Stereo Vision System을 이용한 AutoCart

소개글

본 과제는 Stereo Vision을 이용하여 카트와 사물간의 거리를 알아내어 Cart가 복도 등과 같은 곳을 자율 주행 할 수 있도록 하는데 그 목적이 있다. 기존의 Cart는 사람이 직접 밀고 다녀서 물건의 양이 많아지게 되면 힘이 들게 된다. 따라서 이런 불편을 해소하고자 Auto-Cart를 만들게 되었다.
Cart에 설치된 Stereo Vision을 통하여 얻은 두 개의 영상을 이용하여 영상처리를 거친 후 카트와 사물간의 거리를 알아낸다. 그리고 추적하고자 하는 대상체에 특정 색상을 입혀서 다른 것에 영향을 받지 않게 하였다. 즉, 색상 트래킹을 통해 그 대상체만을 계속 추적하도록 함과 동시에 Stereo Vision을 통해서 얻은 깊이 값을 이용하여 그 대상체를 정확히 추적하면서 자율 주행을 할 수 있도록 구현하였다.
이와 같이 Stereo Vision을 설치함으로써 대상체를 추적하는 동시에 거리에 따른 속도제어를 하며 Cart가 동작을 할 수 있게 되었고 초음파, 적외선 등 거리 센서를 달아서 전방, 측면의 장애물을 감지하여 회피할 수 있도록 구현하였다.

목차

I. Abstract
II. 서론
1. 선정 동기
2. 개발 목표
III. 본론
1. 시스템 구성도
1-1. 시스템 구성도
1-2. Graphic User Interface
2. Stereo Vision System
2-1. Bumblebee
2-1.1. 전처리(Pre-processin) 과정
2-2.2. 스테레오(Stereo processing) 과정
2-2. 거리 측정 원리
3. Image Processing
3-1. RGB To HSI & RGB To YCbCr
3-2. Labeling
3-3. Find Center Pixel
3-4. Find Border
4. Hardware 및 Motor Control
4-1. Hardware 구성
4-2. 거리센서(초음파, 적외선)
4-3. Serial 통신
4-4. Motor control
IV. 결론
1. 연구 결과
2. 추후 연구 방향
V. References (참고문헌)
VI. Appendix (부록)

본문내용

근래에 들어서 대형 할인마트가 많이 등장하고 있다. 예전에는 매일 시장에 가서 장을 봤던 일들이 요즘에는 주말에 가족과 함께 대형 할인마트에 가서 쇼핑을 하는 일이 드물어 졌다. 예전에는 바구니는 주로 이용하였지만 요즘은 살 것들이 많다보니 주로 Cart를 이용해서 쇼핑을 보게 되곤 한다. 그러나 한꺼번에 물건을 많이 사다 보니 Cart가 무거워져서 끌기에 힘이 많이 들게 된다. 따라서 이런 불편을 해소하고 좀 더 편리하고 즐거운 쇼핑이 될 수 있도록 하고자 본 연구를 하게 되었다. 비단 쇼핑에서 쓰이는 Cart뿐 아니라 무거운 물건을 나르는 많은 곳에서 사용되고 있는 Cart가 좀 더 편리하게 많이 쓰일 수 있도록 본 연구를 하게 되었다.
본 연구에서는 Cart에 Stereo Vision System을 설치하여 획득한 두 개의 영상을 이용하여 영상처리를 거친 후 카트와 사물간의 거리를 측정하고 시리얼 통신을 통해 거리 값을 제어부에 전송한 뒤 모터의 속도 및 방향을 제어하여 Cart가 자율 주행 할 수 있도록 구현하는데 목표를 두었다. 영상처리 단계에서는 다른 물체에 영향을 받지 않고 우리가 추적하고자 하는 대상체만 따라서 주행할 수 있도록 하는 알고리즘을 개발하고 Cart와 대상체간의 거리 측정 및 중심점의 좌표 값을 획득할 수 있는 알고리즘을 개발할 것이다. 그리고 Cart의 전면부와 측면부에 센서를 설치하여 장애물에 부딪히지 않고 주행하는데 지장이 없도록 구현하는데 목표를 두었다.

1-1. 시스템 구성도
Stereo Vision System으로부터 대상체에 대한 두 개의 영상을 획득한다. 획득한 두 개의 영상을 PC로 전송하여 영상처리를 수행한다. 영상처리를 통해서 Cart와 대상체간 거리를 측정하고 영상에서 대상체의 중심 좌표 값을 계산한다. 측정한 두 개의 값을 시리얼 통신을 통하여 ATmega128로 전송하게 된다.

참고 자료

(1) 조규상, 스테레오 비전을 이용한 미로의 패턴인식, 한양대(석사학위논문), 1988

(2) 심영석, 3차원 정보를 얻기 위한 Stereo Vision System에 관한 연구,
한양대(석사학위논문), 1988

(3) 정창성, 스테레오 매칭을 이용한 3D 공간상의 객체영상획득,
충남대(석사학위논문), 2002

(4) 강동중, 하종은, Visual C++을 이용한 디지털 영상처리, 사이텍 미디어, 2005

(5) (주) 사이로드, www.cylod.com

(6) Point Grey Research, www.ptgrey.com