KR101229297B1 - 지리정보 구축시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 지리정보 구축시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 제1 촬영부와 제2 촬영부의 촬영영상을 통해 주위의 지형정보를 추출하여 3차원 지형도를 제작함으로써 효과적으로 지리정보를 구축할 수 있으며, 촬영영상을 통해 인식되는 객체를 추적하고, 추적의 성공여부에 따라 지형 변화의 여부를 인식함으로써 점차 실제 지형에 가까운 지리정보를 구축할 수 있을 뿐만 아니라 보안, 감시 및 추적 시스템으로 활용할 수 있는 지리정보 구축시스템에 관한 것이다.
본 발명에 따르면 지리정보 구축시스템에 있어서, 제1 촬영부와; 특정 영역을 촬영하는 제2 촬영부; 및 제1 촬영부에 의한 제1 촬영영상과, 제2 촬영부에 의한 제2 촬영영상을 통해 제1 촬영부가 위치하는 지점과 제2 촬영부가 위치하는 지점 사이의 수평선상 거리, 지형의 높낮이 차이 및 지형의 경사도를 추출하여 지형정보를 생성하고, 지형정보를 3차원 데이터화하여 제1 촬영부와 제2 촬영부 주위의 지형도를 작성하는 지형도작성부; 를 포함하는 지리정보 구축시스템을 제공한다.

Description

지리정보 구축시스템{SYSTEM FOR GENERATING GEOGRAPHY INFORMATION}

본 발명은 지리정보 구축시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 제1 촬영부와 제2 촬영부의 촬영영상을 통해 주위의 지형정보를 추출하여 3차원 지형도를 제작함으로써 효과적으로 지리정보를 구축할 수 있으며, 촬영영상을 통해 인식되는 객체를 추적하고, 추적의 성공여부에 따라 지형 변화의 여부를 인식함으로써 점차 실제 지형에 가까운 지리정보를 구축할 수 있을 뿐만 아니라 보안, 감시 및 추적 시스템으로 활용할 수 있는 지리정보 구축시스템에 관한 것이다.

유무선 통신의 발달과 더불어 컴퓨터, 네비게이터, 피디에이(PDA), 휴대폰 등과 같은 전자 정보 단말기의 발달과 보급이 확대되고 있다.

이에 따라 최근에는, 특정 지역의 지리정보를 얻고자 하는 사용자들이 전술한 전자 정보 단말기에 접속하여 거리나 지형, 지물 등 해당 지역과 관련된 일체의 정보를 제공받을 수 있다.

그러나 이와 같이 제공되는 정보는 통상 2D, 즉 2차원으로 구현되어 표시되므로 사용자가 해당 지역과 관련된 지형, 지물을 시각적으로 정확히 인식하기가 어려웠다.

특히, 기존에는 지리정보를 구축하기 위해 GPS(Global Positioning System)를 통한 위치정보와 카메라를 통한 영상정보로 구성되는 현장정보를 취득한 후, 작업자가 각 객체를 육안으로 일일이 확인한 다음, 입력 소프트웨어를 통해 각 객체에 대한 지리정보를 하나하나 입력해야만 했다.

그러나, 현장정보의 양이 워낙 방대하기 때문에 각 객체를 육안으로 확인하기가 쉽지 않았으며, 입력 소프트웨어를 통해 지리정보를 입력하는데 많은 시간 및 비용이 소요되는 문제점이 있었다.

본 발명은 전술한 바와 같은 종래의 지리정보 구축시스템에서 기인되는 제반 문제점을 해결 보완하기 위한 것으로,

본 발명의 목적은 제1 촬영부와 제2 촬영부의 촬영영상을 통해 주위의 지형정보를 추출하여 3차원 지형도를 제작함으로써 효과적으로 지리정보를 구축할 수 있는 지리정보 구축시스템을 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 촬영영상을 통해 인식되는 객체를 추적하고, 추적의 성공여부에 따라 지형 변화의 여부를 인식함으로써 점차 실제 지형에 가까운 지리정보를 구축할 수 있는 지리정보 구축시스템을 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 보안, 감시 및 추적 시스템으로 활용할 수 있는 지리정보 구축시스템을 제공하는 데 있다.

전술한 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따르면 지리정보 구축시스템에 있어서, 제1 촬영부와; 특정 영역을 촬영하는 제2 촬영부; 및 제1 촬영부에 의한 제1 촬영영상과, 제2 촬영부에 의한 제2 촬영영상을 통해 제1 촬영부가 위치하는 지점과 제2 촬영부가 위치하는 지점 사이의 수평선상 거리, 지형의 높낮이 차이 및 지형의 경사도를 추출하여 지형정보를 생성하고, 지형정보를 3차원 데이터화하여 제1 촬영부와 제2 촬영부 주위의 지형도를 작성하는 지형도작성부; 를 포함하는 지리정보 구축시스템을 제공한다.

제1 촬영영상을 통해 객체가 인식되는 경우, 객체의 정보와 지형도에 따른 객체의 위치를 이용하여 객체정보를 생성하는 객체정보생성부; 및 지형도와 객체정보를 이용하여 제2 촬영부가 객체를 촬영하도록 제어하는 객체추적제어부; 를 포함하도록 구성될 수 있다.

지형도작성부, 객체정보생성부, 객체추적제어부 중 어느 하나 또는 둘 이상은 제1 촬영부에 설치되도록 구성될 수 있다.

제1 촬영영상에 객체가 인식되고, 제2 촬영영상에 객체가 인식되지 않는 경우, 객체추적제어부는, 제2 촬영부가 객체를 추적하도록 하고, 제2 촬영영상에 객체가 인식되면 객체의 객체정보를 생성하도록 하며, 객체가 인식된 지점과 제1 촬영부, 제2 촬영부, 지점 중 어느 하나 또는 둘 이상이 위치하는 지점 사이의 수평선상 거리, 지형의 높낮이 차이 및 지형의 경사도를 추출하여 지형도에 반영하도록 제어하도록 구성될 수 있다.

제2 촬영부는 지형도를 이용하여 객체를 추적하도록 구성될 수 있다.

객체추적제어부는, 객체가 인식된 지점에서의 객체의 실제높이와 객체가 인식되지 않은 지점에서의 객체의 가상높이를 추출하도록 하고, 객체의 실제높이와 객체의 가상높이를 이용하여 객체가 실제로 위치했던 지점을 추출하며, 객체가 실제로 위치했던 지점과 제1 촬영부, 제2 촬영부 중 어느 하나 또는 둘 사이의 수평선상 거리, 지형의 높낮이 차이 및 지형의 경사도를 추출하여 지형정보에 반영하도록 구성될 수 있다.

지형도작성부는, 제1 촬영부, 제2 촬영부 중 어느 하나 또는 둘의 주위에 하나 또는 둘 이상의 특이지점을 지정하고, 특이지점과 제1 촬영부, 제2 촬영부 중 어느 하나 또는 둘이 위치하는 지점 사이의 수평선상 거리, 지형의 높낮이 차이 및 지형의 경사도를 추출하여 지형정보에 반영하도록 구성될 수 있다.

본 발명에 따른 지리정보 구축시스템에 의하면, 제1 촬영부와 제2 촬영부의 촬영영상을 통해 주위의 지형정보를 추출하여 3차원 지형도를 제작함으로써 효과적으로 지리정보를 구축할 수 있는 효과가 있다.

또, 본 발명은 촬영영상을 통해 인식되는 객체를 추적하고, 추적의 성공여부에 따라 지형 변화의 여부를 인식함으로써 점차 실제 지형에 가까운 지리정보를 구축할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 보안, 감시 및 추적 시스템으로 활용할 수 있는 효과가 있다.

도 1의 (a) 내지 (c)는 본 발명의 제1 내지 제3 실시예에 따른 지리정보 구축시스템의 개략적인 구성도이다.
도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 지리정보 구축시스템의 제1 촬영부에서 사용되는 렌즈의 특성을 나타낸 도면이다.
도 4 내지 도 10은 본 발명에 따른 지리정보 구축시스템을 설정하는 상태를 나타낸 도이다.
도 11 및 도 12는 본 발명에 따른 지리정보 구축시스템에서 객체를 구분하는 상태를 나타낸 도이다.
도 13 및 도 14는 본 발명에 따른 지리정보 구축시스템에서 사용되는 제2 촬영부가 객체를 촬영하기 위해 동작되는 상태를 나타낸 도이다.
도 15 및 도 16은 본 발명에 따른 지리정보 구축시스템에서 객체의 추적이 실패하는 경우 지형도를 수정하기 위해 지형정보를 산출하는 상태를 나타낸 도이다.

이하 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 그러나 이들 도면은 예시적인 목적일 뿐, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.

도 1의 (a) 내지 (c)는 본 발명에 따른 지리정보 구축시스템의 개략적인 구성도이다.

먼저, 도 1의 (a)에 도시된 도면은 지리정보 구축시스템의 제1 실시예를 나타낸 것으로, 본 발명의 제1 실시예에 따른 지리정보 구축시스템은 크게 제1 촬영부(MFP)와 제2 촬영부(PTZ) 및 지형도작성부(10)를 포함하여 구성되며, 제1 촬영부(MFP)가 제2 촬영부(PTZ)를 제어하게 된다.

제1 촬영부(MFP)는 촬영 영역을 촬영하고, 촬영 영역에서 객체(Object), 즉 촬영물을 인식하게 되는 구성요소이며, 원활한 촬영을 위해 지표면으로부터 어느 정도 떨어진 공중에 설치된다. 객체(Object)는 제1 촬영부(MFP)가 움직임을 인식할 수 있는 물체로써, 사람이나 차량 등이 해당될 수 있으며, 객체(Object)를 인식하기 위해 제1 촬영부(MFP)에 의해 촬영되는 제1 촬영영상의 전후 프레임을 비교함으로써 객체(Object)의 출현을 인식하도록 구성될 수 있다. 이러한 제1 촬영부(MFP)는 어안렌즈 카메라, 초광각렌즈 카메라, 회전줌 카메라 중 어느 하나를 사용할 수 있으며, 본 명세서에서는 제1 촬영부(MFP)로써 넓은 지역의 촬영이 가능한 어안렌즈 카메라를 사용하는 것을 예로 들어 설명하기로 한다.

제2 촬영부(PTZ)는 특정 영역을 촬영하는 구성요소로써, 넓은 지역을 촬영하는 제1 촬영부(MFP)에 비해 좁은 지역을 집중적으로 촬영할 수 있다. 이러한 제2 촬영부(PTZ)는 제1 촬영부(MFP)와 마찬가지로 지표면으로부터 어느 정도 떨어진 공중에 설치된다. 제2 촬영부(PTZ)로 다양한 카메라가 사용될 수 있으나, 본 발명에서는 회전줌 카메라, 예를 들어 팬(Pan), 틸트(Tilt), 줌(Zoom) 기능을 갖는 PTZ 카메라를 사용하는 것을 예로 들어 설명한다.

지형도작성부(10)는 제1 촬영부(MFP)에 의한 제1 촬영영상과, 제2 촬영부(PTZ)에 의해 촬영되는 제2 촬영영상을 이용하여 제1 촬영부(MFP)와 제2 촬영부(PTZ) 주위의 높낮이 차이에 따른 지형을 지도화하여 지형도를 작성하는 구성요소이다.

이를 위해 제1 촬영부(MFP)로부터 수직하방에 위치하는 지점(이하, "제1 촬영부(MFP)가 위치하는 지점" 이라 함)과 제2 촬영부(PTZ)로부터 수직하방에 위치하는 지점(이하, "제2 촬영부(PTZ)가 위치하는 지점" 이라 함) 사이의 수평선상 거리와, 지형의 높낮이 차이 및 지형의 경사도를 추출하여 지형정보를 생성하고, 이를 3차원 데이터화하여 지형도를 작성하게 된다. 여기에, 좀더 실제 지형을 반영한 지형도를 작성하기 위하여 제1 촬영부(MFP), 제2 촬영부(PTZ) 중 어느 하나 또는 둘의 주위에 하나 또는 둘 이상의 특이지점(P)을 지정하고, 특이지점(P)과 제1 촬영부(MFP), 제2 촬영부(PTZ) 중 어느 하나 또는 둘이 위치하는 지점 사이의 수평선상 거리, 지형의 높낮이 차이를 추출하여 지형정보에 반영하도록 구성할 수 있다. 이때, 특이지점(P)과 제1 촬영부(MFP), 제2 촬영부(PTZ) 중 어느 하나 또는 둘이 위치하는 지점 사이 지형의 경사도를 추출하여 사용하는 것도 가능하다.

그리고, 도 1의 (b) 및 (c)는 본 발명의 제2 및 제3 실시예에 따른 지리정보 구축시스템의 개략적인 구성도로써, 제1 실시예와는 달리 객체정보생성부(20)와 객체추적제어부(30)를 더 포함하도록 구성된다.

이때, 본 발명의 제1 실시예에 대한 설명에서 제1 촬영부(MFP)와 제2 촬영부(PTZ) 및 지형도작성부(10)에 대하여 상세히 설명하였으므로 여기에서는 제1 실시예에 없는 객체정보생성부(20)와 객체추적제어부(30)에 대하여 상세히 설명하기로 한다.

도 1의 (b)를 참조하면, 제2 실시예에 따른 지리정보 구축시스템은 제1 촬영부(MFP)에 지형도작성부(10)와 객체정보생성부(20), 그리고 객체추적제어부(30)가 포함되도록 구성되고, 객체추적제어부(30)가 제2 촬영부(PTZ)를 제어하도록, 즉 제1 촬영부(MFP)가 제2 촬영부(PTZ)를 제어하도록 구성된다.

객체정보생성부(20)는 제1 촬영부(MFP)의 제1 촬영영상을 통해 객체(Object)가 인식되는 경우, 인식된 객체(Object)의 정보와 지형도작성부(10)에 의해 작성된 지형도에 따른 객체(Object)의 위치를 포함하여 객체정보를 생성하는 구성요소이다. 객체(Object)의 정보에는 객체(Object)의 폭과 높이가 포함될 수 있다.

객체추적제어부(30)는 지형도작성부(10)에 의해 작성된 지형도와 객체정보생성부(20)에 의해 생성된 객체정보를 이용하여 제2 촬영부(PTZ)가 객체(Object)를 추적하여 촬영하도록 제어하는 구성요소이다.

다음, 도 1의 (c)에 도시된 제3 실시예에 따른 지리정보 구축시스템은 전술한 제2 실시예와 유사하게 구성되나, 제1 촬영부(MFP)가 제2 촬영부(PTZ)를 제어하는 제2 실시예와는 달리 지형도작성부(10)와 객체정보생성부(20) 및 객체추적제어부(30)가 별도로 구성, 예를 들어 통제실에서 제1 촬영부(MFP)와 제2 촬영부(PTZ)를 제어하도록 구성된다.

이와 같이, 본 발명에 따른 지리정보 구축시스템을 구성하는 구성요소들 중 제1 촬영부(MFP)와 제2 촬영부(PTZ)를 제외한 나머지 구성요소들은 전술한 것과 같이 제1 촬영부(MFP)에 포함되어 제2 촬영부(PTZ)를 제어하도록 구성되거나, 별도의 통제실 등에 배치되어 제1 촬영부(MFP)와 제2 촬영부(PTZ)를 제어할 수도 있고, 지형도작성부(10) 내에 포함되어 지형도작성부(10)가 제1 촬영부(MFP)와 제2 촬영부(PTZ)를 제어하도록 구성될 수도 있다. 또한, 구성요소 중 어느 하나, 예를 들어 객체정보생성부(20)는 제1 촬영부(MFP)에 포함되도록 설치되고 나머지 구성요소, 예를 들어 객체추적제어부(30)는 지형도작성부(10)에 포함되도록 설치되는 등 다양한 방법으로 본 발명에 따른 지리정보 구축시스템이 구성될 수 있다.

한편, 본 발명의 제1 실시예에 따른 지리정보 구축시스템을 구성하는 제1 촬영부(MFP)와 제2 촬영부(PTZ) 및 지형도작성부(10), 그리고 본 발명의 제2 및 제3 실시예에 따른 지리정보 구축시스템에 포함되는 객체정보생성부(20)와 객체추적제어부(30)는 네트워크(Network)에 연결된다. 네트워크는 유선 또는 무선 인터넷망이나 인트라넷, 전화망, 위성통신망 또는 모바일망 중 어느 하나 또는 둘 이상의 결합이나 이들과 유사한 네트워크을 사용할 수 있다. 유선 네트워크의 구성은 광케이블을 통한 구성이 바람직하며, 무선 네트워크의 구성은 초광대역(UWB; Ultra Wideband)이나 와이파이(Wi-Fi) 또는 와이브로(Wibro)를 통해 구성할 수 있다.

이 외에도 본 발명에 따른 지리정보 구축시스템에는 각종 구성요소, 예를 들어 제1 촬영부(MFP)와 제2 촬영부(PTZ) 및 지형도작성부(10), 그리고 객체정보생성부(20)와 객체추적제어부(30)가 네트워크에 연결되도록 하는 접속장치나 데이터베이스, 모듈 등이 포함되어 구성될 수 있으나, 본 발명의 이해를 돕기 위해 본 발명을 구성하는 주요 구성요소 외에 이미 공지되어 사용되고 있는 일반적인 구성요소들에 대한 설명은 생략한다.

이하에서는, 도 1의 (b)에 도시된 본 발명의 제2 실시예에 따른 지리정보 구축시스템을 활용하는 것을 예로 들어 설명한다.

도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 지리정보 구축시스템의 제1 촬영부(MFP)에서 사용되는 렌즈의 특성을 나타낸 도면이다.

본 발명에서 사용되는 제1 촬영부(MFP), 즉 어안렌즈 카메라에 의해 촬영되는 영상(제1 촬영영상)을 해석하기 용이한 렌즈로 등거리사영(Equidistance Projection)의 특성을 갖는 어안렌즈를 들 수 있다.

이는 도 2에 도시된 것과 같이, 렌즈의 초점거리를 "F" 라 하고, 렌즈를 통해서 카메라가 이미지를 담을 수 있도록 상이 맺히는 각도(화각;Angle of view)를 "θ" 라 하며, 렌즈에 상이 맺히는 높이(상고;像高)를 "Y" 라고 할 때, "Y=Fθ" 라는 간단한 공식을 이용하여 구할 수 있기 때문이며, 이하에서 언급되는 어안렌즈는 이와 같이 등거리사영의 특성을 갖는 어안렌즈를 의미한다.

그리고, 도 3은 본 발명에서 사용되는 어안렌즈 카메라에 의한 영상, 즉 제1 촬영영상의 해석에 필요한 기준을 나타내기 위한 것으로, 본 발명에서는 제1 촬영영상의 해석시 항상 다음 기준에 의하여 접근한다.

첫째, 제1 촬영영상의 중심은 극좌표계의 원점에 대응된다.

둘째, 제1 촬영영상의 원주(Circumference)에 대응되는 각도(F°)는 어안렌즈의 화각의 1/2이다.

셋째, 제1 촬영영상의 중심에서부터 원주까지의 거리(T)는 F°에 대응된다.

넷째, 제1 촬영영상에서 객체(Object)까지의 거리(L)는 다음의 수학식 1에 의해 쉽게 원점과 객체 간의 각도(Object°)로 변환이 가능하다.

도 4 내지 도 10은 본 발명에 따른 지리정보 구축시스템을 설정하는 상태를 나타낸 도이다.

우선, 도 4의 (a)는 본 발명에 따른 지리정보 구축시스템을 설정하기 위해 작업자가 제1 촬영부(MFP)로부터 일정 거리 떨어진 지점에 특정 표지를 놓고 제1 촬영부(MFP)로부터 수직하방의 지표면까지 거리(MFPH; 이하, "제1 촬영부(MFP)의 높이"라 함)를 측정하는 상태를 나타낸 것이고, 도 4의 (b)는 특정 표지가 위치한 지점이 제1 촬영부(MFP)에 의한 제1 촬영영상에 나타나는 상태를 나타낸 것이다.

이때, 제1 촬영부(MFP)가 위치하는 지점과 특정 표지가 위치하는 지점 사이의 거리(L)는 작업자가 미리 정해놓은 거리, 예를 들어 1m나 2m 등으로 떨어져 배치되도록 한다. 이외에, 길이가 정해져 있는 봉을 제1 촬영부(MFP)가 위치하는 지점으로부터 일정 거리로 지표면에 눕혀놓고 봉의 말단까지의 거리를 쉽게 알 수 있도록 하여 사용할 수도 있다.

즉, 제1 촬영부(MFP)가 위치하는 지점과 특정 표지가 위치하는 지점 사이의 거리(L)를 인지하고 있으므로, 전술한 수학식 1에 의해 제1 촬영영상에서 원점과 특정 표지가 위치하는 지점 간의 각도(Object°)로 변환할 수 있다.

따라서, 제1 촬영부(MFP)와 제1 촬영부(MFP)가 위치하는 지점, 그리고 특정 표지가 위치하는 지점 사이에 가상의 직각삼각형 형상이 이루어지게 되며, 제1 촬영부(MFP)가 위치하는 지점과 특정 표지가 위치하는 지점 사이의 거리(L)와, 제1 촬영영상에서 원점과 특정 표지가 위치하는 지점 간의 각도(Object°), 즉 제1 촬영부(MFP)가 특정 표지가 위치한 지점을 바라보는 각도를 알게 되므로 다음의 수학식 2를 이용하여 제1 촬영부(MFP)의 높이(MFPH)를 구할 수 있게 된다.

이와 같이 제1 촬영부(MFP)의 높이(MFPH)를 특정 표지를 이용하여 연산할 수 있으며, 이 외에 작업자가 실측하여 구할 수도 있다.

도 5는 도 4와 같이 본 발명에 따른 지리정보 구축시스템을 설정하기 위해 작업자가 제2 촬영부(PTZ)로부터 일정 거리 떨어진 지점에 특정 표지를 놓고 제2 촬영부(PTZ)로부터 수직하방의 지표면까지 거리(PTZH; 이하, "제2 촬영부(PTZ)의 높이"라 함)를 측정하는 상태를 나타낸 것이다.

이러한 과정은 제1 촬영부(MFP)의 경우와 유사하게 이루어지는데, 먼저 제2 촬영부(PTZ)가 제2 촬영부(PTZ)가 위치하는 지점을 바라보게 한 후 특정 표지가 위치하는 지점을 바라보도록 동작시키게 된다.

이에 따라 제2 촬영부(PTZ)에 의한 제2 촬영영상 중앙에 특정 표지가 위치하는 지점이 나타나도록 하기 위해 회전하는 각도(Object°)를 추출할 수 있으므로, 제2 촬영부(PTZ)가 위치하는 지점과 특정 표지가 위치하는 지점 사이의 거리(L)를 이용하여 수학식 2와 유사한 수학식 3에 의해 제2 촬영부(PTZ)의 높이(PTZH)를 구할 수 있게 된다.

제1 촬영부(MFP)에서와 마찬가지로, 제2 촬영부(PTZ)의 높이(PTZH)는 작업자가 실측하여 구할 수 있다.

도 6에는 제1 촬영영상에 제2 촬영부(PTZ)가 위치하는 지점이 나타나 있다.

이때, 도시된 제1 촬영영상에서 표시된 "MFPF°"은 제1 촬영부(MFP)를 통해 제2 촬영부(PTZ)가 위치하는 지점을 바라보는 각도로써, 전술한 도 3의 설명에 기재된 수학식 1과 같이 다음의 수학식 4로 나타낼 수 있다.

전술한 도 4 내지 도 6은 제1 촬영부(MFP)와 제2 촬영부(PTZ), 그리고 특정 표지가 위치하는 지점이 지형상의 높낮이 차이가 없는 동일한 높이, 즉 같은 수평선상에 위치하는 경우를 나타낸 것이며, 실제로 본 발명에 따른 지리정보 구축시스템을 설치하는 경우 제1 촬영부(MFP)와 제2 촬영부(PTZ) 사이에 지형적인 높낮이 차이가 발생할 수 있다.

이에, 도 7은 제1 촬영부(MFP)와 제2 촬영부(PTZ)가 설치된 지역에 따라 제1 촬영부(MFP)가 위치하는 지점과 제2 촬영부(PTZ)가 위치하는 지점 사이 지형의 높낮이 차이(C)와 수평선상의 거리(D), 지형의 경사도(PTZC°, MFPC°)를 산출하는 것을 나타낸 것이다. 이때, 도 7에서는 제1 촬영부(MFP)가 위치하는 지점이 제2 촬영부(PTZ)가 위치하는 지점보다 높은 위치인 것으로 도시되어 있으나, 지역에 따라 제1 촬영부(MFP)가 제2 촬영부(PTZ)보다 더 낮은 위치에 설치될 수도 있다.

우선, 제1 촬영부(MFP)를 통해 제2 촬영부(PTZ)가 위치하는 지점을 바라보는 각도(MFPF°)는 도 6의 설명에 기재된 수학식 4를 이용하여 산출할 수 있다.

그리고, 제2 촬영부(PTZ)를 통해 제1 촬영부(MFP)가 위치하는 지점을 바라보는 각도(PTZR°)를 구하게 되는데, 이러한 과정은 전술한 도 5의 특정 표지 대신 제1 촬영부(MFP)가 사용된다는 점을 제외하면 동일하다. 즉, 제2 촬영부(PTZ)를 통해 제2 촬영부(PTZ)가 위치하는 지점을 바라보게 한 후 제1 촬영부(MFP)가 위치하는 지점을 바라보기 위해 회전하는 각도를 추출하여 제2 촬영부(PTZ)를 통해 제1 촬영부(MFP)가 위치하는 지점을 바라보는 각도(PTZR°)를 산출할 수 있다.

그리고, 제1 촬영부(MFP)를 통해 제2 촬영부(PTZ)가 위치하는 지점을 바라보는 가상의 선과, 제2 촬영부(PTZ)를 통해 제1 촬영부(MFP)가 위치하는 지점을 바라보는 가상의 선이 교차하는 가상의 교차점을 두고, 제1 촬영부(MFP)에서 가상의 교차점까지의 거리(A)를 하기의 수학식 5를 이용하여 구한다. 이때, 제1 촬영부(MFP)의 높이(MFPH)는 전술한 도 4의 설명에 기재되어 있는 수학식 2에 의해 구해진다.

마찬가지로, 제2 촬영부(PTZ)에서 가상의 교차점까지의 거리(B)를 하기의 수학식 6를 이용하여 구하며, 제2 촬영부(PTZ)의 높이(PTZH)는 도 5의 설명에 기재되어 있는 수학식 3에 의해 구해진다.

이러한 과정을 거쳐 구한 MFPF°, PTZR°, A 및 B를 이용하여 제1 촬영부(MFP)가 위치하는 지점과 제2 촬영부(PTZ)가 위치하는 지점 사이 지형의 높낮이 차이(C)를 하기의 수학식 7에 의해 구할 수 있다.

다음, 제1 촬영부(MFP)와 제2 촬영부(PTZ)가 동일한 높이의 지점에 위치한다고 했을 때의 거리, 즉 제1 촬영부(MFP)가 위치하는 지점과 제2 촬영부(PTZ)가 위치하는 지점 사이의 수평선상의 거리(D)를 하기의 수학식 8에 의해 구한다.

그리고, 제1 촬영부(MFP)가 위치하는 지점과 제2 촬영부(PTZ)가 위치하는 지점 사이 지형의 경사도(PTZC°, MFPC°)는 수학식 9 및 10에 의해 구할 수 있다.

도 8의 (a) 내지 (c)는 지형도작성부(10)를 이용하여 제1 촬영부(MFP)와 다수의 제2 촬영부(PTZ-1, PTZ-2, PTZ-3, PTZ-4) 주위의 지형도를 작성하는 상태를 나타낸 것이다.

도 8의 (a)는 도 6과 같이 제1 촬영부(MFP)에 의한 제1 촬영영상에서 제1 촬영부(MFP)가 위치하는 지점과 다수의 제2 촬영부(PTZ-1, PTZ-2, PTZ-3, PTZ-4)가 위치하는 지점이 나타나는 것을 도시한 것이다. 이러한 제2 촬영부(PTZ-1, PTZ-2, PTZ-3, PTZ-4)의 개수는 촬영 지역의 환경이나 설치비용 등에 따라 가감이 가능하다.

이러한 상태에서, 도 4 및 도 5의 설명에서와 같이 제1 촬영부(MFP)의 높이(MFPH) 및 제2 촬영부(PTZ-1, PTZ-2, PTZ-3, PTZ-4) 각각의 높이(PTZH)를 구하고, 도 6 및 도 7의 설명과 같이 제1 촬영부(MFP)를 통해 제2 촬영부(PTZ-1, PTZ-2, PTZ-3, PTZ-4)가 위치하는 지점을 바라보는 각도(MFPF°), 제2 촬영부(PTZ-1, PTZ-2, PTZ-3, PTZ-4)를 통해 제1 촬영부(MFP)가 위치하는 지점을 바라보는 각도(PTZR°), 제1 촬영부(MFP)에서 가상의 교차점까지의 거리(A), 제2 촬영부(PTZ-1, PTZ-2, PTZ-3, PTZ-4)에서 가상의 교차점까지의 거리(B), 제1 촬영부(MFP)가 위치하는 지점과 제2 촬영부(PTZ-1, PTZ-2, PTZ-3, PTZ-4)가 위치하는 지점 사이 지형의 높낮이 차이(C), 수평선상의 거리(D), 지형의 경사도(PTZC°, MFPC°)를 구하여 지형정보를 생성할 수 있다.

도 8의 (b)와 (c)에는 이와 같이 생성된 지형정보를 이용하여 지형도가 작성되는 것이 나타나 있다. 즉, 제1 촬영부(MFP)와 다수의 제2 촬영부(PTZ-1, PTZ-2, PTZ-3, PTZ-4) 각각에 대한 지형의 높낮이 차이(C), 수평선상의 거리(D)에 따라 이를 3차원 데이터화하여 나타내고, 제1 촬영부(MFP)가 위치하는 지점을 중심으로 제1 촬영부(MFP)와 다수의 제2 촬영부(PTZ-1, PTZ-2, PTZ-3, PTZ-4) 각각의 지형의 경사도(PTZC°, MFPC°)에 따라 각각의 제2 촬영부(PTZ-1, PTZ-2, PTZ-3, PTZ-4)가 위치하는 지점을 연결하여 정리함으로써 제1 촬영부(MFP)와 제2 촬영부(PTZ-1, PTZ-2, PTZ-3, PTZ-4) 주위 지형의 대략적인 고저차를 입체적으로 판단할 수 있는 가상의 지형도를 작성할 수 있게 되어 촬영 지역에 대한 지리정보를 구축할 수 있는 것이다.

도 9와 도 10의 (a) 및 (b)는 도 8의 설명과 같이 작성되는 지형도에 비해 좀더 실제 지형을 반영한 지형도를 작성하는 것을 나타낸다.

이를 위해 제1 촬영부(MFP), 제2 촬영부(PTZ) 중 어느 하나 또는 둘의 주위에 도 4나 도 5에서 사용되는 것과 같이 특정 표지를 특이지점(P)에 위치시킨다. 여기서, 도 4나 도 5의 설명에서 특정 표지를 위치시키는 것과 다른 점은, 도 4나 도 5에서는 특정 표지가 위치하는 지점이 작업자가 미리 정해놓은 거리만큼 떨어져 배치되고, 제1 촬영부(MFP)와 제2 촬영부(PTZ)를 연결하는 가상의 선상에 위치되는 것에 비해, 여기에서는 특정 표지가 위치된 특이지점(P)까지의 거리를 알 수 없고, 특정 표지가 위치된 특이지점(P)이 제1 촬영부(MFP)와 제2 촬영부(PTZ)를 연결하는 가상의 선상에 위치하지 않을 수 있다는 점에서 차이가 있다. 즉, 제1 촬영영상에서 특정 표지를 인식할 수 있는 정도의 거리로 떨어져 있는 특이지점(P)에 특정 표지를 위치시키는 것이며, 특정 표지가 위치하는 특이지점(P)은 제1 촬영부(MFP)나 제2 촬영부(PTZ) 주위에 형성되어 있는 비탈이나 돌출 지형 등 특이 지형이 형성되어 있는 곳이 해당될 수 있다. 따라서, 도 4나 도 5의 설명에서는 제1 촬영부(MFP)나 제2 촬영부(PTZ)가 특정 표지가 위치한 지점을 바라보는 각도가 각각 "MFPF°"와 "PTZR°" 의 하나만 표시되지만, 여기에서는 제1 촬영부(MFP)나 제2 촬영부(PTZ)가 특정 표지가 위치한 특이지점(P)을 바라보기 위해 필요한 각도가 2가지, 예를 들어 상하방향의 각도와 좌우방향의 각도가 필요하게 된다.

다시 말해서, 도 9에서 제2 촬영부(PTZ)를 통해 특정 표지가 위치하는 특이지점(P)을 바라보는 각도(PTZVER°), 즉 상하(틸트; Tilt)방향의 각도는 제2 촬영부(PTZ)를 통해 제2 촬영부(PTZ)가 위치하는 지점을 바라보게 한 후 특정 표지가 위치하는 특이지점을 바라보기 위해 회전하는 각도를 추출하여 구할 수 있고, 제2 촬영부(PTZ)를 통해 제1 촬영부(MFP)를 바라보는 시점을 기준으로 특정 표지가 위치하는 특이지점(P)을 바라보기 위해 회전하는 각도를 추출하여 좌우(팬; Pan)방향의 각도(PTZHOR°)를 구할 수 있다.

그리고, 제1 촬영부(MFP)를 통해 특정 표지가 위치하는 특이지점(P)을 바라보는 상하방향의 각도(MFPVER°)는 수학식 4를 통해 구할 수 있고, 제1 촬영부(MFP)의 좌우방향의 각도(MFPVER°)는 제1 촬영부(MFP)에 의한 제1 촬영영상의 원점에서 특정 표지가 위치하는 특이지점(P)까지 극좌표계 상의 회전각을 추출하여 구할 수 있다.

다음, 도 8의 설명과 같이 작성된 지형도 상에서 제1 촬영부(MFP)가 위치하는 지점의 높이에, 도 4의 설명에 기재되어 있는 수학식 2를 이용하여 산출한 제1 촬영부(MFP)의 높이(MFPH)를 더하여 "MFPRH" 를 설정하고, 동일한 방법으로 "PTZRH" 를 설정한다.

제1 촬영부(MFP)가 위치하는 지점과 제2 촬영부(PTZ)가 위치하는 지점 사이의 수평선상의 거리(D)는 도 7의 설명 중 수학식 8에 의해 구해진다.

따라서, 제1 촬영부(MFP)와 특정 표지가 위치하는 특이지점(P), 그리고 제2 촬영부(PTZ) 사이를 연결하는 가상의 삼각형 형상이 이루어지게 되고, 제1 촬영부(MFP)가 위치하는 지점과 제2 촬영부(PTZ)가 위치하는 지점 사이의 수평선상의 거리(D)와 제1 촬영부(MFP)에서 특정 표지가 위치하는 특이지점(P)을 바라보는 좌우방향의 각도(MFPVER°), 그리고 제2 촬영부(PTZ)가 특정 표지가 위치하는 특이지점(P)을 바라보기 위한 좌우(팬)방향의 각도(PTZHOR°)를 알고 있으므로 제1 촬영부(MFP)와 특정 표지가 위치하는 특이지점(P) 사이의 거리(E)와, 제2 촬영부(PTZ)와 특정 표지가 위치하는 특이지점(P) 사이의 거리(F)는 다음의 수학식 11 및 12에 의해 구할 수 있다.

그리고, 제1 촬영부(MFP)와 특정 표지가 위치하는 특이지점(P), 그리고 제1 촬영부(MFP)로부터 수직하방을 바라보는 방향 사이에 가상의 직각삼각형 형상이 이루어지게 되고, 제2 촬영부(PTZ)와 특정 표지가 위치하는 특이지점(P), 제2 촬영부(PTZ)로부터 수직하방을 바라보는 방향 사이에도 가상의 직각삼각형 형상이 이루어지게 된다.

수학식 11과 12에 의해 제1 촬영부(MFP)와 특정 표지가 위치하는 특이지점(P) 사이의 거리(E), 제2 촬영부(PTZ)와 특정 표지가 위치하는 특이지점(P) 사이의 거리(F)를 산출하였고, 제1 촬영부(MFP)가 특정 표지가 위치하는 특이지점(P)을 바라보는 상하방향의 각도(MFPVER°)와 제2 촬영부(PTZ)가 특정 표지가 위치하는 특이지점을 바라보는 상하방향의 각도(PTZVER°)를 알고 있으므로, 하기의 수학식 13과 14를 통해 "STMFPH" 와 "STPTZH" 를 구할 수 있다.

즉, "STMFPH" 와 "STPTZH"를 구하게 되면 미리 설정된 "MFPRH" 와 "PTZRH"를 이용하여 "STH=MFPRH-STMFPH" 또는 "STH=PTZRH-STPTZH" 와 같은 수식의 연산을 통해 제1 촬영부(MFP) 또는 제2 촬영부(PTZ)가 위치하는 지점과 특정 표지가 위치하는 특이지점(P) 사이 지형의 높낮이 차이(STH)를 구할 수 있게 된다.

이렇게 산출된 각종 정보는 도 10의 (a) 내지 (c)에 도시된 것과 같이 지형정보에 반영되어 좀 더 실제적인 지형도가 작성된다.

도 10의 (a)에는 제1 촬영영상에서 다수의 제2 촬영부(PTZ-1, PTZ-2, PTZ-3, PTZ-4)가 위치하는 지점과 다수의 특정 표지가 위치하는 특이지점(P-1, P-2, P-3)이 각각 나타나 있다. 이러한 특정 표지가 위치하는 특이지점(P-1, P-2, P-3)의 개수는 상황에 따라 가감할 수 있다.

그리고, 도 9의 설명과 같이 각각의 제2 촬영부(PTZ-1, PTZ-2, PTZ-3, PTZ-4)를 적용하여 연산한 각종 정보를 이용하여 도 10의 (b) 및 (c)에 도시된 것과 같이, 제1 촬영부(MFP)가 위치하는 지점과 다수의 제2 촬영부(PTZ-1, PTZ-2, PTZ-3, PTZ-4)가 위치하는 지점, 다수의 특이지점(P-1, P-2, P-3) 각각에 대한 지형의 높낮이 차이(C) 및 수평선 상의 거리(D)와, 경우에 따라 지형의 경사도(PTZC°, MFPC°)를 3차원 데이터화하여 나타내고, 제1 촬영부(MFP)가 위치하는 지점을 중심으로 제1 촬영부(MFP)와 다수의 제2 촬영부(PTZ-1, PTZ-2, PTZ-3, PTZ-4), 다수의 특이지점(P-1, P-2, P-3) 각각이 위치하는 지점을 연결하여 정리함으로써 좀 더 실제 지형을 반영한 가상의 지형도가 작성된다.

도 11 및 도 12는 제1 촬영부(MFP)에 의한 제1 촬영영상을 통해 객체(Object)가 인식되는 경우, 인식된 객체(Object)의 폭과 높이를 이용하여 객체(Object)를 구분함으로써 해당 객체(Object)가 추적대상인지 추적대상이 아닌지를 구별하도록 하는 것을 나타낸 것이다.

우선, 도 11에서는 제1 촬영영상에 객체(Object), 예를 들어 사람과 차량이 인식되었다고 했을 때, 객체(Object)의 폭을 연산하는 것이 도시되어 있다.

즉, 인식된 객체(Object)의 폭을 측정하기 위해 지형도작성부(10)에 의해 작성된 지형도 상의 고저차를 감안하여 객체(Object)의 일측끝단과 타측끝단을 임의의 지점으로 설정하고, 제1 촬영영상의 원점과 객체(Object)의 일측끝단 사이의 거리(G)와, 제1 촬영영상의 원점과 객체(Object)의 타측끝단 사이의 거리(H) 및 객체(Object)의 일측끝단과 타측끝단 사이의 각도(θ)를 산출한다.

따라서, 제1 촬영부(MFP)와 객체(Object)의 일측끝단, 객체(Object)의 타측끝단 사이에 가상의 삼각형 형상이 이루어지게 되며, 하기의 수학식 15를 이용하여 객체(Object)의 폭(I)이 산출된다.

그리고, 도 12에서는 제1 촬영영상에 인식된 객체(Object)의 높이(OH)를 연산하게 된다. 이때, 기본적으로 객체(Object)의 높이는 제1 촬영영상 중 객체(Object)가 차지하는 크기, 즉 제1 촬영영상의 원점으로부터 멀어지는 방향을 따라 객체(Object)가 차지하는 화소수를 세어 구하게 된다. 그러나, 객체(Object)가 제1 촬영영상으로부터 얼마나 떨어진 위치에 있는지, 객체(Object)가 위치하고 있는 지점의 지형 형상이 어떤지 등에 따라 실제적인 객체(Object)의 높이가 달라질 수 있으므로 거리와 지형을 감안하여 객체(Object)의 높이를 연산해야 한다.

이를 위해, 제1 촬영영상에서 제1 촬영부(MFP)가 객체(Object)를 바라보기 위한 최저 각도(OBA°)와 최고 각도(OHA°)를 추출한다.

그리고, 지형도작성부(10)에 의해 작성된 지형도 상의 고저차를 적용하여 객체(Object)가 위치하는 지점과 기준이 되는 지점 사이 지형의 높이(OBH)를 구하게 된다. 이때, 기준이 되는 지점은 지형도 상에서 가장 낮은 위치에 위치하는 지점을 사용하는 것이 바람직하며, 상황에 따라 제1 촬영부(MFP)나 제2 촬영부(PTZ)가 위치하는 지점 또는 지형도 작성시 특이지점(P)을 사용하여 보다 실제 지형을 반영한 지형도를 작성한 경우 특이지점(P)을 기준이 되는 지점으로 설정할 수도 있다.

그리고, 제1 촬영부(MFP)가 위치하는 지점과 객체(Object)가 위치하는 지점 사이의 수평선상의 거리(OD)를 구하고, 도 9의 설명에 기재된 것과 같이 지형도의 고저차를 반영한 제1 촬영부(MFP)의 높이(MFPRH)를 구하게 되면, 다음의 수학식 16과 같이 제1 촬영부(MFP)로부터 객체(Object)가 위치하는 지점 사이의 수평선 상의 거리(ORD)를 산출할 수 있다.

산출된 "ORD" 와 알고 있는 각종 정보를 이용하면 하기의 수학식 17에 의해 객체(Object)의 높이(OH)를 구할 수 있다.

이와 같이 산출되는 객체(Object)의 폭(I)과 높이(OH) 값을 통하여 제1 촬영영상을 통해 인식되는 객체(Object)의 일부 특성을 확인할 수 있고, 객체(Object)가 추적대상인지 아닌지를 구분할 수 있으며, 추적하던 객체(Object)의 추적을 잠시 멈추었다가 다시 추적할 때 해당 객체(Object)가 맞는지 확인하는 등의 다양한 방면에서 유용하게 사용될 수 있다.

예를 들어, 본 발명에 따른 지리정보 구축시스템이 촬영하는 지역에 눈이 오거나 바람이 불어 낙엽이 날릴 수도 있고, 곤충이 날아가거나 동물이 지나갈 수도 있다.

이러한 경우 제1 촬영영상을 통해 인식되는 모든 객체를 추적하는 것은 엄청난 낭비가 되며, 실제로 추적하고자 하는 객체를 추적하지 못하는 경우가 발생할 수도 있다.

특히, 본 발명에 따른 지리정보 구축시스템에 의해 구축되는 지리정보는 통상적으로 사람이나 차량이 다니는 길에 대한 것이 주된 것이므로, 추적하고자 하는 객체는 사람이나 차량일 가능성이 크다. 이에, 사람의 평균적인 체형과 키에 대한 정보와 차량의 대략적인 차폭, 높이(전고;Over-all height)에 대한 정보 등을 기저장하고 있는 저장부(도시하지 않음)를 사용할 경우 제1 촬영영상에 의해 인식된 객체(Object)를 지형도를 이용하여 실질적인 폭과 높이를 산출하고, 이를 저장부에 기저장된 정보와 비교하여 인식된 객체(Object)가 사람이나 차량에 해당되는지, 차량이라면 대형차량인지 소형차량인지 등을 판단할 수 있으며, 이러한 판단에 따라 인식된 객체(Object)가 추적대상인지 아닌지 또한 판단할 수 있는 것이다.

또한, 설정에 따라 인식된 객체(Object)가 어떤 것인지에 따라 객체(Object)의 어떤 부분을 제2 촬영영상의 중심에 놓고 촬영할 것인지를 저장부에 기저장할 수 있다. 예를 들어, 인식된 객체(Object)가 사람일 경우 사람의 평균적인 키를 이용하여 사람의 가슴 윗부분을 촬영하여 사람의 얼굴을 확인할 수 있도록 바스트 샷(Bust shot)으로 촬영하거나, 인식된 객체(Object)가 차량일 경우 차량의 평균적인 높이를 이용하여 차량에 탑승하고 있는 사람이나 차량의 번호판이 제2 촬영영상의 중심에 배치되어 촬영할 수 있는 각도로 설정할 수 있는 것이다. 이러한 설정은 인식된 객체(Object)가 사람일 경우 얼굴이 잘 보일 수 있도록 산출된 객체(Object)의 최고 높이로부터 사람 얼굴의 대략적인 크기에 의해 머리끝으로부터 얼굴까지의 일정 높이를 뺀 감시높이를 설정하는 등 다양하게 설정될 수 있다. 한편, 객체(Object)의 종류에 따라 어떤 부분을 제2 촬영영상의 중심에 놓고 촬영할 것인지, 예를 들어 촬영높이에 대한 설정은 저장부에 저장될 수도 있고, 객체추적제어부(30)에 저장될 수도 있다.

이와 같이, 제1 촬영영상에 의해 인식된 객체(Object)의 종류를 1차적으로 구분하여 촬영 효율을 높일 수 있고, 2차적으로 제2 촬영부(PTZ)를 통해 감시함으로써 해당 객체(Object)가 감시해야 되는 대상이 맞는지를 확인함과 동시에 해당 객체(Object)의 실질적인 촬영이 수행될 수 있게 된다.

특히, 이러한 내용은 본 발명에 따른 지리정보 구축시스템을 이용하여 구축된 지리정보를 보안, 감시 및 추적 시스템에서 활용할 경우 더욱 유용하게 사용될 수 있다.

도 13 및 도 14는 제1 촬영영상을 통해 객체(Object)가 인식되고, 인식된 객체(Object)를 촬영하고자 할 경우 제2 촬영부(PTZ)가 객체(Object)를 촬영하기 위해 동작되는 상태를 나타낸 것이다.

도 13의 (a) 및 (b)는 도 10의 (a) 및 (c)에 도시된 도면과 동일한 것으로, 도 13의 (a)에서는 제1 촬영영상에 객체(Object)가 인식된 상태로 나타나 있다.

이에 따라, 인식된 객체(Object)의 좌표가 산출될 수 있으며, 지형도작성부(10)에 의해 작성된 지형도에 산출된 객체(Object)의 좌표를 대입하여 도 13의 (b)와 같이 지형도 상에서 객체(Object)가 위치하는 지점을 추출할 수 있다.

이와 같은 상태에서, 도 14에서는 제2 촬영부(PTZ)가 인식된 객체(Object)를 추적할 수 있도록 동작된다.

이때, 도 9 및 도 12에서 설명한 것과 같이 제1 촬영영상의 원점에서 객체(Object)가 위치하는 지점까지 극좌표계 상의 회전각을 추출하여 제1 촬영부(MFP)의 좌우방향의 각도(MFPHTA°)와 지형도의 고저차를 반영한 제1 촬영부(MFP)의 높이(MFPRH), 지형도의 고저차를 반영한 제2 촬영부(PTZ)의 높이(PTZRH), 지형도 상의 고저차를 적용하여 객체(Object)가 위치하는 지점과 기준이 되는 지점 사이의 높이(OBH)와, 제1 촬영영상에서 제1 촬영부(MFP)가 객체(Object)를 바라보기 위한 최저 각도(OBA°), 최고 각도(OHA°)를 추출할 수 있다. 이때, 전술한 것과 같이 저장부를 사용할 경우 인식된 객체(Object)가 사람인지, 추적을 할 것인지의 여부를 판단할 수 있으며, 인식된 객체(Object)가 사람이고 추적하고자 한다면 얼굴이 제2 촬영영상의 중심에 배치되어 촬영할 수 있도록 객체(Object)의 최고 높이로부터 일정 높이를 뺀 촬영높이(OTP)를 불러와서 사용할 수 있다.

이와 같이 제1 촬영부(MFP)와 객체(Object)가 위치하는 지점, 그리고 제1 촬영부(MFP)로부터 수직하방을 바라보는 방향 사이에 가상의 직각삼각형 형상이 이루어지므로 제1 촬영부(MFP)와 객체(Object) 사이의 수평선상의 거리(MFPOD)는 다음의 수학식 18에 의해 산출된다.

한편, 객체(Object)가 위치하는 지점과 제1 촬영부(MFP)로부터 수직하방을 바라보는 방향, 그리고 제2 촬영부(PTZ)로부터 수직하방을 바라보는 방향 사이에 가상의 삼각형 형상이 이루어진다. 이때, 제1 촬영부(MFP)와 제2 촬영부(PTZ) 사이의 수평선상의 거리(D)는 구해져 있으므로 제2 촬영부(PTZ)와 객체(Object) 사이의 수평선상의 거리(PTZOD)는 다음의 수학식 19에 의해 산출된다.

그리고, 제2 촬영부(PTZ)가 객체(Object)가 위치하는 지점을 바라보기 위해 회전해야 하는 좌우방향의 각도(PTZPA°)는 객체(Object)가 위치하는 지점과 제1 촬영부(MFP)로부터 수직하방을 바라보는 방향, 그리고 제2 촬영부(PTZ)로부터 수직하방을 바라보는 방향 사이에 이루어지는 가상의 삼각형 형상을 이용하여 다음의 수학식 20을 통해 구할 수 있다.

다음, 제2 촬영부(PTZ)와 객체(Object)가 위치하는 지점, 그리고 제2 촬영부(PTZ)로부터 수직하방을 바라보는 방향 사이에 가상의 직각삼각형 형상이 이루어지므로 제2 촬영부(PTZ)가 객체(Object)가 위치한 지점을 바라보기 위해 회전해야 하는 상하방향의 각도(PTZTA°)는 다음의 수학식 21에 의해 산출된다.

이와 같이 산출된 "PTZTA°"는 제2 촬영부(PTZ)가 객체(Object)가 위치한 지점, 즉 사람의 발이 닿고 있는 지면을 바라보는 각도이므로 제2 촬영부(PTZ)가 객체(Object)인 사람의 얼굴을 촬영할 수 없다.

따라서, 사람의 얼굴이 제2 촬영영상의 중심에 나타나게 촬영할 수 있는 각도로 보정하기 위해 객체(Object)인 사람이 지면에 대해 수직으로 서있다는 가정 하에, 제2 촬영부(PTZ)와 객체(Object)가 위치하는 지점, 그리고 객체(Object)를 촬영하고자 하는 촬영높이(OTP)에 해당하는 가상의 점 사이에 이루어지는 가상의 삼각형 형상을 이용하여 제2 촬영부(PTZ)로부터 객체(Object)가 위치하는 지점 사이의 거리(PTZRD)와 제2 촬영부(PTZ)로부터 촬영높이(OTP) 사이의 거리(PTZTD)를 각각 하기의 수학식 22와 23에 의해 산출한다.

이와 같이 "PTZRD" 와 "PTZTD" 를 산출하게 되면, 객체(Object)를 촬영하고자 하는 촬영높이(OTP)에 해당하는 제2 촬영부(PTZ)가 객체(Object)의 특정 부분, 즉 얼굴을 제2 촬영영상의 중심에 위치할 수 있도록 회전해야 하는 상하방향의 각도(PTZTTA°)는 하기의 수학식 24에 의해 산출할 수 있다.

이와 같은 과정을 통해 제2 촬영부(PTZ)가 지형도 상에 나타나는 객체(Object)의 특정 부분, 예를 들어 사람의 얼굴을 제2 촬영부(PTZ)에 의한 제2 촬영영상의 중심에 배치되도록 하여 촬영 및 추적할 수 있게 되는 것이다.

전술한 것과 같은 과정을 통해 객체(Object)의 인식과 객체(Object)의 촬영 및 추적이 이루어지게 되나, 제1 촬영부(MFP)와 제2 촬영부(PTZ) 주위의 지형은 자연재해나 각종 공사 등 다양한 이유에 의해 달라질 수 있으며, 지형도작성부(10)에 의해 작성되어 있는 지형도에는 달라진 지형이 반영되지 않아 객체(Object)의 촬영 및 추적에 실패할 수 있으므로, 달라진 실제 지형을 지형정보에 반영하여 지형도를 수정해야 할 필요가 있다. 여기서, 달라진 실제 지형에 대한 각종 정보를 산출하기 위해 사용되는 방법들은 전술한 도 4 내지 도 14의 설명을 참조할 수 있으므로 상세한 설명은 생략한다.

도 15 및 도 16은 제2 촬영부(PTZ)를 통한 객체(Object)의 촬영 및 추적이 실패, 즉 제2 촬영부(PTZ)에 의한 제2 촬영영상에 객체(Object)가 나타나지 않는 경우가 도시되어 있다.

제1 촬영영상을 통해 객체(Object)가 인식되면, 도 13의 설명에서와 같이 인식된 객체(Object)의 좌표를 산출하여 지형도 상에서 객체(Object)가 위치하는 지점을 추출하고, 제2 촬영부(PTZ)가 객체(Object)를 촬영 및 추적하기 위해 동작해야 하는 각도를 연산하게 된다.

이와 같이 연산된 각도에 따라 제2 촬영부(PTZ)가 회전하였으나 지형이 달라져 도 15와 같이 제2 촬영부(PTZ)가 바라보는 각도 상에 객체(Object)가 존재하지 않아 제2 촬영영상에 객체(Object)가 인식되지 않을 수 있다. 즉, 실제로 객체(Object)가 위치한 지점을 제1 지점이라고 하고, 객체(Object)가 위치하고 있을 것이라고 판단한 지점을 제2 지점이라고 했을 때, 객체(Object)는 제1 지점에 있음에도 불구하고 제2 촬영부(PTZ)가 제2 지점을 촬영함으로써 객체(Object)가 제2 촬영영상에 나타나지 않는 것이다.

이렇게 객체(Object)의 촬영 및 추적에 실패하는 경우 객체추적제어부(30)에서는 해당하는 위치, 즉 제2 지점을 지형도 상의 오류지점으로 설정한다.

이때, 제1 지점에 위치하고 있는 객체(Object)의 높이는 실제로 "TTH(실제높이)" 이지만, 제2 지점에 있는 것으로 판단한 경우 실제높이(TTH)와는 다른 값, 즉 "FTH(가상높이)" 로 산출되게 된다. 그리고, 제1 촬영부(MFP)가 오류지점으로 설정한 제2 지점을 바라보는 최저 각도(FOBA°)와 제2 지점에 객체(Object)가 있을 경우 객체(Object)의 높이(FTH)를 추출할 수 있는 최고 각도(FOHA°)를 추출할 수 있으며, 제1 촬영부(MFP)가 위치한 지점과 객체(Object)의 추적을 실패한 제2 지점 사이의 수평선상의 거리(ROD), 제2 지점과 기준이 되는 지점 사이 지형의 높이(FOBH), 지형도의 고저차를 반영한 제1 촬영부(MFP)의 높이(MFPRH) 및 지형도의 고저차를 반영한 제2 촬영부(PTZ)의 높이(PTZRH)와 같은 정보를 구할 수 있다.

지형도 상에 오류지점을 설정한 객체추적제어부(30)는 제2 촬영부(PTZ)로 하여금 객체(Object)가 어디에 있는지 추적하도록 제어한다. 이때, 제2 촬영부(PTZ)의 추적방법은 지형도를 이용하거나, 지형도와는 상관없이 제2 촬영부(PTZ)에 의한 제2 촬영영상만을 이용할 수도 있고, 지형도 및 제2 촬영영상을 모두 이용할 수도 있다.

지형도를 이용하여 추적하는 경우, 객체(Object)는 제1 촬영영상에 계속해서 인식되어 있는 상태이므로 기존에 작성되어 있는 지형도를 이용하여 추적, 예를 들어 제2 촬영부(PTZ)가 추적에 실패한 상태에서 움직이지 않고 계속 촬영하도록 하게 된다..

그리고, 지형도와는 상관없이 제2 촬영영상만을 이용하는 경우 제2 촬영영상을 축소시키도록 줌아웃(Zoom out)시키면서 제2 촬영부(PTZ)가 움직여 추적을 진행하게 된다.

이러한 결과, 도 16에 나타나는 것과 같이 이동하던 객체(Object)가 제2 촬영영상에 인식되면 객체정보생성부(20)를 통해 객체정보를 생성하고, 도 8이나 도 10의 설명과 같이 객체(Object)가 인식된 지점과 관련하여 각종 정보, 예를 들어 객체(Object)가 인식된 지점과 제1 촬영부(MFP), 제2 촬영부(PTZ) 중 어느 하나 또는 둘이 위치하는 지점 사이의 수평선상 거리, 지형의 높낮이 차이, 지형의 경사도에 대한 정보를 추출하여 지형정보에 반영함으로써 지형도가 보다 실제 지형에 가깝게 수정될 수 있다. 여기서, 제2 촬영부(PTZ)가 지형도를 이용하여 객체(Object)를 추적하는 경우 제2 촬영영상에 객체(Object)가 인식되었다는 것은 객체(Object)가 인식된 지점에 대한 지형도의 지형정보가 실제 지형과 같다고 볼 수 있으므로 이러한 경우 지형정보에 반영하더라도 지형도의 수정이 이루어지지 않는다.

한편, 객체(Object)가 제2 촬영영상에 인식됨으로써 제1 촬영부(MFP)가 제2 촬영영상에 객체(Object)가 인식된 지점을 바라보는 최저 각도(TOBA°)와 객체(Object)의 높이를 추출할 수 있는 최고 각도(TOHA°)를 추출할 수 있고, 객체(Object)가 인식된 지점에서의 객체(Object)의 실제높이(TTH)를 산출할 수 있다.

특히, 지형도를 이용하여 추적하는 경우 제2 촬영영상에 객체(Object)가 인식되면, 객체(Object)가 인식된 지점에서 산출된 객체(Object)의 실제높이(TTH)를 제2 지점에 있는 것으로 판단한 경우의 가상높이(FTH) 대신 대입하여 실제로 객체(Object)가 위치했던 제1 지점에 대한 정보를 구할 수 있게 된다. 다시 말해서, 제1 촬영부(MFP)가 위치하는 지점과 제1 지점 사이의 수평선상의 거리, 즉 제1 촬영부(MFP)가 위치하는 지점과 객체의 추적을 실패한 제2 지점 사이의 수평선상의 거리(ROD)에서 어느 만큼의 수평선상의 거리(COD)를 이동해야 제1 지점에 도달할 수 있는지와, 제1 지점과 기준이 되는 지점 사이 지형의 높이, 즉 실제 지형의 높이(ROBH)를 역산하여 산출할 수 있는 것이다.

한편, 제2 촬영영상만을 이용하여 객체(Object)를 추적하다가 객체(Object)를 인식하여 제2 촬영영상의 중심에 놓이게 되었을 때, 도 9의 설명에 기재되어 있는 내용에 따라 수정된 정보를 추출한다. 이때, 제2 촬영영상에 객체(Object)가 인식되기 전까지 정보는 계속 수정될 수 있다. 그리고, 제1 지점의 실제 지형의 높이(ROBH)를 추출하기 위하여 도 13에서 설명한 촬영높이(OTP)를 계상한다.

이러한 과정을 통해 제1 촬영부(MFP)와 제1 지점 사이의 거리, 즉 제1 촬영부(MFP)와 객체(Object)의 추적을 실패한 제2 지점 사이의 거리에서 어느 만큼을 이동해야 제1 지점에 도달할 수 있는 거리(X)가 산출되는지를 하기의 수학식 25를 통해 구할 수 있다.

그리고, 산출된 "X" 를 이용하여 제1 촬영부(MFP)가 위치하는 지점과 제2 지점 사이의 수평선상의 거리(ROD)에서 어느 만큼의 수평선상의 거리(COD)를 이동해야 제1 지점에 도달할 수 있는지, 그리고 제1 지점과 기준이 되는 지점 사이 지형의 실제 높이(ROBH)를 하기의 수학식 26과 27을 통해 산출한다.

이와 같은 과정을 통해 실제로 객체(Object)가 위치했던 제1 지점을 추출할 수 있다.

이러한 제1 지점과 제1 촬영부(MFP)나 제2 촬영부(PTZ)가 위치하는 지점 또는 지형도 작성시 특이지점(P)을 사용하여 보다 실제 지형을 반영한 지형도를 작성한 경우 특이지점(P) 사이의 수평선상 거리, 지형의 높낮이 차이 및 지형의 경사도를 추출하여 지형정보에 반영함으로써 지형도를 수정할 수 있으며, 이러한 과정이 반복될수록 지형도는 점차 실제 지형에 가까워져 실제 지형에 가까운 지리정보를 구축할 수 있게 되는 것이다.

한편, 제1 촬영부(MFP)는 도 12의 설명에서 언급한 것처럼 객체(Object)의 가상높이(FTH)와 기 설정된 허용오차를 계산하여 지형도 상의 오류 예상지역을 표시할 수 있으며, 추후 제2 촬영부(PTZ)의 동작을 제어할 때 체크 포인트로 활용하거나 보조 수정값으로 이용할 수 있다.

이와 같이, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 하고, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

MFP: 제1 촬영부
PTZ, PTZ-1, PTZ-2, PTZ-3, PTZ-4: 제2 촬영부
10: 지형도작성부 20: 객체정보생성부
30: 객체추적제어부 Object: 객체
P, P-1, P-2, P-3: 특이지점

Claims (14)

1. 지리정보 구축시스템에 있어서,
   제1 촬영부와;
   특정 영역을 촬영하는 제2 촬영부; 및
   상기 제1 촬영부에 의한 제1 촬영영상과, 상기 제2 촬영부에 의한 제2 촬영영상을 통해 상기 제1 촬영부가 위치하는 지점과 상기 제2 촬영부가 위치하는 지점 사이의 수평선상 거리, 지형의 높낮이 차이 및 지형의 경사도를 추출하여 지형정보를 생성하고, 상기 지형정보를 3차원 데이터화하여 상기 제1 촬영부와 상기 제2 촬영부 주위의 지형도를 작성하는 지형도작성부;
   를 포함하는 지리정보 구축시스템.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 제1 촬영영상을 통해 객체가 인식되는 경우, 상기 객체의 정보와 상기 지형도에 따른 상기 객체의 위치를 이용하여 객체정보를 생성하는 객체정보생성부; 및
   상기 지형도와 상기 객체정보를 이용하여 상기 제2 촬영부가 상기 객체를 촬영하도록 제어하는 객체추적제어부;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 지리정보 구축시스템.
   
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 지형도작성부, 상기 객체정보생성부, 상기 객체추적제어부 중 어느 하나 또는 둘 이상은 상기 제1 촬영부에 설치되는 것을 특징으로 하는 지리정보 구축시스템.
   
4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
   상기 제1 촬영영상에 상기 객체가 인식되고, 상기 제2 촬영영상에 상기 객체가 인식되지 않는 경우,
   상기 객체추적제어부는,
   상기 제2 촬영부가 상기 객체를 추적하도록 하고,
   상기 제2 촬영영상에 상기 객체가 인식되면 상기 객체의 객체정보를 생성하도록 하며,
   상기 제1 촬영영상에 상기 객체가 인식된 지점과,
   제1 촬영부가 위치하는 지점, 상기 제2 촬영부가 위치하는 지점, 제2 촬영영상에 상기 객체가 인식된 지점 중 어느 하나 또는 둘 이상의 지점 사이의 수평선상 거리, 지형의 높낮이 차이 및 지형의 경사도를 추출하여 상기 지형도에 반영하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 지리정보 구축시스템.
   
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 제2 촬영부는 상기 지형도를 이용하여 상기 객체를 추적하는 것을 특징으로 하는 지리정보 구축시스템.
   
6. 제 4 항에 있어서,
   상기 객체추적제어부는,
   상기 객체가 인식된 지점에서의 상기 객체의 실제높이와 상기 객체가 인식되지 않은 지점에서의 상기 객체의 가상높이를 추출하도록 하고,
   상기 객체의 실제높이와 상기 객체의 가상높이를 이용하여 상기 객체가 실제로 위치했던 지점을 추출하며,
   상기 객체가 실제로 위치했던 지점과 상기 제1 촬영부, 상기 제2 촬영부 중 어느 하나 또는 둘 사이의 수평선상 거리, 지형의 높낮이 차이 및 지형의 경사도를 추출하여 상기 지형정보에 반영하는 것을 특징으로 하는 지리정보 구축시스템.
   
7. 제 5 항에 있어서,
   상기 객체추적제어부는,
   상기 객체가 인식된 지점에서의 상기 객체의 실제높이와 상기 객체가 인식되지 않은 지점에서의 상기 객체의 가상높이를 추출하도록 하고,
   상기 객체의 실제높이와 상기 객체의 가상높이를 이용하여 상기 객체가 실제로 위치했던 지점을 추출하며,
   상기 객체가 실제로 위치했던 지점과 상기 제1 촬영부, 상기 제2 촬영부 중 어느 하나 또는 둘 사이의 수평선상 거리, 지형의 높낮이 차이 및 지형의 경사도를 추출하여 상기 지형정보에 반영하는 것을 특징으로 하는 지리정보 구축시스템.
   
8. 제 1 항에 있어서,
   상기 지형도작성부는,
   상기 제1 촬영부, 상기 제2 촬영부 중 어느 하나 또는 둘의 주위에 하나 또는 둘 이상의 특이지점을 지정하고,
   상기 특이지점과 상기 제1 촬영부, 상기 제2 촬영부 중 어느 하나 또는 둘이 위치하는 지점 사이의 수평선상 거리, 지형의 높낮이 차이 및 지형의 경사도를 추출하여 상기 지형정보에 반영하는 것을 특징으로 하는 지리정보 구축시스템.
   
9. 제 8 항에 있어서,
   상기 제1 촬영영상을 통해 객체가 인식되는 경우, 상기 객체의 정보와 상기 지형도에 따른 상기 객체의 위치를 이용하여 객체정보를 생성하는 객체정보생성부; 및
   상기 지형도와 상기 객체정보를 이용하여 상기 제2 촬영부가 상기 객체를 촬영하도록 제어하는 객체추적제어부;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 지리정보 구축시스템.
   
10. 제 9 항에 있어서,
    상기 지형도작성부, 상기 객체정보생성부, 상기 객체추적제어부 중 어느 하나 또는 둘 이상은 상기 제1 촬영부에 설치되는 것을 특징으로 하는 지리정보 구축시스템.
    
11. 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서,
    상기 제1 촬영영상에 상기 객체가 인식되고, 상기 제2 촬영영상에 상기 객체가 인식되지 않는 경우,
    상기 객체추적제어부는,
    상기 제2 촬영부가 상기 객체를 추적하도록 하고,
    상기 제2 촬영영상에 상기 객체가 인식되면 상기 객체의 객체정보를 생성하도록 하며,
    상기 제1 촬영영상에 상기 객체가 인식된 지점과,
    제1 촬영부가 위치하는 지점, 상기 제2 촬영부가 위치하는 지점, 제2 촬영영상에 상기 객체가 인식된 지점 중 어느 하나 또는 둘 이상의 지점 사이의 수평선상 거리, 지형의 높낮이 차이 및 지형의 경사도를 추출하여 상기 지형도에 반영하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 지리정보 구축시스템.
    
12. 제 11 항에 있어서,
    상기 제2 촬영부는 상기 지형도를 이용하여 상기 객체를 추적하는 것을 특징으로 하는 지리정보 구축시스템.
    
13. 제 11 항에 있어서,
    상기 객체추적제어부는,
    상기 객체가 인식된 지점에서의 상기 객체의 실제높이와 상기 객체가 인식되지 않은 지점에서의 상기 객체의 가상높이를 추출하도록 하고,
    상기 객체의 실제높이와 상기 객체의 가상높이를 이용하여 상기 객체가 실제로 위치했던 지점을 추출하며,
    상기 객체가 실제로 위치했던 지점과 상기 제1 촬영부, 상기 제2 촬영부 중 어느 하나 또는 둘 사이의 수평선상 거리, 지형의 높낮이 차이 및 지형의 경사도를 추출하여 상기 지형정보에 반영하는 것을 특징으로 하는 지리정보 구축시스템.
    
14. 제 12 항에 있어서,
    상기 객체추적제어부는,
    상기 객체가 인식된 지점에서의 상기 객체의 실제높이와 상기 객체가 인식되지 않은 지점에서의 상기 객체의 가상높이를 추출하도록 하고,
    상기 객체의 실제높이와 상기 객체의 가상높이를 이용하여 상기 객체가 실제로 위치했던 지점을 추출하며,
    상기 객체가 실제로 위치했던 지점과 상기 제1 촬영부, 상기 제2 촬영부 중 어느 하나 또는 둘 사이의 수평선상 거리, 지형의 높낮이 차이 및 지형의 경사도를 추출하여 상기 지형정보에 반영하는 것을 특징으로 하는 지리정보 구축시스템.

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