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국태용 연구실
성균관대학교 전자전기컴퓨터공학과 국태용 교수
시맨틱 지도
온톨로지 기반 계획
모바일 로봇 자율주행
연구 영역
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국태용 연구실

성균관대학교 전자전기컴퓨터공학과 국태용 교수

국태용 연구실은 서비스 로봇과 이동 로봇의 자율 기능을 구현하기 위해 로봇 지각, 시맨틱 지도, 온톨로지 기반 계획, 비전 기반 제어를 통합하는 연구를 수행합니다. 엣지 디바이스에서 딥러닝 모델을 실시간으로 운용하기 위한 최적화와 추론 구조를 개발하고, 보행자 재식별 기반 추적 및 객체 인식 파이프라인을 적용합니다. 또한 의미 정보의 자동 모델링과 energy-aware 작업계획을 통해 동적 환경에서의 내비게이션 신뢰성을 높입니다. 제어 측면에서는 투영 기하 제약과 학습을 결합한 visual servoing과 반복학습 제어, 센서 기반 상태관측을 병행합니다.

시맨틱 지도온톨로지 기반 계획모바일 로봇 자율주행비전 기반 제어Visual Servoing
대표 연구 분야
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엣지 AI 기반 서비스 로봇 지각 및 실시간 임무 수행 연구 thumbnail
엣지 AI 기반 서비스 로봇 지각 및 실시간 임무 수행 연구
Edge AI for Real-Time Service Robot Perception and Mission Execution
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연구 성과 추이
표시된 성과는 수집된 데이터 기준으로 산출되며, 일부 차이가 있을 수 있습니다.
주요 논문
5
논문 전체보기
1
Article
|
인용수 2
·
2025
Geometry-Constrained Learning-Based Visual Servoing with Projective Homography-Derived Error Vector
Yueyuan Zhang, Arpan Ghosh, Yechan An, Kyeongjin Joo, Sangmin Kim, Tae‐Yong Kuc
IF 3.5 (2025)
Sensors
카메라-인-핸드(카메라 탑재) 비주얼 서보잉 시스템을 위한 새로운 기하 제약 기반 학습 방법을 제안한다. 이 방법은 카메라 고유 매개변수, 깊이 정보, 그리고 로봇의 기구학 모델이 필요하지 않다. 본 방법은 제어 프레임워크 내에서 온라인 야코비안 추정을 수행하기 위해 소뇌 모델 관절화 컨트롤러(cerebellar model articulation controller; CMAC)를 사용한다. 구체적으로, 투영 호모그래피(projective homography) 행렬에 기반한 고정된 차원의 균일한 크기(error function) 오류 함수를 도입한다. 고정 차원의 오류 함수는 특징점(feature point) 개수와 무관하게 야코비안의 크기가 일정하도록 하여 계산 복잡도를 감소시킨다. 또한 개별 특징점에 의존하지 않음으로써 일부 특징이 가려지는 경우에도 견고성을 유지한다. 오류 벡터 원소들의 균일한 크기는 신경망 입력의 정규화를 단순화하여 온라인 학습 효율을 향상시킨다. 더 나아가, (공선성 보존(collinearity preservation)과 같은) 특징점 간의 기하 제약을 네트워크 업데이트 과정에 통합하여, 모델 예측이 투영 기하의 기본 원리에 부합하도록 하고 물리적으로 불가능한 제어 출력을 제거한다. 실험 및 시뮬레이션 결과는 본 접근법이 다른 모델-프리(image-based) 비주얼 서보잉 방법에 비해 더 우수한 견고성과 더 빠른 학습률을 달성함을 보여준다.
https://doi.org/10.3390/s25082514
Jacobian matrix and determinant
Visual servoing
Robustness (evolution)
Computer science
Artificial intelligence
Homography
Computer vision
Kinematics
Robot
Mathematics
2
Article
|
인용수 2
·
2024
An Object-Centric Hierarchical Pose Estimation Method Using Semantic High-Definition Maps for General Autonomous Driving
Jeong-Won Pyo, Jun-Hyeon Choi, Tae‐Yong Kuc
IF 3.5 (2024)
Sensors
레벨 4 이상 자율주행을 달성하기 위해서는 다양한 환경 변화에 적응할 수 있는 견고하고 안정적인 자율주행 시스템이 필수적이다. 본 논문은 자율주행 시스템을 구성하는 데 있어 핵심 요소인 차량 자세 추정을 보다 보편적이고 견고하게 수행하고자 한다. 자율주행 시스템에서 널리 사용되는 차량 자세 추정 방법은 정확한 위치 획득을 보장하기 위해 Real-Time Kinematic(RTK) 센서 데이터를 활용하는 데 기반한다. 그러나 RTK 센서의 특성상 실내 공간이나 신호 간섭이 있는 지역에서는 정밀한 포지셔닝이 어렵거나 불가능하여, 부정확한 자세 추정이 발생하고 이러한 시나리오에서 자율주행을 저해한다. 본 논문은 고정밀 지도에 등록된 객체를 활용하여 이러한 문제를 극복하는 방법을 제안한다. 제안하는 접근은 추가된 객체를 포함하는 의미론적 고정밀(HD) 지도를 구축하고, 객체 중심의 특징을 형성한 뒤, 이 특징을 사용하여 위치를 인식하며, 인식된 위치로부터 차량의 자세를 정확하게 추정하는 것으로 이루어진다. 제안된 방법은 RTK 센서 데이터 획득이 어려운 환경에서 차량 자세 추정의 정밀도를 향상시켜 보다 견고하고 안정적인 자율주행을 가능하게 한다. 본 논문은 시뮬레이션과 실제 환경 실험을 통해 제안 방법의 효과를 입증하였으며, 보다 정밀한 자세 추정 능력을 보여준다.
https://doi.org/10.3390/s24165191
Pose
Computer science
Artificial intelligence
Object (grammar)
Computer vision
3D pose estimation
Kinematics
Real-time computing
3
Article
|
인용수 8
·
2023
SPT: Single Pedestrian Tracking Framework with Re-Identification-Based Learning Using the Siamese Model
Sumaira Manzoor, Ye-Chan An, Gun-Gyo In, Yueyuan Zhang, Sangmin Kim, Tae‐Yong Kuc
IF 3.4 (2023)
Sensors
보행자 추적은 시각 객체 추적 연구 분야에서 어려운 과제이며, 감시 시스템, 사람을 따라가는 로봇, 자율주행차와 같은 다양한 비전 기반 응용에서 핵심 구성 요소이다. 본 논문에서는 딥러닝과 거리(메트릭) 학습 기반 접근법을 결합하는 tracking-by-detection 패러다임을 통해 모든 비디오 프레임에서 각 사람의 개별 인스턴스를 식별하는 단일 보행자 추적(Single Pedestrian Tracking, SPT) 프레임워크를 제안한다. SPT 프레임워크는 검출(detection), 재식별(re-identification), 추적(tracking)이라는 세 가지 주요 모듈로 구성된다. 본 연구의 기여는 보행자 재식별 모듈에서 Siamese 아키텍처를 사용하는 두 개의 경량(metric learning 기반) 모델을 설계하고, 추적 모듈에서 보행자 검출기와 연관된 데이터에 대해 가장 견고한 재식별 모델 중 하나를 결합함으로써 결과를 유의미하게 향상시킨 데 있다. 우리는 비디오에서의 단일 보행자 추적에 대한 SPT 프레임워크의 성능을 평가하기 위해 여러 분석을 수행하였다. 재식별 모듈의 결과는 제안한 두 가지 재식별 모델이 대규모 데이터셋에서 정확도 79.2%와 83.9%, 소규모 데이터셋에서 92%와 96%로 기존 최첨단 모델을 능가함을 검증한다. 또한 제안된 SPT 추적기는 여섯 가지 최첨단(SOTA) 추적 모델과 함께 다양한 실내 및 실외 비디오 시퀀스에서 테스트되었다. 여섯 가지 주요 환경 요인을 고려한 정성적 분석은 조명 변화, 자세 변화로 인한 외형 변동, 목표 위치 변화, 부분 가림 상황에서 SPT 추적기의 효과성을 확인한다. 더불어 실험 결과에 기반한 정량적 분석은 제안된 SPT 추적기가 success rate 79.7%로 GOTURN, CSRT, KCF, SiamFC 추적기를 능가하는 한편, 평균 18 프레임/초의 추적 속도로 DiamSiamRPN, SiamFC, CSRT, GOTURN, SiamMask 추적기들을 제쳤음을 보여준다.
https://doi.org/10.3390/s23104906
Artificial intelligence
Pedestrian
Tracking (education)
Identification (biology)
Computer science
Metric (unit)
Computer vision
Pedestrian detection
Video tracking
Task (project management)
최신 정부 과제
30
과제 전체보기
1
주관|
2020년 8월-2027년 8월
|2,420,934,500
지속가능 ICT 미래인재교육연구단
본 과제는 S.U.P.E.R. Excellent ICT 인재 양성과 S.U.P.E.R. High Impact Value 연구로 미래기술을 선도하는 ICT분야 교육·연구중심 체계를 구축하는 연구임. 연구목표는 국제적·전문적·윤리적 ICT 인재를 양성하고 독창적·도전적 연구로 글로벌 Top 30 위상을 달성하는 데 있음. 핵심 연구내용은 Sustainable-EDU~Evangelical-EDU·Reinventing-EDU의 교육 혁신, Sustainable-R&D~Revolutionary-R&D의 지속·독창·실용·창업·4차산업융합 연구로 구성됨. 기대효과는 지능형반도체, 스마트에너지, 초연결통신, 지능컴퓨팅 중심의 사회문제 해결형 성과 도출, 공유가치 창출과 인류 행복에 기여함.
지속가능 ICT 인재양성
생명력 있는 교육과정
수월성 교육
학생성공 교육
사회문제해결 교육과 연구
교육과 연구의 국제화
신수종 ICT 연구분야 개척
산학협력과 실용선도
연구와 교육의 혁신
2
주관|
2020년 3월-2023년 12월
|156,280,000
이동로봇의 자율주행을 위한 시맨틱 지도데이터 표현 국제표준 및 레퍼런스 시스템 개발
본 과제는 이동로봇이 주변 환경을 이해·자율주행·작업 수행할 때 쓰는 시맨틱 지도 데이터를 국제 표준 형태로 정리하는 연구임. 중학생 수준에서 요약하면 “로봇이 공간을 말하는 공통 언어”를 만드는 작업임. 연구 목표는 IEEE-SA 이동로봇 자율주행을 위한 시맨틱 지도데이터 표현 국제표준 PAR(NP) 승인과 KOROS SC4 주행용 로봇 3차원 지도데이터 표현 표준 신청 수행임. 핵심 연구 내용은 유스케이스 기반 요구사항 도출, 온톨로지 모델·표준안 제안서 작성, 3차원 로봇지도 국제표준 레퍼런스 시스템 및 시맨틱 지도 작성 SW 프레임워크 개발, 성능 적합성 검증 수행임. 기대 효과는 물류·제조 등 분야에서 공간지도 재사용성·상호운용성 향상으로 인터페이스 비용 절감과 서비스 품질 및 기술 확장성 증대임.
자율주행
로보틱스
시맨틱 지도
온톨로지
인공지능
3
주관|
2020년 3월-2023년 12월
|161,280,000
이동로봇의 자율주행을 위한 시맨틱 지도데이터 표현 국제표준 및 레퍼런스 시스템 개발
본 과제는 이동로봇 자율주행에 필요한 “시맨틱 지도데이터 표현”을 표준화해, 서로 다른 로봇과 시스템이 같은 지도 정보를 공유·사용하도록 만드는 연구임. 연구목표는 IEEE-SA 이동로봇 자율주행을 위한 시맨틱 지도데이터 표현 국제표준 Draft(WD) 제안/승인과 KOROS SC4 주행용 3차원 지도데이터 표현 표준 제정, 단체표준(SPS) 신규 표준 제안/제정 수행임. 핵심 연구내용은 시맨틱 지도 데이터 모델·포맷 규격 정의, 온톨로지 모델 표준안 개발, 레퍼런스 시스템 구현 및 적합성 검증, IEEE RAS/SCSA WG 논의 주도임. 기대효과는 물류·제조·농업 등에서 공간정보 재사용성·상호운용성 향상과 인터페이스 비용 감소로 생산성 및 서비스 질이 향상됨.
자율주행
로보틱스
시맨틱 지도
온톨로지
인공지능
최신 특허
특허 전체보기
상태출원연도과제명출원번호상세정보
소멸2011모터 모듈의 성능평가를 위한 테스트 에이전트 시스템 및 방법1020110026138
소멸2011로봇 모바일 플랫폼의 내구성 평가시스템 및 내구성 평가방법1020110019065
거절2010시뮬레이터 기반의 로봇 소프트웨어 컴포넌트 성능평가시스템 및 성능평가방법1020100113313
전체 특허

모터 모듈의 성능평가를 위한 테스트 에이전트 시스템 및 방법

상태
소멸
출원연도
2011
출원번호
1020110026138

로봇 모바일 플랫폼의 내구성 평가시스템 및 내구성 평가방법

상태
소멸
출원연도
2011
출원번호
1020110019065

시뮬레이터 기반의 로봇 소프트웨어 컴포넌트 성능평가시스템 및 성능평가방법

상태
거절
출원연도
2010
출원번호
1020100113313