정규상호상관 기반의 이미지 유사도 비교방법은 조명차 등에 강인한 특성이 있어 널리 사용되어 왔으나, 비효율적인 연산구조로 인해 실시간 연산을 요구하는 임베디드 시스템과 같은 응용분야에서는 적용하는 데 한계가 있었다. 본 논문에서는 효율적 연산방법을 통해 실시간 이미지 유사도 비교가 가능한 정규상호상관 기반의 하드웨어 연산구조를 제안한다. 제안된 구조는 적분이미지 기반의 윈도우 연산 방법을 사용하여 정규상호상관 함수의 윈도우 영역의 합 연산과정을 효율적으로 처리한다. 이를 위해 화소 입력과 동시에 적분이미지 생성이 가능한 구조와 메모리 효율적인 부분화 적분이미지 방법을 적용하여 적분이미지 생성과정에서의 부담을 최소화 한다.
본 논문에서는 특징점 정합을 통한 객체인식, 파노라마 이미지 생성, 3차원 영상 복원 등에 사용될 수 있는 알고리즘 중 대표적인 SURF 알고리즘 기반 특징점 추출기의 하드웨어 구조 설계 및 FPGA 검증 결과에 대해 기술한다. SURF 알고리즘은 크기와 회전변화에 강한 특징점과 서술자를 생성함으로써 객체인식, 파노라마 이미지 생성, 3차원 영상 복원 등에 활용될 수 있다. 하지만 ARMl1(667Mhz) 프로세서와 128Mbytes의 DDR 메모리를 사용하는 임베디드 환경에서 실험결과 VGA($640{\times}480$) 해상도 C영상의 특정점 추출 처리 시약 7,200msec의 시간이 걸려 실시간 동작이 불가능한 것으로 파악되었다. 본 논문에서는 SURF 알고리즘의 핵심 요소인 적분 이미지 메모리 접근 패턴을 분석하여 메모리 접근 횟수와 메모리 사용량을 줄이는 방법을 이용해 실시간 동작이 가능하도록 하드웨어로 설계하였다. 설계된 하드웨어를 Xilinx(社)의 Vertex-5 FPGA 를 이용하여 검증한 결과 l00Mhz 클록에서 VGA 영상의 특징점 추출시 약 60frame/sec로 동작하여 실시간 응용으로 충분함을 알 수 있다.
인상이나 감성적 기호가 구매에 영향을 주는 제품군의 디과인에 있어서는 사용자 시점으로부터의 감성적 평가를 디자인 프로세스의 보다 상류단계에서부터 실시하여 그 결과를 아이디어 스케치 개량을 위한 유효한 정보로서 피드백시킬 필요가 있다. 한편 감성적 평가에 있어서, SD법(의미미분척도법)으로 대표되는 종래의 이미지 평가에서는 계측대상을 [집단적인]경향으로 취급하여 독립적으로 판단을 하도록 요구되어져 왔다. 그러나 이러한 SD법적 평가만으로는 사물인지과정에 있어서 인간의 유연한 유사성 판단능력을 평가에 반영시키기에는 불충분하다. 따라서 본 연구에서는, 직감적 판단에 의한 자극의 분류와, 계층분석법 및 퍼지적분법에 기초를 둔 계층적 이미지 평가 방법을 제안하였다. 평가 프로세스는 평가 자극 및 평가 항목의 직감적 분류, 동일 카테고리 내에서의 대표예의 선정, 각 자극의 이미지평정, 피지적분법에 의한 우선도의 산출 등의 순서에 따라 진행되며, 이러한 평가 프로세스를 상호대화적인 환경하에서 수행하기 위한 평가지원용 소프트웨어를 개발하였다.
본 고는 image의 pattern을 identify하기 위해 그 image data의 FFT(Fast Fourier Transform)를 취한 후 에너지 스펙트럼의 크기를 폐적분한 값으로 부터 original input object와 비교대상의 object에 대한 mean square error 값의 차이를 시뮬레이션한 결과 얻은 threshold value와 비교함으로써 matching 을 구현하기 위함이다. Vax11-780/vms와 Fortran77 Language를 사용하여 시뮬레이션을 수행하였으며 Tektronix graphic terminal이 digitized된 이미지의 모니터용으로 사용되었다.
본 논문에서는 이미지에 대한 공간 특성(Spatial properties) 및 통계적 특성(Statistical properties)을 포함한 특징이미지를 구성하고, 지역 분산 크기를 이용한 공분산 행렬을 생성하여 텍스쳐 분류에 이용함으로서 조도(illumination) 및 노이즈(Noise) 그리고 회전(Rotation)에 강인한 텍스쳐 분류 방법을 제안한다. 또한 영역 합계의 빠른 연산을 위해 사용된 중간 이미지 표현인 적분 이미지(Integral Image)를 이용함으로서 텍스쳐 검출 프로세스의 수행 시간을 최소화 하는 방법을 제공한다. 제안한 방법의 성능 평가를 위해 브로다츠(Brodatz) 질감 이미지를 이용하여 잡음 추가 및 히스토그램 명세화 그리고 회전 이미지를 생성하여 실험하였으며, 96% 이상의 성능을 얻을 수 있었다.
합산영역테이블은 이미지 픽셀 주변 임의의 사각 영역 내 픽셀 값의 합을 4개 픽셀의 합차로 표현할 수 있는 자료구조이다. 그러나 합산영역테이블은 픽셀의 값을 한쪽 모서리에서 다른 쪽 모서리로 순차 누적하므로, 이미지의 크기가 큰 경우에 부동소수점 방식의 표현 범위를 초과하는 문제가 일어날 수 있다. 이를 해결하기 위해 본 논문은 선형 회귀분석을 이용하여 이미지를 근사하고, 회귀분석식과의 차이만을 누적하여 정밀도 누적 오차를 감소시킬 수 있는 제안한다. 또한, 이미지의 복원 시 회귀분석식의 합을 2중 적분을 이용하여 상수시간에 구할 수 있는 방법을 함께 제안 한다. 이미지의 복원에 대한 실험을 수행하였고, 결과는 제안하는 방식이 일반적인 고정오프셋 방식보다 누적 오차를 감소시킴을 보였다.
본 논문에서는 지하 탐사용 레이다를 이용하여 공사현장에 매설된 파이프 또는 케이블의 위치를 파악하는 법 과 이에 따른 새로운 근사 이미지 추출 방법을 제안하였다. 기본 원리는 매설 구조물에 의해 산란된 광대역펄스 산란신호의 지연시간과 크기 복원에 기초를 두고 있다. 산란신호의 정확한 측정을 위해 레이다 탐색경로에 따른 수신신호의 절대치 적분 방법을 사용하였고, 이로 인해 다양한 지면 상태 하에서도 선명한 이미지 추출이 가능 하였다. 분산과 손실특성을 나타내는 다항 Debye모텔을 사용하여 지하매질을 기술하였고, 모의 실험은 FDTD 방법을 사용하였다. 본 논문에서 제안한 이미지 추출방법은 시간영역에서의 전파 경로추적이라는 새로운 방법을 사용하였고, 이를 이용하여 구조물의 위치를 탐색하였다.
저조도 환경에서 영상 이미지의 콘트라스트가 낮고 식별이 어려운 문제를 목표로 사람의 시각 감지 기반의 콘트라스트 적응 보상 증진 알고리즘을 제안한다. 첫째, 저조도 환경에서 평균 밝기, 평균 대역폭 요인의 영상 이미지 특징 요인을 추출하고, 원본 영상의 회색/색도 차이에 따라 사람의 시각적 콘트라스트 해상도 보상의 수학적 모델을 설정하며, 실제 컬러의 3원색에 대해 각각 비례 적분하여 보상한다. 다음으로 보상 정도가 명시각 차이를 적절하게 구별할 수 있는 것보다 낮을 때 보상 임계값 선형 보상이 명시각에서 전체 대역폭으로 설정된다. 마지막으로 주관적인 이미지 품질 평가와 이미지 특성 요인을 결합하여 비례 계수를 보상하는 자동 최적화 모델을 구축한다. 실험 테스트 결과는 영상 이미지 적응 증진 알고리즘이 우수한 증진 효과와 우수한 실시간 성능을 가지며 다크 비전 정보를 효과적으로 마이닝할 수 있으며 다양한 시나리오에서 널리 사용될 수 있음을 보여준다.
지하 탐사용 레이더를 이용하여 지하에 매설된 구조물의 위치를 파악하고 그에 따른 근사 이미지의 추출 방법을 제안하였다. 기본원리는 구조물에 의해 산란되어 수신 안테나로 유입되는 펄스신호의 지연시간과 크기를 측정하는 데 있으며, 측정의 실용성을 위하여 레이더 탐색경로에 따른 수신신호의 절대치 적분 방법을 사용하였다. 일반적으로 지하매질은 침투 주파수에 따라서 다양한 분산 및 손실 특성을 나타내는데, 이러한 매질 특성은 다항 Debye 모델을 이용하여 기술되었다. 3차원 전파(電波) 전파(傳播)를 위한 시뮬레이션에는 FDTD(Finite Difference Time Domain) 방법을 사용하였다.
본 논문에서는 특징점 기반 시각 구동 제어 시스템을 이용하여 파라미터 불확실성을 가지는 로봇 매니플레이터에 대한 강인 제어기를 제안한다. 시스템 내부 서부 루틴인 동력학 제어부에 적분 작용을 포함시켜 파라미터 변동에 의한 로봇 매니플레이터의 정상 상태 오차를 개선하기 위하여 시스템 내부 서부 루틴인 동력학 제어부에 적분 작용을 포함되도록 하였다. 이적분 작용은 이미지 평면상의 특징점 추정 오차도 개선시킨다. 폐루프 시스템의 안정도는 Lyapunov 기법에 의하여 해석한다. 5링크 2 자유도의 로봇에 적용한 컴퓨터 시뮬레이션 및 실험을 통하여 제안된 제어기법의 실용성을 보인다. .
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[게시일 2004년 10월 1일]
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