KR101858488B1 - 구 형상의 좌표계 장치와 그를 이용한 lbs 위치 정보 산출 방법, 어플리케이션 및 서버 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 구 형상의 좌표계 몸체의 각 축에 표시된 제1 마커 내지 제6 마커 및 좌표계 몸체의 직경과 절대좌표를 제공하는 기준정보 제공부를 이용하여 카메라를 구비한 이동식 장치의 절대좌표 및/또는 상대좌표를 추출할 수 있는 구 형상의 좌표계 장치와 그를 이용한 LBS 위치 정보 산출 방법, 어플리케이션 및 서버에 관한 것이다.

Description

구 형상의 좌표계 장치와 그를 이용한 LBS 위치 정보 산출 방법, 어플리케이션 및 서버{Sphere type cartesian coordinate system, method, application and server for providing location information using the same}
본 발명은 구 형상의 좌표계 몸체의 각 축에 표시된 제1 마커 내지 제6 마커 및 좌표계 몸체의 직경과 절대좌표를 제공하는 기준정보 제공부를 이용하여 카메라를 구비한 이동식 장치의 절대좌표 및/또는 상대좌표를 추출할 수 있는 구 형상의 좌표계 장치와 그를 이용한 LBS 위치 정보 산출 방법, 어플리케이션 및 서버에 관한 것이다.
최근에 위성 위치 시스템(GPS)을 비롯한 무선 데이터 전송 시스템(WiFi) 및 저전력 블루투스(BLE) 등의 여러 기술과 연계된 위치 기반 서비스(LBS: Location Based Service)의 발전에 따라 언제, 어디서나 사람이나 물건의 위치 및 주변 정보를 파악할 수 있게 되었다.
이러한 LBS 관련 기술은 한국등록특허 제10-0573191호, 한국등록특허 제10-0628971호 및 한국등록특허 제10-1610367호를 비롯한 다양한 문헌에서 다양한 서비스의 제공을 위해 제안되고 있다.
예를 들어, LBS로는 현재 위치 조회 서비스, 주변 건물/도로 정보 검색 서비스, 친구 찾기 서비스, 대중 교통 수단 검색 서비스, 경로 안내 서비스 등의 상대적으로 단순한 것부터 무인 비행 드론 서비스, 증강현실 게임, 소셜 네트워크 서비스 등과 결합한 복잡한 서비스 등으로 다양하게 나타나고 있다.
한편, 현대인들의 고밀도화된 생활공간과 실내생활의 증가는 더욱더 다양하고 고품질의 LBS 출현을 요구하게 되어, 이를 위해서는 GPS가 적용될 수 있는 실외에서는 물론 음영지역을 비롯하여 GPS 신호 수신이 어려운 실내에서도 끊임없이 서비스를 제공할 수 있어야 하며, 고품질의 서비스를 위해서는 기본적으로 3차원의 공간좌표가 높은 정확도와 정밀도로 제공되어야 한다.
따라서, 종래에는 GPS 신호 수신이 어려운 실내에서의 LBS를 위한 측위 기술(LDT: Location Determination Technoogy)로써 WiFi를 비롯한 Beacon(BLE), Pseudo-lite, HP IMES, UWB, Zigbee, Infrared, Ultrasonic, 지자기, Camera 및 VBLC 등의 다양한 기술을 이용하였다.
그러나, 위와 같은 종래 기술은 각각 단점이 존재한다. 예컨대, GPS와 같은 전파기반 기술들은 정밀도와 정확도를 높이는데 한계가 있고 특히 3차원 공간좌표의 구현은 비용대비 효과가 미비하다.
또한 종래의 다른 LDT보다 상대적으로 정확도와 정밀도가 높다고 평가되는 카메라 기반의 이미지 매칭 기술의 경우에는 실내의 각 구역을 특정하기 위해 다수의 각 구역에 대한 다수의 이미지가 필요하여 아직까지 제품화된 LBS가 없는 것이 현실이다.
나아가 실내의 각 위치에 위치 정보를 제공할 수 있는 2차원 태그를 부착하여 삼각측량 등을 실시하여 이미지 매칭기술의 단점을 보완하려는 기술도 제시되고 있으나, 이러한 경우에는 단말기의 접근성이 보장되지 않고 넓은 공간일수록 태그의 개수가 증가하는 문제가 있다.
한국등록특허 제10-0573191호 한국등록특허 제10-0628971호 한국등록특허 제10-1610367호
본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 구 형상의 좌표계 몸체의 각 축에 표시된 제1 마커 내지 제6 마커 및 기준정보 제공부에서 제공되는 좌표계 몸체의 직경과 절대좌표를 이용하여 카메라를 구비한 이동식 장치의 절대좌표 및/또는 상대좌표를 추출할 수 있는 구 형상의 좌표계 장치와 그를 이용한 LBS 위치 정보 산출 방법, 어플리케이션 및 서버를 제공하고자 한다.
이를 위해 본 발명은 구 형상의 좌표계 장치를 제공한다. 구 형상의 좌표계 장치는 3차원 공간 좌표의 기준을 제공하는 것으로, 구(sphere) 형상으로 이루어진 좌표계 몸체와; 상기 좌표계 몸체의 구심을 중심으로 하는 직각 좌표계의 +X축과 상기 좌표계 몸체의 표면이 만나는 지점에 표시된 제1 마커와; 상기 좌표계 몸체의 구심을 중심으로 하는 직각 좌표계의 +Y축과 상기 좌표계 몸체의 표면이 만나는 지점에 표시된 제2 마커와; 상기 좌표계 몸체의 구심을 중심으로 하는 직각 좌표계의 +Z축과 상기 좌표계 몸체의 표면이 만나는 지점에 표시된 제3 마커와; 상기 좌표계 몸체의 구심을 중심으로 하는 직각 좌표계의 -X축과 상기 좌표계 몸체의 표면이 만나는 지점에 표시된 제4 마커와; 상기 좌표계 몸체의 구심을 중심으로 하는 직각 좌표계의 -Y축과 상기 좌표계 몸체의 표면이 만나는 지점에 표시된 제5 마커와; 상기 좌표계 몸체의 구심을 중심으로 하는 직각 좌표계의 -Z축과 상기 좌표계 몸체의 표면이 만나는 지점에 표시된 제6 마커; 및 상기 좌표계 몸체에 구비되며, 설치된 위치에서의 상기 좌표계 몸체의 구심을 기준으로 하는 절대좌표값 및 상기 좌표계 몸체의 직경값을 제공하는 기준정보 제공부;를 포함하여, 카메라를 구비한 이동식 장치가 상기 제1 마커 내지 제6 마커, 상기 직경값 및 상기 절대좌표값을 이용하여 상기 카메라를 구비한 이동식 장치의 위치정보를 분석할 수 있게 하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 제1 마커 내지 제6 마커는 각각 제1 선 및 제2 선이 서로 직교하는 십자 형상으로 이루어져 있고, 상기 제1 선 및 제2 선은 각각 일측 선단부에 방향 표시 부호가 표기되어 있으며, 상기 +X축에 표시된 제1 마커는 상기 제1 마커의 제1 선 및 제2 선의 방향 표시 부호가 각각 좌표계 몸체의 표면상에서 +Y축 및 +Z축을 바라보는 방향에 구비되고, 상기 +Y축에 표시된 제2 마커는 상기 제2 마커의 제1 선 및 제2 선의 방향 표시 부호가 각각 좌표계 몸체의 표면상에서 +Z축 및 +X축을 바라보는 방향에 구비되고, 상기 +Z축에 표시된 제3 마커는 상기 제3 마커의 제1 선 및 제2 선의 방향 표시 부호가 각각 좌표계 몸체의 표면상에서 +X축 및 +Y축을 바라보는 방향에 구비되고, 상기 -X축에 표시된 제4 마커는 상기 제4 마커의 제1 선 및 제2 선의 방향 표시 부호가 각각 좌표계 몸체의 표면상에서 +Y축 및 +Z축을 바라보는 방향에 구비되고, 상기 -Y축에 표시된 제5 마커는 상기 제5 마커의 제1 선 및 제2 선의 방향 표시 부호가 각각 좌표계 몸체의 표면상에서 +Z축 및 +X축을 바라보는 방향에 구비되고, 상기 -Z축에 표시된 제6 마커는 상기 제6 마커의 제1 선 및 제2 선의 방향 표시 부호가 각각 좌표계 몸체의 표면상에서 +X축 및 +Y축을 바라보는 방향에 구비되어 있는 것이 바람직하다.
또한, 상기 기준정보 제공부는 상기 제1 마커 내지 제6 마커에 의해 상기 구형의 좌표계 몸체를 +X축, +Y축, +Z축, -X축, -Y축 및 -Z축으로 구획한 8개의 구역에 각각 표시되어 있는 것이 바람직하다.
또한, 상기 기준정보 제공부는 상기 좌표계 몸체의 내부 또는 외부에 설치되어 상기 카메라를 구비한 이동식 장치(20)와 통신을 하는 근거리 무선통신 장치인 것이 바람직하다.
한편, 본 발명에 따른 LBS 위치 정보 산출 방법은 상기 카메라를 구비한 이동식 장치(20)에 탑재된 카메라로 상기 좌표계 몸체를 촬영하는 촬상 단계와; 상기 기준정보 제공부로부터 제공된 상기 좌표계 몸체의 직경과 상기 카메라에 촬상된 상기 좌표계 몸체 이미지의 직경 비율 및 상기 좌표계 몸체의 구심으로부터 카메라 렌즈까지의 거리와 상기 카메라 렌즈로부터 촬상면까지의 초점 거리의 비율을 이용하여 상기 좌표계 몸체로부터 상기 카메라를 구비한 이동식 장치 사이의 거리를 측정하는 거리 산출 단계와; 상기 카메라의 위치에서 상기 좌표계 몸체의 구심을 지나는 가상의 선과 상기 +X축 또는 -X축 사이의 각도와, 상기 가상의 선과 상기 +Y축 또는 -Y축 사이의 각도 및 상기 가상의 선과 +Z축 또는 -Z축 사이의 각도를 각각 산출하여 상기 카메라를 구비한 이동식 장치의 상기 좌표계 몸체에 대한 상대위치를 산출하는 위치 산출 단계; 및 상기 좌표계 몸체로부터 상기 카메라를 구비한 이동식 장치 사이의 거리와, 상기 카메라를 구비한 이동식 장치의 상기 좌표계 몸체에 대한 상대위치 및 상기 좌표계 몸체로부터 제공된 상기 좌표계 몸체의 절대좌표값을 조합하여 상기 카메라를 구비한 이동식 장치의 절대좌표 또는 상대좌표를 산출하는 좌표 산출 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 거리 산출 단계는 상기 카메라의 광학축이 상기 좌표계 몸체의 구심을 통과하는 제1 측위와; 상기 카메라의 광학축이 상기 좌표계 몸체의 구심으로부터 상기 좌표계 몸체의 반경 거리에 있는 상기 좌표계 몸체의 표면을 통과하는 제2 측위와; 상기 카메라의 광학축이 상기 좌표계 몸체의 구심과 상기 좌표계 몸체의 표면 사이를 통과하는 제3 측위; 및 상기 카메라의 광학축이 상기 좌표계 몸체의 외측으로 벗어난 제4 측위;로 구분하여 상기 좌표계 몸체로부터 상기 카메라를 구비한 이동식 장치 사이의 거리를 측정하는 것이 바람직하다.
또한, 거리 산출 단계는 상기 좌표계 몸체로부터 상기 좌표계 몸체를 촬영한 카메라까지의 거리별로 촬상된 좌표계 몸체 이미지의 직경을 각각 데이터베이스화하는 단계; 및 상기 카메라에서 촬영한 상기 좌표계 몸체 이미지의 직경을 분석하여, 상기 데이터베이스화된 거리 정보로부터 상기 좌표계 몸체로부터 카메라까지의 거리를 추출하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 위치 산출 단계는 상기 카메라에서 촬상된 상기 좌표계 몸체의 2차원 원형 이미지를 이용하여 산출하되, 상기 좌표계 몸체의 2차원 원형 이미지를 구형으로 변환하는 단계; 및 상기 좌표계 몸체의 2차원 원형 이미지에 포함된 상기 제1 마커 내지 제6 마커와 상기 카메라로 촬영한 위치에서 바라보는 상기 좌표계 몸체의 2차원 원형 이미지의 중심점을 이용하여 상기 카메라를 구비한 이동식 장치의 상기 좌표계 몸체에 대한 상대위치를 산출하는 단계;를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 카메라에서 촬상된 상기 좌표계 몸체의 2차원 원형 이미지에 요구조건 보다 크게 왜곡이 발생한 경우, 해당 왜곡 특성에 적당한 왜곡 보정 방법 또는 알고리즘(예컨대, 2차원 원형 이미지의 장반경 및 단반경의 평균값을 이용)을 이용하여 완전한 원형의 이미지를 복원하고, 상기 복원된 원형의 2차원 이미지를 거리 산출 또는 위치 산출 단계에 제공하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.
다음, 본 발명에 따른 LBS 위치 정보 산출 어플리케이션은 상기 카메라를 구비한 이동식 장치의 메모리에 저장되고, 프로세서에 의해 실행되며, 상기 기준정보 제공부로부터 제공된 상기 좌표계 몸체의 직경과 상기 카메라에 촬상된 상기 좌표계 몸체 이미지의 직경 비율 및 상기 좌표계 몸체의 구심으로부터 카메라 렌즈까지의 거리와 상기 카메라 렌즈로부터 촬상면까지의 초점 거리의 비율을 이용하여 상기 좌표계 몸체로부터 상기 카메라를 구비한 이동식 장치 사이의 거리를 측정하는 거리 산출부와; 상기 카메라의 위치에서 상기 좌표계 몸체의 구심을 지나는 가상의 선과 상기 +X축 또는 -X축 사이의 각도와, 상기 가상의 선과 상기 +Y축 또는 -Y축 사이의 각도 및 상기 가상의 선과 +Z축 또는 -Z축 사이의 각도를 각각 산출하여 상기 카메라를 구비한 이동식 장치의 상기 좌표계 몸체에 대한 상대위치를 산출하는 위치 산출부; 및 상기 좌표계 몸체로부터 상기 카메라를 구비한 이동식 장치 사이의 거리와, 상기 카메라를 구비한 이동식 장치의 상기 좌표계 몸체에 대한 상대위치 및 상기 좌표계 몸체로부터 제공된 상기 좌표계 몸체의 절대좌표값을 조합하여 상기 카메라를 구비한 이동식 장치의 절대좌표 또는 상대좌표를 산출하는 좌표 산출부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
다음, 본 발명에 따른 LBS 위치 정보 산출 서버는 상기 좌표계 장치의 식별 ID 및 상기 좌표계 장치의 식별 ID별로 상기 좌표계 몸체의 직경 및 상기 좌표계 몸체의 절대좌표값을 각각 저장하고 있는 서버측 데이터베이스와; 상기 카메라를 구비한 이동식 장치로부터 상기 좌표계 몸체에 대한 정보를 수신하고, 상기 수신된 정보를 이용하여 상기 카메라를 구비한 이동식 장치의 절대좌표값 또는 상대좌표값을 산출하여 상기 카메라를 구비한 이동식 장치로 송신하는 서버측 무선통신부와; 상기 서버측 데이터베이스에 기 저장된 정보 및 상기 카메라를 구비한 이동식 장치로부터 제공된 상기 정보를 이용하되, 상기 좌표계 몸체의 직경과 상기 카메라에 촬상된 상기 좌표계 몸체 이미지의 직경 비율 및 상기 좌표계 몸체의 구심으로부터 카메라 렌즈까지의 거리와 상기 카메라 렌즈로부터 촬상면까지의 초점 거리의 비율을 이용하여 상기 좌표계 몸체로부터 상기 카메라를 구비한 이동식 장치 사이의 거리를 측정하는 서버측 거리 산출부와; 상기 서버측 데이터베이스에 기 저장된 정보 및 상기 카메라를 구비한 이동식 장치로부터 제공된 상기 정보를 이용하되, 상기 카메라의 위치에서 상기 좌표계 몸체의 구심을 지나는 가상의 선과 상기 +X축 또는 -X축 사이의 각도와, 상기 가상의 선과 상기 +Y축 또는 -Y축 사이의 각도 및 상기 가상의 선과 +Z축 또는 -Z축 사이의 각도를 각각 산출하여 상기 카메라를 구비한 이동식 장치의 상기 좌표계 몸체에 대한 상대위치를 산출하는 서버측 위치 산출부; 및 상기 좌표계 몸체로부터 상기 카메라를 구비한 이동식 장치 사이의 거리와, 상기 카메라를 구비한 이동식 장치의 상기 좌표계 몸체에 대한 상대위치 및 상기 좌표계 몸체의 절대좌표값을 조합하여 상기 카메라를 구비한 이동식 장치의 절대좌표를 산출하여 상기 카메라를 구비한 이동식 장치에 제공하는 서버측 좌표 산출부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이상과 같은 본 발명은 구 형상의 좌표계 몸체를 설치하고, 좌표계 몸체에 직각좌표계를 따라 제1 내지 제6 마커를 표시하고 좌표계 몸체에 구비된 기준정보 제공부에서 좌표계 몸체의 직경(혹은 반경)과 절대좌표값을 제공한다.
따라서 스마트폰과 같이 카메라를 구비한 이동식 장치로 어느 위치에서든 구 형상의 좌표계 몸체를 촬영하면 거리와 위치를 산출할 수 있을 뿐만 아니라 높은 정밀도와 정확도를 갖는 3차원 공간정보의 위치 기반 서비스를 제공할 수 있게 한다.
도 1a는 본 발명에 따른 구 형상의 좌표계 장치의 제1 설치 상태도이다.
도 1b는 본 발명에 따른 구 형상의 좌표계 장치의 제2 설치 상태도이다.
도 2는 본 발명에 따른 구 형상의 좌표계 장치의 개념도이다.
도 3은 본 발명에 따른 구 형상의 좌표계 장치의 사용 상태도이다.
도 4는 본 발명에 따른 구 형상의 좌표계 장치의 제1 실시예이다.
도 5a는 본 발명에 따른 구 형상의 좌표계 장치의 제2 실시예이다.
도 5b는 본 발명에 따른 구 형상의 좌표계 장치의 제3 실시예이다.
도 5c는 상기 도 5b의 좌표값을 나타낸 예시도이다.
도 6은 본 발명에 따른 구 형상의 좌표계 장치를 이용한 좌표 산출 원리를 나타낸 도이다.
도 7은 본 발명에 따른 LBS 위치 정보 산출 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 8은 본 발명에 따른 LBS 위치 정보 산출 어플리케이션을 나타낸 도이다.
도 9는 본 발명에서의 거리 산출 방법을 나타낸 제1 실시예이다.
도 10은 본 발명에서의 거리 산출 방법을 나타낸 제2 실시예이다.
도 11a 및 도 11b는 본 발명에서의 거리 산출 방법을 나타낸 제3 실시예이다.
도 12는 본 발명에서의 거리 산출 방법을 나타낸 제4 실시예이다.
도 13은 본 발명에서의 위치 산출 방법을 나타낸 도이다.
도 14는 본 발명에서의 좌표 산출 방법을 나타낸 도이다.
도 15는 본 발명에 따른 LBS 위치 정보 산출 서버를 나타낸 도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 구 형상의 좌표계 장치와 그를 이용한 LBS 위치 정보 산출 방법, 어플리케이션 및 서버에 대해 상세히 설명한다.
먼저, 도 1a 및 도 1b와 같이 본 발명에 따른 구 형상의 좌표계 장치(10)는 실내 또는 실외에 고정 설치되는 것으로, 카메라를 구비한 이동식 장치(20)로 상기 구 형상의 좌표계 장치(10)를 촬영하여 현재 위치 정보를 추출할 수 있게 한다.
구 형상의 좌표계 장치(10)는 도 1a와 같이 경기장, 백화점 및 빌딩 옥상 등과 같은 다양한 건축물이나 상대적으로 넓은 공간에 설치될 수 있음은 물론, 도 1b와 같이 로봇 수술을 하는 경우처럼 인체 내부와 같이 상대적으로 협소한 공간에 삽입될 수도 있다.
이러한 본 발명은 위성 항법 시스템(GPS)의 신호 수신 상태가 좋지 못한 실내에서 특히 유용하다. 그러나, 본 발명은 실외에서도 그 적용이 가능하며 일 예로 GPS 모듈이 없는 이동식 장치(20)를 위해 실외에서도 사용할 수 있다.
또한 건축물에는 고정식으로 반영구적 설치를 하지만 로봇 수술 등을 위해 인체 내에 삽입하는 경우에는 인체에 무해한 재질을 사용하며 바람직하게는 일정 시간이 경과 후 녹아 없어지는 재질을 사용할 수도 있다.
또한 카메라를 구비한 이동식 장치(20)로서 스마트 폰, 스마트 글래스, 내시경/현미경, 카메라, 망원경, 드론, 비행기, 상업 또는 비상업용 로봇 및 자율 주행 차량 등에도 적용될 수 있다.
한편, 도 2와 같이 본 발명에 따른 구 형상의 좌표계 장치(10)는 구(sphere) 형상으로 이루어진다. 이러한 본 발명은 카메라를 구비한 이동식 장치(20)는 어느 방향에서나 구를 촬영할 수 있으며, 원근감에 차이가 있을 뿐 모두 동일하게 2차원의 원(circle)으로 보여진다는 점에 착안한 것이다.
도 3과 같이 구 형상의 좌표계 장치(10)의 구심(Os)을 원점으로 하는 직각 좌표계 X, Y, Z와 구심(Os)으로부터 카메라를 구비한 이동식 장치(20)를 연결한 가상의 선과, 위치 및 거리 L을 이용하여 당해 카메라를 구비한 이동식 장치(20)의 절대위치 및/또는 상대좌표를 제공할 수 있다.
예컨대, 이용자의 스마트폰으로 구 형상의 좌표계 장치(10)를 촬영하면 스마트폰은 그 절대 좌표값이 알려진 구심(Os)을 기준으로 X= +1.09m, Y= -0.51m, Z= +0.46m의 위치 즉, 공간좌표를 갖고, 구 형상의 좌표계 장치(10)와 스마트폰 사이의 거리 L=2.12m라는 정보를 제공받을 수 있게 된다.
이를 위해, 도 4와 같이 본 발명에 따른 구 형상의 좌표계 장치(10)는 3차원 공간 좌표의 기준을 제공하도록, 좌표계 몸체(11), 제1 마커 내지 제6 마커로 이루어진 마커(12) 및 기준정보 제공부(13)를 포함한다.
여기서, 상기 좌표계 몸체(11)는 구(sphere) 형상으로 이루어져 있으며, 그 설치 위치나 목적에 따라 그 크기(직경)가 조절될 수 있다. 예컨대 커버할 공간이 넓을수록 큰 것이 사용된다.
또한 좌표계 몸체(11)의 재질에 특별한 제한은 없으나 일 예로 실내에서는 플라스틱 재질을 사용하고 실외에서는 외부 환경에 적응하도록 빛 반사가 적은 금속 등의 재질을 사용한다.
다만 좌표계 몸체(11)는 불투명 재질로 이루어져 있어서 좌표계 몸체(11)를 바라보는 방향의 후방부에 표시된 제1 마커 내지 제6 마커가 전방으로 투시되지 않도록 하는 것이 바람직하다.
제1 마커 내지 제6 마커로 이루어진 마커(12)는 좌표계 몸체(11)의 외표면에 표시(혹은 마킹)되는 것으로, 일반 또는 특수 잉크를 이용하여 프린트 또는 드로잉하거나 혹은 접착 테이프나 조각을 부착하는 등의 방식으로 표시된다.
이러한 제1 마커 내지 제6 마커는 좌표계 몸체(11)의 구심(Os)을 원점으로 하는 직각 좌표계의 각 축을 나타내는 것으로, 제1 마커 내지 제6 마커는 순차로 +X축, +Y축, +Z축, -X축, -Y축 및 -Z축을 방향을 알리는 역할을 한다.
즉, 제1 마커는 좌표계 몸체(11)의 구심(Os)을 원점으로 하는 직각 좌표계의 +X축과 좌표계 몸체(11)의 표면이 만나는 지점에 표시되고, 제2 마커는 직각 좌표계의 +Y축과 좌표계 몸체(11)의 표면이 만나는 지점에 표시되며, 제3 마커는 직각 좌표계의 +Z축과 좌표계 몸체(11)의 표면이 만나는 지점에 표시된다.
같은 방식으로, 제4 마커는 좌표계 몸체(11)의 구심(Os)을 중심으로 하는 직각 좌표계의 -X축과 좌표계 몸체(11)의 표면이 만나는 지점에 표시되고, 제5 마커는 직각 좌표계의 -Y축과 좌표계 몸체(11)의 표면이 만나는 지점에 표시되며, 제6 마커는 직각 좌표계의 -Z축과 좌표계 몸체(11)의 표면이 만나는 지점에 표시된다.
이로써 본 발명은 도 2를 참조하여 설명한 바와 같이 카메라를 구비한 이동식 장치(20)가 어느 방향에서 좌표계 몸체(11)를 촬영하든지 무관하게 좌표계 몸체(11)에 표시된 마커(12)를 이용하여 자신의 위치를 추출할 수 있게 한다.
다만, 제1 마커 내지 제6 마커는 서로 구분이 가능하기만 하면 십자 형상, 도트 형상, 특수 문자 및 기하학적 무늬를 비롯하여 그 형상에 특별한 제한은 없으며, 필요시에는 색상에 차이를 두어 촬영된 이미지에서 서로 구별을 쉽게 한다.
다음, 기준정보 제공부(13)는 좌표계 몸체(11)에 구비되는 것으로, 좌표계 몸체(11)가 설치된 위치에서 좌표계 몸체(11)의 구심(Os)을 기준으로 하는 절대좌표값 및 좌표계 몸체(11)의 반경 또는 직경값(즉, 크기값)과 같은 기본 정보를 카메라를 구비한 이동식 장치(20)에 제공한다.
즉, 좌표계 몸체(11)는 설치 장소에 따라 그 절대위치가 다르고, 그 크기 역시 필요시에는 차이가 있을 수 있으므로 기준정보 제공부(13)는 이들 기본 정보를 카메라를 구비한 이동식 장치(20)에 제공한다.
기준정보 제공부(13)에서 상기한 기본 정보를 제공하는 방법으로는 크게 영상 판독에 의한 방법 및 근거리 무선 통신에 의한 방법을 비롯하여 적용가능한 다양한 방법이 적용될 수 있다.
일 예로 기본 정보를 제공하기 위해 카메라를 구비한 이동식 장치(20)에서 인식 가능한 영상 판독 방식을 사용하는 경우에는 좌표값을 직접 숫자(예: 실제값이나 논리값)로 표시하거나 바코드 등이 표시될 수도 있다.
이 경우 어느 방향에서나 좌표값을 영상 판독할 수 있도록 기준정보 제공부(13)는 제1 마커 내지 제6 마커에 의해 좌표계 몸체(11)를 +X축, +Y축, +Z축, -X축, -Y축 및 -Z축으로 구획한 8개의 구역에 각각 표시되여야 한다. 즉, 바코드 등으로 구성된 기준정보 제공부(13)는 최소한 8개가 필요하게 된다.
반면, 기본 정보를 제공하기 위해 카메라를 구비한 이동식 장치(20)에서 인식 가능한 근거리 무선 통신 판독 방식을 사용하는 경우에는 근거리 무선 통신 장치를 좌표계 몸체(11) 내부나 혹은 좌표계 몸체(11) 표면이나 그 주변에 설치해야 한다.
근거리 무선 통신 장치로는 적외선 장치를 비롯한 다양한 것이 적용될 수 있으나, 바람직하게는 블루투스 비콘(beacon)이 적용될 수 있다. 블루투스 비콘은 저에너지(BLE) 기반으로써 최대 50m 거리에서 작동하는 장점이 있다.
한편, 위에서 설명한 바와 같은 제1 마커 내지 제6 마커는 각각 단순한 크로스 형상(십자 형상)과 같은 마크가 사용될 수 있으나, 이러한 마크는 벡터와 같이 방향을 나타내지는 못한다.
즉, 도 5a와 같이 +X축, +Y축 및 +Z축을 나타내는 제1 마커 내지 제6 마커는 실선의 크로스 형상으로 하되 색상을 서로 다르게 하고, -X축, -Y축 및 -Z축을 나타내는 제4 마커 내지 제4 마커는 점선의 크로스 형상으로 하되 색상을 서로 다르게 하여 6개의 마커를 구분할 수 있다.
그러나, 위와 같은 제1 마커 내지 제6 마커는 각각의 마커(12)가 단순히 자신의 위치만을 표시할 뿐이며, 그 자체로써 방향이나 다른 마커에 대한 상대 위치를 표시하지는 못하기 때문에 동시에 다수개의 마커가 보이지 않는 경우에는 문제가 발생한다.
예컨대, 도 5a에서 좌표계 몸체(11)의 이미지 중심에 표시된 센터 크로스(CR)(노란색)는 현재 위치(자세)에서 카메라로 촬영한 좌표계 몸체(11) 이미지의 중심을 나타내는데, 이때 (a) 내지 (f)는 촬영된 이미지상에 3개의 마커가 있기 때문에 각 축으로부터 센터 크로스(CR)까지의 거리(혹은 각 축으로부터의 오차)를 이용하여 센터 크로스(CR)의 좌표값(예: X, Y, Z)을 추출할 수 있다.
또한, 도 5a의 (g)와 같이 제1 마커 및 제2 마커를 포함한 2개의 마커가 나타나 있고, 센터 크로스(CR)가 그 사이에 있는 경우에도 위와 같은 방식으로 센터 크로스(CR)의 좌표값(X, Y, 0)을 추출할 수 있으며, 센터 크로스(CR)가 제3 마커인 +Z축과 일치하므로 Z=0으로 판단할 수 있다.
그러나, 도 5a의 (h)와 같이 일 예로 제1 마커를 포함한 하나의 마커만 있는 경우에는 다른 마커와의 상대 위치나 다른 마커가 있는 방향을 추출할 수 없기 때문에, 센터 크로스(CR)가 제1 마커인 X축 근처라는 정보만 획득할 수 있을 뿐, 결국에는 센터 크로스(CR)가 정확히 어느 위치에 있는 것인지 추출할 수 없는 문제가 발생한다.
이에, 도 5b와 같이 제1 마커 내지 제6 마커는 각각 제1 선(L) 및 제2 선(L2)이 서로 직교하는 십자 형상으로 이루어져 있고, 제1 선 및 제2 선(L2)은 각각 일측 선단부에 방향 표시 부호(A)(예: 화살표)가 표기되어 있는 것이 바람직하다.
다만, 실선의 제1 마커 내지 제3 마커는 각각 서로 다른 색(레드/그린/블랙)으로 표시되고, 점선의 제4 마커 내지 제6 마커 역시 각각 서로 다른 색(레드/그린/블랙)으로 표시되어 그 구분을 쉽게 한다.
이러한 제1 마커 내지 제3 마커는 직교좌표상의 +X축, +Y축 및 +Z축을 각 축 방향에서 바라보고, 유사하게 제4 마커 내지 제6 마커는 -X축, -Y축 및 -Z축을 각 축 방향에서 바라본 모양을 이용한 것이다.
일 예로 +X축 선상에 표시된 제1 마커는 제1 선(L1)과 제2 선(L2)의 교점(nodal point)이 +X축에 해당하고, 제1 선과 제2 선(L2)은 각각 +Y축선 및 +Z축선에 해당하며, 방향 표시 부호(A)는 각각 +Y축 및 +Z축을 향하는 방향에 구비된다.
그에 따라, +X축에 표시된 제1 마커(실선, 레드)는 제1 선 및 제2 선(L2)의 방향 표시 부호(A)가 각각 좌표계 몸체(11)의 표면상에서 +Y축 및 +Z축을 바라보는 방향을 지시함을 알 수 있게 된다.
유사하게, +Y축에 표시된 제2 마커(실선, 그린)는 제1 선 및 제2 선(L2)의 방향 표시 부호(A)가 각각 좌표계 몸체(11)의 표면상에서 +Z축 및 +X축을 바라보는 방향에 구비된다.
또한, +Z축에 표시된 제3 마커(실선, 블랙)는 제1 선 및 제2 선(L2)의 방향 표시 부호(A)가 각각 좌표계 몸체(11)의 표면상에서 +X축 및 +Y축을 바라보는 방향에 구비된다.
또한, -X축에 표시된 제4 마커(점선, 레드)는 제1 선(L1) 및 제2 선(L2)의 방향 표시 부호(A)가 각각 좌표계 몸체(11)의 표면상에서 +Y축 및 +Z축을 바라보는 방향에 구비된다. 즉, 방향 표시 부호(A)는 언제나 +축 방향을 지시하는 것으로 규정하며 이하 제5 마커 및 제6 마커 역시 마찬가지이다.
따라서, -Y축에 표시된 제5 마커(점선, 그린)는 제1 선(L1) 및 제2 선(L2)의 방향 표시 부호(A)가 각각 좌표계 몸체(11)의 표면상에서 +Z축 및 +X축을 바라보는 방향에 구비된다.
또한, -Z축에 표시된 제6 마커(점선, 블랙)는 제1 선(L1) 및 제2 선(L2)의 방향 표시 부호(A)가 각각 좌표계 몸체(11)의 표면상에서 +X축 및 +Y축을 바라보는 방향에 구비된다.
다만, 마커(12)가 크로스 형상을 갖도록 하는 제1 선(L1) 및 제2 선(L2)에 표시된 방향 표시 부호(A)는 도시된 화살표 형상 이외에, 원형 도트 혹은 사각 도트를 비롯한 어떠한 형상도 적용 가능함은 자명할 것이다.
한편, 이상과 같이 방향 표시 부호(A)는 항상 양(+)의 방향의 +X축, +Y축 및 +Z축을 바라보도록 정해진다. 따라서, 도 5c와 같이 각 마커에서 서로 인접한 2개의 방향 표시 부호(A)들은 서로 90°를 이루고, +축의 경우는 '반시계 방향'으로 회전하면서 X->Y->Z의 순서로 인근 마커를 판단하고, -축의 경우는 '시계 방향'으로 회전하면서 X->Y->Z의 순서로 인근 마커를 판단하게 한다.
위와 같이 각각의 마커(12)에 상술한 방향 표시 부호(A)를 표시하면, 도 5c의 (a) 내지 (f)와 같이 카메라를 구비한 이동식 장치(20)가 바라보는 방향에서 3개의 마커가 보이는 경우는 물론, 도 5c의 (g)와 같이 2개의 마커가 보이는 경우에도 센터 크로스(CR)의 좌표값을 얻을 수 있다.
이때, 상술한 바와 같이 센터 크로스(CR)는 현재 위치(자세)에서 카메라로 촬영한 좌표계 몸체(11) 이미지의 중심을 나타내는데, 특히 본 발명은 도 5c의 (h)와 같이 마커가 하나만 있는 경우에도 카메라를 구비한 이동식 장치(20)에 대한 좌표값을 얻을 수 있다.
일 예로 도 5c의 (h)에서 이미지의 중심에 있는 가상의 센터 크로스(CR)(예: 노란색의 점선 크로스)에 대한 좌표값은 (X, -Y, 0)으로 정의될 수 있는데, 촬영된 이미지 상에서 +X축 방향인 제1 마커가 보이므로 우선 X값을 알 수 있다.
또한, 제1 마커에 있는 2개의 방향 표시 부호(A)들이 이루는 90°가 반시계 방향으로 회전(즉, -90도 방향 회전)된 자세에 해당하는데, 이때 위 규칙에 따르면 수직 배치(도면 기준)된 제1 선(L1)이 +Y축, 가로 배치(도면 기준)된 제2 선(L2)이 +Z축을 가리킨다.
따라서, 이미지의 중심에 있는 센터 크로스(CR)가 이상과 같은 제1 마커의 교점을 기준으로 화살표(A)가 상측(도면 기준)에 구비된 제1 선(L1)(즉, +Y축 방향)을 따라 하측으로 약간 이격되어 있으므로 -Y값임을 알 수 있다.
또한, 센터 크로스(CR)가 제1 마커의 교점을 기준으로 화살표(A)가 좌측(도면 기준)에 구비된 제2 선(L2)(즉, +Z축 방향)과 일치되어 있으므로 Z 성분은 '0'임을 알 수 있다.
그러므로, 제1 마커 내지 제6 마커가 각각 제1 선(L1) 및 제2 선(L2)이 서로 직교하는 십자 형상으로 이루어져 있고, 제1 선(L1) 및 제2 선(L2)의 일측 선단부에 각각 방향 표시 부호(A)가 표기되어 있는 것을 채택하면 하나의 마커만 보이는 경우에도 X, Y, Z 성분(X,-Y,0) 모두를 추출할 수 있음을 알 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 이상과 같은 구 형상의 좌표계 장치(10)를 이용한 LBS 위치 정보 산출 방법에 대해 설명한다.
이러한 본 발명은 기준정보 제공부(13)를 통해 제공되는 구 형상의 좌표계 장치(10)의 절대좌표값을 알고 있는 상태에서 카메라를 구비한 이동식 장치(20)의 절대좌표값 및/또는 상대좌표값을 산출하는 것을 목적으로 한다.
이를 위해, 첫째 구 형상의 좌표계 장치(10)로부터 카메라를 구비한 이동식 장치(20)까지의 거리 'L'이 필요하다. 둘째 상대 위치의 산출을 위해 구 형상의 좌표계 장치(10)의 각 축과 좌표계 몸체(11)의 구심(Os)으로부터 카메라를 구비한 이동식 장치(20)를 연결한 가상의 선 사이의 각도 'θx', 'θy' 및 'θz'가 필요하다.
즉, 도 6의 (a)와 같이 3차원의 구 형상의 좌표계 몸체(11)의 구심(Os)을 바라보는 카메라를 구비한 이동식 장치(20)의 위치는 점 P로 특정되고, 점 P는 촬영된 2차원 영상의 센터 크로스(CR)(도 5a 내지 도 5c 참조)에 대응한다.
따라서, 각 축과 점 P 사이의 각도 θx, θy 및 θz를 추출하면, 구의 반경 'r'을 이용하여 점 P의 좌표값을 추출할 수 있다. 즉, 점 P의 좌표값 Xp=r*cos(θx), Yp=r*cos(θy) 및 Zp=r*cos(θz)가 추출된다.
또한, 이러한 이론을 원거리에 있는 카메라를 구비한 이동식 장치(20)까지 확장할 적용할 수 있도록 구심(Os)과 점 P를 잇는 가상의 선을 카메라를 구비한 이동식 장치(20)의 위치(Oc)까지 연장하면 해당 카메라를 구비한 이동식 장치(20)의 위치를 추출할 수 있다.
즉, 도 6의 (b)와 같이 좌표계 몸체(11)의 구심(Os)이 일 예로 Xo, Yo, Zo인 상태에서 거리 'L(Os~Oc)' 및 각도 'θx', 'θy' 및 'θz'를 각각 산출하면, 카메라를 구비한 이동식 장치(20)의 절대좌표값(혹은 상대좌표값)인 Xoc, Yoc, Zoc을 구할 수 있다.
이때, 카메라를 구비한 이동식 장치(20)의 절대좌표값(혹은 상대좌표값) Xoc, Yoc, Zoc는 각각 Xoc=Xo+L*Cos(θx), Yoc=Yo+L*Cos(θy), Zoc=Zo+L*Cos(θz)의 식을 통해 산출할 수 있다.
이를 위해, 도 7과 같이 본 발명에 따른 구 형상의 좌표계 장치(10)를 이용한 LBS 위치 정보 산출 방법은 촬상 단계(S10)와, 거리 산출 단계(S20)와, 위치 산출 단계(S30) 및 좌표 산출 단계(S40)를 포함한다.
이때, 상기한 촬상 단계(S10)에서는 이용자가 소지한 스마트폰 등과 같이 카메라를 구비한 이동식 장치(20)에 탑재된 카메라(도 8의 21 참조)로 구 형상으로 이루어진 좌표계 몸체(11)를 촬영한다.
이와 같이 촬영된 2차원의 원형 이미지에는 제1 마커 내지 제6 마커로 이루어진 마커(12)들 중 현 위치에서 보이는 마커가 포함되어 있고, 기준정보 제공부(13)가 바코드 등과 같은 시각적 구성으로 제공되는 경우에는 기준정보 제공부(13) 역시 포함된다.
따라서, 카메라(21)에 의해 촬상된 이미지를 영상처리부(22)에 의해 신호처리하고, 이미지의 크기(직경 혹은 반경)와, 이미지에 포함된 제1 마커 내지 제6 마커(12) 중 촬상된 마커 및 기준정보 제공부(13)의 이미지를 판독한다.
다만, 카메라를 구비한 이동식 장치(20)에서 좌표계 몸체(11)를 촬영시 구 형상의 좌표계 몸체(11)가 완전한 원이 아니라 카메라 고유의 특성에 따라 왜곡된 형상(예: 타원형 등)으로 촬영될 수 있다.
일 예로 좌표계 몸체(11)와 동일한 높이에서 촬영시에는 통상적으로 문제가 거의 없지만, 좌표계 몸체(11)보다 상대적으로 낮거나 높은 위치에서 촬영한 경우에는 원이 아닌 타원형으로 촬영될 수 있다.
따라서, 카메라에서 촬상된 상기 좌표계 몸체(11)의 2차원 원형 이미지에 왜곡이 발생한 경우 완전한 원형의 이미지로 보정(즉, 복원)을 하고, 복원된 원형의 2차원 이미지를 이하에서 설명하는 거리 산출 단계(S20) 및 위치 산출 단계(S30)에 제공하는 것이 바람직하다.
왜곡된 이미지의 복원은 일 예로 촬영된 2차원 이미지의 장반경 및 단반경의 평균값을 이용하여 완전한 원형의 이미지를 복원하는 기법이 적용될 수 있으나, 본 발명은 이에 한정하지 않고 그 외 보정을 위해 적용 가능한 여러 기법을 적용할 수 있다.
다음, 거리 산출 단계(S20)에서는 기준정보 제공부(13)로부터 제공된 좌표계 몸체(11)의 직경(혹은 반경)과 카메라(21)에 촬상된 좌표계 몸체 이미지의 직경(혹은 반경) 비율을 산출한다. 아울러 좌표계 몸체(11)의 구심(Os)으로부터 카메라 렌즈까지의 거리와 카메라 렌즈로부터 촬상면까지의 초점 거리의 비율을 산출한다.
따라서, 위와 같이 산출된 직경(혹은 반경) 비율 및 거리 비율을 조합하여 좌표계 몸체(11)의 구심(Os)으로부터 카메라를 구비한 이동식 장치(20) 사이의 거리를 측정한다. 이에 대한 좀더 구체적인 예들은 아래에서 도 9 내지 도 12를 참조하여 설명한다.
다음, 위치 산출 단계(S30)에서는 카메라로 촬영한 위치에서 좌표계 몸체(11) 구심(Os)을 지나는 가상의 선과 +X축 또는 -X축 사이의 각도를 산출한다. 각도는 바람직하게 90°이하(예각)가 되도록 +X축 또는 -X축을 기준으로 산출한다.
나아가, 상기한 가상의 선과 +Y축 또는 -Y축 사이의 각도 및 상기 가상의 선과 +Z축 또는 -Z축 사이의 각도를 각각 산출하여 카메라를 구비한 이동식 장치(20)의 좌표계 몸체(11)에 대한 상대위치를 산출한다. 이에 대한 좀더 구체적인 예는 아래에서 도 13을 참조하여 설명한다.
다만, 위에서 설명한 거리 산출 단계(S20) 및 위치 산출 단계(S30)는 일 예로 도시한 바와 같이 동시에 처리될 수 있지만, 거리 산출 단계(S20)와 위치 산출 단계(S30) 중 어느 것이든 먼저 처리될 수도 있음은 자명할 것이다.
다음, 좌표 산출 단계(S40)에서는 좌표계 몸체(11)로부터 카메라를 구비한 이동식 장치(20) 사이의 거리와, 카메라를 구비한 이동식 장치(20)의 좌표계 몸체(11)에 대한 상대위치 및 좌표계 몸체(11)로부터 제공된 상기 좌표계 몸체(11)의 절대좌표값을 조합하여 카메라를 구비한 이동식 장치(20)의 절대좌표 및/또는 상대좌표를 산출한다. 이에 대한 좀더 구체적인 예는 아래에서 도 14를 참조하여 설명한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 이상과 같은 구 형상의 좌표계 장치(10)를 이용한 LBS 위치 정보 산출 어플리케이션에 대해 설명한다.
상술한 바와 같은 본 발명에 따른 구 형상의 좌표계 장치(10)를 이용한 LBS 위치 정보 산출 방법은 스마트폰과 같이 카메라를 구비한 이동식 장치(20)에서 탑재되는 것으로, 본 발명의 어플리케이션에 의해 실행된다.
도 8과 같이 본 발명에 따른 구 형상의 좌표계 장치(10)를 이용한 LBS 위치 정보 산출 어플리케이션(30)은 카메라를 구비한 이동식 장치(20)의 메모리에 저장되고, 그 프로세서에 의해 실행된다.
또한, 어플리케이션(30)의 실행에 의해 거리 산출부(31)와, 위치 산출부(32) 및 좌표 산출부(33)가 카메라를 구비한 이동식 장치(20)에서 구현된다. 그외 카메라(21), 영상처리부(22), 무선 통신부(23) 및 태그 인식부(24)는 카메라를 구비한 이동식 장치(20)에 기본적으로 탑재된 것이 적용되며, 어플리케이션(30)의 실행에 의해 이들 구성과의 연동이 이루어진다.
다만, 카메라를 구비한 이동식 장치(20)에 상기한 영상처리부(22) 및 태그 인식부(24)가 기본적으로 탑재되어 있지 아니한 경우에는 영상처리부(22) 및 태그 인식부(24) 역시 어플리케이션(30)의 실행에 의해 구현될 수 있다.
위와 같은 구성에 있어서, 카메라(21)는 좌표계 몸체(11)를 촬영한다.
무선 통신부(23)는 좌표계 몸체(11)에 구비된 기준정보 제공부(13)가 BLE Beacon나 WiFi등의 근거리 무선 통신 수단인 경우 기준정보 제공부(13)와 통신을 하여 상술한 좌표계 몸체(11)의 크기 및 절대좌표값 등의 기본 정보를 수신한다.
태그 인식부(24)는 좌표계 몸체(11)에 구비된 기준정보 제공부(13)가 바코드 등과 같은 영상 판독 방식을 사용하는 경우 촬상된 바코드 이미지를 분석하여 역시 좌표계 몸체(11)의 크기 및 절대좌표값을 추출한다.
무선 통신부(23) 또는 태그 인식부(24)를 통해 확인된 정보 중 좌표계 몸체(11)의 크기(직경 혹은 반경)는 거리 산출부(31)에 제공되어 좌표계 몸체(11)로부터 카메라를 구비한 이동식 장치(20) 간의 거리 L의 산출에 사용된다.
그 외 무선 통신부(23) 또는 태그 인식부(24)를 통해 확인된 정보 중 좌표계 몸체(11)의 절대좌표값은 후술하는 바와 같이 위치 산출부(32)에 제공되어 카메라를 구비한 이동식 장치(20)의 위치(방향) θx, θy 및 θz의 산출에 사용된다.
따라서, 거리 산출부(31)는 좌표계 몸체(11)의 직경과 좌표계 몸체(11) 이미지의 직경 비율 및 좌표계 몸체(11)의 구심(Os)으로부터 카메라 렌즈까지의 거리와 카메라 렌즈로부터 촬상면까지의 초점 거리의 비율을 이용하여 카메라를 구비한 이동식 장치(20) 사이의 거리를 추출한다.
위치 산출부(32)는 촬영된 좌표계 몸체(11) 구심(Os)을 지나는 가상의 선과 +X축 또는 -X축 사이의 각도와, 상기 가상의 선과 +Y축 또는 -Y축 사이의 각도 및 상기 가상의 선과 +Z축 또는 -Z축 사이의 각도를 각각 산출하여 카메라를 구비한 이동식 장치(20)의 상대위치를 산출한다.
좌표 산출부(33)는 거리 산출부(31)로부터 제공된 좌표계 몸체(11)로부터 카메라를 구비한 이동식 장치(20) 사이의 거리와, 위치 산출부(32)로부터 제공된 카메라를 구비한 이동식 장치(20)의 상대위치 및 좌표계 몸체(11)의 기준정보 제공부(13)로부터 제공된 절대좌표값을 서로 조합하여 카메라를 구비한 이동식 장치(20)의 절대좌표 및/또는 상대좌표를 산출한다.
한편, 위에서 설명한 바와 같이 거리 'L'의 산출은 좌표계 몸체(11)의 직경(ds)과 좌표계 몸체(11) 이미지의 직경(di) 비율 및 좌표계 몸체(11)의 구심(Os)으로부터 카메라 렌즈까지의 거리(L)와 카메라 렌즈로부터 촬상면까지의 초점 거리(f)의 비율을 이용한다. 즉, L:f = ds:di의 관계를 이용하여 거리 L을 산출한다.
이때, L = f*(ds/di)를 산출함에 있어서 일부 오차가 있는 경우에는 피타고라스의 정리 등과 같은 공지의 다양한 방법을 이용하여 이를 보정할 필요가 있다. 즉, 카메라의 광학축(optical z-axis)이 좌표계 몸체(11)의 구심(Os)을 통과하지 않는 경우에는 이를 보정할 필요가 있다.
이에, 본 발명의 거리 산출 단계(S20)는 제1 측위 내지 제4 측위로 분류된다. 제1 측위는 카메라의 광학축이 좌표계 몸체(11)의 구심(Os)을 통과하는 경우이고, 제2 측위는 카메라의 광학축이 좌표계 몸체(11)의 구심(Os)으로부터 좌표계 몸체(11)의 반경 거리에 있는 좌표계 몸체(11)의 표면을 통과하는 경우이다.
또한, 제3 측위는 카메라의 광학축이 좌표계 몸체(11)의 구심(Os)과 좌표계 몸체(11)의 표면 사이를 통과하는 경우이고, 제4 측위는 그 이외의 경우로써 카메라의 광학축이 좌표계 몸체(11)의 외측으로 벗어난 경우이다.
도 9와 같이 상기 제1 측위의 경우, 카메라의 광학축이 좌표계 몸체(11)의 구심(Os)을 통과하므로 어떠한 보정 없이 거리 L = f*(ds/di) 수학식을 이용하여 바로 산출된다.
위와 같은 수학식에서 좌표계 몸체(11)의 직경 ds는 기준정보 제공부(13)에 의해 이미 알려진 값이고, 카메라 렌즈와 이미지 평면(image plane) 사이의 초점 거리 f 역시 카메라를 구비한 이동식 장치(20)의 스펙으로써 이미 알려진 값이다.
또한, 카메라를 구비한 이동식 장치(20)에 있어서, 카메라의 Xi/Yi 2차원 이미지 평면에 촬상된 원형의 좌표계 몸체(11)의 크기 di는 데이터처리를 통해 자체적으로 추출할 수 있다. 따라서, 이들 f, ds, di 값을 이용하여 거리 L값을 산출할 수 있다.
다음, 도 10과 같이 제2 측위의 경우 카메라의 광학축이 좌표계 몸체(11)의 구심(Os)으로부터 좌표계 몸체(11)의 반경 거리에 있는 좌표계 몸체(11)의 표면(p)을 통과하므로 사선 방향의 거리 L값을 구하기 위해 보정이 필요하다.
이때, 수평 거리 ℓ값은 ℓ=f*(ds/di)을 통해 바로 추출되고, 이때 이미 알고 있는 좌표계 몸체(11)의 반경 거리(Os~P)(반경은 직경의 절반이므로 이 경우도 직경을 이용하는 것과 마찬가지임)와 상기 ℓ값을 각각 밑변과 높이로 하여 피타고라스 정리를 통해 거리 L값을 추출할 수 있다.
다음, 도 11a와 같이 제3 측위의 경우, 제2 측위와 같이 거리 L 값을 구하기 위해 보정이 필요한데, 카메라의 광학축이 좌표계 몸체(11)의 구심(Os)과 좌표계 몸체(11)이 표면 사이를 통과하므로 보정이 필요하다.
이 경우 수평 거리 ℓ값은 ℓ=f*(ds/di)을 통해 추출된다. 나아가 좌표계 몸체(11)의 구심(Os)과 광학축 상의 점 n 간의 거리 Osn(Os~n) 및 상기한 수평 거리 ℓ값을 피타고라스 정리에 대입하여 거리 L 값을 구할 수 있다.
이때, 좌표계 몸체(11)의 구심(Os)과 광학축 상의 점 n 간의 거리 Osn은 카메라의 Xi/Yi 2차원 이미지 평면에 촬상된 원형의 좌표계 몸체(11)와 광학축 Xi를 기준으로 하는 길이 h1, h2 및 S값 사이의 비율 관계로 얻을 수 있다.
예컨대, 도 11b와 같이 Osn:s=ℓ:f 이므로 Osn=(ℓ*s)/f의 수학식을 통해 미지수인 Osn을 구할 수 있다. 여기서 f는 도시된 바와 같이 카메라 렌즈로부터 이미지 평면 사이의 초점거리를 의미한다.
마지막으로, 도 12와 같이 제4 측위의 경우 카메라의 광학축이 좌표계 몸체(11)로부터 벗어나 외측에 위치하므로, 좌표계 몸체(11)의 구심(Os)과 광학축 간의 이격 거리 H는 좌표계 몸체(11)의 반경과 좌표계 몸체(11)의 표면과 광학축 상의 점 P 사이의 이격 거리를 합한 것이다.
그러나, 이격 거리 H 중 좌표계 몸체(11)의 표면과 광학축 상의 점 P 사이의 이격 거리는 미지의 값이므로 거리 L값은 이상과 같은 제1 측위 내지 제3 측위의 방식으로 계산할 수 없다.
따라서, 이러한 경우에는 좌표계 몸체(11)로부터 좌표계 몸체(11)를 촬영한 카메라까지의 거리별로 촬상된 좌표계 몸체(11) 이미지의 직경을 각각 데이터베이스화하는 단계 및 카메라에서 촬영한 상기 좌표계 몸체(11) 이미지의 직경을 분석하여, 데이터베이스화된 거리 정보로부터 좌표계 몸체(11)로부터 카메라까지의 거리 L을 추출하는 단계를 적용하는 것이 바람직하다.
도 2를 참조하여 전술한 바와 같이 본 발명의 좌표계 장치(10)의 경우 좌표계 몸체(11)가 구(sphere) 형상으로 이루어져 있고, 구는 카메라와의 거리에 따라 원근감에 차이가 있을 뿐 모두 2차원의 원(circle)으로 보인다는 점을 상기할 수 있다.
그러므로, 제4 측위의 경우에는 일 예로 제1 측위 내지 제3 측위에서 미리 추출한 거리 L별로 혹은 그 외 여러 방식을 통해 선택된 거리별(예: 1m)로 서로 다른 크기로 보여지는 2차원의 좌표계 몸체(11)의 이미지의 직경(ds)값을 각각 데이터베이스화하여 이를 거리 L의 추출에 사용한다.
다음, 위에서 설명한 바와 같이 카메라를 구비한 이동식 장치(20)의 위치는 좌표계 몸체(11)를 기준으로 하는 직각 좌표계의 각 축으로부터의 각도 θx, θy 및 θz를 통해 산출되며, 산출된 값은 절대좌표값이 알려진 좌표계 몸체(11)로부터의 상대위치를 의미한다.
이에, 본 발명은 위치 산출시 카메라에서 촬상된 좌표계 몸체(11)의 2차원 원형 이미지를 이용하여 산출하되, 상기 좌표계 몸체(11)의 2차원 원형 이미지를 다시 3차원 이미지의 구(sphere) 형상으로 이미지를 변환하는 단계를 포함한다.
또한, 좌표계 몸체(11)의 2차원 원형 이미지에 포함된 제1 마커 내지 제6 마커와 카메라로 촬영한 위치에서 바라보는 좌표계 몸체(11)의 2차원 원형 이미지의 중심점(즉, 센터 크로스(CR))을 이용한다.
도 13과 같이 카메라에 촬영된 좌표계 몸체(11)의 이미지는 2차원 이미지 평면에 표시되고, 좌표계 몸체(11)의 이미지에는 제1 마커 내지 제6 마커의 이미지 역시 포함되어 있다. 따라서, 영상처리 후 각 마커의 구분을 위해 좌표계 몸체(11)상의 X축, Y축, 및 Z축은 이미지 평면상에서 일 예로 U축, V축 및 W축으로 표시한다.
이때, U축, V축 및 W축으로 이루어진 좌표계의 중심 'Oi'는 이미지 평면의 중심(촬영된 이미지가 이미지 평면의 중심에 위치한 경우)과 일치하거나 혹은 일치하지 않는 경우가 있으나, 도 13에서는 2차원 원(circle)의 중심이 카메라의 이미지 평면의 중심과 일치하는 것을 예로 든다. 즉, 좌표계 몸체(11)의 구심(Os)를 카메라의 광학축이 통과하는 것으로 가정한다.
또한, 촬영된 후 변환된 가상의 구의 표면과 U축, V축 및 W축이 만나는 지점을 각각 U, V 및 W로 설정하면, 도 6에서 실제의 좌표계 몸체(11)를 통해 설명한 방식으로 구형의 좌표계 몸체(11)의 이미지에서도 θx, θy 및 θz를 구할 수 있다.
따라서, 촬영된 좌표계 몸체(11)의 이미지(혹은 구형으로 변환된 이미지)의 크기 즉 반지름인 di/2 값 및 Oi부터 U까지의 길이 OiU를 데이터처리된 이미지상에서 추출할 수 있으므로 θx=sin- 1((OiU)/(di/2))를 구할 수 있고, 이와 같은 방식으로 θy=sin-1((OiV)/(di/2)) 및 θz=sin- 1((OiZ)/(di/2))를 산출하여 카메라를 구비한 이동식 장치(20)의 상대위치를 구하게 된다.
나아가, 도 14를 통해 알 수 있는 바와 같이, θx=sin-1((OiU)/(di/2)), θy=sin-1((OiV)/(di/2)) 및 θz=sin-1((OiZ)/(di/2)) 값을 도 6에서 설명한 카메라를 구비한 이동식 장치(20)의 좌표를 구하는 수학식 Xoc=Xo+L*Cos(θx), Yoc=Yo+L*Cos(θy) 및 Zoc=Zo+L*Cos(θz)에 각각 대입하면 최종적으로 카메라를 구비한 이동식 장치(20)의 절대좌표 및/또는 상대좌표를 산출한다. 이를 통해 카메라를 구비한 이동식 장치(20)에서 LBS(Location Based Service)를 제공할 수 있게 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 이상과 같은 구 형상의 좌표계 장치(10)를 이용한 LBS 위치 정보 산출 서버에 대해 설명한다.
도 15의 (a)와 같이, 본 발명에 따른 LBS 위치 정보 산출 서버(40)는 카메라를 구비한 이동식 장치(20)에서의 프로세스 처리량을 줄이고 좌표값을 정밀하고 정확하면서도 조속히 제공받을 수 있도록 서버측에서 좌표값 산출을 대신하는 것이다.
이를 위해 카메라를 구비한 이동식 장치(20)는 좌표계 장치(10)의 좌표계 몸체(11)를 촬영한 후, 그 촬영된 이미지와 함께 좌표계 장치(10)의 기준정보 제공부(13)로부터 제공된 식별 ID를 본 발명에 따른 LBS 위치 정보 산출 서버(40)로 제공한다.
따라서, LBS 위치 정보 산출 서버(40)는 카메라를 구비한 이동식 장치(20)로부터 제공된 정보를 이용하여 좌표값을 산출하고, 산출된 카메라를 구비한 이동식 장치(20)의 절대좌표 및/또는 상대좌표값을 카메라를 구비한 이동식 장치(20)에 제공한다.
이를 위해, 도 15의 (b)와 같이, 본 발명에 따른 LBS 위치 정보 산출 서버(40)는 서버측 데이터베이스(41), 서버측 무선통신부(42), 서버측 거리 산출부(43), 서버측 위치 산출부(44) 및 서버측 좌표 산출부(45)를 포함한다.
여기서, 상기 서버측 데이터베이스(41)는 각각의 좌표계 장치(10)에 대한 식별 ID 및 상기 좌표계 장치(10)의 식별 ID별로 좌표계 몸체(11)의 직경 및 좌표계 몸체(11)의 절대좌표값을 비롯한 기본 정보를 각각 저장하고 있다.
따라서, 카메라를 구비한 이동식 장치(20)에서 좌표계 장치(10)에 대한 절대좌표값(실제 좌표) 대신 식별 ID(논리 좌표)를 서버측에 제공하면, LBS 위치 정보 산출 서버(40)에서 서버측 데이터베이스(41)를 검색하여 해당 식별 ID에 매칭되는 좌표계 장치(10)에 대한 절대좌표값, 좌표계 몸체의 직경(혹은 반경) 등 좌표 산출에 필요한 기본 정보를 서버측 좌표 산출부(45)에 제공한다.
서버측 무선통신부(42)는 카메라를 구비한 이동식 장치(20)로부터 좌표계 몸체(11)에 대한 정보(즉, 좌표계 몸체 이미지 및 식별 ID 등)를 수신한다. 또한, 수신된 정보를 이용하여 카메라를 구비한 이동식 장치(20)의 절대좌표값 및/또는 상대좌표값을 산출하여 카메라를 구비한 이동식 장치(20)로 송신한다.
서버측 거리 산출부(43)는 서버측 데이터베이스(41)에 기 저장된 정보 및 카메라를 구비한 이동식 장치(20)로부터 제공된 정보를 이용하여 좌표계 몸체(11)로부터 카메라를 구비한 이동식 장치(20) 사이의 거리를 산출한다.
즉, 좌표계 몸체(11)의 직경과 카메라에 촬상된 좌표계 몸체(11) 이미지의 직경 비율 및 좌표계 몸체(11)의 구심(Os)으로부터 카메라 렌즈까지의 거리와 카메라 렌즈로부터 촬상면까지의 초점 거리의 비율을 이용하여 좌표계 몸체(11)로부터 카메라를 구비한 이동식 장치(20) 사이의 거리 L을 산출한다.
이와 같은 정보를 이용하여 서버측에서 거리 L을 산출하는 방법은 전술한 바와 같이 스마트폰과 같은 카메라를 구비한 이동식 장치(20)의 거리 산출부(31)에서 거리 L을 산출하는 원리나 방법과 같다.
다만, 좌표계 몸체(11)의 직경은 카메라를 구비한 이동식 장치(20)에서 서버(40)로 전송한 식별 ID를 참고하여 서버측 데이터베이스(41)에 기록된 정보 중 식별 ID에 매칭되는 정보를 선택하여 사용한다.
또한, 좌표계 몸체(11) 이미지의 직경은 카메라를 구비한 이동식 장치(20)에서 서버(40)로 전송한 좌표계 몸체(11)의 이미지를 서버측 영상처리부(40a)에서 신호처리 후 서버측 거리 산출부(43) 등에서 추출한다.
또한, 좌표계 몸체(11)의 구심(Os)으로부터 카메라 렌즈까지의 거리 역시 카메라를 구비한 이동식 장치(20)에서 서버(40)로 전송한 좌표계 몸체(11)의 이미지를 서버측 영상처리부(40a)에서 신호처리 후 서버측 거리 산출부(43) 등에서 추출한다.
카메라 렌즈로부터 촬상면까지의 초점 거리는 카메라를 구비한 이동식 장치(20)에 탑재된 카메라의 고유 스펙으로써 카메라를 구비한 이동식 장치(20) 자체에서 이미 알고 있는 기본 정보 중 하나로써 카메라를 구비한 이동식 장치(20)로부터 제공받는다.
서버측 위치 산출부(44)는 서버측 데이터베이스(41)에 기 저장된 정보 및 카메라를 구비한 이동식 장치(20)로부터 제공된 정보를 이용하여 카메라를 구비한 이동식 장치(20)의 좌표계 몸체(11)에 대한 상대위치를 산출한다.
즉, 카메라의 위치에서 좌표계 몸체(11)의 구심(Os)을 지나는 가상의 선과 +X축 또는 -X축 사이의 각도와, 상기 가상의 선과 +Y축 또는 -Y축 사이의 각도 및 상기 가상의 선과 +Z축 또는 -Z축 사이의 각도를 각각 산출하여 카메라를 구비한 이동식 장치(20)의 좌표계 몸체(11)에 대한 상대위치를 산출한다.
이와 같은 정보를 이용하여 서버측에서 카메라를 구비한 이동식 장치(20)의 상대위치를 산출하는 방법은 전술한 바와 같이 스마트폰과 같은 카메라를 구비한 이동식 장치(20)의 위치 산출부(32)에서 상대위치를 산출하는 원리나 방법과 같다.
다만, 이상과 같은 가상의 선과 +X축/-X축, +Y축/-Y축 및 +Z축/-Z축 사이의 각도는 카메라를 구비한 이동식 장치(20)에서 서버(40)로 전송한 좌표계 몸체(11)의 이미지를 서버측 영상처리부(40a)에서 신호처리 후 서버측 위치 산출부(44)(44) 등에서 추출한다.
서버측 좌표 산출부(45)는 좌표계 몸체(11)로부터 카메라를 구비한 이동식 장치(20) 사이의 거리와, 카메라를 구비한 이동식 장치(20)의 좌표계 몸체(11)에 대한 상대위치 및 좌표계 몸체(11)의 절대좌표값을 조합하여 카메라를 구비한 이동식 장치(20)의 절대좌표 및/또는 상대좌표를 산출한다. 산출된 좌표값은 서버측 무선통신부(42)를 통해 다시 카메라를 구비한 이동식 장치(20)로 송신된다.
이상, 본 발명의 특정 실시예에 대하여 상술하였다. 그러나, 본 발명의 사상 및 범위는 이러한 특정 실시예에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 요지를 변경하지 않는 범위 내에서 다양하게 수정 및 변형이 가능하다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 것이다.
따라서, 이상에서 기술한 실시예들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이므로, 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 하며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
10: 구 형상의 좌표계 장치 11: 좌표계 몸체
12: 마커(제1 마커 내지 제6 마커) 13: 기준정보 제공부
20: 카메라를 구비한 이동식 장치 21: 카메라
22: 영상처리부 23: 무선 통신부
24: 태그 인식부 30: 어플리케이션
31: 거리 산출부 32: 위치 산출부
33: 좌표 산출부 40: 서버
41: 서버측 데이터베이스 42: 서버측 무선통신부
43: 서버측 거리 산출부 44: 서버측 위치 산출부
45: 서버측 좌표 산출부 40a: 서버측 영상처리부

Claims (11)

  1. 3차원 공간 좌표의 기준을 제공하는 구 형상의 좌표계 장치(10)에 있어서,
    구(sphere) 형상으로 이루어진 좌표계 몸체(11)와;
    상기 좌표계 몸체(11)의 구심(Os)을 중심으로 하는 직각 좌표계의 +X축과 상기 좌표계 몸체(11)의 표면이 만나는 지점에 표시된 제1 마커와;
    상기 좌표계 몸체(11)의 구심(Os)을 중심으로 하는 직각 좌표계의 +Y축과 상기 좌표계 몸체(11)의 표면이 만나는 지점에 표시된 제2 마커와;
    상기 좌표계 몸체(11)의 구심(Os)을 중심으로 하는 직각 좌표계의 +Z축과 상기 좌표계 몸체(11)의 표면이 만나는 지점에 표시된 제3 마커와;
    상기 좌표계 몸체(11)의 구심(Os)을 중심으로 하는 직각 좌표계의 -X축과 상기 좌표계 몸체(11)의 표면이 만나는 지점에 표시된 제4 마커와;
    상기 좌표계 몸체(11)의 구심(Os)을 중심으로 하는 직각 좌표계의 -Y축과 상기 좌표계 몸체(11)의 표면이 만나는 지점에 표시된 제5 마커와;
    상기 좌표계 몸체(11)의 구심(Os)을 중심으로 하는 직각 좌표계의 -Z축과 상기 좌표계 몸체(11)의 표면이 만나는 지점에 표시된 제6 마커; 및
    상기 좌표계 몸체(11)에 구비되며, 설치된 위치에서의 상기 좌표계 몸체(11)의 구심(Os)을 기준으로 하는 절대좌표값 및 상기 좌표계 몸체(11)의 직경값을 제공하는 기준정보 제공부(13);를 포함하여,
    카메라를 구비한 이동식 장치(20)가 상기 제1 마커 내지 제6 마커, 상기 직경값 및 상기 절대좌표값을 이용하여 상기 카메라를 구비한 이동식 장치(20)의 위치정보를 분석할 수 있게 하는 것을 특징으로 하는 구 형상의 좌표계 장치(10).
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 마커 내지 제6 마커는 각각 제1 선(L1) 및 제2 선(L2)이 서로 직교하는 십자 형상으로 이루어져 있고, 상기 제1 선(L1) 및 제2 선(L2)은 각각 일측 선단부에 방향 표시 부호(A)가 표기되어 있으며,
    상기 +X축에 표시된 제1 마커는 상기 제1 마커의 제1 선(L1) 및 제2 선(L2)의 방향 표시 부호(A)가 각각 좌표계 몸체(11)의 표면상에서 +Y축 및 +Z축을 바라보는 방향에 구비되고,
    상기 +Y축에 표시된 제2 마커는 상기 제2 마커의 제1 선(L1) 및 제2 선(L2)의 방향 표시 부호(A)가 각각 좌표계 몸체(11)의 표면상에서 +Z축 및 +X축을 바라보는 방향에 구비되고,
    상기 +Z축에 표시된 제3 마커는 상기 제3 마커의 제1 선(L1) 및 제2 선(L2)의 방향 표시 부호(A)가 각각 좌표계 몸체(11)의 표면상에서 +X축 및 +Y축을 바라보는 방향에 구비되고,
    상기 -X축에 표시된 제4 마커는 상기 제4 마커의 제1 선(L1) 및 제2 선(L2)의 방향 표시 부호(A)가 각각 좌표계 몸체(11)의 표면상에서 +Y축 및 +Z축을 바라보는 방향에 구비되고,
    상기 -Y축에 표시된 제5 마커는 상기 제5 마커의 제1 선(L1) 및 제2 선(L2)의 방향 표시 부호(A)가 각각 좌표계 몸체(11)의 표면상에서 +Z축 및 +X축을 바라보는 방향에 구비되고,
    상기 -Z축에 표시된 제6 마커는 상기 제6 마커의 제1 선(L1) 및 제2 선(L2)의 방향 표시 부호(A)가 각각 좌표계 몸체(11)의 표면상에서 +X축 및 +Y축을 바라보는 방향에 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 구 형상의 좌표계 장치(10).
  3. 제1항에 있어서,
    상기 기준정보 제공부(13)는,
    상기 제1 마커 내지 제6 마커에 의해 상기 구형의 좌표계 몸체(11)를 +X축, +Y축, +Z축, -X축, -Y축 및 -Z축으로 구획한 8개의 구역에 각각 표시되어 있는 것을 특징으로 하는 구 형상의 좌표계 장치(10).
  4. 제1항에 있어서,
    상기 기준정보 제공부(13)는,
    상기 좌표계 몸체(11)의 내부 또는 외부에 설치되어 상기 카메라를 구비한 이동식 장치(20)와 통신을 하는 근거리 무선통신 장치인 것을 특징으로 하는 구 형상의 좌표계 장치(10).
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 하나의 항과 같은 구 형상의 좌표계 장치(10)를 이용한 LBS 위치 정보 산출 방법에 있어서,
    상기 카메라를 구비한 이동식 장치(20)에 탑재된 카메라로 상기 좌표계 몸체(11)를 촬영하는 촬상 단계(S10)와;
    상기 기준정보 제공부(13)로부터 제공된 상기 좌표계 몸체(11)의 직경(ds)과 상기 카메라에서 촬상된 상기 좌표계 몸체(11) 이미지의 직경(di)의 비율 및 상기 좌표계 몸체(11)로부터 카메라 렌즈까지의 수평 거리(ℓ)와 상기 카메라 렌즈로부터 촬상면까지의 초점 거리(f)의 비율을 이용하여 상기 좌표계 몸체(11)의 구심(Os)으로부터 상기 카메라를 구비한 이동식 장치(20) 사이의 거리(L)를 측정하는 거리 산출 단계(S20)와;
    상기 카메라의 위치에서 상기 좌표계 몸체(11)의 구심(Os)을 지나는 가상의 선과 상기 +X축 또는 -X축 사이의 각도와, 상기 가상의 선과 상기 +Y축 또는 -Y축 사이의 각도 및 상기 가상의 선과 +Z축 또는 -Z축 사이의 각도를 각각 산출하여 상기 카메라를 구비한 이동식 장치(20)의 상기 좌표계 몸체(11)에 대한 상대위치를 산출하는 위치 산출 단계(S30); 및
    상기 좌표계 몸체(11)로부터 상기 카메라를 구비한 이동식 장치(20) 사이의 거리와, 상기 카메라를 구비한 이동식 장치(20)의 상기 좌표계 몸체(11)에 대한 상대위치 및 상기 좌표계 몸체(11)로부터 제공된 상기 좌표계 몸체(11)의 절대좌표값을 조합하여 상기 카메라를 구비한 이동식 장치(20)의 절대좌표 또는 상대좌표를 산출하는 좌표 산출 단계(S40);를 포함하는 것을 특징으로 하는 LBS 위치 정보 산출 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 거리 산출 단계(S20)는,
    상기 카메라의 광학축이 상기 좌표계 몸체(11)의 구심(Os)을 통과하는 제1 측위와;
    상기 카메라의 광학축이 상기 좌표계 몸체(11)의 구심(Os)으로부터 상기 좌표계 몸체(11)의 반경 거리에 있는 상기 좌표계 몸체(11)의 표면을 통과하는 제2 측위와;
    상기 카메라의 광학축이 상기 좌표계 몸체(11)의 구심(Os)과 상기 좌표계 몸체(11)의 표면 사이를 통과하는 제3 측위; 및
    상기 카메라의 광학축이 상기 좌표계 몸체(11)의 외측으로 벗어난 제4 측위;로 구분하여 상기 좌표계 몸체(11)로부터 상기 카메라를 구비한 이동식 장치(20) 사이의 거리를 측정하는 것을 특징으로 하는 LBS 위치 정보 산출 방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 거리 산출 단계(S20)는,
    상기 좌표계 몸체(11)로부터 상기 좌표계 몸체(11)를 촬영한 카메라까지의 거리별로 촬상된 좌표계 몸체(11) 이미지의 직경을 각각 데이터베이스화하는 단계; 및
    상기 카메라에서 촬영한 상기 좌표계 몸체(11) 이미지의 직경을 분석하여, 상기 데이터베이스화된 거리 정보로부터 상기 좌표계 몸체(11)로부터 카메라까지의 거리를 추출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 LBS 위치 정보 산출 방법.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 위치 산출 단계(S30)는,
    상기 카메라에서 촬상된 상기 좌표계 몸체(11)의 2차원 원형 이미지를 이용하여 산출하되,
    상기 좌표계 몸체(11)의 2차원 원형 이미지를 구형으로 변환하는 단계; 및
    상기 좌표계 몸체(11)의 2차원 원형 이미지에 포함된 상기 제1 마커 내지 제6 마커와 상기 카메라로 촬영한 위치에서 바라보는 상기 좌표계 몸체(11)의 2차원 원형 이미지의 중심점(CR)을 이용하여 상기 카메라를 구비한 이동식 장치(20)의 상기 좌표계 몸체(11)에 대한 상대위치를 산출하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 LBS 위치 정보 산출 방법.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 카메라에서 촬상된 상기 좌표계 몸체(11)의 2차원 원형 이미지에 왜곡이 발생한 경우 완전한 원형의 이미지를 복원하고, 상기 복원된 원형의 2차원 이미지를 거리 산출 또는 위치 산출 단계에 제공하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 LBS 위치 정보 산출 방법.
  10. 제1항 내지 제4항 중 어느 하나의 항과 같은 구 형상의 좌표계 장치(10)를 이용한 LBS 위치 정보 산출 어플리케이션에 있어서,
    상기 어플리케이션은 상기 카메라를 구비한 이동식 장치(20)의 메모리에 저장되고, 프로세서에 의해 실행되며,
    상기 어플리케이션은,
    상기 기준정보 제공부(13)로부터 제공된 상기 좌표계 몸체(11)의 직경(ds)과 상기 카메라에서 촬상된 상기 좌표계 몸체(11) 이미지의 직경(di)의 비율 및 상기 좌표계 몸체(11)로부터 카메라 렌즈까지의 수평 거리(ℓ)와 상기 카메라 렌즈로부터 촬상면까지의 초점 거리(f)의 비율을 이용하여 상기 좌표계 몸체(11)의 구심(Os)으로부터 상기 카메라를 구비한 이동식 장치(20) 사이의 거리(L)를 측정하는 거리 산출 단계와;
    상기 카메라의 위치에서 상기 좌표계 몸체(11)의 구심(Os)을 지나는 가상의 선과 상기 +X축 또는 -X축 사이의 각도와, 상기 가상의 선과 상기 +Y축 또는 -Y축 사이의 각도 및 상기 가상의 선과 +Z축 또는 -Z축 사이의 각도를 각각 산출하여 상기 카메라를 구비한 이동식 장치(20)의 상기 좌표계 몸체(11)에 대한 상대위치를 산출하는 위치 산출 단계; 및
    상기 좌표계 몸체(11)로부터 상기 카메라를 구비한 이동식 장치(20) 사이의 거리와, 상기 카메라를 구비한 이동식 장치(20)의 상기 좌표계 몸체(11)에 대한 상대위치 및 상기 좌표계 몸체(11)로부터 제공된 상기 좌표계 몸체(11)의 절대좌표값을 조합하여 상기 카메라를 구비한 이동식 장치(20)의 절대좌표 또는 상대좌표를 산출하는 좌표 산출 단계;를 실행하도록 구성된 것을 특징으로 하는 LBS 위치 정보 산출 어플리케이션.
  11. 제1항 내지 제4항 중 어느 하나의 항과 같은 구 형상의 좌표계 장치(10)를 이용한 LBS 위치 정보 산출 서버에 있어서,
    상기 좌표계 장치(10)의 식별 ID 및 상기 좌표계 장치(10)의 식별 ID별로 상기 좌표계 몸체(11)의 직경 및 상기 좌표계 몸체(11)의 절대좌표값을 각각 저장하고 있는 서버측 데이터베이스(41)와;
    상기 카메라를 구비한 이동식 장치(20)로부터 상기 좌표계 몸체(11)에 대한 정보를 수신하고, 상기 수신된 정보를 이용하여 상기 카메라를 구비한 이동식 장치(20)의 절대좌표값 또는 상대좌표값을 산출하여 상기 카메라를 구비한 이동식 장치(20)로 송신하는 서버측 무선통신부(42)와;
    상기 서버측 데이터베이스(41)에 기 저장된 정보 및 상기 카메라를 구비한 이동식 장치(20)로부터 제공된 상기 정보를 이용하되, 상기 기준정보 제공부(13)로부터 제공된 상기 좌표계 몸체(11)의 직경(ds)과 상기 카메라에서 촬상된 상기 좌표계 몸체(11) 이미지의 직경(di)의 비율 및 상기 좌표계 몸체(11)로부터 카메라 렌즈까지의 수평 거리(ℓ)와 상기 카메라 렌즈로부터 촬상면까지의 초점 거리(f)의 비율을 이용하여 상기 좌표계 몸체(11)의 구심(Os)으로부터 상기 카메라를 구비한 이동식 장치(20) 사이의 거리(L)를 측정하는 서버측 거리 산출부(43)와;
    상기 서버측 데이터베이스(41)에 기 저장된 정보 및 상기 카메라를 구비한 이동식 장치(20)로부터 제공된 상기 정보를 이용하되, 상기 카메라의 위치에서 상기 좌표계 몸체(11)의 구심(Os)을 지나는 가상의 선과 상기 +X축 또는 -X축 사이의 각도와, 상기 가상의 선과 상기 +Y축 또는 -Y축 사이의 각도 및 상기 가상의 선과 +Z축 또는 -Z축 사이의 각도를 각각 산출하여 상기 카메라를 구비한 이동식 장치(20)의 상기 좌표계 몸체(11)에 대한 상대위치를 산출하는 서버측 위치 산출부(44); 및
    상기 좌표계 몸체(11)로부터 상기 카메라를 구비한 이동식 장치(20) 사이의 거리와, 상기 카메라를 구비한 이동식 장치(20)의 상기 좌표계 몸체(11)에 대한 상대위치 및 상기 좌표계 몸체(11)의 절대좌표값을 조합하여 상기 카메라를 구비한 이동식 장치(20)의 절대좌표를 산출하여 상기 카메라를 구비한 이동식 장치(20)에 제공하는 서버측 좌표 산출부(45);를 포함하는 것을 특징으로 하는 LBS 위치 정보 산출 서버.
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