KR20190124515A - 3d map generating system - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 3D 지도 작성 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 3차원 이동 가능한 이동체를 이용하여 공간의 3D 지도를 작성하는 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a 3D mapping system, and more particularly, to a system for creating a 3D map of a space using a three-dimensional movable object.
최근 디지털 데이터로 구성되는 디지털 지도의 용도가 확대되어 가고 있다. 디지털 지도는 예를 들어 실내 공간에서 작업을 자동화하기 위하여 장애물의 유무를 판단하거나 공간 내의 자율 주행 기기의 자율 주행을 돕기 위하여 제공될 수 있다. 특히, 공간 내의 3차원 이동을 위하여는 3D 디지털 지도가 제공되어야 한다.Recently, the use of digital maps composed of digital data is expanding. The digital map may be provided, for example, to determine the presence of obstacles or to help autonomous driving of the autonomous vehicle in the space to automate a task in the indoor space. In particular, a 3D digital map must be provided for three-dimensional movement in space.
종래에는, 이러한 3D 디지털 지도를 작성하기 위하여는 GPS를 사용하였다. 예를 들어, GPS 신호를 이용하고, 그러나, GPS 신호의 해상도는 수 m 내지 수십 m 정도로 그 해상도 이하의 물체에 대하여는 3D 디지털 지도를 작성하는 것은 불가능하다. 따라서, 종래 방식으로는 고정밀도의 지도를 제공할 수 없다. 또한, GPS 신호는 위성 신호이므로, 실내 공간 내에서 3D 디지털 지도를 작성하는 것도 불가능하다.In the past, GPS was used to create such a 3D digital map. For example, using a GPS signal, however, it is impossible to create a 3D digital map for an object having a resolution of several m to several tens of m or less. Therefore, a high precision map cannot be provided by the conventional method. In addition, since the GPS signal is a satellite signal, it is also impossible to create a 3D digital map in the indoor space.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, GPS를 이용하지 않고 실외뿐만 아니라 실내 공간의 3D 지도를 고정밀도로 작성할 수 있는 시스템을 제공하는 것을 과제로 한다.Disclosure of Invention The present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide a system that can accurately generate 3D maps of indoor as well as outdoor spaces without using GPS.
본 발명의 일 양태에 따르면, 공간의 3D 지도를 작성하기 위한 3D 지도 작성 시스템이 제공된다. 3D 지도 작성 시스템은, 공간 내에서 이동 가능한 이동체와, 이동체에 장착되고, 공간 내의 지형 지물에 대한 3D 점군 데이터를 획득하는 점군 획득 장치와, 이동체의 위치를 검출하는 위치 검출부와, 이동체의 위치와 3D 점군 데이터에 기초하여, 3D 지도를 작성하는 해석 시스템을 포함한다According to one aspect of the present invention, a 3D mapping system for creating a 3D map of space is provided. The 3D mapping system includes a moving object movable in space, a point group obtaining device mounted on the moving object and acquiring 3D point group data about a feature in the space, a position detector for detecting the position of the moving object, a position of the moving object, Includes an analysis system for creating 3D maps based on 3D point cloud data
일 실시예에서, 이동체는 위치 검출용 신호를 송출하는 송신기를 포함할 수 있다.In one embodiment, the moving object may include a transmitter for transmitting a position detection signal.
일 실시예에서, 3D 지도 작성 시스템은, 공간 내에서 서로 다른 위치에 배치되고, 위치 검출용 신호를 각각 수신하는 복수의 수신기를 더 포함하고, 상기 위치 검출부는, 상기 복수의 수신기가 각각 수신한 상기 위치 검출용 신호로부터 상기 이동체의 위치를 검출할 수 있다. In one embodiment, the 3D mapping system further comprises a plurality of receivers disposed at different locations in the space, each receiving a signal for position detection, wherein the position detection unit receives each of the plurality of receivers. The position of the movable body can be detected from the position detection signal.
일 실시예에서, 이동체는 3차원 이동 가능하고, 일 실시예에서, 이동체는 드론일 수 있다.In one embodiment, the moving body is three-dimensional movable, and in one embodiment, the moving body may be a drone.
일 실시예에서, 점군 획득 장치는, 공간에 펄스 레이저 광을 방사하는 라이더(LiDAR)와 공간에서 상기 펄스 레이저 광에 따른 반사광의 이미지를 캡처하는 캡처 장치를 포함하여, 캡처된 반사광의 이미지로부터 3D 점군 데이터를 획득할 수 있다.In one embodiment, the point cloud acquisition device comprises a rider (LiDAR) for emitting pulsed laser light in space and a capture device for capturing an image of reflected light according to the pulsed laser light in space, the 3D from the image of the captured reflected light Point group data can be obtained.
일 실시예에서, 상기 점군 획득 장치는, 상기 이동체의 위치에 대응하여 복수의 위치에서 상기 3D 점군 데이터를 복수로 획득할 수 있다.In one embodiment, the point group obtaining apparatus may obtain a plurality of the 3D point group data at a plurality of positions corresponding to the position of the moving object.
일 실시예에서, 해석 시스템은 복수의 위치에서 복수로 획득된 3D 점군 데이터에서 3D 점군을 정합시켜 3D 지도를 작성할 수 있다.In one embodiment, the analysis system may create a 3D map by matching 3D point groups from a plurality of acquired 3D point group data at a plurality of locations.
본 발명에 따르면, GPS 신호를 이용하지 않고 이동체에서 송신하는 위치 검출용 신호를 여러 수신기에서 수신하여 얻은 이동체의 위치와, 이동체에서 검출된 3D 점군 데이터의 이미지들을 정합함으로써, 높은 정밀도의 3D 지도를 획득할 수 있다.According to the present invention, a high-precision 3D map is generated by matching the position of the moving object obtained by receiving the position detecting signal transmitted from the moving object by various receivers with the images of the 3D point group data detected by the moving object without using the GPS signal. Can be obtained.
본 발명의 양태들과 이점들은 첨부의 도면들을 참조하여 단지 예로써 주어진 다음의 발명의 상세한 설명으로부터 자명할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 지도 작성 시스템의 개략적인 구성을 도시한다.
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 점군 획득 장치에 사용될 수 있는 LiDAR의 일례를 도시한다.
도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 점군 획득 장치에 사용될 수 있는 캡처 장치의 일례를 도시한다.
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따라 캡처된 단일 3D 점군 데이터의 이미지이다.
도 3b는 도 3a와 같은 3D 점군 데이터의 이미지를 복수개 이용하여 정합된 이미지를 도시한다.
도 3c는 본 발명의 일 실시예에 따라 작성된 3D 지도의 일례를 도시한다.
도 4a 및 4b는 본 발명의 일 실시예에 따라 작성된 3D 지도의 다른 예들을 도시한다.Aspects and advantages of the present invention will become apparent from the following detailed description given by way of example only with reference to the accompanying drawings.
1 shows a schematic configuration of a 3D mapping system according to an embodiment of the present invention.
Figure 2a shows an example of LiDAR that can be used in the point group acquisition apparatus according to an embodiment of the present invention.
2B shows an example of a capture device that can be used in the point cloud acquisition device according to one embodiment of the invention.
3A is an image of single 3D point group data captured in accordance with one embodiment of the present invention.
FIG. 3B illustrates a matched image using a plurality of images of 3D point group data as shown in FIG. 3A.
3C shows an example of a 3D map created in accordance with one embodiment of the present invention.
4A and 4B show other examples of 3D maps created in accordance with one embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 지도 작성 시스템을 설명한다.Hereinafter, a 3D mapping system according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 지도 작성 시스템(100)의 개략적인 구성을 도시한다. 도시된 바와 같이, 3D 지도 작성 시스템(100)은 공간(S)의 3D 지도를 작성하기 위한 것으로, 공간(S) 내에서 이동 가능한 이동체(110)와, 이동체(110)에 장착되고, 공간(S) 내의 지형 지물에 대한 3D 점군 데이터를 획득하는 점군 획득 장치(120, 도면에는 도시되지 않음)와, 이동체(110)의 위치를 검출하는 위치 검출부(130)와, 이동체(110)의 위치와 3D 점군 데이터에 기초하여, 3D 지도를 작성하는 해석 시스템(140)을 포함한다.1 shows a schematic configuration of a
일 실시예에 따른 3D 지도 작성 시스템은 특정 공간(S)의 3D 지도를 작성하기 위한 것으로, 공간(S)은 실외 공간 또는 실내 공간이 될 수 있다. 3D 지도 작성을 위하여는 종래에는 주로 GPS를 이용하였으나. GPS는 실내에서는 위성 신호가 수신이 불가능하여 적용하기 어려웠고, 실외에서도 GPS 위성 신호 자체의 해상도 문제나, 외부의 간섭 신호 등에 의해 고정밀도로 3D 지도를 작성하는 것은 어려웠다. 이에 대하여, 본 발명은 실외에서만 수신이 가능한 GPS 신호를 사용하지 않으므로, 실외뿐만 아니라 실내에서도 사용될 수 있다.The 3D mapping system according to an embodiment is for creating a 3D map of a specific space S, and the space S may be an outdoor space or an indoor space. In order to create a 3D map, conventionally, GPS was mainly used. It is difficult to apply GPS because indoor satellite signals cannot be received indoors, and it is difficult to create 3D maps with high accuracy due to resolution problems of GPS satellite signals itself and external interference signals. In contrast, since the present invention does not use a GPS signal that can be received only outdoors, it can be used indoors as well as outdoors.
이동체(110)는 3차원 이동 가능할 수 있고, 3D 지도 작성 대상인 공간(S) 내에서 선회할 수 있다. 이동체(110)는, 예를 들어, 무선 전파로 조정 가능한 드론(drone)일 수 있다.The
이동체(110)가 공간(S) 내에서 이동하는 동안 이동체(110)는 위치 검출용 신호를 송신하는 송신기(도면에는 도시되지 않음)를 포함하여, 이를 통해 위치 검출용 신호를 송신한다. 일 실시예에서, 본 발명에 따른 3D 지도 작성 시스템(100)은 이동체(110)에서 송신된 위치 검출용 신호를 수신하는 복수의 수신기(150)를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 송신기와 수신기(150)는 UWB 신호 등을 이용하여 위치 검출용 신호를 송수신할 수 있다. 각각의 수신기(150)는 수신된 위치 검출용 신호를 위치 검출부(130)로 전달한다.While the
위치 검출부(130)는 전술한 바와 같이 복수의 수신기(150)로부터의 위치 검출용 신호들로부터 공간(S) 내의 이동체(110)의 위치를 검출할 수 있다. 예를 들어, 복수의 수신기(150)는 공간(S) 내의 상이한 위치에 각각 배치되고, 이동체(110)에서 송신한 위치 검출용 신호는 각각의 수신기(150)와 이동체(110) 사이의 거리 차이 때문에 수신하는 시간에서의 차이가 발생할 수 있다. 따라서, 위치 검출부(130)는 각각의 수신기(150)가 위치 검출용 신호를 수신하는 시간 차이에 따라 이동체(110)의 위치를 결정할 수 있다.As described above, the position detector 130 may detect the position of the
다른 실시예에서, 위치 검출부(130)는 송신기가 위치 검출용 신호를 송신하는 시간과 수신기(150)가 위치 검출용 신호를 수신하는 시간 사이의 차이에 대응하는 송신기와 각각의 수신기(150) 사이의 거리에 기초하여 이동체(110)의 위치를 결정할 수 있다.In another embodiment, the position detection unit 130 is configured between the transmitter and each
위치 검출부(130)는 결정된 이동체(110)의 위치를 해석 시스템(140)으로 송신한다.The position detection unit 130 transmits the determined position of the
한편, 도 1에서는 8개의 수신기(150)를 포함하는 것으로 도시되나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 전술한 바와 같이, 이동체(110)는 공간(S) 내에서 3차원 이동 가능하므로, 공간(S) 내의 3차원 위치의 검출을 위하여는 3개의 수신기(150)만 필요할 수 있다. 수신기(150)의 개수가 더 많아질수록 이동체(110)의 위치 검출의 정확성은 더 높아지지만, 위치 검출을 위한 위치 검출부(130)의 계산 부담이 증가하므로, 수신기(150)의 개수는 3D 지도 작성 시스템의 성능 등을 고려하여 적절하게 선택될 수 있다.Meanwhile, although shown in FIG. 1 as including eight
또한, 도 1에서는 수신기(150)는 공간(S) 내에서 천장 부분에 설치된 것으로 도시되지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 수신기(150)는 공간 내의 측벽, 기둥, 바닥 등 실내의 임의의 장소에 설치될 수 있다. 또한, 가능한 경우, 수신기(150)는 공간(S) 밖의 임의의 장소에도 설치될 수 있다.In addition, although the
이동체(110)에는, 공간(S) 내의 지형 지물에 대한 3D 점군 데이터를 획득하는 점군 획득 장치(120)가 장착될 수 있다. 도 2a 및 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 점군 획득 장치(120)에 사용될 수 있는 LiDAR(120a)와 캡처 장치(120b)의 일례를 각각 도시한다. 즉, 점군 획득 장치(120)는, 도 2의 (a)에 도시된 바와 같이, 공간(S)에 펄스 레이저 광을 방사하는 라이더(LiDAR)(120a)를 포함할 수 있다. 또한, 점군 획득 장치(120)는, 도 2의 (b)에 도시된 바와 같이, 공간(S)에서 펄스 레이저 광에 따른 반사광의 이미지를 캡처하는 캡처 장치(120b)를 포함할 수 있다. The moving
점군 획득 장치(120)는, 캡처 장치(120b)에서 캡처된 펄스 레이저 광에 따른 반사광의 이미지로부터 3D 점군 데이터를 획득한다. 도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따라 캡처된 단일 3D 점군 데이터의 이미지의 일례를 도시한다. 3D 점군 데이터는 3D 지도를 작성하기 위한 기본 데이터 역할을 할 수 있다.The point
한편, 이동체(110)가 공간(S) 내에서 이동함에 따라 이동체(110)의 위치에 대응하여 복수의 이미지를 캡처한다. 캡처된 복수의 이미지는 해석 시스템(140)으로 송신된다. Meanwhile, as the
해석 시스템(140)은 위치 검출부(130)로부터 수신된 이동체(110)의 위치와, 점군 획득 장치(120)로부터 수신된 3D 점군 데이터의 이미지에 기초하여 3D 지도를 작성한다. 예를 들어, 먼저, 해석 시스템(140)은 각각의 이미지와 그 이미지에 대응하는 이동체(110)의 위치를 연관시켜 3D 점군 데이터의 절대 좌표를 구하고, 각각의 이미지에서 획득한 3D 점군 데이터의 절대 좌표를 이용하여 각각의 이미지들을 정합하고, 정합된 이미지로부터 3D 지도를 생성할 수 있다. 이와 같이 생성된 3D 지도의 예들은 도 3c, 도 4a 및 4에 도시된다.The
이와 같이, 본 발명에 따르면, GPS 신호를 이용하지 않고 이동체에서 송신하는 위치 검출용 신호를 여러 수신기에서 수신하여 얻은 이동체의 위치와, 이동체에서 검출된 3D 점군 데이터의 이미지들을 정합함으로써, 높은 정밀도의 3D 지도를 획득할 수 있다.As described above, according to the present invention, by matching the position of the moving object obtained by receiving the position detecting signal transmitted from the moving object by various receivers with the image of the 3D point group data detected by the moving object without using the GPS signal, Obtain 3D maps.
이상, 본 발명을 실시예를 이용해 설명하였지만, 본 발명의 기술적 범위는 상기 실시예에 기재된 범위로 한정되지는 않는다. 상기 실시예에, 다양한 변경 또는 개량을 더할 수 있다는 것이 당업자에게 분명하다. 그와 같은 변경 또는 개량을 더한 형태도 본 발명의 기술적 범위에 포함될 수 있다는 것이 특허청구범위의 기재로부터 분명하다.As mentioned above, although this invention was demonstrated using an Example, the technical scope of this invention is not limited to the range as described in the said Example. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications or improvements can be added to the above embodiments. It is evident from the description of the claims that the embodiments added with such changes or improvements can be included in the technical scope of the present invention.
100
3D 지도 작성 시스템
110
이동체
120
점군 획득 장치
120a
LiDAR
120b
캡처 장치
130
위치 검출부
140
해석 시스템
150
수신기100 3D Mapping System
110 moving object
120 Point Group Acquisition Device
120a LiDAR
120b capture device
130 position detector
140 interpretation system
150 receiver
Claims (7)
상기 공간 내에서 이동 가능한 이동체;
상기 이동체에 장착되고, 상기 공간 내의 지형 지물에 대한 3D 점군 데이터를 획득하는 점군 획득 장치;
상기 이동체의 위치를 검출하는 위치 검출부; 및
상기 이동체의 위치와 상기 3D 점군 데이터에 기초하여, 상기 3D 지도를 작성하는 해석 시스템
을 포함하는,
3D 지도 작성 시스템.In the 3D mapping system for creating a 3D map of space,
A movable body movable in the space;
A point group obtaining device mounted on the moving object and obtaining 3D point group data about a feature in the space;
A position detector for detecting a position of the movable body; And
Analysis system for creating the 3D map based on the position of the moving object and the 3D point group data
Including,
3D mapping system.
상기 이동체는 위치 검출용 신호를 송출하는 송신기를 포함하고,
상기 3D 지도 작성 시스템은, 상기 공간 내에서 서로 다른 위치에 배치되고, 상기 위치 검출용 신호를 각각 수신하는 복수의 수신기를 더 포함하고,
상기 위치 검출부는, 상기 복수의 수신기가 각각 수신한 상기 위치 검출용 신호로부터 상기 이동체의 위치를 검출하는,
3D 지도 작성 시스템.The method of claim 1,
The moving body includes a transmitter for transmitting a position detection signal,
The 3D mapping system further includes a plurality of receivers disposed at different positions in the space and receiving the position detection signals, respectively.
The position detection unit detects the position of the moving object from the position detection signals respectively received by the plurality of receivers,
3D mapping system.
상기 이동체는 3차원 이동 가능한,
3D 지도 작성 시스템.The method of claim 1,
The movable body is movable three-dimensional,
3D mapping system.
상기 이동체는 드론인,
3D 지도 작성 시스템.The method of claim 1,
The mobile body is a drone,
3D mapping system.
상기 점군 획득 장치는,
상기 공간에 펄스 레이저 광을 방사하는 라이더(LiDAR); 및
상기 공간에서 상기 펄스 레이저 광에 따른 반사광의 이미지를 캡처하는 캡처 장치
를 포함하여, 캡처된 상기 반사광의 이미지로부터 상기 3D 점군 데이터를 획득하는,
3D 지도 작성 시스템.The method of claim 1,
The point group acquisition device,
A rider (LiDAR) for emitting pulsed laser light in the space; And
Capture device for capturing an image of the reflected light according to the pulsed laser light in the space
Including, to obtain the 3D point group data from the captured image of the reflected light,
3D mapping system.
상기 점군 획득 장치는, 상기 이동체의 위치에 대응하여 복수의 위치에서 상기 3D 점군 데이터를 복수로 획득하는,
3D 지도 작성 시스템.The method of claim 1,
The point group obtaining apparatus acquires a plurality of the 3D point group data at a plurality of positions corresponding to the position of the moving object.
3D mapping system.
상기 해석 시스템은 상기 복수의 위치에서 복수로 획득된 상기 3D 점군 데이터에서 3D 점군을 정합시켜 상기 3D 지도를 작성하는,
3D 지도 작성 시스템.The method of claim 6,
The analysis system generates a 3D map by matching a 3D point group from the 3D point group data acquired in plurality at the plurality of locations,
3D mapping system.
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Title |
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이승중 외 "LIDAR를 활용한 지하광산의 안정성 분석에 관한 연구"(터널과 지하공간, Vol 27, No 6, 406-421p) 1부.* * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR102334177B1 (en) * | 2020-07-21 | 2021-12-03 | 대한민국 | Method and system for establishing 3-dimensional indoor information for indoor evacuation |
US11688094B1 (en) | 2021-12-30 | 2023-06-27 | VIRNECT inc. | Method and system for map target tracking |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR102618865B1 (en) | 2023-12-28 |
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