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무인 비행체 충돌 회피를 위한 이동 객체 검출 장치 및 방법

  • 기술번호 : KST2019035497
  • 담당센터 : 서울서부기술혁신센터
  • 전화번호 : 02-6124-6930
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요약, Int. CL, CPC, 출원번호/일자, 출원인, 등록번호/일자, 공개번호/일자, 공고번호/일자, 국제출원번호/일자, 국제공개번호/일자, 우선권정보, 법적상태, 심사진행상태, 심판사항, 구분, 원출원번호/일자, 관련 출원번호, 기술이전 희망, 심사청구여부/일자, 심사청구항수의 정보를 제공하는 이전대상기술 뷰 페이지 상세정보 > 서지정보 표입니다.
요약 본 발명은 고정 카메라를 위한 백그라운드 분리 알고리즘을 무인 비행체 환경과 같은 이동 카메라에 적용할 수 있도록 함으로써 우수한 성능의 알고리즘을 자원이 한정된 UAV 환경에 용이하게 적용할 수 있도록 한 무인 비행체 충돌 회피를 위한 이동 객체 검출 장치 및 방법에 관한 것으로, 고정 카메라에서는 우수한 성능을 제공하지만 무인 비행체(UAV)와 같은 이동 카메라 환경에서는 사용할 수 없었던 GMM(Gaussiann mixture model) 기반 BS(background subtraction)알고리즘을 UAV에 탑재된 센서로부터 모션 정보를 제공 받아 카메라의 움직임(ego-motion)을 효과적으로 보정하여 배경이 객체로 인식되는 문제를 해결함으로써 제한된 자원을 가지는 UAV에 복잡도가 낮은 GMM 기반 BS 알고리즘을 적용할 수 있으며, 이를 통해 높은 성능의 실시간 이동 객체 검출 성능을 제공할 수 있는 효과가 있다.
Int. CL B64D 47/08 (2006.01.01) B64C 39/02 (2006.01.01) H04N 5/232 (2006.01.01) G06T 7/70 (2017.01.01) G08G 5/04 (2006.01.01)
CPC B64D 47/08(2013.01) B64D 47/08(2013.01) B64D 47/08(2013.01) B64D 47/08(2013.01) B64D 47/08(2013.01) B64D 47/08(2013.01)
출원번호/일자 1020160086390 (2016.07.07)
출원인 한국항공대학교산학협력단
등록번호/일자 10-1806453-0000 (2017.12.01)
공개번호/일자
공고번호/일자 (20171207) 문서열기
국제출원번호/일자
국제공개번호/일자
우선권정보
법적상태 등록
심사진행상태 수리
심판사항
구분 신규
원출원번호/일자
관련 출원번호
심사청구여부/일자 Y (2016.07.07)
심사청구항수 32

출원인

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번호 이름 국적 주소
1 한국항공대학교산학협력단 대한민국 경기도 고양시 덕양구

발명자

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번호 이름 국적 주소
1 정윤호 대한민국 경기도 파주시 책향기로 ***, **
2 조재찬 대한민국 서울특별시 은평구
3 윤경한 대한민국 대전광역시 서구
4 정용철 대한민국 서울특별시 노원구

대리인

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번호 이름 국적 주소
1 특허법인메이저 대한민국 서울특별시 강남구 테헤란로**길 **, *층(역삼동, 쓰리엠타워)

최종권리자

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번호 이름 국적 주소
1 한국항공대학교산학협력단 경기도 고양시 덕양구
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번호 서류명 접수/발송일자 처리상태 접수/발송번호
1 [특허출원]특허출원서
[Patent Application] Patent Application		 2016.07.07 수리 (Accepted) 1-1-2016-0660069-97
2 [출원서등 보정]보정서
[Amendment to Patent Application, etc.] Amendment		 2016.07.08 수리 (Accepted) 1-1-2016-0660590-63
3 의견제출통지서
Notification of reason for refusal		 2017.09.01 발송처리완료 (Completion of Transmission) 9-5-2017-0617235-53
4 [거절이유 등 통지에 따른 의견]의견(답변, 소명)서
[Opinion according to the Notification of Reasons for Refusal] Written Opinion(Written Reply, Written Substantiation)		 2017.10.27 수리 (Accepted) 1-1-2017-1066779-86
5 [명세서등 보정]보정서
[Amendment to Description, etc.] Amendment		 2017.10.27 보정승인간주 (Regarded as an acceptance of amendment) 1-1-2017-1066780-22
6 등록결정서
Decision to grant		 2017.11.30 발송처리완료 (Completion of Transmission) 9-5-2017-0836707-27
7 출원인정보변경(경정)신고서
Notification of change of applicant's information		 2019.01.03 수리 (Accepted) 4-1-2019-5001058-51
8 출원인정보변경(경정)신고서
Notification of change of applicant's information		 2020.02.26 수리 (Accepted) 4-1-2020-5043901-23
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번호 청구항
1 1
GMM (Gaussiann mixture model) 기반 BS (background subtraction)알고리즘을 이용하여 무인 비행체 충돌 회피를 위한 이동 객체 검출 장치로서,무인 비행체로부터 제공되는 이동 카메라의 x축 및 y축 방향의 이동거리 값을 입력 받아 GMM 백그라운드 모델의 파라미터 데이터를 정수와 소수로 구분하여 보상하는 카메라 모션 보상부와;GMM 백그라운드 모델을 생성하고 상기 카메라 모션 보상부를 통해 보상된 파라미터 데이터를 이용하여 GMM 백그라운드 모델을 갱신하는 GMM 기반 백그라운드 생성부와;GMM 기반 백그라운드 생성부에서 생성된 백그라운드 모델과 입력 영상 이미지 데이터를 이용하여 이동 객체를 검출하는 객체 검출부를 포함하는 무인 비행체 충돌 회피를 위한 이동 객체 검출 장치
2 2
청구항 1에 있어서, 상기 카메라 모션 보상부에서 보상하는 GMM 백그라운드 모델 파라미터는 GMM 백그라운드 모델의 가중치, 평균, 표준편차 중 적어도 하나 이상인 것을 특징으로 하는 무인 비행체 충돌 회피를 위한 이동 객체 검출 장치
3 3
청구항 1에 있어서, GMM 백그라운드 모델은 입력 영상의 화소 밝기를 k개의 가우시안 모델로 모델링하여 백그라운드모델을 생성하며, 임의의 시간 t에 입력된 화소 Xt가 백그라운드일 확률 P(Xt)는 다음의 수학식과 같고, 여기서, wi,t, μi,t, σi,t는 시간 t와 모델 i에서 각각 모델의 가중치, 평균, 표준편차인 것을 특징으로 하는 무인 비행체 충돌 회피를 위한 이동 객체 검출 장치
4 4
청구항 1에 있어서, 상기 카메라 모션 보상부는 이동 카메라의 x축 및 y축 방향의 이동거리 값에 해당하는 무인 이동체의 모션 정보를 무인 이동체에 장착된 IMU (inertial measurement unit) 센서나 OFC (optical flow camera)로부터 제공받는 것을 특징으로 하는 무인 비행체 충돌 회피를 위한 이동 객체 검출 장치
5 5
청구항 1에 있어서, 상기 카메라 모션 보상부는 이동 카메라의 x축 및 y축 방향의 이동거리 값 dx, dy를 정수부분과 소수부분으로 나누어 각각 보정을 진행하되, 정수부분 Idx, Idy 는 dx, dy를 올림한 값을 의미하는 것을 특징으로 하는 무인 비행체 충돌 회피를 위한 이동 객체 검출 장치
6 6
청구항 5에 있어서, 상기 카메라 모션 보상부는 소수 부분 fdx, fdy를,와 같이 연산하여 구하는 것을 특징으로 하는 무인 비행체 충돌 회피를 위한 이동 객체 검출 장치
7 7
청구항 3에 있어서, 상기 카메라 모션 보상부는 이전 입력영상으로부터 생성된 GMM 파라미터 wi,t-1, μi,t-1, σ2i,t-1를 x축, y축 방향으로 정수 부분만큼 각각 이동시키는 것을 특징으로 하는 무인 비행체 충돌 회피를 위한 이동 객체 검출 장치
8 8
청구항 7에 있어서, 상기 카메라 모션 보상부는 정수 부분 이동에 따라 발생하는 빈공간을 wi,t-1, σ2i,t-1의 경우 초기 값 w0, σ20으로, μi,t-1의 경우 같은 위치의 입력 화소 Xt로 채우는 것을 특징으로 하는 무인 비행체 충돌 회피를 위한 이동 객체 검출 장치
9 9
청구항 7에 있어서, 상기 카메라 모션 보상부는 정수 부분이 보정된 GMM 파라미터 wi,t-1, μi,t-1, σ2i,t-1를 x축, y축 방향으로 각각 보간하여 소수 부분 보정을 수행하는 것을 특징으로 하는 무인 비행체 충돌 회피를 위한 이동 객체 검출 장치
10 10
청구항 1에 있어서, 상기 객체 검출부는 보정된 백그라운드 모델 값과 이미지 화소 정보를 비교하여 그 차이에 대한 절대값을 출력하는 백그라운드 분리부와; 상기 백그라운드 분리부의 출력값과 실험적으로 결정된 임계값을 비교하여 1또는 0을 결정하는 비교기와; 상기 비교기의 출력을 저장하여 흑백 이미지를 생성하는 흑백 이미지 메모리와;흑백 이미지에서 노이즈를 줄이는 메디안 필터와;흑백 이미지에서 백색 객체 위치를 검출하는 바운더리 검출기를 포함하는 것을 특징으로 하는 무인 비행체 충돌 회피를 위한 이동 객체 검출 장치
11 11
청구항 10에 있어서, 상기 메디안 필터는 x축과 y축 각각에 적용되는 1차원 메디안 필터인 것을 특징으로 하는 무인 비행체 충돌 회피를 위한 이동 객체 검출 장치
12 12
GMM 기반 BS 알고리즘을 이용하여 무인 비행체 충돌 회피를 위한 이동 객체 검출 장치로서,무인 이동체에 장착된 IMU(inertial measurement unit) 센서나 OFC(optical flow camera)로부터 이동 카메라의 x축 및 y축 방향의 이동거리 값을 입력 받아 GMM 백그라운드 모델의 파라미터 데이터를 정수와 소수로 구분하여 보상하는 카메라 모션 보상부와;GMM 백그라운드 모델을 생성하고 상기 카메라 모션 보상부를 통해 보상된 파라미터 데이터를 이용하여 GMM 백그라운드 모델을 갱신하는 GMM 기반 백그라운드 생성부와;GMM 기반 백그라운드 생성부에서 생성된 백그라운드 모델과 입력 영상 이미지 데이터를 이용하여 이동 객체를 검출하는 객체 검출부를 포함하되,카메라 모션 보상부는 입력 받은 이동 카메라의 이동거리 값 dx, dy를 정수부분과 소수부분으로 나누어 각각 보정을 진행하며, 정수부분 Idx, Idy 는 dx, dy를 올림한 값이고, 소수 부분 fdx, fdy를 각각 Idx-dx, Idy-dy로 구하는 것을 특징으로 하는 무인 비행체 충돌 회피를 위한 이동 객체 검출 장치
13 13
청구항 12에 있어서, GMM 백그라운드 모델은 입력 영상의 화소 밝기를 k개의 가우시안 모델로 모델링하여 백그라운드모델을 생성하며, 임의의 시간 t에 입력된 화소 Xt가 백그라운드일 확률 P(Xt)는 다음의 수학식과 같고, 여기서, wi,t, μi,t, σi,t는 시간 t와 모델 i에서 각각 모델의 가중치, 평균, 표준편차인 것을 특징으로 하는 무인 비행체 충돌 회피를 위한 이동 객체 검출 장치
14 14
청구항 13에 있어서, 상기 카메라 모션 보상부에서 보상하는 GMM 백그라운드 모델 파라미터는 w, μ, σ2 인 것을 특징으로 하는 무인 비행체 충돌 회피를 위한 이동 객체 검출 장치
15 15
청구항 14에 있어서, 상기 카메라 모션 보상부는 이전 입력영상으로부터 생성된 GMM 파라미터 wi,t-1, μi,t-1, σ2i,t-1를 x축, y축 방향으로 정수 부분만큼 각각 이동시키는 것을 특징으로 하는 무인 비행체 충돌 회피를 위한 이동 객체 검출 장치
16 16
청구항 15에 있어서, 상기 카메라 모션 보상부는 정수 부분 이동에 따라 발생하는 빈공간을 wi,t-1, σ2i,t-1의 경우 초기 값 w0, σ20으로, μi,t-1의 경우 같은 위치의 입력 화소 Xt로 채우는 것을 특징으로 하는 무인 비행체 충돌 회피를 위한 이동 객체 검출 장치
17 17
청구항 15에 있어서, 상기 카메라 모션 보상부는 정수 부분이 보정된 GMM 파라미터 wi,t-1, μi,t-1, σ2i,t-1를 x축, y축 방향으로 각각 보간하여 소수 부분 보정을 수행하는 것을 특징으로 하는 무인 비행체 충돌 회피를 위한 이동 객체 검출 장치
18 18
청구항 17에 있어서, 상기 카메라 모션 보상부는 소수 부분 보정을 위해 보정된 GMM 파라미터 wi,t-1, μi,t-1, σ2i,t-1를 다음의 수학식,을 통해 fdx항으로 보정하는 것을 특징으로 하는 무인 비행체 충돌 회피를 위한 이동 객체 검출 장치
19 19
청구항 18에 있어서, 상기 카메라 모션 보상부는 fdx항으로 보정된 GMM 파라미터 wi,t-1, μi,t-1, σ2i,t-1를 다음의 수학식,을 통해 fdy항으로 보정하는 것을 특징으로 하는 무인 비행체 충돌 회피를 위한 이동 객체 검출 장치
20 20
무인 비행체로부터 제공되는 이동 카메라의 x축 및 y축 방향의 이동거리 값을 입력 받는 단계와;수집된 이동거리 값을 이용하여 GMM 백그라운드 모델의 파라미터 데이터를 정수와 소수로 구분하여 보상하는 카메라 모션 보상단계와;카메라 모션 보상단계를 통해 보상된 파라미터 데이터를 이용하여 GMM 백그라운드 모델을 생성하고, 입력 영상과 보상된 백그라운드 모델 간의 절대값 차이를 생성하는 백그라운드 분리 단계와;백그라운드 분리 단계를 통해 얻어진 입력 영상과 백그라운드 모델 간의 절대값을 임계값과 비교하여 흑백 이미지를 생성하고 그로부터 이동 객체를 검출하는 객체 검출 단계를 포함하는 무인 비행체 충돌 회피를 위한 이동 객체 검출 방법
21 21
청구항 20에 있어서, 이동 카메라의 x축 및 y축 방향의 이동거리 값을 입력 받는 단계는 무인 이동체에 장착된 IMU(inertial measurement unit) 센서나 OFC(optical flow camera)로부터 이동 카메라의 x축 및 y축 방향의 이동거리 값을 입력 받는 것을 특징으로 하는 무인 비행체 충돌 회피를 위한 이동 객체 검출 방법
22 22
청구항 20에 있어서, 상기 카메라 모션 보상 단계는 수신된 UAV 이동 방향에 대한 거리값을 정수 부분과 소수 부분을 분해하는 단계와;분해된 정수 부분으로 백그라운드 모델의 파라미터들을 일정 부분 이동시키는 보정과 이러한 보정에 따라 발생되는 빈공간을 채우는 정수부 보정 단계와;정수부를 통해 보정된 백그라운드 모델의 파라미터에 대해 이동 방향들 각각에 대해 보간을 진행하는 소수부 보정 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 무인 비행체 충돌 회피를 위한 이동 객체 검출 방법
23 23
청구항 20에 있어서, 상기 객체 검출 단계는,백그라운드 분리 과정을 통해 얻어진 절대값과 임계값을 비교하여 흑과 백의 2진 이미지를 생성하는 차이 필터 동작 단계와;얻어진 흑백 이미지의 x와 y축방향 각각에 대한 메디안 필터 동작 단계와;객체 영역의 좌표를 찾는 바운더리 검출 단계를 포함 하는 것을 특징으로 하는 무인 비행체 충돌 회피를 위한 이동 객체 검출 방법
24 24
청구항 23에 있어서, 상기 메디안 필터 동작 단계는 x축과 y축 각각에 적용되는 1차원 메디안 필터를 통해 수행되는 것을 특징으로 하는 무인 비행체 충돌 회피를 위한 이동 객체 검출 방법
25 25
무인 이동체에 장착된 IMU(inertial measurement unit) 센서나 OFC(optical flow camera)로부터 이동 카메라의 x축 및 y축 방향의 이동거리 값 dx, dy을 입력 받아 GMM 백그라운드 모델의 파라미터 데이터를 정수와 소수로 구분하여 보상하는 카메라 모션 보상단계와;카메라 모션 보상단계를 통해 보상된 파라미터 데이터를 이용하여 GMM 백그라운드 모델을 생성하고, 입력 영상과 보상된 백그라운드 모델 간의 절대값 차이를 생성하는 백그라운드 분리 단계와;백그라운드 분리 단계를 통해 얻어진 입력 영상과 백그라운드 모델 간의 절대값을 임계값과 비교하여 흑백 이미지를 생성하고 그로부터 이동 객체를 검출하는 객체 검출 단계를 포함하되,카메라 모션 보상 단계는 정수부분 Idx, Idy 를 dx, dy를 올림하여 구하고, 소수 부분 fdx, fdy를 각각 Idx-dx, Idy-dy로 구하여 보정을 수행하는 것을 특징으로 하는 무인 비행체 충돌 회피를 위한 이동 객체 검출 방법
26 26
청구항 25에 있어서, GMM 백그라운드 모델은 입력 영상의 화소 밝기를 k개의 가우시안 모델로 모델링하여 백그라운드모델을 생성하며, 임의의 시간 t에 입력된 화소 Xt가 백그라운드일 확률 P(Xt)는 다음의 수학식과 같고, 여기서, wi,t, μi,t, σi,t는 시간 t와 모델 i에서 각각 모델의 가중치, 평균, 표준편차인 것을 특징으로 하는 무인 비행체 충돌 회피를 위한 이동 객체 검출 방법
27 27
청구항 26에 있어서, 상기 카메라 모션 보상 단계에서 보상하는 GMM 백그라운드 모델 파라미터는 w, μ, σ2 인 것을 특징으로 하는 무인 비행체 충돌 회피를 위한 이동 객체 검출 방법
28 28
청구항 27에 있어서, 상기 카메라 모션 보상 단계는 이전 입력영상으로부터 생성된 GMM 파라미터 wi,t-1, μi,t-1, σ2i,t-1를 x축, y축 방향으로 정수 부분만큼 각각 이동하는 것을 특징으로 하는 무인 비행체 충돌 회피를 위한 이동 객체 검출 방법
29 29
청구항 28에 있어서, 상기 카메라 모션 보상 단계는 정수 부분 이동에 따라 발생하는 빈공간을 wi,t-1, σ2i,t-1의 경우 초기 값 w0, σ20으로, μi,t-1의 경우 같은 위치의 입력 화소 Xt로 채우는 것을 특징으로 하는 무인 비행체 충돌 회피를 위한 이동 객체 검출 방법
30 30
청구항 28에 있어서, 상기 카메라 모션 보상 단계는 정수 부분이 보정된 GMM 파라미터 wi,t-1, μi,t-1, σ2i,t-1를 x축, y축 방향으로 각각 보간하여 소수 부분 보정을 수행하는 것을 특징으로 하는 무인 비행체 충돌 회피를 위한 이동 객체 검출 방법
31 31
청구항 30에 있어서, 상기 카메라 모션 보상 단계는 소수 부분 보정을 위해 보정된 GMM 파라미터 wi,t-1, μi,t-1, σ2i,t-1를 다음의 수학식,을 통해 fdx항으로 보정하는 것을 특징으로 하는 무인 비행체 충돌 회피를 위한 이동 객체 검출 방법
32 32
청구항 31에 있어서, 상기 카메라 모션 보상 단계는 fdx항으로 보정된 GMM 파라미터 wi,t-1, μi,t-1, σ2i,t-1를 다음의 수학식,을 통해 fdy항으로 보정하는 것을 특징으로 하는 무인 비행체 충돌 회피를 위한 이동 객체 검출 방법
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1 산업통상자원부 서경대학교 산학협력단 산업기술혁신사업 사물인터넷 기반 영상보안용 초저전력 SoC 핵심 IP 기술 개발