쌍곡면 반사체를 이용한 파노라마 영상획득 시스템 :Panorama Image Acquisition System Using Hyperbolic Reflector

고영준

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자료유형: 학위논문

저자정보: 고영준 (서울과학기술대학교, 서울과학기술대학교 대학원)

지도교수: 이수영

발행연도: 2017

저작권: 서울과학기술대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.

이용수16

이 논문의 연구 히스토리 (4)

2017

쌍곡선 실린더형 반사체를 이용한 파노라마 영상 시스템 및 차량용 AVM 시스템을 위한 영상 보정 알고리즘

고영준 , 이수영 예술인문사회 융합 멀티미디어 논문지 2017.06 학술저널

새로운 쌍곡면 반사체를 이용한 자동차 AVM용 파노라마 영상 시스템

고영준 , 이수영 제어로봇시스템학회 논문지 2017.06 학술저널

쌍곡면 반사체를 이용한 자동차 AVM 구현

고영준 , 이수영 제어로봇시스템학회 국내학술대회 논문집 2017.05 학술대회자료

쌍곡면 반사체를 이용한 파노라마 영상획득 시스템

고영준 2017.01 학위논문

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넓은 시야 (FOV) 영상 시스템은 주행 또는 주차의 안전을 보장하기 위해 차량의 Around-view monitoring(AVM) 시스템에 필수적이다. 본 연구는 넓은 화각(FOV: Field-of-view)의 영상 획득을 위한 다양한 쌍곡면 반사체를 제시했다. 하나의 카메라로 쌍곡면 반사체를 이용한 영상 시스템을 사용하여 차량을 둘러싼 수직 하상 영상을 포함한 수평 측면 영상을 관측하는 것이 가능하다.
본 논문에서는 쌍곡선 실린더 형 반사체, 쌍곡선 사면 반사체, 쌍곡선 조합형 반사체 이 3가지를 이용한 광각의 영상획득 시스템을 설계하였다. 쌍곡선 실린더 형 반사체는 수평방향의 화각만을 집중적으로 넓히기 위하여 설계하였고, 이를 이용하여 차량 바닥면의 도로 영상 정보를 넓게 획득할 수 있다. 그러나 쌍곡선 실린더 형 반사체를 사용하게 되면 카메라 자체가 반사되어 영상을 가리는 영역이 발생한다. 이러한 현상을 근본적으로 해결하기 위하여 쌍곡선 사면 반사체를 개발하였다. 쌍곡선 사면 반사체는 반사체의 하단부와 상단부의 쌍곡선 크기를 달리하여 카메라를 기울여 설치할 수 있도록 하였다. 이로써 카메라가 영상에 나타나는 것을 막을 수 있다. 마지막으로 쌍곡선 조합형 반사체는 전방향 쌍곡선 반사체와 쌍곡선 실린더 형 반사체를 융합하여 하부 전방향 쌍곡선 반사체를 통해서는 차량의 하부 영상을 획득하고, 상부 쌍곡선 실린더 형 반사체를 통해서는 차량 수평 측면의 파노라마 영상을 획득할 수 있도록 하였다.
본 연구에서는 기하광학을 사용하여 쌍곡면 반사체를 이용한 영상 시스템에 대한 영상 획득 모델을 얻었다. 영상 획득 모델을 기반으로 용도에 따라 원본 영상을 적절한 보정 영상으로 변환하는 알고리즘을 설계하였다. 쌍곡선 실린더 형 반사체와 쌍곡선 사면 반사체를 이용한 영상은 바닥면을 향하여 설치하고 바닥면에 대한 조감도 영상으로 변환하는 알고리즘을 적용하였으며, 쌍곡선 조합형 반사체의 경우는 획득영상의 상반부와 하반부를 나누어서 영상 보정 알고리즘을 적용하였다. 상부 쌍곡선 실린더 형 반사체에 의한 영상의 경우는 반사체의 쌍곡선 초점을 중심으로 한 Mercator 보정을 적용하였고, 하부 전방향 쌍곡선 반사체에 의한 하반부 영상에는 바닥면을 기준으로 한 조감도 영상으로 변환하는 알고리즘을 적용하였다.

A wide field-of-view (FOV) imaging system is essential for a vehicle around-view monitoring (AVM) system to ensure the safety of driving or parking. this study presents various hyperboloid reflectors for field-of-view image acquisition. It is possible to observe the horizontal side image including the vertical river image surrounding the vehicle by using the image system using the hyperbolic reflector as one camera.
In this paper, we have designed a wide angle image acquisition system using three types of hyperbolic cylinder reflector, hyperbolic slope reflector, and hyperbolic combination reflector. The hyperbolic cylinder reflector is designed to concentrate only the angle of view in the horizontal direction, and it can acquire the road image information of the vehicle floor widely by using it. However, when a hyperbolic cylinder type reflector is used, the camera itself is reflected and an area in which an image is obscured occurs. To solve this problem fundamentally, hyperbolic slope reflector was developed. The hyperbolic slope reflector is designed to tilt the camera by varying the size of the hyperbola of the lower and upper ends of the reflector. This prevents the camera from appearing in the image. Finally, the hyperbolic combination reflector fuses the hyperbolic reflector with the hyperbolic cylinder reflector to obtain the lower image of the vehicle through the lower anterior hyperbolic reflector, and obtains the panoramic image of the horizontal side of the vehicle through the upper hyperbolic cylinder reflector.
In this study, image acquisition model for image system using hyperbolic reflector using geometrical optics was obtained. Based on the image acquisition model, we designed an algorithm to convert the original image into an appropriate corrected image according to the application. The hyperbolic cylinder reflector and the hyperbolic slope reflector are installed toward the bottom surface and converted into the bird''s-eye view image for the bottom surface. In the case of the hyperbolic combination reflector, the image correction algorithm is divided into the upper half and the lower half of the acquired image. Respectively. In the case of the image by the upper hyperbolic cylinder reflector, the Mercator correction is applied around the hyperbolic focal point of the reflector, and the algorithm for converting the bottom image by the lower frontal hyperbolic reflector into the bird''s- eye image.

#AVM 시스템 #catadioptric 시스템 #기하광학

I. 서 론 1
1. 연구의 배경 및 목적 1
II. Catadioptric 시스템의 개요 4
1. 영상 획득 시스템의 구조 4
2. 반사체의 설계 및 특징 8
III. 영상획득 모델 설계 및 영상 보정 알고리즘 10
1. 기하광학 기반의 영상 획득 모델 분석 10
2. 용도에 따른 영상 보정 알고리즘 설계 24
IV. 실험 결과 31
1. 쌍곡선 실린더 형 반사체 31
2. 쌍곡선 사면 반사체 34
3. 쌍곡선 조합형 반사체 37
V. 결 론 40
참고문헌 42
Abstract 44

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