UKF와 연동된 입자필터를 이용한 실시간 단안시 카메라 추적 기법 (Real-time Monocular Camera Pose Estimation using a Particle Filiter Intergrated with UKF)

서지정보

· 발행기관 : 한국정보전자통신기술학회
· 수록지 정보 : 한국정보전자통신기술학회 논문지 / 16권 / 5호 / 315 ~ 324페이지
· 저자명 : 이석한

초록

본 논문에서는 UKF(unscented Kalman filter)와 연동된 입자필터를 이용한 단안시 카메라의 실시간 자세추정 기법을 제안한다. 단안시 카메라 자세 추정 기법에는 주로 카메라 영상과 자이로스코프, 가속도센서 데이터 등을 연동하는 방법이 많이 이용되고 있으나 본 논문에서 제안하는 방법은 별도의 센서 없이 카메라 영상에서 취득되는 2차원 시각 정보만을 이용하는 것을 목표로 한다. 제안된 방법은 카메라 영상 이외의 부가적인 장비를 이용하지 않고 별도의 센싱 정보 없이 2차원 영상만으로 카메라 추적이 가능하며, 따라서 기존에 비해 하드웨어 구성이 단순해질수 있다는 장점을 갖고 있다. 제안된 방법은 UKF와 연동된 입자필터를 기반으로 한다. 입자필터의 각 입자마다 개별적으로 정의된 UKF로부터 카메라의 상태를 추정한 다음 입자필터의 전체 입자로부터 카메라 상태에 대한 통계데이터를 산출하고 이로부터 카메라의 실시간 자세정보를 계산한다. 기존의 방법과 달리 제안된 방법은 카메라의 급격한 흔들림이 발생하는 경우에도 카메라 추적이 가능함을 보여주며, 영상 내의 특징점 대다수가 가려지는 환경에서도 카메라 추적에 실패하지 않음을 실험을 통하여 확인하였다. 또한 입자의 개수가 35개인 경우 프레임 당 소요 시간이 약 25ms이며 이로부터 실시간 처리에 문제가 없음을 확인할 수 있었다.

영어초록

In this paper, we propose a real-time pose estimation method for a monocular camera using a particle filter integrated with UKF (unscented Kalman filter). While conventional camera tracking techniques combine camera images with data from additional devices such as gyroscopes and accelerometers, the proposed method aims to use only two-dimensional visual information from the camera without additional sensors. This leads to a significant simplification in the hardware configuration. The proposed approach is based on a particle filter integrated with UKF. The pose of the camera is estimated using UKF, which is defined individually for each particle. Statistics regarding the camera state are derived from all particles of the particle filter, from which the real-time camera pose information is computed. The proposed method demonstrates robust tracking, even in the case of rapid camera shakes and severe scene occlusions. The experiments show that our method remains robust even when most of the feature points in the image are obscured. In addition, we verify that when the number of particles is 35, the processing time per frame is approximately 25ms, which confirms that there are no issues with real-time processing.

참고자료

· 없음