안경렌즈의 물리적 변형과 자각적 불편감 분석

허웅열 을지대학교 대학원 2019 국내석사

본 연구에서는 성인들의 시력변화 양상을 파악하고 시력변화 없음에도 새로운 안경을 착용하였을 때 오는 어지러움증과 같은 불편함과 새로운 안경렌즈에 대한 왜곡정도와 커브변화가 잘못된 조제가공의 결과물로 보고 이에 대한 원인을 파악하기 위해 안경렌즈를 도수별, 굴절률별, 코팅별, 안경테의 재질별, 모양별, 가공방식별로 나눠 렌즈에 대한 왜곡정도, 커브변화, 어지러움에 대한 차이를 분석하였다. 본 연구에서는 안과질환 및 안과적 수술경험이 없고 다른 전신질환이 없으며, 교정시력이 0.9이상은 성인(만20세이상~ 만43세이하) 146명중 굴절력 변화가 있는 11명(남자 7명 여자 4명), 굴절력 변화는 없지만 안경테의 모양, 재질, 크기등의 변경으로 총 32명 (남자 18명 여자14명)을 제외한 기존과 굴절력이 변화 없고 안경테의 모양, 재질, 크기등의 변경 없이 안경을 맞춘 총 103명(남자 55명 여자48명) 206안을 대상으로 선정하였다. 본 연구의 왜곡측정 방법은 왜곡측정기의 원형을 5 mm별로 원형을 그려 5개의 원형을 만들고 다시 사선을 4개를 그어 총 40개의 영역을 만들 후 그 영역의 한 칸을 1점으로 계산해 최저 0점에서 최고 40점까지로 측정하였다. 그리고 렌즈의 커브변화는 가공 전 안경렌즈의 전면커브를 측정한다. 측정은 디지털 커브게이지를 사용하였고 측정위치는 렌즈의 광학중심점을 기준으로 측정하였다. 커브의 양은 0.25 단위로 측정하였다. 가공 후 렌즈를 프레임에 삽입을 한 후 다시 렌즈의 전면커브의 변화를 측정하였다. 측정은 3번을 측정하여 평균값으로 계산하였다. 본 연구의 통계분석은 t-test(T-검증)과 일원배치분산분석(One-way ANOVA)분석을 실시하여, 각 집단별 차이를 살펴보았으며, 왜곡정도, 커브변화, 어지러움에 대한 상관관계와 왜곡정도와 커브변화가 어지러움에 미치는 영향을 살펴보기 위해 다중회귀분석(Multiple regression analysis)을 실시하였다. 유의수준은 p<.05으로 설정하여 진행하였다. 본 연구의 분석 결과는 다음과 같다. 먼저, 렌즈의 굴절률에 따라 왜곡정도와 어지러움에 대한 분석결과 굴절률이 1.67인 그룹이 굴절률이 1.56, 1.60인 그룹에 비해 왜곡정도가 더 높은 것으로 나타났으며 렌즈 굴절률에 따라 어지러움 정도는 유의한 차이가 있지만 그룹간 차이는 작은 것으로 나타났다. 렌즈 설계방식에 따른 왜곡정도, 커브변화, 어지러움의 차 이는 없는 것으로 나타났다. 코팅종류에 따른 왜곡정도, 커브변화, 어지러움은 커브변화와 어지러움에 대해서만 차이가 있는 것으로 나타났으며, 특히 코팅종류 중 초경발수코팅에 대해서 커브변화와 어지러움 정도가 높은 것을 확인하였다. 프레임 재질에 따른 왜곡정도, 커브변화, 어지러움은 커브변화에서만 차이가 있는 것으로 나타났다. 특히 메탈 프레임 재질의 커브변화가 높은 것을 확인하였다. 프레임 모양에 따른 왜곡정도, 커브변화, 어지러움은 마찬가지로 커브변화에서만 차이가 있는 것으로 나타났다. 프레임 가공 방식에 따른 왜곡정도, 커브변화, 어지러움 정도에 대한 차이 분석 결과 온테와 반무테 모두에서 왜곡정도, 커브변화, 어지러움에 대해 차이가 있는 것으로 나타났으며, 굴절도수별 따른 왜곡정도, 커브변화, 어지러움 정도에 대한 차이 분석 결과 커브변화에서만 차이가 있는 것으로 나타났다. 왜곡정도, 커브변화, 어지러움 정도 간의 상관분석 결과 어지러움증은 커브변화보다 왜곡정도와 상관이 가장 높다는 것을 확인하였으며, 어지러움증에 직접적으로 영향을 미치는 요인으로 왜곡정도가 직접적인 요인임을 밝혀냈다. 이상의 결과를 바탕으로 테의 왜곡과 커브변화등의 물리적 변형과 그에 따른 어지러움의 발생은 착용자의 특성을 파악하지 못한 안경테와 렌즈의 선택과 정밀하지 못한 안경렌즈의 가공상의 문제로 인해 유발된다 볼 수 있다. 그러므로 착용자 개인의 특성에 맞는 테와 렌즈의 선택과 조제 가공시 테와 렌즈이 특성을 파악하여 그에 맞는 적절하고 정밀한 가공과 조 정이 필요하다고 사료된다.

영상분할 방법 기반의 인공신경망을 적용한 카메라의 렌즈왜곡 보정

배장한 성균관대학교 일반대학원 2009 국내석사

렌즈 왜곡현상은 머신비전 시스템에 있어 필연적인 현상이며 가격과 시스템의 크기를 줄이기 위한 렌즈의 선택으로 왜곡현상은 점점 더 심해지고 있다. 이와 같은 추세로 왜곡보정의 필요성은 중대한 문제가 되고 있지만 기존의 카메라 모델을 이용한 왜곡보정 방식은 그 비선형 때문에 복잡하고 많은 연산이 필요한 문제점이 있다. 또한 최근 각광을 받고 있는 인공신경망을 이용한 보정방법 역시 정확성과 효율성의 측면에서 문제점이 발견되고 있다. 본 연구에서는 이러한 문제점을 해결할 수 있는 새로운 형태의 알고리즘을 제안한다. K-means 군집분석 방법을 사용하여 왜곡영상을 실제 왜곡정도에 따라 분할한 후 두 가지 알고리즘을 이용하여 영상을 보정한다. 첫 번째 알고리즘의 경우 최적의 인공신경망을 구축하고 영상을 분할한 후 각 분할영역에 같은 구조의 인공신경망을 적용한다. 두 번째 알고리즘의 경우 영상을 분할한 후 각 분할영역에 서로 다른 구조의 인공신경망을 적용한다. 그 결과 새롭게 제안된 영상분할을 적용한 신경망 알고리즘은 영상분할을 하지 않은 기존 방법들보다 더 정확한 왜곡보정 결과를 나타내었다. 또한 새롭게 제안된 영상분할을 적용한 신경망은 간단한 구조로 충분하기 때문에 설계 시 시행착오와 학습시간을 감소시켜 더 효율적인 왜곡보정을 할 수 있었다.

렌즈 왜곡을 고려한 동일 평면 카메라 교정 알고리즘

이정화 계명대학교 2003 국내박사

네트워크 조립로봇의 제어정확도 향상을 위한 비전센서기반의 효과적인 원격 보정 방법론 연구

홍정완 아주대학교 일반대학원 2011 국내석사

본 연구에서는 비전 카메라 센서의 왜곡현상이 원격 보정 시스템의 정확도에 가장 큰 영향을 끼치는 요소라고 판단하고 이에 네트워크 기반의 원격 자동 생산시스템을 통한 원격 보정 시스템 설계를 목적으로 한다. 즉, 원격으로 로봇의 정밀도를 측정하여 보정할 수 있는 새로운 방법론을 제안하고자 한다. 한편, 기존 제조 산업에서는 모든 비즈니스 요소들이 하나의 중점을 두고 집중되는 운영방식 (Centralized Company)을 취하고 있었으나, 최근 인터넷, 네트워크, IT 기술 등의 개발로 제조 산업의 패러다임이 변해가고 있다. 제품의 설계부터 생산관리, 디자인 그리고 마케팅까지의 모든 제조활동 패러다임이 이제 인터넷(Internet)에 의하여 점점 더 통합되어 글로벌화 되어가고 있는 것이다. 제품의 수명주기가 짧은 경우, 새로운 디자인에 따라 신속하게 생산 공정이 재배치되어야 하고 이에 따른 로봇들의 조립 공차 검증이 필수적이지만 분산 생산 환경(Distribution Production System)하에서, 원거리에 위치한 네트워크상의 로봇 보정(Online Calibration)기술에 관한 효율적이며 체계적인 방법론적 접근은 전무한 실정이다. 이에 현재 치열한 국제 경쟁 하에서 유리한 고지를 선점하기 위한 선진국들의 끊임없는 경쟁력 제고노력이 행해지고 있으며, 현재 선진국의 글로벌 기업들은 4 &#13273;(Part Per Million) 불량률에서 무결점 생산(Zero-Defect Production) 방식으로의 전환을 위해 전력을 다하고 있는 추세이다.따라서 미래의 생산 환경에 적합한 네트워크 기반의 로봇 원격 보정시스템의 필요성이 절실하다고 판단된다. 이에 본 논문에서는 비전센서와 로봇의 좌표변환알고리즘을 개선하고, 실시간으로 이루어지는 자동화된 원격 보정시스템을 제안 및 개발하였다. 이는 후에도 이루어질 네트워크 기반 산업의 체계를 학문적으로 한 차원 높일 수 있는 기회가 될 것이라 생각한다. In this paper, distortion of Vision is the biggest impact component in the accuracy of the remote calibration system. So purpose of this study is design remote calibration systems through network-based remote automated manufacturing systems. In other words, we suggest new methodology for calibration by measuring the accuracy. In traditional manufacturing industries, all the business function is focus on the centralized company but recently, paradigm of manufacturing industry is changing by development of internet, network, IT technology. All manufacturing activities such as product design, production management, design and marketing are increasingly integrated and globalized by internet. In short product life cycles, manufacturing process should be relocated rapidly based on the new design. In distributed production system, it is essential for verification of robotic assembly but efficient and systematic way for network based robot calibration technology has never been. Then under international competition, developed countries are being held constant efforts to improve competitiveness and preempt the high ground. Currently,the global company in advanced countries is committed to zero-defect production.Therefore, environment for future production are in desperate need of network-based remote robot calibration systems. In this paper, we improve the coordinate transformation algorithm of vision sensors & robot, and we also develop automated remote calibration system that is takes in real time.

CCD 사진기와 객체지향기법을 이용한 근거리 수치 사진 측량에 관한 연구

이석군 연세대학교 1998 국내박사

광각렌즈 왜곡영상 보정기능을 갖는 차량용 비디오 레코더 설계

이태규 高麗大學校 工學大學院 2011 국내석사

차량용 비디오 레코더는 차량과 그로 인한 사고가 증가하면서 늘어나고 있다. 압축 기술, 메모리의 발달 그리고 다양한 센서와 함께 고화질, 다채널로 변화하고 있다. 본 논문에서는 먼저 시장을 선도할 차량용 비디오 레코더 설계를 제안하였다. 제안하는 차량용 비디오 레코더는 H.264/AVC 코덱을 포함하는 HD급 2채널 시스템이다. 또한 구동을 위한 소프트웨어와 녹화 영상 확인을 위한 컴퓨터 뷰어 프로그램으로 구성된다. 또한 차량용 비디오 레코더의 광각렌즈에 의해 발생하는 왜곡영상을 개선하기 위해 시스템에 적합한 왜곡영상의 보정기법을 제안하였다. 시스템이나 컴퓨터 뷰어에 적용을 용이하게 하였다. Car video recorders are increasing with the increase in vehicle and its accidents. Car video recorders are changing into high-quality, multi-channel by video compression, memory and various sensors technologies. First, this paper proposed the design of the car video recorder to lead the market. The proposed car video recorder using the H.264/AVC codec is a HD-class 2-channel system. Also, It consisted of the software to operate and the viewer of a computer to check the recording images. The paper also proposed the correction method of distortion image caused by the wide-angle lens in car video recorders. The method that is appropriate for car video recorders is easy to apply to the system or the viewer of a computer.

광각 렌즈로부터 입력된 왜곡영상의 기하보정에 관한 연구

정상훈 서울産業大學校 産業大學院 2003 국내석사

본 연구에서는 view angle(α_(v))이 큰 3개의 광각렌즈로부터 입력된 왜곡영상을 기하학적으로 보정할 수 있는 원근투영 알고리즘을 개발하고 이를 프로그래밍 하였으며, 개발된 프로그램의 검증을 위하여 grid pattern의 표준영상을 이용하여 초점거리를 15㎜부터 55㎜까지 10㎜간격으로 변화시키고 또한 view angle을 140°, 160°, 170°로 변화시키면서 이미지 보정을 행하였다. 연구를 통하여 얻어진 주요한 결론을 요약하면 다음과 같다. 동일한 view angle lens를 이용하는 경우 focal distance (fd)에 따른 이미지 보정의 정밀도는 fd가 커질수록 증가하였으며, 표준영상과 비교하여 평균 보정오차가 0.36%로 보정이 잘 이루어짐을 확인할 수 있었다. 또한 원근투영 알고리즘에 의한 영상 보정시 초점거리(fd)가 증가할수록 영상 보정정밀도가 좋아졌다. perspective protection 알고리즘을 적용하여 광각렌즈의 왜곡영상에 대한 프로그램을 개발하고 이를 검증함으로써 왜곡영상의 실시간 보정을 행할 수 있는 기반을 확보할 수 있었다. 왜곡영상의 평균 보정오차(ε_(c))는 0.36%로서 우수한 보정정밀도를 보였으며 view angle이 클수록 다소 증가하는 경향을 나타내었다. 이상과 같이 광각렌즈로부터 입력된 영상을 실시간으로 자동보정을 할 수 있는 program 개발을 통하여 향후 web 기반 영상처리 및 영상측정, image monitoring 시스템 등의 개발에 기초 자료로 활용될 수 있을 것으로 사료된다. In this study we have developed Perspective projection algorism compensating an distorted image geomatically inputted from three wide-angle lenses a view angle is wide and made a program of it. To verify developed program, we have compensated images by varing the focal distance from 15㎜ to 55㎜ at intervals of 10 ㎜ and view angles at 140, 160 and 170 degrees using a standard image of grid pattern. Through this study we have reached some conclusions as below. In case of using the same view angle lens, we confirmed that the precision of an image compensation was increased according as fd was extended and the compensation was performed well through the fact that an average compensation error was 0.36 percent in comparison with an standard image. And in case of an image compensation by Perspective projection algorism, the precision of an image compensation was became high proportionately with fd extended. We have defined a foundation which is possible to compensate an distorted image occasionally an as a consequence of that developed the program about an wide-angle lens of an distorted image applying Perspective projection algorism and inspected it. An average compensation error of an distorted image was 0.36 percent, which showed that an image compensation was excellent and there is a tendency to become large in proportion to the increase of view angle. Through the program that can compensate automatically an distorted image inputted from an wide-angle lens from time to time, we expect that it will be utilized for an image process on the basis web, an image measurement and the development of image monitoring system in the future.

집적결상형 3차원 디스플레이에서 시차영상배열의 생성과 미분전달함수를 이용한 변환특성 분석

서장일 강원대학교 대학원 2009 국내박사

최근 들어 컴퓨터와 같은 정보처리 장치와 LCD나 PDP와 같은 2D 디스플레이 장치의 성능이 크게 향상되고 있다. 이에 따라 고해상도 2D 디스플레이를 사용하는 3D디스플레이분야 또한 크게 발전하고 있는 추세이다. 시차영상배열은 이러한 2D-3D 변환에 있어 매우 활용성이 높은 기본소재이다. 집적결상형 3차원 디스플레이는 이러한 시차영상배열을 사용하는 대표적인 3차원 디스플레이이다. 본 논문에서는 집적결상을 중심으로 3차원 디스플레이를 위한 시차영상배열의 생성 및 재조합, 그리고 크기변환에 따른 3차원 재생영상의 변화 특성에 대해 연구하였다. 우선 패럴랙스배리어방식과 집적결상방식 사이에서 시차영상배열의 호환성에 대해 조사하였다. 호환성 조사는 시차영상배열의 픽셀들이 개별적으로 매칭될 조건과 영상의 형태로 매칭될 조건을 구함으로써 이루어졌다. 연구결과로부터 특정 조건하에서 패럴랙스배리어방식의 시차영상배열은 집적결상방식의 시차영상배열로부터 합성될 수 있음을 확인하였다. 멀티뷰 패럴랙스배리어방식에서 시점의 수가 충분히 많아질 경우, 시차영상배열은 집적결상방식에서의 시차영상배열과 동일한 형태를 갖는다. 둘째로 시차영상배열 생성 방법들에 대하여 연구하였다. 회절격자를 이용하여 스테레오스코픽영상을 생성하는 방법을 시차영상배열 생성방법으로 확장하는 것에 대해 자세히 연구하였다. 이 방법은 작은 물체에 대해 효과적이며 획득결상계의 수차에 의한 광학적 손실이나 회절에 의한 해상도 저하를 최소화할 수 있다는 장점이 있다. 그리고 회절격자를 이용한 방법을 3차원 물체에 파장-깊이 매핑을 하는 방법으로 확장하였다. 이 경우, 작은 량의 데이터로 3차원 물체를 2차원 등고영상으로 매핑할 수 있다. 셋째로 시차영상배열은 기존의 시차영상배열을 재조합하는 방법으로도 얻을 수 있는데, 시차영상배열의 재조합을 통하여 도치상, 정치상, 실상, 허상뿐만 아니라 임의의 깊이로 변환할 수 있는 방법에 대해 연구하였다. 마지막으로 3차원 결상계의 해석에 유용한 미분전달함수를 제안하였다. 미분전달함수는 3차원영상 결상계와 3차원적 변형 분석에 있어 효과적이다. 미분전달함수를 이용하여 집적결상방식에서 시차영상배열의 크기 변환에 따라 나타날 수 있는 재생영상의 왜곡을 분석하였다. 집적결상방식에서 시차영상배열의 전체적 크기변환은 단일렌즈에 의한 결상에서 초점거리 변환과 매우 유사하다. 그리고 시차영상배열의 개별적 크기변환은 재생영상의 깊이만을 변화시킨다. 이러한 특성을 이용하여 단일결상렌즈에 의한 영상의 왜곡을 분석하고, 단일결상렌즈가 포함된 집적결상계에서 단일결상렌즈에 의해 나타날 수 있는 왜곡을 집적결상계의 시차영상배열의 크기가 변환 통하여 보정하는 방법에 대해 연구하였다. 대부분의 단일결상렌즈에 의한 왜곡은 시차영상배열의 전체적 크기변환을 통하여 보정될 수 있다. Recently, capability of 2D display devices such as LCD and PDP has been rapidly improved. Hence researches on 3D display, which is based on 2D display of high resolution and high frame speed, are being increased. Parallax image array(PIA) is an essential element in 3D display using the 2D display device. Integral image display is one of the most popular 3D display methods using the PIA. In this thesis, PIA generation and recombination methods and PIA scaling effect for 3D reconstructed image have been studied based on the integral imaging display. Firstly, compatibility between the PIA in the parallax barrier method and that in the integral imaging method is investigated. The compatibility is confirmed by finding matching conditions for pixel and image. The results show that, under certain condition, the PIA of parallax barrier method can be obtained from the PIA of integral imaging method. If there is large number of views in the multi-view parallax barrier method, the PIA takes an identical form with the PIA of integral imaging method. Secondly, new PIA generation methods have been researched and analyzed in comparison to conventional methods. The stereoscopic image generation method by using the diffraction grating is reanalyzed for expanding to PIA generation. The PIA generation method using diffraction grating is suitable for miniature objects and effective in improving PIA resolution because it does not cause the aberration and minimizes the diffraction loss. This diffraction grating method is expanded to a 3D contour display based on wavelength-depth mapping. This display method needs small data as much as about two times of which conventional 2D display needs. Thirdly, a recombination method for PIA, which is a regeneration of PIA, has been researched. The recombination of PIA can freely change the depth of reconstructed image between not only orthoscopic and pseudoscopic but also real and imaginary. Lastly, the differential transfer function (DFT) has been proposed. The DFT is useful in 3D imaging system analysis and especially effective in 3D deformation analysis. Based on DTF, distortion of the 3D reconstructed image which is depended on the PIA scaling in the integral imaging system is analyzed. In the integral imaging system, whole scaling of PIA is similar to changing the focal length in single lens imaging, and individual scaling of PIA changes the depth of reconstructed image. Using this property, a correction method for a distortion in a single lens combined integral imaging system has been investigated. The image distortion caused by the single lens can be perfectly corrected by the PIA scaling.

적응형 칼만필터링을 이용한 멀티 라인스캔카메라 화질 개선 연구

하성현 연세대학교 공학대학원 2014 국내석사

최근 제품의 수율 및 품질 향상을 위해 제품의 불량유무를 검사하는 머신 비전 시스템의 도입이 제품과 제조 기업의 신뢰도를 위해 지속적으로 증가하고 있다. 그러나 FPD(Flat Panel Display) 검사 장비 시스템에서 시각센서를 사용하는 데에는 노이즈 및 오류들에 대한 더욱 정밀한 영상을 요구 받고 있다. 본 논문에서는 머신 비전 시스템 중 멀티라인스캔 카메라를 이용한 검사시스템을 설계함에 있어 기존의 멀티라인스캔 검사시스템에서 발생하는 측정 오차를 야기하는 멀티라인스캔 카메라의 센서 노이즈, 영상 노이즈와 라인 스캔 카메라 검사 방식에 의한 오류, 렌즈에 의한 왜곡에 따른 오류, 조명의 조도 변화에 따른 오류를 해결하는 방안을 제시하여 보다 더 정확한 영상 획득이 가능한 방법을 제안한다.멀티라인스캔 카메라의 영상을 획득 시, 이동 물체의 영상 획득으로 인하여 상대적으로 높은 시간적 상관 관계를 갖게 되며, 움직임의 경로를 따라 그 상관 관계를 가지게 된다. 따라서 시공간 필터링이 성공하기 위해서는 움직임 보상이 필요해진다. 그러나 움직임 보상은 많은 연산량을 요구하며 또한 움직임 보상이 제대로 되지 않은 경우의 멀티라인스캔 카메라의 영상은 측정에 많은 문제들을 야기한다.본 논문에서 제안하는 적응형 칼만필터링을 사용한 멀티라인스캔 카메라 시스템 설계에서 다양한 노이즈와 영상 왜곡 현상, 조명의 조도 변화에 따른 오류 대응을 위하여, 기존 라인 스캔 카메라의 선형적 캘리브레이션으로 얻어지는 고정된 픽셀의 계수 값들이 구조적으로 가지는 시공간 필터링에 대한 한계점들을 적응형 칼만 필터를 적용, 시공간에 따른 왜곡 요소에 보다 더 적응적인 픽셀 보정계수 값을 택하여 더 정확하고 노이즈에 강인한 영상 획득 방법을 적용하여 멀티라인스캔 카메라 혹은 오브젝트의 물리적인 움직임에 대한 보상과 노이즈를 제거 할 수 있었다. 이를 통하여 제안된 방법의 효율성을 실험적으로 입증하였다.

다수의 광각 카메라를 이용한 넓은 공간상의 물체 추적

김선일 부산대학교 2013 국내석사

In this paper, algorithm is proposed for calibrating distortion caused by the wide angle lens and tracking moving object using multiple wide angle cameras in a wide area. In order to monitor a wide area with a minimum of camera, using a wide angle lens is better than using a standard lens. Image is distorted by wide angle lens. Distorted image is calibrated by transformation matrix which is generated by position of intersection of reference image and distorted image. In order to minimize the number of cameras, camera’s angle of view(AOV) and height of position which is installed camera are needed. According to calculated results using AOV and height, the number of cameras are selected. Also, projective transformation is used for reducing camera position error and initializing region of interest. Alpha blending is used for image matching. Object segmentation is implemented using Otsu’s method binarization and labeling. Segmented object is identified by aspect ratio, occupy ratio, area, circularity. Feature values about identified object are updated each frame and updated feature values are reference in next image. Proposed algorithm is applied to various movement of robotic vacuum cleaner and robustness of algorithm is verified.