用于識別對象材料的方法和設(shè)備的制作方法
【專利摘要】提供一種用于識別對象材料的方法和設(shè)備。所述設(shè)備包括：成像相機單元，用于捕捉包括空間中的各種對象的空間圖像；探測雷達單元，用于將入射波發(fā)送到對象，并接收包括來自每個對象的表面的表面反射波和來自每個對象的內(nèi)部的內(nèi)部反射波的空間雷達信息；信息存儲單元，用于存儲與每個對象的材料相應的參考物理性質(zhì)信息；材料識別處理器，用于通過使用存儲在信息存儲單元中的參考物理性質(zhì)信息、由成像相機單元提供的空間圖像和由探測雷達單元提供的空間雷達信息來識別每個對象的材料信息。
【專利說明】用于識別対象材料的方法和設(shè)備
[0001]本申請要求于2012年5月31日提交到韓國知識產(chǎn)權(quán)局的第10-2012-0058816號韓國專利申請以及于2012年11月9日提交到韓國知識產(chǎn)權(quán)局的第10-2012-0126947號韓國專利申請的利益，所述申請的公開通過引用全部合并于此。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明涉及一種用于提供關(guān)于相機場景中的對象的信息的技術(shù)，更具體地講，涉及一種用于提供關(guān)于相機照片中的對象的材料的信息的技木。
【背景技術(shù)】
[0003]近年來，已經(jīng)開發(fā)出比捕捉ニ維照片的傳統(tǒng)相機高級的各種類型的相機。正在開發(fā)用于捕捉三維信息并將所述信息應用于游戲的技術(shù)，或用于捕捉照片來產(chǎn)生具有不同焦點的圖像的技木。另外，IT (信息技木)技術(shù)產(chǎn)生了將真實世界轉(zhuǎn)換為數(shù)字數(shù)據(jù)的鏡像世界或虛擬現(xiàn)實空間來向用戶顯示逼真的圖像，諸如，微軟公司的照片旅游以及谷歌公司的草圖大師和谷歌地球。為了以高分辨率產(chǎn)生與現(xiàn)實世界接近的三維鏡像世界，各種相機系統(tǒng)(諸如，衛(wèi)星相機、深度或范圍相機和相機陣列)正被使用。
[0004]然而，由這樣的相機獲得的信息僅是從場景中的對象反射的光的ニ維或三維的顏色強度。關(guān)于捕捉的照片中的對象的物理性質(zhì)(密度、介電常數(shù)等)、材料、厚度的信息可能不能被當前的相機技術(shù)識別。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提供一種用于基于由相機和雷達單元獲得的信息的組合分析，通過提取相機照片中的對象的物理性質(zhì)來識別對象的材料的方法和設(shè)備。
[0006]根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供一種用于識別對象材料的設(shè)備，所述設(shè)備包括:成像相機単元，用于捕捉包括空間中的各種對象的空間圖像；探測雷達單元，用于將入射波發(fā)送到對象，并接收包括來自每個對象的表面的表面反射波和來自每個對象的內(nèi)部的內(nèi)部反射波的空間雷達信息；信息存儲單元，用于存儲與每個對象的材料相應的參考物理性質(zhì)信息；材料識別處理器，用于通過使用存儲在信息存儲單元中的參考物理性質(zhì)信息、由成像相機単元提供的空間圖像和由探測雷達單元提供的空間雷達信息來識別每個對象的材料信息。
[0007]入射波是電子波和聲波中的ー個。
[0008]匹配處理器將空間圖像和空間雷達信息之間彼此相應的空間區(qū)域進行匹配。
[0009]對象設(shè)置單元設(shè)置空間圖像中的對象之中的特定對象的區(qū)域。
[0010]材料識別處理器從空間圖像檢測每個對象的包括外觀、顔色、亮度和反射率的材料信息。
[0011]材料識別處理器通過使用從入射波到表面反射波的第一延遲時間來計算關(guān)于距每個對象的距離的信息。
[0012]材料識別處理器通過使用表面反射波和內(nèi)部反射波之間的第二延遲時間來計算關(guān)于每個對象的厚度的信息。
[0013]材料識別處理器通過使用入射波和表面反射波的振幅和極性的變化來檢測每個對象的物理性質(zhì)信息，并通過將檢測的物理性質(zhì)信息與參考物理性質(zhì)信息進行比較來識別每個對象的材料信息。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種識別對象的材料的方法，所述方法包括:通過使用成像相機單元來捕捉包括空間中的各種對象的空間圖像，并且通過使用探測雷達單元來將入射波發(fā)送到對象并接收包括來自每個對象的表面的表面反射波和來自每個對象的內(nèi)部的內(nèi)部反射波的空間雷達信息；通過使用與每個對象的材料相應的參考物理性質(zhì)信息、由成像相機単元提供的空間圖像和由探測雷達單元提供的空間雷達信息來識別每個對象的材料信息。
[0015]所述方法還包括:在捕捉空間圖像的步驟和接收空間雷達信息的步驟之后，通過匹配處理來將空間圖像和空間雷達信息之間彼此相應的空間區(qū)域進行匹配。
[0016]所述方法還包括:在捕捉空間圖像的步驟和接收空間雷達信息的步驟之后，通過使用對象設(shè)置單元來設(shè)置空間圖像中的對象之中的特定對象的區(qū)域。
[0017]識別每個對象的材料信息的步驟包括:從空間圖像檢測每個對象的包括外觀、顏色、亮度和反射率的材料信息。
[0018]識別每個對象的材料信息的步驟包括:通過使用從入射波到表面反射波的第一延遲時間來計算關(guān)于距每個對象的距離的信息。
[0019]識別每個對象的材料信息的步驟包括:通過使用表面反射波和內(nèi)部反射波之間的第二延遲時間來計算關(guān)于每個對象的厚度的信息。
[0020]識別每個對象的材料信息的步驟包括:通過使用入射波和表面反射波的振幅和極性的變化來檢測每個對象的物理性質(zhì)信息，通過將檢測的物理性質(zhì)信息與參考物理性質(zhì)信息進行比較來識別每個對象的材料信息。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]通過參照附圖對本發(fā)明的示例性實施例進行的詳細描述，本發(fā)明的上述以及其它特征和優(yōu)點將會變得更清楚，其中:
[0022]圖1是根據(jù)本發(fā)明實施例的用于識別對象材料的設(shè)備的框圖；
[0023]圖2是用于示出通過使用圖1的成像相機単元和探測雷達單元來獲得關(guān)于對象的信息的處理的參考示圖；
[0024]圖3是用于示出將入射波輻射到對象并從所述對象接收表面反射波和內(nèi)部反射波的處理的參考示圖；
[0025]圖4是用于示出根據(jù)本發(fā)明另ー示例的將入射波輻射到對象并從所述對象接收表面反射波和內(nèi)部反射波的處理的參考不圖；
[0026]圖5是用于示出空間圖像和空間雷達信息彼此不一致的參考示圖；
[0027]圖6是示出設(shè)置與圖2中示出的空間圖像中的“大理石”相應的特定對象的區(qū)域的示例的參考示圖；
[0028]圖7是示出根據(jù)本發(fā)明實施例的識別對象材料的方法的流程圖。【具體實施方式】
[0029]在下文中，將參照附圖詳細描述根據(jù)本發(fā)明實施例的用于識別對象的材料的設(shè)備。
[0030]圖1是根據(jù)本發(fā)明實施例的用于識別對象材料的設(shè)備的框圖。所述用于識別對象的材料的設(shè)備包括:成像相機単元100、探測雷達單元110、匹配處理器120、對象設(shè)置単元130、信息存儲單元140和材料識別處理器150。圖2是用于示出通過使用成像相機単元100和探測雷達單元110來獲得關(guān)于對象的信息的處理的示例性參考示圖。
[0031]成像相機單元100捕捉包括空間中的各種對象的空間圖像。如圖2中所示，成像相機単元100捕捉包括各種材料(諸如，塑料、橡膠、混凝土、大理石、木頭、玻璃等)的各種對象的空間的圖像。成像相機単元100執(zhí)行傳統(tǒng)的一般相機的功能，這里不提供關(guān)于所述功能的詳細描述。
[0032]探測雷達單元110將入射波輻射到對象，并接收包括來自每個對象的表面反射波和從對象的內(nèi)部返回的內(nèi)部反射波的空間雷達信息。探測雷達單元110將電子波或聲波作為入射波發(fā)送到對象。另外，探測雷達單元110包括用于發(fā)送所述電子波或聲波的發(fā)送器和天線，并包括用于接收反射波的接收器和天線。
[0033]圖3是用于示出在將入射波發(fā)送到對象之后從所述對象接收表面反射波和內(nèi)部反射波的處理的參考示圖。圖3示出當對象具有比背景介質(zhì)的物理性質(zhì)更高的物理性質(zhì)時探測雷達單元110的操作原理。例如，背景介質(zhì)是空氣(大氣)，對象可以是大理石、木頭和橡膠。
[0034](1)當從探測雷達單元110的發(fā)送器112產(chǎn)生的入射波脈沖信號經(jīng)由發(fā)送天線被入射到對象時，具有高物理性質(zhì)的對象將具有比入射波的振幅更小的振幅和與入射波的相位相同的相位的表面反射波反射到探測雷達單元110。也就是說，表面反射波與具有與入射波的極性相同的極性(即，正極性)的反射波相應，并且具有與入射波的相位相同的相位的表面反射波被反射到探測雷達單元110。
[0035](2)此外，入射波之中透入對象的波從對象的內(nèi)部被反射，并且從對象的內(nèi)部反射的內(nèi)部反射波被轉(zhuǎn)換為具有與入射波的極性相反的負極性的波，并被反射到探測雷達單元110。
[0036]因此，當對象具有比背景介質(zhì)的物理性質(zhì)更高的物理性質(zhì)時，探測雷達單元110接收與入射波相比具有更小的振幅和相同的極性的表面反射波，并且還接收與入射波相比具有更小的振幅和相反的極性的內(nèi)部反射波。
[0037]圖4是示出根據(jù)另ー示例的在將入射波發(fā)送到對象之后接收表面反射波和內(nèi)部反射波的處理的參考示圖。圖4示出當對象具有比背景介質(zhì)的物理性質(zhì)更低的物理性質(zhì)時，探測雷達單元110的操作原理。
[0038](1)當由探測雷達單元110的發(fā)送器112產(chǎn)生的入射波的脈沖信號經(jīng)由發(fā)送天線被入射到對象時，其中，具有較低物理性質(zhì)的對象將具有比入射波的振幅更小的振幅和與入射波的極性相反的極性的表面反射波反射到探測雷達單元110。也就是說，在這種情況下的表面反射波是具有與入射波的極性相反的負極性的反射波并被反射到探測雷達單元110。
[0039](2)此外，入射波之中的透入對象的波從對象的內(nèi)部被反射，這時，從對象的內(nèi)部反射的內(nèi)部反射波被轉(zhuǎn)換為具有與表面反射波相反的正極性的反射波，并被反射到探測雷達單元110。
[0040]因此，當對象具有比背景介質(zhì)的物理性質(zhì)更低的物理性質(zhì)時，探測雷達單元110接收具有較小振幅和與入射波相反的極性的表面反射波，并接收具有較小振幅和與入射波相同的極性的內(nèi)部反射波。
[0041]匹配處理器120將由成像相機単元100捕捉的空間圖像與由探測雷達單元110接收的空間雷達信息之間的空間區(qū)域進行匹配。即使成像相機単元100對對象進行拍攝并且探測雷達單元110在將入射波發(fā)送到同一對象之后接收反射信號，但是由于成像相機単元100和探測雷達單元110在空間上彼此分離，因此成像相機単元100和探測雷達單元110可能不在相同位置操作。因此，由成像相機単元100捕捉的空間圖像的區(qū)域和由探測雷達單元110接收的空間雷達信息的區(qū)域彼此不完全一致。
[0042]圖5是用于示出空間圖像和空間雷達信息彼此不一致的參考示圖。如圖5中所示，由對角線表示的區(qū)域表示空間圖像和空間雷達信息彼此匹配的區(qū)域。因此，匹配處理器120將空間圖像和空間雷達信息之間的公共空間的坐標進行彼此匹配，使得針對包括在公共空間中的對象，空間圖像和空間雷達信息彼此相應。
[0043]對象設(shè)置単元130設(shè)置包括在空間圖像中的對象之中的特定對象的區(qū)域。為了設(shè)置特定對象的區(qū)域，對象設(shè)置単元130控制兩種方法:基于對象分割技術(shù)(諸如，GrabCut)的自動邊界檢測和用戶控制的邊界檢測。
[0044]圖6是示出設(shè)置與在圖2中示出的空間圖像中的“大理石”相應的特定對象的區(qū)域的示例的參考示圖。如圖6中所示，對象設(shè)置単元130僅設(shè)置與大理石相應的區(qū)域，其它區(qū)域被處理為黒色。
[0045]信息存儲單元140存儲與對象的材料相應的參考物理性質(zhì)信息。下面的表1是關(guān)于與對象的材料相應的參考物理性質(zhì)的信息的示例。
[0046][表 1]
[0047]
[0048]
【權(quán)利要求】
1.一種用于識別對象材料的設(shè)備，所述設(shè)備包括: 成像相機単元，用于捕捉包括空間中各種對象的空間圖像； 探測雷達單元，用于將入射波發(fā)送到對象，并接收包括來自每個對象的表面的表面反射波和來自每個對象的內(nèi)部的內(nèi)部反射波的空間雷達信息； 信息存儲單元，用于存儲與每個對象的材料相應的參考物理性質(zhì)信息； 材料識別處理器，用于通過使用存儲在信息存儲單元中的參考物理性質(zhì)信息、由成像相機単元提供的空間圖像和由探測雷達單元提供的空間雷達信息來識別每個對象的材料信息。
2.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，入射波是電子波和聲波中的ー個。
3.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，還包括:匹配處理器，用于將空間圖像和空間雷達信息之間彼此相應的空間區(qū)域進行匹配。
4.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，還包括:對象設(shè)置単元，用于設(shè)置空間圖像中的對象之中的特定對象的區(qū)域。
5.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，材料識別處理器從空間圖像檢測每個對象的包括外觀、顏色、亮度和反射率的材料信息。
6.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，材料識別處理器通過使用從入射波到表面反射波的第一延遲時間來計算關(guān)于距每個對象的距離的信息。
7.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，材料識別處理器通過使用表面反射波和內(nèi)部反射波之間的第二延遲時間來計算 關(guān)于每個對象的厚度的信息。
8.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，材料識別處理器通過使用入射波和表面反射波的振幅和極性的變化來檢測每個對象的物理性質(zhì)信息,并通過將檢測的物理性質(zhì)信息與參考物理性質(zhì)信息進行比較來識別每個對象的材料信息。
9.ー種識別對象材料的方法，所述方法包括: 通過使用成像相機單元來捕捉包括空間中的各種對象的空間圖像，并且通過使用探測雷達單元來將入射波發(fā)送到對象并接收包括來自每個對象的表面的表面反射波和來自每個對象的內(nèi)部的內(nèi)部反射波的空間雷達信息； 通過使用與每個對象的材料相應的參考物理性質(zhì)信息、由成像相機単元提供的空間圖像和由探測雷達單元提供的空間雷達信息來識別每個對象的材料信息。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，還包括:在捕捉空間圖像的步驟和接收空間雷達信息的步驟之后，通過匹配處理來將空間圖像和空間雷達信息之間彼此相應的空間區(qū)域進行匹配。
11.如權(quán)利要求9所述的方法，還包括:在捕捉空間圖像的步驟和接收空間雷達信息的步驟之后，通過使用對象設(shè)置單元來設(shè)置空間圖像中的對象之中的特定對象的區(qū)域。
12.如權(quán)利要求9所述的方法，其中，識別每個對象的材料信息的步驟包括:從空間圖像檢測每個對象的包括外觀、顔色、亮度和反射率的材料信息。
13.如權(quán)利要求9所述的方法，其中，識別每個對象的材料信息的步驟包括:通過使用從入射波到表面反射波的第一延遲時間來計算關(guān)于距每個對象的距離的信息。
14.如權(quán)利要求9所述的方法，其中，識別每個對象的材料信息的步驟包括:通過使用表面反射波和內(nèi)部反射波之間的第二延遲時間來計算關(guān)于每個對象的厚度的信息。
15.如權(quán)利要求9所述的方法，其中，識別每個對象的材料信息的步驟包括:通過使用入射波和表面反射波的振幅和極性的變化來檢測每個對象的物理性質(zhì)信息，通過將檢測的物理性質(zhì)信息與參考物理 性質(zhì)信息進行比較來識別每個對象的材料信息。
【文檔編號】G01B17/02GK103454288SQ201310214419
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2013年5月31日 優(yōu)先權(quán)日:2012年5月31日
【發(fā)明者】金宰完, 金益載, 玄昇燁, 金世潤 申請人:韓國科學技術(shù)研究院