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[한국항공대학교] 성능 최적화가 가능한 이동체 검출용 광학흐름 추정 장치

최고관리자　 0 Comments　 1 Views　 20-11-10 15:46　 기계

분야 : 전자~전기 개발상태 5 9

이동체 검출을 위한 광학흐름 추정 장치 및 방법

보유기관 및 연구자 : 한국항공대학교 / 정윤호 교수

상담신청 기술문의

TRL09
사업화
- 본격적인 양산 및 사업화 단계
TRL08
시작품 인증/
표준화
- 일부 시제품의 인증 및 인허가 취득 단계
  - 조선 기자재의 경우 선급기관 인증, 의약품의 경우 식약청의 품목 허가 등
TRL07
Pilot 단계 시작품
신뢰성 평가
- 시작품의 신뢰성 평가
- 실제 환경(수요기업)에서 성능 검증이 이루어지는 단계
TRL06
Pilot 단계 시작품
성능 평가
- 경제성(생산성)을 고려한, 파일로트 규모의 시작품 제작 및 평가
- 시작품 성능평가
TRL05
시제품 제작/
성능평가
- 개발한 부품/시스템의 시작품(Prototype) 제작 및 성능 평가
- 경제성(생산성)을 고려하지 않고, 우수한 시작품을 1개~수개 미만으로 개발
TRL04
연구실 규모의
부품/시스템 성능평가
- 연구실 규모의 부품/시스템 성능 평가가 완료된 단계
- 실용화를 위한 핵심요소기술 확보
TRL03
연구실 규모의
성능 검증
- 연구실/실험실 규모의 환경에서 기본 성능이 검증될 수 있는 단계
- 개발하려는 시스템/부품의 기본 설계도면을 확보하는 단계
- 모델링/설계기술 확보
TRL02
실용 목적의 아이디어/
특허 등 개념 정립
- 실용 목적의 아이디어, 특허 등 개념 정립
TRL01
기초 이론/
실험
- 연구과제 탐색 및 기회 발굴 단계

기술개발 배경: ▶ 기존 기술의 광역 최적화 기반 광학흐름 추정 알고리즘을 적용하면서도 하드웨어 복잡도나 전력소모 증가를 최소화함과 아울러 광역 최적화 기법의 특성 중 하나인 에너지 범함수가 국소 최소값에 이르는 문제를 수정하여 추정 성능을 향상시킬 수 있는 새로운 광학흐름 추정 장치 및 방법이 필요함

기술개요 및 대표도면: ▶ 본 기술은 차량이나 추정 성능을 향상시킬 수 있도록 한 이동체 검출을 위한 광학흐름 추정 장치 및 방법에 관한 기술임

▶ 대표도면
- 광학흐름 추정기의 블록도

광학흐름 추정기의 블록도

시장동향: ▶ 전자광학 장비 세계 시장 규모는 2017년 기준으로 약 198억 달러에서 2026년에는 현재 시장의 68% 수준인 15.7억 달러까지 줄어들 전망

▶ 국내 탑재체 시장규모는 2016년 기준 1,043억 원으로 추산되며, 연평균 성장률은 17%로 국내 시장의 고성장을 유지하여 2021년에는2,287억 원 규모의 시장으로 성장할 것으로 예상

(좌)전세계 전자광학 생산수량 및 시장 규모 전망, (우)탑재체 분야의 국내 시장규모 및 전망

기술구현: ▶ 프레임 전체에 대한 에너지 범함수를 정의하고 이를 최소화하는 움직임 벡터를 연산하는 광역 최적화 알고리즘을 적용하면서도 그에 필요한 많은 연산량을 공유 구조를 이용한 컨볼루션 유닛(CU:Convolution Unit)과 메모리 재사용 및 촐레스키 분해를 적용한 해상도 처리 유닛(RPU:Resolution Process Unit)을 적용

광학흐름 추정기의 이동 객체 검출 결과 예시

특장점

기존기술 한계: ▶ 고정 카메라 환경에서는 성능이 우수하지만 관찰 카메라가 이동하는 환경에서는 성능이 크게 낮아지는 한계 존재

▶ 현실적으로 국소 지역의 움직임이 동일하지 않은 상황이 빈번하기 때문에 성능에 한계가 있어 운전에 직접적 영향을 주는 운전 보조용으로 적용하기에는 신뢰성이 낮음

개발기술 특성: ▶ 하드웨어 복잡도를 낮추고 연산량을 줄여 전력소모량을 최소화

▶ 취득 영상 기준 95%의 검출률을 보이는 수준의 성능을 제공하면서도 복잡도나 전력소모량 증가를 최소화

▶ 에너지 범함수가 국소 최소값에 빠지는 오류를 줄임으로써 성능을 개선하는 효과