KR101782299B1

KR101782299B1 - 가스시설물 점검 방법

Info

Publication number: KR101782299B1
Application number: KR1020170104843A
Authority: KR
Inventors: 장순경
Original assignee: 장순경
Priority date: 2017-08-18
Filing date: 2017-08-18
Publication date: 2017-10-23

Abstract

이동체를 활용한 가스시설물 점검 방법이 개시된다. 본 발명의 일 측면에 따르면, 이동체에 구현된 카메라가 촬상 대상 객체에 대한 최대 촬영 거리를 결정하는 단계; 상기 이동체가 상기 촬상 대상 객체에 대한 3차원 모델을 획득하는 단계; 상기 이동체가 상기 3차원 모델을 확장하여 상기 이동체의 이동 불가 영역을 설정하는 단계; 상기 이동체가 설정 이동 항로 상에서 상기 촬상 대상 객체를 스캔하는 단계; 상기 카메라가 상기 가스 시설물의 피사면에 대한 깊이 정보를 센싱하는 단계; 및 상기 카메라가 상기 깊이 정보를 기반으로 상기 피사면 내의 틈에 대한 정보를 획득하는 단계를 포함하되, 상기 설정 이동 항로는 상기 최대 촬영 거리 내의 영역 중 상기 이동 불가 영역을 제외한 촬상 가능 영역에서 설정되고, 상기 설정 이동 항로는 촬영 타입에 따라 제1 항로 또는 제2 항로로 설정되고, 상기 제1 항로는 상기 촬상 대상 객체의 외곽선과 동일한 거리를 유지하도록 상기 외곽선을 따라 설정되고, 상기 제2 항로는 상기 촬상 대상 객체의 외곽선 중 상기 촬상 대상 객체를 기준으로 가장 먼 거리의 지점을 기준으로 직선 거리로 설정되고, 상기 제2 항로가 설정된 경우, 상기 카메라는 상기 3차원 모델을 기반으로 예상 초점 거리를 결정하고, 상기 카메라는 상기 이동체의 상기 제2 항로의 이동에 따라 상기 예상 초점 거리를 고려하여 상기 촬상 대상 객체에 대한 촬상을 수행하고, 상기 피사면은 상기 카메라에 구현된 영상 촬상부의 렌즈의 중심점을 기준으로 상기 렌즈를 관통하도록 수직으로 내린 직선과 만나는 상기 영상 촬상부에 의해 촬상되는 면이고, 상기 피사면이 굴곡이 없는 평면으로서 상기 직선과 수직인 경우, 상기 카메라는 상기 렌즈의 상기 중심점과 상기 피사면까지의 최단 거리인 피사면 거리에 대한 정보 및 상기 영상 촬상부의 광학계 특성 정보를 기반으로 상기 피사면의 4개의 꼭지점의 위치를 결정하고, 상기 피사면이 상기 굴곡이 없는 평면으로서 상기 직선과 수직이 아닌 경우, 상기 카메라는 상기 피사면 거리에 대한 정보, 상기 광학계 특성 정보 및 상기 영상 촬상부의 촬상 축의 뒤틀린 각도 정보를 기반으로 상기 피사면의 상기 4개의 꼭지점의 위치를 결정하고, 상기 피사면이 상기 굴곡이 존재하는 평면인 경우, 상기 카메라는 깊이 측정 어레이를 기반으로 상기 피사면 상에 위치한 복수의 측정 지점 각각에 대한 복수의 깊이 정보 각각을 측정하고, 상기 피사면 내의 틈의 존재 여부는 상기 복수의 깊이 정보 각각을 기반으로 결정될 수 있다.

Description

가스시설물 점검 방법{ Method for inspecting gas facilities }

본 발명은 가스시설물 점검 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 가스시설물의 객체 정보를 기반으로 이동체를 활용하여 가스 시설물을 점검하는 방법에 관한 것이다. 특히, 가스시설물을 시공한 후에 무인이동체를 통하여 시공이 올바르게 완료되었는지 판단하는 방법에 관한 것이다.

일반적으로 여러 지역을 지나는 가스배관과 가스 공급기지의 시설 중에는 매립지 등의 연약지반을 통과하거나 그 위에 시설된 것들이 있어 지반의 불균형에 의한 침하로 인하여 가스배관 및 가스 시설물의 변형이 유발되는 문제가 있다. 이러한 경우 자칫 가스 유출 등의 대형사고를 야기시킬 수 있는 문제가 있다. 몇몇 기지와 가스배관의 경우 1년에 수 cm 혹은 그 이상의 변형이 일어나는 것으로 추정되나 현재로서는 그 정확한 변형량을 상시적으로 자동 측정하고 감시할 수 있는 시스템이 개발되어 있지 않은 실정이다.

따라서, 가스 공급의 안전성을 확보하기 위해서는 연약지반에 위치한 가스배관과 기스기지내 시설의 변형량을 상시 측정하고 총체적으로 감시할 수 있는 체계의 구축과 관련기술의 개발이 매우 중요하다. 특히, 국토개발 및 집단 이기주의에 의해 위험성을 내포하는 중요 시설물이 매립지나 지반의 취약지역에 건설되고 있어 안전성 감시를 위한 지반침하 및 구조물 변형감시의 필요성이 크게 대두되고 있다.

또한, 이런 연약지반에 도시가스 등 배관 공사를 수행직후 본 공사가 제대로 완료되었는지 판단하는 것도 매우 중요한 일이다.

한편, 무인이동체의 대표격인 드론은 지상에서 리모콘이나 컨트롤러로 조종할 수 있는 무인 항공기다. 드론은 1960년대 미국과 소련의 냉전 시대에 상대방 진영을 정찰하는 군사용으로 개발됐다. 1990년대까지 중동 걸프전, 코소보 사태 등에서 군사용으로만 활용되던 드론은 무선 통신 기술의 발달로 활용 영역을 넓혀가고 있다.

최근 드론은 군사용뿐만 아니라 교통, 물류, 항공 촬영, 농업, 보안 등의 분야로 사용 영역이 무한 확장되고 있다.

미국 방위 산업 컨설팅업체 틸 그룹은 드론 시장 규모가 연평균 35%씩 성장하여 2023년에 125억 달러로 증가한다고 예상했다. 한국항공우주연구원 관계자는 "항공 분야는 친환경, 무인화, 소형화 등 항공기의 경제성과 안전성, 효율성을 강화하는 방향으로 기술 개발이 이뤄지고 있다"며 "군사적 목적으로 개발되어 활용되던 무인기가 통신 중계, 지상 관측, 항공 촬영 등 민간 공공 분야로 급속히 확대되고 있다"고 설명했다.

실제로 기업에서는 드론을 무인 택배 서비스를 위해 활용하려고 하고 있고, 국가적인 차원에서 드론을 재해 현장에 투입되어 사고 현장을 조사하기 위해 활용하려는 움직임을 보이고 있다. 이뿐만 아니라, 방송 사업에서도 영화나 스포츠 촬영시 전경을 담을 수 있는 '헬리캠' 촬영에도 드론이 활용되고 있다.

한편, 영상에서 깊이 정보를 획득하는 방법은 수동 방식과 능동 방식으로 나뉠 수 있다. 수동 방식은 스테레오 촬영 및 다시점 촬영을 기반으로 획득한 2차원 영상으로부터 깊이 정보를 획득하는 방식이다. 능동 방식은 깊이 카메라나 레이저 스캐너와 같이 직접적인 깊이 정보 측정을 위한 장치를 기반으로 영상에서 깊이 정보를 직접적으로 측정하는 방식이다.

인간의 두 개의 눈의 시차(양안 시차)를 이용하여 3차원 입체 공간이 인식되듯이 스테레오 매칭 방법에 따른 스테레오 정합은 2차원 정보만을 입력받을 수 있는 카메라 센서를 사용하여 3차원 정보를 추출하는 방식이다. 공간적으로 나란히 떨어져있는 두 개의 카메라를 가지고 획득된 스테레오 이미지를 기반으로 깊이 정보가 추출될 수 있다. 스테레오 정합의 원리는 한 쪽 카메라의 영상의 임의의 패턴을 3차원 공간 상의 같은 지점으로 매칭되는 다른 카메라 영상에서 찾아낸 후 대응점들에 대해 삼각 기법을 사용하여 3차원 공간상의 좌표를 알아내는 것이다.

또 영상에서 깊이 정보를 추출하기 위한 다른 방식으로 TOF(Time Of Flight) 방식의 깊이 카메라가 영상에서 깊이 정보를 획득하기 위해 사용될 수 있다. 깊이 카메라에서 거리 측정은 주행 시간 원리로 만들어진다. 기본적인 원리는 적외선과 같은 빛을 조사하여 광이 반사하여 돌아오는 시간, 즉 빛의 위상 차(phase shift)를 계산해서 깊이 값을 찾아내는 방식이다. 따라서, 측정된 거리는 카메라에서 물체까지 진행한 빛의 시간에 비례할 수 있다. 깊이 정보를 측정하기 위해 광-면(light wall)이 3D(dimension) 객체에 부딪치고, 객체 표면으로부터의 반사된 객체 모양의 파형을 기반으로 영상에서 객체의 깊이 정보가 측정될 수 있다.

본 발명은 무인 이동체 등을 활용하여 가스 시설물을 점검 관리하는 것에 연관된다.

KR 10-2009-0111046

본 발명의 목적은 이동체를 활용한 가스 시설물 점검하는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 복수 개의 가스배관을 포함하는 가스시설물에 이동체가 근접하는 단계; 상기 이동체가 상기 가스시설물을 중심으로 복수 회 선회하는 단계; 상기 이동체에 구현된 카메라가 상기 가스시설물에 대한 최대 촬영 거리를 결정하는 단계; 상기 이동체가 상기 가스시설물에 대한 3차원 모델을 획득하는 단계; 상기 이동체가 상기 3차원 모델을 확장하여 상기 이동체의 이동 불가 영역을 설정하는 단계; 상기 이동체가 설정 이동 항로 상에서 상기 가스시설물을 스캔하는 단계; 상기 카메라가 상기 가스시설물의 피사면에 대한 깊이 정보를 센싱하는 단계; 및 상기 카메라가 상기 깊이 정보를 기반으로 상기 피사면 내의 틈에 대한 정보를 획득하는 단계를 포함하되, 상기 피사면은 상기 카메라에 구현된 영상 촬상부의 렌즈의 중심점을 기준으로 상기 렌즈를 관통하도록 수직으로 내린 직선과 만나는 상기 영상 촬상부에 의해 촬상되는 면이고, 상기 피사면이 굴곡이 없는 평면으로서 상기 직선과 수직인 경우, 상기 카메라는 상기 렌즈의 상기 중심점과 상기 피사면까지의 최단 거리인 피사면 거리에 대한 정보 및 상기 영상 촬상부의 광학계 특성 정보를 기반으로 상기 피사면의 4개의 꼭지점의 위치를 결정하고, 상기 피사면이 상기 굴곡이 없는 평면으로서 상기 직선과 수직이 아닌 경우, 상기 카메라는 상기 피사면 거리에 대한 정보, 상기 광학계 특성 정보 및 상기 영상 촬상부의 촬상 축의 뒤틀린 각도 정보를 기반으로 상기 피사면의 상기 4개의 꼭지점의 위치를 결정하고, 상기 피사면이 상기 굴곡이 존재하는 평면인 경우, 상기 카메라는 깊이 측정 어레이를 기반으로 상기 피사면 상에 위치한 복수의 측정 지점 각각에 대한 복수의 깊이 정보 각각을 측정하고, 상기 피사면 내의 틈의 존재 여부는 상기 복수의 깊이 정보 각각을 기반으로 결정되고, 상기 이동체가 만약 틈이 존재하며, 상기 틈의 크기가 기설정된 크기보다 크다고 판단하는 경우, 상기 이동체는 관리자 단말기에 가스시설물 사용 중단 메세지를 송부하는 단계를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 설정 이동 항로는 상기 최대 촬영 거리 내의 영역 중 상기 이동 불가 영역을 제외한 촬상 가능 영역에서 설정되고, 상기 설정 이동 항로는 촬영 타입에 따라 제1 항로 또는 제2 항로로 설정되고, 상기 제1 항로는 상기 가스시설물의 외곽선과 동일한 거리를 유지하도록 상기 외곽선을 따라 설정되고, 상기 제2 항로는 상기 가스시설물의 외곽선 중 상기 가스시설물을 기준으로 가장 먼 거리의 지점을 기준으로 직선 거리로 설정되고, 상기 제2 항로가 설정된 경우, 상기 카메라는 상기 3차원 모델을 기반으로 예상 초점 거리를 결정하고, 상기 카메라는 상기 이동체의 상기 제2 항로의 이동에 따라 상기 예상 초점 거리를 고려하여 상기 가스시설물에 대한 촬상을 수행하고, 상기 카메라는 상기 복수의 깊이 정보를 기반으로 상기 피사면에 피팅되는 도형에 대한 조합 모델을 사용하여 상기 피사면에 대한 모델링을 수행할 수 있다.

또한, 상기 피사면은 상기 깊이 측정 어레이를 기반으로 복수개의 분할 피사면으로 분할될 수 있다.

또한, 피사면에 굴곡이 존재하여 굴곡으로 인해 피사면 중 일부의 영역에 대한 깊이 정보가 획득되지 않는 미촬상 영역이 존재하는 경우, 상기 이동체는 상기 미촬상 영역에 대한 정보를 획득하기 위한 제1 이동경로를 설정하여 이동한 후 제2 이동경로 상에서 상기 미촬상 영역을 촬상하여 기존에 촬영된 영상 정보와 결합하여 피사면에 대한 모델링을 수행할 수 있다.

또한, 분할 피사면 중 틈이 존재하는 제1 분할 피사면이 발견되는 경우, 상기 이동체는 상기 제1 분할 피사면에 대한 2차 스캔을 수행하기 위한 제3 이동경로를 설정하여 이동한 후 제4 이동경로 상에서 상기 제1 분할 피사면을 복수개의 재분할 피사면으로 재분할하여, 상기 재분할 피사면의 틈에 대한 정보를 탐지할 수 있다.

또한, 상기 이동체는 다른 복수의 이동체와 함께 상기 촬상 대상 객체에 대한 스캔을 수행할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면 이동체를 활용한 가스시설물 점검 방법을 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 이동체를 활용한 가스시설물 점검 방법을 나타낸 개념도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 이동 불가 영역에 대한 설정을 나타낸 개념도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 이동체를 활용한 가스시설물 점검 방법 상의 설정 이동 항로의 설정 방법을 나타낸 개념도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 설정 이동 항로에서 촬상 대상 객체를 촬상하는 방법을 나타낸 개념도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 복수의 이동체를 사용하여 촬상 대상 객체에 대한 영상 정보를 획득하는 방법을 나타낸 개념도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 분할 촬상 영역을 설정하는 방법을 나타낸 개념도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 마스터 이동체와 서번트 이동체 간의 네트워킹 방법을 나타낸 개념도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 카메라와 피사면을 나타낸 개념도이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 다른 카메라와 피사면을 나타낸 개념도이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 유사 도형을 기반으로 피사면 정보를 획득하는 방법을 나타낸 개념도이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 피사면 정보를 획득하는 방법을 나타낸 개념도이다.
도 12 는 본 발명의 실시예에 따른 이동체의 피사면 정보 획득 방법을 나타낸 개념도이다.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 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, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 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 발명에 따른 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

또한, 이하 사용되는 제1, 제2 등과 같은 용어는 동일 또는 상응하는 구성 요소들을 구별하기 위한 식별 기호에 불과하며, 동일 또는 상응하는 구성 요소들이 제1, 제2 등의 용어에 의하여 한정되는 것은 아니다.

또한, 결합이라 함은, 각 구성 요소 간의 접촉 관계에 있어, 각 구성 요소 간에 물리적으로 직접 접촉되는 경우만을 뜻하는 것이 아니라, 다른 구성이 각 구성 요소 사이에 개재되어, 그 다른 구성에 구성 요소가 각각 접촉되어 있는 경우까지 포괄하는 개념으로 사용하도록 한다.

또한, 컴퓨터 프로그램과 관련하여, 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및/또는 "부"는 컴퓨터를 특정 기능의 수단으로 기능시키기 위한 컴퓨터 프로그램의 일부이거나, 컴퓨터에서 특정 기능을 실현시키기 위한 컴퓨터 프로그램의 일부일 수 있다. 예를 들어, 모듈 A는 컴퓨터를 수단 A로 기능시키기 위한 컴퓨터 프로그램 또는 컴퓨터에 기능 A를 실현시키기 위한 컴퓨터 프로그램으로 해석될 수 있다. 방법으로서 "단계"는 컴퓨터에 컴퓨터 프로그램으로 구현되어 실행될 수 있다. 또한, "모듈" 및/또는 "부"가 모여 "군"을 이룰 수 있다.

한편, 애플리케이션(Application)이란 특정한 업무를 수행하기 위해 고안된 일련의 컴퓨터 프로그램의 집합을 가리키는 것으로, 응용프로그램이라고도 한다. 사용자는 본 발명의 실시예에 따른 애플리케이션을 자신의 전자기기에 인스톨하는 것으로 관련 기능을 추가할 수 있다.

애플리케이션이 인스톨되는 사용자의 전자기기란 컴퓨터, 태블릿PC, 스마트폰과 같이 CPU, RAM, ROM, 저장장치 등으로 구성되고, Windows, ios, 안드로이드, 리눅스 등의 그래픽 운영체제로 전체 시스템이 제어되는 환경인 것이 바람직하며, 특히 등록된 연락처로 전화 및 문자를 주고받을 수 있는 스마트폰에 특화되었다.

또한, 본 명세서에 첨부된 도면의 순서도는 발명을 설명하기 위한 순서도에 불과하며, 컴퓨터 상에 버그 없이 완벽히 구현되기 위한 순서도일 필요는 없다.

또한, 본 명세서에서 언급된 단말기는 일반적인 사용자 단말기로서 스마트폰, 퍼스널 컴퓨터, 태블릿 PC 등이 될 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 이동체를 활용한 가스시설물 점검 방법을 나타낸 개념도이다.

도 1에서는 이동체를 활용한 가스시설물 점검를 위한 특정 객체에 대한 촬상을 위한 이동체(예를 들어, 드론)의 이동 경로 설정을 통해 이동체에 구현된 카메라에 의해 촬상된 영상 정보를 활용하는 방법 등이 개시된다.

도 1을 참조하면, 이동체에 구현된 카메라의 촬상 대상 객체(예:가스시설물)에 대한 최대 촬영 거리가 판단된다(단계 S100).

다만, 최대 촬영 거리를 판단하기 전에 이동체가 촬상 대상 객체가 되는 가스시설물에 근접하는 단계 및 본 이동체가 가스시설물을 중심으로 선회하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이동체는 비행가능한 비행무인이동체 뿐만 아니라 가스시설물을 타고 오를 수 있는 무한괘도가 장착된 무인차량이 되어도 무방하다.

최대 촬영 거리는 촬상 대상 객체에 대한 촬상이 가능한 최대 거리일 수 있다. 즉, 이동체는 최대 촬영 거리 내에서 촬상 대상 객체에 대한 촬상을 수행하여 촬상 대상 객체에 대한 정보를 획득할 수 있다. 카메라의 최대 촬영 거리는 촬상 대상 객체에 대한 측정 해상도(resolution)을 기반으로 결정될 수 있다. 즉, 어떠한 크기의 해상도로 촬상 대상 객체에 대해 영상 정보를 획득할지 여부를 기반으로 최대 촬영 거리가 결정될 수 있다. 본 발명에서 촬상 대상은 가스배관을 여러 개 구비한 가스 시설물이 될 수 있다.

이동체는 촬상 대상 객체에 대한 3차원 모델링 정보를 획득한다(단계 S110).

촬상 대상 객체에 대한 3차원 모델링 정보는 다양한 방법으로 획득될 수 있다. 예를 들어, 우선 이동체는 최대 촬영 거리에서 촬상 대상 객체에 대한 촬상이 가능한지 여부를 결정할 수 있다. 만약, 최대 촬영 거리에서 촬상 대상 객체에 대한 촬상이 가능한 경우, 최대 촬영 거리에서 촬상 대상 객체에 대한 촬상을 통해 촬상 대상 객체에 대한 복수의 이미지가 획득될 수 있다. 이후, 복수의 이미지를 기반으로 촬상 대상 객체에 대한 3차원 모델링을 통해 촬상 대상 객체에 대한 3차원 모델링 정보가 획득될 수 있다.

이동체는 촬상 대상 객체에 대한 3차원 모델을 확장하여 이동 불가 영역을 설정할 수 있다(단계 S120).

이동 불가 영역은 촬상 대상 객체에 대한 3차원 모델링 정보를 기반으로 획득된 촬상 대상 객체와의 충돌이 가능한 영역일 수 있다. 예를 들어, 객체의 형태가 객체의 높이에 따라 다른 경우, 이동체에 의해 이동 가능한 범위가 높이에 따라 달라질 수 있다. 본 발명의 실시예에 따르면, 이동 불가 영역은 GPS(global positioning system) 오차, 제어 오차 등을 추가적으로 고려하여 설정될 수 있다. GPS 오차는 수평 오차에 비해 수직 오차가 좀 더 클 수 있다. 또는 GPS 신호 감도가 떨어지는 음영 지역은 이동 불가능한 영역으로 설정될 수도 있다.

이동체는 설정 이동 항로 상에서 이동하여 촬상 대상 객체의 외관을 스캔할 수 있다(단계 S130).

이동체는 최대 촬영 거리 내의 영역 중 이동 불가 영역을 제외한 영역 상에서 설정 이동 항로를 설정할 수 있다. 이동체는 설정 이동 항로 상에서 원하는 해상도에 따라 거리를 조정하여 촬상 대상 객체에 대한 이미지 정보를 획득할 수 있다.

카메라는 영상 촬상부 및 거리 측정 센서부를 포함할 수 있다.

영상 촬상부는 피사면 상의 객체에 대한 영상 정보를 획득하기 위해 구현될 수 있다. 거리 측정 센서부는 피사면까지의 거리, 피사면 상의 객체까지의 거리와 같은 거리 정보를 측정하기 위해 구현될 수 있다.

영상 촬상부에 의해 촬상되는 면은 피사면(field of view)이라는 용어로 정의될 수 있다. 도 1에서는 피사면은 굴곡이 없는 평면으로서 영상 촬상부의 렌즈의 중심점을 기준으로 렌즈를 관통하도록 수직으로 내린 직선에 수직하는 평면인 경우가 가정된다.

카메라가 거리 측정 센서부를 기반으로 피사면까지의 피사면 거리L을 측정할 수 있다(단계 S140).

거리 측정 센서부는 영상 촬상부와 수직하는 피사면까지의 거리L을 측정할 수 있다. 구체적으로 거리 측정 센서부는 영상 촬상부에 포함되는 렌즈의 중심점을 기준으로 렌즈를 관통하도록 수직으로 직선을 내려 피사면까지의 거리 L(이하, 피사면 거리 L)을 측정할 수 있다. 피사면 거리 L은 렌즈의 중심점과 피사면까지의 최단 거리일 수 있다.

카메라가 영상 촬상부의 광학계 특성을 기반으로 피사면에 대한 정보를 획득할 수 있다(단계 S150).

카메라는 영상 촬상부의 광학계 특성을 고려하여 피사면의 가로폭(horizontal width, H)과 세로폭(vertical width, V)에 대한 정보를 획득할 수 있다. 예를 들어, 영상 촬상부의 줌 설정, 화각 설정, 초점 거리, 광각 등에 대한 정보를 기반으로 피사면 거리가 L일 경우, 피사면의 가로 폭(H)과 세로 폭(V)에 대한 정보가 획득될 수 있다.

카메라가 피사면에 대한 정보를 기반으로 피사면의 꼭지점의 좌표 정보를 획득할 수 있다(단계 S160).

영상 촬상부의 렌즈의 중심점을 기준으로 렌즈를 관통하도록 수직으로 내린 직선과 피사면이 만나는 지점이 (0, 0)으로 설정되고 피사면 거리가 L, 피사면 가록폭이 H, 피사면 세로폭이 V인 경우, 피사면의 각 꼭지점의 좌표 정보가 결정될 수 있다. 이러한 피사면의 각 꼭지점의 좌표를 기준으로 꼭지점 좌표 내에 위치한 피사면에 대한 정보가 획득될 수 있다.

위의 절차는 피사면에 굴곡이 존재하지 않고, 피사면이 영상 촬상부의 렌즈의 중심점을 기준으로 렌즈를 관통하도록 수직으로 내린 직선과 수직하는 평면인 경우 피사면에 대한 정보를 획득하는 절차이다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 피사면은 굴곡이 없는 평면이나, 영상 촬상부의 렌즈의 중심점을 기준으로 렌즈를 관통하도록 수직으로 내린 직선과 수직하지 않는 평면일 수도 있다.

카메라의 영상 촬상부와 피사면이 수직이 아닌 경우, 피사면과 수직이 아닌 카메라의 위치 정보 (x, y, z) 정보를 더 추가하여 연산하여 피사면의 꼭지점의 좌표 정보가 획득될 수 있다. 영상 촬상부의 촬영축이 비틀어진 경우, 비틀린 촬영 축의 각도가 추가적으로 반영되어 3차원 상에서 피사면에 위치한 4개의 꼭지점의 위치가 결정될 수 있다.

구체적으로 영상 촬상부의 렌즈의 중심점을 기준으로 렌즈를 관통하도록 수직으로 내린 직선과 피사면이 만나는 지점이 (0, 0, 0)으로 설정된 경우, 3차원 상에서 피사면에 위치한 4개의 꼭지점의 위치는 렌즈의 중심점과 렌즈를 관통하도록 수직으로 내린 직선과 피사면이 만나는 지점간의 거리인 피사면 거리(L), 뒤틀린 촬영축의 각도 정보, 카메라의 광학계 특성을 고려하여 결정된 피사면의 가로 폭(H)과 세로 폭(V)을 기반으로 결정될 수 있다.

드론과 같은 이동체가 비행시 여러가지 외부적 환경(짐벌 포함)에 의해 카메라의 영상 촬상부와 피사면이 수직이 아닌 경우가 발행할 수 있다. 이러한 경우, 위와 같이 영상 촬상부의 촬영축과 피사면의 각도(즉, 비틀린 촬영 축의 각도)를 고려하여 위와 같은 방법으로 피사면의 4개의 꼭지점의 위치가 결정될 수 있다. 본 발명에서 피사면은 가스 시설물의 표면이 될 수 있다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 이동 불가 영역에 대한 설정을 나타낸 개념도이다.

도 2에서는 최대 촬영 거리(200), 이동 불가 영역(220), 이동 항로 설정 가능 영역(240)이 개시된다.

전술한 바와 같이 최대 촬영 거리(200)는 촬영 대상 객체에 대한 임계 해상도 이상의 영상 정보가 획득 가능한 거리일 수 있다.

이동 불가 영역(220)은 이동체의 이동으로 인해 객체와의 출돌이 발생할 수 있는 영역일 수 있다.

이동 항로 설정 가능 영역(240)은 최대 촬영 거리(200) 내에서 이동 불가 영역(220)을 제외한 영역일 수 있다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 이동체를 활용한 가스시설물 점검 방법 상의 설정 이동 항로의 설정 방법을 나타낸 개념도이다.

도 3에서는 이동체가 최대 촬영 거리 내의 영역 중 이동 불가 영역을 제외한 영역 상에서 설정 이동 항로를 설정하기 위한 방법이 개시된다.

도 3의 (a)를 참조하면, 설정 이동 항로(320)는 촬상 대상 객체의 외곽선(300)을 따라 동일한 거리를 유지하도록 설정될 수 있다. 예를 들어, 촬상 대상 객체의 외곽선이 직선인 경우, 외곽선과 일정 거리를 유지하는 직선이 이동체의 설정 이동 항로로 설정될 수 있다. 또는 촬상 대상 객체의 외곽선이 곡선인 경우, 외곽선과 일정 거리를 유지하는 곡선이 이동체의 설정 이동 항로로 설정될 수 있다. 이러한 경우, 촬상 대상 객체와 이동체 사이의 거리가 일정하도록 이동체가 이동하기 때문에 초점 거리의 변화는 크지 않을 수 있다.

도 3의 (b)를 참조하면, 설정 이동 항로(370)가 촬상 대상 객체의 외곽선(350) 중 촬상 대상 객체에서 가장 거리가 먼 지점을 기준으로 결정된 직선 거리로 설정될 수도 있다. 전술한 바와 같이 촬상 대상 객체와의 충돌 가능한 영역이 이동 불가 영역으로 설정될 수 있다. 이동 불가 영역 중 촬상 대상 객체의 위치를 기준으로 가장 먼 지점을 고려하여 직선 방향의 설정 이동 항로가 설정될 수도 있다.

설정에 따라 도 3의 (a)와 같이 이동체의 설정 이동 항로(320)가 촬상 대상 객체(300)의 외곽선을 따라 동일한 거리로 설정되거나, 도 3의 (b)와 같이 이동체의 설정 이동 항로(370)가 촬상 대상 객체(350)의 외곽선 중 촬상 대상 객체에서 가장 먼 거리 지점을 기준으로 직선 거리로 설정할 수도 있다. 구체적으로 보다 근접 촬영이 요구되는 경우, 도 3의 (a)에 개시된 바와 같이 설정 이동 항로(320)가 설정될 수도 있고, 근접 촬영보다는 개략적인 촬영만으로 충분한 경우, 도 3의 (b)에 개시된 바와 같이 설정 이동 항로(370)가 설정될 수 있다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 설정 이동 항로에서 촬상 대상 객체를 촬상하는 방법을 나타낸 개념도이다.

도 4에서는 도 3의 (b)에 개시된 바와 같이 이동체의 설정 이동 항로가 촬상 대상 객체의 외곽선 중 촬상 대상 객체에서 가장 먼 거리 지점을 기준으로 직선 거리로 설정된 경우, 이동체에 구현된 카메라는 촬상 대상 객체의 촬상을 위해 초점 거리(400)를 조정할 필요가 있다.

촬상 대상 객체에 굴곡이 존재하고, 이동체가 직선 방향으로 이동하여 촬상 대상 객체를 촬상하는 경우, 촬상 대상 객체까지의 거리가 변화하게 된다. 따라서, 이동체의 초점 거리(400)에 대해 조정할 필요가 있다.

카메라는 거리 측정 센서에 의해 자동으로 초점 거리(400)를 조정할 수도 있다. 하지만, 이동체의 이동을 기반으로 영상에 대한 촬상을 수행하는 경우, 초점 거리(400)의 조정을 위한 보다 빠른 판단이 필요하다. 따라서, 본 발명의 실시예에서는 이동체는 모델링된 촬상 대상 객체와 카메라 간의 거리를 예측하고, 모델링된 촬상 대상 객체와 카메라 간의 거리를 고려하여 예상 초점 거리를 설정할 수 있다.

예를 들어, 촬상 대상 객체의 외곽선이 곡선이고, 이동체의 설정 이동 항로가 직선인 경우, 촬상 대상 객체의 3D 모델을 기반으로 이동체의 이동에 따른 촬상 대상 객체와 이동체 사이의 거리의 변화에 따라 예상 초점 거리가 설정될 수 있다.

카메라는 예상 초점 거리에 따라 초점 거리를 이동하면서 영상에 대한 촬상을 수행할 수 있다. 카메라는 예상 초점 거리를 기준으로 거리 측정 센서를 추가적으로 활용하여 최종 초점 거리를 설정할 수 있다. 이러한 방법이 사용되는 경우, 이동체의 이동 속도가 빠른 경우에도 예상 초점 거리를 기준으로 빠르게 최종 초점 거리가 결정되어 촬상 대상 객체에 대한 영상 정보가 보다 정확하게 획득될 수 있다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 복수의 이동체를 사용하여 촬상 대상 객체에 대한 영상 정보를 획득하는 방법을 나타낸 개념도이다.

도 5에서는 복수의 이동체가 구간을 분할하여 촬상 대상 객체에 대한 영상 정보를 획득하는 방법이 개시된다.

도 5를 참조하면, 촬상 대상 객체(500)의 크기가 큰 경우, 복수의 이동체가 촬상 대상 객체를 기준으로 촬상 구간을 분할하여 촬상 대상 객체(500)에 대한 영상 정보를 획득할 수 있다.

복수의 이동체 중 적어도 하나의 이동체가 1차적으로 촬상 대상 객체(500)에 대한 정보를 획득할 수 있다. 복수의 이동체는 촬상 대상 객체(500)로 함께 이동할 수 있으나, 복수의 이동체 중 하나의 이동체가 촬상 대상 객체(500)의 탐색을 위한 구역을 나누기 위해 우선적으로 이동하여 촬상 대상 객체(500)에 대한 정보를 획득할 수 있다. 우선적으로 촬상 대상 객체(500)에 대한 탐색을 수행하는 객체는 마스터 이동체라는 용어로 표현될 수 있다. 복수의 이동체 중 마스터 이동체를 제외한 나머지 이동체는 서번트 이동체라는 용어로 표현될 수 있다.

마스터 이동체는 1차적으로 획득한 촬상 대상 객체(500)에 대한 정보를 기반으로 촬상 대상 객체(500)의 영역을 복수의 하위 촬상 대상 객체 영역으로 분할할 수 있다. 분할된 복수의 하위 촬상 대상 객체 영역은 분할 촬상 영역이라는 용어로 표현될 수 있다. 마스터 이동체는 적어도 하나의 서번트 이동체 각각으로 분할 촬상 영역을 할당할 수 있다.

적어도 하나의 서번트 이동체는 분할 촬상 영역을 할당받고, 분할 촬상 영역에 대한 탐색을 통해 분할 촬상 영역에 대한 영상 정보를 생성할 수 있다.

적어도 하나의 서번트 이동체 및 마스터 이동체에 의해 획득된 영상 정보가 결합되어 하나의 촬상 대상 객체(500)에 대한 탐색이 수행될 수 있다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 분할 촬상 영역을 설정하는 방법을 나타낸 개념도이다.

도 6에서는 마스터 이동체(600)가 서번트 이동체(650)로 분할 촬상 영역을 할당하는 방법이 개시된다. 도 6에서 서번트 이동체(650)의 개수는 복수개로 가정된다.

도 6을 참조하면, 마스터 이동체(600)는 최대 촬영 거리 내의 영역 중 이동 불가 영역을 제외한 영역(이하, 촬상 가능 영역)을 기준으로 영역 분할을 수행하여 분할 촬상 영역을 결정할 수 있다.

마스터 이동체(600)는 복수의 서번트 이동체(650) 각각의 영역 분석 능력에 대한 정보를 획득하고, 복수의 서번트 이동체(650) 각각의 영역 분석 능력에 대한 정보를 기반으로 촬상 가능 영역을 분할하여 복수의 분할 촬상 영역을 결정할 수 있다. 이후 마스터 이동체(600)는 복수의 분할 촬상 영역 각각을 복수의 서번트 이동체(650) 각각으로 할당할 수 있다.

마스터 이동체(600)는 복수의 서번트 이동체(650)와 결합 절차를 통해 네트워크를 형성하고 형성된 네트워크를 통해 서번트 이동체(650)로 명령을 전달할 수 있다. 마스터 이동체(600)는 미리 복수의 서번트 이동체(650) 각각과의 네트워크를 형성시 복수의 서번트 이동체(650) 각각의 영역 분석 능력에 대한 정보를 복수의 서번트 이동체(650)로 요청하여 수신할 수 있다. 영역 분석 능력에 대한 정보는 초점 거리 조절 성능, 줌 성능, 최대 해상도, 조리개 성능, 이동체의 이동 성능 등에 대한 정보를 포함할 수 있다.

마스터 이동체(600)는 촬상 가능 영역을 분할함에 있어서 상대적으로 영역 분석 능력이 뛰어난 서번트 이동체(650)에게 더 넓은 분할 촬상 영역을 할당할 수 있다.

구체적으로 이동 성능이 상대적으로 더 뛰어나고 영상 촬상 성능이 상대적으로 더 뛰어난 서번트 이동체(650)에게 상대적으로 더 넓은 분할 촬상 영역이 할당됨으로써 보다 빠르게 촬상 대상 객체에 대한 영상 정보가 획득될 수 있다.

마스터 이동체(600)도 또한, 하나의 분할 촬상 영역에 대한 촬상 절차를 진행할 수 있다. 이후 마스터 이동체(600)는 복수의 서번트 이동체(650) 각각으로부터 복수의 분할 촬상 영역에 대한 영상 정보를 수신하고, 복수의 분할 촬상 영역에 대한 영상 정보를 결합하여 촬상 대상 객체에 대한 영상 정보를 획득할 수 있다.

도 5 및 도 6에서는 설명의 편의상 촬상 대상 객체가 예시적으로 개시되었으나, 촬상 대상 객체와 같은 물체가 아닌 촬상 대상 영역에도 마찬가지로 적용될 수 있다.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 마스터 이동체와 서번트 이동체 간의 네트워킹 방법을 나타낸 개념도이다.

도 7에서는 복수의 이동체에서 마스터 이동체(700)와 서번트 이동체(710 내지 740)가 설정되는 방법이 개시된다.

도 7을 참조하면, 촬상 대상 객체의 크기에 따라 복수의 이동체 중 마스터 이동체(600)와 서번트 이동체(750)가 결정될 수 있다.

초기 결합 단계에서는 복수의 이동체 중 성능(이동 속도 및 데이터 처리 속도 등)이 가장 뛰어난 하나의 이동체가 초기 마스터 이동체(700)로 설정되고 초기 마스터 이동체(700)를 제외한 나머지 이동체는 서번트 이동체(750)로 설정될 수 있다.

초기 마스터 이동체(700) 및 서번트 이동체들(750)은 촬상 대상 객체에 대한 촬상을 위해 촬상 대상 객체로 이동할 수 있고, 초기 마스터 이동체(700)는 촬상 대상 객체로 이동 중 추가의 마스터 이동체의 설정 여부를 결정할 수 있다.

예를 들어, 초기 마스터 이동체(700)는 촬상 대상 객체(720)가 탐지되는 경우, 촬상 대상 객체(720)의 크기를 예측하고, 예측된 촬상 대상 객체(720)의 크기를 기반으로 추가로 추가 마스터 이동체를 설정할지 여부가 결정될 수 있다.

예측된 촬상 대상 객체(720)의 크기가 임계 크기 이하인 경우, 예측된 촬상 대상 객체(720)의 탐지를 위한 추가 마스터 이동체가 설정되지 않을 수 있다. 반대로 예측된 촬상 대상 객체(720)의 크기가 임계 크기 이상인 경우, 예측된 촬상 대상 객체(720)의 탐지를 위한 추가 마스터 이동체(730)가 설정될 수 있다. 추가 마스터 이동체(730)는 서번트 이동체(750) 중 가장 성능이 뛰어난 이동체일 수 있다.

추가 마스터 이동체(730)가 설정되는 경우, 나머지 서번트 이동체는 초기 마스터 이동체(700)를 위한 서번트 이동체 및 추가 마스터 이동체(730)를 위한 서번트 이동체로 그룹핑될 수 있다.

초기 마스터 이동체(700) 및 추가 마스터 이동체(730)가 촬상 대상 객체에 인접하는 경우, 초기 마스터 이동체(700) 및 추가 마스터 이동체(730)는 서번트 이동체보다 우선적으로 촬상 대상 객체로 이동하여 도 6에서 전술한 바와 같이 1차적으로 촬상 대상 객체에 대한 정보를 획득하고 적어도 하나의 서번트 이동체 각각으로 분할 촬상 영역을 할당할 수 있다.

구체적으로 초기 마스터 이동체(700) 및 추가 마스터 이동체(730)는 상호 네트워킹을 통해 촬상 대상 객체(720)에 대한 정보를 획득하기 위해 촬상 대상 객체(720)에 대응되는 영역을 초기 마스터 이동체 탐지 영역 및 추가 마스터 이동체 탐지 영역으로 분할할 수 있다. 초기 마스터 이동체(700)는 초기 마스터 이동체 탐지 영역을 분할한 분할 촬상 영역을 초기 마스터 이동체(700)와 연결된 서번트 이동체로 할당할 수 있다. 추가 마스터 이동체(730)는 추가 마스터 이동체 탐지 영역을 분할한 분할 촬상 영역을 추가 마스터 이동체(730)와 연결된 서번트 이동체로 할당할 수 있다.

마스터 이동체와 서번트 이동체 간의 유기적인 임무 수행을 통해 대형 가스 시설물에 대해서도 빠른 관리가 가능하다.

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 카메라와 피사면을 나타낸 개념도이다.

도 8의 (a)를 참조하면, 피사면(1200)은 굴곡이 없는 평면으로서 영상 촬상부의 렌즈의 중심점을 기준으로 렌즈를 관통하도록 수직으로 내린 직선에 수직하는 평면일 수 있다.

도 8의 (b)를 참조하면, 피사면(1250)은 굴곡이 없는 평면으로서 영상 촬상부의 렌즈의 중심점을 기준으로 렌즈를 관통하도록 수직으로 내린 직선에 수직하지 않는 평면일 수 있다.

도 9는 본 발명의 실시예에 다른 카메라와 피사면을 나타낸 개념도이다.

도 9에서는 피사면에 굴곡이 존재하는 경우, 피사면에 대한 정보를 획득하는 방법이 개시된다.

카메라의 거리 측정 센서부는 하나의 점이 아니라 복수의 거리 측정 지점(1300)에 대한 거리를 측정할 수 있다. 예를 들어, 거리 측정 센서부는 복수개의 측정 지점(1300)을 포함하는 어레이(10x10)를 기반으로 피사면 상의 100개의 측정 지점(1300) 각각에 대한 피사면 거리(또는 깊이 정보)를 측정하여 영상 내의 객체의 깊이 정보를 결정할 수 있다.

피사면 상의 복수개의 측정 지점(1300)에 대한 깊이 정보를 측정하기 위해 다양한 방법이 사용될 수 있다. 예를 들어, 범위 탐지기(range detector)(예를 들어, 단일 방향 레이저, 초음파, 영상 등)을 사용하여 피사면 상에서 일정한 바둑판 형태 또는 점 매트릭스(dot matrix)에 대응되는 파사면 상의 복수개의 측정 지점(1300)에 대한 깊이 정보가 결정될 수 있다.

또는 LiDAR(light detection and ranging)이 사용되는 경우, 십자 모양 또는 격자 형태로 다중 라인 스캐닝을 기반으로 복수개의 파사면 상의 측정 지점(1300)에 대한 깊이 정보가 결정될 수 있다.

또는 Time-of-Flight 카메라나 스테레오 카메라 등을 사용하여 복수개의 피사면 상의 측정 지점(1300)에 대한 깊이 정보를 결정할 수 있다.

위와 같은 방법을 통해 복수개의 피사면 상의 측정 지점(1300)에 대한 깊이 정보가 획득될 수 있고, 복수개의 피사면 상의 측정 지점(1300)에 대한 깊이 정보에 따라 피사면에 대한 깊이 맵(depth map)이 결정될 수 있다.

도 9를 참조하면, 카메라는 피사면에 가상의 어레이를 배열하여 어레이에 포함되는 피사면 상의 복수개의 측정 지점(1300) 각각에 대한 깊이 정보를 결정할 수 있다. 이러한 피사면 상의 복수개의 측정 지점(1300) 각각에 대한 깊이 정보를 통해 드론과 같은 이동체의 운행 경로 상의 장애물에 대한 정보가 획득되고 이동체는 장애물을 피하여 운행될 수 있다. 이뿐만 아니라, 피사면 상의 복수개의 측정 지점(1300) 각각에 대한 깊이 정보를 기반으로 피사면 상에 위치한 틈에 대한 정보(틈의 위치 및 크기에 대한 정보)도 획득될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 피사면에 대한 정보를 빠르게 획득하기 위해 피사면과 유사한 도형을 찾아내어 피팅하여 피사면을 정의함으로써 이동체의 계산량이 감소될 수 있다.

도 10은 본 발명의 실시예에 따른 유사 도형을 기반으로 피사면 정보를 획득하는 방법을 나타낸 개념도이다.

도 10을 참조하면, 도 9에서 전술한 바와 같이 한번에 피사면 상의 복수개의 측정 지점 각각에 대한 거리를 측정할 수 있는 센서를 사용하여 피사면 상의 복수개의 측정 지점에 대한 거리를 측정하여 피사면 상의 복수개의 측정 지점 각각에 대한 깊이 정보가 결정될 수 있다.

이후, 피사면 상의 각 점까지의 거리 정보를 기반으로 피사면 상에 피팅되는 도형(예를 들어, 평면, 구면, 실린더, 계단, 나선 등)(1400)에 대한 조합 모델을 사용하여 전체적인 피사면 표면이 표현될 수 있다.

이러한 방법을 통해 하드웨어의 성능이 제한적인 드론과 같은 이동체에서 피사면과 유사한 도형(1400)을 찾아내어 피사면을 정의함으로써 드론의 계산량이 크게 감소될 수 있다.

이와 같은 방법으로 판단된 피사면의 표면을 기반으로 드론의 비행이 제어될 수 있다. 피사면의 정의를 통해 피사면 상에 틈이 있는 경우, 틈 영상 처리를 통해 틈에 대한 정보가 획득될 수 있다. 이를 통해 복잡한 가스 시설물의 표면에 틈 등이 존재하는지를 파악할 수 있다.

드론과 같은 이동체가 비행시에 피사면에 대한 정보를 기반으로 장애물을 피할 수 있을 뿐만 아니라 지상에서 돌아 다니는 로봇도 피사면에 대한 정보를 기반으로 장애물이 없는 평평한 곳을 찾아 이동 경로를 설정할 수 있다.

도 11은 본 발명의 실시예에 따른 피사면 정보를 획득하는 방법을 나타낸 개념도이다.

도 11에서는 이동체의 촬상 각도에서 촬상될 수 없는 피사면에 대한 정보를 획득하는 방법이 개시된다.

도 11을 참조하면, 피사면에 굴곡이 존재하는 경우, 굴곡으로 인해 피사면 중 일부의 영역에 대한 깊이 정보가 획득되지 않을 수 있다. 피사면 중 획득되지 않은 부분은 미촬상 영역(1500)이라는 용어로 표현된다.

이러한 경우, 이동체는 미촬상 영역(1500)에 대한 정보를 획득하기 위한 이동 경로를 설정하고 이동 후 미촬상 영역(1500)을 촬상하여 기존에 촬영된 영상 정보와 결합하여 피사면을 모델링 할 수 있다.

전술한 바와 같이 이동체는 피사면에 가상의 어레이를 배열하여 어레이에 포함되는 피사면 상의 복수개의 측정 지점 각각에 대한 깊이 정보를 결정할 수 있다. 피사면 상의 복수개의 측정 지점은 2차원 상의 좌표(x, y)로 표현될 수 있다. 예를 들어, 10x10 어레이를 기반으로 복수개의 측정 지점에 대한 깊이 정보가 측정되는 경우, (0, 0)부터 (10, 10)까지 복수개의 측정 지점에 대한 깊이 정보가 측정되고 피사면 정보가 획득될 수 있다.

이동체가 제1 지점에서 촬상을 수행할 경우, 피사면의 굴곡으로 인해 복수개의 측정 지점 중 일부의 측정 지점에 대한 깊이 측정이 어려울 수 있다. 이러한 경우, 이동체는 미촬상 영역(1500)에 대응되는 측정 지점의 좌표를 결정할 수 있다.

예를 들어, 미촬상 영역(1500)에 대응되는 좌표가 (a, b), (c, d), (e, f), (g, h)인 경우, 이동체는 (a, b), (c, d), (e, f), (g, h)에 대응되는 측정 지점의 깊이 정보를 측정하기 위해 이동될 수 있다.

구체적으로 이동체는 미촬상 영역(1500)과 미촬상 영역(1500)의 주변 영역을 함께 촬영하여 피사면에 대응되는 전체 측정 지점에 대한 깊이 정보를 결정할 수 있다. 미촬상 영역(1500)에 대응되는 좌표가 (a, b), (c, d), (e, f), (g, h)인 경우, 미촬상 영역(1500)의 주변 영역에 대응되는 좌표 (a', b'), (c', d'), (e', f'), (g', h)' 및 미촬상 영역(1500)에 대응되는 좌표가 (a, b), (c, d), (e, f), (g, h)에 대한 깊이 정보를 획득할 수 있다. 위와 같은 미촬상 영역(1500) 및 미촬상 영역(1500)의 주변 영역에 대한 깊이 정보를 획득하여 전체 피사면에 대한 3D 모델링이 수행될 수 있다.

이동체는 미촬상 영역(1500) 및 주변 영역에 대한 촬상을 위해 제1 지점에서 제2 지점으로 이동하여 촬상을 수행할 수 있고, 제2 지점은 미촬상 영역(1500) 및 주변 영역에 대한 촬상이 가능한 위치일 수 있다. 즉, 이동체는 미촬상 영역(1500)에 대응되는 좌표 및 주변 영역에 대응되는 좌표를 고려하여 제2 지점을 결정할 수 있다. 한편, 이때는 미촬상 영역에 대한 촬상을 시도하기 때문에 이동체가 촬상 대상에 대한 모든 정보를 포함하고 있지 않을 수 있다. 그러므로 이동체와 피사면(가스 시설물) 간의 충돌을 사전 방지하기 위해 이동체가 이동 항로 설정 가능 영역 내에서 피사면, 즉 플랜트의 표면으로부터 가장 지점으로 이루어진 선상으로 이동하도록 설정할 수 있다.

도 12 는 본 발명의 실시예에 따른 이동체의 피사면 정보 획득 방법을 나타낸 개념도이다.

도 12에서는 피사면에 대한 틈 정보 분석 방법이 개시된다.

도 12를 참조하면, 이동체는 1차적으로 상대적으로 넓은 피사면에 대한 스캔을 통해 틈의 존재 여부를 우선적으로 판단할 수 있다. 예를 들어, 이동체는 구조물의 제1 면적에 존재하는 틈에 대해 판단할 수 있다.

전술한 바와 같이 이동체는 피사면에 가상의 어레이(1600)를 배열하여 어레이(1600)에 포함되는 피사면 상의 복수개의 측정 지점 각각에 대한 깊이 정보를 결정할 수 있다.

제1 면적에 대한 틈의 존재에 대해 판단하기 위해 이동체는 측정 지점에 대응되는 좌표 사이의 거리를 이동할 수 있다. 예를 들어, 이동체는 (x, y), (x+1, y), (x, y+1), (x+1, y+1)에 대응되는 좌표 사이를 설정된 이동 패턴으로 이동하면서 틈의 존재 여부를 판단할 수 있다. 여기서, (x, y)는 복수개의 측정 지점 각각을 의미할 수 있다. 만약, 5x5 어레이(1600)인 경우, 피사면은 25개의 분할 피사면으로 분할되어 25개의 분할 피사면 각각의 틈의 존재 여부가 탐지될 수 있다. 이동체가 가로 방향으로 1, 세로 방향으로 1의 거리를 이동 패턴에 따라 이동함으로써 동시에 25개의 분할 피사면 면적 각각에 대해 이동 패턴에 따른 틈 존재 여부 탐지될 수 있다. 이동 패턴은 X 형태, + 형태, Z 형태 등 틈을 탐지하는 피사면에 따라 다양하게 설정될 수 있다.

즉, 이동체가 이동 패턴에 따라 이동되는 경우, 깊이 정보를 판단하기 위한 어레이(1600)가 이동 패턴을 기준으로 이동되면서 어레이(1600)에 따라 결정된 분할 피사면 각각에 대한 틈의 존재 여부가 판단될 수 있다.

복수의 분할 피사면은 인덱싱될 수 있고, 이동체는 복수의 분할 피사면 중 틈이 존재하는 분할 피사면에 대한 2차 스캔을 수행할 수 있다.

예를 들어, 25개의 분할 피사면 각각은 분할 피사면1 내지 분할 피사면25으로 인덱싱될 수 있다. 25개의 분할 피사면 중 분할 피사면10(1650)에 틈이 존재하는 경우, 분할 피사면 10(1650)에 대한 2차 스캔을 통해 틈에 대한 구체적인 정보를 탐지할 수 있다.

2차 스캔에서는 분할 피사면 10(1650)에 대한 깊이 정보를 탐지하기 위해 분할 피사면 10(1650)에 어레이(1600)를 집중시켜 구체적인 틈의 크기, 틈의 깊이 등과 같은 틈 관련 정보를 획득할 수 있다. 예를 들어, 10x10 어레이(1600)가 깊이 정보를 측정하기 위해 사용되는 경우, 분할 피사면10(1650)에 10x10 어레이(1600)에 포함되는 100개의 측정 지점을 집중하여 분할 피사면10(1650)에 위치한 틈의 크기, 틈의 깊이에 대한 정보가 획득될 수 있다.

이때, 이동체는 촬상 가능 영역 중 촬상 대상 객체(예:가스 시설물)로부터 가장 가까운 거리의 공간상의 점으로 이루어진 면을 비행할 수 있다. 촬상 대상 객체와 충돌은 회피하되 가장 근접하여 틈을 촬영할 수 있다.

아울러, 상기 이동체가 만약 틈이 존재하며, 상기 틈의 크기가 기설정된 크기보다 크다고 판단하는 경우, 상기 이동체는 관리자 단말기에 가스시설물 사용 중단 메세지를 송부하는 단계를 포함한다. 가스시설물을 시공하고 완료하는 중이었다면, 가스시설물이 제대로 완공되지 않았으므로 점검을 해야 한다는 경고 메시지를 관리자 단말기로 전송할 수 있다.

도 1 내지 도 12에서 전술한 이동체, 카메라의 동작은 프로세서를 기반으로 수행될 수 있다.

상술된 방법 및 처리는, 예를 들어, 프로세서, 컨트롤러, 또는 다른 처리 디바이스에 의한 실행을 위한 명령들로서, 인코딩되거나, 컴팩트 디스크 판독 전용 메모리 (CDROM), 자기 또는 광학 디스크, 플래시 메모리, 랜덤 액세스 메모리 (RAM) 또는 판독 전용 메모리 (ROM), 소거가능 프로그램가능 판독 전용 메모리(EPROM) 또는 다른 머신-판독가능 매체와 같은 머신 판독가능 또는 컴퓨터 판독가능 매체에 저장될 수도 있다.

이러한 매체는, 명령 실행가능 시스템, 장치 또는 디바이스에 의해 또는 이와 연결하여 사용하기 위한 실행가능한 명령들을 포함, 저장, 통신, 전파 또는 이동시키는 임의의 디바이스로서 구현될 수도 있다. 대안으로 또는 추가적으로, 하나 이상의 집적 회로, 또는 하나 이상의 프로세서 실행 명령들과 같은 하드웨어를 이용하여 아날로그 또는 디지털 로직으로서; 또는 API (application programming interface) 또는 DLL (Dynamic Link Library), 로컬 또는 원격 절차 호출로서 정의된 또는 공유 메모리에서 이용가능한 기능들의 소프트웨어로; 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 조합으로서 구현될 수도 있다.

다른 구현에서, 방법은 신호 또는 전파-신호 매체로 나타내어질 수도 있다. 예를 들어, 임의의 소정의 프로그램의 로직을 구현하는 명령들은 전기, 자기, 광학, 전자기, 적외선 또는 다른 타입의 신호의 형태를 취할 수도 있다. 상술된 시스템은 광섬유 인터페이스, 안테나, 또는 다른 아날로그 또는 디지털 신호 인터페이스와 같은 통신 인터페이스에서 이러한 신호를 수신하고, 그 신호로부터 명령들을 복원하고, 이들을 머신 판독 가능 메모리에 저장하고, 그리고/또는 프로세서를 이용하여 이들을 실행시킬 수도 있다.

또한, 상기 본 발명은 하드웨어 또는 소프트웨어에서 구현될 수 있다. 구현은 상기 본 발명은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 그리고 본 발명을 구현하기 위한 기능적인(functional) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있다.

본 발명의 실시예들은 여기에 설명된 방법들 중 하나가 실행되는 프로그램가능 컴퓨터 시스템으로 운영될 수 있는, 전자적으로 판독가능한 제어 신호들을 갖는 캐리어 웨이브를 포함할 수 있다. 본 발명의 실시예들은 프로그램 코드를 갖는 컴퓨터 프로그램 제품으로서 구현될 수 있으며, 프로그램 코드는 컴퓨터 프로그램이 컴퓨터 상에서 구동될 때 방법들 중 하나를 실행하기 위하여 운영된다. 프로그램 코드는 예를 들면 기계 판독가능 캐리어 상에 저장될 수 있다. 본 발명의 일실시예는 컴퓨터 프로그램이 컴퓨터 상에 구동될 때, 여기에 설명된 방법들 중 하나를 실행하기 위한 프로그램 코드를 갖는 컴퓨터 프로그램일 수 있다. 본 발명은 위에서 설명한 방법들 중 하나를 실행하기 위한 컴퓨터, 또는 프로그램가능 논리 장치를 포함할 수 있다. 위에서 설명한 방법들의 일부 또는 모든 기능을 실행하기 위하여 프로그램가능 논리 장치(예를 들면, 필드 프로그램가능 게이트 어레이, 상보성 금속 산화물 반도체 기반 논리 회로)가 사용될 수 있다.

이상, 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.

Claims

가스시설물 점검 방법은,
복수 개의 가스배관을 포함하는 가스시설물에 이동체가 근접하는 단계;
상기 이동체가 상기 가스시설물을 중심으로 복수 회 선회하는 단계;
상기 이동체에 구현된 카메라가 상기 가스시설물에 대한 최대 촬영 거리를 결정하는 단계;
상기 이동체가 상기 가스시설물에 대한 3차원 모델을 획득하는 단계;
상기 이동체가 상기 3차원 모델을 확장하여 상기 이동체의 이동 불가 영역을 설정하는 단계;
상기 이동체가 설정 이동 항로 상에서 상기 가스시설물을 스캔하는 단계;
상기 카메라가 상기 가스시설물의 피사면에 대한 깊이 정보를 센싱하는 단계; 및
상기 카메라가 상기 깊이 정보를 기반으로 상기 피사면 내의 틈에 대한 정보를 획득하는 단계를 포함하되,
상기 피사면은 상기 카메라에 구현된 영상 촬상부의 렌즈의 중심점을 기준으로 상기 렌즈를 관통하도록 수직으로 내린 직선과 만나는 상기 영상 촬상부에 의해 촬상되는 면이고,
상기 피사면이 굴곡이 없는 평면으로서 상기 직선과 수직인 경우, 상기 카메라는 상기 렌즈의 상기 중심점과 상기 피사면까지의 최단 거리인 피사면 거리에 대한 정보 및 상기 영상 촬상부의 광학계 특성 정보를 기반으로 상기 피사면의 4개의 꼭지점의 위치를 결정하고,
상기 피사면이 상기 굴곡이 없는 평면으로서 상기 직선과 수직이 아닌 경우, 상기 카메라는 상기 피사면 거리에 대한 정보, 상기 광학계 특성 정보 및 상기 영상 촬상부의 촬상 축의 뒤틀린 각도 정보를 기반으로 상기 피사면의 상기 4개의 꼭지점의 위치를 결정하고,
상기 피사면이 상기 굴곡이 존재하는 평면인 경우, 상기 카메라는 깊이 측정 어레이를 기반으로 상기 피사면 상에 위치한 복수의 측정 지점 각각에 대한 복수의 깊이 정보 각각을 측정하고,
상기 피사면 내의 틈의 존재 여부는 상기 복수의 깊이 정보 각각을 기반으로 결정되고,
만약 틈이 존재하고, 상기 틈의 크기가 기설정된 크기보다 큰 경우, 상기 이동체가 관리자 단말기에 가스시설물 미완성 경고 메세지를 송부하는 하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이동체를 활용한 가스시설물 관리 방법.
제1 항에 있어서,
상기 설정 이동 항로는 상기 최대 촬영 거리 내의 영역 중 상기 이동 불가 영역을 제외한 촬상 가능 영역에서 설정되고,
상기 설정 이동 항로는 촬영 타입에 따라 제1 항로 또는 제2 항로로 설정되고,
상기 제1 항로는 상기 가스시설물의 외곽선과 동일한 거리를 유지하도록 상기 외곽선을 따라 설정되고,
상기 제2 항로는 상기 가스시설물의 외곽선 중 상기 가스시설물을 기준으로 가장 먼 거리의 지점을 기준으로 직선 거리로 설정되고,
상기 제2 항로가 설정된 경우, 상기 카메라는 상기 3차원 모델을 기반으로 예상 초점 거리를 결정하고,
상기 카메라는 상기 이동체의 상기 제2 항로의 이동에 따라 상기 예상 초점 거리를 고려하여 상기 가스시설물에 대한 촬상을 수행하고,
상기 카메라는 상기 복수의 깊이 정보를 기반으로 상기 피사면에 피팅되는 도형에 대한 조합 모델을 사용하여 상기 피사면에 대한 모델링을 수행하는 것을 특징으로 하는 가스시설물 관리 방법.
제2 항에 있어서,
상기 피사면은 상기 깊이 측정 어레이를 기반으로 복수개의 분할 피사면으로 분할되는 것을 특징으로 하는 가스시설물 관리 방법.
제3 항에 있어서,
피사면에 굴곡이 존재하여 굴곡으로 인해 피사면 중 일부의 영역에 대한 깊이 정보가 획득되지 않는 미촬상 영역이 존재하는 경우, 상기 이동체는 상기 미촬상 영역에 대한 정보를 획득하기 위한 제1 이동경로를 설정하여 이동한 후 제2 이동경로 상에서 상기 미촬상 영역을 촬상하여 기존에 촬영된 영상 정보와 결합하여 피사면에 대한 모델링을 수행하는 것을 특징으로 하는 가스시설물 관리 방법.
제4 항에 있어서,
분할 피사면 중 틈이 존재하는 제1 분할 피사면이 발견되는 경우, 상기 이동체는 상기 제1 분할 피사면에 대한 2차 스캔을 수행하기 위한 제3 이동경로를 설정하여 이동한 후 제4 이동경로 상에서 상기 제1 분할 피사면을 복수개의 재분할 피사면으로 재분할하여, 상기 재분할 피사면의 틈에 대한 정보를 탐지하는 것을 특징으로 하는 가스시설물 관리 방법.
제5 항에 있어서,
상기 이동체는 다른 복수의 이동체와 함께 촬상 대상 객체에에 대한 스캔을 수행하는 것을 특징으로 하는 가스시설물 관리 방법.