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성균관대학교 지능시스템 연구센터와 공동으로 지능
로봇시스템에 장착 가능한 고속 3차원 카메라 모듈의 프로토타입 보드를 개발하였다. 본 과제에서는 가정 환경의 이동 로봇에 적합한 적외선
구조 광 기반의 새로운 3차원 로봇 카메라를 적외선 카메라, DMD(Digital Mirror Device), 적외선 소스, 그리고 고속
3차원 신호처리용 FPGA보드를 이용하여 개발하였다.
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전체 시스템은 동작은 우선 사용자가 DMD
Controller에 User Start 버튼을 누르고, DMD Controller에 User Start 신호가 '1'이 입력되면, 구조
광 패턴 데이터를 생성하여 DMD로 전송을 한다. DMD Controller는 1프래임 데이터를 DMD에 전송한 후에, IR Source와
HOC Processor에게 각각의 시작신호를 보낸다. 시작신호를 받은 IR Source에서 플래쉬를 터트려서 광원을 생성하고, 그와 동시에
시작신호를 받은 HOC Processor는 CMOS Image Sensor를 제어하여 1장의 패턴 데이터를 저장한다. 이와 같은 동작을
17번 반복하고, 그를 이용하여 1장의 3차원 거리정보를 계산하여 PC로 전송한다. PC에서는 전송 받은 데이터는 계산된 3차원 거리정보를
화면에 뿌려준다.
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전체 시스템은 고속으로 동작하는 이미지
센서(500f/s)와 하드웨어 3차원영상 처리 알고리즘 그리고 USB2.0 PC 인터페이스를 이용하여 1초에 17장의 3차원 영상의 생성이
가능한 3차원 센싱 시스템을 구현하였다. 이 시스템은 로봇이 이동 중에 실시간으로 물체의 거리정보의 획득을 가능하게 할 수 있다. 또한
신호 분리를 통한 3차원 영상 알고리즘을 구현하기 위해서는 고정된 물체에 17장의 패턴 데이터를 물체에 주사하고, 카메라에서는 패턴이
주사된 물체의 영상을 획득하여 3차원 거리정보를 구하게 된다. 본 개발에서 제안하는 방법은 패턴이 주사되지 않은 영역은 프래임 간의 같은
위치의 픽셀 값의 상관도는 매우 높다는 성질을 이용하여 메모리 접근 횟수를 줄이는 방법이다. 패턴이 주사되지 않은 프래임과 패턴이 주사된
프래임 간에 실시간 비교를 하고, 그 차이 값이 5이하일 경우에는 SDRAM에 픽셀 값을 저장하지 않고 Index Table에 위치 값만
저장하여 처리하는 방식으로 일반적인 방법에 비하여 SDRAM 읽기와 쓰기 횟수가 평균 30% 감소하였다.
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