경계선 및 영역 정보를 이용한 스테레오 정합 ( Stereo Matching Based on Edge and Area Information )

한규필,김용석,도경훈,하영호 대한전자공학회 1994 대한전자공학회 학술대회 Vol.1994 No.1

PBIL을 이용한 소형 스테레오 정합 및 대안 알고리즘

한규필,Han Kyu-Phil 한국정보처리학회 2005 정보처리학회논문지B Vol.12 No.4

본 논문에서는 유전자 알고리즘의 일반적인 문제점인 과도한 저장공간의 소모와 탐색의 비효율성을 줄이기 위해 PBIL을 이용한 단순한 스테레오 정합 기법을 제안한다. PBIL은 확률벡터에 기반해서 통계적 탐색과 경쟁학습을 이용하는 변종 유전자 알고리즘이며 확률벡터의 사용으로 인해 직렬 및 병렬 유전자 알고리즘군에 비해 단순한 구조를 가진다. 본 논문에서는 이 PBIL을 스테레오 정합 환경에 맞게 변형 및 단순화시켜 정합 알고리즘을 개발한다. 높은 적응성을 갖는 염색체는 생존 확률 또한 높다는 진화 법칙을 보존하면서 유전자 풀, 염색체 교차 및 유전자 돌연변이를 제거할 수 있으며 그 결과 저장공간을 줄이고 정합 규칙을 간소화하여 계산 비용을 감소시킬 수 있다. 추가적으로 다해상도 정합 기법처럼 넓은 영역의 변이 일관성을 획득하기 위해 변이 연속성에 대한 이웃들의 거리를 제어하는 방식을 추가하여 고정된 작은 정합창을 사용하면서 안정된 결과를 얻을 수 있게 한다. 마지막으로 단순한 시스템에 적용될 수 있게 하기 위해서 확률벡터를 사용하지 않는 제안한 알고리즘의 소형 대안 기법을 제시한다. A simple stereo matching algorithm using population-based incremental learning(PBIL) is proposed in this paper to decrease the general problem of genetic algorithms, such as memory consumption and inefficiency of search. PBIL is a variation of genetic algorithms using stochastic search and competitive teaming based on a probability vector. The structure of PBIL is simpler than that of other genetic algorithm families, such as serial and parallel ones, due to the use of a probability vector. The PBIL strategy is simplified and adapted for stereo matching circumstances. Thus, gene pool, chromosome crossover, and gene mutation we removed, while the evolution rule, that fitter chromosomes should have higher survival probabilities, is preserved. As a result, memory space is decreased, matching rules are simplified and computation cost is reduced. In addition, a scheme controlling the distance of neighbors for disparity smoothness is inserted to obtain a wide-area consistency of disparities, like a result of coarse-to-fine matchers. Because of this scheme, the proposed algorithm can produce a stable disparity map with a small fixed-size window. Finally, an alterative version of the proposed algorithm without using probability vector is also presented for simpler set-ups.

PBIL을 이용한 소형 스테레오 정합 및 대안 알고리즘

한규필 한국정보처리학회 2005 정보처리학회논문지. 소프트웨어 및 데이터 공학 Vol.12 No.4

A simple stereo matching algorithm using population-based incremental learning(PBIL) is proposed in this paper to decrease the general problem of genetic algorithms, such as memory consumption and inefficiency of search. PBIL is a variation of genetic algorithms using stochastic search and competitive learning based on a probability vector. The structure of PBIL is simpler than that of other genetic algorithm families, such as serial and parallel ones, due to the use of a probability vector. The PBIL strategy is simplified and adapted for stereo matching circumstances. Thus, gene pool, chromosome crossover, and gene mutation are removed, while the evolution rule, that fitter chromosomes should have higher survival probabilities, is preserved. As a result, memory space is decreased, matching rules are simplified, and computation cost is reduced. In addition, a scheme controlling the distance of neighbors for disparity smoothness is inserted to obtain a wide-area consistency of disparities, like a result of coarse-to-fine matchers. Because of this scheme, the proposed algorithm can produce a stable disparity map with a small fixed-size window. Finally, an alternative version of the proposed algorithm without using probability vector is also presented for simpler set-ups. 본 논문에서는 유전자 알고리즘의 일반적인 문제점인 과도한 저장공간의 소모와 탐색의 비효율성을 줄이기 위해 PBIL을 이용한 단순한 스테레오 정합 기법을 제안한다. PBIL은 확률벡터에 기반해서 통계적 탐색과 경쟁학습을 이용하는 변종 유전자 알고리즘이며 확률벡터의 사용으로 인해 직렬 및 병렬 유전자 알고리즘군에 비해 단순한 구조를 가진다. 본 논문에서는 이 PBIL을 스테레오 정합 환경에 맞게 변형 및 단순화시켜 정합 알고리즘을 개발한다. 높은 적응성을 갖는 염색체는 생존 확률 또한 높다는 진화 법칙을 보존하면서 유전자 풀, 염색체 교차 및 유전자 돌연변이를 제거할 수 있으며 그 결과 저장공간을 줄이고 정합 규칙을 간소화하여 계산 비용을 감소시킬 수 있다. 추가적으로 다해상도 정합 기법처럼 넓은 영역의 변이 일관성을 획득하기 위해 변이 연속성에 대한 이웃들의 거리를 제어하는 방식을 추가하여 고정된 작은 정합창을 사용하면서 안정된 결과를 얻을 수 있게 한다. 마지막으로 단순한 시스템에 적용될 수 있게 하기 위해서 확률벡터를 사용하지 않는 제안한 알고리즘의 소형 대안 기법을 제시한다.

증강현실 환경에서 복합특징 기반의 강인한 마커 검출 알고리즘

한규필,박규호,이행석 한국정보처리학회 2010 정보처리학회논문지. 컴퓨터 및 통신시스템 Vol.17 No.4

This paper presents an improved marker detection algorithm using hybrid features such as corner, line segment, region, and adaptive threshold values, etc. In usual augmented reality environments, there are often marker occlusion and poor illumination. However, existing ARToolkit fails to recognize the marker in these situations, especially, partial concealment of marker by user, large change of illumination and dim circumstances. In order to solve these problems, the adaptive threshold technique is adopted to extract a marker region and a corner extraction method based on line segments is presented against marker occlusions. In addition, a compensating method, corresponding the marker size and center between registered and extracted one, is proposed to increase the template matching efficiency, because the inside marker size of warped images is slightly distorted due to the movement of corner and warping. Therefore, experimental results showed that the proposed algorithm can robustly detect the marker in severe illumination change and occlusion environment and use similar markers because the matching efficiency was increased almost 30%. 본 논문에서는 모서리점, 경계선 및 영역, 적응적 임계값 등과 같은 복합특징을 이용하여 증강현실 시스템에서 마커의 차단현상이 발생되거나 어두운 환경에서도 사용 가능하면서 정합 성능을 개선한 마커검출 알고리즘을 제안한다. 기존의 ARToolkit에서는 마커의 일부분이 사용자에 의해 가려지거나 주위 조명 변화에 의해 입력영상의 밝기 변화가 크게 될 경우, 마커를 추출할 수 없는 반면 제안한 마커추적 알고리즘에서는 마커영역 추출시 적응적 임계값 기법을 사용하여 조명의 변화에 둔감하게 반응하여 정확한 마커영역만을 분리 추출할 수 있다. 그리고 모서리 여부를 판단하고 모서리점이 가려진 경우, 추출된 직선의 교점으로부터 모서리점을 추출하므로 차단에 의해 마커가 가려졌을 때에도 정확한 마커 영역을 추출할 수 있다. 또한, 등록된 마커와의 정합시, 와핑에서 발생되는 마커의 크기 및 중심위치 변화를 보정하는 기법을 추가하여 정합 성능을 개선 시켰다. 실험 결과 제안한 알고리즘은 주위 조명 변화와 차단 현상에 강인하게 마커를 검출하였으며, 유사한 마커 태그를 구분할 수 있는 정합 유사도가 종전보다 30% 증가한 것을 확인 할 수 있었다.

적분 영상과 MSRCR 기법을 이용한 국부적응적 HDR 알고리즘

한규필,Han, Kyu-Phil 한국멀티미디어학회 2022 멀티미디어학회논문지 Vol.25 No.9

This paper presents a locally adaptive HDR algorithm using the integral image and MSRCR for LDR images with inadequate exposure. There are two categories in controlling the dynamic range, which are global and local tone mappings. Since the global ones are relatively simple but have some limitations at considering regional characteristics, the local ones are often utilized and MSRCR is a representative method. MSRCR gives moderate results, but it requires lots of computations for multi-scale surround Gaussian functions and produces the Halo effect around the edges. Therefore, in order to resolve these main problems, the proposed algorithm remarkably reduces the computation of the surrounds due to the use of the integral image. And a set of variable-sized windows is adopted to decrease the Halo effect, according to the type of pixel's region. In addition, an offset controlling function is presented, which is mainly affected to the subjective image quality and based on the global input and the desired output means. As the results, the proposed algorithm no more use Gaussian functions and can reduce the computation amount and the Halo effect.

개체기반 증가 학습을 이용한 소형 스테레오 정합 알고리즘 ( A Compact Stereo Matching algorithm Using Population-based Incremental Learning )

한규필,배태민,정의윤,도경훈,하영호 대한전자공학회 1998 대한전자공학회 학술대회 Vol.1998 No.1

화소 형태에 기반한 고속 영상보간 알고리즘

한규필 한국화상학회 2017 한국화상학회지 Vol.23 No.1

본 논문에서는 인접 4화소의 형태에 기반한 고속 방향성 영상보간 알고리즘을 제시한다. 제안한 알고리즘의 기 본 개념은 비간축 이산 웨이브릿 변환에 기초하지만, 실제로 변환이 수행되는 것이 아니라 경계방향 검출을 위해 인접 4화소의 값만 비교된다. 2×2 화소의 형태는 8개의 종류로 분류되고 각 형태에 따라 방향성 보간이 수행된다. 그러므로 제안한 알고리즘은 매우 단순하기 때문에, 1차 선형보간과 비슷한 수행시간을 나타내지만 성능은 기존의 영상보간 기 법들 보다 우수한 결과 품질을 보여준다. A high-speed directional interpolation algorithm based on the pattern of the adjacent 4 pixels is proposed in this paper. The basic concept of the proposed algorithm is started from UDWT(un-decimated discrete wavelet transform), but there is no transform and is only 4-pixel comparison in order to detect the direction of the edge. The 2×2 block patterns are grouped into total 8 classes, and then the directional interpolation is executed according to the type of the pattern. Since the calculation of the proposed algorithm is very simple, the computation time is almost same as that of linear interpolation algorithm. However, the output quality of the proposed one is better than those of the previous ones.

경계선 및 영역 정보를 이용한 스테레오 정합

한규필,김용석,하경훈,하영호 대한전자공학회 1995 전자공학회논문지-B Vol.b32 No.12

A hybrid approach which includes edge- and region-based methods is considered. The modified non-linear Laplacian(MNL) filter is used for feature extraction. The matching algorithm has three steps which are edge, signed region, and residual region matching. At first, the edge points are matched using the sign and direction of edges. Then, the disparity is propagated from edge to inside region. A variable window is used to consider the local method which give accurate matched points and area-based method which can obtain full-resolution disparity map. In addition, a new relaxation algorithm for considering matching possibility derived from normalized error and regional continuity constraint is proposed to reduce the mismatched points. By the result of simulation for various images, this algorithm is insensitive to noise and gives full- resolution disparity map.

정합 문제 해결을 위한 가능도 기반의 이완 처리 알고리즘

한규필,김용석,박영식,송근원,하영호 대한전자공학회 1997 電子工學會論文誌, S Vol.s34 No.9

A new relaxation algorithm based on distribution of matched errors and possibility is proposed to solve efficiently correspondence problem. This algorithm can be applied to various method, such as BMA, feature-, and region-based matching methods, by modifying its smoothness function. It consists of two stages which are transformation and iteration process. In transformation stage, the errors obtained by any matching algorithm are transformed to possibility values according to these statistical distribution. Each grade of possility is updated by some constraints which are defined as smoothness, uniqueness, and discontinuity factor in iteration stage. The discontinuity factor is used to reserve discontinuity of disparity. In conventional methods, it is difficult to find proper weights and stop condition, because only two factors, smoothness and uniqueness, have been used. However, in the proposed mthod, the more smoothing is not ocurred because of discontinuity factor. And it is efective to the various image, even if the image has a severe noise and repeating patterns. In addition, it is shown that the convergence rate and the quality of output are improved.

변형된 개체기반 증가 학습을 이용한 소형 스테레오 정합 알고리즘

한규필,정의윤,민각,김기석,하영호,Han, Kyu-Phil,Chung, Eui-Yoon,Min, Gak,Kim, Gi-Seok,Ha, Yeong-Ho 대한전자공학회 1999 電子工學會論文誌, S Vol.s36 No.10

유전 알고리즘은 적절한 해를 찾기 위해서 자연선택과 개체군 유전학을 이용한 효율적 탐색기법이다. 그러나, 기존의 유전 알고리즘들은 수렴을 보장하기 위해서 유전자 풀의 크기를 증가시켜야 했고 그 결과 저장공간과 계산 시간이 많이 소요되었다. 또한, 염색체 교차와 유전자 돌연변이를 사용하여 새로운 염색체를 발생시켰기 때문에 알고리즘이 복잡하다는 단점이 있다. 본 논문에서는 이런 문제를 줄이기 위해서 확률벡터에 기반한 개체기반 증가 학습이라는 소형 유전 알고리즘을 정합 환경에 맞게 변형시킨 새로운 스테레오 정합 방법을 제안하였다. 제안된 알고리즘은 확률벡터의 사용으로 인해 유전 풀, 염색체 교차, 그리고 유전자 돌연변이 연산을 제거하였다. 그 결과 제안된 정합 알고리즘은 기존 방식보다 구조가 간단하고 계산량의 향상이 있었으며, 영상의 특성에 상관없이 안정된 결과를 얻을 수 있다는 장점이 있었다. Genetic algorithm, which uses principles of natural selection and population genetics, is an efficient method to find out an optimal solution. In conventional genetic algorithms, however, the size of gene pool needs to be increased to insure a convergency. Therefore, many memory spaces and much computation time were needed. Also, since child chromosomes were generated by chromosome crossover and gene mutation, the algorithms have a complex structure. Thus, in this paper, a compact stereo matching algorithm using a population-based incremental learning based on probability vector is proposed to reduce these problems. The PBIL method is modified for matching environment. Since th proposed algorithm uses a probability vector and eliminates gene pool, chromosome crossover, and gene mutation, the matching algorithm is simple and the computation load is considerably reduced. Even though the characteristics of images are changed, stable outputs are obtained without the modification of the matching algorithm.