KR102311200B1 - Bim 데이터를 기반으로 건설장비 라이브러리를 구축하기 위한 장치 및 그 방법 - Google Patents

Bim 데이터를 기반으로 건설장비 라이브러리를 구축하기 위한 장치 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

실시예에 의한 BIM 데이터를 기반으로 건설장비 라이브러리를 관리하기 위한 장치 및 그 방법이 개시된다. 상기 건설장비 라이브러리를 관리하기 위한 장치는 수집된 건설장비의 단위 부재별 이미지로부터 에지를 검출하여 상기 검출된 에지를 이용하여 3D 모델을 생성하는 모델링부; 상기 생성된 3D 모델에 대한 부재 명칭을 할당하여 등록하는 라벨링부; 및 상기 등록된 단위 부재별 3D 모델 간 연결되는 지점에 노드를 생성하고, 상기 생성된 노드를 기초로 다수의 단위 부재를 연결하여 상기 건설장비의 장비 라이브러리를 구축하는 구축부를 포함한다.

Description

BIM 데이터를 기반으로 건설장비 라이브러리를 구축하기 위한 장치 및 그 방법{APPARATUS FOR ESTABLISHING CONSTRUCTION EQUIPMMENT LIBRARY BASED ON BIM DATA AND METHOD THEREOF}
실시예는 BIM 데이터를 기반으로 건설장비 라이브러리를 관리하기 위한 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
대규모의 복잡한 건설 사업은 복수의 시공협력사들에 의해 분업이 이루어진다. 복수의 시공협력사들이 참여하기 때문에, 건설 현장에서 복수의 시공협력사들 간에 시공 현황에 대한 정보의 공유화가 제대로 이루어지지 않을 경우, 작업 공간 및 시간에 대한 간섭이 종종 발생된다.
최근 비대면 회의 증가로 인해 기업 간 장비 운용 관련 간섭에 의한 공정 조율에 한계가 있고, 기존 2D 관련 장비 간섭 자료로는 협의가 어렵다. 따라서 이러한 문제점을 보완하기 위한 시각적 자료 요청이 증가하고 있기 때문에, 건설 장비 관련 업무 생산성 향상을 위해서는 건설장비 라이브러리 구축 및 관리 방안이 필요하다.
실시예는 BIM 데이터를 기반으로 건설장비 라이브러리를 관리하기 위한 장치 및 그 방법을 제공한다.
실시예에서 해결하고자 하는 과제는 이에 한정되는 것은 아니며, 아래에서 설명하는 과제의 해결수단이나 실시 형태로부터 파악될 수 있는 목적이나 효과도 포함된다고 할 것이다.
실시예에 따른 건설장비 라이브러리를 관리하기 위한 장치는 수집된 건설장비의 단위 부재별 이미지로부터 에지를 검출하여 상기 검출된 에지를 이용하여 3D 모델을 생성하는 모델링부; 상기 생성된 3D 모델에 대한 부재 명칭을 할당하여 등록하는 라벨링부; 및 상기 등록된 단위 부재별 3D 모델 간 연결되는 지점에 노드를 생성하고, 상기 생성된 노드를 기초로 다수의 단위 부재를 연결하여 상기 건설장비의 장비 라이브러리를 구축하는 구축부를 포함할 수 있다.
상기 모델링부는 상기 단위 부재별 이미지로부터 래스터 에지 라인(raster edge line)을 검출하고, 래스터 백터 변환 알고리즘을 이용하여 상기 검출된 래스터 에지 라인을 벡터 에지 라인으로 변환하고, 상기 변환된 벡터 에지 라인과 미리 수집된 제원 정보를 기초로 3D 에지 경계 박스를 단위 부재별 3D 모델을 생성할 수 있다.
상기 라벨링부는 상기 단위 부재별 3D 모델이 선택되면, 상기 선택된 3D 모델의 부재 명칭을 사용자로부터 입력 받고, 상기 입력 받은 부재 명칭을 3D 모델에 태깅한 후 상기 3D 모델의 인스턴스에 할당하고, 상기 부재 명칭이 할당된 3D 모델을 등록할 수 있다.
상기 라벨링부는 상기 단위 부재별 3D 모델이 선택되면, 상기 선택된 3D 모델의 부재 명칭을 미리 학습된 기계 학습 모델을 통해 추천 받고, 상기 추천 받은 부재 명칭을 상기 3D 모델에 태깅한 후 상기 3D 모델의 인스턴스에 할당하고, 상기 부재 명칭이 할당된 3D 모델을 등록할 수 있다.
상기 구축부는 상기 단위 부재별 3D 모델의 관절이 연결될 지점에 노드를 생성하고, 상기 생성된 노드에 따라 링크 번호를 부여하고, 두 노드를 연결하여 하나의 결합 노드를 생성하고, 상기 생성된 결합 노드에 링크 번호를 부여하고, 상기 두 노드의 좌표가 동일한 경우, 상기 두 노드가 동일한 좌표에 의해 링크되어 정상적으로 연결되었다고 판단할 수 있다.
상기 구축부는 상기 연결된 결합 노드가 회전 가능한지를 확인하고, 상기 회전 가능한 경우 회전 좌표계 상에서 회전 범위를 설정할 수 있다.
실시예에 따른 건설장비 라이브러리를 관리하기 위한 장치는 수집된 건설장비의 단위 부재별 제원 정보를 이용하여 3D 모델을 생성하는 모델링부; 상기 생성된 3D 모델에 대한 부재 명칭을 할당하여 등록하는 라벨링부; 및 상기 등록된 단위 부재별 3D 모델 간 연결되는 지점에 노드를 생성하고, 상기 생성된 노드를 기초로 다수의 단위 부재를 연결하여 상기 건설장비의 장비 라이브러리를 구축하는 구축부를 포함할 수 있다.
실시예에 따른 건설장비 라이브러리를 관리하기 위한 방법은 수집된 건설장비의 단위 부재별 이미지로부터 에지를 검출하여 상기 검출된 에지를 이용하여 3D 모델을 생성하는 단계; 상기 생성된 3D 모델에 대한 부재 명칭을 할당하여 등록하는 단계; 및 상기 등록된 단위 부재별 3D 모델 간 연결되는 지점에 노드를 생성하고, 상기 생성된 노드를 기초로 다수의 단위 부재를 연결하여 상기 건설장비의 장비 라이브러리를 구축하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 생성하는 단계에서는 상기 단위 부재별 이미지로부터 래스터 에지 라인(raster edge line)을 검출하고, 래스터 백터 변환 알고리즘을 이용하여 상기 검출된 래스터 에지 라인을 벡터 에지 라인으로 변환하고, 상기 변환된 벡터 에지 라인과 미리 수집된 제원 정보를 기초로 3D 에지 경계 박스를 단위 부재별 3D 모델을 생성할 수 있다.
상기 등록하는 단계에서는 상기 단위 부재별 3D 모델이 선택되면, 상기 선택된 3D 모델의 부재 명칭을 사용자로부터 입력 받고, 상기 입력 받은 부재 명칭을 3D 모델에 태깅한 후 상기 3D 모델의 인스턴스에 할당하고, 상기 부재 명칭이 할당된 3D 모델을 등록할 수 있다.
상기 등록하는 단계에서는 상기 단위 부재별 3D 모델이 선택되면, 상기 선택된 3D 모델의 부재 명칭을 미리 학습된 기계 학습 모델을 통해 추천 받고, 상기 추천 받은 부재 명칭을 상기 3D 모델에 태깅한 후 상기 3D 모델의 인스턴스에 할당하고, 상기 부재 명칭이 할당된 3D 모델을 등록할 수 있다.
상기 구축하는 단계에서는 상기 단위 부재별 3D 모델의 관절이 연결될 지점에 노드를 생성하고, 상기 생성된 노드에 따라 링크 번호를 부여하고, 두 노드를 연결하여 하나의 결합 노드를 생성하고, 상기 생성된 결합 노드에 링크 번호를 부여하고, 상기 두 노드의 좌표가 동일한 경우, 상기 두 노드가 동일한 좌표에 의해 링크되어 정상적으로 연결되었다고 판단할 수 있다.
상기 구축하는 단계에서는 상기 연결된 결합 노드가 회전 가능한지를 확인하고, 상기 회전 가능한 경우 회전 좌표계 상에서 회전 범위를 설정할 수 있다.
실시예에 따른 건설장비 라이브러리를 관리하기 위한 방법은 수집된 건설장비의 단위 부재별 제원 정보를 이용하여 3D 모델을 생성하는 단계; 상기 생성된 3D 모델에 대한 부재 명칭을 할당하여 등록하는 단계; 및 상기 등록된 단위 부재별 3D 모델 간 연결되는 지점에 노드를 생성하고, 상기 생성된 노드를 기초로 다수의 단위 부재를 연결하여 상기 건설장비의 장비 라이브러리를 구축하는 단계를 포함할 수 있다.
실시예에 따르면, 건설장비의 단위 부재별 이미지로부터 에지를 검출하여 검출된 에지를 이용하여 3D 모델을 생성하고, 생성된 3D 모델에 대한 명칭을 할당하여 등록하고, 등록된 단위 부재별 3D 모델 간 연결되는 지점에 노드를 생성하고, 생성된 노드를 기초로 건설장비의 장비 라이브러리를 구축하도록 함으로써, 장비 라이브러리가 존재하지 않더라도 제원 정보를 이용하여 장비 라이브러리를 확보할 수 있다.
실시예에 따르면, 제원 정보를 이용하여 장비 라이브러리를 확보가 가능하기 때문에, 가상 공간에서 시공 현황에 대한 정보의 공유화가 가능할 수 있다.
실시예에 따르면, 가상 공간에서 시공 현황에 대한 정보의 공유화가 가능하기 때문에, 작업 공간 및 시간에 대한 장비의 간섭을 자동으로 검토할 수 있다.
본 발명의 다양하면서도 유익한 장점과 효과는 상술한 내용에 한정되지 않으며, 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명하는 과정에서 보다 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 건설장비 라이브러리 구축 장치를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 단위 부재별 3D 모델 생성 과정을 나타내는 도면이다.
도 3a 내지 도 3d는 도2에 도시된 3D 모델링 생성 원리를 설명하기 위한 제1 도면이다.
도 4는 도2에 도시된 3D 모델링 생성 원리를 설명하기 위한 제2 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 단위 부재별 3D 모델 라벨링 과정을 나타내는 도면이다.
도 6은 도 5에 도시된 3D 모델 라벨링 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 장비 라이브러리 구축 과정을 나타내는 도면이다.
도 8은 도 7에 도시된 장비 라이브러리 구축 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 9a 내지 도 9d는 도 8에 도시된 장비 라이브러리 구축 원리를 설명하기 위한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
다만, 본 발명의 기술 사상은 설명되는 일부 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있고, 본 발명의 기술 사상 범위 내에서라면, 실시 예들간 그 구성 요소들 중 하나 이상을 선택적으로 결합, 치환하여 사용할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서 사용되는 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는, 명백하게 특별히 정의되어 기술되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일반적으로 이해될 수 있는 의미로 해석될 수 있으며, 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미를 고려하여 그 의미를 해석할 수 있을 것이다.
또한, 본 발명의 실시예에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다.
본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함할 수 있고, “A 및(와) B, C 중 적어도 하나(또는 한 개 이상)”로 기재되는 경우 A, B, C로 조합할 수 있는 모든 조합 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다.
이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등으로 한정되지 않는다.
그리고, 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 ‘연결’, ‘결합’ 또는 ‘접속’된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결, 결합 또는 접속되는 경우뿐만 아니라, 그 구성 요소와 그 다른 구성 요소 사이에 있는 또 다른 구성 요소로 인해 ‘연결’, ‘결합’ 또는 ‘접속’ 되는 경우도 포함할 수 있다.
또한, 각 구성 요소의 “상(위) 또는 하(아래)”에 형성 또는 배치되는 것으로 기재되는 경우, 상(위) 또는 하(아래)는 두 개의 구성 요소들이 서로 직접 접촉되는 경우뿐만 아니라 하나 이상의 또 다른 구성 요소가 두 개의 구성 요소들 사이에 형성 또는 배치되는 경우도 포함한다. 또한, “상(위) 또는 하(아래)”으로 표현되는 경우 하나의 구성 요소를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.
실시예에서는, 건설장비의 단위 부재별 이미지로부터 에지를 검출하여 검출된 에지를 이용하여 3D 모델을 생성하고, 생성된 3D 모델에 대한 명칭을 할당하여 등록하고, 등록된 단위 부재별 3D 모델 간 연결되는 지점에 노드를 생성하고, 생성된 노드를 기초로 건설장비의 장비 라이브러리를 구축하도록 한, 새로운 방안을 제안한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 건설장비 라이브러리 구축 장치를 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 건설장비 라이브러리 구축 장치는 수집부(100), 입력부(200), 모델링부(310), 라벨링부(320), 구축부(330), 저장부(400), 표시부(500)를 포함할 수 있다. 이러한 건설장비 라이브러리 구축 장치는 컴퓨팅이 가능한 장치로 예컨대, 스마트폰, 노트북, 데스크탑을 포함할 수 있다.
수집부(100)는 각종 건설장비에 대한 제원 정보와 이미지를 수집할 수 있다. 수집부(100)는 제원 정보를 네트워크를 통해 제공받거나 사용자로부터 직접 제공받을 수 있다. 이때, 제원 정보와 이미지는 각 장비 제조사에서 제공하는 스펙(catalogue)을 통해 수집할 수 있다.
입력부(200)는 사용자의 메뉴 또는 키 조작에 따라 정보를 입력 받을 수 있다.
제어부(300)는 모델링부(310), 라벨링부(320), 구축부(330)를 포함할 수 있다.
모델링부(310)는 건설장비의 단위 부재별 이미지로부터 에지를 검출하고 검출된 에지와 수집된 제원 정보를 이용하여 단위 부재별 3D 모델을 생성할 수 있다.
라벨링부(320)는 단위 부재별 3D 모델에 대한 명칭을 할당하여 등록할 수 있다. 라벨링부(320)는 생성된 단위 부재별 3D 모델이 어떤 장비의 부위이고 해당 부위가 무엇인지를 지정할 수 있는데, 장비의 각 단위 부재별 명칭은 사용자에 의한 직접 입력 방식과 기계학습에 의한 자동 입력 방식에 의해 지정될 수 있다.
구축부(330)는 등록된 단위 부재별 3D 모델 간 연결되는 지점에 노드를 생성하고, 생성된 노드를 연결하여 전체 건설장비의 장비 라이브러리를 구축할 수 있다.
저장부(400)는 건설장비의 단위 부재별 3D 모델, 장비 라이브러리를 저장할 수 있다.
표시부(500)는 건설장비의 단위 부재별 3D 모델, 장비 라이브러리를 표시할 수 있다. 표시부(500)는 가상 환경에서 단위 부재로 결합된 장비 모델을 표시할 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 단위 부재별 3D 모델 생성 과정을 나타내는 제1 도면이고, 도 3a 내지 도 3d는 도 2에 도시된 3D 모델링 생성 원리를 설명하기 위한 제1 도면이다.
도 2를 참조하면, 실시예에 따른 모델링부(310)는 장비 라이브러리가 존재하지 않지만 이미지가 존재하는 경우 수집된 이미지 중 장비 라이브러리를 생성하기 위한 이미지를 선택할 수 있다(S210). 이때, 장비 라이브러리를 생성하기 위한 이미지는 사용자에 의해 선택될 수 있다.
다음으로, 모델링부(310)는 도 3a와 같이 선택된 이미지로부터 래스터 에지 라인(raster edge line)을 검출할 수 있다(S220). 이때, 래스터 에지 라인은 이미 공지된 다양한 알고리즘에 의해 검출될 수 있는데, 예컨대, canny edge detection algorithm일 수 있다.
구체적으로 설명하면, 모델링부(310)는 에지 검출의 성능을 높이기 위하여 가우시안 필터(Gaussian filter)를 사용하여 노이즈를 제거할 수 있다.
모델링부(310)는 노이즈가 제거된 이미지로부터 각 화소별 에지 그레디언트(edge gradient)를 획득할 수 있다. 이때, 에지 그레디언트는 공지된 다양한 알고리즘에 의해 검출될 수 있는데, 예컨대, 소벨 에지 검출기(sobel edge detector)일 수 있다.
모델링부(310)는 에지 그레디언트를 기초로 후보 에지로 결정할 수 있다. 즉, 경계면에서는 에지 그레디언트 값이 달라지기 때문에 경계면이라 의심되는 부분을 찾아 후보 에지로 결정할 수 있다.
모델링부(310)는 후보 에지로 결정되지 않은 화소의 값을 0으로 전환시킬 수 있다. 즉, 앞에서 경계면이 아니라고 판별되는 화소의 값을 0으로 전환시킬 수 있다.
모델링부(310)는 이력 임계값(hysteresis thresholding)을 적용하여 후보 에지가 실제 에지인지 아닌지를 판단할 수 있다. 즉, 에지의 강도 즉, 그레디언트의 크기가 상위 임계치(upper threshold)보다 크면 강한 에지로 지정하고 상위 임계치와 하위 임계치(lower thereshold) 사이면 약한 에지로 설정하고, 약한 에지의 경우 강한 에지와의 연결이 없으면 제거하고 연결되어 있으면 에지로 판단할 수 있다.
모델링부(310)는 상기 판단한 결과로 실제 에지를 포함하는 래스터 에지 라인을 검출할 수 있다.
다음으로, 모델링부(310)는 도 3b와 같이 래스터 백터 변환 알고리즘(raster to vector conversion algorithm)을 이용하여 래스터 에지 라인을 벡터 에지 라인으로 변환할 수 있다(S230).
구체적으로 설명하면, 모델링부(310)는 래스터 에지 라인의 이미지를 그레이 이미지로 변환하고, 변환된 그레이 이미지로부터 제1 임계치 미만의 노이즈를 제거할 수 있다.
모델링부(310)는 노이즈가 제거된 그레이 이미지로부터 제1 임계치보다 큰 제2 임계치 이상의 에지 라인을 추출하여 추출된 에지 라인을 결합하여 하나의 폐합된 연속선(polyline)으로 변경하여 하나의 연속선으로 이루어진 벡터 에지 라인을 얻을 수 있다.
이때, 2D 모델에서 에지 라인은 하나의 연속선으로의 폐합을 통해 표면(surface) 형태로 변경된다. 즉, 연속선의 변경은 3D 모델의 면 정보로 활용될 수 있다.
다음으로, 모델링부(310)는 도 3c와 같이 변환된 벡터 에지 라인과 수집된 제원 정보를 기초로 3D 에지 경계 박스(bounding box)를 생성하여 단위 부재별 3D 모델을 생성할 수 있다(S240).
즉, 벡터 에지 라인은 X축-Y축의 평면 상에 배치되는 2D 모델이기 때문에 Z축의 두께 정보를 제원 정보를 통해 적용하여 두께 정보에 따라 2D 모델이 3D 모델로 생성된다. 이렇게 생성된 3D 모델은 장비 크기에 따라 크기가 달라질 수 있는데, 예컨대, 스케일을 0.1배 단위로 지정하여 다양한 크기의 모델을 생성할 수 있다. 여기서는 도 3d와 같이 소형, 중형, 대형 장비의 단위 부재의 3D 모델을 보여주고 있다.
모델링부는 각 크기별로 생성된 3D 모델을 장비별 단위 부재로 등록할 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 단위 부재별 3D 모델 생성 과정을 나타내는 제2 도면이고, 도 5는 도 4에 도시된 3D 모델링 생성 원리를 설명하기 위한 제2 도면이다.
도 4를 참조하면, 실시예에 따른 모델링부(310)는 장비 라이브러리가 존재하지 않고 이미지도 존재하지 않는 경우 수집된 단위 부재별 제원 정보를 확인할 수 있다(S410).
다음으로, 모델링부(310)는 단위 부재별 제원 정보를 기초로 도 5와 같이 3D 가상 경계 박스(bounding box)를 생성하여 단위 부재별 3D 모델을 생성할 수 있다(S420).
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 단위 부재별 3D 모델 라벨링 과정을 나타내는 도면이고, 도 7은 도 6에 도시된 3D 모델 라벨링 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 6을 참조하면, 실시예에 따른 라벨링부(320)는 장비의 단위 부재별로 생성된 3D모델을 표시하고(S610), 표시된 3D 모델 중 어느 하나의 3D 모델이 선택될 수 있다(S620).
사용자에 의해 직접 입력하는 방식에서, 라벨링부(320)는 사용자가 선택된 3D 모델의 부재 명칭을 입력 받아(S631) 입력 받은 부재 명칭을 3D 모델에 태깅하여(S632) 3D 모델의 인스턴스에 할당할 수 있다(S633).
기계 학습에 의해 자동 입력하는 방식에서, 라벨링부(320)는 선택된 3D 모델을 인식하고(S641), 인식된 3D 모델의 부재 명칭을 추천 받아(S642) 추천 받은 부재 명칭을 3D 모델에 태깅하여(S643) 3D 모델의 인스턴스에 할당할 수 있다(S644). 이때, 라벨링부는 미리 학습된 기계 학습 모델을 통해 높은 확률을 갖는 부재 명칭을 추천 받아 인식된 3D 모델에 태깅할 수 있다.
이때, 기계 학습 모델은 사용자에 의해 미리 생성된 학습 데이터뿐만 아니라 사용자가 직접 입력한 3D 모델의 부재 명칭을 학습 데이터로 추가하여 기계 학습될 수 있다.
다음으로, 라벨링부(320)는 부재 명칭이 할당된 단위 부재별 3D 모델을 등록하여 관리할 수 있다(S650). 다양한 단위 부재별 3D 모델을 생성하여 저장하기 때문에 가상 환경에서 각 단위 부재별 3D 모델을 조합하여 하나의 장비 모델을 생성할 수 있다. 이러한 가상 환경에서의 장비 모델을 통해 장비의 이동, 간섭 등 운용에 활용할 수 있다.
이때, 각 단위 부재별 조합을 위해서는 단위 부재 간 관절이 연결되어야 한다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 장비 라이브러리 구축 과정을 나타내는 도면이고, 도 9a 내지 도 9d는 도 8에 도시된 장비 라이브러리 구축 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 8을 참조하면, 실시예에 따른 구축부(330)는 생성된 단위 부재별 3D 모델의 관절이 연결될 지점에 노드(node)를 생성할 수 있다(S801). 이때, 노드는 구(sphere)의 형태로 생성될 수 있고, 노드가 배치되는 위치는 사용자에 의해 변경될 수 있다.
다음으로, 구축부(330)는 노드가 연결되어야 하는 부착 관계에 따라 링크 번호를 부여할 수 있다(S802). 예컨대, 연결하는 주체가 되는 부재 노드는 Node 1이 링크 번호로 부여되고, 연결되는 부재의 노드는 Node 1-1이 링크 번호로 부여되되, 바뀌어도 상관없다.
이때, 노드 및 링크 번호는 사용자 또는 기계 학습 모델에 의해 생성될 수 있다.
다음으로, 구축부(330)는 노드의 링크 번호를 기초로 동일 번호 그룹에 속하는 두 노드의 링크 번호가 존재하는지 확인할 수 있다(S803). 즉, Node 1와 Node 1-1이 동일 번호 그룹 '1'인지를 확인할 수 있다.
다음으로, 구축부(330)는 동일 번호 그룹에 속하는 두 노드의 링크 번호가 존재하는 경우 두 노드를 연결하여 연결된 하나의 결합 노드를 생성하고(S804) 생성된 결합 노드에 링크 번호를 부여할 수 있다(S805). 이때 결합 노드에는 연관성을 고려하여 예컨대, 두 노드 Node 1와 Node 1-1이 연결된 결합 노드의 링크 번호는 Node 1'으로 부여될 수 있다.
다음으로, 구축부(330)는 연결된 두 노드의 좌표를 비교하여 동일한지를 확인할 수 있다(S806). 즉, 두 노드가 정상적으로 연결되었는지 어긋나게 연결되었는지를 확인할 수 있다.
다음으로, 구축부(330)는 두 단위 부재의 노드의 좌표가 동일한 경우, 두 노드가 기하학적으로 동일한 좌표에 의해 링크되어 정상적으로 연결되었다고 판단할 수 있다(S807).
다음으로, 구축부(330)는 정상적으로 연결된 결합 노드가 회전 가능한지를 확인하고(S808), 회전 가능한 경우 회전 좌표계 상에서 회전 범위 즉, 최소값과 최대값을 설정할 수 있다(S809). 즉, 결합 노드에는 기하학적 연결에 따라 상, 하, 좌, 우 회전 등이 움직임 값(Radian or Degree)을 부여하여 부여된 값에 따라 회전 동작이 가능하도록 한다.
다음으로, 구축부(330)는 모든 단위 부재가 연결되었는지를 확인하고(S810), 모든 단위 부재가 연결되지 않은 경우 연결되지 않은 단위 부재에 대해 상기 과정을 반복할 수 있다.
반면, 구축부(330)는 도 9d와 같이 모든 단위 부재가 연결된 경우 하나의 움직임이 가능한 장비 모델 즉, 장비 라이브러리를 구축할 수 있다(S811). 이때, 구축부는 다른 장비 부위 즉, 단위 부재 간의 연결을 통해 특수 장비 모델을 생성할 수 있다. 이는 현장의 상황과 특성에 맞게 투입이 필요한 장비를 조합하여 배치할 수 있다. 다만, 일반적인 장비는 연결 부위 즉, 노드가 이미 정의되어 있어 장비의 움직임을 다루는 컨트롤 패널이 변경되지 않기 때문에 그렇지 않은 특수 장비의 경우 연결 부위 간 노드 링크를 통해 움직임을 만들어야 하는 별도의 컨트롤 패널이 생성되어야 한다.
이를 위해 장비 부위 각 노드에 부여하는 상, 하, 좌, 우 회전에 대한 각 컨트롤 패널을 생성하고, 생성된 컨트롤 패널이 제어해야 하는 연결 부위 간 노드 링크를 할당함으로써, 컨트롤 패널을 통해 특수 장비의 움직임 제어를 수행할 수 있다.
본 실시예에서 사용되는 '~부'라는 용어는 소프트웨어 또는 FPGA(field-programmable gate array) 또는 ASIC과 같은 하드웨어 구성요소를 의미하며, '~부'는 어떤 역할들을 수행한다. 그렇지만 '~부'는 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. '~부'는 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서 '~부'는 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들, 및 변수들을 포함한다. 구성요소들과 '~부'들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 '~부'들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 '~부'들로 더 분리될 수 있다. 뿐만 아니라, 구성요소들 및 '~부'들은 디바이스 또는 보안 멀티미디어카드 내의 하나 또는 그 이상의 CPU들을 재생시키도록 구현될 수도 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100: 수집부
200: 입력부
300: 제어부
310: 모델링부
320: 라벨링부
330: 구축부
400: 저장부
500: 표시부

Claims (14)

  1. 장비 라이브러리가 존재하지 않는 건설장비의 단위 부재별 이미지가 존재하는 경우, 상기 건설장비의 단위 부재별 이미지로부터 에지를 검출하여 상기 검출된 에지를 이용하여 3D 모델을 생성하는 모델링부;
    상기 생성된 3D 모델에 대한 부재 명칭을 할당하여 등록하는 라벨링부; 및
    상기 등록된 단위 부재별 3D 모델 간 연결되는 지점에 노드를 생성하고, 상기 생성된 노드를 기초로 다수의 단위 부재를 연결하여 상기 건설장비의 장비 라이브러리를 구축하는 구축부를 포함하고,
    상기 모델링부는,
    가우시안 필터를 이용하여 상기 단위 부재별 이미지로부터 노이즈를 제거하고, 노이즈가 제거된 이미지로부터 각 화소별 에지 그레디언트를 획득하고, 상기 에지 그레디언트를 기초로 에지 그레디언트의 값이 달라지는 후보 에지를 결정하고, 이력 임계값을 적용하여 상기 후보 에지가 실제 에지를 판단하고, 상기 판단한 결과로 상기 실제 에지를 포함하는 2D의 래스터 에지 라인(raster edge line)을 검출하되,
    상기 에지 그레디언트의 값이 미리 정해진 상위 임계치보다 크면 강한 에지로 지정하고, 상기 에지 그레디언트의 값이 상기 상위 임계치와 하위 임계치 사이이면 약한 에지로 지정하되, 상기 약한 에지의 경우 상기 강한 에지와의 연결이 없으면 제거하고 상기 강한 에지와의 연결이 있으면 에지로 판단한 후 상기 강한 에지와 상기 강한 에지와의 연결이 있는 약한 에지를 상기 실제 에지로 판단하고,
    래스터 백터 변환 알고리즘을 이용하여 상기 검출된 2D의 래스터 에지 라인의 이미지를 그레이 이미지로 변환하고 상기 변환된 그레이 이미지로부터 제1 임계치 미만의 노이즈를 제거하고, 상기 노이즈가 제거된 그레이 이미지로부터 상기 제1 임계치보다 큰 제2 임계치 이상의 에지 라인을 추출하여 상기 추출된 에지 라인을 결합하여 하나의 연속선으로 이루어진 2D의 벡터 에지 라인으로 변환하여 X축-Y축의 평면 상에 배치되는 2D 모델을 생성하고,
    상기 생성된 X축-Y축의 평면 상에 배치되는 2D 모델의 벡터 에지 라인에 미리 수집된 Z축의 제원 정보를 적용하여 3D 에지 경계 박스를 생성하여 상기 건설장비의 단위 부재별 3D 모델을 생성하는, 건설장비 라이브러리를 관리하기 위한 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 라벨링부는,
    상기 단위 부재별 3D 모델이 선택되면, 상기 선택된 3D 모델의 부재 명칭을 사용자로부터 입력 받고,
    상기 입력 받은 부재 명칭을 3D 모델에 태깅한 후 상기 3D 모델의 인스턴스에 할당하고,
    상기 부재 명칭이 할당된 3D 모델을 등록하는, 건설장비 라이브러리를 관리하기 위한 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 라벨링부는,
    상기 단위 부재별 3D 모델이 선택되면, 상기 선택된 3D 모델의 부재 명칭을 미리 학습된 기계 학습 모델을 통해 추천 받고,
    상기 추천 받은 부재 명칭을 상기 3D 모델에 태깅한 후 상기 3D 모델의 인스턴스에 할당하고,
    상기 부재 명칭이 할당된 3D 모델을 등록하는, 건설장비 라이브러리를 관리하기 위한 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 구축부는,
    상기 단위 부재별 3D 모델의 관절이 연결될 지점에 노드를 생성하고, 상기 생성된 노드에 따라 링크 번호를 부여하고,
    두 노드를 연결하여 하나의 결합 노드를 생성하고, 상기 생성된 결합 노드에 링크 번호를 부여하고,
    상기 두 노드의 좌표가 동일한 경우, 상기 두 노드가 동일한 좌표에 의해 링크되어 정상적으로 연결되었다고 판단하는, 건설장비 라이브러리를 관리하기 위한 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 구축부는,
    상기 연결된 결합 노드가 회전 가능한지를 확인하고, 상기 회전 가능한 경우 회전 좌표계 상에서 회전 범위를 설정하는, 건설장비 라이브러리를 관리하기 위한 장치.
  7. 장비 라이브러리가 존재하지 않는 건설장비의 단위 부재별 이미지가 존재하는 경우, 상기 건설장비의 단위 부재별 이미지로부터 에지를 검출하여 상기 검출된 에지를 이용하여 3D 모델을 생성하는 모델링부;
    상기 생성된 3D 모델에 대한 부재 명칭을 할당하여 등록하는 라벨링부; 및
    상기 등록된 단위 부재별 3D 모델 간 연결되는 지점에 노드를 생성하고, 상기 생성된 노드를 기초로 다수의 단위 부재를 연결하여 상기 건설장비의 장비 라이브러리를 구축하는 구축부를 포함하고,
    상기 모델링부는,
    가우시안 필터를 이용하여 상기 단위 부재별 이미지로부터 노이즈를 제거하고, 노이즈가 제거된 이미지로부터 각 화소별 에지 그레디언트를 획득하고, 상기 에지 그레디언트를 기초로 에지 그레디언트의 값이 달라지는 후보 에지를 결정하고, 이력 임계값을 적용하여 상기 후보 에지가 실제 에지를 판단하고, 상기 판단한 결과로 상기 실제 에지를 포함하는 2D의 래스터 에지 라인(raster edge line)을 검출하되,
    상기 에지 그레디언트의 값이 미리 정해진 상위 임계치보다 크면 강한 에지로 지정하고, 상기 에지 그레디언트의 값이 상기 상위 임계치와 하위 임계치 사이이면 약한 에지로 지정하되, 상기 약한 에지의 경우 상기 강한 에지와의 연결이 없으면 제거하고 상기 강한 에지와의 연결이 있으면 에지로 판단한 후 상기 강한 에지와 상기 강한 에지와의 연결이 있는 약한 에지를 상기 실제 에지로 판단하고,
    래스터 백터 변환 알고리즘을 이용하여 상기 검출된 2D의 래스터 에지 라인의 이미지를 그레이 이미지로 변환하고 상기 변환된 그레이 이미지로부터 제1 임계치 미만의 노이즈를 제거하고, 상기 노이즈가 제거된 그레이 이미지로부터 상기 제1 임계치보다 큰 제2 임계치 이상의 에지 라인을 추출하여 상기 추출된 에지 라인을 결합하여 하나의 연속선으로 이루어진 2D의 벡터 에지 라인으로 변환하여 X축-Y축의 평면 상에 배치되는 2D 모델을 생성하고,
    상기 생성된 X축-Y축의 평면 상에 배치되는 2D 모델의 벡터 에지 라인에 미리 수집된 Z축의 제원 정보를 적용하여 3D 에지 경계 박스를 생성하여 상기 건설장비의 단위 부재별 3D 모델을 생성하고,
    상기 구축부는,
    상기 단위 부재별 3D 모델의 관절이 연결될 지점에 노드를 생성하고, 상기 생성된 노드에 따라 링크 번호를 부여하되, 연결하는 주체가 되는 부재의 노드에는 Node 1이 링크 번호로 부여되고, 연결되는 부재의 노드에는 Node 1-1이 링크 번호로 부여되고,
    상기 노드의 링크 번호를 기초로 동일 그룹에 속하는 두 노드의 링크 번호가 존재하는지를확인하되, 상기 두 노드 Node 1과 Node 1-1이 동일 번호 그룹 ‘1’인지를 확인하고,
    동일 번호 그룹에 속하는 두 노드의 링크 번호가 존재하는 경우 상기 두 노드를 연결하여 하나의 결합 노드를 생성하고, 상기 생성된 결합 노드에 링크 번호를 부여하되, 두 노드 Node 1과 Node 1-1이 연결된 결합 노드의 링크 번호는 Node 1’으로 부여하고,
    상기 연결된 두 노드의 좌표를 비교하여 좌표가 동일한 경우, 상기 두 노드가 동일한 좌표에 의해 링크되어 정상적으로 연결되었다고 판단하는, 건설장비 라이브러리를 관리하기 위한 장치.
  8. 모델링부가 장비 라이브러리가 존재하지 않는 건설장비의 단위 부재별 이미지가 존재하는 경우, 상기 건설장비의 단위 부재별 이미지로부터 에지를 검출하여 상기 검출된 에지를 이용하여 3D 모델을 생성하는 단계;
    라벨링부가 상기 생성된 3D 모델에 대한 부재 명칭을 할당하여 등록하는 단계; 및
    구축부가 상기 등록된 단위 부재별 3D 모델 간 연결되는 지점에 노드를 생성하고, 상기 생성된 노드를 기초로 다수의 단위 부재를 연결하여 상기 건설장비의 장비 라이브러리를 구축하는 단계를 포함하고,
    상기 생성하는 단계에서는,
    상기 모델링부가 가우시안 필터를 이용하여 상기 단위 부재별 이미지로부터 노이즈를 제거하고, 노이즈가 제거된 이미지로부터 각 화소별 에지 그레디언트를 획득하고, 상기 에지 그레디언트를 기초로 에지 그레디언트의 값이 달라지는 후보 에지를 결정하고, 이력 임계값을 적용하여 상기 후보 에지가 실제 에지를 판단하고, 상기 판단한 결과로 상기 실제 에지를 포함하는 2D의 래스터 에지 라인(raster edge line)을 검출하되,
    상기 에지 그레디언트의 값이 미리 정해진 상위 임계치보다 크면 강한 에지로 지정하고, 상기 에지 그레디언트의 값이 상기 상위 임계치와 하위 임계치 사이이면 약한 에지로 지정하되, 상기 약한 에지의 경우 상기 강한 에지와의 연결이 없으면 제거하고 상기 강한 에지와의 연결이 있으면 에지로 판단한 후 상기 강한 에지와 상기 강한 에지와의 연결이 있는 약한 에지를 상기 실제 에지로 판단하고,
    래스터 백터 변환 알고리즘을 이용하여 상기 검출된 2D의 래스터 에지 라인의 이미지를 그레이 이미지로 변환하고 상기 변환된 그레이 이미지로부터 제1 임계치 미만의 노이즈를 제거하고, 상기 노이즈가 제거된 그레이 이미지로부터 상기 제1 임계치보다 큰 제2 임계치 이상의 에지 라인을 추출하여 상기 추출된 에지 라인을 결합하여 하나의 연속선으로 이루어진 2D의 벡터 에지 라인으로 변환하여 X축-Y축의 평면 상에 배치되는 2D 모델을 생성하고,
    상기 생성된 X축-Y축의 평면 상에 배치되는 2D 모델의 벡터 에지 라인에 미리 수집된 Z축의 제원 정보를 적용하여 3D 에지 경계 박스를 생성하여 상기 건설장비의 단위 부재별 3D 모델을 생성하는, 건설장비 라이브러리를 관리하기 위한 방법.
  9. 삭제
  10. 제8항에 있어서,
    상기 등록하는 단계에서는,
    상기 단위 부재별 3D 모델이 선택되면, 상기 선택된 3D 모델의 부재 명칭을 사용자로부터 입력 받고,
    상기 입력 받은 부재 명칭을 3D 모델에 태깅한 후 상기 3D 모델의 인스턴스에 할당하고,
    상기 부재 명칭이 할당된 3D 모델을 등록하는, 건설장비 라이브러리를 관리하기 위한 방법.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 등록하는 단계에서는,
    상기 단위 부재별 3D 모델이 선택되면, 상기 선택된 3D 모델의 부재 명칭을 미리 학습된 기계 학습 모델을 통해 추천 받고,
    상기 추천 받은 부재 명칭을 상기 3D 모델에 태깅한 후 상기 3D 모델의 인스턴스에 할당하고,
    상기 부재 명칭이 할당된 3D 모델을 등록하는, 건설장비 라이브러리를 관리하기 위한 방법.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 구축하는 단계에서는,
    상기 단위 부재별 3D 모델의 관절이 연결될 지점에 노드를 생성하고, 상기 생성된 노드에 따라 링크 번호를 부여하고,
    두 노드를 연결하여 하나의 결합 노드를 생성하고, 상기 생성된 결합 노드에 링크 번호를 부여하고,
    상기 두 노드의 좌표가 동일한 경우, 상기 두 노드가 동일한 좌표에 의해 링크되어 정상적으로 연결되었다고 판단하는, 건설장비 라이브러리를 관리하기 위한 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 구축하는 단계에서는,
    상기 연결된 결합 노드가 회전 가능한지를 확인하고, 상기 회전 가능한 경우 회전 좌표계 상에서 회전 범위를 설정하는, 건설장비 라이브러리를 관리하기 위한 방법.
  14. 모델링부가 장비 라이브러리가 존재하지 않는 건설장비의 단위 부재별 이미지가 존재하는 경우, 상기 건설장비의 단위 부재별 제원 정보를 이용하여 3D 모델을 생성하는 단계;
    라벨링부가 상기 생성된 3D 모델에 대한 부재 명칭을 할당하여 등록하는 단계; 및
    구축부가 상기 등록된 단위 부재별 3D 모델 간 연결되는 지점에 노드를 생성하고, 상기 생성된 노드를 기초로 다수의 단위 부재를 연결하여 상기 건설장비의 장비 라이브러리를 구축하는 단계를 포함하고,
    상기 생성하는 단계에서는,
    상기 모델링부가 가우시안 필터를 이용하여 상기 단위 부재별 이미지로부터 노이즈를 제거하고, 노이즈가 제거된 이미지로부터 각 화소별 에지 그레디언트를 획득하고, 상기 에지 그레디언트를 기초로 에지 그레디언트의 값이 달라지는 후보 에지를 결정하고, 이력 임계값을 적용하여 상기 후보 에지가 실제 에지를 판단하고, 상기 판단한 결과로 상기 실제 에지를 포함하는 2D의 래스터 에지 라인(raster edge line)을 검출하되,
    상기 에지 그레디언트의 값이 미리 정해진 상위 임계치보다 크면 강한 에지로 지정하고, 상기 에지 그레디언트의 값이 상기 상위 임계치와 하위 임계치 사이이면 약한 에지로 지정하되, 상기 약한 에지의 경우 상기 강한 에지와의 연결이 없으면 제거하고 상기 강한 에지와의 연결이 있으면 에지로 판단한 후 상기 강한 에지와 상기 강한 에지와의 연결이 있는 약한 에지를 상기 실제 에지로 판단하고,
    래스터 백터 변환 알고리즘을 이용하여 상기 검출된 2D의 래스터 에지 라인의 이미지를 그레이 이미지로 변환하고 상기 변환된 그레이 이미지로부터 제1 임계치 미만의 노이즈를 제거하고, 상기 노이즈가 제거된 그레이 이미지로부터 상기 제1 임계치보다 큰 제2 임계치 이상의 에지 라인을 추출하여 상기 추출된 에지 라인을 결합하여 하나의 연속선으로 이루어진 2D의 벡터 에지 라인으로 변환하여 X축-Y축의 평면 상에 배치되는 2D 모델을 생성하고,
    상기 생성된 X축-Y축의 평면 상에 배치되는 2D 모델의 벡터 에지 라인에 미리 수집된 Z축의 제원 정보를 적용하여 3D 에지 경계 박스를 생성하여 상기 건설장비의 단위 부재별 3D 모델을 생성하고,
    상기 구축하는 단계에서는,
    상기 구축부가 상기 단위 부재별 3D 모델의 관절이 연결될 지점에 노드를 생성하고, 상기 생성된 노드에 따라 링크 번호를 부여하되, 연결하는 주체가 되는 부재의 노드에는 Node 1이 링크 번호로 부여되고, 연결되는 부재의 노드에는 Node 1-1이 링크 번호로 부여되고,
    상기 노드의 링크 번호를 기초로 동일 그룹에 속하는 두 노드의 링크 번호가 존재하는지를확인하되, 상기 두 노드 Node 1과 Node 1-1이 동일 번호 그룹 ‘1’인지를 확인하고,
    동일 번호 그룹에 속하는 두 노드의 링크 번호가 존재하는 경우 상기 두 노드를 연결하여 하나의 결합 노드를 생성하고, 상기 생성된 결합 노드에 링크 번호를 부여하되, 두 노드 Node 1과 Node 1-1이 연결된 결합 노드의 링크 번호는 Node 1’으로 부여하고,
    상기 연결된 두 노드의 좌표를 비교하여 좌표가 동일한 경우, 상기 두 노드가 동일한 좌표에 의해 링크되어 정상적으로 연결되었다고 판단하는, 건설장비 라이브러리를 관리하기 위한 방법.
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