Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea SC (전자공학회논문지SC)

The Institute of Electronics and Information Engineers (대한전자공학회)
권호 표지

Distance Measurement of Small Moving Object using Infrared Stereo Camera

적외선 스테레오 카메라를 이용한 소형 이동체의 거리 측정

  • Oh, Jun-Ho (Dept. Electronics and Computer Engineering, Hanyang University) ;
  • Lee, Sang-Hwa (Dept. Electronics Engineering and Computer Science, Seoul National University) ;
  • Lee, Boo-Hwan (Agency for Defense Development) ;
  • Park, Jong-Il (Dept. Electronics and Computer Engineering, Hanyang University)
  • 오준호 (한양대학교 전자컴퓨터 통신공학과) ;
  • 이상화 (서울대학교 전자컴퓨터공학부) ;
  • 이부환 (국방과학연구소) ;
  • 박종일 (한양대학교 전자컴퓨터 통신공학과)
  • Received : 2011.07.07
  • Accepted : 2012.05.07
  • Published : 2012.05.25
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Abstract

This paper proposes a real-time distance measurement system of high temperature and high speed target using infrared stereo camera. We construct an infrared stereo camera system that measure the difference between target and background temperatures for automatic target measurement. First, the proposed method detects target region based on target motion and intensity variation of local region using difference between target and background temperatures. Second, stereo matching by left and right target information is used to estimate disparity about real-time distance of target. In the proposed method using infrared stereo camera system, we compare distances in three dimension trajectory measuring instrument and in infrared stereo camera measurement. In this experiment from three video data, the result shows an average 9.68% distance error rate. The proposed method is suitable for distance and position measurement of varied targets using infrared stereo system.

본 논문에서는 스테레오 적외선 카메라를 이용하여 소형 및 고온으로 날아가는 이동체의 거리를 실시간으로 측정하는 시스템을 제안한다. 이동체와 주변 환경의 온도 차이를 측정하고 고속으로 이동하는 소형 이동체의 거리를 자동으로 측정하기 위하여 적외선 스테레오 카메라 시스템을 구축하였다. 우선 적외선 카메라를 이용하여 취득한 고온의 이동체 영상으로부터 주변의 온도분포와 이동체간의 온도차를 이용하여 이동체영역을 검출하고, 이동체의 움직임 정보와 적외선 카메라 영상의 밝기정보를 결합하여 이동체를 추적한다. 좌우 적외선 카메라 영상에 대하여 각각 추출된 이동체 영역을 중심으로 스테레오 정합을 수행하여 시차정보를 추정하고, 카메라 파라미터와 시차정보를 이용하여 실시간으로 이동하는 이동체의 거리를 추정한다. 본 논문에서 제안하는 적외선 스테레오 카메라 시스템을 검증하기 위하여 고온의 이동체를 촬영할 때, 3차원 궤적(x,y,z) 측정기를 함께 가동하여 이동체가 이동하는 거리를 측정하여 이를 기준 거리(ground truth)로 설정하였다. 3차례의 비디오 데이터로부터 실험한 결과, 적외선 스테레오 카메라를 이용한 고온/소형 이동체의 거리오차 측정 결과는 평균적으로 9.68%로 추정되었다. 스테레오 적외선 카메라의 타이밍 문제(jitter)를 고려하면, 실제로 추정 오차는 줄어들 것으로 판단되기 때문에, 향후 적외선 카메라를 이용하는 다양한 이동체의 거리 및 위치를 측정하는데 응용할 수 있을 것으로 기대된다.

Keywords

References

  1. S. D. Deshpande, M. H. Er, V. Ronda and P. Chan, "Max-Mean and Max-Median filters for detection of small-targets," Proc. SPIE, 3809, pp. 74-83, 1999.
  2. F. Zhang, C. Li and L. Shi, "Detecting and tracking dim moving point target in IR image sequence," Infrared Physics & Technology, 46, pp. 323-328, 2005. https://doi.org/10.1016/j.infrared.2004.06.001
  3. Y. Gu, C. Wang, B. Liu and Y. Zhan, "A Kernel-Based Nonparametric Regression Method for Clutter Removal in Infrared Small-Target Detection Applications," IEEE Geoscience and Remote Sensing Letters, vol.7, no.3, pp.469-473, July 2010. https://doi.org/10.1109/LGRS.2009.2039192
  4. A. P. Tzannes and D. H. Brooks, "Temporal filters for point target detection in IR imagery," Proc. SPIE. 3061, pp. 508-520, 1997.
  5. 선선구, "적외선영상에서 질감 특징과 신경회로망 을 이용한 표적탐지," 대한전자공학회, 제47권, SC 편, 제5호, 2010년.
  6. D. Scharstein and R. Szeleiski, "A taxonomy and evaluation of dense two frame stereo correspondence algorithm," International Journal of Computer Vision, vol. 47, no.1/2/3, pp. 7-42, 2002. https://doi.org/10.1023/A:1014573219977
  7. Sang Hwa Lee and Siddharth Sharma, "A real-time stereo matching using GPU programming," Proc. of IPIU, 제주도, 2011년 2 월.
  8. 오준호, 이상화, 이부환, 박종일, "표적 모델 기반 근거리 소형 표적 탐지" 대한전자공학회 추계학술 대회, pp. 409-410, 2010.
  9. Z. Zhang, "A flexible camera calibration by viewing a plane from unkown orientations," proceedings of the 7th International Conference on Computer Vision pp. 666-673, Corfu, Semtember 1999.
  10. O. Riou, S. Berrebi, and P. Bremond, "Nonuniformity correction and thermal drift compensation of thermal infrared camera," Proc. SPIE 5405, pp. 294-302, 2004.