KR20220004739A

KR20220004739A - 형광성 및 반사방지성 표면 구성들을 사용하는 객체 인식을 위한 시스템 및 방법

Info

Publication number: KR20220004739A
Application number: KR1020217039558A
Authority: KR
Inventors: 유누스 엠레 커토글루; 매튜 이안 칠더스
Original assignee: 바스프 코팅스 게엠베하
Priority date: 2019-06-07
Filing date: 2020-06-05
Publication date: 2022-01-11
Also published as: WO2020245443A3; TW202122763A; CN113811890A; US20220245842A1; EP3980937A2; AU2020288358A1; BR112021019031A2; JP2022535889A; WO2020245443A2; MX2021014832A; CA3140195A1; SG11202113338WA

Abstract

본 발명은 컴퓨터 비전 응용을 통한 객체 인식을 위한 시스템 및 방법을 언급하며, 시스템은 적어도 다음의 구성요소들을 포함한다: - 인식될 적어도 하나의 객체(110) ― 객체는 객체 특정 반사율 및 발광 스펙트럼 패턴들을 가짐 ―, - 주변 조명 조건들 하에서, 적어도 하나의 객체를 포함하는 장면을 조명하도록 구성되는 광원(140), - 장면이 광원에 의해 조명될 때 적어도 하나의 객체를 포함하는 장면의 방사휘도 데이터를 측정하도록 구성되는 센서(150), - 1/4 파장판(130)과 결합되는 선형 편광기(120) ― 1/4 파장판(130)은 자신의 빠른 축 및 느린 축이 선형 편광기(120)에 대해 40 도 내지 50 도, 바람직하게는 42 도 내지 48 도, 더 바람직하게는 44 도 내지 46 도의 범위 내의 각도이도록 배향되고, 선형 편광기(120) 및 1/4 파장판(130)은 센서(150)와 적어도 하나의 객체(110) 사이에 그리고 광원(140)과 적어도 하나의 객체(110) 사이에 위치됨 ―, - 발광 스펙트럼 패턴들을 적절히 배정된 개개의 객체들과 함께 포함하는 데이터 저장 유닛, 및 - 장면의 측정된 방사휘도 데이터로부터, 인식될 적어도 하나의 객체의 객체 특정 발광 스펙트럼 패턴을 검출하고, 검출된 객체 특정 발광 스펙트럼 패턴을 데이터 저장 유닛에 저장된 발광 스펙트럼 패턴들과 매칭하고, 가장 양호하게 매칭되는 발광 스펙트럼 패턴, 및 그에 따라, 가장 양호하게 매칭되는 발광 스펙트럼 패턴의 배정된 객체를 식별하도록 구성되는 데이터 처리 유닛.

Description

형광성 및 반사방지성 표면 구성들을 사용하는 객체 인식을 위한 시스템 및 방법

본 개시내용은, 형광성 및 반사방지성 표면 구성들을 사용하는 객체 인식을 위한 시스템 및 방법을 언급한다.

컴퓨터 비전은, 몇몇 예를 들자면, 센서들, 이를테면, 카메라들, 라이다(LiDAR) 또는 레이더와 같은 거리 센서들, 및 구조화된 광 또는 스테레오 비전에 기반한 심도 카메라 시스템들을 통해 자신 주변들에 관한 정보를 수집할 수 있는 전자 디바이스들의 풍부한 사용에 기인하여 빠르게 발전되고 있는 분야이다. 이러한 전자 디바이스들은, 컴퓨터 처리 유닛에 의해 처리될 미가공 이미지 데이터를 제공하고, 결과적으로, 인공 지능 및/또는 컴퓨터 보조 알고리즘들을 사용하여 환경 또는 장면의 이해를 전개한다. 이러한 환경의 이해가 어떻게 전개될 수 있는지에 대한 다수의 방식들이 존재한다. 일반적으로, 2D 또는 3D 이미지들 및/또는 맵들이 형성되고, 이러한 이미지들 및/또는 맵들은 장면 및 그 장면 내의 객체들의 이해를 전개하기 위해 분석된다. 컴퓨터 비전을 개선하기 위한 하나의 예상은 장면 내의 객체들의 화학적 구성의 성분들을 측정하는 것이다. 2D 또는 3D 이미지들로서 취득된 환경 내의 객체들의 형상 및 외관이 환경의 이해를 전개하기 위해 사용될 수 있지만, 이러한 기법들은 일부 단점들을 갖는다.

컴퓨터 비전 분야에서의 하나의 난제는, 센서들, 컴퓨팅 용량, 광 프로브 등의 리소스들을 최소량으로 사용하여 높은 정확성 및 낮은 레이턴시로 각각의 장면 내에서 가능한 한 많은 객체들을 식별할 수 있는 것이다. 객체 식별 프로세스는 수년에 걸쳐 원격 감지, 객체 식별, 분류, 인증 또는 인식으로 지칭되었 왔다. 본 개시내용의 범위에서, 장면 내의 객체를 식별하는 컴퓨터 비전 시스템의 능력은 "객체 인식"으로 지칭된다. 예컨대, 컴퓨터가 화상을 분석하고, 그 화상에서 공을, 때때로 심지어는 공의 유형(농구공, 축구공, 야구공), 브랜드, 정황(context) 등과 같은 추가 정보와 함께 식별/라벨링하는 것이 "객체 인식"이라는 용어에 속한다.

일반적으로, 컴퓨터 비전 시스템들에서 객체의 인식에 활용되는 기법들은 다음과 같이 분류될 수 있다:

기법 1: 물리적 태그들(이미지 기반): 바코드들, QR 코드들, 일련 번호들, 텍스트, 패턴들, 홀로그램들 등.

기법 2: 물리적 태그들(스캔/밀접 접촉 기반): 시야각 의존 안료들, 상향변환(upconversion) 안료들, 메타크로믹스(metachromics), 색상(적색/녹색), 발광성 물질들.

기법 3: 전자 태그들(수동): RFID 태그들 등. 전력 없이 관심 객체들에 부착된 디바이스들이며, 반드시 가시적이지는 않지만 다른 주파수들 (예컨대, 라디오)에서 동작할 수 있다.

기법 4: 전자 태그들(능동): 무선 통신들, 광, 라디오, 차량 간 통신(vehicle to vehicle), 차량-사물 간 통신(vehicle to anything(X)) 등. 다양한 형태들로 정보를 내보내는, 관심 객체들 상의 전력을 공급받는 디바이스들이다.

기법 5: 특징 검출(이미지 기반): 이미지 분석 및 식별, 즉, 측면 뷰로부터 자동차에 대한 특정 거리에 있는 2개의 바퀴; 얼굴 인식을 위한 2개의 눈, 코 및 입(이 순서로) 등의 분석 및 식별. 이는 알려져 있는 기하학적 구조들/형상들에 의존한다.

기법 6: 심층 학습/CNN 기반(이미지 기반): 자동차들, 얼굴들 등의 라벨링된 이미지들을 갖는 화상들 중 많은 화상들로 컴퓨터를 훈련하고, 컴퓨터는 검출할 특징들을 결정하고 관심 객체들이 새로운 영역들에 존재하는지를 예측한다. 식별될 객체의 각각의 부류에 대한 훈련 절차의 반복이 요구된다.

기법 7: 객체 추적 방법들: 처음에, 장면 내의 물품들을 특정 순서로 조직화하고 순서화된 객체들을 라벨링한다. 그 후, 알려져 있는 색상/기하학적 구조/3D 좌표들을 갖는 장면 내의 객체를 추종한다. 객체가 장면을 벗어났다가 재진입하는 경우, "인식"은 상실된다.

다음에서, 위에 언급된 기법들의 일부 단점들이 제시된다.

기법 1: 이미지 내의 객체가 가려지거나 객체의 작은 부분만이 뷰 내에 있을 때, 바코드들, 로고 등이 판독가능하지 않을 수 있다. 또한, 가요성 물품들 상의 바코드들 등이 왜곡되어 가시성이 제한될 수 있다. 객체의 모든 측부들은 멀리서 가시적이도록 큰 바코드들을 보유해야 할 것이며, 그렇지 않으면, 객체는 가까운 범위에서만 그리고 정확한 배향으로만 인식될 수 있다. 이는, 예컨대, 상점에서 선반 상에 있는 객체 상의 바코드가 스캐닝되어야 할 때 문제가 될 수 있다. 전체 장면에 걸쳐 동작할 때, 기법 1은 변할 수 있는 주변 조명에 의존한다.

기법 2: 상향변환 안료들은 그의 작은 양자 수율들로 인한 낮은 수준의 방출된 광 때문에 시야 거리들의 제한들을 갖는다. 그들은 강한 광 프로브들을 요구한다. 그들은 보통 불투명하고, 코팅들에 대한 옵션들을 제한하는 큰 입자들이다. 그들의 사용을 추가로 복잡하게 하는 것은, 형광 및 광 반사와 비교하여 상향변환 응답이 더 느리다는 사실이다. 일부 응용들은 사용되는 화합물에 따른 이러한 고유한 응답 시간을 이용하지만, 이는, 그 센서/객체 시스템에 대한 비행 시간(time of flight) 거리가 미리 알려져 있을 때에만 가능하다. 이는 컴퓨터 비전 응용들에서는 드문 경우이다. 이러한 이유들로 인해, 위조 방지 센서들은 판독을 위한 커버된/어두운 부분들, 프로브들로서의 부류 1 또는 2 레이저들, 및 정확성을 위한 관심 객체까지의 고정되고 제한된 거리를 갖는다.

유사하게, 시야각 의존 안료 시스템들은 가까운 범위에서만 작동하고, 다수의 각도들에서 보는 것을 요구한다. 또한, 색상은 시각적으로 기분 좋은 효과들을 위해 균일하지 않다. 정확한 측정들을 획득하기 위해 입사 광의 스펙트럼이 관리되어야 한다. 단일 이미지/장면 내에서, 각도 의존 색상 코팅을 갖는 객체는 샘플 치수들을 따라 카메라에 가시적인 다수의 색상들을 가질 것이다.

색상 기반 인식들은, 측정된 색상이 주변 조명 조건들에 부분적으로 의존하기 때문에 어렵다. 따라서, 각각의 장면에 대한 기준 샘플들 및/또는 제어된 조명 조건들이 필요하다. 상이한 센서들은 또한 상이한 색상들을 구별하기 위한 상이한 능력들을 가질 것이고, 센서 유형/제조자마다 상이할 것이어서, 각각의 센서에 대한 교정 파일들을 필요로 한다.

주변 조명 하에서의 발광 기반 인식은 객체의 반사성 및 발광성 성분들이 함께 부가되기 때문에 난제인 작업이다. 전형적으로, 발광 기반 인식은 대신에, 어두운 측정 조건 및 발광성 물질의 여기 구역의 선험적 지식을 활용할 것이므로, 정확한 광 프로브/광원이 사용될 수 있다.

기법 3: 전자 태그들, 이를테면 RFID 태그들은 관심 물품/객체에 대한 회로, 집전 장치(power collector), 및 안테나의 부착을 요구하여, 설계에 비용 및 복잡성을 부가한다. RFID 태그들은 존재 여부 유형 정보를 제공하지만, 장면에 걸쳐 많은 센서들이 사용되지 않는 한 정확한 위치 정보를 제공하지는 않는다.

기법 4: 이러한 능동적인 방법들은 관심 객체가 전원에 연결될 것을 요구하며, 이는, 축구공, 셔츠, 또는 파스타 상자와 같은 간단한 물품들에 대해 엄청난 비용이 들고, 따라서 실용적이지 않다.

기법 5: 예측 정확성은 이미지의 품질 및 장면 내의 카메라의 위치에 크게 의존하는데, 그 이유는, 가려짐(occlusion)들, 상이한 시야각들 등이 결과들을 쉽게 변경할 수 있기 때문이다. 로고 유형 이미지들은 장면 내의 다수의 장소들에 존재할 수 있고(즉, 로고는 공, T-셔츠, 모자, 또는 커피 머그잔 상에 있을 수 있음), 객체 인식은 추론에 의한 것이다. 객체의 시각적 파라미터들은 많은 노력을 들여 수학적 파라미터들로 변환되어야 한다. 각각의 가능한 형상이 데이터베이스에 포함되어야 하기 때문에, 그들의 형상이 변경될 수 있는 가요성 객체들이 문제가 된다. 유사하게 형상화된 객체들이 관심 객체로서 오식별될 수 있기 때문에, 항상 고유의 모호성이 존재한다.

기법 6: 훈련 데이터 세트의 품질이 방법의 성공을 결정한다. 인식/분류될 각각의 객체에 대해 많은 훈련 이미지들이 필요하다. 기법 5에 대한 것과 동일한 가려짐 및 가요성 객체 형상 제한들이 적용된다. 수천 개 이상의 이미지들로 각각의 부류의 물질을 훈련할 필요가 있다.

기법 7: 이러한 기법은 장면이 사전 조직화될 때 효과가 있지만, 이는 거의 실용적이지 않다. 관심 객체가 장면을 벗어나거나 완전히 가려지는 경우, 위의 다른 기법들과 결합되지 않는 한 객체는 인식될 수 없다.

이미 존재하는 기법들의 위에 언급된 단점들 외에도, 언급할 가치가 있는 일부 다른 난제들이 존재한다. 먼 거리를 보는 능력, 작은 객체들을 보는 능력 또는 객체들을 충분히 상세히 보는 능력은 모두 고해상도 이미징 시스템들, 즉, 고해상도 카메라, 라이다, 레이더 등을 요구한다. 고해상도 요구들은 연관된 센서 비용들을 증가시키고 처리될 데이터의 양을 증가시킨다.

자율 주행 또는 보안과 같은 즉각적인 응답들을 요구하는 응용들의 경우, 레이턴시는 또 다른 중요한 양상이다. 처리될 필요가 있는 데이터의 양은 에지 또는 클라우드 컴퓨팅이 응용에 적절한지를 결정하며, 후자는 데이터 로드들이 작은 경우에만 가능하다. 에지 컴퓨팅이 과중한 처리와 함께 사용될 때, 시스템들을 동작시키는 디바이스들은 부피가 더 커지고, 사용의 용이성을 그리고 그에 따라 구현을 제한한다.

그에 따라, 컴퓨터 비전 응용들에 대한 객체 인식 능력들을 개선하기에 적합한 시스템들 및 방법들에 대한 필요성이 존재한다.

본 개시내용은, 독립항들의 특징들을 갖는 시스템 및 방법을 제공한다. 실시예들은 종속항들 및 설명 및 도면들의 대상이다.

청구항 제1항에 따르면, 컴퓨터 비전 응용을 통한 객체 인식을 위한 시스템이 제공되며, 시스템은, 적어도 다음의 구성요소들을 포함한다:

- 인식될 적어도 하나의 객체 ― 객체는 객체 특정 반사율 및 발광 스펙트럼 패턴들을 가짐 ―,

- 바람직하게는 주변 조명 조건들 하에서, 적어도 하나의 객체를 포함하는 장면을 조명하도록 구성되는 광원,

- 장면이 광원에 의해 조명될 때 적어도 하나의 객체를 포함하는 장면의 방사휘도 데이터를 측정하도록 구성되는 센서,

- 1/4 파장판과 결합되는 선형 편광기 ― 1/4 파장판은 자신의 빠른 축 및 느린 축이 선형 편광기에 대해 40 도 내지 50 도, 바람직하게는 42 도 내지 48 도, 더 바람직하게는 44 도 내지 46 도의 범위 내의 각도이도록 배향되고, 선형 편광기 및 1/4 파장판은 광원과 적어도 하나의 객체 사이에 그리고 센서와 적어도 하나의 객체 사이에 위치됨 ―,

- 발광 스펙트럼 패턴들을 적절히 배정된 개개의 객체들과 함께 포함하는 데이터 저장 유닛, 및

- 장면의 측정된 방사휘도 데이터로부터, 인식될 적어도 하나의 객체의 객체 특정 발광 스펙트럼 패턴을 추출/검출하고, 추출/검출된 객체 특정 발광 스펙트럼 패턴을 데이터 저장 유닛에 저장된 발광 스펙트럼 패턴들과 매칭하고, 가장 양호하게 매칭되는 발광 스펙트럼 패턴, 및 그에 따라, 가장 양호하게 매칭되는 발광 스펙트럼 패턴의 배정된 객체를 식별하도록 구성되는 데이터 처리 유닛.

기술적으로, 선형 편광기 및 1/4 파장판의 구성은 광원과 객체 사이에 그리고 객체와 센서 사이에 있을 필요가 있는데, 즉, 광은, 객체로 향하는 도중에 선형 편광기를 통해 이동하고 이어서 센서로 향하는 도중에 다시 선형 편광기를 통해 이동해야 한다.

제안된 시스템의 일 양상에서, 선형 편광기 및 1/4 파장판은 함께 결합되어 하나의 광학 구성요소를 형성한다. 선형 편광기 및 1/4 파장판은, 바람직하게는 코팅 또는 랩(wrap)으로서 적어도 하나의 객체의 최상부 상에 직접 적용되어 3층 구성을 형성한다. 바람직하게는, 적어도 하나의 객체는, 하나의 광학 구성요소로서 선형 편광기와 1/4 파장판이 적용될 수 있는 본질적으로 평평한 표면을 갖는다.

본 개시내용의 범위 내에서, "형광성" 및 "발광성"이라는 용어들 및 "형광" 및 "발광"이라는 용어들은 동의어로 사용된다. 본 개시내용의 범위 내에서, "데이터 처리 유닛", "프로세서", "컴퓨터", 및 "데이터 프로세서"라는 용어들은 넓게 해석되어야 하며, 동의어로 사용된다.

다른 양상에서, 본 발명의 실시예들은 컴퓨터 비전 응용을 통한 객체 인식을 위한 시스템에 관한 것으로, 시스템은 적어도 다음의 구성요소들을 포함한다:

- 인식될 적어도 하나의 객체 ― 객체는 적어도 반투명하고, 객체 특정 투과율 및 발광 스펙트럼 패턴들을 가짐 ―,

- 서로에 대해 약 0 도로 정렬되거나 서로에 대해 약 90 도로 회전되고 서로 간에 적어도 하나의 객체를 샌드위치하는 2개의 선형 편광기,

제안된 시스템의 일 실시예에 따르면, 선형 편광기들은 적어도 하나의 객체의 양 측 상에 직접 적용된다.

일 양상에서, 2개의 선형 편광기 각각은 1/4 파장판(람다/4 판)과 결합된다. 이러한 경우에서, 선형 편광기들은 서로에 대해 약 0 도로, 즉, 서로에 대해 -5 도 내지 5 도, 바람직하게는 -3 도 내지 2 도, 더 바람직하게는 -1 도 내지 1 도의 범위 내의 각도로 정렬될 필요가 있다. 1/4 파장판들 각각은, 자신의 빠른 축 및 느린 축이 개개의 선형 편광기에 대해 약 45 도이도록, 즉, 40 도 내지 50 도, 바람직하게는 42 도 내지 48 도, 더 바람직하게는 44 도 내지 46 도의 범위 내의 각도이도록 배향되고, 각각의 1/4 파장판은 다른 1/4 파장판에 대해 약 0 도로, 즉, 다른 1/4 파장판에 대해 -5 도 내지 5 도, 바람직하게는 -3 도 내지 2 도, 더 바람직하게는 -1 도 내지 1 도의 범위 내의 각도로 배향된다.

일반적으로, 2개의 선형 편광기를 갖는 배열에 대한 2개의 상이한 대안이 존재하는데, 선형 편광기들은 서로에 대해 교차(약 90 도로 배향됨)되거나 서로에 대해 정렬(약 0 도로 배향됨)될 수 있다.

제안된 시스템의 다른 양상에서, 2개의 선형 편광기 및 각각이 2개의 선형 편광기 중 하나와 결합되는 개개의 2개의 1/4 파장판은, 바람직하게는 개개의 코팅 또는 랩으로서, 적어도 하나의 객체의 양 측 상에 직접 적용되며, 그에 따라, 각각의 층이 다른 층의 최상부 상에 직접 있는 5층 구성을 형성한다. 바람직하게는, 적어도 하나의 객체는 2개의 대향하는 측 상에 2개의 본질적으로 평평한 표면을 가지며, 이들 각각에 선형 편광기 및 1/4 파장판이 하나의 구성요소로서 적용되어 전체적으로 5층 구성을 형성할 수 있다.

추가적인 양상에서, 센서는 하이퍼스펙트럼 카메라 또는 다중스펙트럼 카메라이다. 센서는 일반적으로 광자 계수 능력들을 갖는 광학 센서이다. 더 구체적으로, 센서는 흑백(monochrome) 카메라, 또는 RGB 카메라, 또는 다중스펙트럼 카메라, 또는 하이퍼스펙트럼 카메라일 수 있다. 센서는 상기된 것 중 임의의 것의 조합, 또는 상기된 것 중 임의의 것과, 예컨대, 특정 필터들을 갖는 흑백 센서와 같은 조정가능하거나 선택가능한 필터 세트의 조합일 수 있다. 센서는 장면의 단일 픽셀을 측정하거나, 한 번에 많은 픽셀들을 측정할 수 있다. 광학 센서는, 특정 범위의 스펙트럼에서, 특히, 3개 초과의 대역에서 광자들을 계수하도록 구성될 수 있다. 광학 센서는, 특히 상이한 시간들에 상이한 대역들을 또는 모든 대역들을 동시에 판독하는, 큰 시야를 위한 다수의 픽셀들을 갖는 카메라일 수 있다.

다중스펙트럼 카메라는 전자기 스펙트럼에 걸쳐 특정 파장 범위들 내에서 이미지 데이터를 포착한다. 파장들은 필터들에 의해 또는 가시 광 범위를 넘는 주파수들, 즉, 적외선 및 자외선으로부터의 광을 포함하는 특정 파장들에 민감한 계기들의 사용에 의해 분리될 수 있다. 스펙트럼 이미징은 인간의 눈이 적색, 녹색, 및 청색에 대해 그의 수용체들로 포착하지 못하는 부가적인 정보의 추출을 허용할 수 있다. 다중스펙트럼 카메라는 적은 수(전형적으로, 3개 내지 15개)의 스펙트럼 대역들에서 광을 측정한다. 하이퍼스펙트럼 카메라는, 종종 수백 개의 인접한 스펙트럼 대역들이 이용가능한, 스펙트럼 카메라의 특수한 경우이다.

광원은, 각각이 하나 이상의 LED로 구성되는 2개의 발광체를 갖고 2개의 발광체 사이에서의 짧은 전환 시간을 갖는 전환가능한 광원일 수 있다. 광원은 바람직하게는 적어도 2개의 상이한 발광체 사이에서 전환할 수 있는 것으로서 선택된다. 일부 방법들에 대해, 3개 이상의 발광체가 요구될 수 있다. 발광체들의 전체 조합이 광원으로 지칭된다. 이를 행하는 하나의 방법은, 상이한 파장 발광 다이오드(LED)들로 발광체들을 생성하는 것이다. LED들은 신속하게 켜지고 꺼질 수 있어서, 발광체들 사이에서의 빠른 전환을 허용한다. 상이한 방출들을 갖는 형광성 광원들이 또한 사용될 수 있다. 상이한 필터를 갖는 백열 광원들이 또한 사용될 수 있다. 광원은 인간의 눈에 가시적이지 않은 전환율로 발광체들 사이에서 전환될 수 있다. 정현파형 발광체들이 또한 LED들 또는 다른 광원들로 생성될 수 있으며, 이는 제안된 컴퓨터 비전 알고리즘들 중 일부에 유용하다.

본 개시내용은, 표면들로부터의 광 반사율을 제한하면서 동시에 발광을 통한 광 방출들을 제공하는 방식을 제공하는 표면 구성들을 설명한다. 반사방지성 막 구조(1/4 파장판들과 결합된(또는 1/4 파장판들이 없는) 선형 편광기(들)) 아래에 발광성 물질(인식될 객체)을 통합함으로써, 구성은, 여기 파장의 전자기 방사선이 존재하는 경우 조명 스펙트럼 분포에 독립적으로 물질/객체로부터 방사되는 채도를 제공한다. 그러한 시스템은, 발광성 층/물질 아래에 고도로 정반사성인 층이 있거나 없는 1/4 람다 판 기반 편광 반사방지성 구성들을 사용함으로써 구성될 수 있다. 그러한 구성은, 센서에 의해 관측되는 채도가 주변 광 조건들에 독립적이고 (인식될 객체의) 발광성 층의 화학적 성질에만 의존하므로, 컴퓨터 비전 응용들을 위한 색 공간 기반 인식 기법들에 대한 주변 광 의존성을 제거한다. 설명된 바와 같이 표면 구성의 반사율 및 발광을 분리함으로써, 화학 기반 객체 인식에 발광의 채도를 사용하는 것이 가능한데, 그 이유는, 발광이 발광성 물질/객체에 존재하는 화학적 모이어티들의 고유 특성이기 때문이다.

다른 양상에서, 본 발명은 컴퓨터 비전 응용을 통한 객체 인식을 위한 방법을 언급하며, 방법은 적어도 다음의 단계들을 포함한다:

- 인식될 적어도 하나의 객체를 제공하는 단계 ― 객체는 객체 특정 반사율 및 발광 스펙트럼 패턴들을 가짐 ―,

- 광원을 사용하여, 주변 조명 조건들 하에서, 적어도 하나의 객체를 포함하는 장면을 조명하는 단계,

- 1/4 파장판과 결합되는 선형 편광기를 제공하는 단계 ― 1/4 파장판은 자신의 빠른 축 및 느린 축이 선형 편광기에 대해 약 45 도이도록, 즉, 선형 편광기에 대해 40 도 내지 50 도, 바람직하게는 42 도 내지 48 도, 더 바람직하게는 44 도 내지 46 도의 범위 내의 각도이도록 배향됨 ―,

- 선형 편광기 및 1/4 파장판을 광원과 적어도 하나의 객체 사이에 그리고 센서와 적어도 하나의 객체 사이에 위치시키는 단계,

- 센서를 사용하여, 적어도 하나의 객체를 포함하는 장면의 방사휘도 데이터를 측정하는 단계,

- 발광 스펙트럼 패턴들을 적절히 배정된 개개의 객체들과 함께 포함하는 데이터 저장 유닛을 제공하는 단계,

- 장면의 측정된 방사휘도 데이터로부터, 인식될 적어도 하나의 객체의 객체 특정 발광 스펙트럼 패턴을 추출/검출하는 단계,

- 추출/검출된 객체 특정 발광 스펙트럼 패턴을 데이터 저장 유닛에 저장된 발광 스펙트럼 패턴들과 매칭하는 단계, 및

- 가장 양호하게 매칭되는 발광 스펙트럼 패턴, 및 그에 따라, 가장 양호하게 매칭되는 발광 스펙트럼 패턴의 배정된 객체를 식별하는 단계.

일 양상에서, 선형 편광기 및 1/4 파장판은, 적어도 하나의 객체의 최상부 상에 직접 적용되어 3층 구성을 형성한다.

다른 양상에서, 본 발명의 실시예들은 컴퓨터 비전 응용을 통한 객체 인식을 위한 방법에 관한 것으로, 방법은 적어도 다음의 단계들을 포함한다:

- 인식될 적어도 하나의 객체를 제공하는 단계 ― 객체는 적어도 반투명하고, 객체 특정 투과율 및 발광 스펙트럼 패턴들을 가짐 ―,

- 서로에 대해 약 0 도로 정렬되거나 서로에 대해 약 90 도로 회전되고 서로 간에 적어도 하나의 객체를 샌드위치하는 2개의 선형 편광기를 제공하는 단계,

- 발광 스펙트럼 패턴들을 적절히 배정된 개개의 객체들과 함께 포함하는 데이터 저장 유닛을 제공하는 단계, 및

- 장면의 측정된 방사휘도 데이터로부터, 인식될 적어도 하나의 객체의 객체 특정 발광 스펙트럼 패턴을 추출/검출하고, 추출/검출된 객체 특정 발광 스펙트럼 패턴을 데이터 저장 유닛에 저장된 발광 스펙트럼 패턴들과 매칭하고, 가장 양호하게 매칭되는 발광 스펙트럼 패턴, 및 그에 따라, 가장 양호하게 매칭되는 발광 스펙트럼 패턴의 배정된 객체를 식별하도록 프로그래밍되는 데이터 처리 유닛을 제공하는 단계.

선형 편광기들은 적어도 하나의 객체의 양 측 상에 직접 적용될 수 있다.

2개의 선형 편광기 각각은 1/4 파장판과 결합될 수 있다. 이러한 경우에서, 2개의 선형 편광기는 서로에 대해 정렬될 필요가 있고, 각각의 1/4 파장판은 개개의 선형 편광기에 대해 약 45 도로 회전될 필요가 있는 한편 1/4 파장판들은 서로에 대해 정렬된다.

"정렬"된다는 표현은, 서로에 대해 약 0 도로, 즉, 서로에 대해 -5 도 내지 5 도, 바람직하게는 -3 도 내지 2 도, 더 바람직하게는 -1 도 내지 1 도의 범위 내의 각도로 정렬되는 것을 의미한다.

제안된 방법의 하나의 가능한 실시예에 따르면, 2개의 선형 편광기 및 각각이 2개의 선형 편광기 중 하나와 결합되는 개개의 2개의 1/4 파장판은 적어도 하나의 객체의 양 측 상에 직접 적용되며, 그에 따라, 각각의 층이 다른 층의 최상부 상에 직접 있는 5층 구성을 형성한다.

본 발명의 실시예들은, 독립형 유닛이거나 예컨대, 인터넷 또는 인트라넷과 같은 네트워크를 통해, 예컨대 클라우드에 위치된 중앙 컴퓨터와 통신하는 하나 이상의 원격 단말기 또는 디바이스를 포함할 수 있는 컴퓨터 시스템과 함께 사용되거나 그에 통합될 수 있다. 그러므로, 본원에 설명된 데이터 처리 유닛 및 관련된 구성요소들은 로컬 컴퓨터 시스템 또는 원격 컴퓨터 또는 온라인 시스템 또는 이들의 조합의 일부분일 수 있다. 데이터베이스, 즉, 본원에 설명된 데이터 저장 유닛 및 소프트웨어는 컴퓨터 내부 메모리에 또는 비-일시적인 컴퓨터 판독가능 매체에 저장될 수 있다. 본 개시내용의 범위 내에서, 데이터베이스는 데이터 저장 유닛의 일부일 수 있거나 데이터 저장 유닛 그 자체를 표현할 수 있다. "데이터베이스" 및 "데이터 저장 유닛"이라는 용어들은 동의어로 사용된다.

제안된 시스템의 일부 또는 모든 기술적 구성요소들, 즉, 광원, 센서, 선형 편광기(들), 데이터 저장 유닛, 및 데이터 처리 유닛은 서로 통신가능하게 연결될 수 있다. 구성요소들 중 임의의 구성요소 사이의 통신가능한 연결은 유선 또는 무선 연결일 수 있다. 각각의 적합한 통신 기술이 사용될 수 있다. 개개의 구성요소들 각각은 서로 통신하기 위한 하나 이상의 통신 인터페이스를 포함할 수 있다. 그러한 통신은, 유선 데이터 송신 프로토콜, 이를테면, 광섬유 분산 데이터 인터페이스(FDDI), 디지털 가입자 회선(DSL), 이더넷, 비동기 전송 모드(ATM), 또는 임의의 다른 유선 송신 프로토콜을 사용하여 실행될 수 있다. 대안적으로, 통신은, 다양한 프로토콜들, 이를테면, 일반 패킷 라디오 서비스(GPRS), 범용 모바일 원격통신 시스템(UMTS), 코드 분할 다중 액세스(CDMA), 롱 텀 에볼루션(LTE; Long Term Evolution), 무선 범용 직렬 버스(USB), 및/또는 임의의 다른 무선 프로토콜 중 임의의 프로토콜을 사용하여 무선 통신 네트워크들을 통해 무선으로 이루어질 수 있다. 개개의 통신은 무선 및 유선 통신의 조합일 수 있다.

더 추가적인 양상에서, 본 발명의 실시예들은, 이전에 설명된 바와 같은 하나 이상의 데이터 처리 유닛에 의해 실행가능한 명령어들을 갖는 컴퓨터 프로그램 제품에 관한 것으로, 명령어들은, 기계로 하여금:

- 인식될 적어도 하나의 객체를 제공하게 하고 ― 객체는 적어도 반투명하고, 객체 특정 투과율 및 발광 스펙트럼 패턴들을 가짐 ―,

- 광원을 사용하여, 주변 조명 조건들 하에서, 적어도 하나의 객체를 포함하는 장면을 조명하게 하고,

- 서로에 대해 -5 도 내지 5 도, 바람직하게는 -3 도 내지 2 도, 더 바람직하게는 -1 도 내지 1 도의 범위 내의 각도로 정렬되거나 서로에 대해 85 도 내지 95 도, 특히 87 도 내지 92 도, 더 바람직하게는 89 도 내지 91 도의 범위 내의 각도로 회전되고 서로 간에 적어도 하나의 객체를 샌드위치하는 2개의 선형 편광기를 제공하게 하고,

- 센서를 사용하여, 적어도 하나의 객체를 포함하는 장면의 방사휘도 데이터를 측정하게 하고,

- 발광 스펙트럼 패턴들을 적절히 배정된 개개의 객체들과 함께 포함하는 데이터 저장 유닛을 제공하게 하고,

- 장면의 측정된 방사휘도 데이터로부터, 인식될 적어도 하나의 객체의 객체 특정 발광 스펙트럼 패턴을 검출하게 하고, 검출된 객체 특정 발광 스펙트럼 패턴을 데이터 저장 유닛에 저장된 발광 스펙트럼 패턴들과 매칭하게 하고, 가장 양호하게 매칭되는 발광 스펙트럼 패턴, 및 그에 따라, 가장 양호하게 매칭되는 발광 스펙트럼 패턴의 배정된 객체를 식별하게 한다.

더 추가적인 실시예에서, 본 개시내용은 명령어들을 저장하는 비-일시적인 컴퓨터 판독가능 매체를 언급하며, 명령어들은, 하나 이상의 프로세서, 특히, 이전에 설명된 바와 같은 하나 이상의 데이터 처리 유닛에 의해 실행될 때, 기계로 하여금:

또 다른 실시예에서, 본 개시내용은 명령어들을 저장하는 비-일시적인 컴퓨터 판독가능 매체를 언급하며, 명령어들은, 하나 이상의 프로세서에 의해 실행될 때, 기계로 하여금:

- 인식될 적어도 하나의 객체를 제공하게 하고 ― 객체는 객체 특정 반사율 및 발광 스펙트럼 패턴들 가짐 ―,

- 1/4 파장판과 결합되는 선형 편광기를 제공하게 하고 ― 1/4 파장판은 자신의 빠른 축 및 느린 축이 선형 편광기에 대해 40 도 내지 50 도, 바람직하게는 42 도 내지 48 도, 더 바람직하게는 44 도 내지 46 도의 범위 내의 각도이도록 배향됨 ―,

- 선형 편광기 및 1/4 파장판을 센서와 적어도 하나의 객체 사이에 그리고 광원과 적어도 하나의 객체 사이에 위치시키게 하고,

- 장면의 측정된 방사휘도 데이터로부터, 인식될 적어도 하나의 객체의 객체 특정 발광 스펙트럼 패턴을 검출하게 하고,

- 검출된 객체 특정 발광 스펙트럼 패턴을 데이터 저장 유닛에 저장된 발광 스펙트럼 패턴들과 매칭하게 하고,

- 가장 양호하게 매칭되는 발광 스펙트럼 패턴, 및 그에 따라, 가장 양호하게 매칭되는 발광 스펙트럼 패턴의 배정된 객체를 식별하게 한다.

본 발명은 다음의 예들에서 추가로 정의된다. 이러한 예들은, 본 발명의 바람직한 실시예들을 나타냄으로써, 단지 예시로서 주어진다는 것이 이해되어야 한다. 위의 논의 및 예들로부터, 관련 기술분야의 통상의 기술자는 본 발명의 본질적인 특성들을 확인할 수 있고, 본 발명의 사상 및 범위로부터 벗어나지 않으면서, 다양한 용도들 및 조건들에 본 발명을 적응시키도록 본 발명의 다양한 변경들 및 수정들을 행할 수 있다.

도 1은 본 개시내용에 따른 시스템의 제1 실시예의 부분을 개략적으로 도시한다.
도 2는 본 개시내용에 따른 시스템의 제2 실시예의 부분을 개략적으로 도시한다.
도 3은 본 개시내용에 따른 시스템의 제3 실시예의 부분을 개략적으로 도시한다.
도 4는 본 개시내용에 따른 시스템의 실시예를 사용하여 수신된 측정된 방사휘도 및 방출 데이터의 도면을 도시한다.

도 1은 본 발명에 따른 시스템의 제1 실시예를 도시한다. 시스템은, 인식될 그리고 참조 부호(105)에 의해 표시된 바와 같은 형광성 물질이 제공/부여되는 객체(110)를 포함한다. 추가로, 객체(110)는 또한 정반사성 표면(106)을 갖는다. 시스템은, 선형 편광기(120) 및 1/4 파장판(130)을 더 포함한다. 또한, 시스템은, 객체(110)를 포함하는 장면을 조명하도록 구성되는 광원(140)을 포함한다. 광원(140)과 객체(110) 사이에 그리고 객체(110)와 센서(150) 사이에, 선형 편광기(120) 및 1/4 파장판(130)이 배열된다. 선형 편광기(120)는 임의의 위치에 있을 수 있다. 1/4 파장판(130)은 선형 편광기 배향에 대해 약 45 도(이상적으로는, 작은 편차들이 수용가능함)로 개개의 양방향 화살표들에 의해 표시된 바와 같이 자신의 빠른 축 및 느린 축을 가져야 하지만, 그 외에는, 1/4 파장판(130)의 배향은 중요하지 않다. 예컨대, 빠른 축 및 느린 축은 선형 편광기(120)에 대해 전환될 수 있다. 추가로, 선형 편광기(120) 및 1/4 파장판(130)이 함께 결합되고 객체(110)의 최상부 상에 직접 적용되어 3층 구성을 제공할 수 있는 것이 가능하다. 시스템은, 1/4 파장판(130) 및 선형 편광기(120)를 통과한 후에 객체(110)로부터 돌아오는 광을 감지하도록 구성되는 센서(150)를 더 포함한다. 센서(150)는, 여기서 도시되지 않은 데이터 처리 유닛, 및 개개의 복수의 상이한 객체들의 복수의 형광 스펙트럼 패턴들을 갖는 데이터베이스를 저장하는 데이터 저장 유닛과 결합된다. 동작 시, 광원(140)은 편광되지 않은 광을 선형 편광기(120) 상으로 방출한다. 선형 편광기(120)는 착신 광(111)을 선형으로 편광시키고, 이어서, 1/4 파장판(130)은 선형으로 편광된 광(112)을 원형으로 편광된 광(113)으로 변환한다. 객체(110)로부터의 반사 시, 광(113)의 원형 편광은 반사성 표면(106)에서의 반사에 의해 반대 위상(115)으로 변환된다. 광의 일부, 즉, 객체(110) 상에 부여되는 형광성 물질(105)을 여기시키는 데 필요한 그 파장의 광이 부분적으로 흡수되어 더 긴 파장으로 방출된다. 형광을 발한 광(114)은 대체로 편광이 없다. 1/4 파장판(130)을 통과할 때, 편광되지 않은 광(114)은 교란(116)됨이 없이 1/4 파장판(130)을 통과할 수 있으며, 그 중 절반 정도가 또한 선형으로 편광된 광(118)으로서 선형 편광기(120)를 빠져나갈 수 있다. 이어서, 이러한 광(118)은 센서(150)에 의해 관측되고 측정될 수 있다. 그와 대조적으로, 광(115)은, 1/4 파장판(130)에 의해, 선형으로 편광된 광(117)으로 다시 한번 변환된다. 이러한 선형으로 편광된 광(117)은 선형 편광기(120)를 다시 통과하기에는 잘못된 위상을 가지며, 그에 따라, 객체(110)에서의 반사가 억제되거나 적어도 감소된다. 형광 방출은 여기 광의 변화들에 따라 단지 크기만이 변하므로, 측정된 방출된 광(118)의 형광 스펙트럼은 여전히, 인식될 객체(110)를 나타내고, 따라서, 객체 식별에 사용될 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같은 전체 구성은, 인식될 객체의 일부분에 또는 객체(110)의 대부분 또는 전체에 걸친 코팅 또는 랩으로서 적용될 수 있다. 바람직하게는, 객체(110)의 하나의 다중스펙트럼 또는 하이퍼스펙트럼 이미지로, 측정된 방출된 광(118)의 관측가능한 형광 스펙트럼으로부터 객체(110)를 식별하기 위한 정보를 취득하는 것이 가능하다.

도 2는 제안된 시스템의 대안적인 실시예의 부분을 도시한다. 도 2에 도시된 시스템은, 광원(240), 인식될 객체(210), 및 센서(250)를 포함한다. 객체(210)에는, 객체(210)가 자신의 객체 특정 형광 스펙트럼 패턴에 의해 식별될 수 있도록 형광 물질(205)이 부여된다. 추가로, 객체(210)는, 객체(210)에 부딪히는 광이 객체(210)를 통과할 수 있도록 고도로 투명하다. 시스템은 2개의 선형 편광기(220 및 225)를 더 포함한다. 선형 편광기들(220 및 225)은 임의의 배향으로 있을 수 있지만, 서로에 대해 약 90 도로, 즉, 서로에 대해 85 도 내지 95 도, 바람직하게는 87 도 내지 92 도, 더 바람직하게는 89 도 내지 91 도의 범위 내의 각도로 있어야 한다. 여기서 도시된 실시예에서, 형광성 물질이 부여/제공되는 객체(210)는 2개의 선형 편광기(220 및 225) 사이에 샌드위치된다. 선형 편광기들(220 및 225)은 객체(210)의 형광성 물질(205)의 양 측 상에 직접 적용되는 것이 가능하다. 객체(210) 및 객체(210) 상에 제공된 형광성 물질(205)은, 광이 형광성 물질(205) 및 객체(210)를 통해 다른 측으로 투과될 수 있도록 어느 정도의 투명성을 가져야 한다.

동작할 때, 광원(240)은, 먼저 착신 광(211)을 선형으로 편광시키는 선형 편광기(225)에 부딪히는 편광되지 않은 광(211)을 방출한다. 이어서, 편광된 광(212)이 객체(210)에 부딪힌다. 편광된 광의 일부(213)는 임의의 교란 없이 객체(210)만을 통과한다. 형광성 물질(205)를 여기시키기 위한 정확한 에너지를 갖는, 형광성 물질(205)에 도달하는 선형으로 편광된 광(212)은, 부분적으로 흡수되고 더 긴 파장으로 방출된다. 형광을 발한 광(214)은 대체로 편광이 없으며, 이에 따라, 그 중 절반 정도만이 제2 선형 편광기(220)를 통과할 수 없다. 흡수되지 않지만 임의의 교란 없이 객체(210)를 통과한 광(213)은, 제2 선형 편광기(225)에 대한 약 90 도로의 그의 배향으로 인해 제2 선형 편광기(220)를 통과할 수 없다. 따라서, 센서(250)에 의해 관측되고 측정될 수 있는 광(215)은 오직, 제2 선형 편광기(220)를 통과하고 편광된 광(215)으로서 제2 선형 편광기(220)를 벗어날 수 있는 형광을 발한 광(214)에 기인한다. 이러한 측정된 광(215)은 객체(210)의 형광 물질(205)를 나타내며, 따라서, 객체 식별에 사용될 수 있다. 그 목적을 위해, 센서(250)는, 상이한 형광 스펙트럼 패턴들을 갖는 상이한 객체들을 저장하는 데이터베이스, 및 객체(210)의 측정된 형광 스펙트럼 패턴을 데이터베이스에 저장된 형광 스펙트럼 패턴에 매칭하도록 구성되는 데이터 처리 유닛을 갖는 데이터 저장 유닛과 통신가능하게 연결을 이룬다. 데이터베이스 및 데이터 처리 유닛 둘 모두는 여기서 도시되지 않는다.

도 3은 제안된 시스템의 더 추가적인 실시예의 부분을 도시한다. 시스템은, 광원(340), 인식될 객체(310), 및 센서(350)를 포함한다. 시스템은 데이터 처리 유닛 및 데이터베이스를 더 포함하며, 이들 둘 모두는 여기서 도시되지 않지만 적어도 센서(350)와 통신가능하게 연결된다. 인식될 객체(310)는 다시 투명한 물질로 형성되고, 특정 형광 스펙트럼 패턴을 갖는 형광성 물질(305)이 추가로 제공된다. 시스템은, 2개의 선형 편광기(320 및 325) 및 2개의 1/4 파장판(330 및 335)을 더 포함한다. 각각의 1/4 파장판은 개개의 선형 편광기에 배정된다. 그에 따라, 1/4 파장판(330)은 선형 편광기(320)에 배정되고, 1/4 파장판(335)은 선형 편광기(325)에 배정된다. 도 1과 관련하여 이미 설명된 바와 같이, 선형 편광기들(320, 325)는 임의의 배향으로 그리고 또한 임의의 위치에 있을 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 선형 편광기들(320, 325)이 서로에 대해 약 0 도로 정렬되는 경우, 개개의 선형 편광기에 배정되는 1/4 파장판은 선형 편광기 배향에 대해 약 45 도로 그리고 다른 1/4 파장판에 대해 약 0 도로 자신의 빠른 축 및 느린 축을 가져야 한다. 그것은, 1/4 파장판(330)이 선형 편광기(320)에 대해 약 45 도로 배향되어야 한다는 것을 의미한다. 1/4 파장판(335)은 선형 편광기(325)에 대해 약 45 도로 배향되어야 한다. 도 3에 도시된 배열에서, 객체(310)는 2개의 선형 편광기(320, 325) 및 2개의 1/4 파장판(330, 335)에 의해 샌드위치된다. 객체(310)의 양 측들 상에, 선형 편광기 및 1/4 파장판에 의해 형성되는 쌍이 배열된다. 그러한 순서로, 선형 편광기들 및 1/4 파장판들이 함께 결합되고 객체(310)의 형광성 물질(305)의 양 측의 최상부 상에 직접 적용되어 각각의 층이 다른 층의 최상부에 직접 있는 5층 구성을 제공하는 것이 가능하다.

동작할 때, 광원(340)은 선형 편광기(325)에 부딪히는 편광되지 않은 광(311)을 방출한다. 선형 편광기(325)는 먼저 착신 광(311)을 편광된 광(312)으로 선형으로 편광시킨다. 편광된 광(312)이 1/4 파장판(335)에 부딪힐 때, 1/4 파장판(335)은 선형으로 편광된 광(312)을 원형으로 편광된 광(313)으로 변환한다. 원형으로 편광된 광(313)의 일부는 이어서 임의의 교란 없이 객체(310)를 통과할 수 있고, 원형으로 편광된 광(314)으로서 객체(310)를 빠져나간다. 객체(310)의 형광성 물질(305)을 여기시키기 위한 정확한 에너지를 갖는, 형광성 물질(305)에 도달하는 원형으로 편광된 광은 부분적으로 흡수되고 더 긴 파장으로 방출된다. 형광을 발한 광(315)은 대체로 편광이 없으므로, 여전히 편광되지 않은 광(317)으로서 1/4 파장판(330)을 통과할 시 순 변화가 없다. 편광되지 않은 광(317)의 절반 정도는 제2 선형 편광기(320)에 의해 흡수되고, 나머지는 선형 편광된 광(318)으로서 통과된다. 1/4 파장판(330)에 부딪히는 원형으로 편광된 부분(314)은 선형으로 편광된 광(316)으로 변환된다. 그러나, 이러한 선형으로 편광된 광(316)은 선형 편광기(320)를 다시 통과하기에는 잘못된 위상을 가지며, 그에 따라, 객체(310)에 의해 형광을 발하지 않은 광은 선형 편광기(320)를 빠져나갈 수 없다. 그에 따라, 객체(310)에 의해 형광을 발한 광(315)만이 선형 편광기(320)를 빠져나갈 수 있다. 측정된 방출된 광(318)의 스펙트럼은 객체(310)의 형광 물질을 나타내고, 측정된 형광 스펙트럼 패턴을 데이터베이스와 매칭함으로써 객체 식별에 사용될 수 있다.

이러한 설계에 대해, 다양한 구성들, 즉, 편광기 및 1/4 파장판의 서로에 대한 다양한 배향들이 가능하다. 모든 구성들은, 착신 광을 선형으로 편광시키고, 임의적으로는 광을 원형으로 편광시키고, 인식될 객체의 형광성 물질에 광이 부딪힐 수 있게 함에 따라, 편광되지 않은 광의 방출을 자극하여, 원형으로 편광된 광을 필요한 경우 선형으로 편광된 광으로 변환하고, 나머지 착신 광을 적절한 선형 편광기로 필터링하여 제거하는 원리에 의존한다. 그러나, 방출된 광의 대략적으로 절반은 최종 선형 편광기를 빠져나갈 수 있고, 개개의 센서에 의해 인지되거나 측정될 수 있다. 광학 손실들로 인해, 방출된 광의 최대 50 %가 최종 선형 편광기를 빠져나갈 수 있다.

도 4는 수평 축(410) 및 수직 축(420)을 갖는 도면(400)을 도시한다. 수평 축(410)을 따라, 광의 파장이 나노미터 단위로 플롯팅된다. 수직 축(420) 상에는, 광의 정규화된 강도가 플롯팅된다. 곡선(430)은 하이퍼스펙트럼 카메라를 사용하여 측정된 방사휘도를 나타내고, 곡선(440)은 형광측정기를 사용하여 측정된 광원의 방출을 나타낸다.

참조 부호들의 목록

105 형광성 물질

106 반사성 표면

110 객체

111 착신 광

112 선형으로 편광된 광

113 원형으로 편광된 광

114 편광되지 않은 광

115 원형으로 편광된 광

116 편광되지 않은 광

117 선형으로 편광된 광

118 선형으로 편광된 광

120 선형 편광기

130 1/4 파장판

140 광원

150 센서

205 형광성 물질

210 객체

211 착신 광

212 선형으로 편광된 광

213 선형으로 편광된 광

214 편광되지 않은 광

215 선형으로 편광된 광

220, 225 선형 편광기

240 광원

250 센서

305 형광성 물질

310 객체

311 착신 광

312 선형으로 편광된 광

313 원형으로 편광된 광

314 원형으로 편광된 광

315 편광되지 않은 광

316 선형으로 편광된 광

317 편광되지 않은 광

318 선형으로 편광된 광

320, 325 선형 편광기

330, 335 1/4 파장판

340 광원

350 센서

Claims

컴퓨터 비전 응용을 통한 객체 인식을 위한 시스템으로서,
적어도 다음의 구성요소들:
- 인식될 적어도 하나의 객체(110) ― 상기 객체는 객체 특정 반사율 스펙트럼 패턴 및 객체 특정 발광 스펙트럼 패턴을 가짐 ―;
- 주변 조명 조건들 하에서, 상기 적어도 하나의 객체를 포함하는 장면을 조명하도록 구성되는 광원(140);
- 상기 장면이 상기 광원에 의해 조명될 때 상기 적어도 하나의 객체를 포함하는 상기 장면의 방사휘도 데이터를 측정하도록 구성되는 센서(150);
- 1/4 파장판(130)과 결합되는 선형 편광기(120) ― 상기 1/4 파장판(130)은 자신의 빠른 축 및 느린 축이 상기 선형 편광기(120)에 대해 40 도 내지 50 도, 바람직하게는 42 도 내지 48 도, 더 바람직하게는 44 도 내지 46 도의 범위 내의 각도이도록 배향되고, 상기 선형 편광기(120) 및 상기 1/4 파장판(130)은 상기 센서(150)와 상기 적어도 하나의 객체(110) 사이에 그리고 상기 광원(140)과 상기 적어도 하나의 객체(110) 사이에 위치됨 ―;
- 발광 스펙트럼 패턴들을 적절히 배정된 개개의 객체들과 함께 포함하는 데이터 저장 유닛; 및
- 상기 장면의 측정된 방사휘도 데이터로부터, 상기 인식될 적어도 하나의 객체의 객체 특정 발광 스펙트럼 패턴을 검출하고, 검출된 객체 특정 발광 스펙트럼 패턴을 상기 데이터 저장 유닛에 저장된 상기 발광 스펙트럼 패턴들과 매칭하고, 가장 양호하게 매칭되는 발광 스펙트럼 패턴, 및 그에 따라, 상기 가장 양호하게 매칭되는 발광 스펙트럼 패턴의 배정된 객체를 식별하도록 구성되는 데이터 처리 유닛을 포함하는, 시스템.
제1항에 있어서,
상기 선형 편광기 및 상기 1/4 파장판은 함께 결합되어 하나의 광학 구성요소를 형성하는, 시스템.
제2항에 있어서,
상기 선형 편광기 및 상기 1/4 파장판은, 3층 구성을 형성하도록 상기 적어도 하나의 객체의 최상부 상에 직접 적용되는, 시스템.
컴퓨터 비전 응용을 통한 객체 인식을 위한 시스템으로서,
적어도 다음의 구성요소들:
- 인식될 적어도 하나의 객체(210, 310) ― 상기 객체는 적어도 반투명하고, 객체 특정 투과율 스펙트럼 패턴 및 객체 특정 발광 스펙트럼 패턴을 가짐 ―;
- 주변 조명 조건들 하에서, 상기 적어도 하나의 객체를 포함하는 장면을 조명하도록 구성되는 광원(240, 340);
- 서로에 대해 -5 도 내지 5 도, 바람직하게는 -3 도 내지 2 도, 더 바람직하게는 -1 도 내지 1 도의 범위 내의 각도로 정렬되거나 서로에 대해 85 도 내지 95 도, 특히 87 도 내지 92 도, 더 바람직하게는 89 도 내지 91 도의 범위 내의 각도로 회전되고 서로 간에 상기 적어도 하나의 객체를 샌드위치하는 2개의 선형 편광기들(220, 225, 320, 325);
- 상기 장면이 상기 광원에 의해 조명될 때 상기 적어도 하나의 객체를 포함하는 상기 장면의 방사휘도 데이터를 측정하도록 구성되는 센서(250, 350);
- 발광 스펙트럼 패턴들을 적절히 배정된 개개의 객체들과 함께 포함하는 데이터 저장 유닛; 및
- 상기 장면의 측정된 방사휘도 데이터로부터, 상기 인식될 적어도 하나의 객체의 객체 특정 발광 스펙트럼 패턴을 검출하고, 검출된 객체 특정 발광 스펙트럼 패턴을 상기 데이터 저장 유닛에 저장된 상기 발광 스펙트럼 패턴들과 매칭하고, 가장 양호하게 매칭되는 발광 스펙트럼 패턴, 및 그에 따라, 상기 가장 양호하게 매칭되는 발광 스펙트럼 패턴의 배정된 객체를 식별하도록 구성되는 데이터 처리 유닛을 포함하는, 시스템.
제4항에 있어서,
상기 선형 편광기들은 상기 적어도 하나의 객체의 양 측 상에 직접 적용되는, 시스템.
제4항에 있어서,
상기 2개의 선형 편광기들(320, 325) 각각은 1/4 파장판(330, 335)과 결합되고, 상기 선형 편광기들은 서로에 대해 -5 도 내지 5 도, 바람직하게는 -3 도 내지 2 도, 더 바람직하게는 -1 도 내지 1 도의 범위 내의 각도로 정렬되고, 상기 1/4 파장판 각각은 자신의 빠른 축 및 느린 축이 개개의 선형 편광기에 대해 40 도 내지 50 도, 바람직하게는 42 도 내지 48 도, 더 바람직하게는 44 도 내지 46 도의 범위 내의 각도이도록 배향되고, 각각의 1/4 파장판은 다른 1/4 파장판에 대해 약 0 도로 배향되는, 시스템.
제6항에 있어서,
상기 2개의 선형 편광기들 및 각각이 상기 2개의 선형 편광기들 중 하나와 결합되는 개개의 2개의 1/4 파장판들은 상기 적어도 하나의 객체의 양 측 상에 직접 적용됨에 따라 각각의 층이 다른 층의 최상부 상에 직접 있는 5층 구성을 형성하는, 시스템.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 센서(150, 250, 350)는 하이퍼스펙트럼 카메라 또는 다중스펙트럼 카메라인, 시스템.
컴퓨터 비전 응용을 통한 객체 인식을 위한 방법으로서,
적어도 다음의 단계들:
- 인식될 적어도 하나의 객체를 제공하는 단계 ― 상기 객체는 객체 특정 반사율 스펙트럼 패턴 및 객체 특정 발광 스펙트럼 패턴을 가짐 ―;
- 광원을 사용하여, 주변 조명 조건들 하에서, 상기 적어도 하나의 객체를 포함하는 장면을 조명하는 단계;
- 1/4 파장판과 결합되는 선형 편광기를 제공하는 단계 ― 상기 1/4 파장판은 자신의 빠른 축 및 느린 축이 상기 선형 편광기에 대해 40 도 내지 50 도, 바람직하게는 42 도 내지 48 도, 더 바람직하게는 44 도 내지 46 도의 범위 내의 각도이도록 배향됨 ―;
- 상기 선형 편광기 및 상기 1/4 파장판을 상기 센서와 상기 적어도 하나의 객체 사이에 그리고 상기 광원과 상기 적어도 하나의 객체 사이에 위치시키는 단계;
- 상기 센서를 사용하여, 상기 적어도 하나의 객체를 포함하는 상기 장면의 방사휘도 데이터를 측정하는 단계;
- 발광 스펙트럼 패턴들을 적절히 배정된 개개의 객체들과 함께 포함하는 데이터 저장 유닛을 제공하는 단계;
- 상기 장면의 측정된 방사휘도 데이터로부터, 상기 인식될 적어도 하나의 객체의 객체 특정 발광 스펙트럼 패턴을 검출하는 단계;
- 검출된 객체 특정 발광 스펙트럼 패턴을 상기 데이터 저장 유닛에 저장된 상기 발광 스펙트럼 패턴들과 매칭하는 단계; 및
- 가장 양호하게 매칭되는 발광 스펙트럼 패턴, 및 그에 따라, 상기 가장 양호하게 매칭되는 발광 스펙트럼 패턴의 배정된 객체를 식별하는 단계를 포함하는, 방법.
제9항에 있어서,
상기 선형 편광기 및 상기 1/4 파장판은, 3층 구성을 형성하도록 상기 적어도 하나의 객체의 최상부 상에 직접 적용되는, 방법.
컴퓨터 비전 응용을 통한 객체 인식을 위한 방법으로서,
적어도 다음의 단계들:
- 인식될 적어도 하나의 객체를 제공하는 단계 ― 상기 객체는 적어도 반투명하고, 객체 특정 투과율 스펙트럼 패턴 및 객체 특정 발광 스펙트럼 패턴을 가짐 ―;
- 광원을 사용하여, 주변 조명 조건들 하에서, 상기 적어도 하나의 객체를 포함하는 장면을 조명하는 단계;
- 서로에 대해 -5 도 내지 5 도, 바람직하게는 -3 도 내지 2 도, 더 바람직하게는 -1 도 내지 1 도의 범위 내의 각도로 정렬되거나 서로에 대해 85 도 내지 95 도, 특히 87 도 내지 92 도, 더 바람직하게는 89 도 내지 91 도의 범위 내의 각도로 회전되고 서로 간에 상기 적어도 하나의 객체를 샌드위치하는 2개의 선형 편광기들을 제공하는 단계;
- 센서를 사용하여, 상기 적어도 하나의 객체를 포함하는 상기 장면의 방사휘도 데이터를 측정하는 단계;
- 발광 스펙트럼 패턴들을 적절히 배정된 개개의 객체들과 함께 포함하는 데이터 저장 유닛을 제공하는 단계; 및
- 상기 장면의 측정된 방사휘도 데이터로부터, 상기 인식될 적어도 하나의 객체의 객체 특정 발광 스펙트럼 패턴을 검출하고, 검출된 객체 특정 발광 스펙트럼 패턴을 상기 데이터 저장 유닛에 저장된 상기 발광 스펙트럼 패턴들과 매칭하고, 가장 양호하게 매칭되는 발광 스펙트럼 패턴, 및 그에 따라, 상기 가장 양호하게 매칭되는 발광 스펙트럼 패턴의 배정된 객체를 식별하도록 프로그래밍되는 데이터 처리 유닛을 제공하는 단계를 포함하는, 방법.
제11항에 있어서,
상기 선형 편광기들은 상기 적어도 하나의 객체의 양 측 상에 직접 적용되는, 방법.
제11항 또는 제12항에 있어서,
상기 2개의 선형 편광기들 각각은 1/4 파장판과 결합되고, 상기 선형 편광기들은 서로에 대해 -5 도 내지 5 도, 바람직하게는 -3 도 내지 2 도, 더 바람직하게는 -1 도 내지 1 도의 범위 내의 각도로 정렬되고, 상기 1/4 파장판 각각은 자신의 빠른 축 및 느린 축이 개개의 선형 편광기에 대해 40 도 내지 50 도, 바람직하게는 42 도 내지 48 도, 더 바람직하게는 44 도 내지 46 도의 범위 내의 각도이도록 배향되고, 각각의 1/4 파장판은 다른 1/4 파장판에 대해 약 0 도로 배향되는, 방법.
제11항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 2개의 선형 편광기들 및 각각이 상기 2개의 선형 편광기들 중 하나와 결합되는 개개의 2개의 1/4 파장판들은 상기 적어도 하나의 객체의 양 측 상에 직접 적용됨에 따라 각각의 층이 다른 층의 최상부 상에 직접 있는 5층 구성을 형성하는, 방법.
명령어들을 저장하는 비-일시적인 컴퓨터 판독가능 매체로서,
상기 명령어들은, 하나 이상의 프로세서에 의해 실행될 때, 기계로 하여금,
- 인식될 적어도 하나의 객체를 제공하게 하고 ― 상기 객체는 적어도 반투명하고, 객체 특정 투과율 스펙트럼 패턴 및 객체 특정 발광 스펙트럼 패턴을 가짐 ―;
- 광원을 사용하여, 주변 조명 조건들 하에서, 상기 적어도 하나의 객체를 포함하는 장면을 조명하게 하고;
- 서로에 대해 -5 도 내지 5 도, 바람직하게는 -3 도 내지 2 도, 더 바람직하게는 -1 도 내지 1 도의 범위 내의 각도로 정렬되거나 서로에 대해 85 도 내지 95 도, 특히 87 도 내지 92 도, 더 바람직하게는 89 도 내지 91 도의 범위 내의 각도로 회전되고, 서로 간에 상기 적어도 하나의 객체를 샌드위치하는 2개의 선형 편광기들을 제공하게 하고;
- 센서를 사용하여, 상기 적어도 하나의 객체를 포함하는 상기 장면의 방사휘도 데이터를 측정하게 하고;
- 발광 스펙트럼 패턴들을 적절히 배정된 개개의 객체들과 함께 포함하는 데이터 저장 유닛을 제공하게 하고;
- 상기 장면의 측정된 방사휘도 데이터로부터, 상기 인식될 적어도 하나의 객체의 객체 특정 발광 스펙트럼 패턴을 검출하게 하고, 검출된 객체 특정 발광 스펙트럼 패턴을 상기 데이터 저장 유닛에 저장된 발광 스펙트럼 패턴들과 매칭하게 하고, 가장 양호하게 매칭되는 발광 스펙트럼 패턴, 및 그에 따라, 상기 가장 양호하게 매칭되는 발광 스펙트럼 패턴의 배정된 객체를 식별하게 하는, 비-일시적인 컴퓨터 판독가능 매체.