스마트 카메라가 투명하고 반사되는 물체를 어떻게 인식할까? SingTown 테크놀로지 OpenMV가 경쟁 문제를 해결하다

로봇 경연에서 자동차나 로봇 팔은 종종 복잡한 배경에서 목표물의 위치를 인식하여 경로 계획이나 집기 작업을 완료해야 합니다.

본 프로젝트에서 인식해야 할 대상은 반투명 아크릴 반구형 덮개로, 직경 약 10cm, 바닥에 2cm 테두리가 있으며, 실내 바닥 중앙(장소 크기 4×4m)에 배치됩니다. 최대 세 개의 대상이 있으며 위치는 고정되어 있습니다.

배경은 단색 바닥이 아니며, 간단한 무늬가 있어 반사와 조명 간섭이 쉽게 발생합니다.

정확한 좌표 인식과 자세 추정을 위해 참가팀은 SingTown의 OpenMV 스마트 카메라를 차량 탑재 비전 모듈로 활용하여 아크릴 커버를 실시간으로 감지하고 위치를 파악할 계획입니다.

시스템은 이미지 좌표계에서 대상의 위치 중심점 정보를 출력하고, 이 데이터를 소형차 주제어 시스템에 전송하여 자동 내비게이션, 경로 조정 또는 작업 트리거를 구현해야 합니다.

로봇 경진대회 프로젝트는 SingTown 기술의 OpenMV 스마트 카메라를 기반으로 구축된 투명 목표물 감지 시스템으로, 컴퓨터 비전 및 이미지 인식 기술이 반사 특성 감지, 에지 추출 및 형태 분석 알고리즘을 융합하여 복잡한 조명 조건에서 반투명 아크릴 커버를 정확하게 식별할 수 있습니다.

아크릴 소재는 반사가 강하고 가장자리 윤곽이 약하기 때문에, 시스템은 먼저 동적 임계값과 배경 적응 알고리즘을 사용하여 바닥 무늬의 간섭을 억제한 후, Sobel 가장자리 감지와 형태학적 폐쇄 연산을 통해 투명 아크릴의 가장자리 윤곽을 추출합니다. 반사에 대해서는 시스템이 밝기 분포와 하이라이트 감지를 활용하여 실제 경계와 빛 반사를 효과적으로 구분합니다.

식별이 완료되면 프로그램이 자동으로 아크릴 커버가 카메라 시야에서의 질량 중심 좌표(x, y)를 계산하고, 이를 시리얼 포트를 통해 자동차 주 제어판으로 출력합니다.

여러 목표를 감지할 때 알고리즘은 목표의 면적이나 위치에 따라 필터링하여 경기장 중심 영역 내의 덮개를 주요 목표로 식별할 수 있습니다.

실측 결과에 따르면, 이 방안은 조명이 균일한 실내 환경에서 인식 성공률이 93% 이상에 달하며, 위치 오차는 1.5cm 미만입니다(카메라 지면 거리 30cm).

SingTown OpenMV 임베디드 비전 시스템은 빠른 실행 속도(프레임 속도 20fps 이상)를 자랑하며, 로봇 경연, 자동차 내비게이션, 로봇 팔 그리핑 등 엣지 배포가 필요한 시나리오에 적합합니다.

그 장점은 마커가 필요 없고 투명체에 대한 적응성이 강하며, 다양한 바닥 무늬에서도 안정적으로 좌표 신호를 출력하여 자동 제어 시스템에 정확한 시각 입력을 제공한다는 것입니다.