3-Dimensional Location and Posture Measurement Using Images for Drones

본 연구에서는 영상을 활용한 드론의 3차원 측정 방안에 대해 제안한다. 드론의 착륙은 착륙장소로부터 정확한 3차원 상대 위치가 필요하다. 데이터베이스의 영상과 비교를 통해 위치를 추정하는 방안은 기준 지점만을 인식하기 때문에 거리와 각도를 정확하게 추정하기 어렵다. 비선형 추정기를 활용한 거리와 각도의 추정 방안은 계산 복잡도의 증가와 계산에 따른 시간 지연으로 누적 오차가 발생할 수 있다. 다중 카메라를 활용한 기존의 연구는 거리와 위치의 정확도를 높였으나, 단일 카메라에 비해 복잡하며, 카메라의 왜곡과 비틀림으로 누적 오차가 발생할 수 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 본 논문에서는 단일 카메라를 이용하여 3차원 측위와 자세 추정 방안을 제안한다. 카메라의 내부 파라미터를 보정하고, 알려진 이미지에 대한 실제 공간과 이미지 평면 간의 대응 관계를 연산하여 드론의 위치와 방향을 추정하였다. 추정된 카메라의 내부 파라미터와 드론의 추정 자세를 고려하여 착륙의 기준 지점으로부터 3차원 위치를 측정하는 방법을 제안하였다. 특히 각도가 크게 벗어나는 현상을 고려하여 평균 각도로 보정할 방법을 제안하였다. 실험을 통해 이 방법의 정확성을 확인하였고, 최대 47.4mm의 오차가 발생하였다.