달 지형 영상에서 특징점 검출 및 정합 기법의 성능 비교 분석 (Comparative Performance Analysis of Feature Detection and Matching Methods for Lunar Terrain Images)

서지정보

· 발행기관 : 대한토목학회
· 수록지 정보 : 대한토목학회논문집(국문) / 40권 / 4호 / 437 ~ 444페이지
· 저자명 : 홍성철, 신휴성

초록

달 로버의 광학 카메라는 로버의 주행정보와 탐사 지역의 3차원 지형정보를 제공한다. 하지만 대기가 없는 달은 단조로운 지형과 어두운 색조의 토양으로 구성되며, 달의 혹독한 환경에서 로버는 낮은 데이터 저장 용량과 연산 성능을 가진다. 따라서 로버의 안전한 주행과 성공적인 달 탐사를 위해서는 달의 지형 및 환경 특성에 강인한 특징점 검출 및 정합 기법 사용이 검토되어야 한다. 본 연구에서는 달 탐사 로버가 취득한 지형 영상을 대상으로 SIFT, SURF, BRISK, ORB, AKAZE들의 성능을 비교 분석하였다. 실험 결과 SIFT와 AKAZE가 달 지형 특성에 강인한 성능을 보여 주었다. AKAZE는 SIFT에 비해 적은 개수의 영상 정합점들을 검출하였으나, 높은 정확도를 가지며 가장 빠르게 영상 정합점들을 검출하였다. 따라서 정확하고 신속한 연산이 필요한 로버 주행 정보 생성에 적합하다. SIFT는 가장 무거운 연산 속도를 보이나, 가장 많은 영상 정합점들을 안정적으로 검출하였다. 달 탐사 로버는 주기적으로 지형 영상을 지구로 전송한다. 따라서 많은 양의 지형 영상을 처리할 수 있는 지구에서 3차원 지형도 구축을 위해 사용하는 것이 적합하다. 본 연구 결과는 향후 달 탐사 로버에서 특징점 검출 기법들의 활용을 위한 가이드라인을 제공할 수 있을 것으로 기대된다.

영어초록

A lunar rover’s optical camera is used to provide navigation and terrain information in an exploration zone. However, due to the scantpresence of atmosphere, the Moon has homogeneous terrain with dark soil. Also, in extreme environments, the rover has limited data storage with low computation capability. Thus, for successful exploration, it is required to examine feature detection and matching methods which are robust to lunar terrain and environmental characteristics. In this research, SIFT, SURF, BRISK, ORB, and AKAZEare comparatively analyzed with lunar terrain images from a lunar rover. Experimental results show that SIFT and AKAZE are most robust for lunar terrain characteristics. AKAZE detects less quantity of feature points than SIFT, but feature points are detected and matched with high precision and the least computational cost. AKAZE is adequate for fast and accurate navigation information. Although SIFT has the highest computational cost, the largest quantity of feature points are stably detected and matched. The rover periodically sends terrain images to Earth. Thus, SIFT is suitable for global 3D terrain map construction in that a large amount of terrain images can be processed on Earth. Study results are expected to provide a guideline to utilize feature detection and matching methodsfor future lunar exploration rovers.

참고자료

· 없음