KR100642870B1 - Method for updating road facility database using computer vision - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 본 발명에 따른 컴퓨터비젼을 이용한 도로시설물 업데이트 방법의 전체 시스템 구성도를 도시한 것이다. Figure 1 shows the overall system configuration of the road facility update method using a computer vision according to the present invention.
도 2는 본 발명에 따른 컴퓨터비젼을 이용한 도로시설물 업데이트 방법의 흐름도를 도시한 것이다. 2 is a flowchart illustrating a road facility updating method using computer vision according to the present invention.
도 3은 본 발명에 따른 컴퓨터비젼을 이용한 도로시설물 업데이트 방법의 실시예의 이미지처리 영상을 도시한 것이다. 3 illustrates an image processing image of an embodiment of a road facility updating method using computer vision according to the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 명칭><Name of main part of drawing>
10: GPS 위성 11: GPS 안테나10: GPS satellite 11: GPS antenna
12: GPS 수신기 20: CCD카메라12: GPS receiver 20: CCD camera
30: 화상 입력기 40: 중앙연산장치30: image input unit 40: central operation unit
50: 표시부 60: 저장장치50: display unit 60: storage device
발명의 분야Field of invention
본 발명은 컴퓨터비젼을 이용한 도로시설물 업데이트 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 GPS수신기에서 위성좌표를 수신하는 단계, CCD카메라를 이용하여 영상을 취득하는 단계, 영상의 패턴을 추출하는 단계, 패턴을 정규화하는 단계, 기존 도로시설물DB의 패턴과 비교하는 단계, 기존 위치좌표의 존재를 판별하는 단계, 위치좌표 및 패턴데이터를 갱신 또는 신규 등록하는 단계를 포함하는 컴퓨터비젼을 이용한 도로시설물 업데이트 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a road facility updating method using computer vision, and more particularly, receiving satellite coordinates in a GPS receiver, acquiring an image using a CCD camera, extracting an image pattern, and extracting a pattern. A method for updating a road facility using computer vision, comprising the steps of normalizing, comparing with a pattern of an existing road facility DB, determining the existence of an existing location coordinate, and updating or newly registering the location coordinate and pattern data will be.
발명의 배경Background of the Invention
도시화가 빠르게 진행되는 현시대에 그 기반이 되는 도로의 건설은 필수이며, 도로의 시설물 또한 빠르게 변화하고 신설 또는 변경되고 있다. 이러한 도로시설물을 업데이트하기 위해서는 체계적인 관리방법이 필요하게 되었다. 이러한 도로시설물을 업데이트하는 종래기술로는 한국등록특허 제10-0456377호의 GPS 좌표를 통해 도로 부대시설 정보를 수치지도에 업데이트하는 방법이 개시되어 있으며, 상기 특허는 GPS를 탑재한 차량을 구비하고, 상기 차량에는 GPS의 좌표를 송신하는 송신장치를 탑재하며, 상기 송신장치의 좌표를 수신하는 중앙통제부로 구성된다. 상기 중앙통제부는 GPS에서 송신되는 좌표를 통해 차량의 위치와 도로의 부대시설물의 종류를 파악하고, 상기 파악된 차량의 좌표와 도로 부대시설물을 수치지도의 데이터를 비교하여 상기 좌표의 수치지도에 해당 부대시설물이 반영되어 있는지를 확인하는 과정을 거쳐, 만약 반영되지 않은 부대시설물인 것으로 판정되면 상기 좌표에 해당 부대시설물을 수치지도에 적용하는 구성으로 이루어져 있다. 그러나, GPS를 이용하여 신속하게 도로시설물의 확인은 가능하나 차량을 운행하며 사람이 눈으로 도로시설물을 일일이 비교하고 판단해야하는 번거로움이 존재한다. 또한, 조작원의 수동조작에 의한 실수 및 오류가 발생할 수 있는 문제점을 갖고 있다. In the present age of rapid urbanization, the construction of roads is essential, and the facilities of roads are also rapidly changing and newly being constructed or changed. In order to update these road facilities, systematic management methods are needed. As a prior art for updating such road facilities, there is disclosed a method for updating road subsidiary information on a digital map through GPS coordinates of Korean Patent No. 10-0456377. The patent includes a vehicle equipped with a GPS, The vehicle is equipped with a transmission device for transmitting the coordinates of the GPS, and comprises a central control unit for receiving the coordinates of the transmission device. The central control unit detects the location of the vehicle and the types of auxiliary facilities on the road through the coordinates transmitted from the GPS, and compares the identified vehicle coordinates and the road auxiliary facilities with the numerical map data to correspond to the numerical map of the coordinates. Through the process of checking whether the auxiliary facilities are reflected, if it is determined that the non-reflective auxiliary facilities are configured to apply the corresponding facilities to the digital map in the coordinates. However, although it is possible to quickly identify road facilities using GPS, there is a hassle that a person operates a vehicle and compares and judges the road facilities by eye. In addition, there is a problem that mistakes and errors may occur by manual operation of the operator.
이에, 본 발명은 종래기술의 단점을 해결하기 위하여 예의 노력한 결과, GPS수신기를 이용하여 획득한 좌표를 통해 도로시설물들의 위치좌표를 획득하고, 컴퓨터비젼으로 도로시설물을 자동으로 인식하여 도로시설물 DB에 업데이트하는 것을 확인함으로써, 본 발명을 완성하게 되었다. Therefore, the present invention, as a result of earnest efforts to solve the shortcomings of the prior art, obtains the position coordinates of the road facilities through the coordinates obtained by using the GPS receiver, and automatically recognizes the road facilities with computer vision to the road facilities DB By confirming the update, the present invention has been completed.
본 발명의 주된 목적은 컴퓨터비젼을 이용한 도로시설물 업데이트 방법을 제공하는데 있다. The main object of the present invention is to provide a road facility update method using computer vision.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 (a) GPS수신기를 탑재한 차량으로부터 현재지점의 위치좌표를 획득하는 단계; (b) CCD(charge-coupled device)카메라를 이용하여 도로시설물의 영상을 취득하는 단계; (c) 상기 (b)단계에서 취득한 이미지 영상을 이미지프로세싱에 의해 패턴데이터를 추출하는 단계; (d) 상기 추출한 패턴데이터를 정규화하는 단계; (e) 상기 정규화된 패턴데이터와 상기 기존시설물 DB의 패턴데이터를 검색하여 비교하는 단계; (f) 상기 정규화된 패턴데이터가 존재하는 경우, 위치좌표 인덱스에 의해 상기 (a)단계의 위치좌표가 존재하는가를 판별하고, 상기 정규화된 패턴데이터가 존재하지 않는 경우, (a)단계로 회귀하는 단계; 및 (g) 상기 (a)단계의 위치좌표 및 상기 (c)단계의 패턴데이터를 도로시설물 DB에 갱신 또는 신규등록하는 단계를 포함하는 컴퓨터비젼을 이용한 도로시설물 업데이트 방법을 제공한다. In order to achieve the above object, the present invention comprises the steps of (a) obtaining the position coordinates of the current point from the vehicle equipped with a GPS receiver; (b) acquiring an image of the road facility using a charge-coupled device (CCD) camera; (c) extracting pattern data by image processing the image image acquired in step (b); (d) normalizing the extracted pattern data; (e) searching and comparing the normalized pattern data with pattern data of the existing facility DB; (f) If the normalized pattern data exists, it is determined whether the position coordinate of step (a) exists by the position coordinate index, and if the normalized pattern data does not exist, return to step (a) Doing; And (g) updating or newly registering the position coordinates of step (a) and the pattern data of step (c) in the road facility DB.
본 발명에 있어서, 상기 (b)단계의 이미지 영상은 표시부에서 영역을 설정하여 입력하는 것을 특징으로 할 수 있다.In the present invention, the image image of step (b) may be input by setting an area on the display unit.
본 발명에 있어서, 상기 (d)단계의 정규화는 상기 (b)단계의 이미지 영상을 기설정된 지형지물 DB와 패턴매칭을 위해 동일한 크기로 조정하는 것을 특징으로 할 수 있다. In the present invention, the normalization of the step (d) may be characterized in that the image image of the step (b) is adjusted to the same size for the predetermined feature DB and the pattern matching.
본 발명에 있어서, 상기 도로시설물 DB는 도로시설물과 도로의 명칭을 구성요소로 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다. In the present invention, the road facility DB may further include the name of the road facility and the road as a component.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다. Hereinafter, the present invention will be described in detail.
도 1은 본 발명에 따른 컴퓨터비젼을 이용한 도로시설물 업데이트 방법의 전체 시스템 구성도를 도시한 것으로, 도 1에 도시한 바와 같이 전체시스템은 GPS위성(10)에서 현재의 좌표수신을 위한 GPS수신기(12), 도로시설물의 이미지를 획득하기 위한 CCD카메라(20), 영상처리를 위한 화상 입력기(30), 이미지프로세싱을 위한 중앙연산장치(40), 입력 영상을 설정하고 보여주는 표시부(50) 및 상기 도로시설물 DB를 저장하는 저장장치(60)로 구성된다. 1 is a diagram showing the overall system configuration of a road facility update method using computer vision according to the present invention. As shown in FIG. 1, the entire system is a GPS receiver (10) for receiving current coordinates from a GPS satellite (10). 12), a CCD camera 20 for acquiring an image of a road facility, an image input unit 30 for image processing, a central computing unit 40 for image processing, a display unit 50 for setting and showing an input image, and the It consists of a storage device 60 for storing the road facility DB.
상기 GPS수신기(12)는 실시간으로 현재의 위치좌표 값을 획득하여 도로시설물의 위치정보로 사용하고 동기화된 신호로 CCD카메라(20)에서 도로시설물의 영상을 취득할 수 있는 구성이 바람직하다. The GPS receiver 12 may be configured to obtain a current position coordinate value in real time and use it as location information of the road facility, and to acquire an image of the road facility from the CCD camera 20 with a synchronized signal.
저장장치(60)의 도로시설물 DB는 위성좌표를 인덱스로 하며 그 구성은 인덱스 코드, 위치좌표, 패턴데이터로 구성되며, 표시부(50)에서 CCD카메라(20)의 영상이 출력되며 업데이트하고자 하는 도로시설물의 영상 입력범위를 설정할 수 있도록 구성되어 있으며, CCD카메라(20)에서 아날로그 영상데이터를 획득하여 디지털로 변환하여 출력하는 화상 입력기(30)와 화상 입력기(30)를 거쳐 중앙연산장치(40)로 전송되고 전송된 데이터는 중앙연산장치(40)의 프로그램에 의해 패턴인식을 하여 저장장치(60)의 도로시설물 DB에 연계되어 자동으로 등록되도록 되어 있다.The road facility DB of the storage device 60 uses satellite coordinates as an index, and its configuration is composed of index code, position coordinates, and pattern data. The image of the CCD camera 20 is output from the display unit 50 and the road to be updated. It is configured to set the image input range of the facility, the central operation unit 40 through the image input unit 30 and the image input unit 30 to obtain the analog image data from the CCD camera 20 to convert the digital output The data transmitted to the data is pattern-recognized by the program of the central computing device 40 is automatically registered in association with the road facility DB of the storage device 60.
도 2는 본 발명에 따른 컴퓨터비젼을 이용한 도로시설물 업데이트 방법의 흐름도를 도시한 것으로, 우선, 업데이트 대상의 도로시설물을 확인하고 GPS수신기(12)에서 현재시점의 위치좌표를 획득하는 단계(S1)와 동시에 동기화된 신호로 CCD카메라(20)에서 영상을 취득하는 단계(S2)로 구성된다. 다음으로, 취득 영상을 이미지프로세싱에 의해 패턴데이터를 추출하고, 상기 추출된 패턴 이미지를 정규화하며, 상기 정규화는 획득한 이미지 영상을 기설정된 도로시설물 DB와 패턴 매칭을 위한 동일한 크기로 조정하는 단계이다. 기설정된 도로시설물 DB의 패턴데이터와 비교하여 판단하는 단계(S5)로 구성되고, 판단된 결과에 따라 위치좌표 인덱스와 위치좌표를 참고로 위치좌표가 존재하는가를 판별하는 단계(S6)로 이루어지며 판단결과에 따라 갱신과 신규등록을 하는 단계(S7, S8)로 구성된다. 또한, 도로시설물 DB는 도로나 도로시설물의 명칭 등을 포함하여 구성되는 것이 바람직하다. 2 is a flowchart illustrating a road facility update method using computer vision according to the present invention. First, the road facility to be updated is checked and the position coordinates of the current time point are acquired by the GPS receiver 12 (S1). And acquiring an image from the CCD camera 20 with the synchronized signal at the same time (S2). Next, pattern data is extracted from the acquired image by image processing, and the extracted pattern image is normalized. The normalization is a step of adjusting the acquired image image to the same size for pattern matching with a predetermined road facility DB. . Comprising the step of comparing the pattern data of the predetermined road facility DB (S5), and the step of determining whether the location coordinates exist by referring to the position coordinates and the position coordinates according to the determined result (S6) According to the determination result, it is made up of steps S7 and S8 for renewal and new registration. In addition, the road facility DB is preferably configured to include the name of the road or road facility.
도 3은 본 발명에 따른 컴퓨터비젼을 이용한 도로시설물 업데이트 방법의 실시예의 이미지처리 영상을 도시한 것으로, 도 3에 도시한 바와 같이, 도로시설물에 대표적인 예로 과속방지턱을 실시예로 상세히 설명하기로 한다. a)는 CCD카메라에서 촬영한 원 이미지를 보여주는 것이고, b)는 윤곽선을 추출한 이미지를 보여주는 것이고, c)는 특징 추출을 위한 정규화 과정을 거친 이미지이며 ,d)는 c)의 이미지를 세선화 작업을 행한 이미지를 보여준다. 3 is a view illustrating an image processing image of an embodiment of a road facility updating method using computer vision according to the present invention. As shown in FIG. 3, a speed bump will be described in detail as an example of a road facility. . a) shows the original image taken by the CCD camera, b) shows the image from which the contour is extracted, c) shows the normalized process for feature extraction, and d) thins the image of c). Show the image you did.
상기 도로의 과속방지턱의 실시예를 보면, 세선화 전의 그림과 세선화 후의 이미지를 비교하면 명확하게 영상의 특징부의 선 두께가 차이가 있음을 보여준다. 이러한 작업은 노이즈를 제거하고 패턴의 특징을 추출하는데 매우 유용하게 사용되며, e)는 d)의 이미지를 투영한 데이터 값의 분포를 보여준다. 상기 이미지프로세싱 기법을 통해 획득된 이미지는 하기 패턴인식의 절차를 통해 획득한다. 상기 패턴인식의 절차는 도로의 시설물인 신호등, 교차로, 횡단 보도, 과속방지턱 등의 데이터를 수집하고 각 데이터를 반복하여 다양한 패턴을 수집하는 데이터 수집단계이며, 이는 안정된 패턴인식 성능을 얻기 위해서 꼭 필요한 단계이다. 다음으로, 특징을 선택하는 단계로 패턴인식 시스템의 성능에 결정적인 영향을 미치는 단계이다. 대상 패턴에 대한 충분한 사전 분석을 통하여 어떠한 특징을 선택할 것인가를 결정해야하며, 모델 선택 단계로 패턴인식을 위한 여러 접근법 중에서 어느 모델을 어떠한 알고리즘을 이용하여 어떻게 구성할 것인가를 결정하는 단계이다. 다음으로, 학습 단계로 수집된 데이터로부터 추출된 특징 집합을 이용하여 반복적인 학습을 통하여 완전한 모델로 확정하는 단계가 필요하다. 각 패턴의 특징만 주입하면 미리 학습된 컴퓨터의 패턴인식 알고리즘으로 찾고자하는 도로시설물들을 판단하는 것이다. 마지막으로 인식 단계로 임의의 특징이 주어질 때, 이 특징이 속한 클래스 혹은 카테고리를 결정하는 단계로 새로운 S/W의 구현이나 공지의 알고리즘을 활용한 여러 방법으로 최적의 인식방법을 구현하는 것이 바람직하다. In the embodiment of the speed bump of the road, comparing the picture before thinning and the image after thinning clearly shows that there is a difference in the line thickness of the feature of the image. This work is very useful for removing noise and extracting the features of a pattern, and e) shows the distribution of data values projecting the image of d). The image obtained through the image processing technique is obtained through the following pattern recognition procedure. The pattern recognition procedure is a data collection step that collects data such as traffic lights, intersections, crosswalks, speed bumps, and the like, and collects various patterns by repeating each data, which is necessary for obtaining stable pattern recognition performance. Step. Next, the step of selecting features is a step that has a decisive influence on the performance of the pattern recognition system. It is necessary to determine which feature to select through sufficient prior analysis of the target pattern. In the model selection step, it is a step of deciding which model is to be constructed using which algorithm among various approaches for pattern recognition. Next, it is necessary to determine the complete model through repetitive learning using the feature set extracted from the data collected in the learning step. By injecting only the features of each pattern, it is to determine the road facilities to be found by the pattern recognition algorithm of the computer. Finally, when an arbitrary feature is given as a recognition step, it is desirable to implement an optimal recognition method in various ways by implementing a new S / W or using a known algorithm as a step of determining the class or category to which the feature belongs. .
상기 구현 단계로 도로시설물의 패턴데이터를 인식하는 방법을 간단한 실시예로 살펴보면 다음과 같다. 먼저, 간단한 배열의 일차원 분석으로 실현이 가능하다. 먼저, 기존 과속방지턱의 패턴데이터 배열의 값이 OP(i)=0, OP(i+5)=48, OP(i+10)=0, OP(i+15)=48).., OP(i+n)=0 형태의 패턴데이터이고 새로 획득한 과속방지턱의 패턴데이터 배열의 값은 NP(i)=0, NP(i+5)=50, NP(i+10)=0, NP(i+15)=48....NP(i+n)=0이다. OP는 기존 패턴데이터 배열주소이며, NP는 새로운 패턴데이터 배열주소이고, i, n은 정수를 나타낸다. Looking at the method of recognizing the pattern data of the road facility in the implementation step as a simple embodiment as follows. First, it is possible to realize by one-dimensional analysis of simple arrangement. First, the value of the pattern data array of the existing speed bumps is OP (i) = 0, OP (i + 5) = 48, OP (i + 10) = 0, OP (i + 15) = 48)., OP (i + n) = 0 pattern data, and the newly acquired pattern data array of speed bumps is NP (i) = 0, NP (i + 5) = 50, NP (i + 10) = 0, NP (i + 15) = 48 .... NP (i + n) = 0. OP is an existing pattern data array address, NP is a new pattern data array address, and i and n represent integers.
상기 배열데이터에서 알 수 있듯이 과속방지턱의 특징을 보면 일정주기로 패턴데이터의 값이 배열되어 있음을 확인할 수 있다. 이러한 특징의 배열데이터 구조를 비교하고 탐색하여 과속방지턱임을 인식하고 그 결과를 과속방지턱임을 확정하여 도로시설물 DB에 등록하는 방법으로 이루어진다. 이러한 S/W 처리 알고리즘이나, 패턴매칭 방법은 이에 한정하지 않고 최적의 처리방법 및 알고리즘으로 개선하여 재설계가 가능함은 자명한 것이다.As can be seen from the arrangement data, the characteristics of the speed bumps can be confirmed that the values of the pattern data are arranged at regular intervals. Comparing and searching the array data structure of these features to recognize the speed bumps and to determine the result of the speed bumps and to register in the road facility DB. The S / W processing algorithm and the pattern matching method are obviously not limited to this, and it is obvious that the redesign is possible by improving the optimal processing method and algorithm.
이상으로 본 발명의 특정한 부분을 상세히 기술하였는바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서, 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시양태일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백할 것이다. 따라서 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항들과 그것들의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다. Having described the specific parts of the present invention in detail, it will be apparent to those skilled in the art that such specific descriptions are merely preferred embodiments, and thus the scope of the present invention is not limited thereto. will be. Thus, the substantial scope of the present invention will be defined by the appended claims and their equivalents.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명은 컴퓨터비젼을 이용한 도로시설물 업데이트 방법을 제공하는 효과가 있다. 본 발명에 따른 컴퓨터비젼을 이용한 도로시설물 업데이트 방법은 컴퓨터비젼을 이용하여 자동으로 도로시설물 정보데이터를 도로시설물 DB에 업데이트가 가능하여 신속하고, 체계적이며, 효율적인 관리가 가능하며, 빠르게 발전하는 교통시스템 구축에 도로시설물 DB를 활용할 수 있는 효과가 있다. As described above in detail, the present invention has the effect of providing a road facility update method using computer vision. The road facility update method using the computer vision according to the present invention can automatically update the road facility information data to the road facility DB using the computer vision to enable fast, systematic, efficient management, and rapid development of the traffic system. The road facility DB can be used for construction.
Claims (4)
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Cited By (1)
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KR100902399B1 (en) * | 2007-07-26 | 2009-06-11 | 한국해양연구원 | Method for creating and updating for marine facilities information of safety navigation supporting system and the system thereof |
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2006
- 2006-04-11 KR KR1020060032561A patent/KR100642870B1/en active IP Right Grant
Cited By (1)
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KR100902399B1 (en) * | 2007-07-26 | 2009-06-11 | 한국해양연구원 | Method for creating and updating for marine facilities information of safety navigation supporting system and the system thereof |
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