DAS를 이용한 에피폴라 기하학 기반의 플로우 추정 기법

Abstract

본 논문은 에피폴라 기하학을 이용한 옵티컬 플로우에 Directed Acyclic Subgraph (DAS)를 적용하여 동일한 계산 복잡도를 가지나 더 정확한 알고리즘을 제안한다. 해당 알고리즘은 카메라로 받아온 동영상에서 사물의 움직임 정보를 추정한다. 차량에 설치된 카메라는 고해상도 영상을 받아오기 때문에 고해상도 영상을 빠르게 처리할 수 있게 계산 복잡도가 낮은 알고리즘이 필요하다. 계산 복잡도를 낮추기 위해서 차량이 주행 중일 때 보이는 특성을 이용한다. 그렇기 때문에 이 알고리즘은 차량이 주행 중일 때 정상 동작하는 특징을 보인다. 일반적으로 차량이 움직일 때 측정되는 플로우는 차량의 움직임인 ego-motion으로 인해 생기는 플로우가 대부분을 차지한다. 배경이 차량의 움직임에 대해 상대적으로 움직이는 것으로 카메라에 찍히게 된다. 실제로 움직이는 사물은 그 비중이 낮고 카메라에 멀리 있기 때문에 그 플로우가 크게 나타나지 않으므로 해당 알고리즘에 큰 영향을 미치지 않으며 움직이는 사물들의 플로우도 비교적 정확하게 결과를 얻을 수 있다.

Directed Acyclic Subgraphs (DAS)는 최적화 알고리즘 기술 중 하나이다. 비슷한 알고리즘으로는 Semi Global Matching (SGM)이 있으며 낮은 계산 복잡도를 가지면서도 비교적 높은 정확도를 가진다. 계산 복잡도를 적게 하기 위해 이미지의 일부영역만을 참조하는 특징이 있다. DAS는 SGM을 더 개선한 알고리즘으로서 이미지의 전체 영역을 참조하기 때문에 더 높은 정확도를 가지면서도 동일한 계산복잡도를 가지는 특징을 가진다.

에피폴라 기하학을 이용한 옵티컬 플로우와 DAS 알고리즘 둘을 합친 새로운 기술은 속도와 정확도 모두 중요한 차량용 옵티컬 플로우 알고리즘에 더 효과적이라는 장점이 있다.

Advanced driver assistance systems use outdoor images for computer vision algorithms. The images have high resolution and much textureless and occlusion regions. Optical flow algorithms for the outdoor scene are required to have low computational complexity and handle large optical flow. We propose a improved optical flow algorithm, which is effective for outdoor scenes, with epipolar geometry constraints. Based on the constraints, it aligns the image plane parallel to that at the next frame to reduce search area from two-dimension to one-dimension. The algorithm uses semi global matching (SGM), which optimizes the cost function by aggregating data from pixels in search area. %optimize, radiately Its search area is several lines radiating in all direction of reference node, not the whole image. The new algorithm replaces SGM with dynamic acyclic subgraph (DAS) algorithm, which collects data from every pixel, even though they have the same computational complexity. We experiment the algorithm on KITTI optical flow 2012 dataset including outdoor scenes taken from a moving vehicle. The optical flow algorithm with DAS archives higher accuracy than that of the algorithm with SGM.