높이 센싱 알고리즘을 구비한 자율주행 트랙터

출원번호 : 10-2019-0027511 (출원일: 2019-03-11)

등록번호 : 10-2238263 (등록일: 2021-04-05)

특허권자 : 충남대학교산학협력단

요약 : 본 발명은 농작업용 트랙터에 관한 것으로, 자율주행을 위한 높이 센싱 알고리즘을 이용한 자율주행가능한 트랙터에 관한 것으로, 본 발명에 따른 트랙터는 트랙터의 전방에 설치되는 스테레오 카메라 및 상기 트랙터의 자율주행을 위한 자율주행용 제어부를 구비하고, 스테레오 카메라는 트랙터의 자율주행시 전방의 물체를 스테레오방식으로 촬영하도록 구성되고, 자율주행용 제어부는 상기 스테레오 카메라로부터 입력되는 적어도 2개의 스테레오 영상에 기반하여 전방 물체의 높이를 계산하도록 구성되고, 계산된 전방 물체의 높이에 기반하여 트랙터의 자율주행을 계속 진행할 것인지 트랙터의 자율주행을 정지할 것인지를 판단하도록 구성된다.

대표청구항 : 높이센싱 알고리즘을 구비한 자율주행 트랙터에 있어서,상기 자율주행 트랙터는 트랙터의 전방에 설치되는 스테레오 카메라 및 상기 트랙터의 자율주행을 위한 자율주행용 제어부를 구비하고, 상기 스테레오 카메라는 트랙터의 자율주행시 전방의 물체를 스테레오방식으로 촬영하도록 구성되고,상기 자율주행용 제어부는 상기 스테레오 카메라로부터 입력되는 적어도 2개의 스테레오 영상에 기반하여 전방 물체의 높이를 계산하도록 구성되고, 상기 계산된 전방 물체의 높이에 기반하여 트랙터의 자율주행을 계속 진행할 것인지 트랙터의 자율주행을 정지할 것인지를 판단하도록 구성되고, 상기 자율주행용 제어부는, 복수의 스테레오 카메라로부터의 영상을 취득하는 영상 수신부; 수신된 영상으로부터 거리 및 높이를 판단하는데 이용되는 대응맵(disparity map)을 생성하기 위한 대응맵 생성부; 대응맵으로부터 목표 장애물 또는 목표 작물까지의 거리를 계산하기 위한 거리계산부; 및 적어도 거리계산부로부터 계산된 거리결과 이용하여 장애물 또는 작물의 높이를 계산하기 위한 높이 계산부를 더 포함하고, 상기 스테레오 카메라는 2개의 카메라로 이루어지고, 상기 2개의 카메라는 트랙터의 동일한 높이 부분에 서로 60mm ~ 70mm 범위 내에서 이격되어 설치되어 있고, 상기 스테레오 카메라는 제1 카메라 및 제2 카메라로 이루어지고, 제1 카메라 및 제2 카메라는 CCD(charge coupled device) 영상센서(image sensor), MOS(metal oxide semi-conductor) 영상 센서, CPD(charge priming device) 영상센서 및 CID(charge injection device) 영상센서 중 적어도 어느 어느 하나의 영상 센서를 이용하여 구현되고, 대응맵 생성부는 상기 스테레오 영상으로 입력된 제1 영상 또는 제2 영상 중에서 하나의 영상을 기준 영상으로 설정하고, 상기 선택된 기준 영상의 기준 픽셀 주위로 일정 영역의 블록을 설정하여, 선택되지 않은 나머지 영상에서 기준 영상의 상기 일정 영역의 블록과 대응되는 가장 유사한 영역을 찾아 변이를 추정하는 영상 매칭을 이용하여 대응맵을 생성하고, 상기 거리계산부는 대응맵을 이용하여 카메라로부터 목표 작물까지의 거리 검출을 수행한 후 에지 검출을 수행하고, 에지 검출을 수행하여 서로 연결된 구성요소들을 각각 구분하도록 구성되고, 상기 높이계산부는 연결된 구성요소들 중 목표 작물의 높이를 측정하기 위해 배경으로부터 목표작물만을 분리해내는 분할화 처리를 더 수행하여 목표 작물의 최고점 픽셀을 이용하여 작물의 높이를 구하도록 구성되고,작물의 높이 = Y + 카메라 높이 = (Z·(y))/f + 카메라 높이에 의해 계산되고, 여기서 Y는 카메라가 설치되어 있는 높이, y는 카메라 기준 좌표계의 높이(카메라로 촬영된 영상의 픽셀 높이), Z는 촬영된 픽셀의 실제 촬영 거리, f는 초점거리이고, 여기서 Z는 [이미지]로 구해지고, 여기서, f는 초점거리, T는 제1 및 제2 카메라간 거리, xl는 pl의 x좌표(Ql 좌표계 기준), xr은 pr의 x좌표(Qr 좌표계 기준), xl-xr은 디스패리티(좌우 영상에 맺힌 픽셀 거리)인 것을 특징으로 하는높이센싱 알고리즘을 구비한 자율주행 트랙터.

상세링크 : http://newsd.wips.co.kr/wipslink/api/dkrdshtm.wips?skey=3521162000642