Mean-Shift의 색 수렴성과 모양 기반의 재조정을 이용한 실시간 머리 추적 알고리즘

정동길,강동구,양유경,나종범,Jeong Dong-Gil,Kang Dong-Goo,Yang Yu Kyung,Ra Jong Beom 대한전자공학회 2005 電子工學會論文誌-SP (Signal processing) Vol.42 No.6

이 논문에서는 팬-틸트-줌 기능을 가지는 실시간 능동카메라 시스템에 적합한 2단계 머리 추적 알고리즘을 제안한다. 먼저, 색 수렴 단계에서는 머리의 모양을 타원으로 가정하고 모델 색-히스토그램을 얻는다. 그 후, 모델과 후보 타원의 색-히스토그램간의 유사도를 검사하여 목표 물체의 대략적인 위치를 구하기 위해 mean-shift 방법을 이용한다. 여기에서 영상 내 물체 영역의 색 분포가 카메라의 관찰 방향에 따라 달라지는 것을 고려하기 위하여, 모델 히스토그램 뿐 아니라 이전 프레임에서 얻어진 타원의 색 히스토그램도 함께 고려함으로써 mean-shift의 수렴성을 향상시킨다. 특히, 이전 프레임에서 결정된 타원 내부의 가장자리 영역에 포함되어 있는 배경 색 성분에 의한 오류 누적 문제를 해소하기 위해, 모델 히스토그램을 이용하여 타원의 크기를 적응적으로 축소함으로써 이전 추적 결과중 머리 영역에 해당되는 색 히스토그램을 얻는다. 또한 영상 내의 전역 움직임을 예측하고 이를 보상하여 정확한 초기 위치를 찾음으로써 mean-shift의 색 수렴성을 더욱 향상시킨다. 이 때, 고속 움직임 추정을 위해 1-D 투사 데이터 기반의 방법을 제안한다. 다음 단계에서는, 모양 정보를 이용하여 수렴단계에서 얻어진 타원의 위치와 크기를 보다 정확히 재조정한다. 이를 위해 영상 내 경사도의 방향에 기반한 강건한 모양 유사도 함수를 정의하고 사용한다. 다양한 환경을 고려한 실험을 통하여, 사람의 움직임이 빠른 경우, 영상 내 머리 크기의 변화가 심한 경우, 그리고 배경의 색과 모양이 매우 복잡한 경우에 대해서도 제안한 알고리즘이 비교적 정확히 추적을 수행함을 보였다. 아울러 제안한 알고리즘은 추적을 수행하는데 일반 PC에서 약 30fps의 처리 속도를 보여 실시간 시스템에 적합하다. In this paper, we propose a two-stage head tracking algorithm adequate for real-time active camera system having pan-tilt-zoom functions. In the color convergence stage, we first assume that the shape of a head is an ellipse and its model color histogram is acquired in advance. Then, the min-shift method is applied to roughly estimate a target position by examining the histogram similarity of the model and a candidate ellipse. To reflect the temporal change of object color and enhance the reliability of mean-shift based tracking, the target histogram obtained in the previous frame is considered to update the model histogram. In the updating process, to alleviate error-accumulation due to outliers in the target ellipse of the previous frame, the target histogram in the previous frame is obtained within an ellipse adaptively shrunken on the basis of the model histogram. In addition, to enhance tracking reliability further, we set the initial position closer to the true position by compensating the global motion, which is rapidly estimated on the basis of two 1-D projection datasets. In the subsequent stage, we refine the position and size of the ellipse obtained in the first stage by using shape information. Here, we define a robust shape-similarity function based on the gradient direction. Extensive experimental results proved that the proposed algorithm performs head hacking well, even when a person moves fast, the head size changes drastically, or the background has many clusters and distracting colors. Also, the propose algorithm can perform tracking with the processing speed of about 30 fps on a standard PC.

탑재비행시험 영상을 적용한 통합비행 시뮬레이션 기법 연구

정동길,윤효석,박진현,Jeong, Dong Gil,Yun, Hyo Seok,Park, Jin Hyen 한국시뮬레이션학회 2018 한국시뮬레이션학회 논문지 Vol.27 No.1

영상탐색기가 적용된 유도무기체계의 경우 영상 추적 성능이 체계 성능에 큰 영향을 미치기 때문에 유도탄 비행 중 강인한 영상 추적 성능을 확보하는 것이 필수적이다. 유도탄의 실사격 비행시험이 실제 영상 추적 성능을 확인하기 위한 가장 확실한 방법이나, 실사격 시험만으로 영상 추적기법을 실험 및 수정/보완할 경우 매우 큰 비용 손실이 발생하게 된다. 따라서 영상탐색기를 유도탄 비행 궤적을 모의할 수 있는 비행체에 탑재 후 추적 성능을 시험하는 탑재비행시험(CFT; Captive Flight Test)을 수행하게 된다. 하지만 탐색기를 탑재하는 항공기가 유도탄의 완벽한 거동을 모의하는 것은 불가능하기 때문에 탑재 비행시험만으로 체계 성능을 확인할 수는 없다. 본 논문에서는 기존 영상추적기법 단독 성능 확인에만 한정되어 있던 탑재비행시험 영상을 통합비행 시뮬레이션에 적용하여 체계 성능 확인이 가능하도록 한 기법 연구 결과에 대하여 기술하였다. 이 연구는 탑재비행시험 영상의 활용도를 증대시킬 뿐만 아니라, 기존 합성영상 기반의 통합비행 시뮬레이션 기법의 사실성을 보완할 수 있어 다양한 측면에서 체계 성능 검증을 가능하게 하였다. It is indispensable for a missile to track a target under the flight condition since the tracking capability affects the system performance considerably. The best way to verify the tracker's performance is flight test while it costs too much. Consequently, captive flight test or CFT has an important role in the development of a missile system. CFT, however, cannot simulate missile dynamics and is an offline and open-loop test. In this paper, we propose a new integrated-flight simulation(IFS) method using CFT imagery to overcome the limitation of synthetic image-based IFS method. This method increases the utilization of CFT's outputs and compensates the reality of imagery which lacks in the synthetic image-based IFS. Using this method make it possible to verify the system capability in various simulation modes.

EDI표준화 추진체계에 대하여

정동길,Jeong, Dong-Gil 한국정보통신집흥협회 1996 정보화사회 Vol.99 No.-

우리나라의 EDI가 시작된지 거의 10년이 되어 가고 있고 데이콤과 한국무역정보통신 등 주요 EDI서비스 사업자의 갯수도 상당수에 이르고 잇다. 일천한 EDI의 역사에도 불구하고 산업계, EDI서비스 사업자, 관련협회, 학계, 연구기관, 정부기관 등 EDI관련 단체와 개인들이 우리나라 EDI의 보급과 활성화를 위하여 많은 노력을 기울여 왔다. 그러나 우리나라에서 EDI의 실상을 조사해보면 기대하는 만큼 활성화되거나 발전하고 있는 것 같지는 않다. 이에는 여러가지 원인이 있겠지만 EDI의 가장 큰 관건인 표준화에서 그 문제점을 찾아볼 수 있다.

구성품 요구 성능 설정을 위한 정밀 유도무기의 비행 중 롤 영향성 연구

정동길,박진서,이종희,전두성,손성한,Jeong, Dong-Gil,Park, Jin-Seo,Lee, Jong-Hee,Jun, Doo-Sung,Son, Sung-Han 한국시뮬레이션학회 2019 한국시뮬레이션학회 논문지 Vol.28 No.2

현대전이 내전과 대테러전과 같은 국지전 양상으로 변화하면서, 탐색기를 포함한 정밀 유도무기의 운용 비중이 점점 증가하고 있다. 영상탐색기는 상대적으로 저가이며, 다양한 운용환경에 적용이 가능하다. 다만 유도무기에 적용되는 영상추적기술은 유도탄의 비행 환경 하에서 표적 추적을 수행해야하므로 상당히 고난이도의 기술이 요구된다. 그 중 유도탄의 롤은 다른 거동에 비해 탐색기 영상에 큰 변화를 주게 되어 영상 추적 성능을 크게 저하시킬 수 있다. 롤은 외란 및 비행 제어 오차로 항상 발생할 수밖에 없으나, 영상 추적 및 체계 성능에 영향을 주지 않는 수준을 판단하여 구성품의 오차 관리를 해야 한다. 하지만 표적의 영상 특성 및 영상 추적기의 높은 비선형성으로 단순한 기준으로 성능 예측을 한다는 것은 매우 어려운 일이다. 본 연구에서는 영상탐색기가 적용된 정밀유도무기의 M&S 환경을 구축하고, 유도탄의 롤 거동이 영상 추적 및 체계 성능에 미치는 영향을 분석하였다. 또한 오차 분석을 통해 유도무기 성능보장을 위해 요구되는 구성품의 규격을 도출하였다. The operation of the precision-guided missiles with seekers is becoming more and more dominant since the modern wars became geographically localized like anti-terror campaigns and civil wars. Imaging seekers are relatively low-price and applicable to various operational conditions. The image tracker, however, requires highly advanced method for the target tracking under harsh missile flight condition. Missile roll can reduce the tracking performance since it introduces big differences in imagery. The missile roll is inevitable because of the disturbance and flight control error. Consequently, the errors of the subsystems should be under control for the stable performance of the tracker and the whole system. But the performance prediction by some simple metric is almost impossible since the target signature and the tracker are highly nonlinear. We established M&S tool for a precision-guided missile with imaging seeker and analyzed the roll effects to tracking and system performance. Furthermore, we defined the specification of missile subsystems through error analysis to guarantee system performance.

가상기업(Virtual Enterprise)과 CALS

정동길,Jeong, Dong-Gil 한국정보통신집흥협회 1996 정보화사회 Vol.102 No.-

현재의 CALS는 민간부문(기업, 연구소, 대학 등) 주도로 관련 조직들의 관련 단위들을 정보통신네트웍으로 묶어서 마치 하나의 새로운 기업이 움직이는 것처럼 기업통합(Enterprise Integration)을 하여 가상기업을 구축하는 전략이 그 핵심을 이루고 있다. 그러나 가상기업은 현재 그 형체나 내용 및 그 효과가 검증된 확고한 이론으로 굳혀져 있는 것은 아니고, 지금단계에서는 연구와 실험을 하는 단계이다. 따라서 가상기업은 CALS가 지향하는 최종목표로 이해할 수 있다.

대전차 유도무기의 형상 설계에서의 통합비행 M&S 적용 연구

정동길,김상만,이건하,황철규,Jeong, Dong Gil,Kim, Sangman,Lee, Gunha,Hwang, Cheol Gyu 한국시뮬레이션학회 2017 한국시뮬레이션학회 논문지 Vol.26 No.1

국내 유도무기 개발과정에서 가장 일반적으로 적용되는 M&S 도구는 유도탄의 각 구성품 및 공력특성 모델을 반영한 6자유도 비행모의 프로그램이다. 하지만 3세대 대전차 유도무기와 같이 영상탐색기가 적용되는 경우 6자유도 비행모의만으로 다양한 조건 하에서의 체계 성능을 확인할 수 없다. 영상탐색기의 추적 성능은 표적의 대조비나 온도차뿐만 아니라 유도탄 거동에 따른 표적 위치 이격, 회전 등에 민감하게 반응하기 때문에 유도무기 개발 과정에서 영상 추적 성능과 유도탄 비행성능을 통합하여 분석할 수 있는 M&S 도구가 요구된다. 3세대 대전차 유도무기인 현궁 개발 과정에서는 형상 설계 단계부터 '합성영상 생성 S/W'-'영상추적기'-'비행모의 프로그램'을 연동한 통합비행 M&S 도구를 개발, 적용하였다. 통합비행 M&S 도구 기반으로 몬테카를로 시뮬레이션을 수행한 후 체계 주요 성능 지수, 즉 명중률 비교를 통해 적합한 형상을 선정하였다. 본 논문에서는 3세대 대전차유도무기 형상설계를 위한 고려요소와 함께 통합비행 M&S 방법론 및 분석 결과를 기술하였다. 6-DOF flight simulation program is most generally used M&S tool in domestic missile development procedure. The 6-DOF M&S method, however, cannot validate the performance of a imaging seeker-adopted missile in various conditions. A M&S tool for the analysis of the integrated-flight simulation is required since the tracking performance of the imaging seeker is highly dependent on the missile maneuvering, which introduces the displacement and rotation of the target in the seeker imagery. Through the development of the $3^{rd}$ generation anti-tank missile, Raybolt, the integrated-flight M&S tool was developed and applied to the missile configuration design. It integrates synthetic image generation S/W, imaging tracker, and flight simulation program and computes the main system performance criteria, hit probability by Monte-Carlo Simulation. In this paper, the issues in the $3^{rd}$ generation anti-tank missile configuration and the integrated-flight M&S method and results are described.

대전차유도무기의 종말 받음각 및 입사각의 상관관계에 의한 표적 파괴율 분석

정동길,Jeong, Dong-Gil 한국군사과학기술학회 2010 한국군사과학기술학회지 Vol.13 No.4

The kill probability of a missile depends on guidance error, warhead performance, and etc. In this paper, we analyzed the kill probability of anti-tank missile in a new approach. Under the condition that the missile hit the target, we studied the effect of angle of attack and impact angle. High impact angle increase the probability that the missile hits the upper armour which is relatively weaker, while high angle of attack at the impact instant decreases the effectiveness of the jet induced by the warhead. We proposed a way to increase the capability of penetration by analyzing the interrelation between impact angle and angle of attack.

유도무기의 비행시험 결과 예측 및 분석을 위한 현장 영상 기반 시뮬레이션 기법 연구

정동길,박진서,이종희,손성한,Jeong, Dong-Gil,Park, Jin-Seo,Lee, Jong-Hee,Son, Sung-Han 한국시뮬레이션학회 2019 한국시뮬레이션학회 논문지 Vol.28 No.3

현대전에서 중시되는 부수피해 최소화를 위한 정밀타격 유도무기에는 적외선 영상탐색기가 주로 적용되는데, 고가의 적외선 센서를 탑재한 일회성 유도무기의 성능평가에는 많은 비용이 소모되게 된다. 이러한 비용 소모를 최소화하기 위해 시뮬레이션 기법을 통해 유도무기의 성능 예측을 수행하는데, 합성 적외선 영상을 적용한 시뮬레이션 기법이 대표적이다. 하지만 합성영상 적용 기법은 실제 영상과의 특성 차 및 다양한 환경 조건에 따라 변화하는 영상의 특성을 모두 고려하기 힘들다는 제한 사항을 가진다. 본 논문에서는 기존의 시뮬레이션 제한 사항을 보완하기 위한 계측 영상 기반 시뮬레이션 기법을 제안한다. 유도탄 발사 전에 획득되는 영상은 표적의 대조비 또는 온도차 등을 확인하여 영상 추적기의 성능발휘 조건 판단 목적으로만 적용되어 왔으나, 낮은 해상도 및 정보량 부족으로 통합 비행 시뮬레이션에 적용되는 시도조차 없었다. 하지만 본 논문에 기술한 연구를 통하여 현장 계측 영상을 적용한 통합 비행 시뮬레이션은 초기, 중기 비행 간의 유도탄 비행 성능을 상당히 유사하게 예측할 수 있으며 비행시험 결과 분석에 유용하게 활용할 수 있음을 확인하였다. In modern-war campaign, precision-guided missiles are dominantly used to minimize the collateral damage. Imaging infrared seekers are widely applied for the precise guidance. Due to the high cost of the infrared detector, the cost for the one-shot weapon's test is a burden for the development. To reduce the test cost, a simulation method including imagery tracking is required, which is so-called integrated-flight simulation(IFS). The synthetic image generation(SIG)-based simulation method is typically used, which however cannot represent various environmental and target conditions. In this paper, a new IFS method is proposed using on-sight measured image to overcome the limitations of the SIG-based IFS(SIIFS). The target image acquired at the launching sight has been used only for checking the performance criteria of the image tracker and has not been tried for IFS since it has low resolution and little information. The study described in this paper, however, shows that the on-sight image-based IFS can predict the pre- and mid-course flight performance quite similarly and is very useful for the flight test analysis.

개선된 선형성을 가지는 R-2R 기반 5-MS/s 10-비트 디지털-아날로그 변환기

정동길,박상민,황유정,장영찬,Jeong, Dong-Gil,Park, Sang-Min,Hwang, Yu-Jeong,Jang, Young-Chan 한국정보통신학회 2015 한국정보통신학회논문지 Vol.19 No.1

This paper proposes 5-MS/s 10-bit digital-to-analog converter(DAC) with the improved linearity. The proposed DAC consists of a 10-bit R-2R-based DAC, an output buffer using a differential voltage amplifier with rail-to-rail input range, and a band-gap reference circuit for the bias voltage. The linearity of the 10-bit R-2R DAC is improved as the resistor of 2R is implemented by including the turn-on resistance of an inverter for a switch. The output voltage range of the DAC is determined to be $2/3{\times}VDD$ from an rail-to-rail output voltage range of the R-2R DAC using a differential voltage amplifier in the output buffer. The proposed DAC is implemented using a 1-poly 8-metal 130nm CMOS process with 1.2-V supply. The measured dynamic performance of the implemented DAC are the ENOB of 9.4 bit, SNDR of 58 dB, and SFDR of 63 dBc. The measured DNL and INL are less than +/-0.35 LSB. The area and power consumption of DAC are $642.9{\times}366.6{\mu}m^2$ and 2.95 mW, respectively. 본 논문에서는 선형성이 개선된 5MHz의 샘플링 주파수를 가지는 10-비트 디지털/아날로그 변환기를 제안한다. 제안하는 디지털/아날로그 변환기는 10-비트 R-2R 기반 디지털/아날로그 변환기, rail-to-rail 입력 범위의 차동 전압증폭기를 이용하는 출력버퍼, 그리고 바이어스 전압을 위한 밴드-갭 기준전압 회로로 구성된다. R-2R 디지털/아날로그 변환기의 2R 구현에 스위치를 위해 사용되는 인버터의 turn-on 저항 값을 포함하여 설계함으로 선형성을 개선시킨다. DAC의 최종 출력 전압 범위는 출력버퍼에 차동전압증폭기를 이용함으로 R-2R의 rail-to-rail 출력 전압으로부터 $2/3{\times}VDD$로 결정된다. 제안된 디지털/아날로그 변환기는 1.2V 공급전압과 1-poly, 8-metal을 이용하는 130nm CMOS 공정에서 구현되었다. 측정된 디지털/아날로그 변환기의 동적특성은 9.4비트의 ENOB, 58dB의 SNDR, 그리고 63dBc의 SFDR이다. 측정된 DNL과 INL은 -/+0.35LSB 미만이다. 제작된 디지털/아날로그 변환기의 면적과 전력소모는 각각 $642.9{\times}366.6{\mu}m^2$과 2.95mW이다.

VUS와 HUM 최적화를 이용한 선형함수의 모수추정

홍종선,원치환,정동길,Hong, Chong Sun,Won, Chi Hwan,Jeong, Dong Gil 한국데이터정보과학회 2015 한국데이터정보과학회지 Vol.26 No.6

ROC 곡선을 구성하는 한 개의 스코어 변수로 이루어진 분류모형을 확장하여 선형 스코어의 함수인 리스크 스코어를 고려하고, 선형 스코어의 계수를 추정하기 위한 방법으로 AUC를 최대화하는 방법을 사용한다. 이런 AUC 접근방법으로 구한 스코어의 계수 추정량은 로지스틱모형을 이용한 선형 스코어의 모수의 최대가능도 추정량보다 자료가 로지스틱 가정이 맞지 않는 일반적인 상황에서도 좋은 추정 결과를 보인다. 본 연구에서는 다항범주로 분류되어 현실적인 판별 및 예측 상황을 고려하여 AUC 접근방법을 확장한 VUS와 HUM 접근방법을 제안한다. 연결함수로는 로짓, complementary log-log와 로짓을 변형한 함수의 세 종류와 그리고 다양한 분류점의 분포인 경우에 대하여도 모의실험을 실시하였다. 본 논문에서는 다항범주 판별결과에 대하여 VUS와 HUM 접근방법도 AUC 접근방법과 유사하게 다양한 연결함수에 대하여 로지스틱모형 추정방법보다 동등하거나 더 나은 모수추정 결과를 보이는 것을 확인하였다. Consider the risk score which is a function of a linear score for the classification models. The AUC optimization method can be applied to estimate the coefficients of linear score. These estimates obtained by this AUC approach method are shown to be better than the maximum likelihood estimators using logistic models under the general situation which does not fit the logistic assumptions. In this work, the VUS and HUM approach methods are suggested by extending AUC approach method for more realistic discrimination and prediction worlds. Some simulation results are obtained with both various distributions of thresholds and three kinds of link functions such as logit, complementary log-log and modified logit functions. It is found that coefficient prediction results by using the VUS and HUM approach methods for multiple categorical classification are equivalent to or better than those by using logistic models with some link functions.