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

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

두 개의 공면점을 활용한 타원물체의 3차원 위치 및 자세 추정

3-D Pose Estimation of an Elliptic Object Using Two Coplanar Points

  • 김헌희 (광운대학교 예술로봇연구소) ;
  • 박광현 (광운대학교 로봇학부) ;
  • 하윤수 (한국해양대학교 IT공학부)
  • 투고 : 2011.10.11
  • 심사 : 2012.06.27
  • 발행 : 2012.07.25
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초록

본 논문은 3차원 공간상에 존재하는 타원형 물체의 위치 및 자세 추정 기법을 다룬다. 영상에 투영된 타원특징을 해석하여 원래의 타원에 대한 3차원 자세정보를 구하는 것은 어려운 문제이다. 본 논문은 타원특징의 3차원 정보를 추출하기 위하여, 두개의 공면점을 도입한 위치 및 자세 추정 알고리즘을 제안한다. 제안된 방법은 모델과 영상좌표계에서 각각 정의되는 타원-공면점에 대한 대응쌍이 주어질 때 두 좌표계에 대한 동차변환행렬의 유일해를 결정한다. 타원-공면점은 폴라리티를 기반으로 원근변환에 불변하는 한 쌍의 삼각특징으로 변환되며, 삼각특징들로부터 평면 호모그래피가 추정된다. 카메라 좌표계에 대한 물체 좌표계의 3차원 위치 및 자세 파라미터들은 호모그래피 분해를 통해 계산된다. 제안된 방법은 3차원 자세 및 위치 추정 오차의 분석과 공면점의 위치에 따른 민감도의 분석을 통해 평가된다.

This paper presents a 3-D pose (position and orientation) estimation method for an elliptic object in 3-D space. It is difficult to resolve the problem of determining 3-D pose parameters with respect to an elliptic feature in 3-D space by interpretation of its projected feature onto an image plane. As an alternative, we propose a two points-based pose estimation algorithm to seek the 3-D information of an elliptic feature. The proposed algorithm determines a homogeneous transformation uniquely for a given correspondence set of an ellipse and two coplanar points that are defined on model and image plane, respectively. For each plane, two triangular features are extracted from an ellipse and two points based on the polarity in 2-D projection space. A planar homography is first estimated by the triangular feature correspondences, then decomposed into 3-D pose parameters. The proposed method is evaluated through a series of experiments for analyzing the errors of 3-D pose estimation and the sensitivity with respect to point locations.

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참고문헌

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