KR100360825B1 - 거리측정이 가능한 단동형 수중 스테레오 카메라 - Google Patents

거리측정이 가능한 단동형 수중 스테레오 카메라 Download PDF

Info

Publication number
KR100360825B1
KR100360825B1 KR1020000051606A KR20000051606A KR100360825B1 KR 100360825 B1 KR100360825 B1 KR 100360825B1 KR 1020000051606 A KR1020000051606 A KR 1020000051606A KR 20000051606 A KR20000051606 A KR 20000051606A KR 100360825 B1 KR100360825 B1 KR 100360825B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
underwater
distance
camera
stereo camera
lens
Prior art date
Application number
KR1020000051606A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20020018331A (ko
Inventor
이판묵
이종무
전봉환
임용곤
홍석원
Original Assignee
한국해양연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국해양연구원 filed Critical 한국해양연구원
Priority to KR1020000051606A priority Critical patent/KR100360825B1/ko
Priority to US09/750,844 priority patent/US6839082B2/en
Priority to US09/750,844 priority patent/US20020044202A1/en
Publication of KR20020018331A publication Critical patent/KR20020018331A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100360825B1 publication Critical patent/KR100360825B1/ko

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B37/00—Panoramic or wide-screen photography; Photographing extended surfaces, e.g. for surveying; Photographing internal surfaces, e.g. of pipe
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T7/00—Image analysis
    • G06T7/50—Depth or shape recovery
    • G06T7/55—Depth or shape recovery from multiple images
    • G06T7/593—Depth or shape recovery from multiple images from stereo images
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N13/00—Stereoscopic video systems; Multi-view video systems; Details thereof
    • H04N13/20—Image signal generators
    • H04N13/204—Image signal generators using stereoscopic image cameras
    • H04N13/239—Image signal generators using stereoscopic image cameras using two 2D image sensors having a relative position equal to or related to the interocular distance
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N13/00—Stereoscopic video systems; Multi-view video systems; Details thereof
    • H04N13/20—Image signal generators
    • H04N13/296—Synchronisation thereof; Control thereof
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T2207/00—Indexing scheme for image analysis or image enhancement
    • G06T2207/10—Image acquisition modality
    • G06T2207/10004—Still image; Photographic image
    • G06T2207/10012—Stereo images
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N13/00—Stereoscopic video systems; Multi-view video systems; Details thereof
    • H04N2013/0074—Stereoscopic image analysis
    • H04N2013/0081—Depth or disparity estimation from stereoscopic image signals

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Measurement Of Optical Distance (AREA)
  • Testing, Inspecting, Measuring Of Stereoscopic Televisions And Televisions (AREA)
  • Stereoscopic And Panoramic Photography (AREA)

Abstract

본 발명은 수중 스테레오 카메라에 관한 것으로써, 평행하게 설치된 두 대의 카메라와 렌즈 시스템에 대하여 하나의 전동 모터를 이용하여 두 대의 카메라를 전후 방향으로 제어함과 동시에 두 대의 렌즈를 측면 방향으로 제어해서 수중의 원거리 물체를 비롯하여 근거리의 물체에 대해서도 3차원의 입체 영상을 획득할 수 있는 장치이며, 관측창과 수중을 통과하면서 굴절되는 빛의 굴절률을 보상하여 수중 물체의 실제 거리 측정이 가능한 수중 스테레오 카메라 시스템으로써, 초점거리 변화에 따른 렌즈 거리 변화가 미소 범위 내에서 작동하므로 이의 실제적인 구현을 위하여 이층 구조의 구동장치를 설치하고, 카메라가 장착되는 상부 구조에서 하모닉 드라이브와 볼 스크류를 이용하여 카메라의 전후방향 위치를 제어하며, 렌즈가 장착되는 하부 구조에 볼 스크류와 슬라이딩 블록과 운동변환을 위한 레버구조와 슬라이드 롤러와 슬라이드 링크와 리니어 가이드 베아링과 복원 스프링으로 구성된 기계적인 증폭장치를 이용하여 렌즈 위치 제어의 정확도를 높이고, 수중 물체의 실제 거리와 카메라 초점거리 사이에 일대일 함수관계를 갖는 성질을 이용하여 모터에 장착된 엔코더의 위치를 파악하여 수중 물체의 거리를 측정하는 것을 특징으로 한다. 또한 전방에 원추형 관측창이 장착된 실린더 형태의 단일 압력선체에 카메라 시스템을 내장하고, 방수 커넥터를 이용하여 외부 장비와 인터페이스 되는 구조의 단동형 수중 스테레오 카메라를 구현하여 수중에서 설치가 용이하고 심해에서 활용이 가능한 것을 특징으로 한다.

Description

거리측정이 가능한 단동형 수중 스테레오 카메라{Single Canister Type Underwater Stereo Camera Capable of Distance Measurement}
본 발명은 수중 물체의 거리측정이 가능한 단동형 수중 스테레오 카베라에 관한 것으로, 특히 평행하게 설치된 두 대의 카메라와 렌즈 시스템에 대하여 하나의 전동 모터를 이용하여 두 대의 카메라를 전후 방향으로 제어함과 동시에 두 대의 렌즈를 측면 방향으로 제어해서 수중의 원거리 물체를 비롯하여 근거리의 물체에 대해서도 3차원의 입체 영상을 획득할 수 있도록 한 거리측정이 가능한 단동형 수중 스테레오 카베라에 관한 것이다.
수중에서의 작업을 무인화,자동화하기 위한 기술이 최근 급속도로 발전하여, 심해에서의 수중작업을 수행하기 위하여 수상에서 오퍼레이터가 무인잠수정을 해저에 투입하고 이를 원격 제어하는 것이 가능해졌다. 이러한 무인잠수정을 이용한 수중작업을 수행하기 위해서는 수중 카메라가 필수적이다. 현재 일반적인 무인잠수정은 한 대의 카메라를 이용하여 전방을 관측하거나 로봇팔 작업을 수행하고 있다. 무인잠수정에 여러 대의 카메라를 장착하는 경우도 있으나, 전후좌우 등 여러 방향을 감시하기 위한 것이므로 결국 한 대의 카메라로 하나의 장면을 관측하고 있다. 이러한 외눈 방식의 카메라를 이용한 작업은 거리감각이 없으므로 수중 작업이 원활하지 못하며, 또한 장시간 작업하는 경우에는 오퍼레이터가 쉽게 피로를 느끼는 문제가 있으므로 3차원 입체 영상을 구현하는 시각장치가 필요하다.
수중 물체의 3차원 입체 영상을 얻기 위한 방식으로는 두 대의 카메라를 수중의 플랫폼 좌우에 각각 설치하고 동일한 수중 물체를 각각 추적하여 입체 영상을 얻는 방식이 고전적인 방법이다. 그러나 이러한 방법은 두 대의 카메라의 주시각을 물체의 방향에 따라 추적하는 제어방법이 요구되며, 또한 각각 카메라의 초점을 제어하여야 하므로 제어 시스템이 복잡하고 정밀한 설치를 위하여 플랫폼의 정밀 가공이 요구된다.
최근에 수중 물체의 3차원 입체 영상을 얻기 위한 방법으로 수평방향으로 평행하게 설치된 두 대의 카메라를 이용하는 방법이 제안된 바 있다. 이 방법은 물체가 원거리에 있을 경우에 초점거리 변화와 주시각 렌즈 사이의 거리 변화에 선형적인 관계가 있다는 사실에 근거하여 제안된 방법이다.
이 방법은 물체가 근거리에 존재할 경우에는 초점거리 변화와 렌즈 사이의 거리 변화가 선형적이지 않으므로, 깨끗한 3차원 입체 영상을 얻는 것이 불가능하다. 또한 이러한 수평식 평행 카메라 방법에서 기구학적인 편의를 위하여 렌즈 사이의 거리를 제어하지 않고 카메라 사이의 거리를 조정함으로써, 초점거리 변화와 카메라 거리 변화를 선형적으로 제어하였다. 이 경우에 근거리 물체에 대해서는 오차가 더욱 커지는 단점이 있다.
또한 수중의 물체를 관측함에 있어서, 수중 가시거리가 크지 않으므로 원거리의 물체에 대하여 3차원 시각을 얻는 것은 실용적이지 못하며, 수중 로봇팔 등을 이용한 대부분의 수중 작업이 1∼2 미터 범위 이내의 물체에 대하여 수행되어지므로 근거리 물체에 대하여 정밀한 3차원 입체 영상을 획득하는 시각장치가 필요하다.
수중 작업 시에 수중 물체의 실제거리를 파악할 수 있으면, 오퍼레이터의 작업성능을 높일 수 있을 뿐만 아니라, 무인잠수정을 이용한 과학탐사에 정확도를 높일 수 있다. 현재 수중 초음파를 이용한 물체의 거리 측정 방법이 있으나, 이는 물체의 절대적인 크기가 초음파의 작동주파수에 따른 임계 크기 이상인 물체에 대하여 측정이 가능하므로 소형의 물체에 대해서도 가시적인 측정이 가능한 방법이 요구된다.
따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 감안하여 창안된 것으로, 본 발명은 수중 물체를 관찰함에 있어서, 모든 거리 범위에 걸쳐 3차원의 입체 영상을 획득할 수 있는 수중 스테레오 카메라를 구현하고, 하나의 내압 실린더에 스테레오 카메라를 내장하여 수중에서의 입체영상 획득에 활용하는 것을 도모하며, 관측창과 수중을 통과하면서 굴절되는 빛의 굴절률을 보상하여 수중 물체의 실제 거리 측정이 가능한 수중 스테레오 카메라를 구현함에 그 목적이 있다.
또한 본 발명은 상기와 같은 종래의 수평방향으로 설치된 두 대의 평행식 카메라의 작동원리를 개선하여 수중의 원거리 물체뿐만 아니라 근거리 물체에 대해서도 3차원 입체 영상을 얻으며, 관측창과 수중을 통과하면서 일어나는 빛의 굴절을 보정하여 수중 물체의 실제거리를 계측하고, 설치와 운영이 용이하도록 단일 실린더형의 압력 선체에 카메라를 장착하여 소형의 수중 입체영상장치를 구현하는 것에 그 목적이 있다.
도 1은 본 발명에 적용되는 평행식 스테레오 카메라의 기하학적 기호의 정의를 도시한 도면.
도 2는 본 발명에 적용되는 수중거리측정을 위한 기하학적 기호의 정의를 도시한 도면.
도 3은 본 발명에 적용되는 단동형 수중 스테레오 카메라의 작동 개념도.
도 4는 본 발명에 적용되는 단동형 수중 스테레오 카메라의 구성도.
도 5는 본 발명에 적용되는 단동형 수중 스테레오 카메라의 방수 장치 구성도
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1 : 모터 2 : 엔코더 3,4,5 : 기어 6 : 하모닉 드라이브
7 : 볼 스크류 8 : 볼 스크류 박스 9 : 카메라 베이스
10 : 레벨 조정 장치 11 : 카메라 12 : 볼 스크류
13 : 볼 스크류 박스 14 : 슬라이드 블록 15 : 슬라이드 롤러
16 : 힌지 조인트 17 : 레버 18 : 슬라이드 링크
19 : 리니어 가이드 베어링 20 : 스프링 21 : 렌즈 베이스
22 : 렌즈 23,24 : 볼 스크류 지지대 25,26 : 축계 지지대
27 : 모터 지지대 28 : 모터 받침대 29 : 지지대
30 : 하부 지지판 31 : 상부 지지판 32 : 내압 실인더
33 : 원추형 형면 관측창 34,35 : "O" 링 36 : 원추형 실리콘 패드
37 : 방수 커넥터 38 : 수중 카메라 시스템
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예에 대하여 상세히 설명한다.
본 발명의 바람직한 거리측정이 가능한 단동형 수중 스테레오 카메라의 일실시예는,
거리측정이 가능한 단동형 수중 스테레오 카메라에 있어서,
하부 지지판(30)과 상부 지지판(31)이 4개의 지지대(29)에 의해 고정되며, 상부와 상하의 볼 스크류(7),(12)는 볼 스크류 지지대(24),(23)에 각각 고정되며, 상부의 하모닉 드라이브(6)와 기어 축계는 축계 지지대(25),(26)에 의해 고정되고, 엔코더(2)가 장착된 모터(1)과 모터 축계는 하부 지지판(30)에 지지대(27)과 모터 받침대(28)를 포함하여 설치하는 것이 바람직하다.
힌지 조인트(16)에 연결된 레버(17)의 양단을 슬라이딩 블록(14)과 렌즈 베이스(21) 사이에 설치하여 운동을 전달하고, 상기 슬라이딩 블록(14)의 접촉면에는 슬라이딩 롤러(15)를 장착하고, 상기 렌즈 베이스(21)에 접하는 부분에 슬라이딩 링크(18)을 설치하여 운동을 정확하게 전달하며, 이의 전달장치를 좌우의 렌즈 베이스(21)에 대하여 대칭으로 구성하고, 두 개의 렌즈(22)은 각각 리니어 가이드 베어링(19)에서 측면운동을 하는 렌즈 베이스(21)에 고정되어 렌즈 사이 거리가 조정되며, 두 개의 렌즈 베이스(21) 사이에는 스프링(20)을 장착하여 상기 렌즈 베이스(21)가 슬라이딩 링크(18)에 접촉하게 하도옥 이루어지는 슬라이딩 블록의 전후진 운동이 렌즈의 측면방향 운동으로 변환하는 장치를 더포함하여 구성하는 것이 바람직하다.
카메라 베이스(9)의 위치 변화량과 렌즈의 측면 위치 변화량은 모터(11)에 장착된 엔코더(2)의 회전 위치를 카운트하여 계산하고, 수중에서의 물체거리는로 계산하는 것이 바람직하다.
상기 모터(1)는 카메라(11) 초점 거리를 제어함과 동시에 렌즈(22)의 거리를 제어하는 것이 바람직하다.
카메라(11)가 장착되는 상부 구조에서 하모닉 드라이브(6)와 볼 스크류(7)를 이용하여 카메라(11)의 전후방향 위치를 제어하는 것이 바람직하다.
렌즈(22)가 장착되는 하부 구조에 볼 스크류(7)와 슬라이딩 블록(14)과 운동변환을 위한 레버구조와 슬라이드 롤러(15)와 슬라이드 링크(18)와 리니어 가이드 베어링(19)과 복원 스프링(20)으로 구성된 기계적인 증폭장치를 이용하여 렌즈(22) 위치 제어의 정확도를 높이는 것이 바람직하다.
수중 물체의 실제 거리와 카메라 초점거리 사이에 일대일 함수관계를 갖는 성질을 이용하여 상기 모터(1)에 장착된 엔코더(2)의 위치를 파악하여 수중 물체의 거리를 측정하는 것이 바람직하다.
하나의 모터(1)를 이용하여 두 대의 카메라(11)를 전후방향으로 제어하여 초점을 제어함과 동시에 두 대의 렌즈(22)를 측면방향으로 위치를 대칭적으로 제어하여 수중의 원거리 물체뿐만 아니라 근거리 물체에 대해서도 선명한 입체영상을 획득하는 것이 바함직하다.
전방에 원추형 관측창(33)이 장착된 실린더(32) 형태의 단일 압력선체에 카메라 시스템(38)을 내장하여 수중 플랫폼에 설치가 용이하고 심해에서의 활용이 가능한 것이 바람직하다.
관측창(33)과 물을 투과할 때 발생하는 굴절률을 고려하여 수중 물체의 실제 거리 측정이 가능한 것이 바람직하다.
스테레오 카메라 시스템(38)을 원통형의 내압 실린더(32)에 내장하며, 전후에 방수 카버를 설치하고 "O" 링(34),(35)으로 방수를 구현하는 것이 바람직하다.
투명 아크릴로 제작된 원추형의 평면 관측창(33)을 카메라 전방에 설치하며, 원추형 실리콘 패드(36)을 아크릴 창 사이에 삽입하여 추가하는 것이 바람직하다.
상기 방수 카버에는 방수 커넥터(37)를 설치하여 모터(1) 및 카메라(11) 구동을 위한 제어 신호와 전원을 공급하는 것이 바람직하다.
또한 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 카메라 초점 거리를 제어함과 동시에 렌즈의 거리를 제어하는 것을 하나의 전동 모터를 이용하여 구현하며, 초점거리 변화에 따른 렌즈 거리 변화가 미소하게 범위 내에서 작동하므로 이의 실제적인 구현을 위하여 기계적인 증폭장치를 이용하여 제어의 정확도를 높이고, 수중 물체의 실제 거리와 카메라 초점거리 사이에 일대일 함수관계를 갖는 성질을 이용하여 수중 물체의 거리를 측정한다. 또한 전방에 원추형 관측창이 장착된 실린더 형태의 단일 압력선체에 카메라 시스템을 내장하여 단동형의 수중 스테레오 카메라를 구현하여 설치가 용이하고 심해에서의 활용을 가능하게 한다.
본 발명은 수중에서 입체 영상을 획득하고 수중 물체의 거리측정이 가능한 단동형의 수중 스테레오 카메라로써, 이하 본 발명품을 첨부도면에 연계하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 수평방향으로 평행하게 설치된 두 대의 카메라와 렌즈의 배치를 평면적으로 표시한 그림이다. 도 1에서 두 대의 카메라는 물체에 대해서 전후방향으로 동일한 크기로 이동하여 초점거리를 맞추며, 두 대의 렌즈는 카메라 이동과 수직한 방향인 측면 방향으로 대칭적으로 이동한다. 도 1에 나타낸 것과 같이 기호를 정의하면,
p : 물체와 렌즈 사이의 수직거리
s : 카메라 사이 거리
t : 렌즈 사이 거리
h : 렌즈의 대칭 이동 거리
i : 렌즈와 카메라의 CCD 소자 사이의 수직 거리
l : 좌측 카메라에 맺히는 영상의 CCD 중앙으로부터의 거리
r : 우측 카메라에 맺히는 영상의 CCD 중앙으로부터의 거리
다음과 같은 관계가 있다.
여기서, f는 렌즈의 고정초점(focal length)으로 렌즈선택과 함께 상수로 정해지며, s는 본 발명에서 카메라를 고정시키므로 상수이다. 따라서, 렌즈의 수평 이동 거리 h는 카메라의 전후방향 이동 거리 i와 일대일 함수 관계에 있다. 본 발명은 이와 같은 관계를 이용하여 하나의 제어 입력으로 카메라 초점거리와 렌즈 사이의 거리를 동시에 제어한다.
도 2는 수중거리측정을 위한 기하학적 기호 정의를 나타내는 그림으로,
q : 관측창과 렌즈 사이의 거리
T : 관측창의 두께
p : 관측창 밑면으로부터의 물체의 가시적 거리
p' : 관측창을 통과한 빛이 물에 의한 굴절이 없이 중앙선을 만나는 지점의 가상적 거리
p" : 관측창 밑면으로부터의 물체의 실제 거리
θa: 관측창에 입사하는 빛의 입사각
θg: 관측창을 투과하는 빛의 굴절각
θw: 물을 투과하는 빛의 굴절각
실제거리 p" 는 다음과 같이 얻어진다.
여기서,
따라서, 관측창으로부터의 렌즈 거리 q와 관측창 두께 T는 상수이므로, 렌즈의 측면 이동 거리 h와 카메라의 CCD 이동 거리 i를 측정하면 렌즈 사이의 거리 t = s - 2h의 관계를 가지므로 수중 물체의 실제거리 p"을 얻을 수 있다.
도 3은 단동형 수중 스테레오 카메라의 작동 개념도로서, 수중 물체에 대한 입체영상을 얻기 위하여 모터와 모터에 연결된 볼 스크류를 회전하여 카메라 베이스를 전후 방향으로 이동시키고, 카메라 전반부에 부착된 기계적인 슬라이딩 블록을 이용하여 카메라의 전후방향 거리 변화에 상응하는 렌즈의 이동거리를 기계적으로 구현하는 방법이다. 이러한 방법은 슬라이딩 블록의 정밀 가공이 필요하며, 슬라이딩 블록에 카메라 이동 방향으로의 힘이 발생하여 렌즈 베이스가 원활하게 대칭 이동하는 것이 어렵다. 따라서, 본 발명에서는 기계적인 증폭장치를 이용하여 스테레오 카메라 시스템을 구현한다.
도 4는 원거리뿐만 아니라 근거리 물체에 대해서도 입체영상을 얻을 수 있는 스테레오 카메라의 기계적인 증폭장치의 내부 구성도를 나타낸다. 본 발명은 도 4에서 엔코더(2)가 장착된 모터(1)를 제어함으로써, 모터 축에 연결된 기어(2)를 통하여 상부 축계에 연결된 기어(4)에 동력이 전달되며, 상부의 카메라 구동축은 하모닉 드라이브(6)에 의하여 감속비N만큼 감속되고, 이에 연결된 볼 스크류(7)가 볼 스크류 박스(8)를 전진시키면서 카메라 베이스(9)를 전,후진으로 이동시킨다.
이 카메라 베이스(9)에 두 개의 카메라(11)가 높이 조절을 위한 레벨 조정장치(10)을 통하여 장착되므로, 모터(1)를 제어함으로써 카메라(11)의 초점거리가 제어된다.
한편, 하부에 연결된 기어(5)는 볼 스크류(12)를 회전시켜 볼 스크류 박스(13)을 전,후진 시켜 슬라이딩 블록(14)를 전,후진시킨다. 여기서, 하부의 슬라이딩 블록(14)의 전,후진 속도는 상부 카메라 베이스(9)의 전,후진 속도보다N배만큼 빠르게 움직이게 된다. 이는 카메라(11)의 초점거리 변화에 대하여 하부 구동장치가N배 빠르게 움직이는 기계적인 증폭장치 역할을 한다.
이러한 기계적인 증폭장치는 벡래쉬(backlash) 또는 기계적인 유격에 의한 오차를N배만큼 감소시켜 정밀한 위치제어를 가능하게 하며, 슬라이딩 블록(14)의 곡면이 완만한 경사를 가지므로 리니어 가이드 베어링(19)에 수직한 방향으로 작용하는 힘의 크기를N배만큼 감소시켜 렌즈의 원활한 측면운동을 유도한다.
본 발명에 있어서, 슬라이딩 블록(14)의 전후진 운동이 렌즈의 측면방향 운동으로 변환하는 장치는 다음과 같다. 힌지 조인트(16)에 연결된 레버(17)의 양단을 슬라이딩 블록(14)과 렌즈 베이스(21) 사이에 설치하여 운동을 전달한다. 여기서, 슬라이딩 블록 접촉면에는 슬라이딩 롤러(15)를 장착하고, 렌즈 베이스(21)에접하는 부분에 슬라이딩 링크(18)을 설치하여 운동을 정확하게 전달한다. 이의 전달장치를 좌우의 렌즈 베이스에 대하여 대칭으로 구성한다. 두 개의 렌즈(22)은 각각 리니어 가이드 베아링에서 측면운동을 하는 렌즈 베이스(21)에 고정되어 렌즈 사이 거리가 조정되며, 두 개의 렌즈 베이스 사이에는 스프링(20)을 장착하여 렌즈 베이스(21)가 슬라이딩 링크 (18)에 접촉하게 한다.
본 발명에 있어서, 카메라 베이스(9)의 위치 변화량과 렌즈의 측면 위치 변화량은 모터에 장착된 엔코더(2)의 회전 위치를 카운트하여 계산하고, 수중에서의 물체거리는 상술한 방법과 같은 관계식(2)를 이용하여 계산한다. 또한, 스테레오 카메라가 원거리 물체와 더블어 근거리의 물체에 대해서도 정확하게 작동하여 선명한 입체 영상을 구현할 수 있으므로, 수중에서의 물체 거리 측정도 모든 범위에 있어서 측정 가능하다.
도 4에서 본 발명은 스테레오 카메라의 하부 지지판(30)과 상부 지지판(31)이 4개의 지지대 (29)에 의해 고정되며, 상부와 상하의 볼 스크류 (7)과 (12)는 볼 스크류 지지대(23),(24)에 각각 고정되며, 상부의 하모닉 드라이브와 기어 축계는 축계 지지대(25),(26)에 의해 고정된다. 모터(1)과 모터 축계는 하부 지지판(30)에 지지대(27)과 모터 받침대(28)를 설치하여 스테레오 카메라 시스템을 구성한다.
도 5도에서 본 발명은 수중에서의 사용을 위하여 완성된 스테레오 카메라 시스템(38)을 원통형의 내압 실린더(32)에 내장하며, 전후에 방수 카버를 설치하고 "O" 링(34),(35)로 방수를 구현한다. 투명 아크릴로 제작된 원추형의 평면 관측창 (33)을 카메라 전방에 설치하며, 원추형 실리콘 패드(36)을 아크릴 창 사이에 삽입하여 방수한다. 이러한 구조는 외압이 작용할 경우에도 압착되는 효과를 얻으므로 별도의 관측창 채결 구조를 필요로 하지 않는다. 뒷면의 방수 카버에는 방수 커넥터를 설치하여 모터 및 카메라 구동을 위한 제어 신호와 전원을 공급한다.
이와 같이 본 발명의 거리측정이 가능한 단동형 수중 스테레오 카메라로부터 얻어지는 수중의 스테레오 영상을 기존의 편광형 입체영상 모니터에 연결하고 편광 안경을 이용함으로써 수중에서의 3차원 입체영상을 구현할 수 있고, 엔코더의 위치 결과를 연산하여 수중 물체의 거리를 모니터 상에 디지털 값으로 표시함으로써 오퍼레이터가 수중 물체에 카메라의 초점을 맞추면 자동으로 입체영상과 함께 물체의 거리를 파악할 수 있으며, 본 발명의 단동형 수중 스테레오 카메라는 실린더 형태의 단일 시스템이므로 수중에서 작업하는 무인잠수정의 전방부 임의의 위치에 설치가 용이하며, 상하 고도와 좌우 각도를 조절할 수 있는 플랫폼에 본 발명품을 탑재하면 임의 방향의 수중 물체에 대해서도 수중의 전방위 입체영상장치를 저렴한 가격으로 구현할 수 있을 것이다.
상술한 바와 같이 본 발명의 거리 측정이 가능한 단동형 수중 스테레오 카메라는 두 대의 카메라와 두 대의 렌즈를 제어함에 있어서 단일 제어 입력을 이용하여 입체 카메라 시스템이 단순해지며 조작이 용이하고, 원거리뿐만 아니라 근거리의 수중 물체에 대해서도 수중 3차원 입체영상을 구현할 수 있고, 제어용 모터에 부착된 엔코더의 위치 결과를 연산하여 수중 물체의 거리를 모니터 상에 디지털 값으로 표시함으로써 오퍼레이터가 수중 물체에 카메라의 초점을 맞추면 자동으로 입체영상과 함께 물체의 거리를 파악할 수 있으며, 원추형 관측창을 이용한 방수 구조를 가지므로 심해에서의 활용이 가능하며, 본 발명의 단동형 수중 스테레오 카메라는 실린더 형태의 단일 시스템이므로 수중에서 작업하는 무인잠수정의 전방부 임의의 위치에 설치가 용이하며, 상하 고도와 좌우 각도를 조절할 수 있는 플랫폼에 탑재가 용이하므로 임의 방향의 수중 물체에 대해서도 수중의 전방위 입체영상장치를 저렴한 가격으로 구현할 수 있고, 이를 이용하여 수중에서 무인잠수정의 원격 작업을 수행할 경우에 오퍼레이터의 작업 피로감을 낮추어 수중 작업의 효율을 증대시키는 효과가 있다.

Claims (13)

  1. 수중 물체의 거리측정이 가능한 단동형 수중 스테레오 카메라에 있어서,
    하부 지지판(30)과 상부 지지판(31)이 4개의 지지대(29)에 의해 고정되며, 상부와 상하의 볼 스크류(7),(12)는 볼 스크류 지지대(24),(23)에 각각 고정되며, 상부의 하모닉 드라이브(6)와 기어 축계는 축계 지지대(25),(26)에 의해 고정되고, 엔코더(2)가 장착된 모터(1)과 모터 축계는 하부 지지판(30)에 지지대(27)과 모터 받침대(28)를 포함하여 설치한 것을 특징으로 하는 거리측정이 가능한 단동형 수중 스테레오 카메라.
  2. 제 1항에 있어서, 힌지 조인트(16)에 연결된 레버(17)의 양단을 슬라이딩 블록(14)과 렌즈 베이스(21) 사이에 설치하여 운동을 전달하고, 상기 슬라이딩 블록(14)의 접촉면에는 슬라이딩 롤러(15)를 장착하고, 상기 렌즈 베이스(21)에 접하는 부분에 슬라이딩 링크(18)을 설치하여 운동을 정확하게 전달하며, 이의 전달장치를 좌우의 렌즈 베이스(21)에 대하여 대칭으로 구성하고, 두 개의 렌즈(22)는 각각 리니어 가이드 베어링(19)에서 측면운동을 하는 렌즈 베이스(21)에 고정되어 렌즈 사이 거리가 조정되며, 두 개의 렌즈 베이스(21) 사이에는 스프링(20)을 장착하여 상기 렌즈 베이스(21)가 슬라이딩 링크(18)에 접촉하게 하도옥 이루어지는 슬라이딩 블록의 전후진 운동이 렌즈의 측면방향 운동으로 변환하는 장치를 더포함하여 구성한 것을 특징으로 하는 거리측정이 가능한 단동형 수중 스테레오 카메라.
  3. 제 1항에 있어서, 카메라 베이스(9)의 위치 변화량과 렌즈의 측면 위치 변화량은 모터(11)에 장착된 엔코더(2)의 회전 위치를 카운트하여 계산하고, 수중에서의 물체거리는로 계산하는 것을 특징으로 하는 거리측정이 가능한 단동형 수중 스테레오 카메라.
  4. 제 1항에 있어서, 모터(1)는 카메라(11) 초점 거리를 제어함과 동시에 렌즈(22)의 거리를 제어하는 것을 특징으로 하는 거리측정이 가능한 단동형 수중 스테레오 카메라.
  5. 제 1항에 있어서, 카메라(11)가 장착되는 상부 구조에서 하모닉 드라이브(6)와 볼 스크류(7)를 이용하여 카메라(11)의 전후방향 위치를 제어하는 것을 특징으로 하는 거리측정이 가능한 단동형 수중 스테레오 카메라.
  6. 제 2항에 있어서, 렌즈(22)가 장착되는 하부 구조에 볼 스크류(7)와 슬라이딩 블록(14)과 운동변환을 위한 레버구조와 슬라이드 롤러(15)와 슬라이드 링크(18)와 리니어 가이드 베어링(19)과 복원 스프링(20)으로 구성된 기계적인 증폭장치를 이용하여 렌즈(22) 위치 제어의 정확도를 높이는 것을 특징으로 하는 수중 물체의 거리측정이 가능한 단동형 수중 스테레오 카메라.
  7. 제 1항에 있어서, 수중 물체의 실제 거리와 카메라 초점거리 사이에 일대일 함수관계를 갖는 성질을 이용하여 상기 모터(1)에 장착된 엔코더(2)의 위치를 파악하여 수중 물체의 거리를 측정하는 것을 특징으로 하는 거리측정이 가능한 단동형 수중 스테레오 카메라.
  8. 제 1항에 있어서, 하나의 모터(1)를 이용하여 두 대의 카메라(11)를 전후방향으로 제어하여 초점을 제어함과 동시에 두 대의 렌즈(22)를 측면방향으로 위치를 대칭적으로 제어하여 수중의 원거리 물체뿐만 아니라 근거리 물체에 대해서도 선명한 입체영상을 획득하는 것을 특징으로 하는 거리측정이 가능한 단동형 수중 스테레오 카메라.
  9. 제 1항에 있어서, 전방에 원추형 관측창(33)이 장착된 실린더(32) 형태의 단일 압력선체에 카메라 시스템(38)을 내장하여 수중 플랫폼에 설치가 용이하고 심해에서의 활용이 가능한 것을 특징으로 하는 거리측정이 가능한 단동형 수중 스테레오 카메라.
  10. 제 1항에 있어서, 관측창(33)과 물을 투과할 때 발생하는 굴절률을 고려하여 수중 물체의 실제 거리 측정이 가능한 것을 특징으로 하는 거리측정이 가능한 단동형 수중 스테레오 카메라.
  11. 제 1항에 있어서, 스테레오 카메라 시스템(38)을 원통형의 내압 실린더(32)에 내장하며, 전후에 방수 카버를 설치하고 "O" 링(34),(35)으로 방수를 구현하는 것을 특징으로 하는 수중 물체의 거리측정이 가능한 단동형 수중 스테레오 카메라.
  12. 제 11항에 있어서, 투명 아크릴로 제작된 원추형의 평면 관측창(33)을 카메라 전방에 설치하며, 원추형 실리콘 패드(36)을 아크릴 창 사이에 삽입하여 추가하는 것을 특징으로 하는 수중 물체의 거리측정이 가능한 단동형 수중 스테레오 카메라.
  13. 제 11항에 있어서, 방수 카버에는 방수 커넥터(37)를 설치하여 모터(1) 및 카메라(11) 구동을 위한 제어 신호와 전원을 공급하는 것을 특징으로 하는 수중 물체의 거리측정이 가능한 단동형 수중 스테레오 카메라.
KR1020000051606A 2000-09-01 2000-09-01 거리측정이 가능한 단동형 수중 스테레오 카메라 KR100360825B1 (ko)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020000051606A KR100360825B1 (ko) 2000-09-01 2000-09-01 거리측정이 가능한 단동형 수중 스테레오 카메라
US09/750,844 US6839082B2 (en) 2000-09-01 2000-12-28 Single-canister underwater stereocamera system with distance measurement function
US09/750,844 US20020044202A1 (en) 2000-09-01 2001-10-20 Single-cannister underwater stereocamera system with distance measurement function

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020000051606A KR100360825B1 (ko) 2000-09-01 2000-09-01 거리측정이 가능한 단동형 수중 스테레오 카메라

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20020018331A KR20020018331A (ko) 2002-03-08
KR100360825B1 true KR100360825B1 (ko) 2002-11-13

Family

ID=19686794

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020000051606A KR100360825B1 (ko) 2000-09-01 2000-09-01 거리측정이 가능한 단동형 수중 스테레오 카메라

Country Status (2)

Country Link
US (2) US6839082B2 (ko)
KR (1) KR100360825B1 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101056191B1 (ko) 2011-04-08 2011-08-11 유한회사 엔젤시스템 Ｃｃｔｖ 카메라용 슬라이드식 고정구
KR20190095167A (ko) * 2018-02-05 2019-08-14 이철희 카메라 초점 유지 장치 및 그 방법

Families Citing this family (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7920163B1 (en) 1999-06-15 2011-04-05 Tessera International, Inc. Sealed, waterproof digital electronic camera system and method of fabricating same
JP3989348B2 (ja) * 2002-09-27 2007-10-10 三洋電機株式会社 複数画像送信方法及び複数画像同時撮影機能付き携帯機器
US7796809B1 (en) * 2003-12-15 2010-09-14 University Of South Florida 3-D imaging system with pre-test module
DE102005000656B4 (de) 2005-01-04 2017-02-23 Robert Bosch Gmbh Kamera und Verfahren zur Montage einer Kamera
KR100768752B1 (ko) * 2006-01-18 2007-10-19 삼성전자주식회사 카메라 모듈을 이용한 거리 측정 방법
US7643748B2 (en) * 2006-06-02 2010-01-05 James Cameron Platform for stereoscopic image acquisition
JP2008026712A (ja) * 2006-07-24 2008-02-07 Eastman Kodak Co 複数光学系を有する撮像装置
US8059162B2 (en) * 2006-11-15 2011-11-15 Sony Corporation Imaging apparatus and method, and method for designing imaging apparatus
US20080247750A1 (en) * 2007-04-03 2008-10-09 David Law Skin Cover for Cameras
US20080245453A1 (en) * 2007-04-03 2008-10-09 David Law Battery Grip Protective Device for Cameras, Video Recorders, and Other Electronic Devices
US20080245452A1 (en) * 2007-04-03 2008-10-09 David Law Weatherproofing Apparatus and Method for Cameras and Video Recorders
WO2009149428A1 (en) 2008-06-05 2009-12-10 Hawkeye Systems, Inc. Above-water monitoring of swimming pools
ITRM20080637A1 (it) * 2008-11-28 2010-05-29 Enea Ente Nuove Tec Dispositivo subacqueo per l'acquisizione e la registrazione di stereogrammi ad elevata risoluzione.
RU2009137200A (ru) * 2009-10-08 2011-04-20 Некоммерческое Партнерство "Галерея развития искусств Кино и Телевидения" (НП "Галерея развития искусств КиТ") (RU) Стереокиносъемочный объектив
US8687046B2 (en) * 2009-11-06 2014-04-01 Sony Corporation Three-dimensional (3D) video for two-dimensional (2D) video messenger applications
US8570358B2 (en) 2009-11-06 2013-10-29 Sony Corporation Automated wireless three-dimensional (3D) video conferencing via a tunerless television device
KR101271514B1 (ko) * 2009-12-11 2013-06-07 한국전자통신연구원 입체카메라 모듈
TWI412725B (zh) * 2010-12-17 2013-10-21 Univ Nat Taiwan Normal 距離量測與定位方法
WO2012138808A1 (en) * 2011-04-04 2012-10-11 THORPE, Adam, Robert Stereoscopic 3d camera
KR101110926B1 (ko) * 2011-10-24 2012-02-24 신용수 수중 입체 카메라 하우징 시스템
DE102012006565A1 (de) * 2012-03-30 2013-10-02 Atlas Elektronik Gmbh Unterwasserarbeitssystem und Verfahren zum Betrieb eines Unterwasserarbeitssystems
US10510038B2 (en) * 2015-06-17 2019-12-17 Tata Consultancy Services Limited Computer implemented system and method for recognizing and counting products within images
KR101705330B1 (ko) 2015-09-30 2017-02-10 인하대학교 산학협력단 스테레오 카메라 이미지에서 물체의 기울어진 각도를 찾기 위한 특징점 선택 방법
CN108696734B (zh) * 2017-03-01 2021-10-12 中兴通讯股份有限公司 一种拍摄装置及其工作方法
CN109632007B (zh) * 2019-01-17 2020-12-04 北京理工大学 一种边缘点提取方法及齿轮高精度视觉测量***
DE102019109147A1 (de) * 2019-04-08 2020-10-08 Carl Zeiss Jena Gmbh Bildaufnahmesystem und verfahren zum aufnehmen von bildern
CN110597069B (zh) * 2019-10-17 2022-06-17 哈尔滨工程大学 一种基于rbf神经网络的水下机器人自适应区域动力定位控制方法
CN111277735B (zh) * 2019-11-04 2021-07-16 苏州臻迪智能科技有限公司 水下云台、水下成像***及水下机器人
WO2021088539A1 (zh) * 2019-11-08 2021-05-14 彭波 一种移轴立体摄像机

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60237435A (ja) * 1984-05-07 1985-11-26 Tadao Fujimoto 水中用撮影装置
JPH01258566A (ja) * 1988-04-07 1989-10-16 Fuji Photo Film Co Ltd ビデオカメラ
JPH11119314A (ja) * 1997-10-08 1999-04-30 Qi:Kk 水中カメラ装置

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61101883A (ja) * 1984-10-25 1986-05-20 Canon Inc 輻輳角整合装置
JPH01177530A (ja) * 1988-01-08 1989-07-13 Toshiba Corp 立体カメラの支持機構
DE69030911T2 (de) * 1989-10-25 1997-11-06 Hitachi Ltd Stereoskopisches bilderzeugendes System
US5978015A (en) * 1994-10-13 1999-11-02 Minolta Co., Ltd. Stereoscopic system with convergence and dioptric power adjustments according to object distance
US5949477A (en) * 1995-04-06 1999-09-07 Hoglin; Irving M. Three dimensional stereoscopic television system
JP2880131B2 (ja) * 1996-07-12 1999-04-05 稔 稲葉 ステレオカメラ
DE19836681B4 (de) * 1997-09-19 2008-03-27 Carl Zeiss Ag Stereoskopisches Aufnahme- und Wiedergabesystem
US6701081B1 (en) * 2000-06-06 2004-03-02 Air Controls, Inc. Dual camera mount for stereo imaging

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60237435A (ja) * 1984-05-07 1985-11-26 Tadao Fujimoto 水中用撮影装置
JPH01258566A (ja) * 1988-04-07 1989-10-16 Fuji Photo Film Co Ltd ビデオカメラ
JPH11119314A (ja) * 1997-10-08 1999-04-30 Qi:Kk 水中カメラ装置

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101056191B1 (ko) 2011-04-08 2011-08-11 유한회사 엔젤시스템 Ｃｃｔｖ 카메라용 슬라이드식 고정구
KR20190095167A (ko) * 2018-02-05 2019-08-14 이철희 카메라 초점 유지 장치 및 그 방법
KR102228194B1 (ko) * 2018-02-05 2021-03-22 이철희 카메라 초점 유지 장치 및 그 방법

Also Published As

Publication number Publication date
KR20020018331A (ko) 2002-03-08
US20020044202A1 (en) 2002-04-18
US6839082B2 (en) 2005-01-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100360825B1 (ko) 거리측정이 가능한 단동형 수중 스테레오 카메라
CN110275169B (zh) 一种水下机器人近场检测感知***
CA1319527C (en) Bore hole scanner with position detecting device and light polarizers
CN101349542B (zh) 大尺寸零件的视觉测量装置
CN107582098B (zh) 一种二维超声图像集合重构的三维超声成像方法
CN208818162U (zh) 定位机器人
CN102785719B (zh) 船舶水尺图像拍摄方法
CN111416972B (zh) 一种基于轴向可调级联转镜的三维成像***和方法
CN110702343B (zh) 一种基于立体视觉的挠度测量***及方法
CN201188667Y (zh) 一种基线长度自动调节的双目立体摄像机
CN110133667B (zh) 基于移动前视声呐的水下三维检测***
CN107241533A (zh) 一种水下面阵扫描激光成像装置及方法
CN101883198B (zh) 可实时检测与物理调整画幅的扫描仪及其扫描方法
EP0469030A1 (en) METHOD AND DEVICE FOR REMOTELY CONTROLLING A TELEVISION CAMERA OR MOVIE FILM CAMERA.
CN114543667A (zh) 一种基于神经网络的单相机-双棱镜三维测量***及测量方法
Li et al. An underwater digital photogrammetric system for fishery geomatics
CN110514302B (zh) 基于小型水下机器设备的海洋光纤光谱仪检测方法
JP5051839B2 (ja) 視標位置測定装置
JP4918675B2 (ja) ３次元座標測定方法
CN114157852B (zh) 一种基于旋转双棱镜的虚拟相机阵列三维成像方法及***
Blais et al. A very compact real time 3-D range sensor for mobile robot applications
CN210774767U (zh) 一种可视化水下箱式采样器
Li et al. Digital underwater photogrammetric system for large scale underwater spatial information acquisition
RU180394U1 (ru) Модуль технического зрения со сферическим индукционным двигателем
CN214010346U (zh) 一种用于自动采摘农机的多用途视觉装置

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20120925

Year of fee payment: 11

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130930

Year of fee payment: 12

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140930

Year of fee payment: 13

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160928

Year of fee payment: 15

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170927

Year of fee payment: 16

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20181002

Year of fee payment: 17