예에 적용되는 소실점 후보 억제 처리의 기준을 설명하기 위한 도면이다.FIGS. 6 and 7 are diagrams for explaining the criteria of the vanishing point candidate suppression process applied to the embodiment of the present invention, respectively.
도 6 및 도 7에서는 각각, 영상 평면 위를 향하는 3개의 벡터를 각각 ①, ② 및 ③으로 표시하였고, 벡터 ①, ② 및 ③에 각각 대응하는 영상 평면 반대편을 향한 벡터를 ①', ②' 및 ③'로 표시하였다. 참고로, 본 발명의 일 실시예에서는 실내 공간을 직육면체로 가정하여 실내 공간을 촬영한 영상 내 3개의 소실점이 포함되는 것을 예로서 설명한다. 직육면체에서는 서로 마주보는 면이 존재하므로, 벡터 ①, ② 및 ③ 각각에 대응하여 반대 방향 벡터 ①', ②' 및 ③'이 존재한다. 그리고 영상 평면 위를 향하는 3개의 벡터 ①, ② 및 ③ 각각은 영상 평면 위에 선분 ①'', ②'' 및 ③''로 수렴된다.In FIGS. 6 and 7, the three vectors on the image plane are represented by ①, ②, and ③, respectively, and the vector toward the opposite side of the image plane corresponding to the
도 6에 도시된 바와 같이, 서로 직교하는 벡터들의 초기 상태를 가정한다.As shown in FIG. 6, assume initial states of vectors that are orthogonal to each other.
이때, 영상 평면 위를 향하는 3개의 벡터 ①, ② 및 ③은 서로 직교하며, 영상 평면 위의 선분 ①'', ②'' 및 ③''는 벡터 ①, ② 및 ③를 영상 평면위에 투영시킨 궤적이다. 그리고, 벡터 ①', ②' 및 ③'은 벡터 ①, ② 및 ③과 방향이 반대인 영상 평면 반대편을 향하는 벡터이다. 벡터 ①', ②' 및 ③'과 벡터 ①, ② 및 ③은 직육면체를 이루는 실내 공간에서의 소실점이며, 실내 공간의 각 면에 수직한다.At this time, the three
다음으로, 도 7의 (a)를 참조하면, 도 6의 초기 상태의 벡터들을 벡터 ①을 축으로 반시계방향으로 임의의 각도 회전시킨 경우, 벡터 ②는 영상 평면의 중심에 접근하고, 벡터 ③은 영상 평면의 중심에서 멀어지는 것을 알 수 있다.Referring to FIG. 7A, when the vectors in the initial state in FIG. 6 are rotated by an arbitrary angle in the counterclockwise direction about the
도 7의 (b)를 참조하면, 도 7의 (a)와 같은 상태의 벡터들을 벡터 ①을 축으로 반시계방향으로 임의의 각도로 더 회전시킨 경우, 벡터 ②의 궤적(즉, 선분 ②'')과 벡터 ①의 궤적(즉, 선분 ①'')이 서로 평행한 상태가 발생되는 것을 알 수 있다. 이때, 벡터 ③은 영상 평면과 평행하되 양방향(즉, 벡터 ③ 및 ③') 모두 영상 평면에 평행하고, 그 궤적(즉, 선분 ③'')은 벡터 ① 및 ②의 궤적(즉, 선분①'' 및 ②'')에 수직하는 것을 알 수 있다. 이는, 벡터 ③을 검출하기 위한 영상 평면 위의 선분들(즉, 라인 세그먼트)은 모두 벡터 ③의 궤적(즉, 선분 ③'')과 평행한 상태인 것을 의미한다.7B, when the vectors of the state shown in FIG. 7A are further rotated by an arbitrary angle in the counterclockwise direction about the
도 7의 (c)를 참조하면, 도 7의 (b)와 같은 상태의 벡터들을 벡터 ①을 축으로 반시계방향으로 임의의 각도로 더 회전시킨 경우, 벡터 ②는 다시 영상 평면의 중심으로부터 멀어지고 벡터 ③은 다시 영상 평면의 중심에 근접하게 되는 것을 알 수 있다. 이때, 도 6에서(즉, 초기 상태에서) 영상 평면을 향하던 벡터 ③은 영상 평면의 반대편을 향하게 되어 도 7의 (c)에서는 벡터 ③'로 표시되고, 도 6에서 영상 평면 반대 방향을 향하던 벡터 ③'는 영상 평면을 향하게 되어 도 7의 (c)에서는 벡터 ③으로 표시된다. Referring to FIG. 7C, when the vectors in the state shown in FIG. 7B are further rotated by an arbitrary angle in the counterclockwise direction about the
즉, 영상 평면에서 검출될 수 있는 소실점은 실내 공간의 회전에 따라 영상 평면의 반대편을 향하던 벡터와 영상 평면을 향하던 벡터가 서로 교환되는 것을 알 수 있다. 이와 같은, 실내 공간이 회전하는 경우에 발생되는 벡터 방향 교환은, 카메라(즉, 촬영점)가 바라보는 방향이 변하는 경우에도 동일하게 발생한다. 이처럼, 회전에 따라 영상 평면 위를 향하는 벡터가 서로 교환되므로, 서로 직교하는 3개의 백터가 영상 평면으로 투영된 궤적들은 서로 예각을 이루지 않는다는 조건 또한 유지되는 것을 확인할 수 있다.In other words, the vanishing point that can be detected in the image plane can be seen to be exchanged between the vector pointing toward the opposite side of the image plane and the vector pointing toward the image plane according to the rotation of the indoor space. Such a vector direction swap that occurs when the indoor space rotates occurs in the same way even when the direction in which the camera (i.e., photographing point) is viewed changes. As described above, since the vectors directed to the image plane are exchanged with each other, it can be seen that the condition that the trajectories projected onto the image plane are not acute angles are maintained.
이상, 도 6 및 도 7을 통해 설명한 바와 같이, 서로 직교하는 소실점들을 영상 평면 위로 투영시킬 경우 투영된 선분들이 서로 둔각을 이룬다는 조건에 기초하여, 프로세서(130)는 영상 평면의 중심점에 대해서 기준 소실점과 소실점 후보가 이루는 각도가 예각인 경우에 해당하는 소실점 후보들을 제거한다.6 and 7, when the projection points orthogonal to each other are projected onto the image plane, based on the condition that the projected line segments obtuse each other, the
그리고 프로세서(130)는 제거되지 않은 소실점 후보 별로 수직하는 소실점을 결정하여 소실점 후보 별 소실점 구조체를 생성한다. 이때, 소실점 후보 별로 대응하는 소실점 구조체는 소실점 구조체 후보가 되며, 각 소실점 구조체 후보는 기준 소실점, 소실점 후보 및 결정된 나머지 하나의 소실점(즉, 기준 소실점과 소실점 후보에 모두 수직하는 소실점)으로 구성된 소실점 후보 쌍을 포함한다. 이때, 소실점 구조체 후보에 포함된 세 소실점은 서로 직교하는 성질을 만족한다.Then, the
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 소실점 구조체 후보 생성 방식을 설명하기 위한 도면이고, 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 최적 소실점 구조체 검출 방식을 설명하기 위한 도면이다.FIG. 8 is a view for explaining a method for generating a vanishing point structure candidate according to an embodiment of the present invention, and FIG. 9 is a view for explaining an optimal vanishing point structure detecting method according to an embodiment of the present invention.
도 8의 (a)를 참조하면, 프로세서(130)는 제거되지 않은 나머지 소실점 후보들() 별로 수직하는 점(Orthogonal Point) 를 생성한다.Referring to FIG. 8 (a), the
그리고 도 8의 (b)를 참조하면, 프로세서(130)는 아래의 수학식 5를 만족하는 소실점 구조체 후보를 검출하여, 입력 영상에 대한 최적의 소실점 구조체 (, , ) 를 선택한다.Referring to FIG. 8B, the
<수학식 5>Equation (5)
위의 수학식 5의 및 는, 각각 앞서 수학식 2에서와 같이 해당 소실점들에 대해 라인 세그먼트들이 기여하는 정도를 측정(즉, 투표)하는 투표 함수이다. 즉, 프로세서(130)는 소실점 구조체 후보 별로 기준 소실점을 제외한 나머지 두 소실점에 대해 라인 세그먼트 투표를 실시하여 가장 큰 투표 값을 갖는 소실점 구조체를 검출한다. 이때, 투표에 참여하는 라인 세그먼트들은 앞서 수학식 4를 통해 기준 소실점에 대해 일정 임계값 이상 투표한 라인 세그먼트는 제외시킨 나머지 라인 세그먼트일 수 있다. 이와 같이 기준 소실점에 임계값 이상 관계된 라인 세그먼트는 제외시킴으로써, 나머지 두 소실점에 관계된 라인 세그먼트들에 대해서만 투표를 진행할 수 있어 효율적인 연산 처리가 가능하다.In Equation (5) And Is a voting function that measures (i. E., Votes) the extent to which the line segments contribute to the vanishing points, as in Equation 2 above. That is, the
프로세서(130)는 수학식 5를 통해 소실점 구조체 후보 중 최다 득표한(즉, 투표 값이 가장 큰) 소실점 구조체(, , )를 검출하고, 검출된 소실점 구조체를 최적 소실점 구조체로 결정한다.The
그리고 프로세서(130)는 결정된 최적 소실점 구조체의 소실점 요소들에 대해 영상 평면의 중심점과의 거리에 기준하여 전방, 수평 및 수직 소실점을 결정한다. 이때, 프로세서(130)는 최적 소실점 구조체의 소실점 요소 중 영상 평면의 중심점과의 y축 거리가 가장 먼 것을 수직 소실점으로 설정하고, 영상 평면의 중심점과의 x축 거리가 가장 먼 것을 수평 소실점으로 설정하고, 영상 평면의 중심점과의 거리가 가장 작은 것을 전방 소실점으로 설정한다.Then, the
도 9를 참조하면, 도 8의 (b)와 같은 최적의 소실점 구조체 (, , )에서 영상 평면의 중심점과의 거리가 가장 작은 가 전방 소실점 로 설정되고, x축 방향으로 거리가 가장 먼 가 수평 소실점 로 설정되며, y축 방향으로 거리가 가장 먼 가 수직 소실점 으로 설정된 것을 알 수 있다. 참고로, x축 방향 및 y축 방향은 각각 영상 내 실내 환경의 조건에 대응하는 수평 방향 및 수직 방향을 의미할 수 있다.Referring to FIG. 9, an optimal vanishing point structure (FIG. 8 , , ), The distance from the center point of the image plane is the smallest The front vanishing point And the distance is the longest in the x-axis direction Horizontal Vanishing Point And the distance is the longest in the y-axis direction Vertical Vanishing Point . ≪ / RTI > For reference, the x-axis direction and the y-axis direction may mean a horizontal direction and a vertical direction corresponding to the conditions of the indoor environment in the image, respectively.
도 10을 참조하여 프로세서(130)가 수식을 통해 소실점 구조체를 검출하는 방식을 설명하도록 한다.Referring to FIG. 10, a description will be given of how the
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 수식을 이용한 최적 소실점 구조체 검출 방식을 설명하기 위한 도면이다.10 is a diagram for explaining an optimal vanishing point structure detection method using an equation according to an embodiment of the present invention.
소실점 구조체에 포함되는 소실점들은 모두 서로 직교하는 조건을 만족해야하므로, 소실점 구조체 생성 시 첫 번째로 구해진 소실점(즉, 기준 소실점)과 소실점 후보가 직교할 수 있도록 하는 z의 조건을 만족해야 한다.Since the vanishing points included in the vanishing point structure must satisfy the conditions that are orthogonal to each other, the first vanishing point (that is, the vanishing point) and the vanishing point candidate z must be satisfied when the vanishing point structure is created.
이에 따라, 프로세서(130)는 기준 소실점 과 소실점 후보 의 내적과 직교 조건을 이용하여 z를 구한다.Accordingly, the
기준 소실점 과 소실점 후보 는 각각 아래의 수학식 6과 같이 표현할 수 있으며, 이 두 벡터의 내적은 수학식 7과 같다.Standard vanishing point And Vanishing Point Candidates Can be expressed by Equation (6) below, and the inner product of these vectors is expressed by Equation (7).
<수학식 6>&Quot; (6) "
<수학식 7>&Quot; (7) "
이때, 두 벡터는 서로 직교하므로 θ는 90˚이며, 이를 적용하여 수학식 7을 연산하면 아래의 수학식 8과 같이 나타낼 수 있다.At this time, since the two vectors are orthogonal to each other, theta is 90 degrees, and the equation (7) can be calculated by applying Equation (8) as follows.
<수학식 8>&Quot; (8) "
이때, 도 10을 참조하면, 가우시안 구의 원점에서 영상 평면까지의 z 축 거리는 모두 같으므로 z1= zi이다.Referring to FIG. 10, since z-axis distances from the origin of the Gaussian sphere to the image plane are the same, z 1 = z i .
따라서, z의 조건은 아래의 수학식 9와 같다.Therefore, the condition of z is expressed by Equation (9) below.
<수학식 9>&Quot; (9) "
다음으로, 프로세서(130)는 위와 같은 기준 소실점과 소실점 후보가 직교할 수 있는 z의 조건을 이용하여 소실점 후보에 직교하는 소실점 를 구한다. 이때, 소실점 는 아래의 수학식 10을 통해 산출할 수 있다.Next, the
<수학식 10>&Quot; (10) "
그리고 프로세서(130)는 위의 수학식 5를 통해 N개의 소실점 구조체 후보들에 대해서 라인 세그먼트의 투표 결과가 최대가 되는 n번째 소실점 구조체를 최적 소실점 구조체로서 검출한다. 이때, 기준 소실점 에 수직하는 소실점을 라하고, 소실점에 수직하는 소실점 을 라고 하면, 최적 소실점 구조체의 요소들은 아래의 수학식 11을 통해 전방, 수평 및 수직 소실점으로 결정된다.Then, the
<수학식 11>Equation (11)
이하, 도 11 내지 도 13을 참조하여, 프로세서(130)가 최적 소실점 구조체와 영상 내 라인 세그먼트에 기초하여 영상에 대한 벽면 방향맵(orientation map)을 생성하는 단계(S240)에 대해서 설명하도록 한다.Hereinafter, with reference to FIGS. 11 to 13, a description will be given of the step (S240) in which the
도 11 및 도 12는 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 영상에 대한 벽면 방향맵을 검출하는 방식을 설명하기 위한 도면이다.11 and 12 are views for explaining a method of detecting a wall surface direction map for an image according to an embodiment of the present invention, respectively.
먼저 도 11의 (a)를 참조하면, 최적 소실점 구조체의 수직 소실점에 속하는 라인을 전방 소실점 에 따른 방향으로 이동시킬 때 생기는 궤적면과, 전방 소실점 에 속하는 라인을 수직 소실점 에 따른 방향으로 이동시킬 때 생기는 궤적면 간의 교집합이 수평 소실점 를향하는 면(RH)인 것을 알 수 있다.First, referring to FIG. 11 (a), the vertical vanishing point of the optimal vanishing point structure Lt; RTI ID = 0.0 > A locus plane generated when moving in a direction along the front side, Lt; RTI ID = 0.0 > The intersection between the trajectory planes generated when moving in the direction along the horizontal dis- (R H ) that is the direction facing the surface of the wafer W.
이와 같은 벽면 검출 방식을 도 11의 (b)를 참조하여 수식으로 표현하면, 아래의 수학식 12와 같다.Such a wall surface detection method can be expressed by the following equation (12) with reference to FIG. 11 (b).
<수학식 12>&Quot; (12) "
수학식 12에서 lx,i는 최적 소실점 구조체의 요소 중 하나인 소실점 vpx에 속한 라인 세그먼트들을 의미하며, 면 S는 lx,i를 다른 요소인 소실점 vpy에 따른 방향으로 α만큼 이동시킨 영역을 의미한다. 즉, 각 라인 세그먼트는 자신이 속하지 않는 소실점 방향 및 역방향으로 스윕(sweep)된다. L x, i in Equation (12) indicates a line segment belonging to one of the vanishing point vp x of the elements of a perfect vanishing point structure and, if S is in which α moves by a l x, i in the direction of the other elements of the vanishing point vp y Area. That is, each line segment is swept to the vanishing point direction and the reverse direction to which it does not belong.
도 12 를 참조하여 좀 더 구체적으로 설명하도록 한다.This will be described in more detail with reference to FIG.
도 12의 (a)는, 최적 소실점 구조체의 요소 중 전방 소실점 과 수직 소실점 에 기초하여 수직 소실점 소속 라인을 전방 소실점 방향으로 스윕 처리하여 벽면을 검출하는 것을 나타냈다.12 (a) is a diagram showing an example of an element of the optimal vanishing point structure, And vertical vanishing point , The vertical vanishing point belonging line is swept in the direction of the front disappearing point to detect the wall surface.
프로세서(130)는 아래의 알고리즘 1에 따라, 수직 소실점 소속인 라인을 전방 소실점 방향으로 스윕 처리하여 벽면을 검출할 수 있다.The
<알고리즘 1><
도 12의 (a)에서는 위의 알고리즘 1에서 x는 수직(즉, V)이고, y는 전방(즉, M)인 것을 나타냈으며, 수직 소실점 소속 선분을 전방 소실점 방향 및 역방향으로 각각 α만큼 스윕시킨 것을 나타냈다.12A shows that in the
프로세서(130)는 영상 내 모든 라인 세그먼트들에 의해 발생하는 평면들을 소실점 방향 별로 통합한다.The
도 12의 (b)를 참조하면, 최적 소실점 구조체의 요소 중 전방 소실점 과 수직 소실점 에 기초하여, 수직 소실점 소속 선분을 전방 소실점 방향으로 스윕 처리하고, 전반 소실점 소속 라인을 수직 소실점 방향으로 스윕 처리하여, 두 스윕 처리의 결과의 교집합을 수평 방향 벽면으로서 검출하는 것을 알 수 있다.Referring to FIG. 12 (b), among the elements of the optimal vanishing point structure, And vertical vanishing point , It is found that the intersection of the results of the two sweep processes is detected as the horizontal wall surface by sweeping the line belonging to the vertical vanishing point to the forward vanishing point direction and sweeping the line belonging to the vanishing vanishing point to the direction of the vertical vanishing point.
이때, 프로세서(130)는 아래의 알고리즘 2에 따라 수직 소실점 소속 선분을 전방 소실점 방향으로 스윕 처리하고, 전반 소실점 소속 라인을 수직 소실점 방향으로 스윕 처리하여, 수평 방향 벽면 (R-H)를 검출할 수 있다.At this time, the
<알고리즘 2><Algorithm 2>
이상의 도 11 및 도 12를 참조하여 설명한 벽면 검출 과정을 다른 소실점들에 대해서도 처리하여, 수직 방향 벽면, 전방 방향 벽면을 검출할 수 있다.The wall surface detection process described with reference to Figs. 11 and 12 can be also performed on other vanishing points to detect the vertical wall surface and the front wall surface.
즉, 최적 소실점 구조체의 수평 소실점 에 속하는 라인을 전방 소실점 에 따른 방향으로 이동시킬 때 생기는 궤적면과, 전방 소실점 에 속하는 라인을 수평 소실점 에 따른 방향으로 이동시킬 때 생기는 궤적면 간의 교집합을 수직 소실점 를 향하는 수직 방향 벽면(RV)으로서 검출할 수 있다. 그리고, 최적 소실점 구조체의 수평 소실점 에 속하는 라인을 수직 소실점 에 따른 방향으로 이동시킬 때 생기는 궤적면과, 수직 소실점 에 속하는 라인을 수평 소실점 에 따른 방향으로 이동시킬 때 생기는 궤적면 간의 교집합을 전방 소실점 를 향하는 전방 방향 벽면(RM)으로서 검출할 수 있다.That is, the horizontal vanishing point of the optimal vanishing point structure Lt; RTI ID = 0.0 > A locus plane generated when moving in a direction along the front side, Line to a horizontal vanishing point The intersection between the trajectory planes generated when moving in the direction along the vertical vanishing point As a vertically oriented wall surface R V facing toward the center. Then, the horizontal vanishing point of the optimal vanishing point structure Lt; RTI ID = 0.0 > , A locus plane generated when moving in the direction along the vertical vanishing point Line to a horizontal vanishing point The intersection between the trajectory planes generated when the vehicle moves in the direction corresponding to the front vanishing point Direction wall surface R M facing the front wall surface R M.
이때, 프로세서(130)는 각 벽면이 향하는 방향의 소실점에 따라 실내 구조를 인식하되, 수직 소실점 방향을 바라보는 수직 방향 벽면은 천장 또는 바닥(이하, "수직 벽면"이라고 지칭함)으로 인식하고, 수평 소실점 방향을 바라보는 수평 방향 벽면은 좌측 및 우측 벽면 중 적어도 하나(이하, "수평 벽면"이라고 지칭함)로 인식하고, 전방 소실점 방향을 바라보는 전방 방향 벽면은 촬영점으로부터의 전방에 있는 전방 벽면으로 인식할 수 있다. At this time, the
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상에 대한 벽면 방향맵을 나타낸 도면이다. 13 is a view illustrating a wall direction map for an image according to an embodiment of the present invention.
프로세서(130)는 영상으로부터 각 방향을 바라보는 벽면들을 검출한 후, 각 방향의 벽면에 해당하는 화소들을 인코딩한다. 예를 들어, 도 13에서는, 전방 방향 벽면은 파란색으로 인코딩하고, 수직 방향 벽면은 녹색으로 인코딩하며, 수평 방향 벽면은 적색으로 인코딩한 것을 도시하였다. The
이하, 도 14 내지 도 16을 참조하여, 프로세서(130)가 벽면 방향맵과 소실점 구조체의 소실점들에 기반하여 공간 레이아웃을 결정하는 단계(S250)에 대해서 설명하도록 한다.Hereinafter, with reference to FIGS. 14 to 16, a description will be given of the step (S250) in which the
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 벽면 방향맵에 기초하여 영상 내 코너 검출 방식을 설명하기 위한 도면이다. 그리고 도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 코너 검출 결과에 기초하여 영상 내 공간 레이아웃 결정 방식을 설명하기 위한 도면이다. 도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 공간 레이아웃 검출 결과를 나타낸 도면이다.14 is a diagram for explaining a corner detection method in an image based on a wall surface direction map according to an embodiment of the present invention. And FIG. 15 is a diagram for explaining a spatial layout determination method in an image based on the corner detection result according to an embodiment of the present invention. 16 is a diagram illustrating spatial layout detection results according to an embodiment of the present invention.
프로세서(130)는 생성된 벽면 방향맵에 기반하여 전방 벽면의 4개의 모서리(즉, 코너) 점을 검출한다. The
도 14를 참조하면, 각 벽면 화소가 서로 상이한 색상으로 인코딩된 벽면 방향맵을 전방 소실점 위치를 기준으로 4분할하고, 분할된 각 영역에서 코너 점을 검출한다. 이때, 프로세서(130)는 인코딩된 벽면 방향맵을 수직 및 수평으로 프로젝션(projection)하여 누적 히스토그램을 구하고, 각 누적 히스토그램의 차이가 가장 적은 부분을 코너 점으로서 검출한다. Referring to FIG. 14, a wall surface direction map encoded with colors different from each other on the wall surface pixels is divided into four parts based on the front side vanishing point position, and corner points are detected in each of the divided areas. At this time, the
구체적으로, 벽면 방향맵의 각 방향 벽면 별로 수직 히스토그램을 hk라하고, 그 누적 히스토그램을 Hk라하되 순방향은 라하고 역방향을 라고 할 경우, hk 및 Hk는 아래의 수학식 13과 같이 표현할 수 있다.Specifically, the vertical histogram is defined as h k for each direction wall surface of the wall surface direction map, and the cumulative histogram is denoted by H k , And reverse direction H k and H k can be expressed by the following Equation (13).
<수학식 13>&Quot; (13) "
이때, 전방 벽면의 4개의 코너 점 C는 각각 아래의 수학식 14와 같이 나타낼 수 있다.At this time, the four corner points C of the front wall surface can be expressed by Equation (14) below.
<수학식 14>&Quot; (14) "
수학식 14에서, CLT는 좌측상부 코너 점이고, CRT는 우측 상부 코너 점이고, CLB는 좌측하부 코너 점이며, CRB는 우측하부 코너 점이다.In Equation 14, C LT is the left upper corner point, C RT is the upper right corner point, C LB is the lower left corner point, and C RB is the lower right corner point.
이때, 코너 점의 x 위치(즉, 수평 위치)는 전방 벽면 방향맵과 수평 벽면 방향맵을 이용하며, y 위치(즉, 수직 위치)는 전방 벽면 방향맵과 수직 벽면 방향맵을 이용하여 검출할 수 있다. 즉, 수학식 14에서, 전방 벽면 방향맵 및 수평 벽면 방향맵의 누적 히스토그램 차가 가장 적은 부분과, 전방 방향 벽면을 전치(transpose)시킨 과 및 수직 방향 벽면을 전치시킨 의 누적 히스토그램 차가 가장 적은 부분에 기초하여 각 코너 점을 검출할 수 있다. At this time, the x position (i.e., the horizontal position) of the corner point uses the front wall direction direction map and the horizontal wall direction direction map, and the y position (i.e., the vertical position) is detected using the front wall direction direction map and the vertical wall direction direction map . That is, in Equation (14), the portion having the smallest cumulative histogram difference between the front wall surface direction map and the horizontal wall surface direction map and the portion with the smallest cumulative histogram difference are obtained by transposing the front wall surface And a vertical wall surface It is possible to detect each corner point based on the portion where the cumulative histogram difference is smallest.
다음으로, 프로세서(130)는 검출된 전방 벽면의 코너 점들과 최적 소실점 구조체에 기초하여 영상 내 공간 레이아웃(즉, 내벽 구조)을 검출한다.Next, the
도 15의 (a)를 참조하면, 입력 영상에 대해 위의 수학식 14를 통해 전방 벽면에 대한 4개의 코너 점들을 검출한 후, 이들 4개의 코너 점들을 각각 연결한 직선들을 통해 전방 벽면과 천장, 바닥, 촤측 벽, 우측 벽이 이루는 경계선들을 생성할 수 있다.Referring to FIG. 15 (a), four corner points for the front wall are detected through the above Equation (14) with respect to the input image, and then, through the straight lines connecting these four corner points, , The bottom, the side wall, and the right wall.
그리고 도 15의 (b)를 참조하면, 최적 소실점 구조체의 전방 소실점으로부터 전방 벽면의 4개의 코너 점을 통과하는 방향으로 전방 벽면에 대해 방사형으로 선분을 그려, 영상 내 천장과 우측 벽 및 좌측 벽이 이루는 경계선과 바닥과 우측 벽 및 좌측 벽이 이루는 경계선을 생성할 수 있다. 15B, line segments are radially drawn from the front vanishing point of the optimal vanishing point structure to the front wall in the direction passing through the four corner points of the front wall surface, and the ceiling, the right wall, and the left wall You can create a boundary line between the bottom and right and left walls.
즉, 도 15의 (b)에서와 같이 전방 소실점으로부터 우측상부 및 우측 하부 코너 점으로 진행하는 선분을 그리면, 도 15의 (c)에서와 같이 천장과 우측 벽이 이루는 경계선과 바닥과 우측 벽이 이루는 경계선을 생성할 수 있다. That is, as shown in FIG. 15 (b), when a line segment extending from the front vanishing point to the upper right corner and the lower corner corner is drawn, the boundary line between the ceiling and the right wall and the bottom and right walls You can create a boundary line.
이처럼, 전방 벽면의 모서리와 최적 소실점 구조체에 기초하여 검출된 공간 레이아웃은, 도 16에서 도시된 바와 같이 영상 내 내벽 구조 정보로서 표시될 수 있다. As described above, the spatial layout detected based on the edge of the front wall surface and the optimal vanishing point structure can be displayed as inner wall structure information in the image as shown in Fig.
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 내 내벽 구조 검출 장치 및 그 방법에 따르면, 스테레오 카메라, 라이다 등의 부가적인 장치없이 실내벽 구조를 검출할 수 있으며, 실내 공간의 회전 각도의 제약없이 실내 구조(즉, 공간 레이아웃)를 인식할 수 있고, 인식한 실내 구조를 3차원 모델링된 객체로 생성하기 위한 내벽 구조 검출 정보를 제공할 수 있다.As described above, according to the apparatus and method for detecting an inner wall structure in an image according to an embodiment of the present invention, an indoor wall structure can be detected without an additional device such as a stereo camera, a lidar, etc., It is possible to recognize the indoor structure (that is, the spatial layout) without providing the indoor structure and to provide the inner wall structure detection information for generating the recognized indoor structure as the three-dimensional modeled object.
본 발명의 일 실시예에 따른 내벽 구조 검출 장치 및 그 방법은 컴퓨터에 의해 실행되는 프로그램 모듈과 같은 컴퓨터에 의해 실행 가능한 명령어를 포함하는 기록 매체의 형태로도 구현될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 가용 매체일 수 있고, 휘발성 및 비휘발성 매체, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다. 또한, 컴퓨터 판독가능 매체는 컴퓨터 저장 매체 및 통신 매체를 모두 포함할 수 있다. 컴퓨터 저장 매체는 컴퓨터 판독가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈 또는 기타 데이터와 같은 정보의 저장을 위한 임의의 방법 또는 기술로 구현된 휘발성 및 비휘발성, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다. 통신 매체는 전형적으로 컴퓨터 판독가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈, 또는 반송파와 같은 변조된 데이터 신호의 기타 데이터, 또는 기타 전송 메커니즘을 포함하며, 임의의 정보 전달 매체를 포함한다.An apparatus and method for detecting an inner wall structure according to an embodiment of the present invention can also be implemented in the form of a recording medium including instructions executable by a computer such as a program module executed by a computer. Computer readable media can be any available media that can be accessed by a computer and includes both volatile and nonvolatile media, removable and non-removable media. In addition, the computer-readable medium may include both computer storage media and communication media. Computer storage media includes both volatile and nonvolatile, removable and non-removable media implemented in any method or technology for storage of information such as computer readable instructions, data structures, program modules or other data. Communication media typically includes any information delivery media, including computer readable instructions, data structures, program modules, or other data in a modulated data signal such as a carrier wave, or other transport mechanism.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.It will be understood by those skilled in the art that the foregoing description of the present invention is for illustrative purposes only and that those of ordinary skill in the art can readily understand that various changes and modifications may be made without departing from the spirit or essential characteristics of the present invention. will be. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive. For example, each component described as a single entity may be distributed and implemented, and components described as being distributed may also be implemented in a combined form.
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.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.
100: 단일 영상 내 내벽 구조 검출 장치
110: 영상 입출력 모듈
120: 메모리
130: 프로세서100: inner wall structure detection device in single image
110: Video input / output module
120: Memory
130: Processor
Claims (14)
내벽 구조 검출 프로그램이 저장된 메모리; 및
상기 메모리에 저장된 프로그램을 실행하는 프로세서를 포함하며,
상기 프로세서는 상기 내벽 구조 검출 프로그램의 실행에 따라, 입력된 단일 영상으로부터 라인 세그먼트들을 추출하고, 상기 라인 세그먼트에 기초하여 상기 영상에 대한 기준 소실점을 검출하고, 상기 기준 소실점 및 라인 세그먼트에 기초하여 최적 소실점 구조체를 검출하고, 상기 최적 소실점 구조체 및 라인 세그먼트에 기초하여 상기 영상에 대한 벽면 방향맵을 생성하고, 상기 벽면 방향맵과 상기 최적 소실점 구조체에 기초하여 상기 영상 내 공간 레이아웃을 결정하며, 상기 공간 레이아웃의 정보를 내벽 구조 검출 정보로서 출력하되,
상기 최적 소실점 구조체는,
상기 라인 세그먼트 간의 교점들 중 상기 영상 내 모든 라인 세그먼트들에 대해 가장 높은 투표 값을 갖는 교점을 기준 소실점과, 상기 교점들 중 상기 기준 소실점에 수직하는 교점 중 하나인 제 1 소실점과, 상기 기준 소실점과 제 1 소실점에 모두 수직하는 제 2 소실점을 포함하며,
상기 투표 값은 상기 라인 세그먼트의 중심점과 상기 교점이 이루는 각도가 작을수록 높은 값을 갖되 상기 라인 세그먼트의 길이에 비례하는 값을 갖는 것인, 내벽 구조 검출 장치.An apparatus for detecting an inner wall structure using a single image of an indoor space,
A memory for storing an inner wall structure detection program; And
And a processor for executing a program stored in the memory,
Wherein the processor is configured to extract line segments from a single input image in accordance with execution of the inner wall structure detection program, to detect a reference vanishing point for the image based on the line segment, A spatial directional map for the image based on the optimal vanishing point structure and the line segment, determines a spatial layout in the image based on the wall surface direction map and the optimal vanishing point structure, Outputting layout information as inner wall structure detection information,
Wherein the optimal vanishing point structure comprises:
A first vanishing point which is one of an intersection point having a highest vote value for all line segments in the image among the intersections between the line segments and one of intersections perpendicular to the reference vanishing point among the intersections, And a second vanishing point that is both perpendicular to the first vanishing point,
Wherein the voting value has a higher value as the angle between the center point of the line segment and the intersection is smaller and has a value proportional to the length of the line segment.
상기 프로세서는,
상기 라인 세그먼트 간의 교점들 중 상기 기준 소실점을 제외한 나머지 교점들을 소실점 후보로 설정하고,
상기 소실점 후보 중 상기 기준 소실점에 수직하는 제 1 소실점을 검출하고,
상기 기준 소실점과 제 1 소실점에 모두 수직하는 제 2 소실점을 생성하고,
상기 제 1 소실점 별로 상기 기준 소실점, 제 1 소실점 및 제 2 소실점으로 구성된 소실점 구조체 후보를 생성하고,
상기 소실점 구조체 후보 중 상기 영상 내 라인 세그먼트들에 대해 가장 높은 투표 값을 갖는 것을 상기 최적 소실점 구조체로 검출하되,
상기 소실점 구조체 후보 별로 상기 제 1 소실점에 대한 제 1 투표 값과 상기 제 2 소실점에 대한 제 2 투표 값을 합산한 결과에 따라 상기 최적 소실점 구조체를 검출하며,
상기 라인 세그먼트의 중심점과 상기 제 1 소실점이 이루는 각도가 작을수록 높은 값을 갖되 상기 라인 세그먼트의 길이에 비례하는 값을 갖는 상기 제 1 투표 값을 산출하고,
상기 라인 세그먼트의 중심점과 상기 제 2 소실점이 이루는 각도가 작을수록 높은 값을 갖되 상기 라인 세그먼트의 길이에 비례하는 값을 갖는 상기 제 2 투표 값을 산출하는, 내벽 구조 검출 장치.The method according to claim 1,
The processor comprising:
Setting the intersection points other than the reference vanishing point among the intersections between the line segments as vanishing point candidates,
Detecting a first vanishing point perpendicular to the reference vanishing point among the vanishing point candidates,
Generating a second vanishing point perpendicular to both the reference vanishing point and the first vanishing point,
Generating a vanishing point structure candidate including the reference vanishing point, the first vanishing point and the second vanishing point for each of the first vanishing points,
Detecting, as the optimal vanishing point structure, the highest voting value for the line segments in the image among the vanishing point structure candidates,
Detecting the optimal vanishing point structure according to a result of summing a first vote value for the first vanishing point and a second vote value for the second vanishing point for each vanishing point structure candidate,
Calculating the first vote value having a value that is higher as the angle between the center point of the line segment and the first vanishing point becomes smaller and has a value proportional to the length of the line segment,
And calculates the second vote value having a value that is higher as the angle between the center point of the line segment and the second vanishing point becomes smaller and has a value proportional to the length of the line segment.
상기 프로세서는,
상기 영상 내 모든 라인 세그먼트 중 상기 기준 소실점에 대해 임계값 이상의 투표 값을 갖는 라인 세그먼트를 제외한 나머지에 대해 상기 제 1 투표 값 및 제 2 투표 값을 산출하는, 내벽 구조 검출 장치.3. The method of claim 2,
The processor comprising:
And calculates the first vote value and the second vote value for a remainder excluding a line segment having a vote value of a threshold value or more with respect to the reference vanishing point among all line segments in the image.
상기 프로세서는,
상기 영상 내 중심점에 대해 상기 기준 소실점과 상기 소실점 후보 간의 각도가 예각인 소실점 후보를 검출하고,
상기 검출된 소실점 후보를 제거한 후 상기 제 1 소실점을 검출하는, 내벽 구조 검출 장치.3. The method of claim 2,
The processor comprising:
Detecting a vanishing point candidate having an acute angle between the reference vanishing point and the vanishing point candidate with respect to the center point in the image,
And detects the first vanishing point after removing the detected vanishing point candidate.
상기 프로세서는,
상기 최적 소실점 구조체의 상기 기준 소실점, 제 1 소실점 및 제 2 소실점 중 상기 영상의 중심점과 거리가 가장 짧은 것을 전방 소실점으로 설정하고, 상기 중심점과 수평 방향으로 거리가 가장 먼 것을 수평 소실점으로 설정하며, 상기 중심점과 수직 방향으로 거리가 가장 먼 것을 수직 소실점으로 설정하며,
상기 전방 소실점, 수직 소실점 및 수평 소실점 중 두 소실점을 선택하고, 상기 선택된 두 소실점 각각에 대해 어느 하나의 소실점에 대응하는 라인 세그먼트를 다른 하나의 소실점에 따른 방향으로 이동시킨 궤적면을 검출하고, 상기 두 소실점 별 궤적면의 교집합을 산출하여 나머지 하나의 소실점을 향하는 벽면을 검출하고,
상기 영상에서 상기 전방 소실점, 수직 소실점 및 수평 소실점 별로 향하는 벽면에 대응하는 화소를 서로 상이한 색상으로 인코딩하여 상기 벽면 방향맵을 생성하는, 내벽 구조 검출 장치.3. The method of claim 2,
The processor comprising:
A first vanishing point, a first vanishing point and a second vanishing point of the optimal vanishing point structure are set as a front vanishing point and a horizontal vanishing point is set as a horizontal vanishing point, A vertical vanishing point which is the farthest from the center point in the vertical direction is set as a vertical vanishing point,
Detecting a locus plane in which a line segment corresponding to one vanishing point is shifted in a direction along the other vanishing point with respect to each of the selected two vanishing points, The intersection of the locus surfaces of the two vanishing points is calculated, and the wall facing the other vanishing point is detected,
And generates the wall surface direction map by encoding the pixels corresponding to the front vanishing point, the vertical vanishing point, and the wall surface facing the horizontal vanishing point in the image with different colors.
상기 프로세서는,
상기 벽면 방향맵을 상기 전방 소실점의 위치를 기준으로 4분할하고,
4분할된 영역을 수직 및 수평으로 프로젝션(projection)하여 누적 히스토그램을 구하고,
각 누적 히스토그램의 차이가 가장 적은 부분을 코너 점으로 검출하고,
상기 코너 점들을 각각 연결한 직선들을 상기 전방 소실점을 향하는 전방 벽면에 대한 수직 및 수평 벽면의 경계선으로서 검출하고,
상기 전방 소실점으로부터 상기 코너 점 각각을 향하는 선분들을 상기 수직 및 수평 소실점을 향하는 수직 벽면과 수평 벽면 간의 경계선으로 검출하는, 내벽 구조 검출 장치.6. The method of claim 5,
The processor comprising:
The wall surface direction map is divided into four parts based on the position of the front vanishing point,
The four divided regions are projected vertically and horizontally to obtain a cumulative histogram,
A portion having the smallest difference between the accumulated histograms is detected as a corner point,
Detecting straight lines connecting the corner points as boundary lines of vertical and horizontal wall surfaces with respect to the front wall surface facing the front vanishing point,
And detects line segments from the front vanishing point to each of the corner points as a boundary line between the vertical wall surface and the horizontal wall surface facing the vertical and horizontal vanishing points.
상기 프로세서는,
두 개의 라인 세그먼트 쌍을 단위구(unit sphere)에 투영하여 법선의 교점에 대한 벡터를 구하고, 상기 법선의 교점에 대한 벡터를 상기 영상의 평면에 투영하여 상기 교점을 검출하는, 내벽 구조 검출 장치.The method according to claim 1,
The processor comprising:
Projecting a pair of two line segments onto a unit sphere to obtain a vector for an intersection of normal lines and projecting a vector for an intersection of the normal lines onto a plane of the image to detect the intersection.
입력된 단일 영상으로부터 라인 세그먼트를 추출하는 단계;
상기 라인 세그먼트에 기초하여 상기 영상에 대한 기준 소실점을 추출하는 단계;
상기 기준 소실점 및 라인 세그먼트에 기초하여 최적 소실점 구조체를 검출하는 단계;
상기 최적 소실점 구조체 및 라인 세그먼트에 기초하여 상기 영상에 대한 벽면 방향맵을 생성하는 단계;
상기 벽면 방향맵 및 상기 최적 소실점 구조체에 기초하여 상기 영상 내 공간 레이아웃을 결정하는 단계; 및
상기 공간 레이아웃의 정보를 내벽 구조 검출 정보로서 출력하는 단계를 포함하며,
상기 최적 소실점 구조체는,
상기 라인 세그먼트 간의 교점들 중 상기 영상 내 모든 라인 세그먼트들에 대해 가장 높은 투표 값을 갖는 교점을 기준 소실점과, 상기 교점들 중 상기 기준 소실점에 수직하는 교점 중 하나인 제 1 소실점과, 상기 기준 소실점과 제 1 소실점에 모두 수직하는 제 2 소실점을 포함하며,
상기 투표 값은 상기 라인 세그먼트의 중심점과 상기 교점이 이루는 각도가 작을수록 높은 값을 갖되 상기 라인 세그먼트의 길이에 비례하는 값을 갖는 것인, 내벽 구조 검출 방법.A method for detecting an inner wall structure through an inner wall structure detecting apparatus using a single image of an indoor space,
Extracting a line segment from the input single image;
Extracting a reference vanishing point for the image based on the line segment;
Detecting an optimal vanishing point structure based on the reference vanishing point and the line segment;
Generating a wall orientation map for the image based on the optimal vanishing point structure and the line segment;
Determining a spatial layout in the image based on the wall surface direction map and the optimal vanishing point structure; And
And outputting the information of the spatial layout as inner wall structure detection information,
Wherein the optimal vanishing point structure comprises:
A first vanishing point which is one of an intersection point having the highest vote value for all the line segments in the image among the intersections between the line segments as a reference vanishing point and an intersection perpendicular to the reference vanishing point among the intersections, And a second vanishing point that is both perpendicular to the first vanishing point,
Wherein the voting value has a higher value as the angle between the center point of the line segment and the intersection is smaller, and has a value proportional to the length of the line segment.
상기 최적 소실점 구조체를 검출하는 단계는,
상기 라인 세그먼트 간의 교점들 중 상기 기준 소실점을 제외한 나머지 교점들을 소실점 후보로 설정하는 단계;
상기 소실점 후보 중 상기 기준 소실점에 수직하는 제 1 소실점을 검출하는 단계;
상기 제 1 소실점에 수직하는 제 2 소실점을 생성하는 단계;
상기 제 1 소실점 별로 상기 기준 소실점, 제 1 소실점 및 제 2 소실점으로 구성된 소실점 구조체 후보를 생성하는 단계; 및
상기 소실점 구조체 후보 중 상기 영상 내 라인 세그먼트들에 대해 가장 높은 투표 값을 갖는 것을 상기 최적 소실점 구조체로 검출하는 단계를 포함하며,
상기 소실점 구조체 후보 별로 상기 제 1 소실점에 대한 제 1 투표 값과 상기 제 2 소실점에 대한 제 2 투표 값을 합산한 결과에 따라 상기 최적 소실점 구조체를 검출하되,
상기 라인 세그먼트의 중심점과 상기 제 1 소실점이 이루는 각도가 작을수록 높은 값을 갖되 상기 라인 세그먼트의 길이에 비례하는 값을 갖는 상기 제 1 투표 값을 산출하고,
상기 라인 세그먼트의 중심점과 상기 제 2 소실점이 이루는 각도가 작을수록 높은 값을 갖되 상기 라인 세그먼트의 길이에 비례하는 값을 갖는 상기 제 2 투표 값을 산출하는, 내벽 구조 검출 방법.9. The method of claim 8,
Wherein the step of detecting the optimal vanishing point structure comprises:
Setting the intersection points among the intersections between the line segments as vanishing point candidates excluding the reference vanishing point;
Detecting a first vanishing point perpendicular to the reference vanishing point among the vanishing point candidates;
Generating a second vanishing point perpendicular to the first vanishing point;
Generating a vanishing point structure candidate including the reference vanishing point, the first vanishing point and the second vanishing point for each of the first vanishing points; And
Detecting, as the optimal vanishing point structure, the highest voting value for the line segments in the image among the vanishing point structure candidates,
Detecting the optimal vanishing point structure according to a result of summing a first vote value for the first vanishing point and a second vote value for the second vanishing point for each vanishing point structure candidate,
Calculating the first vote value having a value that is higher as the angle between the center point of the line segment and the first vanishing point becomes smaller and has a value proportional to the length of the line segment,
And calculating the second vote value having a value that is higher as the angle between the center point of the line segment and the second vanishing point becomes smaller and has a value proportional to the length of the line segment.
영상 내 모든 라인 세그먼트 중 상기 기준 소실점에 대해 임계값 이상의 투표 값을 갖는 라인 세그먼트를 제외한 나머지에 대해 상기 제 1 투표 값 및 제 2 투표 값을 산출하는, 내벽 구조 검출 방법.10. The method of claim 9,
Wherein the first voting value and the second voting value are calculated for all but the line segment having a voting value of a threshold value or more with respect to the reference vanishing point among all line segments in the image.
상기 영상 내 중심점에 대해 상기 기준 소실점과 상기 소실점 후보 간의 각도가 예각인 소실점 후보를 검출하고,
상기 검출된 소실점 후보를 제거한 후 상기 제 1 소실점을 검출하는, 내벽 구조 검출 방법.10. The method of claim 9,
Detecting a vanishing point candidate having an acute angle between the reference vanishing point and the vanishing point candidate with respect to the center point in the image,
And detecting the first vanishing point after removing the detected vanishing point candidate.
상기 벽면 방향맵을 생성하는 단계는,
상기 최적 소실점 구조체의 상기 기준 소실점, 제 1 소실점 및 제 2 소실점 중 상기 영상의 중심점과 거리가 가장 짧은 것을 전방 소실점으로 설정하고, 상기 중심점과 수평 방향으로 거리가 가장 먼 것을 수평 소실점으로 설정하며, 상기 중심점과 수직 방향으로 거리가 가장 먼 것을 수직 소실점으로 설정하는 단계;
상기 전방 소실점, 수직 소실점 및 수평 소실점 중 두 소실점을 선택하고, 상기 선택된 두 소실점 각각에 대해 어느 하나의 소실점에 대응하는 라인 세그먼트를 다른 하나의 소실점에 따른 방향으로 이동시킨 궤적면을 검출하고, 상기 두 소실점 별 궤적면의 교집합을 산출하여 나머지 하나의 소실점을 향하는 벽면을 검출하는 단계;
상기 영상에서 상기 전방 소실점, 수직 소실점 및 수평 소실점 별로 향하는 벽면에 대응하는 화소를 서로 상이한 색상으로 인코딩하여 상기 벽면 방향맵을 생성하는 단계를 포함하는, 내벽 구조 검출 방법.10. The method of claim 9,
Wherein the step of generating the wall-
A first vanishing point, a first vanishing point and a second vanishing point of the optimal vanishing point structure are set as a front vanishing point and a horizontal vanishing point is set as a horizontal vanishing point, Setting a vertical vanishing point that is the greatest distance in the vertical direction from the center point as a vertical vanishing point;
Detecting a locus plane in which a line segment corresponding to one vanishing point is shifted in a direction along the other vanishing point with respect to each of the selected two vanishing points, Calculating an intersection of the locus surfaces of the two vanishing points and detecting a wall facing the other vanishing point;
And generating the wall surface direction map by encoding pixels corresponding to the front vanishing point, the vertical vanishing point, and the horizontal vanishing point in the image with different colors.
상기 영상 내 공간 레이아웃을 결정하는 단계는,
상기 벽면 방향맵을 상기 전방 소실점의 위치를 기준으로 4분할하고, 4분할된 영역을 수직 및 수평으로 프로젝션(projection)하여 누적 히스토그램을 구하는 단계;
각 누적 히스토그램의 차이가 가장 적은 부분을 코너 점으로 검출하는 단계;
상기 코너 점들을 각각 연결한 직선들을 상기 전방 소실점을 향하는 전방 벽면에 대한 수직 및 수평 벽면의 경계선으로서 검출하는 단계; 및
상기 전방 소실점으로부터 상기 코너 점 각각을 향하는 선분들을 상기 수직 및 수평 소실점을 향하는 수직 벽면과 수평 벽면 간의 경계선으로 검출하는 단계를 포함하는, 내벽 구조 검출 방법.13. The method of claim 12,
Wherein the step of determining spatial layout in the image comprises:
Dividing the wall surface direction map with respect to the position of the front vanishing point and projecting the divided regions vertically and horizontally to obtain a cumulative histogram;
Detecting a portion having a smallest difference in each cumulative histogram as a corner point;
Detecting straight lines connecting the corner points as boundary lines of vertical and horizontal wall surfaces with respect to the front wall surface facing the front vanishing point; And
Detecting line segments from the front vanishing point to each of the corner points as a boundary line between a vertical wall surface and a horizontal wall surface facing the vertical and horizontal vanishing points.
두 개의 라인 세그먼트 쌍을 단위구(unit sphere)에 투영하여 법선의 교점에 대한 벡터를 구하고, 상기 법선의 교점에 대한 벡터를 상기 영상의 평면에 투영하여 상기 교점을 검출하는, 내벽 구조 검출 방법.9. The method of claim 8,
Projecting a pair of two line segments onto a unit sphere to obtain a vector for an intersection of normal lines and projecting a vector for an intersection of the normal lines onto a plane of the image to detect the intersection.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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KR1020170111707A KR101980899B1 (en) | 2017-09-01 | 2017-09-01 | Apparatus for detecting of inside wall frame in single image using orthogonal vanishing points and method thereof |
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KR1020170111707A KR101980899B1 (en) | 2017-09-01 | 2017-09-01 | Apparatus for detecting of inside wall frame in single image using orthogonal vanishing points and method thereof |
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2017
- 2017-09-01 KR KR1020170111707A patent/KR101980899B1/en active IP Right Grant
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