KR100879452B1 - 선형 도로 데이터의 입체 모델링 방법 및 상기 방법을수행하기 위한 장치 - Google Patents

선형 도로 데이터의 입체 모델링 방법 및 상기 방법을수행하기 위한 장치 Download PDF

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KR100879452B1
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Abstract

선형 도로 데이터의 입체 모델링 방법 및 그 장치를 개시한다. 선형 도로 데이터의 입체 모델링 장치는 선형 도로 데이터의 벡터 정보를 산출하는 벡터정보 산출부; 상기 벡터 정보를 이용하여 상기 선형 도로 데이터의 입체 형상을 생성하는 형상 생성부; 및, 상기 선형 도로 데이터의 입체 형상에 대한 폴리곤을 구성하는 폴리곤 구성부를 포함할 수 있다.
3D, 지도 이미지, 선형 데이터, 터널, 지하도, 입체, 모델링, 벡터 정보, 방향 벡터, 노말 벡터, 폴리곤

Description

선형 도로 데이터의 입체 모델링 방법 및 상기 방법을 수행하기 위한 장치{THREE DIMENSIONAL MODELING METHOD FOR LINEAR ROAD DATA AND APPARATUS FOR EXECUTING THE METHOD}
본 발명은 3D 지도 서비스를 위한 지도 데이터 생성 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 터널이나 지하도의 선형 도로 데이터를 폴리곤 화하여 입체적으로 표현할 수 있는 선형 도로 데이터의 입체 모델링 방법 및 그 장치에 관한 것이다.
지리정보 시스템(geographic information system, 이하, 'GIS'라 약칭함)은 지리정보(geographic data)와 관련된 속성자료(attribute data)를 통합하여 처리하는 정보 시스템을 말한다.
이러한 GIS를 통해 위도, 경도, 주소 등의 위치정보를 손쉽게 검색할 수 있는 장점이 있으며, GIS는 관계형 데이터베이스의 공간 데이터에 대한 질의 및 분석을 통해 사용자가 필요로 하는 지리 정보를 적절한 지도 형태의 이미지로 변환하여 제공하는 시스템이다.
최근 내비게이션 시스템(Navigation System) 등 모바일 환경의 단말기를 통해 GIS를 기반으로 한 지도 서비스를 제공하고 있다.
상기 내비게이션 시스템은 GPS(global positioning system) 모듈을 구비하여 지구상에 떠있는 GPS 위성으로부터 소정의 데이터를 수신하고 상기 수신된 데이터를 기초하여 이동체의 위치를 계산한다. 상기 내비게이션 시스템은 사용자가 원하는 위치의 지도 이미지뿐 아니라 미리 저장되어 있는 지도 데이터에 이동체의 위치를 맵 매칭한 지도 이미지를 제공할 수 있다.
상기한 GIS 또는 내비게이션 시스템의 지도 서비스에 이용되는 일반적인 도로 데이터는 여러 보간점을 갖는 라인 형태의 데이터(이하, '선형 데이터'라 칭함)로 구성된다.
일반적으로, 상기 선형 데이터를 지도 이미지에 적용할 디스플레이 데이터로 사용하기 위해서는 도로 폭을 감안하여 상기 선형 데이터를 면형화 하는 작업이 필요하다.
특히, 터널이나 지하도를 나타내는 선형 데이터를 입체적으로 표현하기 위해서는 입체 형상의 폴리곤으로 구성된 데이터를 생성하여 이를 디스플레이 데이터로서 사용할 수 있다.
그러나, 지도 내 모든 터널이나 지하도를 폴리곤 데이터로 모델링하여 표현하는 경우 지도 데이터를 구축하는데 필요한 시간과 비용이 증가하며 지도 서비스를 위한 데이터의 크기가 크게 증가하게 된다.
본 발명은 도로 선형을 이용하여 터널이나 지하도의 형상을 폴리곤 화하여 입체적으로 표현할 수 있는 선형 도로 데이터의 입체 모델링 방법 및 그 장치를 제공한다.
본 발명의 일실시예에 따른 선형 도로 데이터의 입체 모델링 장치는 선형 도로 데이터의 벡터 정보를 산출하는 벡터정보 산출부; 상기 벡터 정보를 이용하여 상기 선형 도로 데이터의 입체 형상을 생성하는 형상 생성부; 및, 상기 선형 도로 데이터의 입체 형상에 대한 폴리곤을 구성하는 폴리곤 구성부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일측에 따르면, 상기 선형 도로 데이터는 터널(tunnel), 지하도 중 적어도 하나에 해당할 수 있다.
본 발명의 일측에 따르면, 상기 벡터정보 산출부는 상기 선형 도로 데이터를 구성하는 보간점에 대하여 서로 인접한 두 보간점을 잇는 직선의 방향 벡터를 산출하고 상기 방향 벡터를 이용하여 각 보간점에 대한 선형 노말 벡터를 산출할 수 있다.
본 발명의 일측에 따르면, 상기 형상 생성부는 각 보간점에 대하여 상기 터널의 몸체를 나타내는 형상 데이터를 생성하고 상기 형상 데이터에 대하여 기 정의된 터널 텍스춰(tunnel texture)를 맵핑하기 위한 맵핑 좌표를 산출할 수 있다.
본 발명의 일측에 따르면, 상기 형상 생성부는 상기 각 보간점의 위치 및 방향에 대한 선형 노말 벡터를 기준으로 반구형에 가까운 형상을 갖도록 상기 형상 데이터를 생성할 수 있다.
본 발명의 일측에 따르면, 상기 터널 텍스춰는 상기 터널의 몸체를 나타내는 반구 이미지와 상기 터널 내 도로면을 나타내는 도로 이미지로 구성될 수 있다.
본 발명의 일측에 따르면, 상기 형상 생성부는 상기 터널의 시작점에 해당하는 보간점에 대하여 터널 입구를 나타내는 형상 데이터를 생성하고 상기 터널의 끝점에 해당하는 보간점에 대하여 터널 출구를 나타내는 형상 데이터를 생성할 수 있다.
본 발명의 일측에 따르면, 상기 형상 생성부는 상기 터널 입구 또는 터널 출구를 나타내는 형상 데이터를 좌/우 대칭되는 두 개의 형상 데이터로 각각 분리하여 소정의 점을 중심으로 한 방사형의 데이터로 생성할 수 있으며, 상기 형상 데이터와 비례하는 크기의 터널 입구를 나타내는 형상 데이터를 생성할 수 있다.
본 발명의 일측에 따르면, 상기 폴리곤 구성부는 서로 인접한 두 보간점 간의 상기 형상 데이터에 대하여 폴리곤 인덱스를 구성하여 폴리곤 화할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 선형 도로 데이터의 입체 모델링 방법은, 선형 도로 데이터의 벡터 정보를 산출하는 단계; 상기 벡터 정보를 이용하여 상기 선형 도로 데이터의 입체 형상을 생성하는 단계; 및, 상기 선형 도로 데이터의 입체 형상에 대한 폴리곤을 구성하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명에 의하면, 3D 지도 서비스를 위하여 선형 도로 데이터를 폴리곤화 하는 입체 모델링 알고리즘을 제공하여 보다 향상된 디스플레이 품질의 지도 이미지를 제공할 수 있다.
본 발명에 의하면, 선형 데이터를 이용하여 터널의 형상을 입체화 함으로써 3D 지도 서비스를 위한 데이터 크기를 최소화할 수 있으며 시간과 비용 또한 절감할 수 있다.
이하에서는, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 선형 도로 데이터의 입체 모델링 방법 및 상기 방법을 수행하기 위한 장치를 상세하게 설명하기로 한다.
본 발명은 3D 지도 서비스에 적용하기 위한 디스플레이 기법에 관한 것으로, 라인(line) 형태의 선형 도로 데이터를 입체화하여 3D의 디스플레이 데이터로 표현하기 위한 디스플레이 기법을 제안한 것이다.
본 명세서에서, '선형 도로 데이터'라 함은 지도 상에 표시하는 각종 지리적 정보 중 터널, 지하도에 해당하는 도로 정보를 의미할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 선형 도로 데이터의 입체 모델링 방법의 전 과정을 도시한 도면이다.
단계(S101)에서 입체 모델링 장치는 선형 도로 데이터의 폴리곤 생성을 위한 전처리 과정으로 상기 선형 도로 데이터의 벡터 정보를 산출한다. 상기 입체 모델링 장치는 상기 선형 도로 데이터를 입체화하기 위해서 상기 선형 도로 데이터가 가지고 있는 선형 정보를 이용하여 상기 선형 도로 데이터의 방향 벡터와 선형 노말벡터를 산출할 수 있다.
이와 같이, 상기 선형 도로 데이터의 벡터 정보를 산출하는 단계(S101)에 대해서는 도 2를 참조하여 더욱 자세히 설명한다.
단계(S102)에서 입체 모델링 장치는 상기 단계(S101)에서 산출된 상기 선형 도로 데이터의 벡터 정보를 이용하여 상기 선형 도로 데이터에 대한 형상 데이터를 생성한다. 상기 입체 모델링 장치는 상기 선형 도로 데이터를 해당 도로 정보의 실제 형상에 가까운 형태로 입체화하기 위하여 상기 도로 정보의 특징적인 형상을 표현한 형상 데이터를 생성할 수 있다.
이와 같이, 상기 선형 도로 데이터의 형상 데이터를 생성하는 단계(S102)에 대해서는 도 3 내지 도 7을 참조하여 더욱 자세히 설명한다.
단계(S103)에서 입체 모델링 장치는 상기 단계(S102)에서 생성된 상기 선형 도로 데이터의 형상 데이터를 폴리곤화 한다. 상기 입체 모델링 장치는 상기 선형 도로 데이터를 3D의 디스플레이 데이터로 사용 가능하도록 상기 생성된 형상 데이터를 폴리곤화 할 수 있다.
이와 같이, 상기 형상 데이터를 폴리곤화하는 단계(S103)에 대해서는 도 8을 참조하여 더욱 자세히 설명한다.
상기 입체 모델링 장치는 상기 선형 도로 데이터의 선형 정보를 이용하여 해당 도로 정보를 나타내는 형상을 생성한 후 상기 생성된 형상에 대하여 폴리곤을 구성함으로써 상기 선형 도로 데이터를 입체적으로 표현할 수 있다.
상기 입체 모델링 장치는 터널, 지하도 중 적어도 하나에 해당하는 선형 도 로 데이터의 입체 모델링을 수행할 수 있으며, 이하에서는 터널을 구체적인 일례로 하여 상기한 단계(S101) 내지 단계(S103)를 상세하게 설명한다.
상기 선형 도로 데이터의 벡터 정보를 산출하는 단계(S101)를 설명한다.
도 2는 선형 도로 데이터의 방향 벡터와 선형 노말 벡터를 산출하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
터널에 대한 3D 디스플레이 데이터(이하, '입체 터널 데이터'라 칭함)를 생성하기 위해서는 먼저 선형 도로 데이터의 방향 벡터와 선형 노말 벡터를 산출해야 한다.
도 2에 도시한 바와 같이, 상기 선형 도로 데이터는 n개의 보간점(P)으로 구성된 것으로 P0, …, Pn -1의 보간점이 연속적으로 이어진 직선으로 표현될 수 있다.
상기 입체 모델링 장치는 상기 선형 도로 데이터를 구성하는 보간점(P)에 대하여 서로 인접한 두 보간점을 잇는 각 직선의 방향 벡터(
Figure 112008026785482-pat00001
)를 산출하며, 상기 방향 벡터(
Figure 112008026785482-pat00002
)는 수학식 1에 의해 산출할 수 있다.
Figure 112008026785482-pat00003
여기서, i는 1~n-1이다.
이어, 상기 입체 모델링 장치는 상기 산출된 방향 벡터를 이용하여 각 보간 점(P)에 대한 선형 노말 벡터(
Figure 112008026785482-pat00004
)를 산출하며, 상기 선형 노말 벡터(
Figure 112008026785482-pat00005
)는 수학식 2에 의해 산출할 수 있다.
Figure 112008026785482-pat00006
여기서, i는 0~n-1이며, R은 90도 회전 변환 행렬이다.
상기 수학식 2에서 알 수 있듯이, 상기 입체 모델링 장치는 상기 선형 도로 데이터를 구성하는 보간점(P) 중 처음(P0)과 끝점(Pn -1)에 대한 선형 노말 벡터의 경우 해당 보간점의 방향 벡터와 수직이 되도록 하고 그 외 보간점에 대한 선형 노말 벡터의 경우 두 방향 벡터의 차를 이용하여 산출할 수 있다.
이와 같이, 상기 선형 도로 데이터의 벡터 정보 산출이 완료되면 상기 벡터 정보를 이용하여 상기 선형 도로 데이터의 형상 데이터를 생성하는 과정을 수행할 수 있다.
상기 선형 도로 데이터의 형상 데이터를 생성하는 단계(S102)를 상세하게 설명한다.
도 3은 선형 도로 데이터의 입체 모델링 과정을 설명하기 위한 도면이다.
단계(S301)에서 상기 입체 모델링 장치는 상기 선형 도로 데이터를 구성하는 각 보간점에 대하여 터널의 몸체를 나타내는 반구 형태의 형상 데이터를 생성한다.
터널의 경우, 실제 형상을 고려할 때 특징적으로 반구 형태를 띠는 것이 일반적이다. 상기 입체 모델링 장치는 상기 터널을 입체적으로 형상화하기 위해서 도 4에 도시한 바와 같이, 상기 선형 노말 벡터를 기준으로 각 보간점에 대한 반구 형태의 형상 데이터를 산출할 수 있다. 이때, 상기 반구 형태의 형상 데이터는 도로 선형에 적합하도록 각 보간점의 위치 및 방향에 맞게 만들어져야 하며, 반구형에 가까운 형상을 가질 수 있도록 다수의 연결점(
Figure 112008026785482-pat00007
)으로 구성한다.
상기 입체 모델링 장치는 수학식 3을 통해 소정의 보간점에 대하여 선형 노말 벡터를 기준으로 하여 반구 형태의 형상 데이터를 산출할 수 있다.
Figure 112008026785482-pat00008
여기서, θ는 0~180°이며, t는 반구의 반지름이고,
Figure 112008026785482-pat00009
는
Figure 112008026785482-pat00010
를 중심으로 θ만큼 회전하는 변환 행렬이며,
Figure 112008026785482-pat00011
는 선형 노말 벡터이다.
상기 수학식 3에서 θ의 간격이 조밀할 경우 상기 형상 데이터가 좀더 반구형에 가까워지나 데이터 양이 많아지게 된다. 한편, θ의 간격을 크게 할 경우 데이터 양은 적은 반면 반구형이 아닌 다각형에 가까운 형태를 가지게 되어 터널의 형상을 표현하는데 현실감이 떨어질 수 있다.
단계(S302)에서 상기 입체 모델링 장치는 상기 단계(S301)에서 생성된 반구 형태의 형상 데이터에 기 정의된 터널 텍스춰(tunnel texture)를 맵핑하기 위하여 텍스춰 맵핑 좌표를 산출한다.
상기 터널 텍스춰는, 도 5에 도시한 바와 같이 터널의 몸체를 나타내는 반구 이미지(도 5의 (a))와, 터널 내 도로면을 나타내는 도로 이미지(도 5의 (b))로 구성될 수 있다.
상기 입체 모델링 장치는 수학식 4에 의해 상기 텍스춰 맵핑 좌표(U, V)를 산출할 수 있다.
Figure 112008026785482-pat00012
여기서, λ는 터널 텍스춰에서 반구 이미지가 차지하는 비율이고,
Figure 112008026785482-pat00013
는
Figure 112008026785482-pat00014
와
Figure 112008026785482-pat00015
의 거리이며, t는 반구의 반지름이다.
상기 입체 모델링 장치는 상기 선형 도로 데이터를 구성하는 각 보간점에 대하여 상기 텍스춰 맵핑 좌표(U, V)를 산출한 후 상기 산출된 텍스춰 맵핑 좌표에 따라 상기 터널 텍스춰를 맵핑할 수 있다.
단계(S303)에서 상기 입체 모델링 장치는 입체 터널 데이터를 보다 현실감 있게 표현하기 위하여 상기 선형 도로 데이터를 구성하는 보간점 중 시작점에 해당하는 보간점에 터널 입구를 나타내는 형상 데이터를 생성하고 끝점에 해당하는 보간점에 터널 출구를 나타내는 형상 데이터를 생성한다.
상기 입체 모델링 장치는, 도 6의 (a)와 (b)에 도시한 바와 같이 상기 터널 입구 또는 터널 출구를 나타내는 형상 데이터를 좌/우 대칭되는 두 개의 형상 데이터로 각각 분리하여 소정의 점(O)(O')을 중심으로 다수의 연결점을 배치한 방사형의 데이터로 생성한다. 특히, 상기 입체 모델링 장치는 상기 터널 입구의 크기를 상기 단계(S301)에서 생성된 반구 형태의 형상 데이터의 크기에 비례하도록 생성할 수 있다.
도 7은 선형 도로 데이터의 형상 데이터를 생성하는 과정을 순서화하여 도시한 도면이다.
상기 입체 모델링 장치는 선형 정보만을 가진 선형 도로 데이터를 이용하여(도 7의 (a)) 입체 터널 데이터를 생성하기 위한 것으로, 상기 선형 도로 데이터를 구성하는 각 보간점(P)에 대하여 터널의 몸체를 나타낼 수 있는 반구 형태의 형상 데이터(701)를 생성한 후(도 7의 (b)) 상기 반구 형태의 형상 데이터에 대한 텍스춰 맵핑 좌표를 산출하여 해당 텍스춰 맵핑 좌표에 따라 터널 텍스춰(702)를 맵핑할 수 있다(도 7의 (c)). 더 나아가, 상기 입체 모델링 장치는 상기 입체 터널 데이터의 현실감을 높이기 위하여 터널의 몸체를 표현한 형상 데이터와 더불어 터널의 입/출구(703)를 표현한 형상 데이터를 추가 생성할 수 있다(도 7의 (d)).
상기 형상 데이터를 폴리곤화하는 단계(S103)를 상세하게 설명한다.
도 8은 입체 터널에 대한 폴리곤 인덱스를 구성하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
상기 입체 모델링 장치는 상기 선형 도로 데이터를 구성하는 각 보간점에 대하여 다수의 연결점(
Figure 112008026785482-pat00016
)으로 구성된 상기 반구 형태의 형상 데이터를 폴리곤 화할 경우 3D로 디스플레이 가능한 입체 터널 데이터를 완성할 수 있다.
상기 입체 모델링 장치에서 상기 선형 도로 데이터에 대한 폴리곤을 구성하는 과정은 상기 터널의 몸체를 나타내는 형상 데이터와 상기 터널 입/출구 형태의 형상 데이터를 분리하여 각각 수행할 수 있다.
상기 입체 모델링 장치는, 도 8에 도시한 바와 같이 서로 인접한 두 보간점 간에 형성된 반구 형태의 형상 데이터를 폴리곤화 할 수 있다. 상기 입체 모델링 장치는 수학식 5에 의해 상기 반구 형태의 형상 데이터에 대한 폴리곤 인덱스(Ti)를 구성할 수 있다.
Figure 112008026785482-pat00017
여기서, T(i,j,k)는 i, j, k 번째 점으로 구성된 폴리곤을 의미하며, i는 0~nT이고, j와 q는 0~ nC이고, nT는 폴리곤의 수이며, nC는 형상 데이터를 구성하는 연결점의 수이다.
상기 입체 모델링 장치에서 선형 정보만을 가진 터널을 입체적으로 표현하기 위해서는 선형 도로 데이터의 벡터 정보를 산출한 후 이를 통해 터널의 실제 형태를 나타내는 형상 데이터를 생성하고 상기 형상 데이터에 대한 폴리곤 인덱스를 구성한다.
도 9는 본 발명의 입체 모델링 방식에 의하여 생성된 입체 터널 데이터의 일례를 도시한 도면이다. 상기 입체 모델링 장치는, 도 9에 도시한 바와 같이 상기 선형 도로 데이터의 선형 정보를 이용하여 터널의 몸체를 나타내는 형상(901)과 터널의 입/출구를 나타내는 형상(902)을 폴리곤화 하여 입체적으로 표현할 수 있다.
이하, 상기한 본 발명의 선형 도로 데이터의 입체 모델링 방법을 수행하기 위한 입체 모델링 장치의 구성을 설명한다. 도 10은 본 발명에 따른 선형 도로 데이터의 입체 모델링 장치의 내부 구성을 도시한 도면이다.
도시한 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 선형 도로 데이터의 입체 모델링 장치는 선형 정보만을 가진 선형 도로 데이터를 폴리곤화하여 입체적으로 표현하기 위한 구성으로, 지도 데이터베이스(110)와, 검색부(120)와, 저장부(130)와, 입체 모델링 모듈(140)을 포함할 수 있다.
상기 지도 데이터베이스(110)는 전국 지도에 대한 지도 데이터를 저장 및 유지하는 역할을 하며, 특히 상기 지도 데이터 중 터널, 지하도 중 적어도 하나의 도로 정보를 나타내는 선형 도로 데이터를 저장 및 유지할 수 있다. 상기 지도 데이터베이스(110)는 선형 도로 데이터와 연관된 선형 정보를 저장 및 유지할 수 있다. 여기서, 상기 선형 정보는 선형 도로 데이터를 구성하는 각 보간점의 위치 정보 등을 포함할 수 있다.
상기 검색부(120)는 상기 지도 데이터베이스(110)에서 소정의 선형 도로 데이터와 상기 선형 도로 데이터와 연관된 선형 정보를 검색하고, 상기 저장부(130) 는 상기 검색부(120)에서 검색된 선형 도로 데이터와 상기 선형 도로 데이터의 선형 정보를 임시 저장하는 역할을 수행한다.
상기 입체 모델링 모듈(140)은 상기 선형 도로 데이터를 입체적으로 모델링하는 전반의 역할을 수행하는 것으로, 상기 선형 도로 데이터의 선형 정보를 이용하여 해당 도로 정보를 나타내는 형상을 생성한 후 상기 생성된 형상에 대하여 폴리곤을 구성하는 역할을 수행한다.
상기 입체 모델링 모듈(140)은 벡터정보 산출부(141)와, 형상 생성부(142)와, 폴리곤 구성부(143)를 포함할 수 있다.
상기 벡터정보 산출부(141)는 상기 선형 도로 데이터를 구성하는 보간점(P)을 확인한 후 서로 인접한 두 보간점을 잇는 각 직선의 방향 벡터를 산출하고, 상기 방향 벡터를 이용하여 각 보간점에 대한 선형 노말 벡터를 산출할 수 있다.
이때, 각 직선의 방향 벡터(
Figure 112008026785482-pat00018
)는,
수식
Figure 112008026785482-pat00019
(여기서, i는 1~n-1이다.)
에 의해 산출할 수 있으며,
상기 각 보간점의 선형 노말 벡터(
Figure 112008026785482-pat00020
)는,
수식
Figure 112008026785482-pat00021
(여기서, i는 0~n-1이며, R은 90도 회전 변환 행렬이다.)
에 의해 산출할 수 있다.
상기 형상 생성부(142)는 상기 선형 도로 데이터가 터널에 해당할 경우 각 보간점에 대하여 상기 터널의 몸체를 나타내는 반구 형태의 형상 데이터를 생성할 수 있다.
상기 형상 생성부(142)는 소정의 보간점에 대하여 선형 노말 벡터(
Figure 112008026785482-pat00022
)를 기준으로 반구 형태의 형상 데이터를 산출할 수 있으며, 이때, 상기 반구 형태의 형상 데이터는 다수의 연결점(
Figure 112008026785482-pat00023
)으로 구성된다.
상기 반구 형태의 형상 데이터를 구성하는 연결점(
Figure 112008026785482-pat00024
)은,
수식
Figure 112008026785482-pat00025
(여기서, θ는 0~180°이며, t는 반구의 반지름이고,
Figure 112008026785482-pat00026
는
Figure 112008026785482-pat00027
를 중심으로 θ만큼 회전하는 변환 행렬이다.)
에 의해 산출할 수 있다.
상기 형상 생성부(142)는 상기 터널의 형상 데이터가 보다 반구형에 가까울 수 있도록 상기 θ의 간격을 조절할 수 있다.
상기 형상 생성부(142)는 상기 반구 형태의 형상 데이터에 대하여 기 정의된 터널 텍스춰를 맵핑하기 위하여 텍스춰 맵핑 좌표(U, V)를 산출할 수 있다.
상기 텍스춰 맵핑 좌표(U, V)는,
수식
Figure 112008026785482-pat00028
(여기서, λ는 터널 텍스춰에서 반구 이미지가 차지하는 비율이고,
Figure 112008026785482-pat00029
는
Figure 112008026785482-pat00030
와
Figure 112008026785482-pat00031
의 거리이며, t는 반구의 반지름이다.)
에 의해 산출할 수 있다.
상기 입체 모델링 모듈(140)은 상기 형상 생성부(142)를 통해 상기 선형 도로 데이터를 구성하는 각 보간점에 대하여 텍스춰 맵핑 좌표를 산출한 후 상기 산출된 텍스춰 맵핑 좌표에 따라 상기 터널 텍스춰를 맵핑할 수 있다.
상기 형상 생성부(142)는 상기 선형 도로 데이터를 구성하는 보간점 중 시작점에 해당하는 보간점에 터널 입구를 나타내는 형상 데이터를 생성하고 끝점에 해당하는 보간점에 터널 출구를 나타내는 형상 데이터를 추가 생성할 수 있다. 상기 형상 생성부(142)는 상기 터널 입구 또는 터널 출구를 나타내는 형상 데이터를 좌/우 대칭되는 두 개의 형상 데이터로 각각 분리하여 소정의 점을 중심으로 한 방사형의 데이터로 생성할 수 있다. 특히, 상기 반구 형태의 형상 데이터와 비례하는 크기로 터널 입구를 표현할 수 있다.
상기 폴리곤 구성부(143)는 상기 선형 도로 데이터를 구성하는 각 보간점에 대하여 다수의 연결점(
Figure 112008026785482-pat00032
)으로 구성된 상기 반구 형태의 형상 데이터를 폴리곤 화 하는 역할을 수행한다.
상기 폴리곤 구성부(143)는 상기 터널의 몸체를 나타내는 형상 데이터와 상기 터널 입/출구 형태의 형상 데이터를 분리하여 각 형상 데이터의 폴리곤 화 과정을 수행할 수 있다.
상기 폴리곤 구성부(143)는 서로 인접한 두 보간점 간에 형성된 반구 형태의 형상 데이터를 폴리곤화 하는 것으로,
수식
Figure 112008026785482-pat00033
(여기서, T(i,j,k)는 i, j, k 번째 점으로 구성된 폴리곤을 의미하며, i는 0~nT이고, j와 q는 0~ nC이고, nT는 폴리곤의 수이며, nC는 형상 데이터를 구성하는 연결점의 수이다.)
에 의해 상기 반구 형태의 형상 데이터에 대한 폴리곤 인덱스(Ti)를 구성할 수 있다.
상기한 구성에 의하면, 본 발명의 입체 모델링 장치는 선형 정보만을 가진 2D의 선형 도로 데이터를 자동으로 입체 터널 데이터로 생성하여 이를 3D의 디스플레이 데이터로 사용함으로써 3D 지도 서비스를 위한 데이터 크기를 줄일 수 있다.
본 발명에 따른 선형 도로 데이터의 입체 모델링 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파 일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 선형 도로 데이터의 입체 모델링 방법의 전 과정을 도시한 도면이다.
도 2는 선형 도로 데이터의 방향 벡터와 선형 노말 벡터를 산출하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 선형 도로 데이터의 입체 모델링 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 입체 터널을 생성하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 입체 터널을 나타내는 텍스춰 구성을 도시한 도면이다.
도 6은 입체 터널 생성시 터널의 입구 및 출구를 생성하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 입체 터널을 생성하는 과정을 순서화하여 도시한 도면이다.
도 8은 입체 터널에 대한 폴리곤 인덱스를 구성하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 입체 모델링 방식에 의하여 생성된 입체 터널 데이터의 일례를 도시한 도면이다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 선형 도로 데이터의 입체 모델링 장치의 내부 구성을 도시한 도면이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
110: 지도 데이터베이스
120: 검색부
130: 저장부
140: 입체 모델링 모듈
141: 벡터정보 산출부
142: 형상 생성부
143: 폴리곤 구성부

Claims (29)

  1. 선형 도로 데이터의 벡터 정보를 산출하는 벡터정보 산출부;
    상기 벡터 정보를 이용하여 상기 선형 도로 데이터의 입체 형상을 생성하는 형상 생성부; 및,
    상기 선형 도로 데이터의 입체 형상에 대한 폴리곤을 구성하는 폴리곤 구성부
    를 포함하고,
    상기 벡터정보 산출부는,
    상기 선형 도로 데이터를 구성하는 보간점에 대하여 서로 인접한 두 보간점을 잇는 직선의 방향 벡터를 산출하고 상기 방향 벡터를 이용하여 각 보간점에 대한 선형 노말 벡터를 산출하는, 선형 도로 데이터의 입체 모델링 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 선형 도로 데이터는,
    터널(tunnel), 지하도 중 적어도 하나에 해당하는, 선형 도로 데이터의 입체 모델링 장치.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 벡터정보 산출부는,
    상기 방향 벡터(
    Figure 112008063829033-pat00034
    )를 수식 1에 의해 산출하며,
    상기 선형 노말 벡터(
    Figure 112008063829033-pat00035
    )를 수식 2에 의해 산출하는, 선형 도로 데이터의 입체 모델링 장치.
    수식 1:
    Figure 112008063829033-pat00036
    (여기서, P는 보간점이며, i는 1~n-1이다.)
    수식 2:
    Figure 112008063829033-pat00037
    (여기서, i는 0~n-1이며, R은 90도 회전 변환 행렬이다.)
  5. 제1항에 있어서,
    상기 선형 도로 데이터는 터널에 해당하며,
    상기 형상 생성부는,
    각 보간점에 대하여 상기 터널의 몸체를 나타내는 형상 데이터를 생성하고 상기 형상 데이터에 대하여 기 정의된 터널 텍스춰(tunnel texture)를 맵핑하기 위한 맵핑 좌표를 산출하는, 선형 도로 데이터의 입체 모델링 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 형상 생성부는,
    상기 각 보간점의 위치 및 방향에 대한 선형 노말 벡터를 기준으로 반구형에 가까운 형상을 갖도록 상기 형상 데이터를 생성하는, 선형 도로 데이터의 입체 모델링 장치,
  7. 제6항에 있어서,
    상기 형상 생성부는,
    상기 반구형의 형상 데이터(
    Figure 112008026785482-pat00038
    )를 수식 3에 의해 생성하는, 선형 도로 데이터의 입체 모델링 장치.
    수식 3:
    Figure 112008026785482-pat00039
    (여기서, θ는 0~180°이며, t는 반구의 반지름이고,
    Figure 112008026785482-pat00040
    는
    Figure 112008026785482-pat00041
    를 중심으로 θ만큼 회전하는 변환 행렬이며,
    Figure 112008026785482-pat00042
    는 선형 노말 벡터이다.)
  8. 제5항에 있어서,
    상기 터널 텍스춰는,
    상기 터널의 몸체를 나타내는 반구 이미지와 상기 터널 내 도로면을 나타내는 도로 이미지로 구성되는, 선형 도로 데이터의 입체 모델링 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 형상 생성부는,
    상기 맵핑 좌표(U, V)를 수식 4에 의해 산출하는, 선형 도로 데이터의 입체 모델링 장치.
    수식 4:
    Figure 112008026785482-pat00043
    (여기서, λ는 터널 텍스춰에서 반구 이미지가 차지하는 비율이고,
    Figure 112008026785482-pat00044
    는
    Figure 112008026785482-pat00045
    와
    Figure 112008026785482-pat00046
    의 거리이며, t는 반구의 반지름이다.)
  10. 제5항에 있어서,
    상기 형상 생성부는,
    상기 터널의 시작점에 해당하는 보간점에 대하여 터널 입구를 나타내는 형상 데이터를 생성하고 상기 터널의 끝점에 해당하는 보간점에 대하여 터널 출구를 나타내는 형상 데이터를 생성하는, 선형 도로 데이터의 입체 모델링 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 형상 생성부는,
    상기 터널 입구 또는 터널 출구를 나타내는 형상 데이터를 좌/우 대칭되는 두 개의 형상 데이터로 각각 분리하여 소정의 점을 중심으로 한 방사형의 데이터로 생성하는, 선형 도로 데이터의 입체 모델링 장치.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 형상 생성부는,
    상기 형상 데이터와 비례하는 크기의 터널 입구를 나타내는 형상 데이터를 생성하는, 선형 도로 데이터의 입체 모델링 장치.
  13. 제5항에 있어서,
    상기 폴리곤 구성부는,
    서로 인접한 두 보간점 간의 상기 형상 데이터를 폴리곤 화하는, 선형 도로 데이터의 입체 모델링 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 폴리곤 구성부는,
    수식 5에 의해 상기 형상 데이터에 대한 폴리곤 인덱스(Ti)를 구성하는, 선형 도로 데이터의 입체 모델링 장치.
    수식 5:
    Figure 112008026785482-pat00047
    (여기서, T(i,j,k)는 i, j, k 번째 점으로 구성된 폴리곤이고, i는 0~nT이고, j와 q는 0~ nC이고, nT는 폴리곤의 수이며, nC는 형상 데이터를 구성하는 점의 수이다.)
  15. 선형 도로 데이터의 벡터 정보를 산출하는 단계;
    상기 벡터 정보를 이용하여 상기 선형 도로 데이터의 입체 형상을 생성하는 단계; 및,
    상기 선형 도로 데이터의 입체 형상에 대한 폴리곤을 구성하는 단계
    를 포함하고,
    상기 선형 도로 데이터의 벡터 정보를 산출하는 단계는,
    상기 선형 도로 데이터를 구성하는 보간점을 확인하는 단계와,
    서로 인접한 두 보간점을 잇는 직선의 방향 벡터를 산출하는 단계와,
    상기 방향 벡터를 이용하여 각 보간점에 대한 선형 노말 벡터를 산출하는 단계를 포함하는, 선형 도로 데이터의 입체 모델링 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 선형 도로 데이터는,
    터널(tunnel), 지하도 중 적어도 하나에 해당하는, 선형 도로 데이터의 입체 모델링 방법.
  17. 삭제
  18. 제15항에 있어서,
    상기 방향 벡터(
    Figure 112008063829033-pat00048
    )는 수식 6에 의해 산출하며,
    상기 선형 노말 벡터(
    Figure 112008063829033-pat00049
    )는 수식 7에 의해 산출하는, 선형 도로 데이터의 입체 모델링 방법.
    수식 6:
    Figure 112008063829033-pat00050
    (여기서, P는 보간점이며, i는 1~n-1이다.)
    수식 7:
    Figure 112008063829033-pat00051
    (여기서, i는 0~n-1이며, R은 90도 회전 변환 행렬이다.)
  19. 제15항에 있어서,
    상기 선형 도로 데이터는 터널에 해당하며,
    상기 선형 도로 데이터의 입체 형상을 생성하는 단계는,
    각 보간점에 대하여 상기 터널의 몸체를 나타내는 형상 데이터를 생성하는 단계와,
    상기 형상 데이터에 대하여 기 정의된 터널 텍스춰(tunnel texture)를 맵핑하기 위한 맵핑 좌표를 산출하는 단계
    를 포함하는, 선형 도로 데이터의 입체 모델링 방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 형상 데이터는,
    상기 각 보간점의 위치 및 방향에 대한 선형 노말 벡터를 기준으로 반구형에 가까운 형상을 갖도록 생성되는, 선형 도로 데이터의 입체 모델링 방법,
  21. 제20항에 있어서,
    상기 반구형의 형상 데이터(
    Figure 112008026785482-pat00052
    )는,
    수식 8에 의해 생성되는, 선형 도로 데이터의 입체 모델링 방법.
    수식 8:
    Figure 112008026785482-pat00053
    (여기서, θ는 0~180°이며, t는 반구의 반지름이고,
    Figure 112008026785482-pat00054
    는
    Figure 112008026785482-pat00055
    를 중심으로 θ만큼 회전하는 변환 행렬이며,
    Figure 112008026785482-pat00056
    는 선형 노말 벡터이다.)
  22. 제19항에 있어서,
    상기 터널 텍스춰는,
    상기 터널의 몸체를 나타내는 반구 이미지와 상기 터널 내 도로면을 나타내는 도로 이미지로 구성되는, 선형 도로 데이터의 입체 모델링 방법.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 맵핑 좌표(U, V)는,
    수식 9에 의해 산출되는, 선형 도로 데이터의 입체 모델링 방법.
    수식 9:
    Figure 112008026785482-pat00057
    (여기서, λ는 터널 텍스춰에서 반구 이미지가 차지하는 비율이고,
    Figure 112008026785482-pat00058
    는
    Figure 112008026785482-pat00059
    와
    Figure 112008026785482-pat00060
    의 거리이며, t는 반구의 반지름이다.)
  24. 제19항에 있어서,
    상기 선형 도로 데이터의 입체 형상을 생성하는 단계는,
    상기 터널의 시작점에 해당하는 보간점에 대하여 터널 입구를 나타내는 형상 데이터를 생성하는 단계와,
    상기 터널의 끝점에 해당하는 보간점에 대하여 터널 출구를 나타내는 형상 데이터를 생성하는 단계
    를 더 포함하는, 선형 도로 데이터의 입체 모델링 방법.
  25. 제24항에 있어서,
    상기 터널 입구 또는 터널 출구를 나타내는 형상 데이터를 생성하는 단계는,
    좌/우 대칭되는 두 개의 형상 데이터로 각각 분리하여 소정의 점을 중심으로 한 방사형의 형상 데이터를 생성하는, 선형 도로 데이터의 입체 모델링 방법.
  26. 제24항에 있어서,
    상기 터널 입구를 나타내는 형상 데이터를 생성하는 단계는,
    상기 형상 데이터와 비례하는 크기의 터널 입구를 나타내는 형상 데이터를 생성하는, 선형 도로 데이터의 입체 모델링 방법.
  27. 제19항에 있어서,
    상기 폴리곤을 구성하는 단계는,
    서로 인접한 두 보간점 간의 상기 형상 데이터를 폴리곤 화하는 단계인, 선형 도로 데이터의 입체 모델링 방법.
  28. 제27항에 있어서,
    상기 형상 데이터를 폴리곤 화하는 단계는,
    수식 10에 의해 상기 형상 데이터에 대한 폴리곤 인덱스(Ti)를 구성하는, 선형 도로 데이터의 입체 모델링 방법.
    수식 10:
    Figure 112008026785482-pat00061
    (여기서, T(i,j,k)는 i, j, k 번째 점으로 구성된 폴리곤이고, i는 0~nT이 고, j와 q는 0~ nC이고, nT는 폴리곤의 수이며, nC는 형상 데이터를 구성하는 점의 수이다.)
  29. 제15항, 제16항, 제18항 내지 제28항 중 어느 한 항의 방법을 실행하기 위한 프로그램이 기록되어 있는 것을 특징으로 하는 컴퓨터에서 판독 가능한 기록 매체.
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