KR100910203B1 - 자율이동플랫폼 장치의 지형영상 출력장치, 이를 구비하는 자율이동플랫폼 장치 및 자율이동플랫폼 장치의 지형영상 출력방법 - Google Patents

자율이동플랫폼 장치의 지형영상 출력장치, 이를 구비하는 자율이동플랫폼 장치 및 자율이동플랫폼 장치의 지형영상 출력방법 Download PDF

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채정숙
김정환
박형욱
박성화
조경은
엄기현
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Abstract

본 발명은 자율이동플랫폼 장치의 지형영상 출력장치, 이를 구비하는 자율이동플랫폼 장치 및 자율이동플랫폼 장치의 지형영상 출력방법에 관한 것으로, 상기 자율이동플랫폼 장치의 지형영상 출력방법은 항법정보 및 지형정보 중 적어도 하나가 포함된 지형데이터를 수신하는 단계와, 상기 지형데이터를 무방향성 그래프의 노드에 할당하는 단계, 및 상기 노드에 할당된 상기 지형데이터를 이용하여 정밀도가 서로 다른 복수의 세부영역을 구비하는 3차원 지형영상을 생성하는 단계를 포함한다. 이를 통하여 본 발명은 지형데이터를 자율이동플랫폼 장치의 자율주행에 필요한 3차원 지형영상으로 실시간으로 가시화한다.
자율이동플랫폼 장치, 무방향성 그래프, 3차원 지형영상, 가시화

Description

자율이동플랫폼 장치의 지형영상 출력장치, 이를 구비하는 자율이동플랫폼 장치 및 자율이동플랫폼 장치의 지형영상 출력방법{OUTPUT DEVICE OF GEOMORPHIC IMAGE FOR AUTONOMOUS MOBILE PLATFORM, AUTONOMOUS MOBILE PLATFORM HAVING THE SAME AND OUTPUT METHOD OF GEOMORPHIC IMAGE FOR AUTONOMOUS MOBILE PLATFORM}
본 발명은 자율이동플랫폼 장치의 자율주행을 위한 정보로 제공되는 3차원 지형영상의 출력 방법 및 장치에 관한 것이다.
첨단 과학기술의 개발 및 발전으로 인해 다양한 기술들이 군사용 분야에 적용되고 있으며, 특히, 센서 및 컴퓨터 하드웨어의 발전은 전투체계의 무인화를 가능하게 만들고 있다.
무인화 분야에서의 기술개발 방향을 살펴보면 감시정찰 및 타격, 지휘통제, 폭발물 탐지/제거 등의 임무 기능을 무인 차량, 즉 자율이동플랫폼 장치(이하, 자율이동플랫폼이라 한다)가 수행하게 되며, 개별 플랫폼의 체계는 광대역 통신망으로 연동되어 다수의 플랫폼이 가시선/비가시선 환경에서 체계적인 임무 수행이 가능하게 된다.
자율이동플랫폼은 자율이동이 가능한 플랫폼을 말하며, 자율이동이라 함은 인간의 개입 없이 센서들을 이용하여 스스로 주변 상황을 인식하고 판단하여 자율적으로 이동하는 것을 의미한다. 자율이동이 가능하려면 자율이동플랫폼의 주행을 위해 이동 경로의 지형과 상황을 인식할 수 있는 정확한 감지 수단과, 이 감지수단으로 센싱된 전방 데이터의 3차원 지형 모델링 및 가시화 기술이 필요하다.
실내 탐사를 위한 이동형 로봇과는 달리, 무인 차량은 외부 지형 렌더링을 하기위해 대용량의 통합 데이터를 처리할 수 있어야 한다. 군사 시뮬레이션이과 같이 실제의 지형을 사용해야 할 경우엔 실제 데이터를 그대로 화면에 출력해야 하며 또한 방대한 지형정보를 효율적으로 관리할 수 있어야 한다. 따라서 지형정보를 관리하는데 있어 많은 지형데이터를 효율적으로 관리하고 신속하게 3차원 지형영상으로 출력하는 방안이 고려될 수 있다.
본 발명의 일 목적은 보다 3차원 지형영상을 실시간으로 생성하는 자율이동플랫폼의 지형영상 출력장치, 이를 구비하는 자율이동플랫폼 및 자율이동플랫폼의 지형영상 출력방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 다른 일 목적은 지형데이터를 보다 효율적으로 관리하고, 보다 신속하게 3차원 지형영상으로 변환하는 방법을 제공하기 위한 것이다.
이와 같은 본 발명의 일 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따르는 자율이동플랫폼의 지형영상 출력방법은 항법정보 및 지형정보 중 적어도 하나가 포함된 지형데이터를 수신하는 단계와, 상기 지형데이터를 무방향성 그래프의 노드에 할당하는 단계, 및 상기 노드에 할당된 상기 지형데이터를 이용하여 정밀도가 서로 다른 복수의 세부영역을 구비하는 3차원 지형영상을 생성하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 할당 단계는 무방향성 그래프를 이용하여 버퍼의 동적 할당을 수행한다. 할당 단계는 지형데이터를 가상공간상의 3차원 좌표값으로 변환하고, 상기 변환된 지형데이터를 상기 노드에 할당한다. 자율이동플랫폼의 지형영상 출력방법은 변환된 지형데이터를 이용하여 플랫폼이 수행하는 복수의 기능에 대응하는 기능별 지형데이터를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 자율이동플랫폼의 지형영상 출력방법은 무방향성 그래프의 영역를 벗어난 지형데이터가 수신되면, 지형데이터에 대응하도록 노드를 생성하는 단계를 포함한다. 노드 중 적어도 하나는 루트노드로 설정될 수 있다. 자율이동플랫폼의 지형영상 출력방법은 상기 지형데이터에서 플랫폼 본체의 회전에 대한 탐지값을 보정하는 단계를 포함할 수 있다. 자율이동플랫폼의 지형영상 출력방법은 지형정보에 대한 기준좌표가 상대좌표이면, 상기 상대좌표를 절대좌표로 변환하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 생성 단계는 서로 다른 세부영역에서 다른 양의 지형데이터를 이용하여 3차원 지형영상을 생성한다. 자율이동플랫폼의 지형영상 출력방법은 세부영역들의 경계 부분을 서로 인접하는 세부영역 중 어느 하나의 정밀도에 대응하도록 보정하는 단계를 포함할 수 있다. 정밀도는 기준점으로부터의 거리를 이용하여 설정될 수 있다.
또한 상기한 과제를 실현하기 위하여 본 발명은 자율이동플랫폼의 지형영상 출력장치를 제공한다. 자율이동플랫폼의 지형영상 출력장치는 지형정보 및 항법정보가 중 적어도 하나가 포함된 지형데이터를 송수신하는 데이터 송수신부와, 상기 데이터 송수신부로부터 수신된 상기 지형데이터를 무방향성 그래프의 노드에 할당하는 데이터 처리부, 및 상기 노드에 할당된 상기 지형데이터를 이용하여 정밀도가 서로 다른 복수의 세부영역을 구비하는 3차원 지형영상을 생성하는 영상 생성부를 포함한다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 데이터 처리부는 무방향성 그래프의 영역 를 벗어난 지형데이터가 수신되면, 지형데이터에 대응하도록 노드를 생성한다. 영상 생성부는 서로 다른 세부영역에서 각각 다른 양의 지형데이터를 이용하여 3차원 지형영상을 생성할 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 데이터 처리부는 플랫폼의 복수의 기능에 대응하도록 기능별 지형데이터를 생성한다. 데이터 송수신부는 데이터 처리부로부터 기능별 지형데이터를 수신하고, 복수의 기능에 대응하는 기능을 각각 수행하는 기능수행부로 기능별 지형데이터를 송신한다.
또한 상기한 과제를 실현하기 위하여 본 발명은 상기 자율이동플랫폼의 지형영상 출력장치를 구비하는 자율이동플랫폼을 개시한다. 자율이동플랫폼은 지면을 이동할 수 있도록 형성되는 본체와, 센서들로부터 지형정보를 감지하는 감지부와, 항법정보를 수신하도록 형성되는 항법수신부와, 상기 지형정보 및 항법정보가 중 적어도 하나가 포함된 지형데이터를 생성하는 데이터 생성부, 및 상기 데이터 생성부로부터 상기 지형데이터를 수신하며 상기 지형데이터를 무방향성 그래프의 노드에 할당하고 상기 노드에 할당된 상기 지형데이터를 이용하여 정밀도가 서로 다른 복수의 세부영역을 구비하는 3차원 지형영상을 생성하는 상기 지형영상 출력장치를 포함한다. 자율이동플랫폼은 본체에 대하여 원격지에 배치되고, 3차원 지형영상을 시각정보로 표시하는 디스플레이부를 포함할 수 있다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 관련된 자율이동플랫폼의 지형영상 출력장 치, 이를 구비하는 자율이동플랫폼 및 자율이동플랫폼의 지형영상 출력방법은 그래프 알고리즘을 통하여 지형데이터를 무한대로 저장할 수 있다. 이를 통하여 플랫폼에서 감지한 지형정보가 간단하게 데이터베이스화될 수 있다.
또한, 본 발명은 정밀도에 따른 세부영역을 구비함에 따라 3차원 지형영상을 신속하게 가시화시킬 수 있다. 이를 통하여 본 발명은 감지한 지형정보로부터 실시간 3차원 지형영상을 출력할 수 있다.
이하, 본 발명에 관련된 자율이동플랫폼의 지형영상 출력장치, 이를 구비하는 자율이동플랫폼 및 자율이동플랫폼의 지형영상 출력방법에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 본 명세서에서는 서로 다른 실시예라도 동일·유사한 구성에 대해서는 동일·유사한 참조번호를 부여하고, 그 설명은 처음 설명으로 갈음한다. 본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따르는 자율이동플랫폼(100)의 사시도이다.
본 발명과 관련된 자율이동 플랫폼의 본체(110)는 지면을 이동할 수 있도록 복수의 바퀴(111)들을 구비한다. 바퀴(111)들은 자율이동 플래폼(100)이 야지 및 험지에서 주행할 수 있도록 본체(110)에 회전 가능하게 연결된 암에 연결될 수 있다. 본체(110)에는 자율이동플랫폼(100)의 무선통신을 위한 무선통신모듈 등이 전자부품의 형태로 내장될 수 있다.
자율이동플랫폼(100)은 본체(110)에 대하여 원격지에 배치되는 원격통제부(120)를 포함할 수 있다. 자율이동플랫폼(100)은 원격통제부(120)에서 송신된 제어명령 및 센서에서 감지된 정보를 활용하여 자율주행(autonomous drive) 명령을 자체적으로 생성하도록 형성된다.
원격통제부(120)에는 디스플레이부(121)가 배치된다. 디스플레이부(121)는 3차원 지형영상을 시각정보로 표시한다. 사용자는 상기 3차원 지형영상룰 인지하고, 이를 통하여 자율이동플랫폼(100)를 원격에서 통제한다.
자율이동플랫폼(100)은 데이터 생성부(130) 및 제어부(140)를 포함한다.
데이터 생성부(130)는 지형정보들을 이용하여 지형데이터를 생성한다. 제어부(140)는 상기 지형데이터를 이용하여 본체(110)의 자율 이동을 제어한다. 지형데이터는 지형정보 및 항법정보가 중 적어도 하나가 포함된다.
항법정보는 자율이동플랫폼(100)의 이동을 유도하기 위한 정보를 의미하며, 예를 들어 자율이동플랫폼(100)의 위치 정보가 될 수 있다. 항법정보는 항법센서에 의하여 수신될 수 있다. 지형정보는 감지센서들(151, 152)에 의하여 감지될 수 있다.
본 도면을 참조하면, 감지센서들(151, 152)은 스캐너(151) 및 쌍안영상 감지센서(152)를 포함한다.
스캐너(151)는 본체 전방의 일정 거리까지 스캐닝하여 거리정보를 생성한다. 스캐너(151)는 본체(110)의 전방을 향하여 레이저 빔을 조사하여 대상 물체로부터 반사된 레이저를 수광하는 2D 레이저 스캐너의 형태로 구현될 수 있다.
쌍안영상 감지센서(152)는 본체(110)의 전방 영상을 촬영하여 영상정보를 생성하기 위한 것이다. 쌍안영상 감지센서(152)는 복수의 CCD(Charge Coupled-Device) 카메라들이 하나의 마운트에 고정된 형태를 갖는 스테레오 카메라(152a, 152b)의 형태를 가질 수 있다. 영상 정보는 스테레오 매칭을 통해 대상의 촬영대상의 위치 정보를 추정하는데 사용된다.
데이터 생성부(130)는 스캐너(151)와 쌍안영상 감지센서(152)가 생성한 거리 데이터들에 항법 센서로부터 제공된 고도 값을 결합하여 지형데이터를 생성한다.
상기 지형데이터는 3차원의 지형데이터가 될 수 있다. 3차원의 지형데이터는 월드모델(World Model)로 정의될 수 있다. 월드모델이라 함은 단일 또는 이기종의 센서에서 획득한 영상, 거리정보 등을 가공하여 3차원의 형상데이터로 표현된 지형데이터를 말하고, 월드모델링(World Modeling)은 상기 월드모델을 생성하는 과정이나 방법을 의미한다.
제어부(140)는 3차원의 지형데이터를 이용하여 자율이동플랫폼(100)의 이동 경로를 설정하거나, 지뢰를 탐지하는 등의 기능을 수행한다.
자율이동플랫폼의 지형영상 출력장치(160)는 상기 3차원 지형영상을 생성한다. 지형영상 출력장치(160)는 데이터 생성부(130)로부터 지형데이터를 수신하며, 지형데이터를 무방향성 그래프의 노드에 할당하고, 노드에 할당된 지형데이터를 이용하여, 정밀도가 서로 다른 복수의 세부영역을 구비하는 3차원 지형영상을 생성한다.
도 2는 본 발명과 관련한 자율이동플랫폼의 지형영상 출력방법을 나타내는 흐름도이고, 도 3a 및 도 3b는 무방향성 그래프에서 노드의 생성을 나타내는 개념도이며, 도 4는 루트노드를 기준으로 검사가 수행되는 모습을 나타내는 개념도이다.
먼저, 항법정보 및 지형정보 중 적어도 하나가 포함된 지형데이터를 수신한다(S100).
지형데이터는, 예를 들어 항법정보 및 지형정보가 배열형태로 배치될 수 있다. 배열은 촬영된 이미지의 높이 정보 및 정점의 색상 정보(r, g, b)를 포함한다.
지형데이터의 생성방법을, 예를 들어 설명한다. 자율이동플랫폼이 이동하면, 감지센서는 지형을 탐지하며 지형의 실측 데이터를 생성하면서 프레임단위로 저장한다.
감지센서는 스테레오 카메라와 2D 레이저 스캐너가 될 수 있으며, 스테레오 데이터와 레이져 데이터는 촬영이 되는 프레임 단위로 하나의 지형데이터가 될 수 있다. 감지센서들를 통해 촬영된 지형 이미지와 수신된 항법정보는 배열형태의 지형데이터로 변환된다.
자율이동플랫폼은 상기 생성된 지형데이터는 연속적으로 송신하고, 수신 단계(S100)는 상기 연속적으로 송신되는 지형데이터를 연속적으로 수신한다.
다음은, 지형데이터에서 플랫폼 본체의 회전에 대한 탐지값을 보정한다(A100).
플랫폼의 자세정보는 위치정보를 이용하여 가상 공간상에서의 회전값을 정한다. 현재 프레임의 회전값은 (직전 프레임의 위치값) - (현재 프레임의 위치값)으 로 구하며 이러한 계산을 통해 나온 벡터의 길이정보를 각도에 관한 정보로 변환하기 위해 아크탄젠트를 사용한다.
회전값은 본체가 회전할 때 정밀하지 않게 측정될 수 있으며, 상기 보정 단계에서는 측정된 회전값이 보정된다. 실제 회전 라디안 값(θr)은, 예를 들어
Figure 112009020940064-pat00001
와 같이 보정될 수 있다.
다음은, 상기 지형데이터를 무방향성 그래프의 노드에 할당한다(S200).
할당 단계(S200)는 무방향성 그래프를 이용하여 버퍼의 동적 할당을 수행하는 단계가 될 수 있다. 무방향 그래프 알고리즘에 의하여 연속적으로 수신되는 지형데이터는 무한대로 저장될 수 있다.
무방향 그래프는 하나의 정보를 노드로 표현한다. 이 노드는 정사각형 타일로 이루어져 있으며 이 정사각형 타일은 정점(x, y, z)로 이루어져 있다.
방향성 그래프 구조는 탐색을 할 때 탐색 시작 노드가 정해져 있다는 제한을 받게 된다. 하지만 무방향성 그래프는 탐색 시작 노드의 개수에 제한을 받지 않는다.
할당 단계(S200)는 지형데이터를 가상공간상의 3차원 좌표값으로 변환하고, 상기 변환된 지형데이터를 상기 노드에 할당하는 단계가 될 수 있다.
이하, 지형데이터를 가상공간상의 3차원 좌표값으로 변환하는 방법에 대하여 예를 들어 설명한다.
프레임 단위로 저장된 지형데이터는 가상공간의 3차원 메시(Mesh)로 재구성 된다. 가상공간의 지형 모델을 만드는 순서는 다음과 같다.
먼저, 프레임 단위의 지형데이터에서 높이 정보와 색상 정보를 매칭한다. 다음은, 지형데이터의 정보값들을 가상공간상의 3차원 좌표값로 변환한다. 변환 후에는 포인트 클러스터링을 통해 같은 위치에 중복으로 저장되어 있는 높이 정보 중 올바른 값을 산출한다. 마지막으로 계산이 완료된 지형데이터를 그래프 노드에 할당한다.
도 3a 및 도 3b를 참조하면, 무방향성 그래프에서 노드는 상, 하, 좌, 우, 좌상, 우상, 좌하, 우하의 8방향으로 생성된다. 각각의 노드는 가상 공간상에서 렌더링 되는 최소 단위가 될 수 있다. 각각의 노드는 사각 형태의 격자 모양으로 높이맵 형태의 메시로 구성될 수 있다. 사각 형태의 노드에 의하여 각 노드의 가로, 세로 길이만 알면 높이 값은 지형데이터를 입력하여 사용할 수 있다. 따라서, 메시 구성이 용이해지고, 연상량이 보다 감소된다.
노드는 연속적으로 수신되는 지형데이터에 의하여 연속적으로 갱신될 수 있다. 다시 도 2를 참조하면, 자율이동플랫폼의 지형영상 출력방법은 노드 생성 단계(S300)를 포함할 수 있다.
노드 생성 단계(S300)는 무방향성 그래프의 영역를 벗어난 지형데이터가 수신되면, 상기 지형데이터에 대응하도록 노드를 생성한다.
연속적으로 지형정보가 추가될 경우 무방향성 그래프는 노드를 무한대로 생성한다. 무방향성 그래프을 이용해 무한대의 지형정보가 처리되며, 생성되는 노드는 차량의 위치를 기준으로 이동해 주변 노드를 빠르게 탐색할 수 있다.
이하, 노드의 생성에 대하여, 예를 들어 설명한다.
맨 첫 프레임에서 한 프레임 단위의 모든 지형 데이터가 노드 안에 포함이 된다면 노드의 생성은 이루어지지 않고, 지형데이터를 임시로 저장한다. 모든 지형 데이터에 대해 동일한 검사를 수행한 후에 노드를 갱신한다.
만약 지형 데이터가 무방향성 그래프의 영역, 즉 노드의 범위를 벗어난다면, 벗어난 지형 데이터를 임시로 저장하고 어느 방향으로 벗어났는지를 검사한다. 한 단위 프레임에 대한 모든 지형 데이터의 검사가 끝나면 임시로 저장된 지형 데이터를 이용하여 노드를 갱신한다. 그리고 노드의 갱신 작업이 완료가 되면 벗어난 지형 데이터에 대해 노드를 생성하고, 생성된 노드의 갱신을 수행한다. 도 3a는 최초 무방향성 그래프의 영역을 나타내며, 영역을 벗어난 지형데이터가 수신되면, 도 3b와 같이 노드가 생성된다.
본 도면들을 참조하면, 상기 노드 중 적어도 하나는 루트노드(R)로 설정될 수 있다. 무방향성 그래프는 복수의 루트노드(R)를 포함할 수 있다. 루트노드(R) 중 어느 하나는 프로그램 실행시 최초에 생성된 노드가 될 수 있다. 본 도면을 참조하면, 루트노드(R) 중 다른 하나는 갱신이 마지막으로 일어난 최후노드가 될 수 있다.
도 4를 참조하면, 최후노드를 통하여 지형 데이터의 동적 할당에서 노드에 대해 벗어났는지 검사를 할 때 연산량을 줄일 수 있다.
예를 들어, 가로 nW개, 세로 nH개의 노드들을 가지는 지형 구조에서 지형 데 이터를 모든 노드에 대해서 검사를 수행한다면, 노드 내부에 포함되는지의 검사는 (nW ×nH)번, 노드에서 벗어난 부분을 검사하는 것은 각 노드당 8개의 이웃 영역을 검사해야 하므로 ((nW ×nH)×8)번의 검사가 수행되어야 한다.
이에 반해 마지막으로 갱신된 노드를 가리키는 루트노드(R)를 지정한 경우 그 노드기준으로 내부 포함 검사는 1번, 벗어난 이웃 영역검사는 8번만 수행하면 된다. 또한 루트노드를 지정했을 경우엔 노드의 개수의 상관없이 정해진 횟수의 검사만 수행하면 된다.
자율이동플랫폼의 지형영상 출력방법은 좌표변환 단계를 포함할 수 있다.
좌표변환 단계는 지형정보에 대한 기준좌표가 상대좌표이면, 상기 상대좌표를 절대좌표로 변환하는 단계이다.
전술한 바와 같이, 지형정보는 차량의 항법정보와 촬영된 지형의 높이정보가 배열로 들어오게 된다. 지형의 높이 정보에는 절대좌표 또는 상대좌표를 기준으로 할 수 있다. 절대좌표는 실제 지형을 기준으로 한 글로벌좌표를 의미하며, 상대좌표는 차량의 위치를 기준으로 한 로컬좌표를 의미한다.
좌표변환 단계는 로컬좌표의 높이정보가 입력되었을 경우, 차량의 좌표와의 연산을 통해 글로벌좌표로 변환한다.
다시 도 2를 참조하면, 마지막으로 노드에 할당된 지형데이터를 이용하여, 정밀도가 서로 다른 복수의 세부영역을 구비하는 3차원 지형영상을 생성한다(S400).
생성 단계(S400)는 서로 다른 세부영역에서 다른 양의 지형데이터를 이용하여 상기 3차원 지형영상을 생성한다. 정밀도는 기준점으로부터의 거리를 이용하여 설정될 수 있으며, 상기 기준점은 플랫폼의 위치가 될 수 있다.
생성 단계(S400)는, 예를 들어 SLOD(Static Level Of Detail) 방법으로 데이터를 정적으로 설정하고 출력할 수 있다. SLOD(Static Level Of Detail)를 이용해 출력될 데이터의 양이 조절된다. 자율이동플랫폼의 지형영상 출력방법은 세부영역들의 경계 부분을 서로 인접하는 세부영역 중 어느 하나의 정밀도에 대응하도록 보정하는 단계(A200)를 포함할 수 있다.
이하, 도 5 내지 도 7b를 참조하여, 정밀도가 서로 다른 복수의 세부영역에 대하여 설명한다. 도 5는 기준점 주변에서 정밀도를 달리하는 세부영역들을 개념도이고, 도 6은 각 레벨별 데이터 양을 나타내는 개념도이며, 도 7a 및 도 7b는 패치타일(202)의 구성을 나타내는 개념도이다.
도 5를 참조하면, 기준점에 대한 거리에 따라 세부영역(201a, 201b, 201c)들이 구성된다. 기준점은 플랫폼의 본체가 될 수 있다. 출력에 사용될 인덱스 버퍼는 레벨별로 미리 생성된다. 기준점으로부터 멀리 있는 세부영역(201c)은 가까이 있는 세부영역(201a)보다 출력되는 데이터의 양이 감소된다.
도 6을 참조하면, SLOD를 이용해 각각의 레벨별 인덱스버퍼를 생성하면, 레벨이 증가할수록 데이터는 감소함을 알 수 있다. 예를 들어, 0레벨의 경우 그대로 데이터를 출력하는 방법이며 1레벨의 경우 0레벨의 데이터를 1/4로 줄여 출력한다. 2레벨은 1레벨의 데이터를 1/4로 줄여 단계가 지나갈수록 1/4씩 데이터가 줄어들게 된다.
예를 들어, SLOD를 이용해 지형을 출력할 경우 다른 레벨의 타일이 맞물리는 구간에서 폴리곤이 깨지게 되는 현상이 발생할 수 있다.
도 7a 및 도 7b를 참조하면, 맞물리는 세부영역 중 레벨이 낮은 세부영역의 정밀도에 대응하도록 경계 부분이 보정된다. 상기 보정을 위하여 패치타일(202)이 구성된다. 패치타일(202)는 상하좌우 4개로 구성되며 자신의 1단계 위의 레벨과 맞물릴 수 있도록 형성된다. 레벨 0의 경우 자신보다 위의 레벨이 없으므로 레벨 0타일은 패치타일(202)이 필요없다.
다시 도 2를 참조하면, 생성된 3차원 지형영상은 디스플레이부에 출력(A300)되어 가시화된다. 도 8은 가시화된 3차원 지형영상을 도시한 것이며, 플랫폼과의 거리에 따라 각 세부영역의 출력 정밀도가 다름을 알 수 있다. 이를 통하여 본 발명의 자율이동플랫폼의 지형영상 출력방법 3차원 지형영상을 신속하게 가시화시킬 수 있다.
만약, 자율이동플랫폼이 수행하는 각 기능에 대응하는 데이터의 전송이 필요하다면, 자율이동플랫폼의 지형영상 출력방법은 기능별 지형데이터를 생성한다(A400). 기능별 지형데이터는 플랫폼이 수행하는 복수의 기능에 대응하는 출력 데이터가 될 수 있다. 기능별 지형데이터는 가상공간상의 3차원 좌표값으로 변환된 지형데이터를 이용하여 생성될 수 있다.
도 9는 각 모드에 따른 지형데이터들을 나타내는 개념도이다. 플랫폼이 수행하는 복수의 기능은, 예를 들어 지뢰탐지 모드, 이동경로 설정 모드 등에 대응하는 기능이 될 수 있다. 본 도면을 참조하면, 각 모드에 따라 지형데이터의 형태가 달라진다.
이하, 상기 자율이동플랫폼의 지형영상 출력방법에 의하여 구현되는 자율이동플랫폼의 지형영상 출력장치를 도 10a 및 도 10b을 참조하여 설명한다. 도 10a은 도 1의 자율이동플랫폼의 지형영상 출력장치(160)의 블록 다이어그램이다.
지형영상 출력장치(160)는 데이터 송수신부(161), 데이터 처리부(162) 및 영상 생성부(163)를 포함한다.
데이터 송수신부(161)는 지형정보 및 항법정보가 중 적어도 하나가 포함된 지형데이터를 송수신하도록 형성된다. 상기 지형데이터는 데이터 생성부(130, 도 1 참조)에서 생성된 월드모델이 될 수 있다.
데이터 처리부(162)는 데이터 송수신부(161)로부터 수신된 지형데이터를 무방향성 그래프의 노드에 할당하도록 형성된다. 데이터 처리부(162)는 월드모델을 통합관리하는 통합월드모델러가 될 수 있다. 통합월드모델은 지형데이터를 데이터베이스화하고, 가시화를 위하여 좌표변환하는 등의 일련의 프로세스를 의미한다.
데이터 처리부(162)는 무방향성 그래프의 영역를 벗어난 지형데이터가 수신되면, 상기 지형데이터에 대응하도록 노드를 생성한다. 무방향성 그래프는 연속적으로 지형정보가 추가될 경우 노드를 무한대로 생성한다. 이를 통하여 무한대의 지형정보가 처리될 수 있다.
본 발명은 지형고도지도를 실시간으로 가시화하는 시스템이다. 구성은 다음과 같다. 본 시스템은 월드모델러, 로깅 컴포넌트, 그리고 시각화 컴포넌트로 구성 된다.
데이터 처리부(162)는 플랫폼의 복수의 기능에 대응하도록 기능별 지형데이터를 생성할 수 있다. 플랫폼이 수행하는 복수의 기능은, 예를 들어 지뢰탐지 모드, 이동경로 설정 모드 등에 대응하는 기능이 될 수 있다. 기능별 지형데이터는 상기 각 모드에 따라 출력 범위가 설정되는 지형데이터가 될 수 있다.
지형영상 출력장치(160)는 로깅(Logging)부(미도시)를 포함할 수 있다. 로깅(Logging)부는 수신된 지형 데이터는 파일로 저장하고, 이후의 디버깅에 저장된 지형 데이터를 사용하도록 형성된다.
영상 생성부(163)는 노드에 할당된 지형데이터를 이용하여, 정밀도가 서로 다른 복수의 세부영역을 구비하는 3차원 지형영상을 생성한다. 영상 생성부(163)는, 서로 다른 상기 세부영역에서 각각 다른 양의 지형데이터를 이용하여 3차원 지형영상을 생성한다. 영상 생성부(163)는, 예를 들어 SLOD(Static Level Of Detail) 방법을 이용하여 데이터를 정적으로 설정하고 출력할 수 있다. 이를 통하여 출력될 데이터의 양이 조절될 수 있다.
영상 생성부(163)는 통합 월드모델의 데이터를 디스플레이부(121, 도 1 참조)에 출력하며, DirectX를 통해 통합 월드모델을 렌더링하도록 형성된다.
데이터 송수신부(161)는 데이터 처리부(162)로부터 기능별 지형데이터를 수신하도록 형성된다. 데이터 송수신부(161)는, 상기 복수의 기능을 각각 수행하도록 제어부(140, 도 1 참조)로 상기 기능별 지형데이터를 송신한다.
제어부(140)는 기능별 지형데이터를 이용하여 자율이동플랫폼(100)의 이동 경로를 설정하거나, 지뢰를 탐지하는 등의 기능을 수행한다.
도 10b는 도 10a의 자율이동플랫폼의 지형영상 출력장치(160)에서 데이터의 흐름을 나타내는 블록 다이어그램이다. 본 도면를 참조하면, 지형데이터가 수신되면, 데이터 처리부(162)에서 데이터의 에러를 필터링하고, 가상공간상에 대응하도록 좌표를 변환하며, 무방향성 그래프의 노드를 갱신한다.
영상 생성부(163)는 자율이동플랫폼의 위치와 노드 사이의 거리를 분석하고, 거리별 인덱스를 설정한다. 영상 생성부(163)는 출력될 노드의 정점 및 인덱스를 연결하여 3차원 지형영상 정보를 출력한다.
상기와 같은 자율이동플랫폼의 지형영상 출력장치, 이를 구비하는 자율이동플랫폼 및 자율이동플랫폼의 지형영상 출력방법은 위에서 설명된 실시예들의 구성과 방법에 한정되는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따르는 자율이동플랫폼의 사시도.
도 2는 본 발명과 관련한 자율이동플랫폼의 지형영상 출력방법을 나타내는 흐름도.
도 3a 및 도 3b는 무방향성 그래프에서 노드의 생성을 나타내는 개념도.
도 4는 루트노드를 기준으로 검사가 수행되는 모습을 나타내는 개념도.
도 5는 기준점 주변에서 정밀도를 달리하는 세부영역들을 개념도.
도 6은 각 레벨별 데이터 양을 나타내는 개념도.
도 7a 및 도 7b는 패치타일의 구성을 나타내는 개념도.
도 8은 가시화된 3차원 지형영상의 실제 도면.
도 9는 각 모드에 따른 지형데이터들을 나타내는 개념도.
도 10a 및 도 10b는 각각 도 1의 자율이동플랫폼의 지형영상 출력장치의 블록 다이어그램들.

Claims (17)

  1. 항법정보 및 지형정보 중 적어도 하나가 포함된 지형데이터를 수신하는 단계;
    상기 지형데이터를 무방향성 그래프의 노드에 할당하는 단계; 및
    상기 노드에 할당된 상기 지형데이터를 이용하여, 정밀도가 서로 다른 복수의 세부영역을 구비하는 3차원 지형영상을 생성하는 단계를 포함하는 자율이동플랫폼 장치의 지형영상 출력방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 할당 단계는 상기 무방향성 그래프를 이용하여 버퍼의 동적 할당을 수행하는 단계인 자율이동플랫폼 장치의 지형영상 출력방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 무방향성 그래프의 영역를 벗어난 지형데이터가 수신되면, 상기 지형데이터에 대응하도록 노드를 생성하는 단계를 더 포함하는 자율이동플랫폼 장치의 지형영상 출력방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 노드 중 적어도 하나는 루트노드로 설정되는 것을 특징으로 하는 자율이동플랫폼 장치의 지형영상 출력방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 지형데이터에서 플랫폼 본체의 회전에 대한 탐지값을 보정하는 단계를 더 포함하는 자율이동플랫폼 장치의 지형영상 출력방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 지형정보에 대한 기준좌표가 상대좌표이면, 상기 상대좌표를 절대좌표로 변환하는 단계를 더 포함하는 자율이동플랫폼 장치의 지형영상 출력방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 할당 단계는,
    상기 지형데이터를 가상공간상의 3차원 좌표값으로 변환하고 상기 변환된 지형데이터를 상기 노드에 할당하는 단계인 자율이동플랫폼 장치의 지형영상 출력방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 변환된 지형데이터를 이용하여 플랫폼이 수행하는 복수의 기능에 대응하는 기능별 지형데이터를 생성하는 단계를 더 포함하는 자율이동플랫폼 장치의 지형영상 출력방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 생성 단계는,
    서로 다른 상기 세부영역에서 다른 양의 상기 지형데이터를 이용하여 상기 3차원 지형영상을 생성하는 단계인 자율이동플랫폼 장치의 지형영상 출력방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 세부영역들의 경계 부분을 서로 인접하는 상기 세부영역 중 어느 하나의 정밀도에 대응하도록 보정하는 단계를 더 포함하는 자율이동플랫폼 장치의 지형영상 출력방법.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 정밀도는 기준점으로부터의 거리를 이용하여 설정되는 것을 특징으로 하는 자율이동플랫폼 장치의 지형영상 출력방법.
  12. 지형정보 및 항법정보가 중 적어도 하나가 포함된 지형데이터를 송수신하는 데이터 송수신부;
    상기 데이터 송수신부로부터 수신된 상기 지형데이터를 무방향성 그래프의 노드에 할당하는 데이터 처리부; 및
    상기 노드에 할당된 상기 지형데이터를 이용하여, 정밀도가 서로 다른 복수의 세부영역을 구비하는 3차원 지형영상을 생성하는 영상 생성부를 포함하는 자율이동플랫폼 장치의 지형영상 출력장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 데이터 처리부는,
    상기 무방향성 그래프의 영역를 벗어난 지형데이터가 수신되면, 상기 지형데이터에 대응하도록 노드를 생성하는 것을 특징으로 하는 자율이동플랫폼 장치의 지형영상 출력장치.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 영상 생성부는,
    서로 다른 상기 세부영역에서 각각 다른 양의 상기 지형데이터를 이용하여 상기 3차원 지형영상을 생성하는 것을 특징으로 하는 자율이동플랫폼 장치의 지형영상 출력장치.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 데이터 처리부는 플랫폼의 복수의 기능에 대응하도록 기능별 지형데이터를 생성하고,
    상기 데이터 송수신부는 상기 데이터 처리부로부터 상기 기능별 지형데이터를 수신하고, 상기 복수의 기능을 각각 수행하는 제어부로 상기 기능별 지형데이터를 송신하는 것을 특징으로 하는 자율이동플랫폼 장치의 지형영상 출력장치.
  16. 지면을 이동할 수 있도록 형성되는 본체;
    지형정보 및 항법정보가 중 적어도 하나가 포함된 지형데이터를 생성하는 데이터 생성부; 및
    상기 데이터 생성부로부터 상기 지형데이터를 수신하며, 상기 지형데이터를 무방향성 그래프의 노드에 할당하고, 상기 노드에 할당된 상기 지형데이터를 이용하여, 정밀도가 서로 다른 복수의 세부영역을 구비하는 3차원 지형영상을 생성하며, 제12항 내지 제15항 중 어느 한 항에 따르는 지형영상 출력장치를 포함하는 자율이동플랫폼 장치.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 본체에 대하여 원격지에 배치되고, 상기 3차원 지형영상을 시각정보로 표시하는 디스플레이부를 더 포함하는 자율이동플랫폼 장치.
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