스케일 팩터를 이용한 카메라 시스템의 SOS기반 거리추정기 설계

Abstract

본 논문은 움직이는 단일 카메라시스템에서 SOS(Sum Of Squares)기법과 스케일 팩터를 이용하여 영상안의 목표물의 위치를 추정하는 것에 목적이 있다. 기존에 비전시스템에서 위치추정을 위해 연구되었던 스테레오 카메라와 키넥트 등의 경우 영상처리를 위해 오랜 연산시간을 필요로 하고 다수의 카메라가 필요할 뿐만 아니라 사전에 카메라의 내, 외부 변수를 파악하기 힘들다는 단점이 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 움직이는 단일 카메라를 이용한 목표물의 위치 추정 방법을 제안한다. 이를 위해 카메라와 목표물 사이의 동역학식을 이용한 루엔버거 관측기를 설계하여 목표물의 위치를 추정한다. 카메라시스템 행렬에 비선형성이 존재하면 LMI(Linear Matrix Inequality)기법을 통한 관측기 설계는 한계를 가지기 때문에 비선형 항을 다항식 형태로 변환하여 사용할 수 있는 SOS기법을 통해 관측기를 설계하도록 한다. 단일 카메라를 이용하기 때문에 기존 방법들에 비해서 빠른 연산시간을 가지고 카메라 내, 외부 변수를 측정하기가 쉬울 뿐만 아니라 카메라 간 구조차이로 인한 오차가 없는 장점을 가지고 있다. 제안된 알고리즘의 타당성을 밝히기 위해 모의실험을 통해 그 성능을 검증하도록 한다. 모의실험결과를 보면 카메라 영상안의 목표물의 위치를 잘 추정하였으며 이동카메라와 목표물을 이용한 실험결과에서도 우수한 성능을 나타냄을 확인하였다.