KR101223940B1 - Method of distinguishing neighbor relationship between two cells which are located at any distance in multiple-resolution octree structure - Google Patents
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Abstract
본 발명은 다중해상도 옥트리 구조에서의 임의의 거리로 떨어진 두 셀들 간의 이웃관계 판별방법에 대한 것으로서, 특히 단순한 산술과 GCD 작동을 이용하여 단순하고 빠르게 인접한 두 셀들간의 이웃관계를 판별할 수 있는 다중해상도 옥트리 구조에서의 임의의 거리로 떨어진 두 셀들 간의 이웃관계 판별방법에 관한 것이다. 본 발명은 단순한 산술과 GCD 작동을 이용하여 단순하고 빠르게 두 셀들 간의 이웃관계를 판별할 수 있는 다중해상도 옥트리 구조에서의 임의의 거리로 떨어진 두 셀들 간의 이웃관계 판별방법을 제공할 수 있다.The present invention relates to a method of determining a neighbor relationship between two cells spaced at an arbitrary distance in a multi-resolution octree structure. In particular, the present invention relates to a method of determining neighboring relationships between two adjacent cells simply and quickly using simple arithmetic and GCD operations. The present invention relates to a method for determining a neighbor relationship between two cells spaced at a certain distance in a resolution octree structure. The present invention can provide a method of determining a neighbor relationship between two cells spaced at an arbitrary distance in a multi-resolution octree structure capable of determining a neighbor relationship between two cells simply and quickly using simple arithmetic and GCD operation.
Description
본 발명은 다중해상도 옥트리 구조에서의 임의의 거리로 떨어진 두 셀들 간의 이웃관계 판별방법에 대한 것으로서, 특히 단순한 산술과 GCD 작동을 이용하여 단순하고 빠르게 인접한 두 셀들간의 이웃관계를 판별할 수 있는 다중해상도 옥트리 구조에서의 임의의 거리로 떨어진 두 셀들 간의 이웃관계 판별방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for determining neighboring relations between two cells spaced at arbitrary distances in a multiresolution octree structure. The present invention relates to a method for determining a neighbor relationship between two cells spaced at a certain distance in a resolution octree structure.
셀 점유 지도의 모양으로 3차원 작업공간을 모델링하는 방법인 다중 해상도 옥트리 표현(Multi-resolution Octree Representation, MOR)은 가장 기준에 맞는 방법의 하나로 인정받고 있다. 하지만, 셀을 기본으로 하는 표현으로서 다중 해상도 옥트리 표현은 3차원 작업공간의 특징적인 엔터티로서 디파이닝 대상인 벽, 장애물, 자유 공간 등을 표현하는데 내재적인 제한을 가지고 있다.Multi-resolution Octree Representation (MOR), a method of modeling a three-dimensional workspace in the form of a cell occupancy map, is recognized as one of the best standards. However, as a cell-based representation, the multi-resolution octree representation is a characteristic entity of the three-dimensional workspace and has inherent limitations in expressing the walls, obstacles, and free spaces to be definable.
기존의 두 셀들 간의 이웃 검출 방법은 사멧에 의해 제안된 "H. Samet The Design and Analysis of Spatial Data Structures Reading, MA: Addison-Wesley, 1990."이 있다. 사멧은 공통 앤세스터의 검색을 기반으로 포인터 옥트리를 위한 주어진 방향에서 인근 셀을 발견하는 방법을 제안했다. 브장송은 "J. E. Besanㅷon, Vision par Ordinateur en Deux et Trois Dimensions. Paris, France: Eyrolles, 1988, pp. 341-353."에서 알고리듬의 변경과 인코딩 기술을 제안하였다. 또한, 볼라드와 브라운은 "I. Gargantini, Linear oct-trees for fast processing of three-dimensional objects, Computer Graphics and Image Processing 20 (1982) 365-374."에서 초기 셀에서부터 공통 앤세스터(ancestor)까지 트리 구조에서 이웃을 찾기 위한 역행 기법을 제안했다. 이 방법은 트리의 순환 구조를 기반으로 두 개의 셀 사이에 인접하는 상태를 검증하기 위한 논리 기능으로부터 역추적을 최소로 하기 위해 설계되었다. 보로스가 제안한 "Vㆆrㆆs. J, "A strategy for repetitive neighbor finding in octree representations," Image and vision computing,2000,18(14): pp. 1085-1091"에서 표현의 양쪽 외형으로부터 반복적인 이웃 찾기 이득의 이진 코드의 위치를 이용한 옥트리를 찾는 방법에 기반한 매트릭스를 제안하였다. 페이예는 "Payeur, P., "An Optimized Computational Technique for Free Space Localization in Probabilistic Environment Models", IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement, vol. 55, no 5, pp.1734-1746, October 2006."에서 최인접 셀에게 각각 다중 해상도 옥트리 표현의 26가지 방향을 찾는 방법을 제안하였다. 여기서, 일반적으로 인접하는 규칙 세트는 룩업표로서 암호화된 셀과 일련의 수학규칙의 계층적 어드레싱 방식을 제안하였다. 또한, 방향과 가능성의 규칙 세트 사이에 대한 관계가 규정될 때 선택된 셀이 다른 셀과 인접하는 것을 동시에 이용하였다.The existing neighbor detection method between two cells is "S. Samet The Design and Analysis of Spatial Data Structures Reading, MA: Addison-Wesley, 1990." proposed by Samet. Samet proposed a method of finding neighboring cells in a given direction for pointer octrees based on a search of common ancestors. Besançon proposed an algorithm change and encoding technique in "J. E. Besan'on, Vision par Ordinateur en Deux et Trois Dimensions. Paris, France: Eyrolles, 1988, pp. 341-353." Bollard and Brown also described the tree from the initial cell to the common ancestor in "I. Gargantini, Linear oct-trees for fast processing of three-dimensional objects, Computer Graphics and Image Processing 20 (1982) 365-374." We proposed a retrograde technique for finding neighbors in structures. This method is designed to minimize backtracking from the logic function to verify the neighboring state between two cells based on the tree's circular structure. Boros's proposed "V ㆆ r ㆆ s. J," A strategy for repetitive neighbor finding in octree representations, "Image and vision computing, 2000, 18 (14): pp. 1085-1091" We propose a matrix based on the method of finding octrees using the location of binary code of neighbor search gain. Fayye, Choi, in "Payeur, P.," An Optimized Computational Technique for Free Space Localization in Probabilistic Environment Models ", IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement, vol. 55,
상술한 방법들 이외에도 물체 인식에 관한 많은 연구들이 알려져 있다. 그러나, 알려진 방법들은 인접한 셀을 간단하고 빠르게 판별하기에는 무리가 있다.In addition to the methods described above, many studies on object recognition are known. However, known methods are difficult to determine simply and quickly adjacent cells.
본 발명의 목적은 옥트리 구조에서 임의의 거리로 떨어진 두 옥트리 셀의 이웃관계를 간단하고 빠르게 판별할 수 있는 방법을 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a simple and fast method for determining the neighbor relationship between two octree cells separated by an arbitrary distance from an octree structure.
상술한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 옥트리 셀들의 주소를 인코딩하는 단계와, 상기 인코딩된 옥트리 셀들의 주소를 좌표값으로 인코딩하는 단계, 및 상기 좌표값으로 인코딩된 옥트리 셀들의 이웃관계를 판별하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중해상도의 옥트리 구조에서 임의의 거리로 떨어진 두 셀들 간의 이웃관계 판별방법을 제공한다. 상기 옥트리 셀들의 주소를 인코딩하는 단계는, 옥트리 구조 내의 각 옥트리 셀에 옥트리 깊이 레벨에 따라 값이 증가되는 고유한 주소값을 부여하여, 옥트리 구조 내의 이웃하는 옥트리 셀들간의 주소 차이값이 일정한 수열적 규칙성을 나타내도록 옥트리 셀들의 주소를 인코딩하는 단계를 포함한다. 상기 인코딩된 옥트리 셀들의 주소를 좌표값으로 인코딩하는 단계는, 상기 수열적 규칙성을 이용하여 상기 선택된 옥트리 셀과 대칭관계에 있는 옥트리 셀의 주소값을 얻어내고, 상기 선택된 옥트리 셀과 상기 대칭관계에 있는 옥트리 셀을 옥트리 좌표계에 표현되는 좌표값으로 인코딩하는 단계를 포함한다. 상기 좌표값으로 인코딩된 옥트리 셀들의 이웃관계를 판별하는 단계는, 상기 좌표값으로 인코딩된 두 개의 옥트리 셀들 간의 거리를 계산하여 서로 이웃인지 아닌지를 판별하는 단계를 포함한다. 상기 인코딩된 옥트리 셀들의 주소를 좌표값으로 인코딩하는 단계는, 옥트리 셀의 상단, 좌측, 뒤쪽 구석을 기준으로 1부터 8까지의 양의 정수에 의해 주소를 부여하는 단계와,In order to achieve the above object, the present invention provides a method for encoding an address of octree cells, encoding an address of the encoded octree cells to a coordinate value, and determining neighboring relationships of the octree cells encoded to the coordinate value. In the multi-resolution octree structure characterized in that it comprises a step of providing a method for determining the neighbor relationship between two cells separated by a certain distance. The encoding of the address of the octree cells may include assigning a unique address value to each octree cell in the octree structure according to the octree depth level, such that the address difference between neighboring octree cells in the octree structure is constant. Encoding the address of the octree cells to indicate thermal regularity. The encoding of the address of the encoded octree cells into a coordinate value may include obtaining an address value of an octree cell that is symmetrical with the selected octree cell by using the sequence regularity, and obtaining a symmetric relationship with the selected octree cell. And encoding an octree cell in the coordinate value represented in the octree coordinate system. The determining of neighboring relationships of the octree cells encoded with the coordinate values includes calculating a distance between two octree cells encoded with the coordinate values and determining whether the neighboring cells are neighbors with each other. Encoding the address of the encoded octree cells into a coordinate value may include assigning an address by a positive integer from 1 to 8 based on upper, left, and rear corners of the octree cell;
상기 옥트리 셀의 옥트리 깊이 레벨에 따라 반복적으로 주소값의 자릿수를 증가시켜 기존 자릿수의 주소값 뒤에 새로운 자릿수의 주소값을 추가하는 단계를 포함한다. 상기 인코딩된 옥트리 셀들의 주소를 좌표값으로 인코딩하는 단계는, 옥트리 셀을 작게 분할하여 옥트리 깊이 레벨을 증가시키는 단계를 포함한다. 상기 인코딩된 옥트리 셀들의 주소를 좌표값으로 인코딩하는 단계는, 옥트리 셀의 무게중심을 원점으로 하여 좌우 방향을 x축, 상하 방향을 y축, 전후 방향을 z축으로 하는 옥트리 좌표계를 설정하는 단계와, 옥트리 구조 내의 이웃한 옥트리 셀들에 부여된 주소값이 상기 옥트리 좌표계의 x축, y축, z축 방향을 기준으로 하는 방향성을 갖도록하는 단계를 포함한다. 상기 옥트리 구조 내의 이웃한 옥트리 셀들의 주소 차이값이 갖는 수열적 규칙성은, x축 방향 옥트리 셀의 주소 차이값의 증감값 집합 , y축 방향 옥트리 셀의 주소 차이값의 증감값 집합 , z축 방향 옥트리 셀의 주소 차이값의 증감값 집합 중 어느 하나에 속하는 증감값 패턴을 갖고, 각 축의 증가방향으로는 +값이며, 각 축의 감소방향으로는 -값이다. 상기 주소 차이값의 증감값은 이며, 상기 는 연산되는 x축과 y축 및 z축 중 어느 하나이고, 상기 는 인덱스이며, 상기 는 각 축에 대한 깊이 레벨 0인 ADV이며 x축일 때 1, y축일 때 4, z축일 때 2의 값을 가진다. 상기 인코딩된 옥트리 셀들의 주소를 좌표값으로 인코딩하는 단계는, 유효한 이웃 셀의 주소값이 되기 위한 기본적인 규칙조건과, 대칭위치에 있는 옥트리 셀의 주소를 규칙적으로 대체할 수 있는 유효숫자가 저장된 대칭셀의 유효숫자 테이블을 이용하여 이웃셀들의 주소값을 찾아내는 것을 특징으로 하며, 상기 유효한 이웃 셀의 주소값이 되기 위한 기본조건은, 1부터 8까지의 양의 정수만 주소 인코딩에 사용되는 제1조건, 주소의 길이는 반드시 같아야 하는 제2조건, 주소의 맨 마지막의 한 자리 숫자는 동일하지 않아야 하는 제3조건, 주소의 각 자리의 숫자는 유효숫자 테이블에 따른 숫자만 위치하는 제4조건을 포함한다. 상기 인코딩된 옥트리 셀들의 주소를 좌표값으로 인코딩하는 단계는, 에 의해 수행되며, 상기 는 연산되는 x축과 y축 및 z축 중 어느 하나이고, 상기 는 인덱스이며, 상기 는 각 축에 대한 깊이 레벨 0인 ADV이며 x축일 때 1, y축일 때 4, z축일 때 2의 값을 가진다. 상기 좌표값으로 인코딩된 옥트리 셀들의 이웃관계를 판별하는 단계는, 에 의해 수행되며, 상기 는 2진수를 10진수로 변환하는 것을 의미하며, 상기 는 연산되는 x축과 y축 및 z축 중 어느 하나를 의미하고, 상기 는 선택된 주소이며, 상기 는 각 축 어레이의 최대 인덱스이고, 상기 는 각 축에 대한 깊이 레벨 0인 ADV이며 x축일 때 1, y축일 때 4, z축일 때 2의 값을 가진다.Repeatingly increasing the number of digits of the address value according to the octree depth level of the octree cell and adding the new digit address value after the existing digit address value. Encoding the address of the encoded octree cells into a coordinate value includes dividing the octree cells into small pieces to increase the octree depth level. The encoding of the encoded octree cells into coordinates may include setting an octree coordinate system having the left and right directions as the x-axis, the up and down directions as the y-axis, and the front and rear directions as the z-axis, based on the center of gravity of the octree cells. And making the address values assigned to neighboring octree cells in the octree structure have a direction based on the x-axis, y-axis, and z-axis directions of the octree coordinate system. The sequence regularity of the address difference values of neighboring octree cells in the octree structure is a set of increase and decrease values of the address difference values of the octree cells in the x-axis direction. set of increments of address difference value of octree in y-axis direction set of increments of address difference value of octree in z-axis direction It has a value increasing / lowering pattern belonging to any one of them, and is positive in the increasing direction of each axis and negative in the decreasing direction of each axis. The increase / decrease value of the address difference value is And said Is any one of the x-axis, the y-axis, and the z-axis to be calculated. Is an index, and Is an ADV with a depth level of 0 for each axis and has a value of 1 for the x-axis, 4 for the y-axis, and 2 for the z-axis. The encoding of the address of the encoded octree cells into a coordinate value includes a basic rule condition for becoming an address value of a valid neighbor cell, and a symmetric storing significant figures that can regularly replace an address of an octree cell at a symmetric position. The address value of neighboring cells is found by using a significant number table of a cell. The basic condition for becoming an address value of a valid neighbor cell is a first condition in which only positive integers from 1 to 8 are used for address encoding. , A second condition that the length of the address must be the same, a third condition that the last digit of the address must not be the same, and a fourth condition where only the number in the significant digits table is located. do. Encoding the address of the encoded octree cells into a coordinate value, Is performed by and said Is any one of the x-axis, the y-axis, and the z-axis to be calculated. Is an index, and Is an ADV with a depth level of 0 for each axis and has a value of 1 for the x-axis, 4 for the y-axis, and 2 for the z-axis. The step of determining the neighbor relationship of the octree cells encoded by the coordinate value, Is performed by and said Means convert a binary number to a decimal number, Means any one of the x-axis, y-axis, and z-axis to be calculated, Is the selected address, Is the maximum index of each axis array, Is an ADV with a depth level of 0 for each axis and has a value of 1 for the x-axis, 4 for the y-axis, and 2 for the z-axis.
본 발명은 단순한 산술과 GCD 작동을 이용하여 단순하고 빠르게 두 셀들 간의 이웃관계를 판별할 수 있는 다중해상도 옥트리 구조에서의 임의의 거리로 떨어진 두 셀들 간의 이웃관계 판별방법을 제공할 수 있다.The present invention can provide a method of determining a neighbor relationship between two cells spaced at an arbitrary distance in a multi-resolution octree structure capable of determining a neighbor relationship between two cells simply and quickly using simple arithmetic and GCD operation.
도 1은 본 발명에 따른 다중해상도의 옥트리 구조에서 임의의 거리로 떨어진 두 셀들 간의 이웃관계 판별방법의 개념도.
도 2는 본 발명에 따른 옥트리 구조의 주소 인코딩 방법의 개념도이다.
도 3은 본 발명에 따른 옥트리 좌표도이다.
도 4는 본 발명에서 x축과 y축 및 z축의 주소 어레이의 예시 개념도이다.
도 5는 본 발명에서 MOR에서 이웃한 옥트리 셀 결정 방법의 예시 개념도이다.
도 6은 본 발명에서 가장 근접하게 이웃한 ADV 관계의 예시 개념도이다.
도 7은 본 발명에서 3DWM 환경에서의 실험모습을 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명에서 3DWM의 MOR에서 옥트리 군집화 결과를 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명에서 실험1에 따른 옥트리 점군화의 결과를 도시한 도면이다.
도 10은 본 발명에서 실험2에 따른 옥트리 점군화 결과를 도시한 도면이다.1 is a conceptual diagram of a neighbor relationship determination method between two cells spaced at an arbitrary distance in a multi-resolution octree structure according to the present invention.
2 is a conceptual diagram of an address encoding method of an octree structure according to the present invention.
3 is an octree coordinate diagram according to the present invention.
4 is an exemplary conceptual diagram of an address array of x, y, and z axes in the present invention.
5 is an exemplary conceptual diagram of a method for determining neighboring octree cells in a MOR according to the present invention.
6 is an exemplary conceptual diagram of the nearest neighboring ADV relationship in the present invention.
7 is a view showing an experimental appearance in a 3DWM environment in the present invention.
8 is a view showing the octree clustering results in the MOR of the 3DWM in the present invention.
9 is a view showing the results of octree point grouping according to
10 is a view showing the octree point grouping results according to
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상의 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
It will be apparent to those skilled in the art that the present invention may be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, It is provided to let you know. Like reference numerals refer to like elements throughout.
도 1은 본 발명에 따른 다중해상도의 옥트리 구조에서 임의의 거리로 떨어진 두 셀들 간의 이웃관계 판별방법의 개념도이고, 도 2는 본 발명에 따른 옥트리 구조의 주소 인코딩 방법의 개념도이다. 도 3은 본 발명에 따른 옥트리 좌표도이며, 도 4는 본 발명에서 x축과 y축 및 z축의 주소 어레이의 예시 개념도이다. 도 5는 본 발명에서 MOR에서 이웃한 옥트리 셀 결정 방법의 예시 개념도이며, 도 6은 본 발명에서 가장 근접하게 이웃한 ADV 관계의 예시 개념도이다. 도 7은 본 발명에서 3DWM 환경에서의 실험모습을 도시한 도면이며, 도 8은 본 발명에서 3DWM의 MOR에서 옥트리 군집화 결과를 도시한 도면이다. 도 9는 본 발명에서 실험1에 따른 옥트리 점군화의 결과를 도시한 도면이며, 도 10은 본 발명에서 실험2에 따른 옥트리 점군화 결과를 도시한 도면이다.1 is a conceptual diagram of a method of determining a neighbor relationship between two cells spaced apart at an arbitrary distance in a multiresolution octree structure according to the present invention, and FIG. 2 is a conceptual diagram of an address encoding method of an octree structure according to the present invention. FIG. 3 is an octree coordinate diagram according to the present invention, and FIG. 4 is an exemplary conceptual diagram of an address array of x, y, and z axes in the present invention. 5 is an exemplary conceptual diagram of a method for determining neighboring octree cells in a MOR in the present invention, and FIG. 6 is an exemplary conceptual diagram of a neighboring ADV relationship in the present invention. FIG. 7 is a view illustrating an experimental view in a 3DWM environment in the present invention, and FIG. 8 is a view illustrating octree clustering results in a MOR of 3DWM in the present invention. 9 is a view showing the results of octree point grouping according to
본 발명에 따른 다중해상도의 옥트리 구조에서 임의의 거리로 떨어진 두 셀들 간의 이웃관계 판별방법은 도 1에 도시된 바와 같이, 3차원 데이터를 수집하는 단계(S1)와, 주소 인코딩 및 옥트리를 생성하는 단계(S2)와, 옥트리 군집화 단계(S3)를 포함한다.In the multi-resolution octree structure according to the present invention, a neighbor relationship determination method between two cells spaced at an arbitrary distance may include collecting three-dimensional data (S 1 ), generating an address encoding and an octree, as shown in FIG. 1. and the step (S 2), which includes the octree clustering stage (S 3).
3차원 데이터를 수집하는 단계(S1)는 카메라 등을 이용하여 촬영된 영상을 기초로 3차원 데이터를 수집한다.In the step of collecting three-dimensional data (S 1 ), the three-dimensional data is collected based on an image photographed using a camera or the like.
주소 인코딩 및 옥트리를 생성하는 단계(S2)는 수집된 3차원 데이터를 이용하여 주소 인코딩을 하며 옥트리를 생성한다. 이러한 주소 인코딩 및 옥트리를 생성하는 단계(S2)는 옥트리 셀들의 주소를 인코딩하는 단계(S2-1)와, 인코딩된 옥트리 셀들의 주소를 좌표값으로 인코딩하는 단계(S2-2), 및 이웃관계를 판별하는 단계(S2-3)를 포함한다.In step S 2 of generating an address encoding and an octree, an address encoding is performed using the collected three-dimensional data to generate an octree. This step of encoding and generating an octree (S 2 ) comprises the steps of encoding the addresses of the octree cells (S 2-1 ), encoding the addresses of the encoded octree cells with coordinate values (S 2-2 ), And determining the neighbor relationship (S 2-3 ).
옥트리 셀들의 주소를 인코딩하는 단계(S2-1)는 옥트리 구조 내의 각 셀에 옥트리 깊이 레벨에 따라 값이 증가되는 고유한 주소값을 부여하여, 옥트리 구조 내의 이웃하는 셀들간의 주소 차이값이 일정한 수열적 규칙성을 나타내도록 옥트리 셀들의 주소 인코딩을 실시한다.Encoding the address of the octree cells (S 2-1 ) gives each cell in the octree structure a unique address value whose value increases with the octree depth level, so that the address difference value between neighboring cells in the octree structure is reduced. Address encoding of the octree cells is performed to represent a constant sequence regularity.
이는 도 2에 도시된 바와 같이, x축 면과 y축 면 및 z축 면을 갖는 옥트리 구조에서 x축의 좌측 상단부터 1 내지 8의 양의 정수를 연설한 옥트리 구조의 주소 인코딩이 계속적으로 반복적으로 옥트리 깊이 수준에 의해 번지 값의 숫자를 증가시키는 기존 번지 값의 마지막 숫자에 새로운 정수 번지 값을 더한 '푸쉬 백(push back)'방법을 이용한다. 즉, 도 3에 도시된 바와 같이, 옥트리 셀에서 x축 면의 좌측 상단부터 1, 2, 3, 4가 연설되고, y축 면의 좌측 하단에 7, y축 타면의 우측 하단에 8, z축 일면의 좌측 하단에 5, z축 타면의 우측 하단에 6이 연설된다. 이를 이용하여 옥트리 셀을 예를 들어, 옥트리 셀을 레벨1로 나누면, 옥트리 셀은 두 배가 된다. 이는 도 3에 도시된 바와 같이, 옥트리 셀의 y축면의 좌측 상단의 경우, 옥트리 셀의 번지 3과 근접한 옥트리 셀은 33으로 나타낼 수 있으며, 옥트리 셀의 번지 3과 근접하되 번지 4와도 근접한 옥트리 셀은 34로 나타낼 수 있다. 또한, 옥트리 셀의 번지 3 및 7과 근접한 옥트리 셀은 37로 나타낼 수 있으며, 옥트리 셀의 번지 3 및 8과 근접한 옥트리 셀은 38로 나타낼 수 있다. 또한, 이와 같이 옥트리 셀마다 주소를 부여하여 옥트리 셀 간에 주소의 차이값이 발생된다. 이하에서 본 발명은 옥트리 셀 간의 주소 차이값을 ADV(Address Difference Values)로 정의한다. 또한, 이와 같이 인코딩된 주소는 옥트리 좌표의 z축, y축, x축 방향에 대해 특정한 규칙적인 값을 가지게 된다.As shown in FIG. 2, in the octree structure having the x-axis plane, the y-axis plane, and the z-axis plane, the address encoding of the octree structure that speaks a positive integer from 1 to 8 from the upper left of the x-axis is continuously repeated. The push back method is used to add a new integer address value to the last number of the existing address value, which increases the number of address values by the octree depth level. That is, as shown in FIG. 3, 1, 2, 3, and 4 are spoken from the upper left of the x-axis in the octree cell, and 7, at the lower left of the y-axis, 8, z at the lower right of the y-axis. 5 is spoken at the bottom left of one axis, and 6 at the bottom right of the other z-axis. By using the octree cell, for example, dividing the octree cell by
도 4를 참조하면, 전술된 옥트리 좌표에서와 같이 x축 방향으로 인접한 셀(도 4의 (a))은 1과 2의 주소를 가지게 되며 1의 ADV를 갖게 된다. 이때, 레벨 1의 깊이로 옥트리 셀을 분해할 경우, 1의 주소를 갖는 옥트리 셀은 주소 1의 옥트리 셀과 근접한 11의 주소를 갖는 옥트리 셀과 주소 2의 옥트리 셀과 근접한 12의 주소를 갖는 옥트리 셀로 분해될 수 있다. 또한, 2의 주소를 갖는 옥트리 셀은 주소 1의 옥트리 셀과 근접한 21의 주소를 갖는 옥트리 셀과 주소 2의 옥트리 셀과 근접한 22의 주소를 갖는 옥트리 셀로 분해될 수 있다. 이때, 레벨 2의 깊이에서 이웃한 옥트리 셀은 1과 9의 ADV를 가지게 된다. 레벨 2의 깊이인 옥트리 셀을 레벨 3의 깊이를 갖는 옥트리 셀로 분해할 경우, 옥트리 좌표에서 x축 면은 1, 2, 3, 4의 주소를 가지므로 1과 2의 주소를 갖는 레벨 2의 깊이의 옥트리 셀 주소에서 3과 4의 주소에 대한 방향성을 추가한다. 즉, 11의 주소를 갖는 옥트리 셀은 주소 3의 옥트리 셀과 근접한 131과, 주소 4의 옥트리 셀과 근접한 141로 분해될 수 있다. 또한, 12의 주소를 갖는 옥트리 셀은 주소 3의 옥트리 셀과 근접한 132와, 주소 4의 옥트리 셀과 근접한 142로 분해될 수 있다. 21의 주소를 갖는 옥트리 셀은 주소 3의 옥트리 셀과 근접한 231과, 주소 4의 옥트리 셀과 근접한 241로 분해될 수 있으며, 22의 주소를 갖는 옥트리 셀은 주소 3의 옥트리 셀과 근접한 232와, 주소 4의 옥트리 셀과 근접한 242로 분해될 수 있다. 이때, 레벨 3의 깊이로 분해된 옥트리 셀은 1과 9 및 89의 ADV를 가진다. 이러한 주소 차이값은 분해되는 깊이의 레벨이 증가될수록 특정 패턴을 가지게 되며, 깊이 레벨이 증가될 경우 이전 깊이 레벨에 대한 ADV를 포함한다.Referring to FIG. 4, as in the aforementioned octree coordinates, cells adjacent to each other in the x-axis direction (FIG. 4A) have
표1은 주소 차이값의 특성을 나타낸 것이다. 여기서 인덱스(index) 0이 깊이 레벨 1을 의미한다.Table 1 shows the characteristics of the address differences. Here,
표1을 참조하면, x축에 대해서 깊이의 레벨이 0일 경우 ADV는 1을 가지며, 깊이 레벨이 1일 경우 1과 9의 ADV를 가진다. 또한, 깊이 레벨이 2일 경우 1, 9, 89의 ADV를 가진다. y축에 대해서 깊이의 레벨이 0일 경우 ADV는 4의 값을 가지며, 깊이 레벨이 1일 경우 4와 36의 ADV를 가진다. 또한, z축에 대해서 깊이의 레벨이 0일 경우 2의 ADV를 가지며, 깊이 레벨이 1일 경우 2와 18의 ADV를 가진다. x축의 경우 깊이의 레벨이 3 이상으로 증가될수록 8과 9 사이에 8이 추가되며, y축의 경우 3과 6 사이에 5가 추가되는 양상을 보인다. 또한, z축의 경우 1과 8 사이에 7이 반복적으로 추가된다. 즉, y축의 ADV는 x축의 4배 값을 가지며, z축에 대해서는 2배의 ADV값을 가진다. 이는 아래의 수학식1과 같이 공식화될 수 있다.Referring to Table 1, the ADV has a 1 when the depth level is 0 with respect to the x-axis, and has an ADV of 1 and 9 when the depth level is 1. Also, if the depth level is 2, it has an ADV of 1, 9, 89. If the depth level is 0 for the y-axis, the ADV has a value of 4. If the depth level is 1, the ADV has an ADV of 4 and 36. In addition, when the depth level is 0 with respect to the z-axis, the ADV is 2, and when the depth level is 1, the ADV is 2 and 18. As the depth of the x-axis increases to 3 or more, 8 is added between 8 and 9, and in the y-axis, 5 is added between 3 and 6. In addition, in the z-axis, 7 is repeatedly added between 1 and 8. That is, the ADV of the y-axis has a value four times that of the x-axis, and has an ADV value of twice that of the z-axis. This may be formulated as in
여기서, 는 x축과 y축 및 z축이다. 또한, 는 표1의 인덱스이고, 는 각 축에 대한 깊이 레벨 0인 ADV이며 x축일 때 1, y축일 때 4, z축일 때 2의 값을 가진다.here, Are the x-axis, the y-axis, and the z-axis. Also, Is the index of Table 1, Is an ADV with a depth level of 0 for each axis and has a value of 1 for the x-axis, 4 for the y-axis, and 2 for the z-axis.
수학식1에 따르면, 예를 들어, x축에 대해서 옥트리 셀의 깊이 레벨이 2일 경우, 수학식2의 결과값과 같이 89의 값을 갖게 된다.According to
인코딩된 옥트리 셀들의 주소를 좌표값으로 인코딩하는 단계(S2-2)는 주소 인코딩된 각 옥트리 셀들의 주소 차이값이 갖는 수열적 규칙성을 이용하여, 선택된 옥트리 셀과 대칭관계에 있는 셀의 주소값을 얻어내고 그 둘을 간단한 수학연산을 이용하여 옥트리 좌표계에 표현되는 좌표값으로 인코딩을 실시한다.이는 전술된 옥트리 셀들의 주소를 인코딩하는 단계(S2-1)에서 인코딩된 옥트리 셀 중 선택된 옥트리 셀의 주소를 ADV 특성을 이용하는 옥트리 좌표에 대한 위치를 나타내는 좌표값으로 변환하여 수행될 수 있다. 이러한 값은 이후에 다양한 크기를 가진 옥트리 셀 사이에 직접적이거나 간접적인 인접관계를 이해하는데 유용하다. 이때, 옥트리 좌표의 선택한 셀의 좌표값을 얻기 위해서는 대향 쌍이 필요하다. 대향 쌍은 옥트리 좌표의 x-y 면(x축과 y축이 형성하는 면)과 y-z 면(y축과 z축이 형성하는 면) 및 z-x 면(z축과 x축이 형성하는 면)을 기반으로 상호적으로 정반대 옆에 위치한 한 쌍의 옥트리 셀을 의미한다. 이는 1 내지 8의 주소가 입체적인 옥트리 셀의 특정 방향에서만 보여질 수 있는 특성과 관련되며, 아래의 표2로 요약될 수 있다.Encoding the address of the encoded octree cells into a coordinate value (S 2-2 ) is performed by using the numerical regularity of the address difference value of each of the address encoded octree cells. The address value is obtained and the two are encoded using a simple mathematical operation to the coordinate values represented in the octree coordinate system. This is performed by encoding the addresses of the above-described octree cells (S 2-1 ). This may be performed by converting the address of the selected octree cell into a coordinate value indicating a position with respect to the octree coordinate using the ADV characteristic. This value is later useful for understanding direct or indirect neighboring relationships between octree cells of varying sizes. In this case, in order to obtain coordinate values of the selected cell of the octree coordinates, opposite pairs are required. Opposite pairs are based on the xy plane (the plane formed by the x and y axes) and the yz plane (the plane formed by the y and z axes) and the zx plane (the plane formed by the z and x axes) of the octree coordinates. A pair of octree cells located next to each other opposite to each other. This relates to the property that addresses 1 to 8 can only be seen in certain directions of three-dimensional octree cells, which can be summarized in Table 2 below.
표2는 옥트리 셀에서 대향 숫자를 나타낸 것이다.Table 2 shows opposite numbers in octree cells.
표2를 참조하면, x축 면의 주소 2는 y축의 주소 5 및 z축의 주소 3과 대향된다. 또한, x축 면의 주소 1은 y축의 주소 6 및 z축의 주소 4와 대향된다. 표2를 통해 z축, y축, x축의 요구된 방향에서 선택한 옥트리 셀 주소의 모든 숫자 변환은 대향 쌍을 가져오며, 이는 아래의 수학식3으로부터 생성할 수 있다.Referring to Table 2,
여기서, 는 선택된 주소의 대향 쌍 주소이며, 는 x축과 y축 및 z축이다. 또한, 는 선택된 주소를 의미한다. 이때, 는 표2의 대향 쌍 주소를 포함한다.here, Is the opposite pair address of the selected address, Are the x-axis, the y-axis, and the z-axis. Also, Means selected address. At this time, Contains the opposite pair addresses in Table 2.
또한, 대향 쌍 관계의 두 개의 옥트리 셀 역시 하나의 ADV를 가지며, 이를 대향 쌍의 ADV, 즉, OADV(Opposite pair's ADV)로 정의한다. OADV는 선택된 주소의 대향 쌍 관계에서 주소로부터 그 자체의 추론에 의해 계산될 수 있다. 또한, OADV는 특정 레벨을 가진 옥트리 구조의 z축, y축, x축 중 하나의 축의 선택으로부터 모든 OADV가 특정 축에 유일한 값을 가질 정도로 특징적이다. 이에 따라 옥트리에서 선택한 셀 주소를 일반화할 수 있으며, 이 속성을 이용하는 OADV에 약간의 계산을 통하여 옥트리 구조에 대한 위치를 나타내는 값을 조정한다. 또한, OADV가 상응하는 방향의 초기값의 두배에 의해 나눠진 이 값에 의해 이진 패턴이 얻어지는 것을 관찰할 수 있다. 이때, 0과 사이에 십진수 값 결과는 단정수 값으로, 이러한 이진 패턴의 변환(n은 해당하는 옥트리 구조에서 최대 깊이 레벨 값이다)값은 옥트리 좌표의 좌표값으로 이용될 수 있다. 이는 수학식1과 수학식2를 기반으로 아래의 수학식4와 같이 공식화할 수 있다.In addition, two octree cells of the opposite pair relationship also have one ADV, which is defined as the opposite pair of ADV, that is, OADV (Opposite pair's ADV). The OADV can be calculated by its inference from the address in the opposite pair relationship of the selected address. In addition, OADV is so characteristic that all OADVs have a unique value on a specific axis from the selection of one of the z-axis, y-axis, and x-axis of the octree structure with a certain level. Accordingly, the cell address selected in the octree can be generalized, and the OADV using this attribute is slightly calculated to adjust the value indicating the position of the octree structure. It can also be observed that a binary pattern is obtained by this value divided by twice the initial value of the corresponding direction of the OADV. Where 0 and The decimal value result in between is a single integer value, and the conversion of this binary pattern (n is the maximum depth level value in the corresponding octree structure) can be used as the coordinate value of the octree coordinate. This may be formulated as
여기서, 는 2진수를 10진수로 변환하는 것을 의미하며, 는 연산되는 x축과 y축 및 z축 중 어느 하나를 의미한다. 는 선택된 주소이며, 는 각 축 어레이의 최대 인덱스를 의미한다. 또한, 는 각 축에 대한 깊이 레벨 0인 ADV이며 x축일 때 1, y축일 때 4, z축일 때 2의 값을 가진다.here, Means convert binary to decimal, Denotes any one of the x-axis, the y-axis, and the z-axis to be calculated. Is the selected address, Is the maximum index of each axis array. Also, Is an ADV with a depth level of 0 for each axis and has a value of 1 for the x-axis, 4 for the y-axis, and 2 for the z-axis.
수학식4로부터 좌표값의 부호는 OADV의 동일 부호를 이용하고, 선택된 하나의 옥트리 셀 주소의 z축, y축, x축의 각각의 방향에 대해 하나의 OADV(모두 3개)가 생성될 수 있다. 이러한 좌표값은 옥트리 셀 사이의 거리를 계산하거나 셀의 인접한 관계를 판단하기 위해 이용된다.From
다양한 크기를 가진 무작위로 선택된 2개의 옥트리 셀을 비교할 경우, 2개의 옥트리 셀이 수집된 3차원 데이터에서 하나의 물체에 속하지 않고 2개 중에 하나의 옥트리 셀이 다른 물체에 속하거나, 동일한 물체에 속하여 x축과 y축 및 z축 방향에 대해 일정 거리를 유지할 수 있다. 그리고 동일한 크기를 가진 무작위로 선택된 2개의 옥트리 셀의 경우, 두 개의 옥트리 셀은 동일한 옥트리 셀이거나, 동일한 물체에 속하여 x축과 y축 및 z축 방향에 대해 일정 거리를 유지할 수 있다.When comparing two randomly selected octree cells of varying sizes, two octree cells do not belong to one object in the collected three-dimensional data and one of the two octree cells belongs to another object, or belongs to the same object. It can maintain a certain distance with respect to the x-axis, y-axis and z-axis direction. In the case of two randomly selected octree cells having the same size, the two octree cells may be the same octree cell or may belong to the same object to maintain a certain distance with respect to the x-axis, y-axis, and z-axis directions.
이웃관계를 판별하는 단계(S2-3)는 옥트리 좌표계의 값으로 변경된 크기가 같거나 다른 임의의 두 개의 셀들 간의 거리를 계산하여 서로 이웃인지 아닌지를 판별한다.In the step of determining the neighbor relationship (S 2-3 ), the distance between two arbitrary cells having the same or different size changed to the value of the octree coordinate system is calculated to determine whether they are neighbors with each other.
도 5를 참조하면, 크기가 상이하며 낮은 깊이 레벨인 옥트리 셀을 로 정의하고 이보다 한 단계 높은 깊이 레벨인 옥트리 셀을 로 정의한다. 또한, 두 개의 옥트리 셀의 레벨 사이의 차이를 로 정의하며, 각각의 방향의 OCV의 부호로부터 미리 정의된 보상값을 로 정의할 수 있다. 이때, 보상값 는 옥트리 좌표 내의 OCV의 동일한 양수의 차이로부터 정의되며, 이것은 선택된 두 개의 옥트리 셀은 서로 다르거나 동일함으로부터 동일방향 OCV의 부호일 때 0과 1의 값을 가진다. 물론, 좌표값 중에서 x만을 비교하는 경우 로 정의할 수 있다. 또한, 동일한 방법으로 와 를 계산할 수 있고, 이 방법은 동일한 깊이 레벨로 두개의 다른 레벨을 가진 옥트리 구조의 셀들의 단일화 절차와, 와 및 는 높은 깊이 레벨의 단일화 이후 두 개의 죄표값의 차이의 크기가 된다. 이러한 값은 옥트리 셀의 최대 개수, N을 포함하는 차이의 절대값에 의해 두 개의 옥트리 셀 사이의 거리를 얻을 수 있으며, 높은 깊이 레벨 옥트리 셀들 내로 낮은 깊이 레벨 옥트리 셀들의 분할의 예에서 가상적으로 생성될 수 있다.Referring to FIG. 5, octree cells having different sizes and low depth levels are illustrated. Define an octree cell that is one level deeper. . Also, the difference between the levels of two octree cells The compensation value defined in advance from the sign of the OCV in each direction Can be defined as At this time, the compensation value Is defined from the same positive difference of the OCV in the octree coordinates, which has values of 0 and 1 when the two selected octree cells are different or identical to each other in the same direction OCV. Of course, when comparing only x among coordinate values Can be defined as Also, in the same way Wow In this method, a method of unifying cells of an octree structure having two different levels with the same depth level, Wow And Is the magnitude of the difference between the two sinus values after the unification of the high depth level. This value can be obtained from the example of partitioning low depth level octree cells into high depth level octree cells, which can be obtained by the maximum number of octree cells, the absolute value of the difference including N, Can be.
이 과정은 아래의 수학식 5와 같이 로 표현될 수 있으며, 도 5는 그 예를 보여준다.This process is as shown in
여기서, 는 다른 부호인 두 개의 OCV를 선택했을 때 1이며, 동일한 부호인 두 개의 OCV를 선택했을 때는 0의 값을 가진다. 또한, 는 레벨 L과 레벨 H의 차이값이며, 일 때 의 값을 가진다.here, Is 1 when two OCVs with different signs are selected and has a value of 0 when two OCVs with the same sign are selected. Also, Is the difference between level L and level H, when Lt; / RTI >
도 5에 도시된 바와 같이, 와 처럼 선택된 두 개의 옥트리 셀이 2인 차이값 를 가지면, 수학식5로부터 인 결과값 와, 인 결과값 를 얻을 수 있다. 이 결과는 선택된 두 개의 옥트리 셀 사이의 셀 거리에 직접적으로 사용될 수 있으며, 0은 선택된 두 개의 옥트리 셀이 경계 내에 있거나 선택된 두 개의 옥트리 셀이 겹쳐진 것을 의미한다. 만약, 의 최종거리가 r보다 작을 경우 인접 관계를 가지고 있는 것이며, 사용자가 내부 경계선 거리 r을 1과 동일하게 했을 때 숫자 1은 대부분이 모든 방향으로 인접한 옥트리 셀이다.As shown in Figure 5, Wow Difference between two selected octree cells If from the equation (5) Result Wow, Result Can be obtained. This result can be used directly for the cell distance between two selected octree cells, where 0 means that the two selected octree cells are within the boundary or the selected two octree cells overlap. if, If the final distance of is less than r, then there is a contiguous relationship. When the user makes the inner boundary distance r equal to 1, the
동일한 레벨과 그들의 조합을 가진 선택된 옥트리 셀의 주소를 기본으로 -x, +x, -y, +y, -z 및 +z의 방향으로부터 6개의 ADV 이용하여 26개의 주소를 빠르게 생성할 수 있다. 일반적으로 경계면과 정점에 위치된 옥트리 셀을 제외한 옥트리는 6개의 면과 12개의 경계선 및 8개의 정점을 통하여 최인접 옥트리 셀을 가지고 있다. 여기서, ADV는 본 발명에 따른 다중해상도 옥트리 구조에서의 임의의 거리로 떨어진 두 셀들 간의 이웃관계 판별방법에 의해 6개의 면은 다른 근접한 ADV 이전에 연산되는 것이 필수적이다.Based on the addresses of selected octree cells with the same level and combinations thereof, 26 addresses can be quickly generated using six ADVs from the directions -x, + x, -y, + y, -z and + z. In general, except for octree cells located at boundaries and vertices, the octree has the closest octree cells through six faces, twelve borders, and eight vertices. Here, it is essential that the ADV is computed before the other adjacent ADVs by six neighboring relationship determination methods between two cells spaced at an arbitrary distance in the multi-resolution octree structure according to the present invention.
전술된 방법에 의해 선택된 옥트리 셀 주소의 OADV를 통하여 만들어진 옥트리 좌표값은 상응하는 옥트리 구조의 깊이 레벨이 1열 또는 1행만큼 가질 수 있는 최대 개수의 옥트리 셀을 가진 특수 관계를 가지고 있고, 이 특성은 최대 공통 숫자(Greatest Common Digit, GCD, 이하 GCD라 함) 관계이다.The octree coordinates made through the OADV of the octree cell address selected by the method described above have a special relationship with the maximum number of octree cells that the depth level of the corresponding octree structure can have as many as one column or one row. Is the largest common digit (Greatest Common Digit, GCD, hereinafter GCD) relationship.
표 3은 옥트리 상의 X축으로부터 하나의 컬럼과 함께 나누어진 ADV의 샘플이다. 여기서, ADDR은 선택된 옥트리 주소이며, OPP는 선택된 주소의 대향 쌍이다. 또한, SIGN은 OADV의 사인이며, OCV는 옥트리 코디네이트 값이다. GCD는 OCV와 23 양쪽의 최대 공통 숫자이며, (-)ADV는 -X 방향의 ADV이다. 또한, (+)ADV는 +X 방향의 ADV이다.Table 3 shows a sample of ADV divided with one column from the X-axis on the octree. Where ADDR is the selected octree address and OPP is the opposite pair of selected addresses. In addition, SIGN is the sine of OADV and OCV is the octree coordinate value. GCD is the maximum common number of both OCV and 2 3 , and (-) ADV is the ADV in the -X direction. In addition, (+) ADV is ADV in the + X direction.
표3은 깊이 레벨 4인 옥트리 구조의 x축과 GCD 값의 예로부터 하나의 열을 가진 ADV 분포를 보여준다. 표3을 참조하면, 예를 들어, 주소값 1441은 최종 GCD값이 1이 된다. GCD값 1은 이므로, 표1에 나타난 바와 같이, x축에서 첫 번째 ADV값(첫번째 인덱스)은 첫 번째 펙터값 1이 된다. OADV의 부호가 양이므로 +x 방향으로 ADV값을 보여주고 그 값은 1이 된다. 또한, 반대 방향 ADV를 계산하기 위해, 최초 방향과 다른 인접한 옥트리 셀의 ADV값을 이용할 수 있다. 예를 들어, -x 방향에서 주소값 1441의 ADV는 +x 방향에서 1132의 ADV값과 같음을 알 수 있다. 이러한 값을 얻기 위해, 주소값 1132의 OADV와 기대되는 옥트리 셀의 최대 개수 사이에서 GCD가 연산될 수 있다. 하지만, GCD는 주소값 1141의 좌표값에 1을 더한 좌표값과 추가적인 연산 없이 도출된 옥트리 셀의 결과의 최대 개수 사이에서 연산된다. 또한, 이러한 결과로서, GCD값 2를 얻을 수 있다. 이때, 2는 이므로 표1에서 1개의 x축에 의해 보여진 두 번째 인자 9를 선택할 수 있다. ADV의 부호는 반대 방향이므로 음수이다. 좌표값은 좌표값이 접경하기 위해 속한 셀의 경우 극값(extremal value)을 가지고 있다. 이때, 어떤 ADV도 양인 OADV에서 - 방향에 존재할 수 있으며, 음인 OADV에서 +방향에 존재할 수 있으므로 연산은 필요없다. 이러한 방법으로 생성된 6 방향에서의 ADV는 동시에 선택한 옥트리 셀 주소뿐만 아니라 인접한 옥트리 셀의 주소까지 생성할 수 있다. 도 6에 도시된 바와 같이, 동일한 라인으로 인접한 12개의 이웃한 옥트리 셀은 12개의 조합으로부터 만들어진 새로운 ADV를 생성할 수 있다.Table 3 shows the ADV distribution with one column from the example of the x-axis and GCD values of the octree structure at
도 7은 3DWM(3D Workspace Modeling, by Sukhan Lee) 실험환경에서 로봇의 팔이 물체를 인식하여 물체를 집거나 하는 행위를 하기 위한 것을 보여주고 있다. 또한, 도 8 내지 도 10은 3차원 점 구름(point clouds)과 테이블과 옥트리 셀을 보여주고 있다. 여기서 도 9와 도 10에서 3DWM의 실험환경에서 두 가지 실험을 하였으며, 모두 100번의 동일한 프로세서 동작을 반복하였다. 여기서 도 9와 도 10에 의해 옥트리 점군화의 세부 openGL 랜더링 결과 MOR(multi-resolution octree representation)에서 이웃인 옥트리 셀을 발견하기 위해 낭비되는 시간을 줄일 수 있었다. 이에 대한 결과는 아래의 표4와 같다.FIG. 7 shows that the robot arm picks up an object by recognizing the object in a 3D Workspace Modeling, by Sukhan Lee (3DWM) experimental environment. 8 to 10 show three-dimensional point clouds, tables and octree cells. Here, two experiments were performed in the experimental environment of 3DWM in FIGS. 9 and 10, and all of the same processor operations were repeated 100 times. 9 and 10, the detailed openGL rendering result of octree point grouping can reduce the time wasted to find neighboring octree cells in a multi-resolution octree representation (MOR). The results are shown in Table 4 below.
표 4는 옥트리 구조에서 옥트리 군집화의 실험 결과이다. 여기서, Lv#(1 내지 9)는 각 깊이 레벨에서 옥트리 셀 생성양이며, 합계는 옥트리 셀 생성의 전체 양이다. M1은 본 발명에 따른 다중해상도의 옥트리 구조에서 임의의 거리로 떨어진 두 셀들 간의 이웃관계 판별방법과 프로세싱 시간(MSEC)이고, M2는 Payeur의 방법과 프로세싱 시간(MSEC)이다. M3은 일반적인 백트래킹 방법과 프로세싱 시간(MSEC)이다.Table 4 shows the experimental results of octree clustering in the octree structure. Here, Lv # (1 to 9) is the octree cell generation amount at each depth level, and the sum is the total amount of octree cell generation. M1 is a neighbor relationship discrimination method and a processing time (MSEC) between two cells spaced at an arbitrary distance in the multi-resolution octree structure according to the present invention, and M2 is Payeur's method and processing time (MSEC). M3 is a common backtracking method and processing time (MSEC).
표 4를 참조하면, 본 발명에 따른 다중해상도의 옥트리 구조에서 임의의 거리로 떨어진 두 셀들 간의 이웃관계 판별방법은 기존의 Payeur의 방법과 일반적인 백트래킹 방법에 비해 프로세싱 시간이 월등히 감소된 것을 알 수 있다.Referring to Table 4, in the multi-resolution octree structure according to the present invention, it can be seen that the neighboring relationship between two cells spaced at an arbitrary distance is significantly reduced in processing time compared to the conventional Payeur and general backtracking methods. have.
이와 같이 본 발명에 따른 다중해상도의 옥트리 구조에서 임의의 거리로 떨어진 두 셀들 간의 이웃관계 판별방법은 단순한 알고리듬과 GCD 작동을 이용하여 옥트리 구조에서 임의의 거리로 떨어진 두 셀들 간의 이웃관계 판별을 간단하고 빠르게 수행할 수 있다.As described above, in the multi-resolution octree structure according to the present invention, the neighbor relationship determination method between two cells spaced at an arbitrary distance is simple, and the neighboring relationship between two cells spaced at an arbitrary distance from the octree structure is simplified by using a simple algorithm and GCD operation. It can be done quickly.
이상에서는 도면 및 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어, 본 발명에서 설명된 각각의 단계는 컴퓨터의 내부에서 프로그램화되거나, 각각의 단계가 칩 등과 같이 모듈화되어 구현될 수 있다.Although described above with reference to the drawings and embodiments, those skilled in the art can be variously modified and changed within the scope of the invention without departing from the spirit of the invention described in the claims below. I can understand. For example, each step described in the present invention may be programmed inside the computer, or each step may be implemented in a modular manner such as a chip.
Claims (12)
상기 인코딩된 옥트리 셀들의 주소를 좌표값으로 인코딩하는 단계, 및
상기 좌표값으로 인코딩된 옥트리 셀들의 이웃관계를 판별하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중해상도의 옥트리 구조에서 임의의 거리로 떨어진 두 셀들 간의 이웃관계 판별방법.Encoding the addresses of the octree cells;
Encoding the address of the encoded octree cells into a coordinate value, and
And determining neighboring relationships of the octree cells encoded by the coordinate values. 2.
상기 옥트리 셀들의 주소를 인코딩하는 단계는,
옥트리 구조 내의 각 옥트리 셀에 옥트리 깊이 레벨에 따라 값이 증가되는 고유한 주소값을 부여하여, 옥트리 구조 내의 이웃하는 옥트리 셀들간의 주소 차이값이 일정한 수열적 규칙성을 나타내도록 옥트리 셀들의 주소를 인코딩하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중해상도의 옥트리 구조에서 임의의 거리로 떨어진 두 셀들 간의 이웃관계 판별방법.The method according to claim 1,
Encoding the address of the octree cells,
Each octree cell in the octree structure is assigned a unique address value whose value is increased according to the octree depth level, so that the address difference of the octree cells in the octree structure indicates a constant sequence regularity. And a method of determining neighboring relationships between two cells spaced at an arbitrary distance in a multiresolution octree structure.
상기 인코딩된 옥트리 셀들의 주소를 좌표값으로 인코딩하는 단계는,
상기 수열적 규칙성을 이용하여 인코딩된 옥트리 셀들 중 선택된 옥트리 셀과 대칭관계에 있는 옥트리 셀의 주소값을 얻어내고, 상기 선택된 옥트리 셀과 상기 대칭관계에 있는 옥트리 셀을 옥트리 좌표계에 표현되는 좌표값으로 인코딩하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중해상도 옥트리 구조에서의 임의의 거리로 떨어진 두 셀들 간의 이웃관계 판별방법.The method according to claim 2,
Encoding the address of the encoded octree cells into a coordinate value,
Coordinates value of an octree cell having a symmetrical relation with a selected octree cell among encoded octree cells using the sequence regularity, and an octree cell having a symmetric relation with the selected octree cell is represented in an octree coordinate system And determining a neighbor relationship between two cells spaced apart at an arbitrary distance in a multiresolution octree structure.
상기 좌표값으로 인코딩된 옥트리 셀들의 이웃관계를 판별하는 단계는,
상기 좌표값으로 인코딩된 두 개의 옥트리 셀들 간의 거리를 계산하여 서로 이웃인지 아닌지를 판별하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중해상도 옥트리 구조에서의 임의의 거리로 떨어진 두 셀들 간의 이웃관계 판별방법.The method according to claim 3,
The step of determining the neighbor relationship of the octree cells encoded by the coordinate value,
And calculating whether a distance between two octree cells encoded by the coordinate value is adjacent to each other, thereby determining whether or not the neighbors are adjacent to each other in a multi-resolution octree structure.
상기 인코딩된 옥트리 셀들의 주소를 좌표값으로 인코딩하는 단계는,
옥트리 셀의 상단, 좌측, 뒤쪽 구석을 기준으로 1부터 8까지의 양의 정수에 의해 주소를 부여하는 단계와,
상기 옥트리 셀의 옥트리 깊이 레벨에 따라 반복적으로 주소값의 자릿수를 증가시켜 기존 자릿수의 주소값 뒤에 새로운 자릿수의 주소값을 추가하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중해상도 옥트리 구조에서의 임의의 거리로 떨어진 두 셀들 간의 이웃관계 판별방법.The method according to claim 2,
Encoding the address of the encoded octree cells into a coordinate value,
Addressing a positive integer from 1 to 8 based on the top, left, and back corners of the octree cell;
Repetitively increasing the number of digits of the address value according to the octree depth level of the octree cell to add an address value of a new number of digits after the existing number of digits to an arbitrary distance in the multi-resolution octree structure. Method of determining neighboring relationship between two distant cells.
상기 인코딩된 옥트리 셀들의 주소를 좌표값으로 인코딩하는 단계는,
옥트리 셀을 작게 분할하여 옥트리 깊이 레벨을 증가시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중해상도 옥트리 구조에서의 임의의 거리로 떨어진 두 셀들 간의 이웃관계 판별방법.The method according to claim 5,
Encoding the address of the encoded octree cells into a coordinate value,
And dividing the octree cells into smaller ones to increase the octree depth level. 2. A method of determining neighboring relationships between two cells spaced at an arbitrary distance in a multi-resolution octree structure.
상기 인코딩된 옥트리 셀들의 주소를 좌표값으로 인코딩하는 단계는,
옥트리 셀의 무게중심을 원점으로 하여 좌우 방향을 x축, 상하 방향을 y축, 전후 방향을 z축으로 하는 옥트리 좌표계를 설정하는 단계와,
옥트리 구조 내의 이웃한 옥트리 셀들에 부여된 주소값이 상기 옥트리 좌표계의 x축, y축, z축 방향을 기준으로 하는 방향성을 갖도록하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중해상도 옥트리 구조에서의 임의의 거리로 떨어진 두 셀들 간의 이웃관계 판별방법.The method according to claim 1,
Encoding the address of the encoded octree cells into a coordinate value,
Setting an octree coordinate system having the x-axis as the left and right directions, the y-axis as the vertical axis, and the z-axis as the front and rear directions, with the center of gravity of the octree cell as the origin;
Arbitrary addressing in a multi-resolution octree structure, comprising the step of causing an address value assigned to neighboring octree cells in the octree structure to have a direction relative to the x-axis, y-axis, and z-axis directions of the octree coordinate system. Method of determining neighbor relationship between two cells separated by distance.
상기 옥트리 구조 내의 이웃한 옥트리 셀들의 주소 차이값이 갖는 수열적 규칙성은, x축 방향 옥트리 셀의 주소 차이값의 증감값 집합 , y축 방향 옥트리 셀의 주소 차이값의 증감값 집합 , z축 방향 옥트리 셀의 주소 차이값의 증감값 집합 중 어느 하나에 속하는 증감값 패턴을 갖고, 각 축의 증가방향으로는 +값이며, 각 축의 감소방향으로는 -값인 것을 특징으로 하는 다중해상도 옥트리 구조에서의 임의의 거리로 떨어진 두 셀들 간의 이웃관계 판별방법.The method of claim 7,
The sequence regularity of the address difference values of neighboring octree cells in the octree structure is a set of increase and decrease values of the address difference values of the octree cells in the x-axis direction. set of increments of address difference value of octree in y-axis direction set of increments of address difference value of octree in z-axis direction Determination of neighboring relations between two cells separated by an arbitrary distance in a multi-resolution octree structure, characterized by having an increase / decrease pattern belonging to any one of them, and a positive value in an increasing direction of each axis, and a negative value in a decreasing direction of each axis. Way.
상기 주소 차이값의 증감값은
이며,
여기서, 상기 ADV(Address Difference values)는 옥트리 셀 간의 주소 차이값이고,
상기 는 연산되는 x축과 y축 및 z축 중 어느 하나이며,
상기 는 인덱스이고,
상기 는 각 축에 대한 깊이 레벨 0인 ADV이며 x축일 때 1, y축일 때 4, z축일 때 2의 값을 가지는 것을 특징으로 하는 다중해상도 옥트리 구조에서의 임의의 거리로 떨어진 두 셀들 간의 이웃관계 판별방법.The method according to claim 8,
The increase / decrease value of the address difference value is
Is,
Here, the address difference values (ADVs) are address difference values between octree cells,
remind Is either the x-axis, the y-axis, and the z-axis being computed,
remind Is an index,
remind Determining the neighbor relationship between two cells separated by a certain distance in the multi-resolution octree structure, characterized in that ADV having a depth level of 0 for each axis, 1 in the x-axis, 4 in the y-axis, 2 in the z-axis Way.
상기 인코딩된 옥트리 셀들의 주소를 좌표값으로 인코딩하는 단계는,
유효한 이웃 셀의 주소값이 되기 위한 기본적인 규칙조건과, 대칭위치에 있는 옥트리 셀의 주소를 규칙적으로 대체할 수 있는 유효숫자가 저장된 대칭셀의 유효숫자 테이블을 이용하여 이웃셀들의 주소값을 찾아내는 것을 특징으로 하며, 상기 유효한 이웃 셀의 주소값이 되기 위한 기본조건은, 1부터 8까지의 양의 정수만 주소 인코딩에 사용되는 제1조건, 주소의 길이는 반드시 같아야 하는 제2조건, 주소의 맨 마지막의 한 자리 숫자는 동일하지 않아야 하는 제3조건, 주소의 각 자리의 숫자는 유효숫자 테이블에 따른 숫자만 위치하는 제4조건을 포함하는 것을 특징으로 하는 다중해상도 옥트리 구조에서의 임의의 거리로 떨어진 두 셀들 간의 이웃관계 판별방법.The method according to claim 1,
Encoding the address of the encoded octree cells into a coordinate value,
Finding the address value of neighboring cells using basic rule condition to be the address value of a valid neighbor cell and the significant number table of the symmetric cell that stores the significant digits that can regularly replace the address of the octree cell in the symmetric position The basic condition for an address value of a valid neighbor cell includes: a first condition in which only positive integers from 1 to 8 are used for address encoding, a second condition in which the length of the address must be the same, and the end of the address The third condition that one digit of must not be the same, the fourth digit of each address of the address includes a fourth condition where only the number according to the significant number table is located. Method of determining neighbor relationship between two cells.
상기 인코딩된 옥트리 셀들의 주소를 좌표값으로 인코딩하는 단계는,
에 의해 수행되며,
여기서, 상기 ADV(Address Difference values)는 옥트리 셀 간의 주소 차이값이고,
상기 는 연산되는 x축과 y축 및 z축 중 어느 하나이며,
상기 는 인덱스이고,
상기 는 각 축에 대한 깊이 레벨 0인 ADV이며 x축일 때 1, y축일 때 4, z축일 때 2의 값을 가지는 것을 특징으로 하는 다중해상도 옥트리 구조에서의 임의의 거리로 떨어진 두 셀들 간의 이웃관계 판별방법.The method of claim 10,
Encoding the address of the encoded octree cells into a coordinate value,
Is performed by
Here, the address difference values (ADVs) are address difference values between octree cells,
remind Is either the x-axis, the y-axis, and the z-axis being computed,
remind Is an index,
remind Determining the neighbor relationship between two cells separated by a certain distance in the multi-resolution octree structure, characterized in that ADV having a depth level of 0 for each axis, 1 in the x-axis, 4 in the y-axis, 2 in the z-axis Way.
상기 좌표값으로 인코딩된 옥트리 셀들의 이웃관계를 판별하는 단계는,
에 의해 수행되며,
여기서, 상기 OCV는 옥트리 코디네이트 값이고, 상기 ADV(Address Difference values)는 옥트리 셀 간의 주소 차이값이며, 상기 OADV(Opposite pair's ADV)는 대향 쌍의 ADV이고,
이며,
이고,
상기 는 2진수를 10진수로 변환하는 것을 의미하며,
상기 는 연산되는 x축과 y축 및 z축 중 어느 하나를 의미하고,
상기 는 선택된 주소이며,
상기 는 선택된 주소의 대향 쌍 주소이고,
상기 는 각 축 어레이의 인덱스이며,
상기 는 각 축 어레이의 최대 인덱스이고,
상기 는 각 축에 대한 깊이 레벨 0인 ADV이며 x축일 때 1, y축일 때 4, z축일 때 2의 값을 가지는 것을 특징으로 하는 다중해상도 옥트리 구조에서의 임의의 거리로 떨어진 두 셀들 간의 이웃관계 판별방법.
The method according to claim 1,
The step of determining the neighbor relationship of the octree cells encoded by the coordinate value,
Is performed by
Here, the OCV is an octree coordinate value, the ADV (Address Difference values) is an address difference value between the octree cells, the OADV (Opposite pair's ADV) is the opposite pair ADV,
Is,
ego,
remind Means convert binary to decimal,
remind Means any one of the x-axis, y-axis, and z-axis being computed,
remind Is the selected address,
remind Is the opposite pair address of the selected address,
remind Is the index of each axis array,
remind Is the maximum index of each axis array,
remind Determining the neighbor relationship between two cells separated by a certain distance in the multi-resolution octree structure, characterized in that ADV having a depth level of 0 for each axis, 1 in the x-axis, 4 in the y-axis, 2 in the z-axis Way.
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