KR101999457B1 - Method and apparatus for estimating location using optical camera communication - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 의한 광학 카메라 통신(Optical Camera Communication; OCC)을 이용하는 위치 추정 방법은, 광수신 장치가 이미지 센서로부터 복수의 광원들을 촬영한 이미지를 수신하는 단계, 상기 광수신 장치가 OCC 통신 방식을 이용해 상기 이미지로부터 상기 복수의 광원들 각각의 광원 식별 정보를 획득하는 단계, 상기 광수신 장치가 상기 이미지에 기초하여 상기 복수의 광원들 각각까지의 거리 정보를 도출하는 단계, 및 상기 광수신 장치가 상기 복수의 광원들 각각에 대한 광원 식별 정보 및 거리 정보에 기초하여 상기 광수신 장치의 위치 정보를 획득하는 단계를 포함한다.A method of estimating a position using optical camera communication (OCC) according to an embodiment of the present invention includes receiving an image of a plurality of light sources taken by an optical receiver from an image sensor, The method comprising: obtaining light source identification information of each of the plurality of light sources from the image using a communication method; deriving distance information to each of the plurality of light sources based on the image; And the receiving apparatus acquires the position information of the light receiving apparatus based on the light source identification information and the distance information for each of the plurality of light sources.

Figure 112017131375282-pat00007
Figure 112017131375282-pat00007

Description

광학 카메라 통신을 이용하는 위치 추정 방법 및 장치{Method and apparatus for estimating location using optical camera communication}Field of the Invention [0001] The present invention relates to a position estimation method and apparatus using optical camera communication,

본 발명은 광학 카메라 통신을 이용하는 위치 추정 방법 및 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a position estimation method and apparatus using optical camera communication.

최근 백열전구와 형광등과 같은 조명이 반도체 LED(Light Emitting Diode) 조명으로 교체되는 인프라를 이용하여 가시광 파장에 통신기능을 부가하여 무선 통신을 가능하게 하는 기술인 가시광 통신(Visible Light Communication; VLC) 기술이 활발히 연구되고 있으며, IEEE 802.15.7 국제표준규격도 완료되어 상용화를 위한 비즈니스 모델 발굴을 추진하고 있다. 그러나 IEEE 802.15.7은 주로 광 검출기(Photo Diode; PD)를 이용한 데이터 전송에 국한되어 있어 VLC 동글 등의 전용 통신 장치를 사용해야 하는 문제점이 있다. 이에 따라 광검출기보다는 주로 스마트폰의 카메라와 같은 이미지 센서를 이용하는 광학 카메라 통신(Optical Camera Communication; OCC)의 국제표준화가 IEEE 802.15.7m OWC TG(Task Group)에서 진행되고 있다.Recently, Visible Light Communication (VLC) technology, which is a technology that enables wireless communication by adding a communication function to a visible light wavelength using an infrastructure in which an incandescent lamp and a fluorescent lamp are replaced with a semiconductor LED (Light Emitting Diode) And the IEEE 802.15.7 international standard has been completed, and business models for commercialization are being sought. However, since IEEE 802.15.7 is mainly limited to data transmission using a photodiode (PD), there is a problem of using a dedicated communication device such as a VLC dongle. Accordingly, international standardization of optical camera communication (OCC) using an image sensor such as a camera of a smart phone rather than a photodetector is underway in the IEEE 802.15.7m OWC TG (Task Group).

본 발명은 광학 카메라 통신을 이용하는 위치 추정 방법 및 장치를 제공한다. The present invention provides a position estimation method and apparatus using optical camera communication.

본 발명의 일 실시예에 의한 광학 카메라 통신(Optical Camera Communication; OCC)을 이용하는 위치 추정 방법은 광수신 장치가 이미지 센서로부터 복수의 광원들을 촬영한 이미지를 수신하는 단계, 상기 광수신 장치가 OCC 통신 방식을 이용해 상기 이미지로부터 상기 복수의 광원들 각각의 광원 식별 정보를 획득하는 단계, 상기 광수신 장치가 상기 이미지에 기초하여 상기 복수의 광원들 각각까지의 거리 정보를 도출하는 단계, 및 상기 광수신 장치가 상기 복수의 광원들 각각에 대한 광원 식별 정보 및 거리 정보에 기초하여 상기 광수신 장치의 위치 정보를 획득하는 단계를 포함한다. A method of estimating a position using optical camera communication (OCC) according to an embodiment of the present invention includes receiving an image of a plurality of light sources taken by an optical receiver from an image sensor, The method comprising: obtaining light source identification information of each of the plurality of light sources from the image using the method; deriving distance information to each of the plurality of light sources based on the image; And the device acquiring position information of the light receiving device based on the light source identification information and the distance information for each of the plurality of light sources.

일 실시예에서, 상기 복수의 광원들 각각의 광원 식별 정보는 해당 광원의 위치 정보를 포함하며, 상기 광수신 장치의 위치 정보를 획득하는 단계는, 상기 광수신 장치가 상기 복수의 광원들 각각에 대한 위치 정보 및 거리 정보를 이용하여 상기 광수신 장치의 위치 정보를 추정하는 단계를 포함할 수 있다. In one embodiment, the light source identification information of each of the plurality of light sources includes position information of the corresponding light source, and the step of acquiring the position information of the light receiving device includes: And estimating the position information of the optical receiver using the position information and the distance information.

일 실시예에서, 상기 광수신 장치의 위치 정보를 획득하는 단계는, 상기 광수신 장치가 상기 복수의 광원들 각각에 대한 광원 식별 정보 및 거리 정보를 광원 서버로 송신하는 단계, 및 상기 광수신 장치가 상기 광원 서버로부터 상기 복수의 광원들 각각에 대한 광원 식별 정보 및 거리 정보를 이용하여 추정한 상기 광수신 장치의 위치 정보를 수신하는 단계를 포함할 수 있다. In one embodiment, the step of acquiring the position information of the light receiving apparatus includes the steps of the light receiving apparatus transmitting light source identification information and distance information for each of the plurality of light sources to the light source server, And receiving the position information of the light receiving apparatus estimated by using the light source identification information and the distance information of each of the plurality of light sources from the light source server.

일 실시예에서, 상기 거리 정보를 도출하는 단계는, 상기 이미지로부터 상기 복수의 광원들 각각의 이미지 크기 정보를 획득하는 단계, 및 상기 복수의 광원들 각각의 이미지 크기 정보에 기초하여 상기 복수의 광원들 각각까지의 거리 정보를 도출하는 단계를 포함할 수 있다. In one embodiment, deriving the distance information includes obtaining image size information of each of the plurality of light sources from the image, and determining, based on image size information of each of the plurality of light sources, And deriving the distance information to each of the first and second images.

일 실시예에서, 상기 복수의 광원들은 크기가 서로 동일하고, 상기 거리 정보를 도출하는 단계는, 상기 복수의 광원들 각각의 이미지 크기 정보에 기초하여 상기 복수의 광원들 각각까지의 상대 거리를 도출하는 단계를 포함하고, 상기 광수신 장치의 위치 정보를 획득하는 단계는, 상기 복수의 광원들 각각까지의 상대 거리에 기초하여 상기 광수신 장치의 위치 정보를 획득하는 단계를 포함할 수 있다. In one embodiment, the plurality of light sources are equal in size, and deriving the distance information may include deriving a relative distance to each of the plurality of light sources based on image size information of each of the plurality of light sources Wherein the step of acquiring the position information of the light receiving apparatus may include acquiring the position information of the light receiving apparatus based on a relative distance to each of the plurality of light sources.

일 실시예에서, 상기 거리 정보를 도출하는 단계는, OCC 통신 방식을 이용해 상기 이미지로부터 상기 복수의 광원들 각각의 크기 정보를 획득하는 단계, 및 상기 복수의 광원들 각각의 크기 정보 및 이미지 크기 정보에 기초하여 상기 복수의 광원들 각각까지의 절대 거리를 도출하는 단계를 포함하고, 상기 광수신 장치의 위치 정보를 획득하는 단계는, 상기 복수의 광원들 각각까지의 절대 거리에 기초하여 상기 광수신 장치의 위치 정보를 획득하는 단계를 포함할 수 있다.In one embodiment, deriving the distance information comprises: obtaining size information of each of the plurality of light sources from the image using an OCC communication scheme; and determining size information and image size information of each of the plurality of light sources Wherein obtaining the absolute distance to each of the plurality of light sources based on an absolute distance to each of the plurality of light sources comprises obtaining the absolute distance to each of the plurality of light sources based on an absolute distance And acquiring location information of the device.

일 실시예에서, 상기 이미지 크기 정보를 획득하는 단계는, 상기 이미지 센서상의 단위 픽셀의 개수를 기반으로 상기 이미지 크기 정보를 획득하는 단계를 포함할 수 있다. In one embodiment, obtaining the image size information may include obtaining the image size information based on the number of unit pixels on the image sensor.

일 실시예에서, 상기 상대 거리는 다음 식에 따라 계산될 수 있다. In one embodiment, the relative distance may be calculated according to the following equation:

Figure 112017131375282-pat00001
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여기서, ni는 광원의 이미지 영역에 대응하는 이미지 센서상의 단위 픽셀의 개수일 수 있다. Here, n i may be the number of unit pixels on the image sensor corresponding to the image area of the light source.

일 실시예에서, 상기 절대 거리는 다음 식에 따라 계산될 수 있다. In one embodiment, the absolute distance may be calculated according to the following equation:

Figure 112017131375282-pat00002
Figure 112017131375282-pat00002

여기서, F는 이미지 센서의 초점 거리, ρ는 이미지 센서의 단위 픽셀 길이, A는 광원의 면적, ni는 광원의 이미지 영역에 대응하는 이미지 센서상의 단위 픽셀의 개수일 수 있다. Where F is the focal length of the image sensor, p is the unit pixel length of the image sensor, A is the area of the light source, and n i is the number of unit pixels on the image sensor corresponding to the image area of the light source.

일 실시예에서, 상기 복수의 광원들은 일직선상에 배치되어 있고, 상기 광수신 장치의 위치 정보를 획득하는 단계는, 상기 복수의 광원들 중 세 개의 광원들 각각까지의 상대 거리에 기초하여 상기 광수신 장치의 상기 일직선 방향으로의 위치 정보를 획득하는 단계를 포함할 수 있다. In one embodiment, the plurality of light sources are arranged in a straight line, and the step of acquiring the position information of the light receiving device includes obtaining, based on the relative distance to each of the three light sources of the plurality of light sources, And obtaining positional information of the receiving apparatus in the straight line direction.

일 실시예에서, 상기 광수신 장치가 상기 광수신 장치의 위치 정보를 기반으로 칼만 필터를 이용하여 상기 광수신 장치의 다음 가능한 위치를 예측하는 단계를 포함할 수 있다. In one embodiment, the light receiving apparatus may include predicting a next possible position of the light receiving apparatus using a Kalman filter based on the position information of the light receiving apparatus.

일 실시예에서, 상기 광원 서버가 상기 광수신 장치의 위치 정보를 기반으로 칼만 필터를 이용하여 상기 광수신 장치의 다음 가능한 위치를 예측하는 단계를 포함할 수 있다. In one embodiment, the light source server may include predicting a next possible position of the light receiving apparatus using a Kalman filter based on the position information of the light receiving apparatus.

일 실시예에서, 상기 광원 서버가 상기 광수신 장치의 위치 정보 및 상기 광수신 장치의 다음 가능한 위치를 업데이트하여 저장하는 단계를 포함할 수 있다. In one embodiment, the light source server may include updating the location information of the optical receiver and the next possible location of the optical receiver, and storing the updated location.

일 실시예에서, 상기 광원 서버로 송신하는 단계는, 상기 광수신 장치가 전파를 이용한 무선 통신을 통해 상기 복수의 광원들 각각에 대한 광원 식별 정보 및 거리 정보를 상기 광원 서버로 송신하는 단계를 포함할 수 있다. In one embodiment, the step of transmitting to the light source server includes transmitting light source identification information and distance information for each of the plurality of light sources to the light source server through wireless communication using radio waves by the light receiving device can do.

일 실시예에서, 상기 광수신 장치의 위치 정보를 수신하는 단계는, 상기 광수신 장치가 전파를 이용한 무선 통신을 통해 상기 광수신 장치의 위치 정보를 상기 광원 서버로부터 수신하는 단계를 포함할 수 있다. In one embodiment, the step of receiving the position information of the light receiving apparatus may include the step of the light receiving apparatus receiving the position information of the light receiving apparatus from the light source server through wireless communication using radio waves .

일 실시예에서, 상기 광수신 장치의 위치 정보를 획득하는 단계는, 상기 광수신 장치가 상기 복수의 광원들 각각에 대한 이미지의 관점 왜곡 (perspective distortion) 정보를 이용하여 상기 광수신 장치의 위치 정보를 획득하는 단계를 포함할 수 있다. In one embodiment, the step of acquiring the position information of the light receiving apparatus may further include a step of acquiring position information of the light receiving apparatus by using the perspective distortion information of the image for each of the plurality of light sources, May be obtained.

일 실시예에서, 광송신 장치가 상기 복수의 광원들 각각에 대한 상기 광원의 식별 정보를 포함하는 광신호를 생성하는 단계, 및 상기 광송신 장치가 상기 광신호를 상기 복수의 광원들 각각을 통해 송출하는 단계를 포함할 수 있다. In one embodiment, the optical transmitter generates an optical signal including identification information of the light source for each of the plurality of light sources, and the optical transmitter transmits the optical signal through each of the plurality of light sources And transmitting the data.

본 발명의 일 실시예에 의한 광학 카메라 통신(Optical Camera Communication; OCC)을 이용하는 위치 추정 방법은, 광원 서버가 광수신 장치로부터 복수의 광원들 각각에 대한 광원 식별 정보 및 거리 정보를 수신하는 단계, 상기 광원 서버가 상기 복수의 광원들 각각에 대한 광원 식별 정보에 기초하여 상기 복수의 광원들 각각의 위치 정보를 획득하는 단계, 및 상기 광원 서버가 상기 복수의 광원들 각각에 대한 위치 정보 및 거리 정보를 이용하여 상기 광수신 장치의 위치 정보를 추정하는 단계를 포함한다.A method of estimating a position using optical camera communication (OCC) according to an embodiment of the present invention includes receiving light source identification information and distance information for each of a plurality of light sources from an optical receiver, Wherein the light source server obtains positional information of each of the plurality of light sources based on the light source identification information for each of the plurality of light sources, and the light source server obtains positional information and distance information And estimating the position information of the optical receiving apparatus using the position information.

본 발명의 일 실시예에 의한 광학 카메라 통신(Optical Camera Communication; OCC)을 이용하는 광수신 장치는, 이미지 센서로부터 복수의 광원들을 촬영한 이미지를 수신하고, OCC 통신 방식을 이용해 상기 이미지로부터 상기 복수의 광원들 각각의 광원 식별 정보를 획득하는 데이터 처리부, 및 상기 이미지에 기초하여 상기 복수의 광원들 각각까지의 거리 정보를 도출하고, 상기 복수의 광원들 각각에 대한 광원 식별 정보 및 거리 정보에 기초하여 상기 광수신 장치의 위치 정보를 획득하는 위치정보 획득부를 포함한다. A light receiving apparatus using optical camera communication (OCC) according to an embodiment of the present invention receives an image of a plurality of light sources taken from an image sensor, A data processing unit for obtaining light source identification information of each of the light sources, and a data processing unit for deriving distance information to each of the plurality of light sources based on the image, and based on the light source identification information and the distance information for each of the plurality of light sources And a location information obtaining unit for obtaining location information of the optical receiver.

본 발명의 일 실시예에 의한 광학 카메라 통신(Optical Camera Communication; OCC)을 이용하는 광원 서버는, 광수신 장치로부터 복수의 광원들 각각에 대한 광원 식별 정보 및 거리 정보를 수신하는 통신부, 및 상기 복수의 광원들 각각에 대한 광원 식별 정보에 기초하여 상기 복수의 광원들 각각의 위치 정보를 획득하고, 상기 복수의 광원들 각각에 대한 위치 정보 및 거리 정보를 이용하여 상기 광수신 장치의 위치 정보를 추정하는 위치정보 추정부를 포함한다. A light source server using optical camera communication (OCC) according to an embodiment of the present invention includes a communication unit for receiving light source identification information and distance information for each of a plurality of light sources from a light receiving device, Acquiring position information of each of the plurality of light sources based on the light source identification information for each of the light sources and estimating the position information of the optical receiver using the position information and the distance information for each of the plurality of light sources And a position information estimation unit.

본 발명의 일 실시예에 의한 광학 카메라 통신(Optical Camera Communication; OCC)을 이용하는 위치 추정 시스템은, 이미지 센서로부터 복수의 광원들을 촬영한 이미지를 수신하고, OCC 통신 방식을 이용해 상기 이미지로부터 상기 복수의 광원들 각각의 광원 식별 정보를 획득하고, 상기 이미지에 기초하여 상기 복수의 광원들 각각까지의 거리 정보를 도출하고, 상기 복수의 광원들 각각에 대한 광원 식별 정보 및 거리 정보를 광원 서버로 전송하는 광수신 장치, 및 상기 광수신 장치로부터 복수의 광원들 각각에 대한 광원 식별 정보 및 거리 정보를 수신하고, 상기 복수의 광원들 각각에 대한 광원 식별 정보에 기초하여 상기 복수의 광원들 각각의 위치 정보를 획득하고, 상기 복수의 광원들 각각에 대한 위치 정보 및 거리 정보를 이용하여 상기 광수신 장치의 위치 정보를 추정하는 광원 서버를 포함한다. A position estimation system using optical camera communication (OCC) according to an embodiment of the present invention receives an image of a plurality of light sources taken from an image sensor, Acquiring the light source identification information of each of the light sources, deriving the distance information to each of the plurality of light sources based on the image, and transmitting the light source identification information and the distance information for each of the plurality of light sources to the light source server A light receiving apparatus for receiving light source identification information and distance information for each of a plurality of light sources from the light receiving apparatus and for receiving positional information of each of the plurality of light sources based on light source identification information for each of the plurality of light sources, Acquires the position information and the distance information of each of the plurality of light sources, And a source server for estimating the location information.

본 발명은, 본 발명의 일 실시예에 의한 방법을 수행하는 프로그램이 기록된 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 포함한다. The present invention includes a computer-readable recording medium on which a program for performing the method according to an embodiment of the present invention is recorded.

본 발명은, 본 발명의 일 실시예에 의한 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위하여 기록매체에 저장된 컴퓨터프로그램을 포함한다. The present invention includes a computer program stored on a recording medium for causing a computer to execute a method according to an embodiment of the present invention.

본 발명에 따르면, 광학 카메라 통신을 이용하는 위치 추정 방법 및 장치를 제공함으로써 효율적으로 스마트기기 등의 위치를 추정할 수 있다. According to the present invention, it is possible to efficiently estimate the position of a smart device or the like by providing a position estimation method and apparatus using optical camera communication.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 카메라 통신(Optical Camera Communication; OCC)을 이용하는 위치 추정 시스템의 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 카메라 통신을 이용하는 위치 추정 시스템에서의 위치 추정 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 광원의 이미지 크기 정보를 기반으로 거리 정보를 도출하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 카메라 통신을 이용하는 위치 추정 방법을 적용하여 광수신 장치의 위치를 추정하는 일례를 나타낸 도면이다. 1 is a diagram illustrating a configuration of a position estimation system using optical camera communication (OCC) according to an embodiment of the present invention.
2 is a diagram for explaining a method of estimating a position in a position estimation system using optical camera communication according to an embodiment of the present invention.
3 is a diagram illustrating a method of deriving distance information based on image size information of a light source according to an embodiment of the present invention.
4 is a diagram illustrating an example of estimating a position of a light receiving apparatus by applying a position estimation method using optical camera communication according to an embodiment of the present invention.

이하에서 본 발명의 기술적 사상을 명확화하기 위하여 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하도록 한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성요소에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 도면들 중 실질적으로 동일한 기능구성을 갖는 구성요소들에 대하여는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 참조번호들 및 부호들을 부여하였다. 설명의 편의를 위하여 필요한 경우에는 장치와 방법을 함께 서술하도록 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings in order to clarify the technical idea of the present invention. In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Fig. 1 is a block diagram of a computer system according to an embodiment of the present invention; Fig. For convenience of explanation, the apparatus and method are described together when necessary.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 카메라 통신(Optical Camera Communication; OCC)을 이용하는 위치 추정 시스템의 구성을 나타내는 도면이다. 1 is a diagram illustrating a configuration of a position estimation system using optical camera communication (OCC) according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 카메라 통신을 이용하는 위치 추정 시스템(100)은 광송신 장치(110), 광수신 장치(120), 및 광원 서버(130)를 포함할 수 있다. 1, a position estimation system 100 using optical camera communications in accordance with an embodiment of the present invention may include an optical transmitter 110, an optical receiver 120, and a light source server 130 have.

광송신 장치(110)는 전송하고자 하는 데이터를 광원을 통해 송출하도록 동작하며, 데이터 구성부(111), 구동부(112), 및 광원(113)을 포함할 수 있다. The optical transmitting apparatus 110 is operable to transmit data to be transmitted through a light source and may include a data forming unit 111, a driving unit 112, and a light source 113.

데이터 구성부(111)는 전송하고자 하는 전송 데이터를 생성하거나, 미리 정의된 데이터를 메모리로부터 읽어와 전송 데이터로 구성할 수 있다. 전송 데이터는 광원(113)의 식별 정보를 포함할 수 있다. The data configuration unit 111 may generate transmission data to be transmitted or may read the predefined data from the memory and configure the transmission data. The transmission data may include identification information of the light source 113.

구동부(112)는 전송 데이터에 따라 광원(113)을 점멸시키도록 한다. 여기서 점멸이라 함은 반드시 광원이 완전히 켜지고 완전히 꺼지는 방식만을 나타내는 것이 아니라, 광원의 밝기 변화를 이용해 데이터를 나타내는 모든 방식을 포함한다. 또한 광원의 점멸은 광원의 모든 컬러 채널을 점멸시키는 것뿐만 아니라, 광원의 일부 컬러 채널을 점멸시키는 것을 포함한다. 예를 들어, 구동부(112)는 전송 데이터의 이진값 1 또는 0에 따라 광원(113)을 온 또는 오프시키도록 제어하여, 광원(113)을 통해 전송 데이터를 송출하도록 한다. 구동부(112)는 예컨대 구동 회로(driver circuit), 제어기(controller) 등일 수 있다.The driving unit 112 causes the light source 113 to blink according to the transmission data. Here, blinking refers not only to the way in which the light source is completely turned on and off, but it includes all the ways of representing data using the brightness change of the light source. The blinking of the light source also includes blinking some color channels of the light source as well as blinking all the color channels of the light source. For example, the driving unit 112 controls the light source 113 to be turned on or off according to the binary value 1 or 0 of the transmission data to transmit the transmission data through the light source 113. The driving unit 112 may be, for example, a driver circuit, a controller, or the like.

광원(113)은 빛을 낼 수 있는 LED 소자 등을 이용한 광원으로, 구동부(112)에 의해 점멸됨으로써 전송 데이터를 빛에 실어서 송출할 수 있다. 예를 들어, 광원(113)은 실내 또는 실외에 설치될 수 있으며, 복수 개의 광원들을 포함할 수 있다. The light source 113 is a light source using an LED element or the like capable of emitting light, and is blinked by the driving unit 112, so that the transmission data can be transmitted on the light. For example, the light source 113 may be installed indoors or outdoors, and may include a plurality of light sources.

광수신 장치(120)는 광원(113)으로부터 송출되는 신호를 광학 카메라 통신 방식으로 수신하고, 수신한 신호를 기반으로 광수신 장치(120)의 위치 정보를 획득할 수 있다. 광수신 장치(120)는 이미지 센서(121), 데이터 처리부(122), 및 위치정보 획득부(123)를 포함할 수 있다.The optical receiving apparatus 120 may receive a signal transmitted from the light source 113 through an optical camera communication system and acquire positional information of the optical receiving apparatus 120 based on the received signal. The light receiving apparatus 120 may include an image sensor 121, a data processing unit 122, and a position information obtaining unit 123.

이미지 센서(121)는 광원(113)을 촬영하여 이미지를 획득할 수 있다. 일 실시예로, 이미지 센서(121)는 점멸하는 광원(113)을 연속적으로 촬영하여 이미지들을 획득할 수 있다. 이미지 센서(151)는 예컨대 CCD 또는 CMOS 센서를 사용할 수 있고, 스마트기기 등에 탑재된 카메라에 포함되어 구성될 수 있다. The image sensor 121 may acquire an image by photographing the light source 113. In one embodiment, the image sensor 121 may continuously capture the flashing light source 113 to acquire images. The image sensor 151 may be, for example, a CCD or a CMOS sensor, and may be included in a camera mounted on a smart device or the like.

데이터 처리부(122)는 이미지 센서(121)에 의해 획득된 이미지로부터 광원(113)의 점멸 상태를 획득하고, 이를 기반으로 전송 데이터를 복원할 수 있다. 본 발명에 따른 전송 데이터는 광원(113)의 식별 정보를 포함하므로, 데이터 처리부(122)는 이미지 센서(121)에 의해 획득된 이미지로부터 광원(113)의 식별 정보를 복원할 수 있다. The data processing unit 122 can obtain the blinking state of the light source 113 from the image obtained by the image sensor 121, and restore the transmission data based on the blinking state. The transmission data according to the present invention includes identification information of the light source 113 so that the data processing unit 122 can recover the identification information of the light source 113 from the image acquired by the image sensor 121. [

위치정보 획득부(123)는 이미지 센서(121)에 의해 획득된 이미지에 기초하여 광수신 장치(120)에서 광원(113)까지의 거리 정보를 도출하고, 도출한 광원(113)에 대한 거리 정보와 데이터 처리부(122)에 의해 복원된 광원(113)의 식별 정보에 기초하여 광수신 장치(120)의 위치 정보를 획득할 수 있다. 실시예에 따라, 위치정보 획득부(123)는 광원(113)에 대한 거리 정보 및 광원(113)의 식별 정보를 이용하여 직접 자신의 위치 정보를 추정할 수도 있고, 광원 서버(130)와 연동하여 광원 서버(130)로부터 추정된 광수신 장치(120)의 위치 정보를 수신할 수도 있다. The position information obtaining unit 123 derives the distance information from the light receiving device 120 to the light source 113 based on the image obtained by the image sensor 121 and calculates distance information about the derived light source 113 And the position information of the light receiving device 120 based on the identification information of the light source 113 reconstructed by the data processing unit 122. The positional information obtaining unit 123 may directly estimate the positional information of the user using the distance information of the light source 113 and the identification information of the light source 113 and may interoperate with the light source server 130 And may receive the estimated location information of the optical receiver 120 from the light source server 130.

광원 서버(130)는 광수신 장치(120)로부터 광원(113)에 대한 거리 정보 및 광원(113)의 식별 정보를 수신하는 통신부(131)와, 광원(113)에 대한 거리 정보 및 광원(113)의 식별 정보를 이용하여 광수신 장치(120)의 위치 정보를 추정하는 위치정보 추정부(132)를 포함할 수 있다. 위치정보 추정부(132)에서 추정된 광수신 장치(120)의 위치 정보는 통신부(131)를 통해 광수신 장치(120)로 전송될 수 있다. The light source server 130 includes a communication unit 131 for receiving the distance information from the light receiving apparatus 120 to the light source 113 and the identification information of the light source 113 and the distance information about the light source 113 and the light source 113 The position information estimation unit 132 estimates the position information of the light receiving apparatus 120 using the identification information of the light receiving apparatus 120. The position information of the optical receiver 120 estimated by the position information estimator 132 may be transmitted to the optical receiver 120 through the communication unit 131. [

광원 서버(130)는 광수신 장치(120)와 블루투스 등을 통해 직접 연결되거나 LAN, 인터넷 등을 통한 네트워크로 연결될 수 있다. 예를 들어, 통신부(131)는 와이파이, LTE, 와이브로, 지그비, 블루투스 등의 무선 통신을 통해 광수신 장치(120)와 광원(113)에 대한 거리 정보, 광원(113)의 식별 정보, 광수신 장치(120)의 위치 정보 등을 송수신할 수 있다. The light source server 130 may be directly connected to the optical receiver 120 through Bluetooth or the like, or may be connected to a network via a LAN, the Internet, or the like. For example, the communication unit 131 may transmit information such as distance information to the light receiving device 120 and the light source 113, identification information of the light source 113, The location information of the device 120, and the like.

또한 위치정보 획득부(123)나 위치정보 추정부(132)는 광수신 장치(120)의 위치 정보를 기반으로 칼만 필터(Kalman filter)를 이용하여 광수신 장치(120)의 다음 가능한 위치를 예측할 수 있다. The position information obtaining unit 123 and the position information estimating unit 132 predict a next possible position of the light receiving apparatus 120 using a Kalman filter based on the position information of the light receiving apparatus 120 .

광원 서버(130)는 광수신 장치(120)의 위치 정보 및 광수신 장치(120)의 다음 가능한 위치 정보를 업데이트하여 저장하는 저장부(133)를 더 포함할 수 있다. The light source server 130 may further include a storage unit 133 for updating the location information of the optical receiving apparatus 120 and the next available location information of the optical receiving apparatus 120.

본 발명의 일 실시예에 따른 광수신 장치(120)는 예컨대 스마트폰 등과 같은 스마트기기를 이용할 수 있으며, 광원 서버(130)는 복수의 광원(113)을 관리하고 제어할 수 있는 로컬 서버일 수 있다. The light source server 130 may be a local server capable of managing and controlling the plurality of light sources 113. The light source server 130 may be a smart server, have.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 카메라 통신을 이용하는 위치 추정 시스템에서의 위치 추정 방법을 설명하기 위한 도면이다. 2 is a diagram for explaining a method of estimating a position in a position estimation system using optical camera communication according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 카메라 통신을 이용하는 위치 추정 시스템(100)은 실내 또는 실외 공간에 설치된 복수(예: 적어도 2개 이상)의 광원들(113)을 이용하여 광수신 장치(120)의 위치를 추정할 수 있다. 2, a position estimation system 100 using optical camera communication according to an exemplary embodiment of the present invention includes a plurality of (e.g., at least two) light sources 113 installed in an indoor or outdoor space The position of the light receiving apparatus 120 can be estimated.

이미지 센서(121)는 FOV(Field of View) 영역 내에 존재하는 복수의 광원들(113)을 촬영하여, 복수의 광원들(113)을 포함하는 이미지를 획득할 수 있다. The image sensor 121 can acquire an image including a plurality of light sources 113 by photographing a plurality of light sources 113 existing in a field of view (FOV) region.

위치정보 획득부(123)는 이미지로부터 복수의 광원들(113) 각각의 점멸 상태를 획득하고, 이를 기반으로 복수의 광원들(113) 각각의 광원 식별 정보를 획득할 수 있다. 이때, 광원 식별 정보는 해당 광원의 위치 정보를 포함할 수 있으며, 추가적으로 필요한 정보를 더 포함할 수도 있다. 예를 들어, 광원의 크기 정보를 더 포함할 수 있다. The position information obtaining unit 123 may obtain the blinking state of each of the plurality of light sources 113 from the image and obtain the light source identification information of each of the plurality of light sources 113 based on the blinking state. At this time, the light source identification information may include position information of the light source, and may further include necessary information. For example, it may further include size information of the light source.

위치정보 획득부(123)는 이미지 내에서 복수의 광원들(113) 각각의 이미지 영역을 검출하고, 검출된 복수의 광원들(113) 각각의 이미지 크기 정보를 획득할 수 있다. 이미지 크기 정보는 광원의 이미지 영역에 대응하는 이미지 센서(121)상의 단위 픽셀의 개수를 기반으로 획득될 수 있다. 위치정보 획득부(123)는 복수의 광원들(113) 각각의 이미지 크기 정보를 기반으로 광수신 장치(120)로부터 복수의 광원들(113) 각각까지의 거리 정보를 도출할 수 있다. The positional information obtaining unit 123 may detect an image area of each of the plurality of light sources 113 in the image and obtain image size information of each of the detected plurality of light sources 113. [ The image size information may be obtained based on the number of unit pixels on the image sensor 121 corresponding to the image area of the light source. The position information obtaining unit 123 may derive the distance information from the light receiver 120 to each of the plurality of light sources 113 based on the image size information of each of the plurality of light sources 113. [

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 광원의 이미지 크기 정보를 기반으로 거리 정보를 도출하는 방법을 설명하기 위한 도면이다. 3 is a diagram illustrating a method of deriving distance information based on image size information of a light source according to an embodiment of the present invention.

일 실시예로, 복수의 광원들(113)의 크기가 서로 동일한 경우, 위치정보 획득부(123)는 복수의 광원들(113) 각각의 이미지 크기 정보에 기초하여 복수의 광원들(113) 각각까지의 상대 거리를 도출할 수 있다. 상대 거리는 광수신 장치(120)로부터 복수의 광원들(113) 각각까지의 거리의 비를 말한다. 상대 거리는 다음 수학식 1에 따라 계산될 수 있다. The position information obtaining unit 123 may obtain the position information of each of the plurality of light sources 113 based on the image size information of each of the plurality of light sources 113 Can be derived. The relative distance refers to the ratio of the distance from the light receiving device 120 to each of the plurality of light sources 113. The relative distance can be calculated according to the following equation (1).

Figure 112017131375282-pat00003
Figure 112017131375282-pat00003

여기서, ni는 광원의 이미지 영역에 대응하는 이미지 센서상의 단위 픽셀의 개수이다. Here, n i is the number of unit pixels on the image sensor corresponding to the image area of the light source.

다른 실시예로, 위치정보 획득부(123)는 이미지로부터 복수의 광원들(113) 각각의 크기 정보를 획득할 수 있으며, 복수의 광원들(113) 각각의 크기 정보 및 이미지 크기 정보에 기초하여 복수의 광원들(113) 각각까지의 절대 거리를 도출할 수 있다. 여기서 광원의 크기 정보는 광원의 면적 정보를 포함할 수 있다. 절대 거리는 다음 수학식 2에 따라 계산될 수 있다. In another embodiment, the positional information obtaining unit 123 may obtain size information of each of the plurality of light sources 113 from the image, and based on the size information and the image size information of each of the plurality of light sources 113 The absolute distance to each of the plurality of light sources 113 can be derived. Here, the size information of the light source may include the area information of the light source. The absolute distance can be calculated according to the following equation (2).

Figure 112017131375282-pat00004
Figure 112017131375282-pat00004

여기서, F는 이미지 센서의 초점 거리, ρ는 이미지 센서의 단위 픽셀 길이, A는 광원의 면적, ni는 광원의 이미지 영역에 대응하는 이미지 센서상의 단위 픽셀의 개수이다. Here, F is the focal length of the image sensor, p is the unit pixel length of the image sensor, A is the area of the light source, and n i is the number of unit pixels on the image sensor corresponding to the image area of the light source.

위치정보 획득부(123)는 수학식 1에 따라 계산된 복수의 광원들(113) 각각까지의 상대 거리 또는 수학식 2에 따라 계산된 복수의 광원들(113) 각각까지의 절대 거리를 이용하여 광수신 장치(120)의 위치 정보를 획득할 수 있다. The positional information obtaining unit 123 may calculate the relative distance to each of the plurality of light sources 113 calculated according to Equation 1 or the absolute distance to each of the plurality of light sources 113 calculated according to Equation 2 The position information of the optical receiving apparatus 120 can be obtained.

일 실시예에 있어서, 위치정보 획득부(123)는 복수의 광원들(113) 각각까지의 거리 정보(상대 거리 정보 또는 절대 거리 정보)와, 복수의 광원들(113) 각각의 광원 식별 정보에 포함된 광원 위치 정보를 이용하여 직접 자신의 위치를 추정할 수 있다. In one embodiment, the position information obtaining unit 123 obtains the distance information (relative distance information or absolute distance information) to each of the plurality of light sources 113 and the light source identification information of each of the plurality of light sources 113 And can directly estimate its own position using the included light source position information.

다른 실시예에 있어서, 위치정보 획득부(123)는 복수의 광원들(113) 각각에 대한 광원 식별 정보 및 거리 정보를 광원 서버(130)로 송신할 수 있다. 광원 서버(130)의 위치정보 추정부(132)는 수신한 복수의 광원들(113) 각각에 대한 광원 식별 정보에 기초하여 복수의 광원들(113) 각각의 위치 정보를 추정할 수 있다. 이때, 복수의 광원들(113) 각각에 대한 광원 식별 정보에 위치 정보가 포함되어 있는 경우, 광원 서버(130)는 수신한 광원 식별 정보로부터 광원 위치 정보를 획득할 수 있다. 또는, 광원 서버(130)가 각 광원의 식별 정보에 따른 광원 위치 정보를 미리 구성하여 저장하고 있을 수도 있다. 또는, 복수의 광원들(113)을 별도로 제어하고 관리하는 다른 서버가 존재할 있으며, 이 경우 다른 서버가 각 광원의 식별 정보에 따른 광원 위치 정보를 저장하고 있을 수 있다. 따라서 광원 서버(130)는 복수의 광원들(113) 각각에 대한 광원 식별 정보에 기초해 다른 서버로부터 광원 위치 정보를 수신할 수 있다. 광원 서버(130)는 복수의 광원들(113) 각각의 위치 정보 및 거리 정보를 이용하여 광수신 장치(120)의 위치 정보를 추정할 수 있다. 광수신 장치(120)는 광원 서버(130)로부터 추정된 광수신 장치(120)의 위치 정보를 수신할 수 있다. In another embodiment, the location information obtaining unit 123 may transmit the light source identification information and the distance information for each of the plurality of light sources 113 to the light source server 130. The position information estimation unit 132 of the light source server 130 can estimate the position information of each of the plurality of light sources 113 on the basis of the light source identification information of each of the plurality of light sources 113 received. When the location information is included in the light source identification information of each of the plurality of light sources 113, the light source server 130 may obtain the light source location information from the received light source identification information. Alternatively, the light source server 130 may previously store the light source position information according to the identification information of each light source. Alternatively, there is another server for separately controlling and managing the plurality of light sources 113. In this case, another server may store light source location information according to the identification information of each light source. Accordingly, the light source server 130 can receive the light source position information from the different server based on the light source identification information for each of the plurality of light sources 113. The light source server 130 can estimate the position information of the optical receiver 120 using the position information and the distance information of each of the plurality of light sources 113. [ The light receiving apparatus 120 may receive the estimated position information of the light receiving apparatus 120 from the light source server 130.

또 다른 실시예에 있어서, 위치정보 획득부(123)나 위치정보 추정부(132)는 복수의 광원들(113) 각각에 대한 이미지의 관점 왜곡(perspective distortion) 정보를 이용하여 광수신 장치(120)의 위치 정보를 추정할 수도 있다. The position information obtaining unit 123 and the position information estimating unit 132 may use the perspective distortion information of the image for each of the plurality of light sources 113 to detect the position of the light receiving device 120 May be estimated.

본 발명에 따른면, 복수의 광원들(113)이 일직선상에 있는 경우, 복수의 광원들(113)을 이용하여 광수신 장치(120)의 일직선상의 위치를 알 수 있다. 예를 들어, 복도와 같은 공간에서 복도의 길이 방향으로 복수의 광원들(113)이 일렬로 나열된 경우, 이미지 센서(121)의 FOV 내에 복수의 광원들(113)이 보이면 복도의 길이 방향으로 어느 위치에 광수신 장치(120)가 있는지 알 수 있다. 이때, 광원까지의 절대 거리를 이용하는 경우, 이미지 센서(121)의 FOV 내에 두 개 이상의 광원이 있으면 광수신 장치(120)의 일직선상의 위치를 추정할 수 있다. 광원까지의 상대 거리를 이용하는 경우, 이미지 센서(121)의 FOV 내에 일직선상에 있는 세 개 이상의 광원이 있으면 광수신 장치(120)의 일직선상의 위치를 추정할 수 있다. In the case where the plurality of light sources 113 are on a straight line, the position of the light receiving device 120 on the straight line can be known by using the plurality of light sources 113 according to the present invention. For example, when a plurality of light sources 113 are arranged in a row in a hallway-like space in a hall-like space, if a plurality of light sources 113 are visible in the FOV of the image sensor 121, It is possible to know whether or not the optical receiver 120 exists in the position. In this case, when the absolute distance to the light source is used, the position on the straight line of the light receiver 120 can be estimated if there are two or more light sources in the FOV of the image sensor 121. In the case of using the relative distance to the light source, it is possible to estimate the position on the straight line of the light receiving device 120 if there are three or more light sources in a straight line in the FOV of the image sensor 121. [

복수의 광원들(113)이 일직선상에 있지 않은 경우, 복수의 광원들(113)을 이용하여 광수신 장치(120)의 3차원 공간상의 위치(3차원 좌표)를 구할 수 있다. 광원까지의 절대 거리를 이용하는 경우, 이미지 센서(121)의 FOV 내에 일직선상에 있지 않은 세 개 이상의 광원이 있으면 광수신 장치(120)의 3차원 공간상의 위치를 추정할 수 있다. 광원까지의 상대 거리를 이용하는 경우, 이미지 센서(121)의 FOV 내에 일직선상에 있지 않은 네 개 이상의 광원이 있으면 광수신 장치(120)의 3차원 공간상의 위치를 추정할 수 있다. (Three-dimensional coordinates) on the three-dimensional space of the light receiving apparatus 120 can be obtained by using the plurality of light sources 113 when the plurality of light sources 113 are not on a straight line. When the absolute distance to the light source is used, it is possible to estimate the position on the three-dimensional space of the light receiving device 120 if there are three or more light sources that are not in line in the FOV of the image sensor 121. In the case of using the relative distance to the light source, if there are four or more light sources that are not in line in the FOV of the image sensor 121, the position of the light receiving device 120 in the three-dimensional space can be estimated.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 카메라 통신을 이용하는 위치 추정 방법을 적용하여 광수신 장치의 위치를 추정하는 일례를 나타낸 도면이다. 4 is a diagram illustrating an example of estimating a position of a light receiving apparatus by applying a position estimation method using optical camera communication according to an embodiment of the present invention.

도 4에서는 이미지 센서(121)의 FOV 내에 세 개의 광원(P1, P2, P3)이 존재하고, 세 개의 광원(P1, P2, P3)은 일직선상에 위치되어 있는 것으로 가정한다. 또한, 설명의 편의를 위해 각 광원(P1, P2, P3)의 X 좌표는 동일하고 Y 좌표는 다르게 설정하였으며, 세 개의 광원(P1, P2, P3)이 동일한 높이를 가지므로 Z 좌표는 계산에서 제외하는 것으로 한다. 4, it is assumed that there are three light sources P 1 , P 2 and P 3 in the FOV of the image sensor 121 and three light sources P 1 , P 2 and P 3 are located on a straight line do. For convenience of explanation, the X coordinates of the respective light sources P 1 , P 2 and P 3 are the same and the Y coordinates are different, and the three light sources P 1 , P 2 and P 3 have the same height Z coordinate is excluded from the calculation.

예를 들어, 각 광원(P1, P2, P3)의 좌표는 P1(200, 0), P2(200, 150), P3(200, 300)이고, 각 광원(P1, P2, P3) 사이의 거리는 동일하다. 여기서 각 광원(P1, P2, P3)의 좌표 정보는 광원 식별 정보에 기초하여 획득될 있다. 이때, 광수신 장치(120)가 P1(200, 0)과 P2(200, 150) 사이에 위치하되, P2(200, 150) 보다 P1(200, 0)에 더 가깝게 위치하고, P3(200, 300)으로부터 멀리 떨어져 있는 경우를 고려해 보자. For example, each of the light sources (P 1, P 2, P 3) coordinates P 1 (200, 0), P 2 (200, 150), P 3 (200, 300) , and each of the light sources (P 1, the P 2 , P 3 ) are the same. Here, the coordinate information of each light source (P 1 , P 2 , P 3 ) is obtained based on the light source identification information. At this time, the light receiving device 120, but is located between P 1 (200, 0) and P 2 (200, 150), P 2 disposed closer to P 1 (200, 0) than that (200, 150), P 3 (200, 300).

본 발명에 따르면, 이미지 센서(121)로부터 각 광원(P1, P2, P3)까지의 거리 정보는 각 광원(P1, P2, P3)의 이미지 크기 정보, 즉 각 광원(P1, P2, P3)의 이미지 영역에 대응하는 이미지 센서(121)상의 단위 픽셀의 개수를 기반으로 구할 수 있다. 예컨대 이미지 센서(121)로부터 P1(200, 0)이 가장 가까이에 위치하여 있으므로 P1(200, 0)의 이미지 영역의 크기가 가장 크게 나타날 것이다.According to the invention, the image size information, that is, each light source of the distance information from the image sensor 121 to the respective light sources (P 1, P 2, P 3) are each of the light sources (P 1, P 2, P 3), (P 1 , P 2 , and P 3 ) corresponding to the image area of the image sensor 121. Because the example is located near the P 1 (200, 0) from the image sensor 121, the size of the image area P 1 (200, 0) will appear most significantly.

따라서 수학식 1에 따라 각 광원(P1, P2, P3)까지의 상대 거리를 도출하면, P1(200, 0)까지의 거리가 32000k, P2(200, 150)까지의 거리가 33605k, P3(200, 300)까지의 거리가 41037k로 계산될 수 있다(k는 비례상수). 이러한 각 광원(P1, P2, P3)까지의 상대 거리를 기반으로 광수신 장치(120)가 세 개의 광원(P1, P2, P3)이 배열된 길이 방향으로 P1(200, 0)로부터 40cm 떨어져 있고 P2(200, 150)로부터 110cm 떨어져 있으며, 세 개의 광원(P1, P2, P3)이 배열된 일직선으로부터 317.5cm 떨어져 있다는 것을 알 수 있다.Therefore, if the relative distances to the respective light sources P 1 , P 2 and P 3 are derived according to Equation 1, the distance to P 1 (200, 0) is 32000k and the distance to P 2 (200, 150) 33605k, the distance from P 3 (200, 300) can be calculated as 41037k (k is a proportional constant). Based on the relative distances up to the respective light sources P 1 , P 2 and P 3 , the light receiving apparatus 120 can obtain P 1 (200) in the longitudinal direction in which the three light sources (P 1 , P 2 , P 3 ) , 0), 110 cm from P 2 (200, 150), and 317.5 cm from a straight line in which the three light sources (P 1 , P 2 , P 3 ) are arranged.

만일 수학식 2에 따라 각 광원(P1, P2, P3)까지의 절대 거리를 도출하면, P1(200, 0)까지의 거리가 320cm, P2(200, 150)까지의 거리가 336.05cm, P3(200, 300)까지의 거리가 410.37 cm로 계산될 수 있다. 이러한 각 광원(P1, P2, P3)까지의 절대 거리 중 두 값만 이용해도 위와 같이 광수신 장치(120)가 세 개의 광원(P1, P2, P3)이 배열된 길이 방향으로 P1(200, 0)로부터 40cm 떨어져 있고 P2(200, 150)로부터 110cm 떨어져 있으며, 세 개의 광원(P1, P2, P3)이 배열된 일직선으로부터 317.5cm 떨어져 있다는 것을 알 수 있다.If the absolute distance to each of the light sources P 1 , P 2 and P 3 is derived according to Equation 2, the distance to P 1 (200, 0) is 320 cm and the distance to P 2 (200, 150) 336.05 cm, and the distance to P 3 (200, 300) can be calculated as 410.37 cm. Even if only two of the absolute distances to the respective light sources P 1 , P 2 and P 3 are used, the light receiving device 120 may be arranged in the longitudinal direction in which the three light sources P 1 , P 2 and P 3 are arranged It can be seen that it is 40 cm away from P 1 (200, 0), 110 cm away from P 2 (200, 150) and 317.5 cm away from the straight line in which the three light sources (P 1 , P 2 , P 3 ) are arranged.

여기서 P1(200, 0)이 원점에 위치한 것으로 간주하면, 광수신 장치(120)의 좌표가 이 원점에 대해 계산될 수 있다. 즉, 광수신 장치(120)의 위치의 (X, Y, Z) 좌표는 (200, 40, 317.5)로 추정될 수 있다. If it is assumed that P 1 (200, 0) is located at the origin, the coordinates of the light receiving apparatus 120 can be calculated for this origin. That is, the (X, Y, Z) coordinates of the position of the optical receiver 120 can be estimated as (200, 40, 317.5).

본 발명은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 마그네틱 저장 매체, 광학적 판독 매체 등 모든 저장매체를 포함한다. 또한, 본 발명에서 사용되는 메시지의 데이터 포맷을 기록 매체에 기록하는 것이 가능하다.The present invention can also be embodied as computer-readable codes on a computer-readable recording medium. The computer-readable recording medium includes all storage media such as a magnetic storage medium, an optical reading medium, and the like. It is also possible to record the data format of the message used in the present invention on a recording medium.

지금까지 본 발명에 대하여 도면에 도시된 바람직한 실시예들을 중심으로 상세히 살펴보았다. 이러한 실시예들은 이 발명을 한정하려는 것이 아니라 예시적인 것에 불과하며, 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 전술한 설명이 아니라 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해서 정해져야 할 것이다. 비록 본 명세서에 특정한 용어들이 사용되었으나 이는 단지 본 발명의 개념을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 본 발명의 각 단계는 반드시 기재된 순서대로 수행되어야 할 필요는 없고, 병렬적, 선택적 또는 개별적으로 수행될 수 있다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 본질적인 기술사상에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형 형태 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 균등물은 현재 공지된 균등물뿐만 아니라 장래에 개발될 균등물 즉 구조와 무관하게 동일한 기능을 수행하도록 발명된 모든 구성요소를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.The present invention has been described in detail with reference to the preferred embodiments shown in the drawings. These embodiments are to be considered as illustrative rather than limiting, and should be considered in an illustrative rather than a restrictive sense. The true scope of protection of the present invention should be determined by the technical idea of the appended claims rather than the above description. Although specific terms are used herein, they are used for the purpose of describing the concept of the present invention only and are not used to limit the scope of the present invention described in the claims or the claims. Each step of the present invention need not necessarily be performed in the order described, but may be performed in parallel, selectively, or individually. It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. It is to be understood that the equivalents include all components that are invented in order to perform the same function irrespective of the currently known equivalents as well as the equivalents to be developed in the future.

Claims (23)

광학 카메라 통신(Optical Camera Communication; OCC)을 이용하는 위치 추정 방법에 있어서,
광수신 장치가 이미지 센서로부터 복수의 광원들을 촬영한 이미지를 수신하는 단계;
상기 광수신 장치가 OCC 통신 방식을 이용해 상기 이미지로부터 상기 복수의 광원들 각각의 광원 식별 정보를 획득하는 단계;
상기 광수신 장치가 상기 이미지 센서 상의 단위 픽셀의 개수를 기반으로 상기 복수의 광원들 각각의 이미지 크기 정보를 획득하는 단계;
상기 광수신 장치가 상기 복수의 광원들 각각의 이미지 크기 정보를 비교하여 상기 광수신 장치로부터 상기 복수의 광원들 각각까지의 상대 거리를 도출하는 단계; 및
상기 광수신 장치가 상기 복수의 광원들 각각에 대한 상기 광원 식별 정보 및 상기 복수의 광원들 각각까지의 상대 거리에 기초하여 상기 광수신 장치의 위치 정보를 획득하는 단계를 포함하고,
상기 이미지 크기 정보는 상기 복수의 광원들 각각의 물리적 크기 정보가 아니라 상기 이미지 센서에 의해 센싱된 복수의 광원들 각각의 크기 정보이고, 상기 상대 거리는 상기 광원의 이미지 영역에 대응하는 상기 이미지 센서 상의 단위 픽셀의 개수의 제곱근 값에 반비례하도록 결정되고, 상기 복수의 광원들의 물리적 크기는 서로 동일한 것을 특징으로 하는 위치 추정 방법. A position estimation method using optical camera communication (OCC)
Receiving an image of a plurality of light sources from an image sensor;
The light receiving apparatus obtaining the light source identification information of each of the plurality of light sources from the image using an OCC communication method;
Obtaining the image size information of each of the plurality of light sources based on the number of unit pixels on the image sensor;
Comparing the image size information of each of the plurality of light sources to derive a relative distance from the light receiver to each of the plurality of light sources; And
And the optical receiving apparatus obtaining positional information of the optical receiver based on the light source identification information for each of the plurality of light sources and the relative distance to each of the plurality of light sources,
Wherein the image size information is size information of each of the plurality of light sources sensed by the image sensor, not the physical size information of each of the plurality of light sources, and the relative distance is a unit of the image sensor corresponding to the image area of the light source Wherein the plurality of light sources are determined to be in inverse proportion to the square root value of the number of pixels, and the physical sizes of the plurality of light sources are equal to each other. 제1항에 있어서,
상기 복수의 광원들 각각의 광원 식별 정보는 해당 광원의 위치 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 위치 추정 방법.The method according to claim 1,
Wherein the light source identification information of each of the plurality of light sources includes position information of the light source. 제1항에 있어서,
상기 광수신 장치의 위치 정보를 획득하는 단계는,
상기 광수신 장치가 상기 복수의 광원들 각각에 대한 광원 식별 정보 및 상기 복수의 광원들 각각까지의 상대 거리를 광원 서버로 송신하는 단계; 및
상기 광수신 장치가 상기 광원 서버로부터 상기 복수의 광원들 각각에 대한 상기 광원 식별 정보 및 상기 상대 거리를 이용하여 추정한 상기 광수신 장치의 위치 정보를 수신하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 위치 추정 방법.The method according to claim 1,
Wherein the step of acquiring the position information of the light receiving apparatus comprises:
Transmitting light source identification information for each of the plurality of light sources and a relative distance to each of the plurality of light sources to the light source server; And
And receiving the position information of the light receiving apparatus estimated by using the light source identification information and the relative distance for each of the plurality of light sources from the light source server, Way. 삭제delete 삭제delete 광학 카메라 통신(Optical Camera Communication; OCC)을 이용하는 위치 추정 방법에 있어서,
광수신 장치가 이미지 센서로부터 복수의 광원들을 촬영한 이미지를 수신하는 단계;
상기 광수신 장치가 OCC 통신 방식을 이용해 상기 이미지로부터 상기 복수의 광원들 각각의 광원 식별 정보 및 상기 복수의 광원들 각각의 물리적 크기 정보를 획득하는 단계;
상기 광수신 장치가 상기 이미지 센서 상의 단위 픽셀의 개수를 기반으로 상기 복수의 광원들 각각의 이미지 크기 정보를 획득하는 단계;
상기 광수신 장치가 상기 복수의 광원들 각각의 상기 물리적 크기 정보 및 상기 이미지 크기 정보를 비교하여 상기 광수신 장치로부터 상기 복수의 광원들 각각까지의 절대 거리를 도출하는 단계; 및
상기 광수신 장치가 상기 복수의 광원들 각각에 대한 상기 광원 식별 정보 및 상기 복수의 광원들 각각까지의 절대 거리에 기초하여 상기 광수신 장치의 위치 정보를 획득하는 단계를 포함하고,
상기 절대 거리는 상기 광원의 이미지 영역에 대응하는 상기 이미지 센서 상의 단위 픽셀의 개수의 제곱근 값에 반비례하도록 결정되고, 상기 이미지 크기 정보는 상기 복수의 광원들 각각의 물리적 크기 정보가 아니라 상기 이미지 센서에 의해 센싱된 상기 복수의 광원들 각각의 크기 정보인 것을 특징으로 하는 위치 추정 방법. A position estimation method using optical camera communication (OCC)
Receiving an image of a plurality of light sources from an image sensor;
Obtaining the light source identification information of each of the plurality of light sources and physical size information of each of the plurality of light sources from the image using the OCC communication method;
Obtaining the image size information of each of the plurality of light sources based on the number of unit pixels on the image sensor;
Comparing the physical size information and the image size information of each of the plurality of light sources to derive an absolute distance from the optical receiver to each of the plurality of light sources; And
Wherein the light receiving device obtains the light source identification information for each of the plurality of light sources and the absolute distance to each of the plurality of light sources to obtain the position information of the light receiving device,
Wherein the absolute distance is determined to be in inverse proportion to the square root value of the number of unit pixels on the image sensor corresponding to the image area of the light source, and the image size information is not the physical size information of each of the plurality of light sources, And the size information of each of the plurality of light sources sensed. 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 상대 거리는 다음 식에 따라 계산되는 것을 특징으로 하는 위치 추정 방법.
Figure 112018119771694-pat00005

(여기서, ni는 광원의 이미지 영역에 대응하는 이미지 센서상의 단위 픽셀의 개수)The method according to claim 1,
Wherein the relative distance is calculated according to the following equation.
Figure 112018119771694-pat00005

(Where n i is the number of unit pixels on the image sensor corresponding to the image area of the light source) 제6항에 있어서,
상기 절대 거리는 다음 식에 따라 계산되는 것을 특징으로 하는 위치 추정 방법.
Figure 112017131375282-pat00006

(여기서, F는 이미지 센서의 초점 거리, ρ는 이미지 센서의 단위 픽셀 길이, A는 광원의 면적, ni는 광원의 이미지 영역에 대응하는 이미지 센서상의 단위 픽셀의 개수)The method according to claim 6,
Wherein the absolute distance is calculated according to the following equation.
Figure 112017131375282-pat00006

(Where F is the focal length of the image sensor, p is the unit pixel length of the image sensor, A is the area of the light source, and n i is the number of unit pixels on the image sensor corresponding to the image area of the light source) 제1항에 있어서,
상기 복수의 광원들은 일직선상에 배치되어 있고,
상기 광수신 장치의 위치 정보를 획득하는 단계는,
상기 복수의 광원들 중 세 개의 광원들 각각까지의 상대 거리에 기초하여 상기 광수신 장치의 상기 일직선 방향으로의 위치 정보를 획득하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 위치 추정 방법.The method according to claim 1,
Wherein the plurality of light sources are arranged in a straight line,
Wherein the step of acquiring the position information of the light receiving apparatus comprises:
And obtaining position information in the straight line direction of the light receiving device based on a relative distance to each of the three light sources of the plurality of light sources. 제2항에 있어서,
상기 광수신 장치가 상기 광수신 장치의 위치 정보를 기반으로 칼만 필터를 이용하여 상기 광수신 장치의 다음 가능한 위치를 예측하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 위치 추정 방법.3. The method of claim 2,
And estimating a next possible position of the optical receiver using the Kalman filter based on the position information of the optical receiver. 제3항에 있어서,
상기 광원 서버가 상기 광수신 장치의 위치 정보를 기반으로 칼만 필터를 이용하여 상기 광수신 장치의 다음 가능한 위치를 예측하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 위치 추정 방법. The method of claim 3,
And the light source server estimating a next possible position of the optical receiver using a Kalman filter based on the position information of the optical receiver. 제12항에 있어서,
상기 광원 서버가 상기 광수신 장치의 위치 정보 및 상기 광수신 장치의 다음 가능한 위치를 업데이트하여 저장하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 위치 추정 방법.13. The method of claim 12,
And updating and storing the location information of the optical receiver and the next available location of the optical receiver. 제3항에 있어서,
상기 광원 서버로 송신하는 단계는,
상기 광수신 장치가 전파를 이용한 무선 통신을 통해 상기 복수의 광원들 각각에 대한 광원 식별 정보 및 상기 복수의 광원들 각각까지의 상대 거리를 상기 광원 서버로 송신하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 위치 추정 방법.The method of claim 3,
Wherein the step of transmitting to the light source server comprises:
And transmitting the light source identification information for each of the plurality of light sources and the relative distance to each of the plurality of light sources to the light source server through wireless communication using radio waves by the light receiving apparatus Estimation method. 제3항에 있어서,
상기 광수신 장치의 위치 정보를 수신하는 단계는,
상기 광수신 장치가 전파를 이용한 무선 통신을 통해 상기 광수신 장치의 위치 정보를 상기 광원 서버로부터 수신하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 위치 추정 방법. The method of claim 3,
Wherein the step of receiving the position information of the light receiving apparatus comprises:
And receiving the position information of the light receiving device from the light source server through wireless communication using radio waves. 제1항에 있어서,
상기 광수신 장치의 위치 정보를 획득하는 단계는,
상기 광수신 장치가 상기 복수의 광원들 각각에 대한 이미지의 관점 왜곡 (perspective distortion) 정보를 이용하여 상기 광수신 장치의 위치 정보를 획득하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 위치 추정 방법. The method according to claim 1,
Wherein the step of acquiring the position information of the light receiving apparatus comprises:
Wherein the light receiving apparatus obtains position information of the light receiving apparatus by using perspective distortion information of an image for each of the plurality of light sources. 제1항에 있어서,
광송신 장치가 상기 복수의 광원들 각각에 대한 상기 광원의 식별 정보를 포함하는 광신호를 생성하는 단계; 및
상기 광송신 장치가 상기 광신호를 상기 복수의 광원들 각각을 통해 송출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 위치 추정 방법. The method according to claim 1,
The optical transmitting apparatus generating an optical signal including identification information of the light source for each of the plurality of light sources; And
And the optical transmission apparatus transmitting the optical signal through each of the plurality of light sources. 삭제delete 광학 카메라 통신(Optical Camera Communication; OCC)을 이용하는 광수신 장치에 있어서,
이미지 센서로부터 복수의 광원들을 촬영한 이미지를 수신하고, OCC 통신 방식을 이용해 상기 이미지로부터 상기 복수의 광원들 각각의 광원 식별 정보를 획득하는 데이터 처리부; 및
상기 이미지 센서 상의 단위 픽셀의 개수를 기반으로 상기 복수의 광원들 각각의 이미지 크기 정보를 획득하고, 상기 복수의 광원들 각각의 이미지 크기 정보를 비교하여 상기 복수의 광원들 각각까지의 상대 거리를 도출하고, 상기 복수의 광원들 각각에 대한 광원 식별 정보 및 상기 복수의 광원들 각각까지의 상대 거리에 기초하여 상기 광수신 장치의 위치 정보를 획득하는 위치정보 획득부를 포함하고,
상기 상대 거리는 상기 광원의 이미지 영역에 대응하는 상기 이미지 센서 사으이 단위 픽셀의 개수의 제곱근 값에 반비례하도록 결정되고, 상기 복수의 광원들은 크기가 서로 동일한 것을 특징으로 하는 광수신 장치. A light receiving apparatus using optical camera communication (OCC)
A data processing unit receiving an image of a plurality of light sources taken from an image sensor and obtaining light source identification information of each of the plurality of light sources from the image using an OCC communication method; And
Acquiring image size information of each of the plurality of light sources based on the number of unit pixels on the image sensor, comparing the image size information of each of the plurality of light sources, and deriving a relative distance to each of the plurality of light sources And a position information acquiring unit for acquiring position information of the optical receiver based on light source identification information for each of the plurality of light sources and a relative distance to each of the plurality of light sources,
Wherein the relative distance is determined to be inversely proportional to the square root of the number of unit pixels of the image sensor corresponding to the image area of the light source, and the plurality of light sources are equal in size. 삭제delete 광학 카메라 통신(Optical Camera Communication; OCC)을 이용하는 위치 추정 시스템에 있어서,
이미지 센서로부터 복수의 광원들을 촬영한 이미지를 수신하고, OCC 통신 방식을 이용해 상기 이미지로부터 상기 복수의 광원들 각각의 광원 식별 정보를 획득하고, 상기 이미지 센서 상의 단위 픽셀의 개수를 기반으로 상기 복수의 광원들 각각의 이미지 크기 정보를 획득하고, 상기 복수의 광원들 각각의 이미지 크기를 비교하여 상기 복수의 광원들 각각까지의 상대 거리를 도출하고, 상기 복수의 광원들 각각에 대한 광원 식별 정보 및 상기 복수의 광원들 각각까지의 상대 거리를 광원 서버로 전송하고, 상기 상대 거리는 상기 광원의 이미지 영역에 대응하는 상기 이미지 센서 상의 단위 픽셀의 개수의 제곱근 값에 반비례하도록 결정되는 광수신 장치; 및
상기 광수신 장치로부터 복수의 광원들 각각에 대한 광원 식별 정보 및 상대 거리를 수신하고, 상기 복수의 광원들 각각에 대한 광원 식별 정보 및 상기 복수의 광원들 각각까지의 상대 거리에 기초하여 상기 복수의 광원들 각각의 위치 정보를 획득하고, 상기 복수의 광원들 각각에 대한 위치 정보 및 상기 복수의 광원들 각각까지의 상대 거리를 이용하여 상기 광수신 장치의 위치 정보를 추정하는 광원 서버를 포함하는 것을 특징으로 하는 위치 추정 시스템. 1. A position estimation system using optical camera communication (OCC)
A method of receiving an image of a plurality of light sources from an image sensor, obtaining light source identification information of each of the plurality of light sources from the image using an OCC communication method, The method includes obtaining image size information of each of the light sources, comparing the image sizes of the plurality of light sources, deriving a relative distance to each of the plurality of light sources, Wherein the relative distance to each of the plurality of light sources is determined to be inversely proportional to the square root of the number of unit pixels on the image sensor corresponding to the image area of the light source; And
A light receiving unit for receiving the light source identification information and the relative distance for each of the plurality of light sources from the light receiving apparatus and for receiving the light source identification information for each of the plurality of light sources and the relative distance to each of the plurality of light sources, And a light source server for obtaining positional information of each of the light sources and estimating positional information of the optical receiver using the positional information of each of the plurality of light sources and the relative distance to each of the plurality of light sources Characterized in that the position estimation system comprises: 삭제delete 제1항의 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위하여 기록매체에 저장된 컴퓨터프로그램.15. A computer program stored on a recording medium for causing a computer to execute the method of claim 1.
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