KR101286741B1 - 모바일 매핑 시스템 및 이의 제어 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 모바일 매핑 시스템 및 이의 제어 방법에 관한 것으로, 본 발명의 일 실시 예에 따른 모바일 매핑 시스템은 정밀한 시각 동기화 장치 또는 외부 컨트롤러를 이용하지 않고도 촬영 영상과 측정 정보들을 동기화시켜 공간 정확도가 뛰어난 공간 영상 정보를 생성할 수 있다.

Description

모바일 매핑 시스템 및 이의 제어 방법{Mobile mapping system and control method}

본 발명은 모바일 매핑 시스템 및 이의 제어 방법에 관한 것이다.

최근, 인터넷 포털 업체들은 "로드뷰" 또는 "거리뷰" 등과 같은 공간 영상정보를 제공하고 있다. 이러한 공간 영상정보를 신속하고 정확하게 구축하기 위해서 다양한 센서들로 구성된 모바일 매핑시스템(Mobile Mapping Systems, MMS)을 사용한다. 모바일 매핑 시스템이란 항공기나 자동차와 같은 이동체에 관측시스템을 통합하여 교통시설물, 지형지물 등과 같은 공간정보를 취득하는 이동형 관측시스템이다. 도로를 주행하면서 일정 속도로 공간 영상정보를 취득해야하기 때문에 높은 정밀도를 보장하는 다양한 관측센서, 예를 들면 2대 이상의 카메라, IMU(Inertial Measurement Unit, GPS(Global Positioning System), 시각동기화 장치, 자료취득 및 처리장치들이 필요하다. 수치영상으로부터 공간정보를 추출하기 위해서는 2대 이상의 카메라가 필요하고, 안정된 자세정보 및 위치정보를 취득하기 위해 정밀한 IMU/GPS가 필요하다. 또한 시각동기화 장치를 이용하여 관측주기가 상이한 센서들, 예를 들면 카메라, IMU 및 GPS의 자료들을 동기화하여 일정 거리 또는 특정 위치의 공간 영상정보를 생산한다. 정밀도를 높이기 위해 각 센서들의 오차를 보정하기 위한 별도의 자료취득 및 처리공정을 거치게 된다.

모바일 매핑 시스템은 다양한 관측센서, 자료처리, 운용 및 유지보수 등 자료생산 과정이 복잡하고, 일정 수준 이상의 조건을 만족하는 차량이 확보되어야 하기 때문에 다양한 부문에 적용하기 어렵다. 다양한 부문에 적용하기 위해서는 취득 및 처리 공정을 간소화시키면서도 자료 정밀도를 일정 수준 확보할 수 있어야 한다.

본 발명의 일 실시 예는 모바일 매핑 시스템에서 정밀한 시각 동기화 장치 또는 외부 컨트롤러를 이용하지 않고도 촬영 영상과 측정 정보들을 동기화시켜 공간 정확도가 뛰어난 공간 영상 정보를 생성할 수 있는 모바일 매핑 시스템 및 이의 제어 방법을 제공하는 것이다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 공간 영상 정보를 생성하는 모바일 매핑 시스템은 입력 영상을 촬영하는 영상 촬영부; 상기 영상 촬영부의 자세 정보를 측정하는 IMU(Inertial Measurement Unit); 상기 영상 촬영부의 위치 정보를 수신하는 GPS 수신부; 및 상기 촬영 영상의 시간 지연을 고려하여, 상기 영상 촬영부가 촬영한 영상 정보를 추출하고, 상기 추출한 영상 정보에 상기 자세 정보 및 상기 위치 정보를 결합하여 상기 공간 영상 정보를 생성하는 제어부를 포함한다.

상기 모바일 매핑 시스템은 상기 영상 정보를 저장하는 제1 저장부를 더 포함하고,

상기 제어부는 상기 IMU의 상기 자세 정보의 측정 주기에 상응하도록 상기 제1 저장부로부터 상기 영상 정보를 추출하는 것을 특징으로 한다.

상기 GPS 수신부는, 시각 정보를 수신하고,

상기 제어부는 상기 추출한 영상 정보에 상기 자세 정보, 상기 위치 정보 및 상기 시각 정보를 결합하여 상기 공간 영상 정보를 생성하는 것을 특징으로 한다.

상기 영상 촬영부는 상기 IMU의 상기 자세 정보의 측정 주기보다 빠르게 상기 입력 영상을 촬영하는 것을 특징으로 한다.

상기 모바일 매핑 시스템은 상기 생성한 공간 영상 정보를 저장하는 제2 저장부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 영상 촬영부는 적어도 초당 100프레임의 영상을 촬영하는 것을 특징으로 한다.

상기 제어부는 상기 제1 저장부에 여유 공간이 있는지 판단하고, 상기 판단 결과에 따라 상기 촬영한 영상 정보의 삭제 또는 갱신을 제어하는 것을 특징으로 한다.

상기 다른 기술적 과제를 달성하기 위한, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 공간 영상 정보를 생성하는 모바일 매핑 시스템의 제어 방법은 입력 영상을 촬영하면서, 상기 모바일 매핑 시스템의 자세 정보 및 위치 정보를 측정하는 단계; 촬영한 영상의 시간 지연을 고려하여, 촬영한 영상 정보를 추출하는 단계; 및 상기 추출한 영상 정보에 상기 자세 정보 및 상기 위치 정보를 결합하여 상기 공간 영상 정보를 생성하는 단계를 포함한다.

상기 추출 단계는 상기 자세 정보의 측정 주기에 상응하도록 상기 영상 정보를 추출하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 모바일 매핑 시스템은 정밀한 시각 동기화 장치 또는 외부 컨트롤러를 이용하지 않고도 촬영 영상과 측정 정보들을 동기화시켜 공간 정확도가 뛰어난 공간 영상 정보를 생성할 수 있다.

또한, 모바일 매핑 시스템의 경량화를 통해 차량 개조 및 구축에 따른 초기 구축비용이 절감되고, 자료 처리 및 후처리 공정이 단축되어 전반적인 공간 영상 생산 비용을 줄일 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 모바일 매핑 시스템(100)의 개략도이다.
도 2는 도 1에 도시된 제어부의 개략도이다.
도 3 및 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 촬영 영상을 추출하는 것을 설명하기 위한 도면들이다.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

이하, 본 발명의 실시 예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 모바일 매핑 시스템(100)의 개략도이다.

도 1을 참조하면, 모바일 매핑 시스템(100)은 영상 촬영부(110), GPS 수신부(120), IMU(130), 제1 저장부(140), 제어부(150) 및 제2 저장부(160)를 포함한다. 여기서, 제1 저장부(140)와 제2 저장부(160)를 분리하여 설명하지만, 물리적으로 하나의 저장 공간을 가질 수 있음은 물론이다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 모바일 매핑 시스템(100)은 차량에 탑재되어 공간 영상 정보를 생성하지만, 이에 한정되지 않고 사람이 소지할 수 있는 휴대용 기기에도 적용할 수 있다.

영상 촬영부(110)는 CCD(Charge Coupled Device, 이하 CCD라 한다), CIS(Complementary Metal Oxide Semiconductor Image Sensor, 이하 CIS라 한다) 또는 고속 이미지 센서 등을 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 영상 촬영부(110)는 IMU(130)의 자세 정보 관측 주기보다 빠르게 영상을 촬영할 수 있다. 예를 들면 IMU(130)의 자세 정보 관측 주기는 대략 100Hz이고, GPS 수신부(120)의 위치 정보의 수신 주기는 대략 10Hz이라면, 영상 촬영부(110)는 대략 140Hz 내지 200Hz의 주기로 영상을 촬영한다.

영상 촬영부(110)는 예를 들면 초당 100 프레임이상을 촬영할 수 있는 이미지 센서를 이용하여 촬영하고자 하는 장소의 영상을 촬영한다.

GPS 수신부(120)는 영상 촬영부(110)의 촬영시의 위치 정보 및/또는 시각 정보를 수신한다. GPS 수신부(120)는 GPS 위성으로부터 관측지점에 대한 3차원 좌표를 수신하는 장치로서, 인공위성을 이용하여 관측 지점의 정확한 위치를 구할 수 있다. 이러한 GPS는 정적 또는 동적인 측량에 활용되며, 단순히 3차원 좌표를 획득하는 측량분야에서 활용될 수 있다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 GPS 수신부(120)는 영상 촬영부(110)의 CCD 센서의 촬영 영상의 데이터 획득 순간에 렌즈 중심 좌표를 획득하기 위해 사용된다.

IMU(Inertial Measurement Unit, 이하 IMU라 한다, 130)는 영상 촬영부(130)의 자세 정보를 획득하기 위한 장치로서, IMU(130)는 복수 개의 IMU로 구성될 수 있다. IMU(130)는 운반체에 장착된 관성센서, 즉 가속도를 측정하는 가속도 센서와 회전각속도를 측정하는 자이로스코프를 내장하고 있으며, 외부의 어떠한 정보 없이도 관성 신호를 이용하여 끊임없이 변환하는 탑재 운반체의 현재의 위치, 속도 및 자세 등을 자율적으로 계산하는 고 정밀 계측 장치이다. 따라서, 이러한 IMU(130)를 이용하여 가속도와 위치 및 자세를 정밀하게 측정할 수 있다.

제1 저장부(140)는 영상 촬영부(110)에서 촬영한 영상을 임시로 저장한다. 여기서, 제1 저장부(140)는 버퍼일 수 있으며, 버퍼 내의 여유 공간이 있는지에 따라 버퍼 내의 영상을 삭제하거나 버퍼에 영상을 추가할 수 있다.

제어부(150)는 영상 촬영부(110)가 촬영한 영상의 시간 지연을 고려하여,영상 촬영부(110)가 촬영한 영상 정보를 제1 저장부(140)로부터 추출하고, 추출한 영상 정보에 IMU(130)가 측정한 자세 정보 및 GPS 수신부(120)가 수신한 위치 정보를 결합하여 공간 영상 정보를 생성한다. 특히, 제어부(150)는 IMU(130)의 자세 정보의 측정 주기에 상응하도록, 즉 IMU(130)의 측정 주기에 맞추어, 제1 저장부(140)로부터 영상 정보를 추출한다. 따라서, 본 발명의 일 실시 예에 따른 모바일 매핑 시스템(100)은 영상 정보, 자세 정보 및 위치 정보를 동기화시키기 위해, 외부 컨트롤러로부터 동기화 신호 또는 GPS로부터의 PPS 신호가 필요 없다. 즉, 고가의 IMU/GPS 및 시각 동기화 장치없이 고속 카메라를 이용한 영상 버퍼에서 소프트웨어적으로 정확한 위치의 공간 영상을 만들 수 있다.

제2 저장부(160)는 제어부(150)가 생성한 공간 영상 정보를 저장한다.

도 2는 도 1에 도시된 제어부의 개략도이다.

도 2를 참조하면, 제어부(150)는 자세 정보 결정부(151), GPS 정보 결정부(152), 영상 추출부(153) 및 공간 영상 정보 생성부(154)를 포함한다.

자세 정보 결정부(151)는 IMU(130)가 측정한 자세 정보, 예를 들면 Heading, Roll, Pitch 등의 정보를 기초로 영상 촬영부(110)의 자세를 결정한다.

GPS 정보 결정부(152)는 GPS 수신부(120)로부터 제공된 위치 정보 및 시각 정보로부터 영상 촬영 시점의 시각 및 위치 정보를 결정한다. 여기서, GPS 수신이 불가능한 경우에는 IMU(130)로부터의 자세 정보만으로 위치를 결정할 수도 있다.

영상 추출부(153)는 해당 촬영 위치인 경우에 도 1에 도시된 제1 저장부(140)에 저장된 영상을 조회하는데, 영상의 촬영 지연 시간을 고려하여 추출한다. 도 3 및 4에 도시된 것처럼, IMU(130)의 자세 정보 측정 주기에 상응하도록 시점의 영상을 추출한다.

공간 영상 정보 생성부(154)는 추출한 촬영 영상과 자세 정보 및 위치 정보 및/또는 시각 정보를 결합하여 공간 영상 정보를 생성한다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 모바일 매핑 시스템은 도 4에 도시된 것처럼, IMU의 관측 주기 이상으로 촬영할 수 있는 고속 카메라를 이용함으로써 시각 동기화 장치를 대체할 수 있고, 정확한 시점의 공간 영상을 생성할 수 있다.

본 발명에 따른 장치는 프로세서, 프로그램 데이터를 저장하고 실행하는 메모리, 디스크 드라이브와 같은 영구 저장부(permanent storage), 외부 장치와 통신하는 통신 포트, 터치 패널, 키(key), 버튼 등과 같은 사용자 인터페이스 장치 등을 포함할 수 있다. 소프트웨어 모듈 또는 알고리즘으로 구현되는 방법들은 상기 프로세서상에서 실행 가능한 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드들 또는 프로그램 명령들로서 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체 상에 저장될 수 있다. 여기서 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체로 마그네틱 저장 매체(예컨대, ROM(read-only memory), RAM(random-access memory), 플로피 디스크, 하드 디스크 등) 및 광학적 판독 매체(예컨대, 시디롬(CD-ROM), 디브이디(DVD: Digital Versatile Disc)) 등이 있다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템들에 분산되어, 분산 방식으로 컴퓨터가 판독 가능한 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 매체는 컴퓨터에 의해 판독가능하며, 메모리에 저장되고, 프로세서에서 실행될 수 있다.

본 발명에서 인용하는 공개 문헌, 특허 출원, 특허 등을 포함하는 모든 문헌들은 각 인용 문헌이 개별적으로 및 구체적으로 병합하여 나타내는 것 또는 본 발명에서 전체적으로 병합하여 나타낸 것과 동일하게 본 발명에 병합될 수 있다.

본 발명의 이해를 위하여, 도면에 도시된 바람직한 실시 예들에서 참조 부호를 기재하였으며, 본 발명의 실시 예들을 설명하기 위하여 특정 용어들을 사용하였으나, 특정 용어에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명은 당업자에 있어서 통상적으로 생각할 수 있는 모든 구성 요소들을 포함할 수 있다.

본 발명은 기능적인 블록 구성들 및 다양한 처리 단계들로 나타내어질 수 있다. 이러한 기능 블록들은 특정 기능들을 실행하는 다양한 개수의 하드웨어 또는/및 소프트웨어 구성들로 구현될 수 있다. 예를 들어, 본 발명은 하나 이상의 마이크로프로세서들의 제어 또는 다른 제어 장치들에 의해서 다양한 기능들을 실행할 수 있는, 메모리, 프로세싱, 로직(logic), 룩 업 테이블(look-up table) 등과 같은 직접 회로 구성들을 채용할 수 있다. 본 발명에의 구성 요소들이 소프트웨어 프로그래밍 또는 소프트웨어 요소들로 실행될 수 있는 것과 유사하게, 본 발명은 데이터 구조, 프로세스들, 루틴들 또는 다른 프로그래밍 구성들의 조합으로 구현되는 다양한 알고리즘을 포함하여, C, C++, 자바(Java), 어셈블러(assembler) 등과 같은 프로그래밍 또는 스크립팅 언어로 구현될 수 있다. 기능적인 측면들은 하나 이상의 프로세서들에서 실행되는 알고리즘으로 구현될 수 있다. 또한, 본 발명은 전자적인 환경 설정, 신호 처리, 및/또는 데이터 처리 등을 위하여 종래 기술을 채용할 수 있다. “매커니즘”, “요소”, “수단”, “구성”과 같은 용어는 넓게 사용될 수 있으며, 기계적이고 물리적인 구성들로서 한정되는 것은 아니다. 상기 용어는 프로세서 등과 연계하여 소프트웨어의 일련의 처리들(routines)의 의미를 포함할 수 있다.

본 발명에서 설명하는 특정 실행들은 일 실시 예들로서, 어떠한 방법으로도 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다. 명세서의 간결함을 위하여, 종래 전자적인 구성들, 제어 시스템들, 소프트웨어, 상기 시스템들의 다른 기능적인 측면들의 기재는 생략될 수 있다. 또한, 도면에 도시된 구성 요소들 간의 선들의 연결 또는 연결 부재들은 기능적인 연결 및/또는 물리적 또는 회로적 연결들을 예시적으로 나타낸 것으로서, 실제 장치에서는 대체 가능하거나 추가의 다양한 기능적인 연결, 물리적인 연결, 또는 회로 연결들로서 나타내어질 수 있다. 또한, “필수적인”, “중요하게” 등과 같이 구체적인 언급이 없다면 본 발명의 적용을 위하여 반드시 필요한 구성 요소가 아닐 수 있다.

본 발명의 명세서(특히 특허청구범위에서)에서 “상기”의 용어 및 이와 유사한 지시 용어의 사용은 단수 및 복수 모두에 해당하는 것일 수 있다. 또한, 본 발명에서 범위(range)를 기재한 경우 상기 범위에 속하는 개별적인 값을 적용한 발명을 포함하는 것으로서(이에 반하는 기재가 없다면), 발명의 상세한 설명에 상기 범위를 구성하는 각 개별적인 값을 기재한 것과 같다. 마지막으로, 본 발명에 따른 방법을 구성하는 단계들에 대하여 명백하게 순서를 기재하거나 반하는 기재가 없다면, 상기 단계들은 적당한 순서로 행해질 수 있다. 반드시 상기 단계들의 기재 순서에 따라 본 발명이 한정되는 것은 아니다. 본 발명에서 모든 예들 또는 예시적인 용어(예들 들어, 등등)의 사용은 단순히 본 발명을 상세히 설명하기 위한 것으로서 특허청구범위에 의해 한정되지 않는 이상 상기 예들 또는 예시적인 용어로 인해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다. 또한, 당업자는 다양한 수정, 조합 및 변경이 부가된 특허청구범위 또는 그 균등물의 범주 내에서 설계 조건 및 팩터에 따라 구성될 수 있음을 알 수 있다.

100: 모바일 매핑 시스템
110: 영상 촬영부
120: GPS 수신부
130: IMU
140: 제1 저장부
150: 제어부

Claims (9)

1. 공간 영상 정보를 생성하는 모바일 매핑 시스템에 있어서,
   입력 영상을 촬영하는 영상 촬영부;
   상기 영상 촬영부의 자세 정보를 측정하는 IMU(Inertial Measurement Unit);
   상기 영상 촬영부의 위치 정보를 수신하는 GPS 수신부;
   상기 촬영한 영상의 시간 지연을 고려하여, 상기 영상 촬영부가 촬영한 영상 정보를 추출하고, 상기 추출한 영상 정보에 상기 자세 정보 및 상기 위치 정보를 결합하여 상기 공간 영상 정보를 생성하는 제어부;
   상기 영상 정보를 저장하는 제1 저장부를 포함하고,
   상기 제어부는 상기 IMU의 상기 자세 정보의 측정 주기에 상응하도록 상기 제1 저장부로부터 상기 영상 정보를 추출하고,
   상기 영상 촬영부는 상기 IMU의 상기 자세 정보의 측정 주기보다 빠르게 상기 입력 영상을 촬영하는 것을 특징으로 하는 모바일 매핑 시스템.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 GPS 수신부는,
   시각 정보를 수신하고,
   상기 제어부는,
   상기 추출한 영상 정보에 상기 자세 정보, 상기 위치 정보 및 상기 시각 정보를 결합하여 상기 공간 영상 정보를 생성하는 것을 특징으로 하는 모바일 매핑 시스템.
4. 삭제
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 생성한 공간 영상 정보를 저장하는 제2 저장부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 모바일 매핑 시스템.
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 영상 촬영부는,
   적어도 초당 100프레임의 영상을 촬영하는 것을 특징으로 하는 모바일 매핑 시스템.
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 제어부는,
   상기 제1 저장부에 여유 공간이 있는지 판단하고, 상기 판단 결과에 따라 상기 촬영한 영상 정보의 삭제 또는 갱신을 제어하는 것을 특징으로 하는 모바일 매핑 시스템.
8. 공간 영상 정보를 생성하는 모바일 매핑 시스템의 제어 방법에 있어서,
   입력 영상을 촬영하면서, 상기 모바일 매핑 시스템의 자세 정보 및 위치 정보를 측정하는 단계;
   촬영한 영상의 시간 지연을 고려하여, 촬영한 영상 정보를 추출하는 단계; 및
   상기 추출한 영상 정보에 상기 자세 정보 및 상기 위치 정보를 결합하여 상기 공간 영상 정보를 생성하는 단계를 포함하고,
   상기 추출 단계는,
   상기 자세 정보의 측정 주기에 상응하도록 상기 영상 정보를 추출하고,
   상기 입력 영상을 촬영하는 것은,
   상기 자세 정보의 측정 주기보다 빠르게 상기 입력 영상을 촬영하는 것을 특징으로 하는 모바일 매핑 시스템의 제어 방법.
9. 삭제

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