일반화된 허프변환은 임의의 형태의 2차원 모델을 입력영상에서 탐지 및 추출하는데 사용되어지는 효과적인 방법이다. 그러나 일반화된 허프변환의 단점으로 실행시간이 오래 걸린다는 것과 과도한 메모리 사용을 들 수 있다. 그래서 현재까지의 대부분의 연구는 일반화된 허프변환의 실행시간과 메모리 사용량을 줄이는데 집중되어왔다. 그러나 실행시간과 메모리 사용을 줄여서 개선된 알고리즘이 입력 영상에 존재하는 노이즈를 고려할 경우 어떤 성능을 제공하는가는 여전히 불분명하다. 그러므로 본 논문은 일반화된 허프변환의 성능 평가를 위한 새로운 프레임워크를 제안한다. 이를 위해 일반화된 허프변환을 신호탐지 이론의 탐지기로 간주하며 ROC 커브를 사용해서 일반화된 허프변환의 성능을 정의한다. 마지막으로 입력 영상에서의 노이즈를 고려한 정량적인 성능 평가가 가능함을 보인다.
회전다중 홀로그램을 이용하여 일반화된 Hough 변환 필터를 광학적으로 제작할 수 있음을 설명하였다. 제안된 방법의 타당성을 실험적으로 보이기 위해 선소와 원을 동시에 검출하는 필터를 회전다중과 각다중을 사용하여 제작하였다. 몇몇 패턴에 대한 Hough 변환의 기초 실험 결과를 보고한다.
허프변환은 이미지 영역에서 패러미터 영역으로의 변환을 통해 주어진 이미지에서 모델 인스턴스를 추출해내는 방식으로 허프변환된 결과는 패러미터 영역 좌표에 해당하는 Cell 카운터들의 히스토그램 형태가 된다. 다음 단계로 임계값을 정한 후 이를 상회하는 카운터 값에 해당하는 패러미터 값을 통해 모델 인스턴스를 추출하게 되는데 일반적으로 그 임계값은 최고 Cell 카운터 값의 일정 부분에 해당하는 값을 주로 선택하게 된다. 임계점이 너무 낮을 경우 잘못된 모델 인스턴스를 추출할 가능성이 있으며(false positives) 반대로 너무 높은 임계점을 선택할 경우 존재하는 모델 인스턴스를 추출해내지 못하는 오류(false negatives)를 초래하게 된다. 본 논문에서는 일반화된 허프변환(Generalized Hough Transform) 적용 시 패러미터 영역에서의 Cell 카운터 값의 임계점 선택을 위한 방법으로 확률적인 접근방식을 제시하며 이를 위해 Cell 카운터 분포에 해당하는 조건부 확률을 도출하여 과학적인 임계점 선택이 가능함을 입증한다.
일반화된 허프변환(GHough)은 임의의 2차원 모델 추출을 위해 사용되는 유용한 기법이다. 그러나 GHough는 모델의 회전과 축척 관련 사전 정보가 없을 경우 모든 경우의 수를 나열하는 변환 방식을 택하기 때문에 4차원 패러미터 배열이라는 방대한 메모리 사용이 불가피하며 실행시간 또한 오래 걸릴 수밖에 없다. 이를 개선하기 위해 제안된 몇몇 n-to-1 변환 방식 들은 4차원 대신 2차원 패러미터 배열 사용만으로도 임의의 모델 추출을 가능케 한 반면 2차원 패러미터 공간에 던져지는 무작위 투표 때문에 모델 추출 오류 가능성 또한 높다 하겠다. 본 논문은 이와 같은 2차원 패러미터 공간에 던져지는 무작위 투표를 감소시키기 위한 방안으로 모델 내부의 추가적인 그레디언트 정보 활용을 제안하며 모델 윤곽선 정보에 추가로 모델 내부 그레디언트 정보를 활용할 경우 2차원 패러미터 공간에 던져지는 무작위 투표수를 효과적으로 줄일 수 있으며 따라서 실행시간 또한 단축될 수 있음을 실험을 통해 입증한다.
In this research, a mesh connected VLSI structure is proposed for the real time computation of the generalized Hough transform(GHT). The purpose of the research is to design a generalized Hough transformer that can be realized as a single chip processor. The GHT has been modified to yield a highly parallel structure consisting of simple processing elements(PEs) and communication networks. In the proposed structure, the GHT can be computed by first assigning an image pixel to a PE and performing shift and add operations. The result of the CAD circuit simulation shows that it can be computed in the time proportional to the number of pixels in the pattern. In addition to the Hough transformer, the peak detector has been designed to reduce 1)the number of the I/O operations between the transformer and the host computer and 2) the host computer's burden for peak detection by transmitting only the local peaks detected from the transformed accumulator. It is expected that the proposed single chip Hough transformer with peak detector makes a fast and inexpensive edge based object recognition systems possible for many industrial and military applications.
본 논문에서는 모델에 기반한 2차원 영상인식 알고리즘 중에 하나인 일반화된 허프변환(Generalized Hough Transform)에 대하여 색상정보까지 포함할 수 있도록 기존의 알고리즘을 확장하는 방법을 제시하였고, 이에 의한 실험결과를 간단히 고찰하였다. 기존의 일반화된 허프변환은 대상물의 윤곽선 정보에 기반을 두었기 때문에, 윤곽선 정보가 일치하면 대상물의 색상이나 명암분포가 달라도 동일한 대상물로 인식할 가능성이 있다. 따라서, 일반화된 허프변환을 확장하여 대상물의 모델링과 인식과정에 색상정보(chromatic information)를 포함한다면 2D 영상인식시 컬러정보를 활용할 수 있는 장점이 있다. 여기에서는 실제로 모델링 과정과 인식과정에서 색상정보를 반영하기 위한 간략한 방법과, 이에 따른 실험결과를 제시하였다. 간단한 2D 위치변환이 존재하는 실험에서 윤곽선의 모양이 거의 일치하더라도 색상이 다른 대상물이 존재할 경우에 이를 올바로 구분할 수 있었다.
본 논문에서는 광학적 Hough변환(HT) 결과로부터 입력영상에 존재하는 타원의 정보를 찾는 새로운 방법을 제안하였다. 제안된 방법은 일반화된 타원 수식을 직선에 대한 HT 수식에 대입해서 타원에 대한 포락선 방정식을 구한 후, 포락선의 정보를 이용해 타원을 찾는데 필요한 다섯 개의 변수들을 수식적으로 유도하였다. 제안된 방법을 사용하여 최악의 경우에도 약 94%의 정확도로 타원의 정보를 추출할 수 있음을 컴퓨터 시뮬레이션을 통하여 확인 하였다. 시뮬레이션 결과와 실험 결과를 비교하기 위하여 HT 컴퓨터형성홀로그림(CGH) 필터를 사용하여 광학적 실험을 수행하였다. 실험을 통하여 광학적HT 결과가 이론적인 시뮬레이션 결과와 유사함을 확인하였다.
본 논문에서는 MPEG2 비디오 스트림에서 완전한 복호화 과정없이 직접 얻을 수 있는 압축 정보들을 이용하고 간단하고 효과적인 카메라 움직임(Camera Operation) 정보 추출방법을 제안하였다. 제안된 방법은 순서적이지 못한 움직임 벡터를 갖는 MPEG2 비디오 스트림에서, 선지식으로 알고있는 예측 프레임들의 속성을 이용하여 움직임 벡터(motion Vector)로부터 광 플로우(optical flow)를 추출하였으며, 일반화된 Hough 변환기법 이용하여 카메라 움직임 모델의 기본 요소인 팬(Pan), 틸트(Tilt), 줌(Zoom) 등을 근사적으로 추정하였다. 제안된 방법은 농구경기 및 축구경기 비디오에 대해 적응하여 기존의 최소자승방법(Least Mean Square) 방법보다 양호한 실험결과를 얻을 수 있었다. 제안된 카메라 움직 추정은 비디오 스트림에서 직접 정보를 얻음으로써 계산속도의 향상은 물론, 카메라의 움직임을 활용하는 내용기반의 비디오 검색 및 분석에서 유용한 요소 기술이 되리라고 기대된다. 또한 MPEG2 비디오 스트림에서 이러한 개발 기술들은 압축영상을 복호화 하지않고 객체들의 움직임만을 탐색하거나 추적하는데 활용될 것으로 예상된다.
이 논문은 주어진 영상에 존재하는 물체를 자동적으로 탐지하기 위한 시간과 공간 효율적인 방법을 소개한다. 일반화 허프 변환(Generalized Hough Transform: GHT)은 다양한 모양의 물체를 찾기 위해 자동 물체 탐지를 하는 강력한 템플릿(template) 매칭 알고리즘이다. 다양한 모양과 크기의 물체를 찾기 위해 서로 다른 많은 템플릿을 GHT에 적용해야 한다. GHT로 찾아진 모든 경계선은 보다 정교한 경계선을 찾기 위한 초기 외곽선으로 사용된다. 그러나, GHT의 주요 단점은 과도한 시간과 공간을 요구하는 것이다. 이런 단점을 극복하기 위해서, 제안된 알고리즘은 공간 효율적 방법인 반복적 GHT(iterative GHT: IGHT)를 사용한다. 또한, 원래 영상의 크기를 이분의 일 크기와 사분의 일 크기로 줄여서 다중 해상도 탐색을 이용한다. 사분의 일 영상에서 첫 번째 IGHT를 수행하여 획득한 정보를 이용하고, 세포 크기의 범위를 줄여 이분의 일 크기의 영상에서 탐색공간을 제한한다. 이분의 일 크기의 영상에서 두 번째 IGHT를 수행한 후, 세포핵은 세부 탐색에 의해 찾아지고, 정확한 경계선을 결정하기 위한 에지 정보에 의해 분할된다. 실험결과는 이 방법이 정확도의 손실이 없으면서, 수행시간과 메모리 사용을 줄이고 있음을 보여준다.
Locating reinforcing bars, in particular to know their accurate depths, is very important in radar inspection of concrete structures. By the way, an accurate depth estimation of reinforcing bars in concrete structures by the radar is not easy because the microwave propagation velocity in test area is generally unknown. This problem can be solved by generalized Hough transformation technique. Using this technique, the microwave propagation velocity in test area can be detected from the radar image, which appear as hyperbolas conveying the velocity information in their shape. A developed speed-up technique for the computation of the Generalized Hough transformation is also investigated in this study. As a result, although it becomes difficult to locate reinforcing bars when multiple parallel bars lying too close together, there is a possibility of detecting accurate depths of reinforcing bars in test area by the proposed method
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[게시일 2004년 10월 1일]
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