기술 필드 노트 #12 · 2026년 10월

캘리브레이션 판이 60cm에서 사라지는 이유: 광각 에고센트릭 카메라의 ChArUco 인식 한계 실측

기술노트 #12 · 광각 에고센트릭 카메라용 ChArUco 타깃 설계와 실측 인식 한계 (ODL-EGO S1)

광각 에고센트릭 카메라에서는 캘리브레이션 타깃이 작게 찍힙니다. 캘리브레이션 촬영일에 판을 1–1.5m 떨어뜨려 들고 찍은 녹화 두 개는 프레임 하나도 인식되지 않아 통째로 버렸습니다. 판 검출 14,925건에서 화면 속 마커 픽셀 크기에 따라 코너가 몇 개 잡히는지 쟀습니다. 9×6 A4 판은 마커가 30–40px일 때 검출의 90%에서 40개 코너가 모두 잡혔고, 24–30px에서는 45%, 16px 미만에서는 거의 잡히지 않았습니다. 이 렌즈(초점거리 약 482px)에서는 A4 판의 전체 인식 한계가 약 40cm, 완전한 한계가 약 60cm입니다. 칸 53mm에 더 굵은 4×4 마커를 쓴 5×3 판은 약 66cm까지 코너 8개가 모두 잡혔고 약 90cm까지 일부 인식됐습니다. 두 판 모두 "100%"로 인쇄했는데도 요청 크기보다 약 2.8% 작게 나왔습니다. 이 결과를 앞으로 쓸 타깃 크기를 정하는 규칙으로 정리했습니다.

약 38cm까지 (38cm에서 프레임의 73%)A4 판(9×6, 칸 29.2mm) 코너 40개 전부
약 60cm 이상A4 판 인식 안 됨
약 66cm까지, 76cm에서 프레임의 85–98%원거리 판(5×3, 칸 53.4mm) 코너 8개 전부
사용 가능 프레임 0–20%1–1.5m에서 손에 든 타깃 (세션 A)
97.2%(A4) / 97.1%(원거리)"100%" 인쇄 배율

왜 중요한가

캘리브레이션 품질은 첫 프레임을 찍기 전에 정해진다

기술노트 #09–#11은 모두 필요한 거리와 화면 위치에서 타깃이 안정적으로 인식된다는 전제 위에 있습니다. 광각 에고센트릭 카메라에서는 이게 생각보다 어렵습니다. 렌즈가 넓은 시야를 1600픽셀에 눌러 담기 때문에, 들고 있는 사람에게는 커 보이는 판도 화면에서는 작습니다.

이 노트는 실패한 녹화와 성공한 녹화에서 얻은 현장 교훈을, 설계 규칙으로 바꿀 수 있는 숫자와 함께 정리한 것입니다.

구성

판 두 장, 카메라 하나, 하루

카메라: R8 스테레오+IMU, 한쪽 1600×1200, 어안, 초점거리 약 482px(공장 캘리브레이션). 판: (1) 9×6 ChArUco, OpenCV DICT_5X5_100, A4에 칸 30mm·마커 22mm 요청. (2) 5×3 ChArUco, DICT_4X4_50, A4에 칸 55mm·마커 42mm 요청, 첫 실패 뒤에 설계. 둘 다 벽에 붙이거나 손에 들었습니다. 검출: OpenCV 4.10 ArucoDetector + CharucoDetector 기본 설정.

벽에 붙인 A4 9×6 판과 5×3 원거리 판, 줄자
위: 9×6 A4 판. 아래: 5×3 원거리 판. 왼쪽 카메라 영상 일부, 관련 없는 물체는 블러 처리.

결과 1

모든 것은 마커의 픽셀 크기가 정한다

검출 14,925건을 모으면, 9×6 판은 마커가 30px 이상일 때 코너 중앙값 40/40, 24–30px에서 38/40, 20–24px에서 27/40, 16px 미만에서는 거의 0이었습니다. 더 굵은 4×4 마커를 쓴 5×3 판은 16–24px에서도 코너 중앙값 6/8을 유지했습니다.

인식은 거리에 따라 서서히 떨어지지 않고, 좁은 마커 크기 구간에서 한꺼번에 무너집니다. 마커가 20px이면 마커 안 칸 하나가 약 3px밖에 안 되고, 영상 압축과 약간의 흔들림이 이를 지워 버립니다.

두 판의 마커 픽셀 크기별 코너 검출 비율 선 그래프
왼쪽 영상의 마커 한 변 길이별 판 코너 검출 비율 중앙값(전체 녹화).
타깃화면 속 마커 한 변(px)검출 수코너 수 중앙값전체 코너 검출 비율
A4(8, 12]571 / 400%
A4(12, 16]1,2943 / 400%
A4(16, 20]2,64212 / 400%
A4(20, 24]2,01827 / 408%
A4(24, 30]1,70338 / 4045%
A4(30, 40]1,54540 / 4090%
A4(40, 60]54040 / 40100%
A4(60, 120]5540 / 40100%
FAR(16, 20]1236 / 86%
FAR(20, 24]2736 / 846%
FAR(24, 30]5668 / 888%
FAR(30, 40]1,2718 / 870%
FAR(40, 60]2,4308 / 876%
FAR(60, 120]4088 / 888%

결과 2

센티미터로 바꾸면

줄자로 거리를 맞춘 세션에서 A4 판은 약 27cm에서 40/40, 약 38cm에서 39, 약 48cm에서 약 23, 약 58cm에서 약 5개였고, 70–90cm 위치에서는 0개였습니다. 원거리 판은 약 66cm까지 8/8, 약 76cm에서 7.9, 약 85cm에서 약 6.6개였습니다.

마커_px ≈ f × 마커_mm ÷ 거리(f ≈ 482px) 관계로 이 한계가 그대로 설명됩니다. A4 판의 인쇄된 마커 21.4mm는 0.5m에서 21px, 0.6m에서 17px이 됩니다.

판에서 멀어지면서 검출된 코너 수 변화를 보여 주는 막대 그래프
줄자 거리 세션에서 1.5초마다 검출된 코너 비율. 숫자는 스테레오 거리(cm).
타깃줄자(cm)스테레오 거리(cm)마커 px(중앙값)평균 코너 수전체 코너 검출 프레임
A4 (9×6, 29.17 mm)30273440.0 / 40100%
A4 (9×6, 29.17 mm)40382539.0 / 4070%
A4 (9×6, 29.17 mm)50482022.2 / 400%
A4 (9×6, 29.17 mm)6058175.1 / 400%
A4 (9×6, 29.17 mm)70–90—140.1 / 400%
원거리 (5×3, 53.4 mm)3027688.0 / 899%
원거리 (5×3, 53.4 mm)4035538.0 / 8100%
원거리 (5×3, 53.4 mm)5046418.0 / 8100%
원거리 (5×3, 53.4 mm)6057338.0 / 8100%
원거리 (5×3, 53.4 mm)7066288.0 / 8100%
원거리 (5×3, 53.4 mm)8076257.9 / 893%
원거리 (5×3, 53.4 mm)9085226.6 / 844%
거리(m)A4 마커 px (인쇄 21.4mm)원거리 마커 px (인쇄 40.8mm)
0.33466
0.52139
0.61733
0.81325
0.91122
1.01020
1.5713

결과 3

기록할 가치가 있는 실패 두 가지

너무 멀리 든 타깃: 주 캘리브레이션 세션을 다시 찍을 때 화면 끝까지 판을 보내려고 약 1–1.5m 떨어져서 판을 들었습니다. 녹화 두 개(224초, 65초)는 사용 가능한 프레임이 0이었고, 나머지는 약 20%였습니다. 판을 0.25–0.5m에 둔 앞 세션은 79%였습니다.

"100%"는 100%가 아니다: 쇠자로 잰 두 판은 요청 크기의 97.2%, 97.1%였습니다. 명목 크기를 그대로 쓰면 깊이 스케일이 2.8% 틀어질 수 있는 차이입니다. 인쇄한 판은 반드시 재야 합니다.

녹화타깃 위치길이(초)코너 12개 이상 프레임
124235_00000손에 들고 0.25–0.5 m, 리그 고정30079%
142800_00000손에 들고, 대부분 1–1.5 m23720%
143229_00000손에 들고, 대부분 1–1.5 m30020%
143229_00001손에 들고, 1–1.5 m, 화면 끝2240%
150150_00000손에 들고, ~1 m (드리프트 시도)650%

설계 규칙

광각 에고센트릭 카메라용 타깃 크기 정하기

규칙(이번 데이터, 5×5 사전 기준): 필요한 가장 먼 거리에서 마커가 약 30px 이상이어야 코너가 모두 잡히고, 약 20px 이상이어야 뭐라도 잡힙니다. 필요한 인쇄 마커 크기 ≈ 30px × 거리 ÷ 초점거리. f ≈ 482px이면 0.3m에서 약 19mm, 0.5m에서 약 31mm, 0.8m에서 약 50mm, 1.0m에서 약 62mm입니다.

해석: 이 카메라에서는 A4 한 장으로 손 작업 범위 0.3–1m 전체를 다룰 수 없습니다. 25–45cm에는 코너가 많은 촘촘한 A4 판(내부 파라미터용)을, 60–100cm에는 마커 50mm 이상인 굵은 판(A3 또는 여러 장 이어 붙인 판)을 씁니다. 화면 끝을 훑을 때는 타깃을 0.5m 이내에 두고, 거리를 늘리지 말고 판을 옮깁니다.

  • 인쇄한 타깃은 모두 쇠자로 잽니다. 명목 크기를 믿지 않습니다.
  • 본 촬영 전에 10초 시험 영상으로 마커 픽셀 크기를 확인합니다.
  • 먼 거리 인식이 중요하면 더 굵은 마커 사전(4×4)을 씁니다. 사전과 크기를 따로 분리해 시험하지 않았으므로 참고 수준입니다.

연구의 한계

  • R8 스테레오+IMU 장비 1대, 실내 사무실 1곳, 하루(2026-10-26) 측정 결과이며 다른 장비 전체를 대표하지 않습니다.
  • 모든 측정은 자동 처리(OpenCV 검출·삼각측량·피팅)입니다. 사람이 독립적으로 다시 측정하지 않았으므로 알고리즘 기반 예비 분석(AI-only preliminary analysis)입니다.
  • 공장 캘리브레이션 파일은 제3자 자료이므로 평가에만 사용하고 재배포하지 않습니다. 원본 영상은 사람과 사무실 내부가 찍혀 있어 공개하지 않습니다.
  • 픽셀 기준값은 1600×1200 H.264 영상, 약 10ms 노출, 사무실 조명에서 얻은 값이며, 다른 코덱·비트레이트·조명에서는 달라집니다.
  • 두 판 사이에 판 크기와 마커 사전이 함께 바뀌어, 각각의 효과를 분리하지 않았습니다.
  • 검출 설정은 OpenCV 기본값입니다. 설정을 조정하거나 확대하면 범위가 다소 늘 수 있습니다(2배 확대로 1–1.5m 프레임을 시험했지만 복구되지 않았습니다).
  • 인식되지 않은 위치의 거리는 스테레오 측정이 아니라 줄자 계획 값입니다.

자주 묻는 질문

광각 카메라에서 A4 ChArUco 판은 얼마나 멀리서 인식되나요?

우리 1600×1200 어안 카메라(f ≈ 482px)에서 칸 29mm A4 9×6 판은 약 40cm까지 모든 코너, 약 58cm까지 일부가 잡혔고, 약 60cm 넘어서는 인식되지 않았습니다.

마커가 몇 픽셀이어야 하나요?

우리 영상에서 5×5 사전 판이 완전히 인식되려면 마커 한 변이 약 30px, 쓸 만한 인식에는 약 20px 이상이 필요했습니다.

1m용 판은 어떻게 정하나요?

인쇄 마커 크기 ≈ 30px × 거리 ÷ 초점거리입니다. f ≈ 482px이면 1m에서 약 62mm 마커가 필요하고, A3 이상이 필요합니다.

100%로 인쇄하면 정확한 크기가 나오나요?

우리 경우는 아니었습니다. 두 판이 요청 크기의 97.2%, 97.1%로 인쇄됐습니다. 인쇄한 판은 항상 재야 합니다.

캘리브레이션 녹화가 통째로 실패한 이유는?

화면 끝까지 판을 보내려고 카메라에서 1–1.5m 떨어져 들었기 때문입니다. 마커가 약 15px 아래로 작아져 프레임 하나도 해독되지 않았습니다. 판은 약 0.5m 이내에 두고 화면 위에서 옮겨야 합니다.

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