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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 명태식
- 발행연도
- 2020
- 저작권
- 한밭대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수13
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기존 2채널 블랙박스는 전후방 촬영만 가능한 시스템으로 측면 촬영이 불가능한 한계가 있어 4개의 카메라로 차량의 전후좌우 전방위 촬영이 가능한 4채널 블랙박스가 적용되고 있다. 그러나 4채널 블랙박스도 장점만 있는 것이 아니라 채널 수가 증가함에 따라 전력 소모량이 증가하고, 취득하게 되는 영상의 데이터양이 증가하여 더 많은 저장 공간을 차지하게 되는 단점이 있다.
본 연구에서는 이러한 문제점을 해결하기 위해 1개의 카메라와 원뿔형 광학계를 사용하여 전방위 촬영을 가능하게 하는 광학계를 설계, 제작하였고, 1채널 블랙박스의 전력 소모량과 영상 데이터를 저장 공간을 사용하면서도 전방위 촬영이 가능한 광학계를 제시하였다.
광학계 설계는 ZEMAX OpticStudio S/W를 사용하여 설계하였으며, 가시광 영역의 빨강(656 nm), 초록(587 nm), 파랑(486 nm)의 파장을 사용하였다. 1.5 m 전고의 차량 지붕에 장착 시 전방 6 m 거리에서 지면으로부터 4.5 m 높이 이상의 신호등을 촬영할 수 있고, 6 m 거리 내에서 차량의 번호판을 확인할 수 있도록 하기 위해 수직 화각은 Field Angle 26˚~ -12˚로 설정하였다. 또한 설계 된 광 경로에 간섭되지 않도록 광 기구부를 설계하였으며, 광학계와 광 기구부의 제작 용이성과 유지보수 및 제품의 경량화를 고려하여 소재를 선정하였다.
제작된 전방위 블랙박스 광학계의 성능 평가를 위해 세로 240 mm의 ISO 12233 test chart를 사용하여 목표한 수직 화각 26˚~ -12˚에 대하여 평가하였고, 1.5 m 전고의 차량 지붕에 설치하여 전방 6 m 거리에서 지면으로부터 4.5 m 높이 이상의 신호등과 6 m 거리 내에서 차량의 번호판을 식별할 수 있는지 평가하였다. 평가 결과로는 수직화각 26˚~ -12˚를 만족하였으며, 수직화각 26˚에 대해 신호등의 위치 및 상태를 확인할 수 있었고, 수직화각 ?12˚에 대해 전방 3 m 거리의 차량 번호판을 확인할 수 있었다. 하지만, 3 m 거리 이내의 차량 번호판 식별은 차량 구조상 차량 지붕의 간섭으로 인하여 촬영이 불가능하였다.
원뿔형 광학계를 이용한 전방위 블랙박스는 차량을 기준으로 360˚영상 촬영이 가능하였으며, 원뿔형 광학계의 특성으로 촬영한 영상의 이미지 비율이 다르게 얻어지므로 영상 보정 S/W를 이용한 보정 작업이 필요하였고, 영상 보정 결과 차량 번호 확인이 가능하였다.
이러한 연구를 통해 1채널 블랙박스를 사용하여 360˚전방위 촬영이 가능한 광학계를 기반으로 고가의 4채널 블랙박스를 사용하지 않고도 360˚전방위 촬영이 가능한 실용적이고 차별성 있는 제품의 개발 가능성을 확인하였다.
본 연구에서는 이러한 문제점을 해결하기 위해 1개의 카메라와 원뿔형 광학계를 사용하여 전방위 촬영을 가능하게 하는 광학계를 설계, 제작하였고, 1채널 블랙박스의 전력 소모량과 영상 데이터를 저장 공간을 사용하면서도 전방위 촬영이 가능한 광학계를 제시하였다.
광학계 설계는 ZEMAX OpticStudio S/W를 사용하여 설계하였으며, 가시광 영역의 빨강(656 nm), 초록(587 nm), 파랑(486 nm)의 파장을 사용하였다. 1.5 m 전고의 차량 지붕에 장착 시 전방 6 m 거리에서 지면으로부터 4.5 m 높이 이상의 신호등을 촬영할 수 있고, 6 m 거리 내에서 차량의 번호판을 확인할 수 있도록 하기 위해 수직 화각은 Field Angle 26˚~ -12˚로 설정하였다. 또한 설계 된 광 경로에 간섭되지 않도록 광 기구부를 설계하였으며, 광학계와 광 기구부의 제작 용이성과 유지보수 및 제품의 경량화를 고려하여 소재를 선정하였다.
제작된 전방위 블랙박스 광학계의 성능 평가를 위해 세로 240 mm의 ISO 12233 test chart를 사용하여 목표한 수직 화각 26˚~ -12˚에 대하여 평가하였고, 1.5 m 전고의 차량 지붕에 설치하여 전방 6 m 거리에서 지면으로부터 4.5 m 높이 이상의 신호등과 6 m 거리 내에서 차량의 번호판을 식별할 수 있는지 평가하였다. 평가 결과로는 수직화각 26˚~ -12˚를 만족하였으며, 수직화각 26˚에 대해 신호등의 위치 및 상태를 확인할 수 있었고, 수직화각 ?12˚에 대해 전방 3 m 거리의 차량 번호판을 확인할 수 있었다. 하지만, 3 m 거리 이내의 차량 번호판 식별은 차량 구조상 차량 지붕의 간섭으로 인하여 촬영이 불가능하였다.
원뿔형 광학계를 이용한 전방위 블랙박스는 차량을 기준으로 360˚영상 촬영이 가능하였으며, 원뿔형 광학계의 특성으로 촬영한 영상의 이미지 비율이 다르게 얻어지므로 영상 보정 S/W를 이용한 보정 작업이 필요하였고, 영상 보정 결과 차량 번호 확인이 가능하였다.
이러한 연구를 통해 1채널 블랙박스를 사용하여 360˚전방위 촬영이 가능한 광학계를 기반으로 고가의 4채널 블랙박스를 사용하지 않고도 360˚전방위 촬영이 가능한 실용적이고 차별성 있는 제품의 개발 가능성을 확인하였다.
목차
List of Tables ⅲList of Figures ⅲ국 문 요 약 ⅴ제 1 장 서 론 1제 1 절 연구 배경 및 필요성 1제 2 절 전방위 광학계 동향 4제 3 절 연구 목적 5제 2 장 360˚전방위 광학계 설계 7제 1 절 광학계 목표 제원 7제 2 절 360˚전방위 광학계 설계 및 분석 11제 3 절 광 기구부 설계 15제 3 장 360˚전방위 광학계 제작 22제 1 절 360˚전방위 광학계 가공 22제 2 절 360˚전방위 광학계 조립 25제 4 장 360˚전방위 광학계 성능 평가 28제 1 절 화각 & 성능 평가 28제 2 절 차량 장착 실험 32제 5 장 결 론 35참고문헌 36ABSTRACT 38
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