1. 카메라 배열

스테레오 비전 시스템의 핵심은 두 개 이상의 카메라가 일정한 간격으로 배치되어 동일한 장면을 서로 다른 각도에서 촬영하는 것이다. 카메라 간의 간격 \mathbf{b} (baseline)는 시스템의 해상도와 정확도에 직접적으로 영향을 미친다. 간격이 너무 좁으면 깊이 정보의 차이가 미세해져 정밀도가 낮아질 수 있고, 반대로 너무 넓으면 가까운 물체에 대한 깊이 정보가 과도하게 왜곡될 수 있다.

카메라 간격 \mathbf{b}는 다음과 같은 요소를 고려하여 결정된다:

\mathbf{b} = \frac{2 \cdot f \cdot \mathbf{d}}{p}

여기서: - f는 카메라의 초점 거리 (focal length) - \mathbf{d}는 관심 영역의 거리 (distance to the object of interest) - p는 원하는 깊이 분해능 (desired depth resolution)

2. 카메라 센서

스테레오 비전 시스템에서 사용되는 카메라의 센서 해상도는 스테레오 매칭 정확도에 큰 영향을 미친다. 센서가 더 높은 해상도를 제공할수록 더 정밀한 깊이 맵을 생성할 수 있다. 카메라 센서의 주요 파라미터는 다음과 같다:

카메라 센서의 성능을 최적화하기 위해서는 조리개 값과 셔터 속도와 같은 요소들도 고려해야 한다.

3. 동기화 시스템

스테레오 비전 시스템의 정확도를 높이기 위해서는 두 카메라가 동시에 이미지를 캡처해야 한다. 이를 위해 동기화 시스템이 필수적이다. 동기화가 제대로 이루어지지 않으면 시간차로 인해 서로 다른 시점에서 촬영된 이미지가 분석되어 정확한 깊이 정보를 얻기 어렵다.

동기화 시스템 설계 시 고려할 요소는 다음과 같다:

4. 렌즈 선택

스테레오 비전 시스템에서 렌즈는 이미지 품질과 깊이 추정의 정확도에 중요한 영향을 미친다. 렌즈의 선택은 카메라의 해상도, 초점 거리, 시야각 등에 따라 달라진다.

f = \frac{1}{\left( \frac{1}{d_o} + \frac{1}{d_i} \right)}

여기서: - d_o는 물체와 렌즈 사이의 거리 - d_i는 이미지 센서와 렌즈 사이의 거리

5. 카메라 위치 및 정렬

카메라의 위치와 정렬은 시스템의 기하학적 구성을 결정짓는 중요한 요소이다. 일반적으로 스테레오 카메라는 동일한 높이와 각도로 설치해야 하며, 카메라가 정확히 평행하게 배치되지 않으면 에피폴라 기하학의 정확성이 떨어질 수 있다.

6. 광원 및 조명 조건

스테레오 비전 시스템에서 광원과 조명 조건은 이미지의 품질에 큰 영향을 미친다. 적절한 조명은 스테레오 매칭 과정에서 중요한 세부 정보를 분명하게 만들고, 깊이 추정의 정확도를 높일 수 있다.

7. 데이터 전송 및 처리 하드웨어

스테레오 비전 시스템은 대량의 이미지 데이터를 처리해야 하므로, 데이터를 신속하게 전송하고 처리할 수 있는 하드웨어 인프라가 필요하다.

\text{Bandwidth} = \text{Resolution} \times \text{Frame Rate} \times \text{Bits per Pixel}

여기서: - \text{Resolution}은 이미지 해상도 (가로 픽셀 \times 세로 픽셀) - \text{Frame Rate}는 초당 프레임 수 - \text{Bits per Pixel}은 픽셀 당 비트 수

8. 전력 요구 사항

스테레오 비전 시스템의 하드웨어 구성에 따라 전력 소비가 달라진다. 고성능 카메라와 데이터 처리 장치들은 전력 소모가 크기 때문에 이를 효율적으로 관리할 수 있는 전력 설계가 필요하다.

9. 하우징 및 내구성 설계

스테레오 비전 시스템은 다양한 환경에서 사용될 수 있으므로, 하우징과 내구성도 중요한 요소이다. 특히 산업용 시스템이나 야외 환경에서는 카메라와 하드웨어가 물리적 충격이나 환경적 요인에 잘 견딜 수 있도록 설계되어야 한다.