무인선의 표적기동분석을 위한 영상기반 추적필터 설계

Abstract

본 논문에서는 무인선에 장착된 단안 카메라(monocular camera)를 이용하여 접근하는 해상 물체를 탐지하고, 탐지된 물체와의 상대적인 방위(bearing)정보를 계측하여 물체의 운동정보를 추정하는 표적기동분석(target motion analysis)기법을 제안한다. 영상 내에 포함된 해상환경 고유의 잡음인 해수면 반사(glint)나 선박의 후류항적(wake)을 최소화하기 위한 영상처리 기법과 해상 물체를 탐지하기 위한 특징점 기반(feature-based)의 영상 탐지기법을 적용하였다. 그리고 탐지된 물체와의 상대방위정보를 계측하고, 무인선의 운동정보와 융합하여 물체의 위치, 속도, 이동방향을 추정하기 위해 확장칼만필터(extended kalman filter)기반의 추적필터를 설계하였다. 또한, 동시에 다중 해상물체 탐지 및 추적을 고려하기 위해 추적필터로부터 추정한 오차공분산을 이용하여 상호연관성(correspondence)을 분석하는 데이터 연관(data association)기법을 적용하였다. 제안하는 알고리즘을 실해역 시험 영상에 적용하여 타당성을 검증하였다. 내에 포함된 해상환경 고유의 잡음인 해수면 반사(glint)나 선박의 후류항적(wake)을 최소화하기 위한 영상처리 기법과 해상 물체를 탐지하기 위한 특징점 기반(feature-based)의 영상 탐지기법을 적용하였다. 그리고 탐지된 물체와의 상대방위정보를 계측하고, 무인선의 운동정보와 융합하여 물체의 위치, 속도, 이동방향을 추정하기 위해 확장칼만필터(extended kalman filter)기반의 추적필터를 설계하였다. 또한, 동시에 다중 해상물체 탐지 및 추적을 고려하기 위해 추적필터로부터 추정한 오차공분산을 이용하여 상호연관성(correspondence)을 분석하는 데이터 연관(data association)기법을 적용하였다. 제안하는 알고리즘을 실해역 시험 영상에 적용하여 타당성을 검증하였다.