An Efficient Algorithm for 3-D Range Measurement using Disparity of Stereoscopic Camera

스테레오 카메라의 양안 시차를 이용한 거리 계측의 고속 연산 알고리즘

The ranging systems measure range data in three-dimensional coordinate from target surface. These non-contact remote ranging systems is widely used in various automation applications, including military equipment, construction field, navigation, inspection, assembly, and robot vision. The active ranging systems using time of flight technique or light pattern illumination technique are complex and expensive, the passive systems based on stereo or focusing principle are time-consuming. The proposed algorithm, that is based on cross correlation of projection profile of vertical edge, provides advantages of fast and simple operation in the range acquisition. The results of experiment show the effectiveness of the proposed algorithm.

거리 계측 시스템은 물체까지의 거리를 삼차원 좌표계에서 측정하는 장치이다. 군용 장비나 건설, 항해, 검사 조립, 로봇 비전 등에 널리 사용되는 무접촉식 원격 거리 계측(ranging) 시스템은 자동화 응용에 매우 중요하다. 계측 방식은 active와 passive방식으로 구분되는데, active방식은 laser나 microwave, 초음파 등의 time of flight를 이용하거나 레이저 조사(illumination)에 대한 카메라 영상을 해석하는 등의 다양한 방식이 있으나 장치가 복잡하며, passive 방식은 stereo camera의 양안영상을 이용하거나 focus특성을 이용하는 방식 등이 있으나 대부분 연산시간이 많이 요구된다. 본 연구에서는 수동식 스테레오 카메라에서 양안시차를 산출하여 triangulation으로 목표전의 거리를 측정하는 방식에서, 연산 시간이 많이 소요되는 과정을 고속으로 처리하는 새로운 방식을 제안하였다. 즉, 목표점에서의 양안 edge 영상을 구하고, 이 영상의 projection profile을 cross correlation하여, 시차를 고속으로 산출해 거리를 구하는 알고리즘을 제안하였으며, 이 방식의 효율성을 실험 결과를 통하여 보였다.