GNU OctaveMATLAB 신호처리, 영상처리

신호처리, 머신비전(영상처리) 알고리즘 개발을 현업에서 10년 이상 수행

간단한 신호처리, 영상처리 간단한 MATLAB/Python/Pytorch 코딩 작성

수행 프로젝트:

1. 반도체 소자의 양자우물 구조에서의 전자운동을 기술하는 7개의 독립변수로 구성된 편미분 방정식을 Monte Carlo방법과 FDM을 사용하여 풀이하는 시뮬레이터를 MATLAB으로 개발.

2. Vocal Remover(voice canceller) Q24 format으로 개발/구현 -> 현재 주발명자로 특허 출원중, TCC 76상에서 구현

3. Single Channel Speech Enhancement 구현: FFT기반의 spectral subtraction 방법 중 매우 효율적이고 musical noise를 현저히 줄인 기법인 Short time Spectral Amplitude Minimum Mean Square Error Method를 사용하여 구현(참고:speech enhancement란 마이크에 사람의 목소리와 동시에 잡음 성분이 섞여 서 들어올 때, fft와 통계적 기법을 통해noise만을 효율적으로 제거하는 방법을 다루는 분야의 명칭. Single Channel Speech Enhancement는 noise reference를 통해 noise나 echo를 제거하는 Noise cancellation과 같은 adaptive filter사용하는 기법과는 명백히 다른 훨씬 복잡한 기술). Windows용 보이스 채팅에 탑재할 목적으로 개발

4. Noise Cancellation - 속도 면에서 빠른 수렴속도를 가지는 Variable Stepsize LMS 알고리즘을 사용한 Adaptive filter 구현

5. 정밀급(type1) 소음계 개발 – Laplace transform으로 주어지는 아날로그 필터를 z-transform 형태의 여러 개의 2nd order IIR필터로 유도하여, 주파수웨이팅(A-weighting, C-weighting) 구현. Exponential weighting 알고리즘을 사용하여 시간웨이팅 구현(Fast, Slow, Impulse). 국내 2번째로 정밀급소음계 형식승인 획득. 환경부형식승인번호 NESM-116(91년 이후 총116개 형식승인 제품 중 오직 3개 만이 국내업체 – 나머지는 일본, 유럽 제품)

6. Vold-Kalman order tracking 필터 구현 - Kalman 필터의 변형인 Vold-Kalman filter를 C로 구현. Kalman filter, Sparse matrix library solver 개발하여 10,000by10,000 행렬식으로 표현되는 Kalman 필터식을 해석하여 진동신호의 시간추이를 추적함.

7. 소음진동 해석용 C library개발 - PSD(Welch's method), FFT, crosscorrelation 등

8. 국내 최초 항공소음 측정기 개발 - 매 초당 48000개의 샘플을 받아 Hanning window, 50% overlap으로 초당 4회의 FFT를 수행하여 다양한 소음도를 연산하는 계측기의 알고리즘을 C/C++로 구현. 사용된 이론과 기술: Parseval's theorem, Exponentially Weighting Moving Average Filter, Linear Interpolation, FFT, 히스토그램 등

9. TDMB(지상파 DMB)기반의 positioning 시스템 사업을 위한 H/W시뮬레이터 개발 - PN code 생성, 전파의 bandwidth를 제한하기 위한 raised cosine filter, 6개의 base station의 PN code를 발생을 모사하기 위한 sorting알고리즘, FPGA에 들어가는 로직처리 알고리즘 개발 등등. 사업추진을 위해 미국 샌프란시스코에 있는 ROSUM사로 출장.

10. 범용 통신 시뮬레이션을 위한 AWGN(Additive White Gaussian Noise) generator 개발 - 1GHz 이하의 주파수 범위에서 최대 50여 MHz정도의 bandwidth를 가지는 AWGN 발생장치 개발. 원하는 bandwidth를 생성하기 위한 digital Gaussian RV의 sampling rate결정, DAC의 clock 공급을 위한 DDS(Direct Digital Synthesizer)의 analog filter(LPF)의 문제 수정, DAC의 출력단 3개의 analog filter(LPF)선택을 위한 신호의 interpolation factor의 결정. SNR결정을 위한 수식 및 튜닝 factor제공

11. Fading Simulator(RF channel simulator) S/W 개발 - 선형시변 특성을 갖는 모바일 채널의 특성을 도플러효과 및 multipath 현상이 사용자 입력에 따라 그대로 반영되는 시뮬레이터를 ANSI-C로 구현. TDL(Tapped Delay Line) 모델을 기준으로 구현하였으며, 시간에 따라 변하는 채널특성을 기술하기 위해 Gaussian RV생성 모듈(ziggurat 알고리즘), 수신단의 이동속도에 따라 결정되는 maximum doppler frequency를 cutoff frequency로 갖는 lowpass digital filter를 생성하는 모듈, 실제 IQ전송속도와 일치하도록 upsampling을 수행하는 interpolation 모듈 등으로 구현됨.

12. 8VSB modulation S/W구현, carrier recovery, timing recovery의 S/W 구현

13. parity가 앞 또는 뒤에 추가되는 일반적인 Systematic Reed-Solomon coding 과는 다른 임의의 여러 곳에 parity가 위치하는 systematic Reed-Solomon coding 구현, Galois Field상에서의 알고리즘 구상, Sparse Matrix처리 기법 사용

14. 전력특성지표인 flicker 레벨을 구하기 위한 알고리즘 개발(ISO/IEC표준) - 해외 유수의 분석툴과 동일한 성능

15. ATSC 중계기의 신호 quality특성 분석을 위한 알고리즘 개발 : Group delay, Magnitude response, AM-AM, Power Spectral Density 연산을 수행하는 분석툴을 C#과 NI Measurement Studio를 사용하여 제작. 별도의 신호가 아닌 8VSB IQ와 IF Feedback신호를 사용하여 위의 분석 수행.

16. Fixed point DSP상에서 Lagrange Interpolation을 Fixed point 연산으로만 구현

17. TI OMAP DSP기반의 실시간으로 회전체의 진동을 분석하는 장비의 전체 시스템 구성 및 신호처리 알고리즘 개발 – Lagrange Interpolation기반의 등각 샘플링, order성분의 Magnitude/Phase분석, 원하는 sampling rate로 DSP연산을 통한 downsampling, absolute vibration분석을 위한 notch filter및 적분기, bandpass RMS, 8채널 진동분석 및 모든 연산이 실시간으로 DSP내에서 수행됨.

18. TI OMAP L138, TI DM8168 DSP를 채용한 제품에 탑재되는 Machine Vision 알고리즘 개발 : 2D1D Filter Decomposition, 영상의 down-scale(Gaussian filter의 fixed point구현 및 LPF와 down-sampling이 합쳐진 polyphase형태로 구현), Otsu thresholding, 32개의 binary pixel의 32 bit integer로의 압축, 압촉된 2개의 영상의 비교 알고리즘(Hamming distance), contrast, brightness구현, 영상에서 원을 찾아 지름을 구하는 알고리즘 구현(1차 구현: Canny Edge detection 기반의 Circular Hough Transform, 2차 구현: Line edge detection 기반의 LS(Least Squares) 사용, 3차 구현: Line edge detection기반에 edge의 대칭성 이용한 간단한 산술연산 및 원주를 구성하지 않는 outlier의 적절한 제거 및 원으로 판정할 수 있는 기준 포함). 32bit로 압축된 binary 이미지 대상의 morphological algorithm(dilation, erosion, reconstruction)개발. gray-scale image 대상의 morphological algorithm(regional extrema) 구현

19. LS산전, 전북대 외주로 MATLAB으로 구현된 Machine Learning알고리즘들을 ANSI C++ 로 포팅. 사용된 MATLAB함수들을 모두 C++클래스로 구현(80여개).

20. 터치스크린에 사용자가 손으로 그린 도형 single stroke gesture를 인식하는 알고리즘 개발 2종

21. 3D stereo vision 시스템 구축을 위한 C/C++ library 구현 Camera Calibration을 통해 intrinsic, extrinsic, 렌즈 비선형 왜곡 parameter 추출 알고리즘 구현(선형 모델을 구해 이를 초기치로 삼아 비선형 수치해석 기법인 Levenberg-Marquardt 방법을 통해 최적값 구함). Stereo Vision을 위한 두 카메라 간의 pixel의 관계를 기술하는 Fundamental matrix 유도하는 C library개발(nonlinear optimization기법인 trust region method 사용). Fundamental matrix와 두 카메라의 camera matrix인 P와 P`을 이용하여 특징점의 실제 3차원 좌표 구하는 라이브러리 개발. 로봇 암과 설치된 카메라와의 좌표계 변환 관계를 구하기 위한 Hand-eye calibration 개발. 현재 한화테크윈 베이징 사업장에서 운용중.

22. 워터젯을 사용한 제염 시스템의 대상체 3D scan 알고리즘 개발 - slit laser와 stereo vision(Basler 2M급 카메라 2대)을 사용하여 대상체를 스캔(3D point cloud 취득)하는 알고리즘 개발. 대상체의 동서남북 4면의 스캔을 위한 정합 시나리오, calibration 알고리즘 개발.

워터젯을 사용한 제염 시스템의 제염 경로 알고리즘 개발 - 워터젯의 노즐 각도에 따라 충돌없이 대상체 표면과 일정 거리를 유지하면서 제염하는 경로생성 알고리즘 개발. 노즐을 여러 3D 기하학적 요소로 분해하고 노즐의 회전(2축)에 의해 노즐의 기하학적 모양 결정되고 노즐이 Z 방향으로 대상체에 접근할 수 있는 위치를 모든 XY평면상에서 계산 이와 더불어 노즐이 +X 방향으로 대상체에 접근할 수 있는 위치를 YZ평면상에서 계산, 유사한 방법으로 -X, +Y, -Y 방향에서 노즐이 접근할 수 있는 위치를 계산한 후 이 정보를 통합하여 최종 경로 생성

23. 여러 대의 레이저 프로파일러들의 각각의 좌표계를 통합시켜 포인트 클라우드를 하나의 통합 좌표계에서 표현하는 칼리브레이션 기술 개발

- 칼리브레이션에 필요한 지그 형태 구상

- 사용된 알고리즘

a. 지그 도면정보와 레이저 프로파일러에서 수집된 포인트 클라우드 좌표를 registration하기 위한 ICP(Iterative closest point)

b. 위 a의 절차를 수향하기 위한 좌표계 변환 알고리즘 - 각 프로파일러의 좌표계를 어떻게 하나의 좌표계로 통합하여 하나의 좌표계로

모든 포인트 클라우드를 표현

24. 철도 레일 궤간을(두 좌우 레일 사이의 간격)측정하는 알고리즘 개발 :

- 칼리브레이션을 통해 4개의 레이저 프로파일러 좌표계 통합(위 35번 내용)

- 두 레일의 위에 평판을 놓았을 때 두 레일과 접하는 접점 구하기(convex hull)

- 각 접점과 14mm 하방 구간 사이에서 두 레일사이의 최단거리가 되는 레일상의 특정 위치 구하기

a. convex hull을 통해 구한 두 레일 두부(head)와 접하는 접선을 좌표계 통합시킨 point cloud로 부터 구하고

이 직선과 기울기는 같고, 아래로 14mm 위치하는 직선을 구한다

b. 위 두 직선 사이에 위치하는지 밖에 위치하는지 판별하는 판별식을 세운다

c. 판별식을 만족하는 좌측 레일의 point들과 우측의 포인트들 사이의 거리를 계산해 가면서 가장 짧은 거리를

만드는 point쌍을 찾는다. 여기서 거리는 두 point 간의 직접 연결 거리가 아니다. 과거에는 두 레일 사이를

걸칠 수 있는 커다란 버니어캘리퍼스로 측정하였다. 이 때 캘리퍼스의 내경 측정용 날 길이는 14mm 였다고 생각하면

어떤 거리를 의미하는지 추측 가능할 것이고 위의 과정이 버니어캘리퍼스로 측정하는 것을 그대로 기술적으로

수행하고 있는 것이다.

25. 전차선의 높이와 편위의 롤링 보정

- 열차 지붕에 설치된 레이저 프로파일러로 측정한 전차선(전력선)의 x, y 위치를 궤간 중심 좌표 위치로 변환하는 기술

- 열차 지붕의 레이저 프로파일러와 레일 스캔을 위한 하부의 레이저 프로파일러와의 위치/방향 관계 구하기

- 하부 레이저 프로파일러를 통해 차체가 레일을 기준으로 얼마나 기울어지고 평행이동 되었는지 측정

26. 선행 연구로 Sick사의 peak detection 기능을 수행하는 카메라를 사용하여 레이저 프로파일러 개발

-의뢰자의 요청 사항 접수/분석/상호소통을 통한 구체화

-개발 시작 => 1차 결과물 전달

- 피드백 접수/반영

- 최종 납품

-의뢰할 작업에 책정한 예산

-구현 사양

-필요시 구현에 필요한 문서나 스캔한 자료

-입출력 사양 : 입력의 포맷이나 출력의 포맷 종류