KR101030067B1 - Azimuth Measurement Device and Method for Producing the Map Information Panorama - Google Patents
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Abstract
본 발명은 지리 정보 파노라마 사진의 제작을 위한 방위각 측정 장치에 관한 것으로서, 본 발명의 목적은 자기장에 영향을 미치는 구조물이 출현하여도 이에 영향을 받지 않아 측정값이 흐트러지지 않고, 각 지역을 이동하며 지속적으로 방위각을 연산해 나가더라도 오차가 누적되지 않아 정확한 방위각을 수집해 갈 수 있는 지리 정보 파노라마 사진의 제작을 위한 방위각 측정 장치를 제공하는 것이다.The present invention relates to an azimuth measuring device for producing a geographic information panorama, an object of the present invention is not affected by the appearance of a structure affecting the magnetic field does not disturb the measured value, and moves each area It is to provide an azimuth measuring device for the production of geographic information panorama photograph that can collect the exact azimuth angle because the error does not accumulate even if the azimuth is continuously calculated.
본 발명에 따른 방위각 측정 장치는 지자기 센서와 각속도 센서의 보정을 수행하기 위한 장치로서 360°회전 동작이 가능하도록 이루어진 센서보드와, 상기 센서보드 상에 장착되며, 지구의 자기를 감지해 방위각 정보를 출력하는 지자기 센서와, 상기 센서보드 상에 장착되며, 회전하는 물체의 각속도를 측정해 각속도 정보를 출력하는 각속도 센서와, 상기 지자기 센서 및 각속도 센서로부터 각속도 정보와 방위각 정보에 근거한 연산 처리를 통해 방위각을 산출해 나가는 연산 모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.The azimuth measuring device according to the present invention is a device for performing the correction of the geomagnetic sensor and the angular velocity sensor and a sensor board configured to enable a 360 ° rotation operation, mounted on the sensor board, and detects the earth's magnetism to output azimuth information A geomagnetic sensor mounted on the sensor board, an angular velocity sensor that measures the angular velocity of a rotating object and outputs angular velocity information, and calculates an azimuth angle based on arithmetic processing based on angular velocity information and azimuth information from the geomagnetic sensor and angular velocity sensor. It is characterized by including a calculation module for calculating.
지리 정보, 파노라마, 방위각 Geo, panorama, azimuth
Description
본 발명은 지리 정보 파노라마 사진의 제작을 위한 방위각 측정 장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 차량, 오토바이 등의 이동수단(이하, 차량)에 설치된 복수 개의 카메라로부터 매 순간 획득되는 영상 프레임에 정확한 방위각을 부여해 나가기 위한 지리 정보 파노라마 사진의 제작을 위한 방위각 측정 장치 및 그 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an azimuth measuring device for producing a geographic information panorama, and more specifically, to a precise azimuth angle in an image frame obtained every moment from a plurality of cameras installed in a vehicle (motor), such as a vehicle (Motorcycle) The present invention relates to an azimuth measuring device for producing geographic information panoramic photographs and a method thereof.
유무선 통신의 발달과 더불어 컴퓨터, 네비게이터, 휴대폰과 같은 전자 정보 단말기의 발달과 보급 확대가 증대되고 있다. 이에 따라 특정 지역의 지리 정보를 얻고자 하는 사용자들은 상기 단말기에 접속하여 도로나 지형, 지물 등 해당 지역과 관련된 일체의 정보를 손쉽게 제공받을 수 있다. 그러나, 종래 지리 정보 제공 서비스는 2D 로 구현되어 표시해 주고 있어 사용자가 해당 지역과 관련된 지형, 지물을 시각적으로 정확히 인식하는 것은 불가능하였다.With the development of wired and wireless communication, the development and expansion of electronic information terminals such as computers, navigators and mobile phones are increasing. Accordingly, a user who wants to obtain geographic information of a specific area can easily receive any information related to the corresponding area such as a road, a terrain, or a feature by accessing the terminal. However, since the conventional geographic information providing service is implemented and displayed in 2D, it was impossible for the user to visually accurately recognize the terrain and features related to the corresponding area.
상기와 같은 문제점을 극복하기 위하여 최근에는 도로, 지형, 지물을 시각적으로 인식할 수 있도록, 전자지도 상에 해당 지역의 실제 사진을 함께 표시해주는 파노라마 사진 지리 정보 제공 서비스가 개발 및 시도되고 있다.In order to overcome the above problems, recently, a panoramic photo geographic information providing service for displaying a real picture of a corresponding area on an electronic map has been developed and attempted to visually recognize a road, a terrain, and a feature.
상술한 파노라마 사진을 이용한 지리 정보 제공 서비스를 구현하기 위해서는 기본적으로 사진 촬영 작업, 사진 연결 작업, 위치 정보 부여 작업이 필요하다.In order to implement the geographic information providing service using the above-mentioned panorama picture, basically, a photo shooting work, a photo connection work, and a location information providing work are required.
사진 촬영 작업 및 사진 연결 작업이란 차량에 설치된 다수 개의 카메라를 이용하여 각 지역을 이동하며 지형, 지물 및 도로의 분할 촬영을 통해 영상 프레임들을 획득해 나가는 작업을 의미한다.Photo-taking and photo-linking work refers to a process of acquiring image frames through the divisional shooting of terrain, features, and roads by moving each region using a plurality of cameras installed in a vehicle.
사진 연결 작업이란 사진 촬영 작업을 통해 획득한 다수 개의 영상 프레임들을 도로변에 위치한 순서대로 파노라마 사진으로 연결하면서 편집하는 작업을 의미한다. 상기 사진 연결 작업을 통해 구성된 각각의 파노라마 사진은 GPS 코드로 연결할 수 있는 디지털 지도와 매핑함으로써 실제 영상의 위치 정보 제공이 가능해 진다.Photo linking refers to a process of editing a plurality of image frames acquired through a photo shooting process while connecting them as panorama photos in the order of being located along the roadside. Each panorama picture configured through the picture connection operation can be mapped to a digital map that can be connected with a GPS code, thereby providing location information of an actual image.
위치 정보 부여 작업이란, 사진 촬영 작업을 통해 획득되는 각각의 영상 프레임이 GPS(Global Positioning System)와 연계되도록 하여 해당 사진의 좌표값 같은 위치 정보를 부여하는 과정을 지칭한다. 즉, 매 순간 촬영되는 각각의 사진에는 위치 정보가 부여되는데, 상기 위치 정보는 상술한 GPS 를 이용한 좌표값 정보 이외에 방위각 정보도 기록되어야 한다.The location information assignment operation refers to a process of assigning location information such as coordinate values of a corresponding picture by allowing each image frame obtained through a picture taking job to be linked to a global positioning system (GPS). That is, the location information is given to each picture taken every moment, and the azimuth information must be recorded in addition to the coordinate value information using the above-described GPS.
상기 위치 정보에 있어서, 방위각 정보를 획득할 수 있는 통상적인 방법은 지자기 센서를 사용하여 방위각 정보를 수집해 나가는 것이다. 지자기 센서란 지 구의 자기를 감지해 방위각을 출력해 주는 장치로서, 이러한 지자기 센서를 이용하여 방위각 정보를 수집하는 방법을 살펴보면, 먼저 지자기 센서를 구동한 후, 지자기 센서에 유도되는 전압값을 측정하여 이로부터 각 지점의 방위각을 측정해 나간다.In the position information, a common method of obtaining azimuth information is to collect azimuth information using a geomagnetic sensor. Geomagnetic sensor is a device that detects the earth's magnetism and outputs the azimuth angle. Looking at how to collect azimuth information using such a geomagnetic sensor, first, the geomagnetic sensor is driven, and then the voltage value induced by the geomagnetic sensor is measured. From this, the azimuth angle at each point is measured.
그러나, 지자기 센서만을 이용하여 방위각을 측정할 경우 다음과 같은 문제점이 발생한다. 즉, 차량과 같은 이동수단에 지자기 센서를 설치하고 도로 등을 따라 이동하며 각 지점의 방위각을 측정해 나갈 경우, 차량이 근접하여 지나가거나 금속 구조물 등이 근처에 존재하게 되면 지자기 센서에 영향을 미치게 되어 잘못 측정된 방위각이 해당 파노라마 사진에 매칭되는 문제점이 있었다.However, the following problem occurs when measuring the azimuth using only a geomagnetic sensor. In other words, if the geomagnetic sensor is installed in a vehicle such as a vehicle, and the vehicle moves along the road, and the azimuth angle is measured, the geomagnetic sensor may be affected if the vehicle passes or the metal structure is near. There was a problem that the incorrectly measured azimuth was matched to the panorama.
지리 정보 파노라마 사진 제작을 위한 촬영 작업시, 방위각 정보를 획득해 나갈 수 있는 또 다른 방법은 각속도 센서를 사용하여 방위각 정보를 수집해 나가는 것이다.Another way to acquire azimuth information when shooting geospatial panoramas is to collect azimuth information using an angular velocity sensor.
그러나, 각속도 센서를 이용하여 각 지점을 이동하며 방위각을 수집해나 갈 경우, 방위각을 산출하기 위한 적분연산 과정에서 오차가 지속적으로 누적됨에 따라, 결국 측정 시간이 흐를수록 산출되는 방위각의 오차 역시 증대되는 문제점이 있었다.However, if the azimuth is collected by moving each point using the angular velocity sensor, as the error is continuously accumulated in the integration operation for calculating the azimuth, the error of the azimuth angle calculated as the measurement time increases also increases. There was a problem.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 자기장에 영향을 미치는 구조물이 출현하여도 이에 영향을 받지 않아 측정값이 흐트러지지 않고, 각 지역을 이동하며 지속적으로 방위각을 연산해 나가더라도 오차가 누적되지 않아 정확한 방위각을 수집해 갈 수 있는 지리 정보 파노라마 사진의 제작을 위한 방위각 측정 장치 및 방법을 제공하는 것이다.The present invention has been made to solve the above problems, the object of the present invention is not affected by the appearance of a structure affecting the magnetic field is not disturbed by the measured value, moving each area and continue to azimuth It is to provide an azimuth measuring device and method for the production of geographic information panorama photograph that can collect the correct azimuth angle because the error does not accumulate even if the operation is calculated.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 지리 정보 파노라마 사진의 제작을 위한 방위각 측정 장치는 차량을 포함한 이동수단에 카메라를 설치하고, 상기 카메라로부터 획득되는 촬영 사진에 매칭되는 방위각을 수집해 나가기 위한 장치로서, 지자기 센서와 각속도 센서의 보정을 수행하기 위한 장치로서 360°회전 동작이 가능하도록 구성된 센서보드; 상기 센서보드 상에 장착되며, 지구의 자기를 감지해 방위각 정보를 출력하는 지자기 센서; 상기 센서보드 상에 장착되며, 회전하는 물체의 각속도를 측정해 각속도 정보를 출력하는 각속도 센서; 상기 센서보드의 360°회전여부 및 소요시간을 카운팅하기 위한 카운팅 수단; 및 상기 지자기 센서, 각속도 센서 및 카운팅 수단로부터 입력되는 정보에 근거한 연산 처리를 통해 각 촬영 지점의 방위각을 산출해 나가는 연산 모듈을 포함하고,The azimuth measuring device for producing a geographic information panoramic picture according to the present invention for achieving the above object is a device for installing a camera on a moving means including a vehicle, and collecting the azimuth matching the photographed picture obtained from the camera As a device for performing the calibration of the geomagnetic sensor and the angular velocity sensor as a sensor board configured to enable a 360 ° rotation operation; A geomagnetic sensor mounted on the sensor board and configured to detect magnetism of the earth and output azimuth information; An angular velocity sensor mounted on the sensor board and measuring angular velocity of a rotating object and outputting angular velocity information; Counting means for counting whether the 360 ° rotation of the sensor board and the required time; And a calculation module for calculating an azimuth angle of each photographing point through a calculation process based on information input from the geomagnetic sensor, the angular velocity sensor, and the counting means,
상기 연산 모듈은, 상기 각속도 센서와 카운팅 수단을 이용하여 상기 각속도 센서의 장비별 편차를 교정하기 위한 보정값을 산출하는 연산을 수행하고, 상기 각속도 센서로부터 입력받는 각속도의 적분연산과 상기 각속도 센서 보정값과 이전 촬영 지점에서 동기화된 방위각을 이용하여 현 촬영 지점의 방위각을 산출하는 연산을 수행하고, 산출된 상기 현 촬영 지점의 방위각과 상기 현 촬영 지점에서 상기 지자기 센서로부터 입력된 방위각의 비교하여 소정의 조건을 만족할 경우, 상기 현 촬영 지점의 방위각을 상기 지자기 센서로부터 입력된 방위각에 동기화시키는 처리를 수행하는 것을 특징으로 한다.The calculation module is configured to calculate a correction value for correcting the deviation of each device of the angular velocity sensor by using the angular velocity sensor and the counting means, and integrates the angular velocity received from the angular velocity sensor and corrects the angular velocity sensor. Calculates the azimuth angle of the current photographing point by using a value and the azimuth angle synchronized at the previous photographing point, and compares the calculated azimuth of the current photographing point with the azimuth angle input from the geomagnetic sensor at the current photographing point. If the condition is satisfied, it is characterized in that for performing a process of synchronizing the azimuth angle of the current photographing point to the azimuth angle input from the geomagnetic sensor.
본 발명에 따른 지자기 센서 및 각속도 센서를 이용한 방위각 측정 장치 및 방법에 의하면, 각속도 센서와 지자기 센서를 유기적으로 이용한 방위각 측정 방법을 통해, 지자기 센서 주변에 자기장에 영향을 미치는 구조물이 나타나 잘못 측정된 방위각이 해당 파노라마 사진에 매칭되는 문제점과, 각속도 센서를 통한 방위각 정보 수집시 오차가 누적됨에 따라 잘못된 방위각이 산출되는 문제점을 제거하여, 작업자는 각 지역을 이동하며 정확한 방위각을 지속적으로 수집해 나갈 수 있는 현저한 효과가 있다.According to the azimuth measuring device and method using the geomagnetic sensor and the angular velocity sensor according to the present invention, through the azimuth measuring method using the angular velocity sensor and the geomagnetic sensor organically, the structure affecting the magnetic field around the geomagnetic sensor appears to be measured incorrectly By eliminating the problem of matching the corresponding panorama picture and the problem of incorrect azimuth calculated as the error is accumulated when collecting azimuth information through the angular velocity sensor, the operator can continuously collect the correct azimuth while moving each area. There is a significant effect.
도 1 은 본 발명에 따른 지리 정보 파노라마 사진의 제작을 위한 방위각 측정 장치의 시스템 구성을 도시한 블록 구성도이다.1 is a block diagram illustrating a system configuration of an azimuth measuring device for producing a geographic information panoramic photo according to the present invention.
본 발명에 따른 지리 정보 파노라마 사진의 제작을 위한 방위각 측정 장치는 차량, 오토바이 등의 이동수단(이하, 차량)에 설치된 복수 개의 카메라(10)로부터 매 순간 획득되는 영상 프레임에 정확한 방위각을 부여하기 위한 시스템 구성 및 연산 모듈(100)을 제시한다.An azimuth measuring device for producing a geographic information panorama according to the present invention is to give an accurate azimuth angle to an image frame obtained every moment from a plurality of
본 발명에 따른 방위각 측정 장치는 기본적으로 각속도 센서(120)로부터 출력되는 각속도 정보의 적분연산을 통해 방위각 정보를 수집해 가되, 지자기 센서(110)에 의한 동기화 처리를 통해 누적오차가 제거된 유효 방위각을 산출하며 각 촬영 지역에서 획득되는 영상 프레임에 정확한 방위각을 매칭시켜 나갈 수 있게 된다.The azimuth measuring device according to the present invention basically collects azimuth information through an integral operation of the angular velocity information output from the
즉, 각속도 센서(120)와 지자기 센서(110)를 유기적으로 이용한 방위각 측정 방법을 통해, 지자기 센서(110) 주변에 자기장에 영향을 미치는 구조물이 나타나 잘못 측정된 방위각이 해당 파노라마 사진에 매칭되는 문제점을 차단하고, 동시에 각속도 센서(120)를 통한 방위각 정보 수집시 오차가 누적됨에 따라 잘못된 방위각이 산출되는 문제점을 제거함으로써, 작업자는 파노라마 사진에 매칭되는 정확한 방위각을 지속적으로 수집해 나갈 수 있는 강점을 제공한다.That is, through the azimuth measurement method using the
본 발명의 방위각 측정 장치는 회전하는 물체(예컨데, 차량)의 각속도를 측정해 각속도 정보를 출력하는 각속도 센서(120)와, 지구의 자기를 감지해 방위각 정보를 출력하는 지자기 센서(110)와, 상기 각속도 센서(120) 및 지자기 센서(110)가 장착되는 센서보드(140)와, 상기 센서보드(140)를 차량에 탑재할 수 있도록 하 고 360°회전 작동 가능하도록 구성된 회전 장치 그리고 상기 각속도 센서(120) 및 지자기 센서(110)로부터 출력되는 정보를 이용한 연산 과정을 거쳐 각 촬영 지역의 유효 방위각을 산출하는 연산 모듈(100)을 포함하도록 구성된다.The azimuth measuring device of the present invention includes an
설명에 앞서, 상기 "유효 방위각" 이란 목적 지역의 촬영시 매 순간 획득되는 영상 프레임에 각각 매칭되어 해당 영상의 실질적인 위치 정보를 나타내는 방위각으로서 본 발명의 연산 모듈(100)을 통해 최종 산출되며, 지자기 센서(110)를 이용한 동기화 처리의 반복 실행을 통해 각속도 센서(120)의 누적오차가 제거된 방위각을 지칭한다.Prior to the description, the " effective azimuth " is an azimuth angle that is matched to an image frame obtained every moment when the target region is photographed, and represents the actual position information of the corresponding image, and is finally calculated through the
이하에서 도 1을 참조하여, 본 발명에 따른 지리 정보 파노라마 사진의 제작을 위한 방위각 측정 장치에 대하여 상세히 설명하도록 한다.Hereinafter, an azimuth measuring device for producing a geographic information panoramic photograph according to the present invention will be described in detail with reference to FIG. 1.
본 발명의 각속도 센서(120)와 지자기 센서(110)는 상기 유효 방위각 산출에 필요한 정보를 검출하기 위한 수단에 해당하며, 파노라마 사진 제작을 위한 촬영 장비가 구비된 차량 등에 함께 설치되어 차량의 이동에 따라 변화하는 각속도 정보 및 방위각 정보를 검출하여 상기 연산 모듈(100)에 제공해 준다.The
구체적으로, 본 발명의 각속도 센서(120)는 이동 중인 차량의 회전 운동시 발생하는 각속도를 검출하여 아날로그 형태의 신호로 출력하게 된다. 발생된 회전에 대한 각속도 정보를 담고 있는 상기 아날로그 신호는 아날로그-디지털 컨버터(A/D Converter)를 통해 디지털 신호로 변환되어 연산 모듈(100)로 입력된다.Specifically, the
본 발명의 지자기 센서(110)는 상기 각속도 센서(120)의 적분연산을 통해 방 위각을 수집해 나갈 경우 발생하는 누적오차를 보완해 주기 위한 수단에 해당하며, 상기 지자기 센서(110)는 각속도 센서(120)와 마찬가지로 차량에 설치되어 해당 차량의 회전에 따라 변화하는 방위각 정보를 검출하여 아날로그 형태의 신호로 출력하고, 해당 지점의 방위각 정보를 담고 있는 상기 아날로그 신호는 아날로그-디지털 컨버터(A/D Converter)를 통해 디지털 신호로 변환되어 연산 모듈(100)로 입력된다.The
또한, 상기 각속도 센서(120)와 지자기 센서(110)는 회전 작동이 가능하도록 구성된 센서보드(140) 상에 설치되며, 상기 센서보드(140)는 360°회전 작동함으로써 지자기 센서(110)의 캘리브레이션(Calibration)을 실행하고, 각속도 센서(120)의 보정값을 산출하기 위한 장치에 해당한다.In addition, the
지자기 센서(110)의 캘리브레이션(Calibration)이란, 파노라마 사진을 촬영하고자 하는 지역에서 지자기 센서(110)를 360°전방위로 회전시키는 조작을 통해, 지자기 센서(110)가 정확하게 방위각을 검출할 수 있도록 보정하는 작업을 의미하며, 상술한 지자기 센서(110)의 보정을 위한 360°회전 조작은 상기 회전 장치의 센서보드(140)를 통해 수행된다.Calibration of the
각속도 센서(120)의 보정값 산출이란, 각속도 센서(120)의 생산 편차 및 운용 환경에 따라 발생하는 장비별 오차를 교정하기 위한 작업을 의미하며, 상기 교정 작업을 통해 산출되는 보정값은 각속도 센서별로 고유한 값으로 나타난다. 센서보드(140)를 이용한 보정값 산출 방법은 이하에서 상세히 설명하기로 한다.The calculation of the correction value of the
또한, 본 발명의 센서보드(140)는 상기 센서보드(140)의 360°회전여부 및 소요시간을 카운팅하기 위한 카운팅 수단을 더 구비하며 상기 카운팅 수단은 포토 커플러(130)로 구성하는 것이 바람직하다.In addition, the
상기 포토 커플러(130)는 센서보드(140)의 정확한 360°회전 여부를 체크하기 위한 장치로서, 기본적으로 발광소자와 수광소자로 구성되어 빛을 매개로 신호를 전달함으로써 상기 센서보드(140)의 360°회전 동작을 카운팅한다. 상기 포토커플러는 널리 공지된 기술로서 자세한 설명은 생략하도록 한다.The
이하에서는, 상술한 유효 방위각을 산출하기 위하여 본 발명의 연산 모듈(100)이 수행하는 연산 처리 작업에 대하여 설명하도록 한다.Hereinafter, the calculation processing operation performed by the
(1) 각속도 센서 보정값 산출을 위한 연산(1) Calculation for calculating the angular velocity sensor correction value
상기 센서보드(140)를 360°회전시킴으로써, 상기 센서보드(140)에 장착된 각속도 센서(120)를 통해 상기 센서보드(140)의 각속도를 산출하고 또한, 상기 센서보드(140)의 1 회전(360°)에 소요된 시간을 이용하여 상기 센서보드(140)의 각속도를 산출하는 연산을 수행한다.By rotating the
상기 센서보드(140)의 1 회전 카운팅 및 1 회전에 소요된 시간의 측정은 상기 포토 커플러(130)를 통해 달성 가능하다.The counting of one rotation counting and one rotation of the
(2) 각속도 센서에 근거한 방위각 산출을 위한 연산(2) Calculation for azimuth calculation based on angular velocity sensor
상기 센서보드(140)의 1회전 동작을 통해 획득한 각속도 센서 보정값과, 차량 등의 이동 수단이 회전 동작할 경우 상기 차량에 설치된 각속도 센서(120)로부터 입력받는 각속도 정보을 이용하여 상기 차량의 방위각 변화량을 계산하고 해당 지점에서의 방위각을 산출하는 연산을 수행한다.The azimuth angle of the vehicle using the angular velocity sensor correction value obtained through the one-turn operation of the
이하에서는 상기와 같이 각속도 센서(120)로부터 입력받는 각속도 정보를 이용해 산출되는 방위각을 "각속도 센서 방위각"이라 칭하기로 한다.Hereinafter, the azimuth calculated using the angular velocity information received from the
(3) 각속도 센서 방위각과 지자기 센서 방위각 비교 연산.(3) Comparing angular velocity sensor azimuth and geomagnetic sensor azimuth.
전술한 연산 작업을 통해 산출된 각속도 센서 방위각을 차량 등에 설치된 지자기 센서(110)로부터 입력받는 방위각 정보(이하, 지자기 센서 방위각이라 칭함)와 비교하는 연산을 수행한다.The calculation is performed by comparing the angular velocity sensor azimuth calculated through the above-described calculation operation with azimuth information (hereinafter referred to as geomagnetic sensor azimuth) received from the
(4) 각속도 센서 방위각의 동기화(4) Synchronization of the angular velocity sensor azimuth
상기 각속도 센서 방위각과 상기 지자기 센서 방위각을 비교하여 상기 두 개의 방위각이 서로 일치하면, 상기 각속도 센서(120)를 통해 산출된 방위각을 상기 지자기 센서를 통해 산출된 방위각에 동기화시키는 처리를 수행하고, 상기 동기화된 방위각을 기준 방위각으로 설정한다.Comparing the angular velocity sensor azimuth angle with the geomagnetic sensor azimuth angle and if the two azimuth angles coincide with each other, performing a process of synchronizing the azimuth angle calculated by the
전술한 바와 같은 연산 모듈(100)의 연산 처리 작업을 통해 산출되는 방위각 정보는 지도 정보 매칭부로 전송되고, 상기 지도 정보 매칭부는 차량에 탑재된 카메라(10)로부터 매 순간 획득되는 영상 프레임에 상기 방위각을 매칭시켜 저장함으로써 작업자는 촬영되는 각각의 사진에 대응하는 방위각 정보를 수집해 나갈 수 있게 된다.The azimuth information calculated through the arithmetic processing operation of the
도 4는 본 발명의 회전 장치의 일실시예를 도시한 분해사시도이다.Figure 4 is an exploded perspective view showing an embodiment of the rotating device of the present invention.
본 발명의 회전 장치는 지자기 센서(110), 각속도센서 및 포토커플러가 장착된 센서보드(140)의 회전 동작을 실행해 주고, 상기 센서보드(140)가 차량에 안정 적으로 탑재될 수 있도록 구성되어야 한다.The rotating device of the present invention executes the rotation operation of the
상기와 같은 바, 도 4를 참조하면 본 발명의 일실시예에 따른 회전 장치는 기본적으로 지자기 센서(110), 각속도센서 및 포토커플러가 장착된 센서보드(140)와, 상기 센서보드(140)의 회전 동작을 구현하기 위한 회전 상판(210) 및 상기 회전 상판(210)과 결합되는 회전 하판(215) 그리고 상기 회전 상/하판을 회전봉(230)과 연결시키기 위한 하판 지지물(220)과, 상기 하판 지지물(220)의 회전을 통해 센서보드(140)의 회전을 유도하기 위한 회전봉(230)과, 상기 회전봉(230)의 회전을 발생시키기 위한 구동모터(240)를 포함하도록 구성된다.As described above, referring to FIG. 4, the rotation apparatus according to the embodiment of the present invention basically includes a
또한, 상기 회전봉(230)이 구동모터(240)에 안정적으로 연결될 수 있도록 상기 회전봉(230)과 구동모터(240) 사이에 아탑터(250)를 더 구비하고, 상기 구동모터(240)는 내부가 비어있는 하부케이스(260)에 장착되도록 하고, 상기 하부케이스 (260)는 차량에 실질적으로 부착되는 베이스 기판(270)에 결합 고정되도록 구성함으로써, 본 발명의 회전 장치를 차량에 안정적으로 탑재할 수 있고, 센서보드(140)의 회전 조작을 발생시킬 수 있게 된다.In addition, the
또한, 상기 센서보드(140)가 회전 상판(210)에 안정적으로 결합되어 회전 동작할 수 있도록 상기 센서보드(140)와 회전 상판 사이에 센서보드 지지대 (280)를 더 구비하는 것이 바람직하며, 상기 센서보드(140)는 내부가 비어 있는 측면 보호캡(290)과 상부 보호캡(295)에 감싸지도록 구성함으로써 센서보드(140)가 외부 환경으로부터 보호될 수 있도록 구성하는 것이 바람직하다.In addition, the
상기에서 설명 및 도시한 회전 장치는 바람직한 하나의 일실시예에 해당하며 따라서, 상술한 목적을 달성 가능한 범위에서 다양하게 조립 설계될 수 있음은 당업자에게 자명하다.It will be apparent to those skilled in the art that the rotating device described and illustrated in the above corresponds to one preferred embodiment and thus can be variously assembled and designed in a range capable of achieving the above-described object.
도 2는 본 발명에 따른 방위각 측정 장치를 통해 방위각을 산출해 나가는 흐름을 도시한 블록 순서도이고, 도 3은 각속도 센서를 이용하여 현 촬영 지점의 방위각을 산출하는 구체적인 방법을 도시한 블록 순서도이다.2 is a block flow diagram illustrating a flow of calculating an azimuth angle through an azimuth measuring device according to the present invention, and FIG. 3 is a block flowchart illustrating a specific method of calculating an azimuth angle of a current photographing point using an angular velocity sensor.
이하에서는 도 2 및 도 3을 참조하여, 본 발명에 따른 방위각 측정 장치를 통해 각 지역의 유효 방위각을 산출해 나가는 방법에 대하여 상세히 설명하도록 한다.Hereinafter, a method of calculating an effective azimuth angle of each region through the azimuth measuring device according to the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 2 and 3.
(1) 각속도 센서 보정값 산출 단계(S10)(1) angular velocity sensor correction value calculating step (S10)
센서보드를 360°회전시킨 후, 상기 센서보드에 장착된 각속도 센서를 통해 센서보드의 각속도를 산출하고, 또한 상기 센서보드의 1 회전(360°)에 소요된 시간을 이용하여 센서보드의 각속도를 계산하는 연산을 수행한다.After rotating the sensor board by 360 °, the angular velocity of the sensor board is calculated through the angular velocity sensor mounted on the sensor board, and the angular velocity of the sensor board is measured using the time required for one rotation (360 °) of the sensor board. Perform the calculation operation.
먼저, 센서보드에 장착된 각속도 센서를 통해 상기 센서보드의 각속도를 산출하는 방법은 센서보드의 1 회전 동안 각속도 센서가 읽어들인 각속도값을 합산한 후, 상기 합산에 사용된 각속도값의 개수로 나눠줌으로써 산출한다.First, the method for calculating the angular velocity of the sensor board through the angular velocity sensor mounted on the sensor board sums the angular velocity values read by the angular velocity sensor during one revolution of the sensor board, and then divides the number by the number of angular velocity values used in the summation. Calculate by giving.
다음으로, 센서보드의 1 회전(360°)에 소요된 시간을 이용하여 상기 센서보드의 각속도를 산출하는 방법은 센서보드에 장착된 포토 커플러를 이용하여 센서보드의 1회전 동작 여부 및 1회전에 소요된 시간을 측정한 후, 1회전에 해당하는 각도(즉, 360°)를 상기 소요 시간으로 나눠줌으로써 산출한다.Next, the method for calculating the angular velocity of the sensor board using the time required for one rotation (360 °) of the sensor board is to determine whether the sensor board rotates and whether the sensor board rotates once using the photo coupler mounted on the sensor board. After measuring the time required, it is calculated by dividing the angle corresponding to one revolution (ie, 360 °) by the required time.
각속도 센서 보정값은 각속도 센서를 이용해 산출한 센서보드의 각속도를 회전 소요시간을 측정해 산출한 센서보드의 각속도로 나눠준 값으로서, 이는 후술할 방위각 변화량 계산시 각속도 센서 장비에 따른 편차를 보정하기 위한 고유값으로 사용된다.The angular velocity sensor correction value is a value obtained by dividing the angular velocity of the sensor board calculated by the angular velocity sensor by the angular velocity of the sensor board, which is calculated by measuring the rotation time. Used as an eigenvalue.
(2) 각속도 센서를 통한 방위각 변화량 산출 단계(2) Step of calculating azimuth change amount through angular velocity sensor
도로변을 이동 중인 차량이 회전을 하게되면 상기 차량에 탑재된 카메라(10)로부터 획득되는 각각의 사진에 해당하는 방위각 역시 변하게 된다.When the vehicle moving along the roadside rotates, the azimuth angle corresponding to each picture obtained from the
각속도 센서를 통한 방위각 산출 단계는 상술한 바와 같이 차량의 회전 이동에 따라 변화하는 방위각을 산출하되, 각속도 센서로부터 출력되는 각속도 정보와 기준 방위각을 이용하여 현 촬영 지점의 유효 방위각을 산출하는 단계이다.The azimuth angle calculation step using the angular velocity sensor calculates an azimuth angle that changes according to the rotational movement of the vehicle as described above, and calculates an effective azimuth angle of the current photographing point using the angular velocity information and the reference azimuth angle output from the angular velocity sensor.
상기 "기준 방위각"이란 현재 촬영 중인 지점의 이전 지점에서 본 발명의 방위각 측정 장치 및 방법을 통해 확보된 유효 방위각을 지칭하는 것으로서, 자세한 것은이하에서 설명하기로 한다.The "reference azimuth angle" refers to an effective azimuth angle secured by the azimuth measuring device and method of the present invention at a point before the current photographing point, which will be described in detail below.
상기 각속도 센서와 기준 방위각을 이용하여 현 촬영 지점의 유효 방위각을 산출하기 위하여는 먼저, 차량의 회전 발생시 상기 각속도 센서로부터 측정되는 각속도 정보를 이용해 상기 차량의 회전각 즉, 방위각 변화량을 계산하는 단계(S21)가 필요하다.In order to calculate the effective azimuth of the current photographing point by using the angular velocity sensor and the reference azimuth, first, calculating a rotation angle of the vehicle, that is, an azimuth change amount using the angular velocity information measured by the angular velocity sensor when the rotation of the vehicle occurs; S21) is required.
상기 회전각(방위각 변화량)은 회전 운동 발생시 측정되는 각속도의 적분연 산을 통해 산출할 수 있다. 그러나, 각속도 센서는 장비마다 어느정도 편차를 갖고 있기 때문에 차량에 설치된 특정 각속도 센서를 통해 산출된 방위각 변화량은 해당 각속도 센서의 편차를 고려하여 보정하는 과정이 필요하다.The rotation angle (azimuth angle change amount) may be calculated through an integral calculation of the angular velocity measured when the rotation motion occurs. However, since the angular velocity sensor has some deviation for each equipment, the azimuth change amount calculated by the specific angular velocity sensor installed in the vehicle needs to be corrected in consideration of the deviation of the angular velocity sensor.
상기 방위각 변화량의 보정은 상술한 각속도 센서 보정값을 통하여 보정이 이루어진다. 즉, 각속도 센서를 통해 산출된 방위각 변화량을 상기 각속도 센서 보정값으로 나눠주게 되면(S22), 사용된 각속도 센서 장비의 편차가 제거된 방위각 변화량을 획득할 수 있다. 이를 "유효 방위각 변화량" 이라 칭하기로 한다.The correction of the azimuth change amount is performed through the above-described angular velocity sensor correction value. That is, when the azimuth change amount calculated by the angular velocity sensor is divided by the angular velocity sensor correction value (S22), the azimuth change amount from which the deviation of the used angular velocity sensor equipment is removed can be obtained. This is referred to as "effective azimuth change amount".
이하에서는, 상술한 과정을 통해 산출된 유효 방위각 변화량과 기준 방위각을 이용해 현 촬영 지점의 실질적인 방위각에 해당하는 유효 방위각을 획득해 나가는 방법에 대하여 설명하도록 한다.Hereinafter, a method of acquiring an effective azimuth corresponding to the actual azimuth of the current photographing point using the effective azimuth change and the reference azimuth calculated through the above-described process will be described.
해당 지점의 촬영 사진에 매칭되는 유효 방위각을 획득하기 위하여는 먼저, 상술한 각속도 센서 방위각을 산출한 후 이를 지자기 센서 방위각과 비교하는 과정이 필요하다.In order to obtain an effective azimuth that matches the photographed image of the spot, first, the above-described angular velocity sensor azimuth is calculated and then compared with the geomagnetic sensor azimuth.
(3) 각속도 센서 방위각 산출 단계(S20)(3) angular velocity sensor azimuth calculation step (S20)
각속도 센서 방위각이란 각속도 센서로부터 입력받는 각속도 정보를 이용해 산출한 현 촬영 지점의 방위각으로서, 구체적으로는 상술한 유효 방위각 변화량을 이전 지점에서 확보된 기준 방위각에 가감(加減)함(S23)으로써 산출된다.The angular velocity sensor azimuth is the azimuth of the current photographing point calculated using the angular velocity information received from the angular velocity sensor. Specifically, the angular velocity sensor azimuth is calculated by adding or subtracting the above-described effective azimuth change amount to the reference azimuth obtained from the previous point (S23). .
(4) 비교 연산(S30) 및 동기화(S40) 단계(4) comparison operation (S30) and synchronization (S40) step
전술한 과정을 통해 산출된 특정 각속도 센서 방위각에 해당하는 촬영 지점에 있어서, 본 발명의 연산 모듈(100)은 상기 촬영 지점에 대한 지자기 센서 방위각 정보도 입력받게 된다.In the photographing point corresponding to the specific angular velocity sensor azimuth calculated through the above-described process, the
본 발명의 비교 연산 및 동기화 단계는 특정 지점에서 산출된 각속도 센서 방위각과 지자기 센서로부터 측정된 지자기 센서 방위각을 비교한 후, 상기 각속도 센서 방위각을 상기 지자기 센서 방위각에 동기화하는 과정을 의미한다.The comparison operation and the synchronizing step of the present invention refers to a process of synchronizing the angular velocity sensor azimuth calculated from a geomagnetic sensor with the geomagnetic sensor azimuth measured from a geomagnetic sensor, and then synchronizing the angular velocity sensor azimuth with the geomagnetic sensor azimuth.
구체적으로 살펴보면, 상기 각속도 센서를 통해 산출된 방위각과 상기 지자기 센서로부터 검출된 방위각을 비교하여 소정 조건의 만족 여부를 판단하고, 상기 판단 결과 상기 소정 조건을 만족하면 유효 방위각으로 판단하여 상기 각속도 센서 방위각을 상기 지자기 센서 방위각에 동기화시킨다.Specifically, by comparing the azimuth angle calculated by the angular velocity sensor and the azimuth angle detected by the geomagnetic sensor, it is determined whether a predetermined condition is satisfied, and if the predetermined condition is satisfied, it is determined as an effective azimuth angle. Is synchronized to the geomagnetic sensor azimuth.
동기화된 방위각은 현 촬영 지점에 대한 유효 방위각으로 사용되고, 동시에 상술한 각속도 센서 방위각 산출시 필요한 기준 방위각으로 재설정(S50)된다.The synchronized azimuth is used as the effective azimuth with respect to the current photographing point, and at the same time, is reset to the reference azimuth necessary for calculating the above-described angular velocity sensor azimuth.
즉, 상기 소정의 조건을 만족하여 동기화가 완료된 방위각은 현 지점에서 촬영된 사진에 매칭될 유효 방위각이면서, 동시에 다음 촬영 지점(즉, 차량의 회전 등으로 방위각이 변화된 지점)에서 각속도 센서 방위각 산출시 필요한 기준 방위각으로 재설정되는 것이다.That is, when the azimuth angle of which synchronization is completed by satisfying the predetermined condition is an effective azimuth angle to be matched with the photograph taken at the current point, and at the same time, the angular velocity sensor azimuth angle is calculated at the next shooting point (that is, the point where the azimuth angle is changed due to the rotation of the vehicle). It is reset to the required reference azimuth.
또한, 상기 "소정의 조건"이란 상기 각속도 센서 방위각과 상기 지자기 센서 방위각이 일치하는 경우를 지칭하며, 상기 "일치하는 경우"가 의미하는 바는 상기 각속도 센서 방위각과 상기 지자기 센서 방위각이 소수점 이하까지 완벽하게 일치하는 경우는 물론 작업자가 설정한 편차 허용 범위(예컨데, ±0.05) 내에서 상기 각속도 센서 방위각과 상기 지자기 센서 방위각이 일치하는 경우도 포함한다.In addition, the "predetermined condition" refers to the case where the angular velocity sensor azimuth angle and the geomagnetic sensor azimuth angle coincide, and the "matching case" means that the angular velocity sensor azimuth angle and the geomagnetic sensor azimuth angle are below a decimal point. This includes the case where the angular velocity sensor azimuth and the geomagnetic sensor azimuth coincide within a deviation allowable range (for example, ± 0.05) set by the operator.
만약, 상기 비교 연산 결과 상기 각속도 센서 방위각과 지자기 센서 방위각이 상기 소정의 조건을 만족하지 못한다면 다음과 같이 처리 진행된다.If, as a result of the comparison operation, the angular velocity sensor azimuth angle and the geomagnetic sensor azimuth angle do not satisfy the predetermined condition, the process proceeds as follows.
두 개의 방위각이 상기 소정의 조건을 만족하지 못하고 있다는 것은 현재 촬영 지점에 자기장에 영향을 미치는 구조물 등이 나타나 지자기 센서가 오작동하여 잘못된 방위각을 출력하고 있음을 의미한다.If the two azimuth angles do not satisfy the predetermined condition, a structure or the like affecting the magnetic field appears at the current photographing point, indicating that the magnetic sensor malfunctions and outputs an incorrect azimuth angle.
따라서, 상기와 같이 경우 연산 모듈(100)은 비교 연산 과정을 다시 반복함으로써 두 개의 방위각이 일치 여부를 다시 확인하는 작업을 수행하고, 지자기 센서가 구조물의 영향을 벗어나 옳바르게 작동하게 되어 두 개의 방위각이 일치됨을 확인하면, 상술한 동기화 작업을 실시함으로써 기준 방위각 및 유효 방위각을 최종적으로 확보할 수 있게 된다.Therefore, in the case described above, the
전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 방위각 측정 장치는 촬영을 위하여 이동 중인 차량에 설치된 각속도 센서와 지자기 센서로부터 각속도 정보 및 방위각 정보를 입력받고, 이를 근거로 산출되는 각속도 센서 방위각과 지자기 센서 방위각을 비교 연산 및 동기화하는 작업을 수행하고, 차량의 이동 및 회전으로 방위각에 변화가 발생할 시 마다 상기 작업을 반복 실행함으로써 각각의 촬영 사진에 정확하게매칭되는 방위각을 수집해 갈 수 있게 된다.As described above, the azimuth measuring device according to the present invention receives angular velocity information and azimuth information from an angular velocity sensor and a geomagnetic sensor installed in a moving vehicle for photographing, and compares the angular velocity sensor azimuth and geomagnetic sensor azimuth calculated based on the same. It is possible to collect azimuths that are precisely matched to each photograph by performing the calculation and synchronization, and repeatedly performing the above operation whenever a change in the azimuth angle occurs due to the movement and rotation of the vehicle.
이상에서, 본 발명의 바람직한 실시예를 들어 설명 및 도시하였으나, 다음의 청구범위의 기술적 사상 및 범위로부터 이탈되지 않고서 여러가지 변경 및 변화가 가해질 수 있는 것을 자명한 일이다. 이와 같이 변형된 실시예들은 본 발명의 사상 및 범위로부터 개별적으로 이해되어져서는 안되며, 본 발명에 첨부된 청구범위 안에 속한다고 해야 할 것이다.In the above, although the preferred embodiment of the present invention has been described and illustrated, it is obvious that various changes and changes can be made without departing from the spirit and scope of the following claims. Such modified embodiments should not be understood individually from the spirit and scope of the present invention, but should fall within the claims appended to the present invention.
도 1 은 본 발명에 따른 지리 정보 파노라마 사진의 제작을 위한 방위각 측정 장치의 시스템 구성을 도시한 블록 구성도.1 is a block diagram illustrating a system configuration of an azimuth measuring device for producing a geographic information panoramic photo according to the present invention.
도 2는 본 발명에 따른 방위각 측정 장치를 통해 방위각을 산출해 나가는 흐름을 도시한 블록 순서도.Figure 2 is a block flow diagram illustrating a flow of calculating the azimuth angle through the azimuth measuring device according to the present invention.
도 3은 각속도 센서를 이용하여 현 촬영 지점의 방위각을 산출하는 구체적인 방법을 도시한 블록 순서도.3 is a block flow diagram illustrating a specific method of calculating an azimuth angle of a current photographing point using an angular velocity sensor.
도 4는 본 발명의 회전 장치의 일실시예를 도시한 분해사시도.Figure 4 is an exploded perspective view showing one embodiment of a rotating device of the present invention.
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