KR101225757B1

KR101225757B1 - 도화성과 정밀도 향상을 위한 기준점 정보의 영상도화기내 실시간 합성 표출 시스템

Info

Publication number: KR101225757B1
Application number: KR1020120101995A
Authority: KR
Inventors: 임상문; 임은성
Original assignee: (주)아세아항측
Priority date: 2012-09-14
Filing date: 2012-09-14
Publication date: 2013-01-24

Abstract

본 발명은 다수개의 지리정보 송신장치, 메쉬모델 생성모듈, 메쉬모델 DB, 모바일 매핑장치, 영상도화모듈, 도화보정모듈 및 도화DB를 포함하여 구성되어 도화성과 정밀도 향상을 위한 기준점 정보의 영상도화기내 실시간 합성 표출 시스템에 관한 것이다.

Description

도화성과 정밀도 향상을 위한 기준점 정보의 영상도화기내 실시간 합성 표출 시스템{A synthetic imagery generation system based on geographic information}

본 발명은 도화성과 정밀도 향상을 위한 기준점 정보의 영상도화기내 실시간 합성 표출 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 다수개의 지리정보 송신장치가 인공구조물의 각 꼭짓점 부분에 인공구조물별로 부여되는 고유코드를 내장하고 설치되며 무선통신을 통해 외부로 전송하는 지리정보와 모바일 매핑장치가 생성한 3차원 영상데이터를 합성하는 방식을 통하여 도화성과 정밀도 향상을 위한 기준점 정보의 영상도화기내 실시간 합성 표출 시스템에 관한 것이다.

내비게이션에 사용되는 GPS 기술 및 수치지도 제작기술이 비약적으로 발전함에 따라 내비게이션의 영상이미지는 2차원의 단순 도화이미지를 벗어나, 항공촬영이미지와 같은 실사 이미지로 발전하였고, 더 나아가 3차원의 입체 영상이미지로도 개량 발전하고 있다.

한편, 모바일 매핑(Moblie mapping)이란 도로, 교통시설물, 도로 주변 건물 등 도로 주변 지형지물의 정보를 움직이는 차량을 이용하여 수집하는 것을 말한다. 최근에는 모바일 매핑시스템에 전방위 카메라(Omni-directional Camera)를 탑재하여 공간정보를 수집하려는 시도가 활발히 이루어지고 있는데, 전방위 카메라를 탑재한 모바일 매핑시스템은 차량의 진행방향에 따라 중복 촬영한 영상을 이용하여 지형지물의 위치를 산출한다. 이와 같은 모바일 매핑 시스템을 이용하여 얻어진 영상데이터는 내비게이션 등에 활용될 수 있다. 그러나 모바일 매핑 과정에서 얻어진 영상데이터 속의 지형지물의 공간 점유 윤곽이 실제와 차이가 있다면 그 활용에 있어서 제약이 있을 수밖에 없다. 따라서 실제 지형지물의 공간 점유 윤곽 및 절대위치를 정화하게 반영하는 모바일 매핑이 요구된다.

문헌 1 : 대한민국 등록특허 제0983808호 "2차원 및 3차원 데이터를 이용한 도화 방법"(2010.09.27.) 문헌 2 : 대한민국 등록특허 제1009355호 "수치정보에 따른 지형이미지의 삼차원 공간 영상도화시스템"(2011.01.19.)

본 발명은 인공구조물별로 부여되는 고유코드 및 GPS 정보를 포함하여 이루어진 지리정보를 기준으로 생성된 메쉬모델과 모바일 매핑장치가 생성한 3차원 영상데이터를 합성하되 상기 메쉬모델을 기준으로 상기 3차원 영상데이터를 보정하여 최종 영상도화데이터를 생성하도록 구성되어 도화성과 정밀도 향상을 위한 기준점 정보의 영상도화기내 실시간 합성 표출 시스템을 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위하여 안출된 본 발명의 도화성과 정밀도 향상을 위한 기준점 정보의 영상도화기내 실시간 합성 표출 시스템은 인공구조물의 각 꼭짓점 부분에 인공구조물별로 부여되는 고유코드를 내장하고 설치되어 GPS 좌표를 측위하고, 상기 고유코드 및 측위한 GPS 좌표를 포함하는 지리정보를 무선통신을 통해 외부로 전송하는 장치로서, 상기 인공구조물에 접하는 바닥면이 평평하게 형성되고 측면에는 나사를 통하여 상기 인공구조물에 체결되는 나사체결홈(10)을 하나 이상 구비하는 GPS 수신기(110), 상기 인공구조물에 접하는 바닥면이 평평하게 형성되고 측면에는 나사를 통하여 상기 인공구조물에 체결되는 나사체결홈(10)을 하나 이상 구비하되 상기 고유코드를 내장하고 상기 GPS 수신기(110)와 회로적으로 연결되어 있으며 상기 지리정보를 무선통신을 통해 외부로 전송하는 무선송신기(120) 및 상기 GPS 수신기(110)와 상기 무선송신기(120)를 힌지 결합 방식으로 결합시켜 주는 힌지결합부(130)로 이루어진 다수개의 지리정보 송신장치(100); 상기 다수개의 지리정보 송신장치(100)가 전송하는 지리정보를 수신하여 상기 고유코드별로 측위된 GPS 좌표를 정렬하는 방식을 통하여 상기 인공구조물별로 각 인공구조물이 실제 점유하는 공간의 윤곽을 나타내주는 메쉬모델을 생성하는 메쉬모델 생성모듈(200); 상기 매쉬모델 생성모듈(200)이 생성한 상기 메쉬모델을 저장하는 메쉬모델DB(Data Base, 300); 차량(1)에 장착되어 상기 차량(1)과 일체를 이루어 이동하면서 상기 차량(1)의 절대위치, 상기 차량(1)의 경사도, 상기 차량(1)과 상기 인공구조물 사이의 거리, 상기 인공구조물의 영상데이터를 취득하고, 상기 차량(1)과 상기 인공구조물 사이의 거리, 상기 인공구조물의 영상데이터, 상기 차량(1)의 경사도를 합성하고 중첩영역을 보정하여 3차원 영상데이터를 생성하고 이를 저장하는 장치로서, 상기 차량(1)의 절대위치를 계측하는 GNSS(Global Navigation Satellite System, 410), 상기 차량(1)의 경사도를 계측하는 타이어인코더(420), 상기 차량(1)과 상기 인공구조물 사이의 거리를 계측하는 레이저스캐너(430), 상기 차량(1)에 설치되어 주변 인공구조물의 영상데이터를 수집하는 카메라(440), 상기 차량(1)과 상기 인공구조물 사이의 거리와 상기 차량(1) 주변 지형지물의 영상데이터, 상기 차량(1)의 경사도를 합성하고 중첩영역을 보정하여 3차원 영상데이터를 생성하고 이를 저장하는 3차원 영상합성기(450)로 이루어진 모바일 매핑장치(400); 상기 3차원 영상데이터를 상기 메쉬모델과 축척 및 투시각도가 일치되도록 합성하여 영상도화데이터를 생성하는 영상도화모듈(500); 상기 영상도화데이터를 보정하되 상기 3차원 영상데이터 가운데 상기 메쉬모델과 상응하지 않게 나타난 부분을 그 위치를 조정하거나 확대 또는 축소하는 방법으로 상기 메쉬모델과 상응되도록 수정하여 최종 영상도화데이터를 생성하는 도화보정모듈(600); 및 상기 최종 영상도화데이터를 저장하는 도화DB(700);를 포함할 수 있다.

본 발명에 의하면 모바일 매핑장치가 생성한 3차원 영상데이터가 인공구조물의 각 꼭짓점 부분에 인공구조물별로 부여되는 고유코드를 내장하고 설치된 다수개의 지리정보 송신장치로부터 수집되는 지리정보를 토대로 하여 생성된 메쉬모델과 합성되어 도화되되 상기 지리정보를 기준으로 보정되어 도화되므로 지리정보를 기준으로 정밀한 영상이미지의 도화가 이루어지게 된다.

도 1 은 본 발명에 따른 도화성과 정밀도 향상을 위한 기준점 정보의 영상도화기내 실시간 합성 표출 시스템의 블록 구성도이다.
도 2 는 본 발명에 따른 도화성과 정밀도 향상을 위한 기준점 정보의 영상도화기내 실시간 합성 표출 시스템의 지리정보 송신장치의 구성도이다.
도 3 은 도 2 의 지리정보 송신장치의 설치 실시예이다.
도 4 는 도 3 의 실시예에서와 같이 설치된 지리정보 송신장치들이 송신한 지리정보를 토대로 메쉬모델 생성모듈이 생성한 메쉬모델의 실시예이다.
그리고
도 5 는 본 발명에 따른 도화성과 정밀도 향상을 위한 기준점 정보의 영상도화기내 실시간 합성 표출 시스템의 모바일 매핑장치의 구성도이다.

이하에서는 본 발명에 따른 도화성과 정밀도 향상을 위한 기준점 정보의 영상도화기내 실시간 합성 표출 시스템에 관하여 첨부된 도면을 참조하면서 상세하게 설명하도록 한다.

본 발명에서 이미지, 메쉬모델, 영상도화데이터의 합성, 보정, 생성, 확대, 축소 등에 사용되는 기술은 일반적으로 알려진 기술을 사용할 수 있다.

도 1 에는 본 발명에 따른 도화성과 정밀도 향상을 위한 기준점 정보의 영상도화기내 실시간 합성 표출 시스템의 블록 구성도가 도시되어 있다.

도 1 의 영상도화용 합성시스템은 다수개의 지리정보 송신장치(100), 메쉬모델 생성모듈(200), 메쉬모델 DB(Data Base, 300), 모바일 매핑장치(400), 영상도화모듈(500), 도화보정모듈(600) 및 도화DB(700)로 구성되어 있다.

상기 지리정보 송신장치(100)는 인공구조물의 각 꼭짓점 부분에 인공구조물별로 부여되는 고유코드를 내장하고 설치되어 GPS 좌표를 측위하고, 상기 고유코드 및 측위한 GPS 좌표를 포함하는 지리정보를 무선통신을 통해 외부로 전송하는 장치이다.

도 2 에는 본 발명에 따른 도화성과 정밀도 향상을 위한 기준점 정보의 영상도화기내 실시간 합성 표출 시스템의 지리정보 송신장치(100)의 구성도가 도시되어 있고, 도 3 에는 도 2 의 지리정보 송신장치(100)의 설치 실시예가 나타나 있다.

도 2 의 지리정보 송신장치(100)는 인공구조물에 접하게 되는 바닥면이 평평하게 형성되고 측면에 나사를 통한 인공구조물에의 체결을 위한 나사체결홈(10)을 하나 이상 구비하고 있는 GPS 수신기(110), 인공구조물에 접하게 되는 바닥면이 평평하게 형성되고 측면에 나사를 통한 인공구조물에의 체결을 위한 나사체결홈(10)을 하나 이상 구비하되 상기 고유코드를 내장하고 상기 GPS 수신기(110)와 회로적으로 연결되어 있으며 상기 지리정보를 무선통신을 통해 외부로 전송하는 무선송신기(120) 및 상기 GPS 수신기(110)와 상기 무선송신기(120)를 힌지 결합 방식으로 결합시켜 주는 힌지결합부(130)를 포함하여 구성되어 있다.

상기 지리정보 송신장치(100)가 설치되는 인공구조물은 빌딩, 가드레일, 중앙분리대 등 도로주변의 지형지물이 된다. 상기 GPS 수신기(110)는 인공구조물의 꼭짓점 단위로 설치되어 정밀한 위치정보를 획득하기 위한 것이므로 고정밀 GPS 수신기인 것이 바람직하다.

또한 상기 고유코드는 상기 무선통신기(120)에 통상적으로 구비되는 통신회로부의 메모리소자에 디지털 방식으로 내장된다. 상기 고유코드는 인공구조물별로 부여되는 것이므로 일관된 부여방식으로 주어져 그 고유코드만으로 대강의 위치를 짐작할 수 있게 되어 있는 것이 인력에 의한 확인작업이 이루어지는 경우에 효율면에서 유리할 것이다.

한편, 상기 GPS 수신기(110)와 상기 무선송신기(120)는 인공구조물에 접하게 되는 바닥면이 평평하게 형성되고 측면에 나사를 통한 인공구조물에의 체결을 위한 나사체결홈(10)을 하나 이상 구비하고 있으므로 인공구조물에의 체결이 나사를 통해 간편하게 이루어질 수 있다. 또한 이들은 상기 힌지결합부(130)에 체결되어 결합되므로 둘 사이의 각도 조절이 자유로워 인공건축물의 꼭지점 부분에서 인공건축물의 모서리들이 직각으로 만나지 않는다고 하더라도 상기 지리정보 송신장치(100)의 설치가 용이하게 된다.

도 3 을 살펴보면 상기 지리정보 송신장치(100)가 인공구조물에 설치되는 실시예를 확인할 수 있는데, 위에서 설명한 바와 같이 상기 고유코드는 인공구조물 단위로 부여되므로, 도 3 에 도시된 빌딩 2곳 중 오른쪽에 있는 빌딩에 설치된 8개의 지리정보 송신장치(100)는 해당 빌딩에 부여된 고유코드를 똑같이 내장하고 있으며, 왼쪽에 있는 빌딩에 설치된 8개의 지리정보 송신장치(100)도 마찬가지이다.

상기 메쉬모델 생성모듈(2000은 상기 다수개의 지리정보 송신장치(100)가 전송하는 지리정보를 수신하여 상기 고유코드별로 측위된 GPS 좌표를 정렬하는 방식을 통하여 인공구조물별로 각 인공구조물이 실제 공간을 점유하고 있는 윤곽을 나타내주는 메쉬모델을 생성하는 모듈로서, 무선수신장치, 상기 무선수신장치와 회로적 또는 유·무선 통신을 통해 연결되어 있는 한편, 메쉬모델 생성을 위한 프로세서 및 프로그램을 내장하고 있는 컴퓨터장치로 구현된다.

도 4 에는 도 3 의 실시예에서와 같이 설치된 지리정보 송신장치(100)들이 송신한 지리정보를 토대로 상기 메쉬모델 생성모듈(200)이 생성한 메쉬모델의 실시예가 도시되어 있다. 도 4 를 살펴보면 도 3 의 실시예에 나타나 있는 빌딩 2개가 각각 8개의 점 및 이들이 꼭지점으로 나타나도록 이들을 연결한 점선들로 표시되어 있음을 확인할 수 있다. 인공구조물에 부여된 고유코드별로 모델링이 이루어지므로 생성된 메쉬모델은 실제 인공구조물의 형상 및 배치를 혼선없이 보여주게 된다. 상기 매쉬모델 생성모듈(200)이 생성한 메쉬모델은 서버의 하드디스크나 메모리반도체로 구현되는 메쉬모델DB(300)에 저장되게 된다.

상기 모바일 매핑장치(400)는 차량(1)에 장착되어 상기 차량(1)과 일체를 이루어 이동하면서 상기 차량(1)의 절대위치, 상기 차량(1)의 경사도, 상기 차량(1)과 상기 인공구조물 사이의 거리 및 상기 인공구조물의 영상데이터를 취득하고, 상기 차량(1)과 상기 인공구조물 사이의 거리와 상기 인공구조물의 영상데이터 및 상기 차량(1)의 경사도를 합성하고 중첩영역을 보정하여 3차원 영상데이터를 생성하고 이를 저장하는 장치이다.

도 5 에는 본 발명에 따른 도화성과 정밀도 향상을 위한 기준점 정보의 영상도화기내 실시간 합성 표출 시스템의 모바일 매핑장치(400)의 구성도가 도시되어 있다. 도 5 에 나타난 모바일 매핑장치(400)는 상기 차량(1)의 절대위치를 계측하는 GNSS(Global Navigation Satellite System, 410), 상기 차량(1)의 경사도를 계측하는 타이어인코더(420), 상기 차량(1)과 상기 인공구조물 사이의 거리를 계측하는 레이저스캐너(430), 상기 차량(1) 영상데이터를 수집하는 카메라(440), 상기 차량(1)과 상기 인공구조물 사이의 거리와 상기 차량(1) 주변의 지형지물의 영상데이터 및 상기 차량(1)의 경사도를 합성하고 중첩영역을 보정하여 3차원 영상데이터를 생성하고 이를 저장하는 3차원 영상합성기(450)로 구성되어 있다.

상기 GNSS는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적인 장치인 바 자세한 설명은 생략한다. 다만 상기 구성모바일 매핑장치(400)는 상기 차량(1)의 관성을 계측하는 관성계측기(IMU)를 더 포함하여, 상기 GNSS(410)이 구동되지 않는 동안에도 상기 차량의 절대위치를 계산하도록 구성되는 것이 바람직하다.

또한 상기 타이어인코더(212) 역시 일반적인 모바일 매핑에 쓰이는 것으로서 상기 차량(1)의 좌우측 경사도 및 도로의 경사도를 계측할 수 있게 되어 있다.

상기 레이저스캐너(430)는 각각이 다른 각도 구간을 스캐닝하는 다수의 개별 레이저스캐너로 이루어져, 상기 차량(1)을 중심으로 360도 전방향에서의 상기 차량(1)과 인공구조물 사이의 거리 계측이 가능하게 되어 있다. 또한 또한 상기 카메라(440)는 각각이 다른 각도 구간의 영상을 촬영하는 다수의 개별 카메라로 이루어져, 상기 차량을 중심으로 360도 전방향에서의 인공구조물에 대한 영상 촬영이 가능하게 구성되어 있다. 한편 상기 레이저스캐너(430)를 구성하고 있는 다수의 개별 레이저스캐너에서 스캐닝된 거리 계측 정보와, 상기 카메라(440)를 구성하고 있는 다수의 개별 카메라에서 촬영된 영상데이터는 중첩영역이 존재하게 되는데 이는 상기 3차원 영상합성기(450)에 의한 중첩영역 후처리를 통해 보정된다.

상기 영상도화모듈(500)은 상기 3차원 영상데이터를 상기 메쉬모델과 축척 및 투시각도가 일치되도록 합성하여 영상도화데이터를 생성하는 모듈로서 영상도화데이터의 생성을 위한 프로세서 및 프로그램이 내장된 컴퓨터장치로 구현된다. 상기 영상도화모듈(500)은 일차적으로 상기 3차원 영상데이터에 임의의 기준점을 설정하여 이를 기준으로 하여 상기 메쉬도델과 합성처리 하되, 양자는 3차원으로 이루어진 데이터이므로 화면상에 나타나는 투시각도가 일치되도록 조절하여 합성한다.

상기 도화보정모듈(600)은 상기 영상도화데이터를 보정하되 상기 3차원 영상데이터 가운데 상기 메쉬모델과 상응하지 않게 나타난 부분을 그 위치를 조정하거나 확대 또는 축소하는 방법으로 상기 메쉬모델과 상응되도록 수정하여 최종 영상도화데이터를 생성하는 모듈로서 영상도화데이터의 보정을 위한 프로세서 및 프로그램이 내장된 컴퓨터장치로 구현된다. 상기 3차원 영상데이터는 광학적 외곡이 포함되어 있을 수 있으므로 절대적인 위치데이터를 토대로 생성된 메쉬모델을 기준으로 상기 3차원 영상데이터를 보정하는 것인데, 상기 보정을 통하여 위치에 관한 지리정보가 정확하게 반영된 최종 영상도화데이터를 얻을 수 있게 된다. 상기 최종 영상도화데이터는 서버의 하드디스크나 메모리반도체로 구현되는 도화DB(700)에 저장되게 된다. 저장된 최종 영상도화데이터는 내비게이션 장치의 3차원 영상제공 등에 활용될 수 있다.

이상에서 첨부된 도면과 관련하여 본 발명에 대해서 상세히 설명하였다. 그러나 본 발명은 상기의 실시예에 의해서만 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 여러가지 치환 및 변형이 가능하다고 할 것이다. 따라서 본 발명의 청구범위는 이건 발명의 진정한 범위 내에 속하는 수정 및 변형을 포함한다.

1: 차량 10: 나사체결홈
100: 지리정보 송신장치 110: GPS 수신기
120: 무선송신기 130: 힌지결합부
200: 메쉬모델 생성모듈 300: 메쉬모델DB(Data Base)
400: 모바일 매핑장치 410: GNSS(Global Navigation Satellite System)
420: 타이어인코더 430: 레이저스캐너
440: 카메라 450: 3차원 영상합성기
500: 영상도화모듈 600: 도화보정모듈
700: 도화DB

Claims

인공구조물의 각 꼭짓점 부분에 인공구조물별로 부여되는 고유코드를 내장하고 설치되어 GPS 좌표를 측위하고, 상기 고유코드 및 측위한 GPS 좌표를 포함하는 지리정보를 무선통신을 통해 외부로 전송하는 장치로서, 상기 인공구조물에 접하는 바닥면이 평평하게 형성되고 측면에는 나사를 통하여 상기 인공구조물에 체결되는 나사체결홈(10)을 하나 이상 구비하는 GPS 수신기(110), 상기 인공구조물에 접하는 바닥면이 평평하게 형성되고 측면에는 나사를 통하여 상기 인공구조물에 체결되는 나사체결홈(10)을 하나 이상 구비하되 상기 고유코드를 내장하고 상기 GPS 수신기(110)와 회로적으로 연결되어 있으며 상기 지리정보를 무선통신을 통해 외부로 전송하는 무선송신기(120) 및 상기 GPS 수신기(110)와 상기 무선송신기(120)를 힌지 결합 방식으로 결합시켜 주는 힌지결합부(130)로 이루어진 다수개의 지리정보 송신장치(100);
상기 다수개의 지리정보 송신장치(100)와 접속하고 상기 지리정보를 무선 수신하여 상기 고유코드별로 측위된 GPS 좌표를 정렬하는 방식을 통하여 상기 인공구조물별로 각 인공구조물이 실제 점유하는 공간의 윤곽을 나타내주는 메쉬모델을 생성하는 메쉬모델 생성모듈(200);
상기 메쉬모델 생성모듈(200)과 접속하여 입력된 상기 메쉬모델을 저장하는 메쉬모델DB(Data Base, 300);
차량(1)에 장착되어 상기 차량(1)과 일체를 이루어 이동하면서 상기 차량(1)의 절대위치, 상기 차량(1)의 경사도, 상기 차량(1)과 상기 인공구조물 사이의 거리, 상기 인공구조물의 영상데이터를 취득하고, 상기 차량(1)과 상기 인공구조물 사이의 거리, 상기 인공구조물의 영상데이터, 상기 차량(1)의 경사도를 합성하고 중첩영역을 보정하여 3차원 영상데이터를 생성하고 이를 저장하는 장치로서, 상기 차량(1)의 절대위치를 계측하는 GNSS(Global Navigation Satellite System, 410), 상기 차량(1)의 경사도를 계측하는 타이어인코더(420), 상기 차량(1)과 상기 인공구조물 사이의 거리를 계측하는 레이저스캐너(430), 상기 차량(1)에 설치되어 주변 인공구조물의 영상데이터를 수집하는 카메라(440), 상기 차량(1)과 상기 인공구조물 사이의 거리와 상기 차량(1) 주변 지형지물의 영상데이터, 상기 차량(1)의 경사도를 합성하고 중첩영역을 보정하여 3차원 영상데이터를 생성하고 이를 저장하는 3차원 영상합성기(450)로 이루어진 모바일 매핑장치(400);
상기 모바일 매핑장치(400)와 접속하여 입력된 상기 3차원 영상데이터를 상기 메쉬모델DB(Data Base, 300)와 접속하여 입력된 상기 메쉬모델과 축척 및 투시각도가 일치되도록 합성하여 영상도화데이터를 생성하는 영상도화모듈(500);
상기 영상도화모듈(500)과 접속하여 입력된 상기 영상도화데이터를 보정하되 상기 3차원 영상데이터 가운데 상기 메쉬모델과 상응하지 않게 나타난 부분을 그 위치를 조정하거나 확대 또는 축소하는 방법으로 상기 메쉬모델과 상응되도록 수정하여 최종 영상도화데이터를 생성하는 도화보정모듈(600); 및
상기 도화보정모듈(600)과 접속하여 입력된 상기 최종 영상도화데이터를 저장하는 도화DB(700);를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 도화성과 정밀도 향상을 위한 기준점 정보의 영상도화기내 실시간 합성 표출 시스템.