* Host System

* Remote Control System

* Station System

< 작품 개요 >

* 일반인이 리모트 컨트롤러를 움직이면서 그림을 그릴 수 있는 시스템이다.

* 이 시스템을 구현하기 위해서는 영상처리 기술과 무선 통신기술 및 마이크로 컨트롤러 제어 기술이 필요하다. 우선 카메라로부터 영상을 받아서 영상처리를 한 후 모니터로 처리 결과를 디스플레이 한다. 동시에 리모트 컨트롤러는 마우스 기능과 비슷하다고 생각하면 된다. 무선 통신을 하면서 그림을 그리는지 그리지 않는지 프린트를 하는지 하지 않는지 등을 컨트롤한다.

* 사용자가 버튼을 누르던지 누르지 않던지 비젼 시스템은 사용자의 움직임을 계속 파악하고 있으며, 이 움직임을 비젼 처리 하여 화면에서는 마우스 커서로 표현한다. 즉, 사용자는 허공에서의 움직임을 통해서 모니터 화면의 마우스 커서를 움직에게 된다. 한 편, 사용자는 모니터에서 마우스 커서의 위치를 보고 화면을 컨트롤 하며, 원하는 버튼위에 마우스 커서를 올리고 버튼을 누르게 되면 무선 통신으로 정보가 보내져서 화면상의 버튼이 클릭되게 된다. 또한 스케치북 위에 버튼이 있는 경우는 그림을 그리게 되며, 이 때 그림은 사용자의 선택에 따라서 선의 종류와 색이 결정된다.

< 기술 요약 - Vision System >

* 비젼 시스템을 구성하기 위해서는 우선 비전 처리를 하기 위해서 비젼 데이터를 얻어와야 한다. 또한 얻어온 데이터를 원하는 정보로 얻기 위해서 약간의 변환이 필요하고, 변환된 데이터를 최종적으로 처리하면 된다. 그리고 최종적인 비젼 시스템의 결과값은 다른 시스템에서 사용될 수 있는 값을 내어준다.

* 우선 비젼 데이터를 얻어오는 방식부터 설명하겠다. 비젼 데이터를 얻어오기 위해서 우리는 카메라를 쓴다. 흔히 쓰는 카메라에는 크게 CCD카메라와 CMOS카메라가 있는데 우리는 CCD카메라를 쓴다. 때문에 그래버보드가 필요하다. 그래버보드는 TACHYON2팀에서 쓰는 Metrox Meteor 2를 쓴다. 그래버보드는 카메라에서 나오는 정보를 디지털로 변환해주는 기능을 한다. 최종적으로 Metrox Meteor 2보드에서는 YUV값이 출력된다.

* 이런 과정을 거쳐 얻어온 비젼 데이터는 다음 그림과 같은 비젼 처리 과정을 거친다.

* Thresholding 은 카메라에서 입력되는 영상에서 원하는 값만을 추출하는 방법이다. 이때 값을 추출하는 값은 YUV 또는 RGB 세가지 값을 정해준다. 그래서 임계값에 들어가는 픽셀은 1로 아니면 0으로 처리하여 원하는 값을 뽑아내는 방법이다. 값의 범위는 0~255로 한다. 알고리즘이 많이 나와 있으나 우리는 Dotted Scan Line 알고리즘을 사용한다.

* Labeling 은 1로 추출된 픽셀들을 덩어리로 구분하여 물체의 모양을 구분하는 방법이다. 여기서도 많은 알고리즘이 있지만 우리는 4방향 순차 라벨링 알고리즘을 사용한다.

* Filtering 은 덩어리로 모여진 각 물체들 중 찌꺼기를 걸러내는 역할을 한다. 즉, 원하는 물체의 크기를 정해서 그 크기보다 작으면 걸러내는 방식이다.

* 물체의 좌표를 구하는 방법은 면적 중심법을 사용한다.

 

< 기술 요약 - Remote Controller & Station System >

* 먼저 하드웨어 개요는 다음과 같다.

* 스테이션에 시작과 끝을 알려주는 버튼(마우스 왼쪽 버튼)과 같은 기능을 할 수 있도록 리모컨을 제작하였다. 다음과 같은 구성으로 이루어져 있다.
- toggle switch 1
- button switch 1
- ATmega 128 1
- RF module(BiM-418-F) 1

* ATmega128은 최근 많이 사용하고 있는 Atmel사의 AVR칩으로 하나의 칩에 모든 기능이 내장되어 있어 크기를 줄일 수 있고, ISP를 이용하여 프로그램 다운로딩이 간편하고 이용이 쉽다는 장점을 가지고 있다. 하나의 포트밖에 사용하지 않은 이 작품에는 128이 아니라 더 낮은 수준의 CPU를 사용해도 충분할 것이라 생각된다.

* 통신은 Radiometrix사의 Bim-418모듈을 사용하였다.
◆ 초소형 모듈
◆ 영국버젼 418.00MHz(BiM-418-F)
◆ -6dBm ERP에서 SAW 컨트롤 FM 수신기
◆ 이중전환 슈퍼헤트 수신기
◆ 수신감도 -107dBm
◆ 사용전원 5V(4.5V-5.5V)를 사용 < 15mA(tx or rx)
◆ 반 이중방식, 통신속도는 40kbit/s
◆ 빌딩 내에서는 약 30m, 열린 공간에서는 약 120m
◆ 5V CMOS logic 직접 입.출력
◆ 듀티 사이클 power saving을 위한 신속한 power-up enable(<1ms)
◆ 데이터 슬라이스 내장

* 비교적 작은 크기로 역시 사용이 간편하고 양방향 데이터 Link에 적합하다. 리모콘에서는 보내는 기능만을 사용하였다.

* 한 개의 포트를 버튼 스위치에 연결하여 누르고 있을 때는 1을, 그렇지 않을 때는 0을 보내고 있는 방식을 사용하였다. 단 두가지 전송 타입밖에 없는 관계로 패킷을 만들지 않아 전송 시 신호가 섞이는 문제점이 있었다. 다음 번에는 간단한 패킷을 구성하여(start code, data, end code)신호가 섞이지 않도록 해 볼 생각이다.

* 다음은 스케이션 부분이다.

* 역시 전체 제어는 128로 이루어진다. 스테이션에서는 RF를 통해 받은 데이터를 시리얼을 통해 컴퓨터로 바로 전달해 주는 역할을 한다. 로봇축구에서 사용하는 스테이션 PCB를 그대로 사용하였고, 리모컨을 꺼 놓고 있으면 사방에서 읽어들이는 dummy code들을 볼 수 있다.

* 안테나를 이용해 수신 감도를 높여 잘못된 동작이 없도록 하였고 LED를 통해 데이터를 주고 받는 것을 눈으로 확인할 수 있다.

* 여기서는 0과 1 두가지 경우만 전송하도록 간단하게 프로그래밍 하였다.

* 원래 더 많은 기능을 할 수 있도록 만들어진 PCB이기 때문에 패킷 단위의 데이터 전송이 가능하며 받는 기능뿐만 아니라 보내고 받는 쌍방향의 다리 역할도 가능하다.

System Diagram

Screen Shot 1