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Image Processing/Smart-I V1.0 2008/08/12 12:45
Smart-I V1.0 플랫폼에 CMOS 카메라를 두 개 연결하여 3차원 거리 정보까지 측정할 수 있는 스테레오 시스템 DualEye V1.0 이 완성되었습니다. 내부에 ARM9 코어가 있어 이곳에서 여러 가지 기능을 수행할 수 있습니다. 현재 준비되어 있는 기능은 auto calibration, rectification, stereo matching (SAD, SSD, NCC, Census 중 선택 가능) 이 있습니다.
또한 스테레오 영상을 USB를 통해 PC로 전달하여 PC에서 동작하는 Camera calibration API와과 depth 추출 알고리즘 라이브러리를 제공하여 보다 손쉽게 스테레오 영상 실험을 수행할 수 있습니다. 단순히 스테레오 영상을 추출하는 용도로 사용하실 수도 있고, stand-alone 형식으로 매칭 알고리즘을 보드 상에서 동작시켜 depth map을 구하는 용도로도 사용 가능합니다.
또는 rectification까지 수행한 영상을 PC로 전송하여 각종 스테레오 영상 처리 알고리즘은 테스트하는 용도로도 유용합니다. 기존의 외산 장비에 비해 성능은 동등하거나 더 우수한 부분이 있으며, 무엇보다 국내 연구진이 개발한 제품이라 업체나 연구소의 여러 요구에 발빠르게 응대할 수 있습니다.
아래 그림은 실제 수행 결과입니다. 입력 영상은 왼쪽 카메라와 오른쪽 카메라에서 각각 입력이 되고, baseline에 비례하여 disparity가 발생합니다. 매칭하기 전에 calibration 을 통해 camera의 intrinsic/extrinsic parameter를 추출해 두었기 때문에 rectification은 자동으로 수행됩니다.
두 번째 열의 그림은 stereo image 사이에서 매칭을 통해 구한 depth map을 밝기값으로 표현한 것입니다. 가까운 곳은 밝은 색으로, 먼 곳은 어두운 색으로 표시됩니다. 파란색으로 표시된 부분은 매칭하기에 충분한 feature가 없기 때문에 신뢰도가 떨어지는 부분을 표시해 두었습니다.
위드로봇에서는 임베디드 비전 시스템을 지원하기 위한 노력을 계속하고 있습니다. 조만간 더 나은 성능을 가진 영상 처리 시스템으로 찾아뵙겠습니다.
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Image Processing/Smart-I V1.0 2008/05/22 20:53
지난 번 ColorEye 시스템에 Pan-tilt 유닛을 조합한 시스템이 미국 피츠버그에서 열린 RoboBusiness에서 큰 인기를 끌었습니다. 당시 시스템에는 외산 pan-tilt 유닛을 사용했었는데, 무겁기도 하고 가격도 고가인데다가 결정적으로 국내에서 취급하는 업체가 없어졌습니다.
데모 후에 유사 시스템 제작을 의뢰를 받고 자체적으로 pan-tilt 유닛을 만들었습니다.
소개하는 데모 시스템은 Smart-I V1.0 플랫폼을 이용하여 특정 색상의 위치를 영상 좌표계에서 계산합니다. 찾아낸 결과는 UART를 통해 좌표와 크기를 전달하고, 이 정보를 myCortex-LM308 보드에서 받아 간단한 연산을 통해 Pan-Tilt 유닛을 제어합니다. Smart-I에서 직접 Pan-Tilt를 제어할 수도 있습니다만, 추후 여러 가지 기능을 확장하기 위해서는 Smart-I V1.0에서 직접 프로그래밍하는 것 보다는 별도의 Cortex-M3 보드에서 하는 편이 훨씬 쉽고 편리하기에 분리하였습니다. 당연히 이 시스템은 PC의 도움 없이 stand-alone으로 동작합니다. 어댑터로 연결을 하면 바로 동작하도록 프로그래밍 해 두었습니다. 추적 색상을 바꾸고 싶은 경우 준비된 USB 포트를 통해 PC와 연결하고, 전송된 영상에서 추적을 원하는 색상을 설정하면 됩니다.
동영상으로 전체 시스템의 동작을 보시기 바랍니다.
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Image Processing/Smart-I V1.0 2008/05/19 15:50
withrobot에서 제안한 2D 바코드 MRcode를 판독하는 장치를 Smart-I V1.0 시스템을 이용하여 제작하였습니다. 본래 흰종이에 잉크젯 프린터로 MRcode를 출력한 경우 1m/s의 속도로 움직여도 판독이 가능합니다만 오늘 소개하는 동영상에서는 판독 과정을 자세히 보여드리기 위해 최대한 천천히 움직이도록 컨베이어 셋트를 설정하고 촬영하였습니다. 좌측의 장치가 Smart-I V1.0을 이용한 2D 바코드 판독 장치이며, 이 보드에서 동작하는 과정을 모니터링하기 위해 USB를 통해 촬영된 영상, 디코딩된 결과등을 PC쪽으로 출력하도록 하였습니다.
실제로 노트북의 모니터에서는 현재 화면과 디코딩된 결과등을 바로 확인할 수 있습니다.
현재 청소기 로봇의 위치를 추종하는 용도로 사용 중이며, 기타 일반적인 2D 바코드 인식 장치로도 활용이 가능합니다. 현재는 MRcode와 QRcode만 지원하지만 펌웨어 변경으로 다른 2D 바코드를 인식하는 것도 가능합니다. 마루에 인쇄된 2D 바코드를 실시간으로 검사하는 Robaa-Checker 동영상은 여기를 클릭하시면 볼 수 있습니다.
관련 페이지 링크
MRreader가 움직이면서 심볼을 측정할 때 도대체 얼마나 빨리 움직여도 측정할 수 있는지 파악할 필요가 있습니다. 정확한 속도를 알아야 이동체에 적용할 수 있을테니까요.
아래 사진처럼 속도 제어가 가능한 장치를 제작하고, 속도를 변화시켜가며 MRcode 인식 속도를 측정해 봅니다. DC모터 속도 명령어를 PC에서 내려 원하는 속도로 심볼을 이동시킬 수 있습니다.
아래 동영상에서 확인할 수 있듯이 90cm/s 이상으로 움직여도 인식이 가능합니다. 눈으로 봐서는 심볼이 아예 하나의 띠 처럼 보이는 고속임에도 불구하고 MRreader에서는 심볼을 잘 인식하고 있습니다. 최대 120cm/s까지 동작을 확인했지만, 이 속도에서는 광원의 배치 및 광량에 민감해집니다. 추후 Augmented reality 분야에 Smart-I를 이용한 시스템을 적용할 경우 빠르게 움직이는 물체도 잘 검출해 낼 수 있을 것으로 기대됩니다.
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Image Processing/Smart-I V1.0 2008/04/03 05:02
Smart-I 플랫폼을 기반으로 사용자가 지정한 특정 색상을 찾는 펌웨어를 올린 Color-Eye 시스템이 완성되었습니다. 조명 변화에 강인하며, 실시간(30fps)의 속도로 색상을 찾습니다.
추적 과정을 보다 효율적으로 보여드리기 위해 pan-tilt 시스템과 연동하여 Smart-I에서 Pan-Tilt 시스템을 직접 제어하여 움직이도록 하였습니다. 기존 PC 기반 색상 추적 시스템에 비해 전체 시스템 부피가 획기적으로 줄어들고, 유지 보수가 편리하며, 가격이 매우 저렴하다는 장점이 있습니다.
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Image Processing/Smart-I V1.0 2008/02/18 04:49
Smart-I 소개
Smart-I는 CMOS 카메라에 프로세서를 장착하여 필요한 영상 처리를 카메라 레벨에서 수행할 수 있는 임베디드 영상 처리
장치입니다. 컬러 스페이스 변환, 화이트 밸런스, 가우시안 스무딩(Gaussian smoothing)과 같은 프리-프로세싱(pre-processing)에서부터 엣지(edge) 검출, 이진화(thresholding), 특정 색상 추출 및 추적 등 다양한 영상 처리를 임베디드 시스템에서 바로 처리할 수 있어 다양한 시스템에 적용해 볼 수 있습니다.
Smart-I 시리즈는 다양한 프로세서와 추가 옵션 기능을 가진 여러 모델을 준비하여 주어진 환경에 최적의 시스템을 선정할 수 있도록 제품군을 추가하고 있습니다.
 
Smart-I V1.0 사양
Types | Contents | Processor | S3C2440-300 (ARM920T) | Flash | 512KB or 2MB NOR flash | RAM | 32MB or 64MB PC100 SDRAM | Interface ports | USB 1.1 device 1 port, UART(RX,TX) 1 port
UART(RX,TX, CTS, RTS) 1 port
SPI 2 ports, PWM 4ch, JTAG port
ITU 656 format Camera interface (8bits)
Digital IO 1 port for the light control board(8pin, multiplexed) | Camera | 1.3M pixel CMOS camera with white LED | Operating Voltage | 4.5V ~ 14V | Dimension | 55mm x 55mm without support holes | Options | RTC battery board, LED light Control board |
Camera
Types | Contents | Dimension | 9.1 x 27.45 x 6.8 (W x L x H) | Responsibility | 1.0V/lux-sec (550nm) | Optical format | 1/3 inch | Active imager size | 4.6mm(H) x 3.7mm(V) - 5.9mm(diagonal) | Active pixels | 1280 x 1024 (SXGA) | Pixel size | 3.6um x 3.6um | Shutter type | Electrical Rolling Shutter | Max data rate | 54MHz | Frame rate | SXGA(1280 x 1024) - 15fps
VGA(640 x 480) - 30fps | Lens | 3P, F#: 2.8, FOV: 66 deg(+-5) |
Smart-I V.10 에서는 1.3M급 CMOS 카메라를 바로 장착할 수 있는 커넥터를 가지고 있습니다. 또한 도터 보드(daughter board)를 장착하면 다른 모델의 CMOS 카메라 및 NTSC 카메라도 장착할 수 있도록 설계되어 있습니다.
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