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선박 기관실의 효율적인 감시를 위한 PTZ 카메라 기반의 멀티뷰 모니터링 시스템 설계
김헌희,홍상준,남택근 해양환경안전학회 2021 해양환경안전학회지 Vol.27 No.7
본 논문은 선박 기관실 내의 효율적인 감시를 위한 팬-틸트-줌(PTZ) 카메라 기반의 모니터링 시스템의 설계 방법을 다룬다. 선 박 기관실에는 여전히 전통적인 아날로그 계기들을 사용하는 곳이 많고, 침수나 화재 등 안전과 밀접하게 관련된 사각지대들이 다수 존 재한다. 이러한 감시 개소들에 대하여 비교적 빠른 주기로 넓은 범위를 보장하는 카메라 기반 감시 시스템은 선박의 안전을 강화시킬 수 있는 효과적인 대안이 될 수 있다. 이에 본 연구에서는 기존 PTZ 카메라의 기능들을 소프트웨어적 방법으로 더욱 강화시킨 형태의 모니 터링 시스템을 제안한다. 보다 구체적으로는 카메라제어 모듈, 위치등록 모듈, 순회제어 모듈, 멀티뷰 영상재구성 모듈로 구성된 모니터 링 시스템의 설계 방법을 제안하고, 제안된 방법은 기관실 환경에서의 실험을 통해 그 효용성을 평가한다. A pan-tilt-zoom (PTZ) camera-based monitoring system for efficient monitoring in the engine room of a vessel was designed. A number of places exist where traditional analog instruments are still used in vessel engine rooms, and blind spots closely related to safety exist, for which flooding or fire is a concern. A camera-based monitoring system that guarantees a wide range at a relatively fast cycle for these monitoring points can be an effective alternative to enhance the safety of a vessel. Therefore, a multiview monitoring system is proposed in which the functions of the existing PTZ camera are further strengthened using a software. The monitoring system comprises four modules: camera control, location registration, traversal control, and multiview image reconstruction. The effectiveness of the method was evaluated through a series of experiments in an engine room environment.
해상 부유 쓰레기 수거를 위한 무인 스키머 로봇의 경로 추종 제어 시스템 설계
김헌희,하윤수 한국마린엔지니어링학회 2019 한국마린엔지니어링학회지 Vol.43 No.9
Recently, marine pollution caused by floating trash has been considered a serious environmental problem globally. To overcome this problem, a trash collection and treatment system using unmanned skimmer robots can be considered. In this study, a method of designing a path-tracking control system, which is essential for automatic trash collection by using skimmer robots, was developed. The proposed control system comprises an inner loop for the speed control of the skimmer robot and an outer loop for path-tracking control. The speed control system controls the linear and angular velocities of the skimmer robot by controlling two different propellers, and two anti-windup PI controllers were designed for this purpose. For the sophisticated path-tracking control of the skimmer robot, an improved pure pursuit algorithm was designed to adjust the look-ahead distance and linear velocity reference automatically. The proposed method was evaluated through several simulations considering the velocity and other control parameters, as well as the path-tracking performance. 최근 해상 부유 쓰레기로 인한 해양 환경오염은 전 세계적으로 심각한 문제로 대두되고 있으며, 이를 위한 하나의대안으로 무인 스키머 로봇을 활용한 쓰레기 수거 시스템을 고려할 수 있다. 본 논문은 스키머 로봇의 자동적 쓰레기수거 작업을 위한 중요한 기능 중 하나인 경로 추종 제어 시스템의 설계 방법을 제안한다. 제안된 제어 시스템은 스키머 로봇의 속도 제어를 위한 내부 루프와 경로 추종 제어를 위한 외부 루프로 구성된다. 속도 제어 시스템은 로봇에 탑재된 두 대의 추진기를 제어하면서 스키머 로봇의 선속도 및 각속도의 제어를 수행하는데, 이를 위해 안티와인드업(anti-windup) PI 제어기가 설계된다. 또한 스키머 로봇의 정교한 경로 추종 제어를 위해, 견시거리 및 선속도 참조값을자동적으로 조정하며 경로를 추종하는 개선된 퓨어퍼슈트(pure pursuit) 알고리즘이 설계된다. 제안된 기법은 속도제어, 제어파라미터, 경로추종의 관점에서 수행된 몇몇의 시뮬레이션을 통해 평가된다.
A Novel Geometric Invariant of a Pair of Conics and its Application to Eyeglasses-tracking Interface
김헌희,박광현 제어·로봇·시스템학회 2017 International Journal of Control, Automation, and Vol.15 No.3
This paper deals with a three-dimensional (3-D) pose estimation problem of a pair of two conics. We firstintroduce a novel geometric invariant derived from a pair of conics, and then propose a procedure of determininga set of three invariants when two independent conics are given. As a solution of P2C (perspective-two-conics)problem, this paper also provides a pose estimation algorithm that employs an iterative procedure, which aimsto optimize the orientation parameters by involving the shape information of conics. The proposed method isverified through a series of experiments for analyzing pose estimation accuracy and precision, being compared withsome general approaches. As an application example, we present an eyeglasses-tracking interface, and discuss itsperformance through some experiment results.
Immersive Teleconference System based on Human-Robot-Avatar Interaction using Head-Tracking Devices
김헌희,박정수,정진우,박광현 제어·로봇·시스템학회 2013 International Journal of Control, Automation, and Vol.11 No.5
This paper introduces a cost-efficient immersive teleconference system. Especially to enhance immer-sive interaction capability during one-to-many telecommunication, this paper concentrates on the design of a teleconference system that is composed of a set of robotic devices and web-based control/monitoring interfaces for human-robot-avatar interaction. To this end, we first propose a server-client network model for human-machine interaction systems based on the latest HTML5 technology. As a hardware system for teleconferencing, the simplest robot is designed specially for remote users to be able to experience augmented reality naturally on live scenes. Modularized software systems are then explained in view of accessibility and functionality. This paper also describes how a human head motion is captured, synchronized with a robot in the real world, and rendered through an 3-D avatar in the augmented world for human-robot-avatar interaction. Finally, the proposed system is evaluated through a questionnaire survey that follows a series of user-experience tests.