KR102058626B1 - 지형변화량 가시화 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에서는 드론에서 촬영한 촬영영상들을 이용하여 시간에 따른 지형의 변화량을 시각적으로 표시하고, 지형의 부피 변화량을 수치화하여 진행 상태를 파악하고자 한다.

Description

지형변화량 가시화 방법 및 장치{Method and Device for visualizing the change in topography}

본 발명은 드론을 이용하여 지형변화량을 가시화하는 방법 및 장치에 관한 것이다.

건설 현장이나, 재난이 발생하는 지역, 온난화로 지형이 변화하는 지형에 대한 기간별 변화를 정확하게 알고자 하는 경우 항공 영상을 이용하기에는 여러가지 제약이 있는 상황이다.

KR 10-1797006 B1

본 발명에서는 시간에 따른 지형의 변화량을 시각적으로 표시하고, 지형의 부피 변화량을 수치화 하여 진행 상태를 파악하고자 한다.

본 발명의 바람직한 일 실시예로서, 지형변화량 가시화 방법은 t1 시간에 촬영한 기준영상에서 검출된 특징점들의 GPS 좌표와 tn(t2,t3,t4,...) 시간에 촬영한 비교영상에서 검출된 특징점들의 GPS 좌표 중 대응되는 GPS좌표들을 매핑하는 단계; 기준영상의 수치표면자료(DSM, Digital Surface Model)과 비교영상의 수치표면자료를 비교하는 단계; 및 상기 비교하는 단계에서 변경이 발생한 영역을 표시하는 단계; 를 포함하고, 상기 표시하는 단계는 상기 기준영상 위에 상기 비교영상이 스크롤 오버랩되도록 표시하여 사용자의 입력에 따라 상기 기준영상 위에 상기 비교영상이 부분 또는 전체로 오버랩되며 오버랩된 영역 위에 상기 변경이 발생한 영역을 표시하는 제 1 표시방법, 화면을 분할하여 상기 기준영상과 상기 비교영상을 분할하여 표시하는 제 2 표시방법 중 적어도 하나를 선택하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 지형변화량 가시화 방법은 상기 변경이 발생한 영역 중 변화량을 검출하고자 하는 영역을 표시하면 표시된 영역의 부피량 변화를 표시하는 단계를 더 포함한다.

바람직하게, 지형변화량 가시화 방법은 변화량을 검출하고자 하는 영역에 대응하는 기준영상에서 수치표면자료의 고도값과 상기 변화량을 검출하고자 하는 영역에 대응하는 비교영상에서 수치표면자료의 고도값을 각각 검출하고, 상기 변화량을 검출하고자 하는 영역의 표면에 대해 상기 기준영상에서 수치표면자료의 고도값과 상기 비교영상에서 수치표면자료의 고도값의 차이를 기초로 적분하여 부피량 변화를 파악하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 지형변화량 가시화 방법은 인터페이스를 통해 사용자가 상기 변화량을 검출하고자 하는 영역을 설정하며, 사용자가 상기 변화량을 검출하고자 하는 영역을 직선형태로 설정하거나 또는 곡선형태로 설정이 가능하고, 상기 사용자가 상기 변화량을 검출하고자 하는 영역을 설정할 때마다 상기 부피량 변화가 계산되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 지형변화량 가시화 방법은 사용자가 상기 변화량을 검출하고자 하는 영역을 설정하면 시간의 경과에 따른 부피량 변화 히스토리가 표시되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 바람직한 일 실시예로서, 지형변화량 가시화 장치는 임의의 영역을 드론으로 촬영한 기준영상과 다른 시간에 상기 임의의 영역을 촬영한 비교영상을 매핑하는 매핑부; 상기 기준영상의 수치표면자료와 상기 비교영상의 수치표면자료를 비교하는 DSM비교부; 및 상기 비교결과 변경이 발생한 영역을 표시하는 변경사항표시부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서는 시간에 따른 지형의 변화량을 시각적으로 표시하고, 지형의 부피 변화량을 수치화 하여 변화 진행 상태를 파악할 수 있는 효과가 있다.

본 발명의 바람직한 일 실시예에서는 건설현장 등에서 토공량의 이동을 모니터링하고, 기반을 세울때 레벨값을 기준으로 초과된 부분과 미달된 부분을 시각적으로 확인이 가능한 효과가 있다.

도 1 은 본 발명의 바람직한 일 실시예로서, 지형변화량 가시화 장치의 내부 구성도를 도시한다.
도 2 는 본 발명의 바람직한 일 실시예로서, 지형변화량 가시화 장치에서 이용하는 기준영상을 나타내고, 도 3 내지 5는 비교영상을 나타낸다.
도 6 은 본 발명의 바람직한 일 실시예로서, 지형변화량 가시화 장치에서 기준선(레벨값)을 기준으로 초과된 영역과 미달된 영역을 각각 도시한다.
도 7 내지 8 은 본 발명의 바람직한 일 실시예로서, 지형변화량 가시화 장치에서 표현방법의 일 예를 각각 도시한다.
도 9 는 본 발명의 바람직한 일 실시예로서, 지형변화량 가시화 방법의 흐름도를 도시한다.

이하에서는 도면을 참고하여 기술한다.

도 1 은 본 발명의 바람직한 일 실시예로서, 지형변화량 가시화 장치의 내부 구성도를 도시한다.

지형변화량 가시화장치(100)는 매핑부(110), DSM비교부(120), 변경사항표시부(130)를 포함하고, 부피량변화표시부(140)를 더 포함할 수 있다.

매핑부(110)는 임의의 영역을 드론을 이용하여 촬영한 기준영상과 다른 시간에 상기 임의의 영역을 드론을 이용하여 촬영한 비교영상을 매핑한다. 본 발명의 바람직한 일 실시예로서, 매핑부(110)는 GNSS(Global Navigation Satellite System) 측량을 통해 취득한 지상기준점(GCP; Ground Control Point)을 사용하여 영상에 대한 좌표매칭을 수행할 수 있다. 기준영상의 일 예로 도 2 를, 비교영상의 일 예로 도 3 내지 5를 참고한다.

본 발명의 바람직한 일 실시예로서, 드론은 비행 가능한 비행 본체, 비행 본체에 탑재되어 주변을 촬영하는 영상촬영장치, 비행 본체에 탑재된 통신 모듈, 그리고 비행 본체의 비행 동작을 제어하고, 영상촬영장치에서 촬영한 영상을 상기 통신 모듈을 통해 전송하는 제어부를 포함할 수 있다.

매핑부(110)는 t1 시간에 촬영한 기준영상에서 추출된 특징점들의 GPS 좌표 정보와 t2, t3, t4,,,,tn 시간에 촬영한 비교영상에서 추출된 특징점들 중 대응하는 GPS 좌표 정보를 매핑한다.

본 발명의 바람직한 일 실시예에서, 기준영상과 비교영상은 수요자가 요청한 영역에 대해 촬영할 수 있으며, 적어도 하나 이상의 드론을 이용하여 촬영한 영상을 통합하여 생성할 수 있다. 또한, 기준영상과 비교영상의 해상도는 수요자의 요청에 따라 상이하게 변경될 수 있다. 또한, 기준영상과 비교영상을 촬영하는 촬영시기, 촬영 간격, 촬영 날짜 등도 수요자의 요청에 따라 상이하게 변경될 수 있다.

DSM비교부(120)는 기준영상과 적어도 하나의 비교영상 간에 GPS 좌표가 매핑된 이후, 기준영상의 수치표면자료(DSM, Digital Surface Model)과 비교영상의 수치표면자료를 비교하여, 기준영상과 비교영상 간의 변화량을 도출한다. 본 발명의 바람직한 일 실시예에서는 수치표면자료의 고도를 비교하여 비교하는 예시를 개시하였으나, 수치표면자료 외에 등고선 정보 등을 이용할 수 있다.

본 발명의 바람직한 일 실시예로서, DSM 비교부(120)는 도 2에 도시된 기준영상과 t2시간에 촬영된 도 3 에 도시된 비교영상 간에 변화량(310, 320, 330)을 표시할 수 있다.

본 발명의 바람직한 일 실시예로서, DSM 비교부(120)는 도 2에 도시된 기준영상과 t3시간에 촬영된 도 4 에 도시된 비교영상 간에 변화량(410, 420, 430)을 표시할 수 있다. 또한, 비교영상 위에 부피량 변화(411, 421, 431)을 수치로 변환하여 더 표시할 수 있다.

본 발명의 바람직한 일 실시예로서, DSM 비교부(120)는 도 2에 도시된 기준영상과 t4시간에 촬영된 도 5 에 도시된 비교영상 간에 변화량(510, 520, 530)을 표시할 수 있다. 또한, 변화가 발생한 영역들 중(510, 520, 530) 일부 영역 위에 변화량을 파악하고자 하는 영역을 설정하면(521), 설정한 영역의 부피량이 수치로 표시될 수 있다(522). 본 발명의 또 다른 바람직한 일 실시예에서 DSM비교부(120)는 비교영상을 실시간으로 촬영하면서, 상기 기준영상과의 변화량을 실시간으로 비교하도록 구현될 수 있다.

변경사항표시부(130)는 DSM비교부(120)의 비교결과를 기초로 기준영상과 비교영상 간에 변경이 발생한 영역을 색깔, 음영, 수치 등으로 표시할 수 있다. 변경사항표시부(130)는 기준영상과 적어도 하나의 비교영상에서 변화가 발생한 영역의 일부 또는 모두를 표시할 수 있다. 본 발명의 바람직한 일 실시예로서, 변경사항표시부(130)는 기준영상과 비교영상의 DSM을 각각 비교하여 고도가 증가된 영역과 고도가 감소된 영역을 구별하여 표시할 수 있다.

또한, 변경사항표시부(130)는 기준영상과 비교영상의 DSM을 각각 비교하여 고도의 증가 범위에 따라 표시 방식을 다르게 할 수 있다. 일 예로, 1m 단위, 1ft 단위로 음영을 다르게 표시할 수 있다.

본 발명의 바람직한 일 실시예로서, 변경사항표시부(130)는 다양한 표시방법을 이용할 수 있다. 일 실시예로, 변경사항표시부(130)는 제 1 표시방법(132)에 따라 기준영상 위에 비교영상이 스크롤 오버랩되도록 표시할 수 있다. 도 7을 참고하여 설명하면, 기준영상(710)이 하위에 표시되고, 사용자의 마우스 움직임(700), 사용자 입력의 움직임(700) 방향을 따라 기준영상(710) 위에 비교영상(720)의 일부 또는 전부가 오버랩되어 표시될 수 있다. 사용자는 제 1 표시방법(132)에 따라 오버랩되는 영상을 통해 변화가 발생한 영역(701, 702, 703)을 직관적으로 비교할 수 있다.

본 발명의 또 다른 바람직한 일 실시예로서, 변경사항표시부(130)는 제 2 표시방법에 따라 기준영상과 적어도 하나의 비교영상을 한 화면에 표시할 수 있다. 이 경우, 기준영상과 적어도 하나의 비교영상 중 일부 또는 전부를 선택하여 한 화면에 표시할 수 있다. 도 8을 참고하면, 화면을 네 개로 분할하여 일 분할 화면에는 기준영상(810)을 표시하고, 타 분할 화면에는 비교영상(820, 830, 840)을 표시할 수 있다. 이 경우, 각 분할 화면(810,820, 830, 840)은 기준영상과 n개의 비교영상 중 임의의 영상을 선택할 수 있는 인터페이스(850)를 지원할 수 있다. 인터페이스(850)는 원하는 영상을 선택하도록 지원된다.

본 발명의 바람직한 일 실시예로서, 도 8에는 인터페이스(850)를 이용하여 제 1 분할화면(810)에 기준영상(811)을 선택한 경우를 나타내고, 제 2 분할화면(820)에서는 비교영상 1(812), 제 3 분할화면(830)에서는 비교영상2(813), 제 4분할화면(840)에서는 비교영상3(814)을 선택한 일 예가 도시되어 있다.

또 다른 일 실시예로서, 분할 화면이 다수개인 경우, 분할 화면을 시간순으로 소팅하여 정렬할 수 있다. 본 발명의 바람직한 일 실시예에서는 정렬의 기준으로 시간을 지정하였으나, 부피변화량 기준 등과 같이 다양한 변형이 가능함을 유의하여야 한다.

본 발명의 바람직한 일 실시예로서, 지형변화량 가시화장치(100)는 부피량 변화표시부(140)를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 바람직한 일 실시예로서, 사용자는 변경사항표시부(130)에서 기준영상과 비교영상을 비교한 결과영상에 추가로 인터페이스를 이용하여 부피량 변화를 알기 원하는 영역을 설정할 수 있다.

본 발명의 또 다른 바람직한 일 실시예로서, 사용자는 비교영상 또는 기준영상과 비교영상이 일부 내지 전부 오버랩된 영상 중 적어도 하나에 인터페이스를 이용하여 원하는 영역을 설정하거나 또는 도 6의 일 실시예와 같이 기준선(610)을 표시할 수 있다. 본 발명의 바람직한 일 실시예에서는 기준선(610)을 기초로 초과된 부분에서는 깎아야 할 량을 표시하고, 부족한 부분에서는 채워야 할 량을 표시하도록 설정이 가능하다.

부피량변화표시부(140)에서는 사용자가 입력한 원하는 영역에 대한 부피량 변화를 수치로 표시할 수 있다. 일 예로, 사용자가 입력한 원하는 영역에 포함된 기준영상의 DSM 고도와 비교영상의 DSM 고도를 비교하여 해당 영역의 부피 증감, 가감을 계산한다.

본 발명의 바람직한 일 실시예로서, 2017년 3월 20일에 촬영된 기준영상의 특징점 A와 특징점 A에 대응하는 2017년 3월 30일에 촬영된 비교영상 내의 특징점 A'이 각각 x, y 좌표는 동일하므로, 부피량변화표시부(140)에서는 A와 A'의 고도차이값을 계산한다. 일 예로, A의 고도값 Z1이 21.43m이고, A'의 고도값 Z1'이 30.43m 인 경우 고도값의 차이 △Z=Z1'-Z1=7m 가 된다.

부피량변화표시부(140)는 부피량 변화를 파악하고자 하는 영역의 표면적 내의 모든 좌표에서 위와 값이 고도값 차이를 구한 후 적분하여 부피량의 변화를 검출할 수 있다.

부피량변화표시부(140)는 부피량이 증가된 경우와 감소된 경우를 각각 다른 색상으로 표시할 수 있다. 또한 증가량, 감소량에 따라 색상, 음영을 상이하게 표시할 수 있다. 또한, 사용자가 입력한 원하는 영역 위에 계산된 부피량을 수치로 표시할 수 있다.

변경사항표시부(130)에서 변화가 표시된 영역 중 일부 영역을 설정하고, 설정한 일부 영역 내에 사용자가 인터페이스를 이용하여 기준선을 입력한 경우, 부피량변화표시부(140)에서는 상기 설정한 일부 영역 내에서 기준선(도 6, 610)을 초과하는 부분과 기준선에 미달하는 부분을 구별되게 표시할 수 있다.

본 발명의 바람직한 일 실시예에서는, 건설 현장 등에서 상기 기준선을 이용하여 기준선을 초과하는 부분에서는 토공량을 줄이고, 기준선에 못미치는 부분에서는 토공량을 늘릴 수 있다. 또한, 기준선과 영상에 표시된 DSM 또는 등고선의 고도 까지의 부피량을 파악하여, 어느 정도 부피량을 제거(cut)하고 추가(fill)해야 하는지 시각적으로 파악할 수 있다.

도 6 을 참고하면, 사용자가 직선형태(610)의 기준선을 입력한 경우, 기준선을 초과하는 영역(620)과 기준선에 도달하지 못하는 영역(630)이 각각 구별되어 표시되고, 또한 기준선을 초과하는 영역의 부피정보(621)와 기준선에 도달하지 못하는 영역의 부피정보(631)가 함께 또는 별도로 표시될 수 있다.

본 발명의 바람직한 일 실시예로서, 부피량변화표시부(140)는 인터페이스를 통해 사용자가 입력한 원하는 영역에 대해 기준영상과 비교영상의 부피량 변화를 계산한다. 이를 위해 기준영상의 표면적을 기준으로 기준영상과 비교영상 간의 DSM 고도 차이를 계산하고, 계산된 고도차이를 적분하여 부피를 계산한다. 주의할 것은, 이는 본 발명의 일 실시예에 해당할 뿐 다양한 변형을 통해 부피량 변화를 계산할 수 있음을 유의하여야 한다.

도 9 는 본 발명의 바람직한 일 실시예로서, 지형변화량 가시화 방법의 흐름도를 도시한다.

지형변화량 가시화 장치는 단말기, 컴퓨터, 노트북, 스마트폰, 웨어러블 장치, 핸드헬드 장치에 구현이 가능하며, 영상처리를 수행하고, 데이터를 송수신하는 통신이 가능한 것을 특징으로 한다. 지형변화량 가시화 장치는 영상처리를 수행하는 제어부에서 특징점 추출, 영상 매칭등의 방법을 이용하여 t1 시간에 촬영한 기준영상에서 검출된 특징점들의 GPS 좌표와 tn 시간에 촬영한 비교영상에서 검출된 특징점들의 GPS 좌표 중 대응되는 GPS좌표들을 매핑한다(S910).

기준영상과 비교영상의 기준좌표 내지 특징점들을 매칭한 후, 기준영상 의 수치표면자료(DSM, Digital Surface Model)와 비교영상의 수치표면자료를 비교한다(S920). 비교결과 변경이 발생한 영역을 색상, 음영, 수치 등 적어도 하나 이상을 이용하여 표시한다(S930).

본 방법발명은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다.

컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광데이터 저장장치 등이 있다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.

이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예를 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 균등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (6)

1. t1 시간에 촬영한 기준영상에서 검출된 특징점들의 GPS 좌표와 tn 시간에 촬영한 비교영상에서 검출된 특징점들의 GPS 좌표 중 대응되는 GPS좌표들을 매핑하는 단계;
   기준영상의 수치표면자료(DSM, Digital Surface Model)와 비교영상의 수치표면자료를 비교하는 단계; 및
   상기 비교하는 단계에서 변경이 발생한 영역을 표시하는 단계; 를 포함하고,
   상기 표시하는 단계는 상기 기준영상 위에 상기 비교영상이 스크롤 오버랩되도록 표시하여 사용자의 입력에 따라 상기 기준영상 위에 상기 비교영상이 부분 또는 전체로 오버랩되며 오버랩된 영역 위에 상기 변경이 발생한 영역을 표시하는 제 1 표시방법, 화면을 분할하여 분할된 화면 각각에 상기 기준 영상과 상기 비교영상을 표시하는 제 2 표시방법 중 적어도 하나를 선택하며,
   상기 제 1 표시방법은 상기 기준영상이 하위에 표시되고, 사용자의 마우스 움직임 또는 사용자 입력의 움직임 방향을 따라 상기 기준영상 위에 상기 비교영상의 일부 또는 전부가 오버랩되어 표시되어, 오버랩되는 영상을 통해 변화가 발생한 영역을 직관적으로 비교하고,
   상기 제 2 표시방법에서 상기 분할된 화면 각각은 상기 기준영상과 적어도 하나의 상기 비교영상 중 임의의 영상을 선택할 수 있는 인터페이스를 각각 제공하며, 또한 상기 분할된 화면이 다수개인 경우, 분할 화면을 시간순 또는 부피변화량순을 포함하는 기준으로 소팅하여 정렬되도록 구현되는 것을 특징으로 하는 지형변화량 가시화 방법.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 변경이 발생한 영역 중 변화량을 검출하고자 하는 영역을 표시하면 표시된 영역의 부피량 변화를 표시하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 지형변화량 가시화 방법.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 변화량을 검출하고자 하는 영역에 대응하는 기준영상에서 수치표면자료의 고도값과 상기 변화량을 검출하고자 하는 영역에 대응하는 비교영상에서 수치표면자료의 고도값을 각각 검출하고, 상기 변화량을 검출하고자 하는 영역의 표면에 대해 상기 기준영상에서 수치표면자료의 고도값과 상기 비교영상에서 수치표면자료의 고도값의 차이를 기초로 적분하여 부피량 변화를 파악하는 것을 특징으로 하는 지형변화량 가시화 방법.
4. 제 2 항에 있어서, 인터페이스를 통해
   사용자가 상기 변화량을 검출하고자 하는 영역을 설정하며, 사용자가 상기 변화량을 검출하고자 하는 영역을 임의의 형태로 설정이 가능하고, 상기 사용자가 상기 변화량을 검출하고자 하는 영역을 설정할때마다 상기 부피량 변화가 계산되는 것을 특징으로 하는 지형변화량 가시화 방법.
5. 제 2 항에 있어서, 인터페이스를 통해
   사용자가 상기 변화량을 검출하고자 하는 영역을 설정하면 시간의 경과에 따른 부피량 변화 히스토리가 표시되는 것을 특징으로 하는 지형변화량 가시화 방법.
6. 임의의 영역을 드론으로 촬영한 기준영상과 다른 시간에 상기 임의의 영역을 촬영한 비교영상을 매핑하는 매핑부;
   상기 기준영상의 수치표면자료와 상기 비교영상의 수치표면자료를 비교하는 DSM비교부; 및
   비교결과 변경이 발생한 영역을 표시하는 변경사항표시부;를 포함하고,
   상기 DSM비교부는 상기 비교영상을 실시간으로 촬영하면서, 상기 기준영상과의 변화량을 실시간으로 비교하도록 구현되고,
   상기 DSM비교부는 또한 상기 비교영상 위에 부피량 변화가 발생된 지점마다 부피량 변화를 수치로 변환하여 더 표시하거나 또는 상기 비교영상 내에 변화가 발생한 영역들 중 일부 영역 위에 변화량을 파악하고자 하는 영역이 설정되면, 설정한 영역의 부피량이 상기 비교영상 위에 수치로 표시되고 구현되고,
   상기 비교영상 위에 부피량 변화가 발생된 지점마다 부피량 변화를 수치로 변환하여 더 표시할 때 수치로 변환된 부피량 변화 정보는 제거된(cut) 부피량 또는 추가된(fill) 부피량을 수치로 표시한 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 지형변화량 가시화 장치.

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