A New Height Estimation Scheme Using Geometric Information of Stereo Camera based on Pan/tilt control

팬/틸트 제어기반의 스데레오 카메라의 기하학적 정보를 이용한 새로운 높이 추정기법

  • 고정환 (광운대학교 차세대 3D 디스플레이 연구센터) ;
  • 김은수 (광운대학교 차세대 3D 디스플레이 연구센터)
  • Published : 2006.02.01

Abstract

In this paper, a new intelligent moving target tracking and surveillance system basing on the pan/tilt-embedded stereo camera system is suggested and implemented. In the proposed system, once the face area of a target is detected from the input stereo image by using a YCbCr color model and phase-type correlation scheme and then, using this data as well as the geometric information of the tracking system, the distance and 3D information of the target are effectively extracted in real-time. Basing on these extracted data the pan/tilted-imbedded stereo camera system is adaptively controlled and as a result, the proposed system can track the target adaptively under the various circumstance of the target. From some experiments using 480 frames of the test input stereo image, it is analyzed that a standard variation between the measured and computed the estimated target's height and an error ratio between the measured and computed 3D coordinate values of the target is also kept to be very low value of 1.03 and 1.18$\%$ on average, respectively. From these good experimental results a possibility of implementing a new real-time intelligent stereo target tracking and surveillance system using the proposed scheme is finally suggested.

본 논문에서는 지능적인 보안 시스템 구현의 새로운 접근 방식으로, 인공지능형 시각 시스템에 기반한 팬/틸트 탑재형 스테레오 카메라의 기하학적 정보를 이용한 사람 키 높이 추정기법을 제안하였다. 제안된 시스템에서는 먼저, 스데레오 카메라에서 입력된 영상으로 부터 YCbCr 컬러 모델과 위상형 상관 기법을 사용하여 표적 얼굴영역의 중심좌표를 검출한 다음, 지능형 시각 시스템에 기반한 팬/틸트 탑재형 스테레오 카메라의 능동적인 제어각도 산출을 통해 표적의 다양한 변화에 관계없이 표적의 3차원 좌표를 실시간적으로 검출하고, 이를 통한 표적 대상의 적응적인 신체 크기 추정을 수행하였다. 각기 다른 신장을 가진 3사람의 다양한 이동경로를 가진 480 프레임의 테스트용 스테레오 영상을 사용한 실험 결과, 표적의 추정된 신체 크기값 역시 계산치 및 측정치 사이의 표준편차가 평균 1.03의 작은 값으로 유지됨은 물론, 제안된 시스템에서 계산된 좌표값과 실제 실험대상으로 참여한 사람의 정확한 실제 위치와의 차이 역시 평균 1.2cm 미만의 오차와 전체적으로 1.18$\%$의 오차를 보임으로써 이를 통한 새로운 실시간 스테레오 표적 감시추적 시스템의 구현 가능성을 제시하였다.

Keywords

References

  1. P. Danielson, 'Video surveillance for the rest of us: proliferation, privacy, and ethics education', 2002 International Symposium on Technology and Society, vol.1 , no.1, pp.162-167, 2002
  2. Mita D. Desai, 'Spotlight mode SAR stereo technique for height computation', IEEE Transactions on Image Processing, vol.6, no.10, pp.1400-1411, 1997 https://doi.org/10.1109/83.624959
  3. J. S. Lee, J. H. Ko, E. S. Kim, 'Real-time stereo object tracking system by using block matching algorithm and optical binary phase extraction joint transform correlator', Optics Communication, vol.191, pp.191-202, 2001 https://doi.org/10.1016/S0030-4018(01)01137-3
  4. J. S. Lee, C. W. Seo, E. S. Kim, 'Implementation of opto-digital stereo object tracking system', Optics Communications, vol. 200, pp.73-85, 2001 https://doi.org/10.1016/S0030-4018(01)01572-3
  5. D. Chai and A Bouzerdoum, 'A Bayesian approach to skin color classification in YCbCr color space', IEEE Region Ten Conference(TENCON' 2000), vol.2, no.1, pp. 421-424, 2000
  6. D. Murray and A Basu, 'Motion tracking with an active camera' IEEE Trans. on Pattern Analysis and Machine Intelligence, vol.16, no. 5, pp.449-459, 1994 https://doi.org/10.1109/34.291452
  7. 고정환, 김은수, 'PID기반의 팬/틸트 제어기를 통한 적응적 스테레오 물체추적 시스템의 구현', 한국 통신학회 논문지, vol.27, no.12A, pp.1235-1244, 2002
  8. R. Hartley and A Zisserman, Multiple view geometry, Cambridge University Press, 2000
  9. K. H. Bae, J. S. Koo, E. S. Kim, 'A new stereo object tracking system using disparity motion vector', Optics Communications, vol. 221, no 13, pp.23-35, 2003 https://doi.org/10.1016/S0030-4018(03)01453-6
  10. Smith, G.D.J., Bors and A.G., 'Height estimation from vector fields of surface normals', 2002 14th International Conference on Digital Signal Processing, vol.2, pp.1031-1034, 2002
  11. 박창주, 고정환, 김은수, '스테레오 영상 보정 알고리즘에 기반한 새로운 중간시점 영상합성 기법', 한국통신학회 논문지, Vol.29, no.5C, pp.632-641, 2004