클라우드 환경에서 임의의 사용자에 의한 전방위 공간의 제작방법

서영호(Seo Young Ho),오문석(Oh Moon Seok),김동욱(Kim Dong Wook) 한국디자인리서치학회 2018 한국디자인리서치 Vol.3 No.1

일반 사용자들이 전방위 영상을 위해 카메라 시스템을 갖추어 촬영을 하고, 이들을 360도의 전방위 영상으로 만드는 것은 쉬운 일이 아니다. 그러나 다양한 영상을 활용하는 소셜 네트워크 서비스를 통해서 많은 영상 콘텐츠들이 온라인에 넘쳐나고 있고, 이들 중에는 많은 영상들이 동일한 공간을 촬영한 것들이다. 즉, 이미 현재의 온라인 상에는 다양한 공간에 대해서 전방위 영상을 생성할 수 있는 많은 영상 콘텐츠가 준비되어 있고, 클라우드 서비스 등과 접목한다면 다양한 공간과 장소에 대한 전방위의 VR 서비스가 가능할 것이다. 따라서 본 논문에서는 먼저 전방위 콘텐츠를 제작하기 위한 기술과 과정에 대해서 살펴본 후에, 클라우드 서비스를 모사하는 차원에서 다양한 카메라로 무작위로 촬영된 영상을 이용하여 전방위 영상을 생성한다. 또한 이렇게 제작한 전방위 영상 결과를 확인하고 이들을 생성하는데 있어서 고려해야 될 사항들에 대해서 논의한다. It is not easy for personal users to take a camera system for omni-directional images and make 360-degree omni-directional images. However, many video contents are flooded in online through social network services utilizing various images, and many of them have been taken in the same space. In other words, there are many image contents that can generate omni-directional images for various spaces on the current online, and if combined with cloud service, omni-directional VR service for various spaces and places will be possible. Therefore, in this paper, after studying the technology and process for producing omni-directional contents, we create omni-directional images using images which were captured randomly from various cameras in order to simulate the cloud service. In addition, we discuss the results of the omni-directional imaging and discuss the issues to be considered in producing them.

모바일매핑시스템으로 취득된 전방위 영상의 광속조정법

오태완 ( Tae Wan Oh ),이임평 ( Im Pyeong Lee ) 대한원격탐사학회 2010 大韓遠隔探査學會誌 Vol.26 No.5

대부분의 모바일 공간정보 획득시스템은 촬영범위가 좁고 기선 길이에 대한 제약이 따르는 프레임 카메라를 탑재하고 있다. 촬영지점을 기준으로 모든 방향으로의 영상정보 획득이 가능한 전방위 카메라 탑재를 통해 프레임 카메라의 촬영 범위 및 기선 거리에 대한 문제점을 해결할 수 있다. 광속조정법(Bundle Block Adjustment)은 다수의 중첩된 영상의 외부표정요소를 결정하는 대표적인 지오레퍼런싱(Geo-referencing) 방법이다. 본 연구에서는 전방위 영상에 적합한 광속조정법의 수학적 모델을 제안하여 전방위 영상의 외부표정요소 및 지상점을 추정하고자 한다. 먼저 전방위 영상에 적합한 공선조건식을 이용해 관측방정식을 수립한다. 그리고 지상 모바일매핑시스템(GMMS, Ground Mobile Mapping System)에 탑재되어 있는 GPS/INS로부터 획득된 데이터와 정지 GPS 및 토털 스테이션(Total Station)을 통해 측정한 지상기준점을 이용한 확률제약조건(Stochastic Constraints)식을 수립한다. 마지막으로 확률제약조건 요소 및 추정 미지수를 조합하여 다양한 종류의 수학적 모델을 수립하고 모델별로 추정된 지상점 좌표의 정확도를 검증한다. 그 결과, 지상기준점을 확률제약조건으로 사용하는 모델에 적용한 경우에 지상점이 ±5cm 정도로 정확하게 추정되었다. 연구의 결과를 통해 전방위 카메라 영상으로부터 대상객체의 3차원 모델 추출이 가능함을 알 수 있었다. Most spatial data acquisition systems employing a set of frame cameras may have suffered from their small fields of view and poor base-distance ratio. These limitations can be significantly reduced by employing an omni-directional camera that is capable of acquiring images in every direction. Bundle Block Adjustment (BBA) is one of the existing georeferencing methods to determine the exterior orientation parameters of two or more images. In this study, by extending the concept of the traditional BBA method, we attempt to develop a mathematical model of BBA for omni-directional images. The proposed mathematical model includes three main parts; observation equations based on the collinearity equations newly derived for omni-directional images, stochastic constraints imposed from GPS/INS data and GCPs. We also report the experimental results from the application of our proposed BBA to the real data obtained mainly in urban areas. With the different combinations of the constraints, we applied four different types of mathematical models. With the type where only GCPs are used as the constraints, the proposed BBA can provide the most accurate results, ±5 cm of RMSE in the estimated ground point coordinates. In future, we plan to perform more sophisticated lens calibration for the omni-directional camera to improve the georeferencing accuracy of omni-directional images. These georeferenced omni-directional images can be effectively utilized for city modelling, particularly autonomous texture mapping for realistic street view.

모바일매핑시스템으로 취득된 전방위 영상의 광속조정법

오태완,이임평,Oh, Tae-Wan,Lee, Im-Pyeong 대한원격탐사학회 2010 大韓遠隔探査學會誌 Vol.26 No.5

대부분의 모바일 공간정보 획득시스템은 촬영범위가 좁고 기선 길이에 대한 제약이 따르는 프레임 카메라를 탑재하고 있다, 촬영지점을 기준으로 모든 방향으로의 영상정보 획득이 기능한 전방위 카메라 탑재를 통해 프레임 카메라의 촬영 범위 및 기선 거리에 대한 문제점을 해결할 수 있다. 광속조정법(Bundle Block Adjustment)은 다수의 중첩된 영상의 외부표정요소를 결정하는 대표적인 지오레퍼런싱(Georeferencing) 방법이다. 본 연구에서는 전방위 영상에 적합한 광속조정법의 수학적 모델을 제안하여 전방위 영상의 외부표정요소 및 지상점을 추정하고자 한다. 먼저 전방위 영상에 적합한 공선조건식을 이용해 관측방정식을 수립한다. 그리고 지상 모바일매핑시스템(GMMS, Ground Mobile Mapping System)에 탑재되어 있는 GPS/INS로부터 획득된 데이터와 정지 GPS 및 토털 스테이션(Total Station)을 통해 측정한 지상기준점을 이용한 확률제약조건 (Stochastic Constraints)식을 수립한다. 마지막으로 확률제약조건 요소 및 추정 미지수를 조합하여 다양한 종류의 수학적 모델을 수립하고 모델별로 추정된 지상점 좌표의 정확도를 검증한다. 그 결과, 지상기준점을 확률제약조건으로 사용하는 모델에 적용한 경우에 지상점이 ${\pm}5cm$ 정도로 정확하게 추정되었다. 연구의 결과를 통해 전방위 카메라 영상으로부터 대상객체의 3차원 모델 추출이 가능함을 알 수 있었다. Most spatial data acquisition systems employing a set of frame cameras may have suffered from their small fields of view and poor base-distance ratio. These limitations can be significantly reduced by employing an omni-directional camera that is capable of acquiring images in every direction. Bundle Block Adjustment (BBA) is one of the existing georeferencing methods to determine the exterior orientation parameters of two or more images. In this study, by extending the concept of the traditional BBA method, we attempt to develop a mathematical model of BBA for omni-directional images. The proposed mathematical model includes three main parts; observation equations based on the collinearity equations newly derived for omni-directional images, stochastic constraints imposed from GPS/INS data and GCPs. We also report the experimental results from the application of our proposed BBA to the real data obtained mainly in urban areas. With the different combinations of the constraints, we applied four different types of mathematical models. With the type where only GCPs are used as the constraints, the proposed BBA can provide the most accurate results, ${\pm}5cm$ of RMSE in the estimated ground point coordinates. In future, we plan to perform more sophisticated lens calibration for the omni-directional camera to improve the georeferencing accuracy of omni-directional images. These georeferenced omni-directional images can be effectively utilized for city modelling, particularly autonomous texture mapping for realistic street view.

제4차 산업혁명시대 음향체제로의 새로운 접근 -무지향 스피커: 오메가 개발을 중심으로-

김종성 ( Kim Jong-sung ) 한국기독교음악학회 2019 기독음악·문화 Vol.4 No.-

최근 제4차 산업혁명은 전 세계적으로 많은 관심사가 되고 있다. 그 이유는 4차 산업혁명의 중요 특징이 융합성과 다양성을 전제로 하고 있으며 그 혁명의 핵심은 Big data 분석, 인공지능, 로봇공학, 사물인터넷, 무인운송수단, 나노기술과 같은 6대 분야에서 새로운 기술혁신으로 21C 국가 발전의 원동력이 되기 때문이다. 이와 같은 4차 산업혁명에 즈음하여 교회 음향체제 역시 기술혁신이 절실히 요구되고 있다. 그 이유는 기존 음향체제가 스피커를 사용하고 있는데 기존 스피커의 최대의 단점이 지향각도의 한계(통상 60도-120도내) 때문에 실내의 소리를 충분히 전달하기 위해 많은 스피커를 설치하여 구동함으로 인하여 소리의 중첩이 생기게 된다. 이 같은 음향체제의 최대 난점을 해결하기 위해 본 저자는 금속인 동(銅)을 무지향 스피커 제작에 사용하여 소리의 중첩을 막고 국내 최초로 360도 스테레오 포닉을 실현하는 무지향 스피커-민성 6호인 오메가를 개발 하여 특허를 획득하였다.(특허출원 10-2002-0014911) 본 연구의 중요 목적은 4차 산업혁명시대에 병행하여 교회음향체제의 새로운 접근방법으로 360도 스테레오 포닉을 실현하는 무지향스피커(omni-directional speaker) 개발에 중요 목적을 두었으며, 그 구체적인 목적으로 (1) 무지향 스피커 제품개발의 동기를 기술하고, (2) 설계방식과 구조적측면에서 무지향스피커와 기존 스피커의 차이점을 밝히며, (3) 무지향 스피커의 음향 특성을 제시하고, (4) 마지막으로 음향에 무지향스피커를 도입하는 방식과 적용방안을 제시하는데 두었다. 본 저자가 개발한 무지향스피커 민성6호, 오메가는 기존 스피커와는 달리 무지향성 음향재생을 통해 실내 연주 소리를 그대로 재생시키는데 크게 기여함과 동시에 오디오는 물론 교회음악 연주에 있어서도 실제 소리와 가장 흡사한 자연스러운 소리를 생성하는 강점을 지니고 있어 앞으로 교회 실내 악기 연주 재생에도 크게 기여할 것으로 기대한다. In recent years, the fourth industrial revolution becomes major concern throughout the world. The fourth industrial revolution is the current and developing environment in which disruptive technologies and trends such as Big data Statistical Analysis, Artificial Intelligence (AI), Robot Engineering, Intennet of Things (IoT), Self-driving Cars, neuro-Technologies are changing the way we live and work. It is characterized by a range of new technologies that are fusing the physical, digital and biological worlds. In addition to the rapid changing wave of current society, the innovative technologies are vitally required for the advancement of current acoustic system. Today, most of churchs' acoustic systems are designed by array of speakers. However, the deficiency of the existing speakers is the limitation of the angle of Beam spread (60-120 degree), sound waves travel in approximately straight lines, bouncing off hard surfaces or being absorbed by soft ones. The sound from preaching and church music in a large spaces with hard walls will bounce around a long time before it dies out. Even if churches install a number of speakers in the space, sound bouncing are being raised. This kind of sound bouncing hinders the real sound all the time. In order to solve sound bouncing in church space, the writer of this study developed an omni-direction speaker called Minsung 6: OMEGA using metal cooper, which covers 360 degree of stereo-phonic. The writer recived an official license from the Governmental Licence Authority (10-2002-0014911). The major purpose of this study is to develop an omni-directional speaker :OMEGA which is a new approach to the acustic system. The specific purposes of the study are as follows. 1st, to describe the motivation of developing omni-directional speaker: OMEGA. 2nd, to identify the difference between designing devices of the omni-directional speaker and existing speaker. 3rd, to describe major characteristics of the newly developed omnidirectional speaker. Finally, to present adoption methods of the omni-directional speaker, and its application means. It is expected that the omni-directional speaker called Minsung 6 :OMEGA be contributed to raise natural and real sound of the church musical performance or concert.

다중이동로봇의 동적 모델링 및 구동성능 분석을 통한 새로운 바퀴 배치 제안

신상재(Sang Jae Shin),김한(Haan Kim),김성한(Seong Han Kim),주종남(Chong Nam Chu) Korean Society for Precision Engineering 2013 한국정밀공학회지 Vol.30 No.1

Omni-directional robot is a typical holonomic constraint robot that has three degrees of freedom movement in 2D plane. In this study, a new omni-directional robot whose wheels are arranged in radial directions was proposed to improve driving performance of the robot. Unlike a general omni-directional robot whose wheels were arranged in a circumferential direction, moments do not arises in the proposed robot when the robot travels in a straight line. To analyze driving performance, dynamic modeling of the omni-directional robot, which considers friction and slip, was carried out. By friction measurement experiments, the relationship between dynamic friction coefficient and relative velocity was derived. Dynamic friction coefficient according to the angle difference between robot travel direction and wheel rotation direction was also obtained. By applying these results to the dynamic model, driving performance of the robot was calculated. As a result, the proposed robot was 1.5 times faster than the general robot.

충돌 회피를 위한 전방향 모바일 매니퓰레이터의 최적 궤적 계획

김민수,성영휘 대한전기학회 2023 전기학회논문지 Vol.72 No.8

The ultimate purpose of a mobile robot is to do some tasks in addition to moving to a desired point, so it is very natural for a mobile robot to be equipped with a manipulator. Among many types of mobile robots, omni-directional mobile robot has been very popular because it has advantages in trajectory planning and control. In this paper, we deal with an omni-directional mobile manipulator that consists of a four Mecanum wheeled mobile robot platform and a manipulator mounted on it. In general, it is very difficult to solve inverse kinematics for a mobile manipulator because it has infinite solutions. Omni-directional mobile robot platform can move in any direction and can rotate on a pivot in a plane, so we propose it to be modeled as a manipulator with two prismatic joints and one revolute joint. Then the overall omni-directional mobile manipulator can be considered as a manipulator with an (n+3) DOF manipulator if the mounted manipulator has n DOF. We propose a weighted pseudo-inverse based method to solve the inverse kinematics problem at velocity level for the omni-directional mobile manipulator. In our method, in addition to a primary task of following end-effector trajectory, a secondary task of obstacle avoidance is accomplished by maximizing a performance index that represents a distance between a link of the manipulator and an obstacle. Simulation results showed the feasibility of the proposed method.

능동 전방향 거리 측정 시스템을 이용한 이동로봇의 위치 추정

류지형(jihyung Ryu),김진원(Jinwon Kim),이수영(Sooyeong Yi) 제어로봇시스템학회 2008 제어·로봇·시스템학회 논문지 Vol.14 No.5

An active omni-directional raging system using an omni-directional vision with structured light has many advantages compared to the conventional ranging systems: robustness against external illumination noise because of the laser structured light and computational efficiency because of one shot image containing 360° environment information from the omni-directional vision. The omni-directional range data represents a local distance map at a certain position in the workspace. In this paper, we propose a matching algorithm for the local distance map with the given global map database, thereby to localize a mobile robot in the global workspace. Since the global map database consists of line segments representing edges of environment object in general, the matching algorithm is based on relative position and orientation of line segments in the local map and the global map. The effectiveness of the proposed omni-directional ranging system and the matching are verified through experiments.

Real-time Omni-directional Distance Measurement with Active Panoramic Vision

Sooyeong Yi,Byoungwook Choi,Narendra Ahuja 대한전기학회 2007 International Journal of Control, Automation, and Vol.5 No.2

Autonomous navigation of mobile robot requires a ranging system for measurement of distance to environmental objects. It is obvious that the wider and the faster distance measurement gives a mobile robot more freedom in trajectory planning and control. The active omni-directional ranging system proposed in this paper is capable of obtaining the distance for all 3600 directions in real-time because of the omni-directional min-or and the structured light. Distance computation including the sensitivity analysis and the experiments on the omni-directional ranging are presented to verify the effectiveness of the proposed system.

Towards an Omni-directional Orientation Manipulation of Spherical Piezoelectric Motor: A Torque Vector Composition Method

Tai-Chi Hwang,Yu-Ting Sung,Yu-Hsi Huang,Chi-Ying Lin 제어로봇시스템학회 2021 제어로봇시스템학회 국제학술대회 논문집 Vol.2021 No.10

This paper presents the application of a torque vector composition method realizing omni-directional rotor orientations for a novel standing wave spherical piezoelectric motor (SPM). The developed SPM system comprises four stators where each stator can provide three fundamental orientations or torque vectors implemented with the technique of electrode configuration. The concept of vector composition applied to the SPM system is illustrated with two stator actuation configurations: symmetrical and adjacent actuation stator pairs. The proposed method has the advantage of easy generation of new rotor orientations by adjusting the magnitude ratio of the excitation signals given to the stators. Composited vector analysis shows that the use of all stator pairs is able to offer omni-directional rotor orientations in the xy, yz, and xz planes. The estimated orientations in the experiments demonstrate the feasibility of the proposed torque vector composition method and the potentials of expanding omni-directional orientations to the whole 3D space with more than two actuating units.

Tracking Control of 3-Wheels Omni-Directional Mobile Robot Using Fuzzy Azimuth Estimator

김상대(Kim, Sang-Dae),김승우(Kim, Seung-Woo) 한국산학기술학회 2010 한국산학기술학회논문지 Vol.11 No.10

서비스 로봇은 사람이 생활하는 환경에서 동작한다. 이런 환경에서는 일반적인 휠베이스 모빌러티(Mobility) 방식의 이동로봇은 동적인 장애물과 정적인 장애물에 둘러싸여 있으므로 로봇의 움직임에 있어 자유로운 주행에 제 약을 받게 된다. 이것은 소위 비홀로노믹(Non-Holonomic) 시스템 특성으로 주행 중인 이동로봇은 장애물을 만나면 별 도의 조향장치를 사용하거나 차동 휠 구조 로봇의 회전 과정을 수행한 후 이동하고자 하는 방향으로 진행할 수 있다. 이런 장애물을 신속하게 회피하려면 홀로노믹(Holonomic) 시스템 특성이 필요하다. 홀로노믹 시스템은 별다른 회전과 정 없이 단순히 좌우로 이동만 하면 된다. 이러한 특성으로 민첩하게 주행할 수 있고 좁은 공간에서 비홀로노믹 로봇 보다 효율적이고 자유로운 주행이 가능하다. 그러므로 본 논문에서는 세 개의 옴니휠(Omni-wheels)을 사용한 홀로노 믹 이동로봇 시스템을 개발한다. 세 개의 옴니휠을 사용한 이동로봇의 동역학과 모터 비선형 운동방정식을 고려한 정 밀한 비선형 동역학 모델을 유도하여 제시한다. 유도된 식을 통해 각각의 모터 속도를 계산하고. 기본 속도제어기로 는 PID방식을 사용한다. 그런데, 옴니휠을 이용한 홀로노믹 이동로봇의 추적제어는 정확한 방위각 센싱 데이터와 기 준값(Reference Value)을 필요로 한다. 방위각 센싱은 부정확성과 불확실성(Uncertainty)을 갖는다. 부정확성은 센서 시 스템의 노이즈와 얼라이어싱(Aliasing)으로 인하여 발생하고, 불확실성은 모바일 로봇의 왜란(Disturbance)과 미끄러짐 (Slip)으로 발생한다. 본 논문에서는 퍼지 논리 추론에 의한 퍼지 방위각 추정기(Estimator)를 개발하여 방위각 제어의 새로운 개념을 제시한다. 끝으로, 퍼지 방위각 추정을 이용한 세 개의 전 방향 바퀴 구조의 이동로봇이 실시간으로 제어되는 실험을 통하여 이동로봇 시스템의 성능을 분석한다. Home service robot are not working in the fixed task such as industrial robot, because they are together with human in the same indoor space, but have to do in much more flexible and various environments. Most of them are developed on the base of the wheel-base mobile robot in the same method as a vehicle robot for factory automation. In these days, for holonomic system characteristics, omni-directional wheels are used in the mobile robot. A holonomicrobot, using omni-directional wheels, is capable of driving in any direction. But trajectory control for omni-directional mobile robot is not easy. Especially, azimuth control which sensor uncertainty problem is included is much more difficult. This paper develops trajectory controller of 3-wheels omni-directional mobile robot using fuzzy azimuth estimator. A trajectory controller for an omni-directional mobile robot, which each motor is controlled by an individual PID law to follow the speed command from inverse kinematics, needs a precise sensing data of its azimuth and exact estimation of reference azimuth value. It has imprecision and uncertainty inherent to perception sensors for azimuth. In this paper, they are solved by using fuzzy logic inference which can be used straightforward to perform the control of the mobile robot by means of the fuzzy behavior-based scheme already existent in literature. Finally, the good performance of the developed mobile robot is confirmed through live tests of path control task.