KR102362504B1 - 수치지도의 위치별 오류검출 시스템 - Google Patents

수치지도의 위치별 오류검출 시스템 Download PDF

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장현철
이성우
양동하
이상민
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Abstract

본 발명은 수치지도의 위치별 오류검출 시스템에 관한 것으로, GPS 절대좌표가 중첩되고, 위치별 블록레이어와 블록별 지상물레이어와 구간이미지 레이어가 개별 분리되도록 구성된 수치지도 이미지를 저장하는 수치지도 저장모듈; 수치지도 이미지와 블록레이어와 지상물레이어에 링크된 지도정보를 저장하는 지도정보 저장모듈; 현장 이동수단의 GPS좌표값을 기준으로 일정 범위 이내의 수치지도 이미지와 지도정보를 상기 수치지도 저장모듈과 지도정보 저장모듈에서 각각 검색하고, 상기 수치지도 이미지와 지도정보 저장모듈을 하기 수치정보 수집부에 전송하는 검색모듈; 수치지도 이미지에서 블록레이어와 지상물레이어와 구간이미지 레이어를 분류하는 블록분류모듈; 상기 수치정보 수집부로부터 수신한 구간이미지 레이어가 오버랩된 수치지도 이미지와 해당 지도정보를 수신하고 해당 수치지도 이미지를 업데이트해서 수치지도 저장모듈에 저장하는 매핑모듈;로 구성된 수치지도 서버, 상기 이동수단의 전방 영상을 수집해서 영상데이터로 생성하는 정보수집장치; 상기 이동수단의 GPS좌표값을 측정하는 GPS장치; 상기 이동수단의 전방에 포인트별 벡터값을 측정하고 유효범위의 유효벡터값을 분류하는 스캐너; 상기 영상데이터와 GPS좌표값과 유효벡터값과 샘플이미지를 수집해 저장하는 저장모듈; 상기 유효벡터값을 기반으로 영상데이터의 유효범위 이내 영상을 3D로 변환하고, CNN 알고리즘을 통해 상기 영상의 유효범위 이내 구성이미지를 샘플이미지와 비교해서 이동수단 전방의 도로이미지와 구조물 이미지를 추출하는 이미지 분류모듈; 상기 이미지 분류모듈이 추출한 구조물 이미지에서 위치값이 설정된 구조물 이미지를 기준이미지로 생성하고, 상기 도로이미지에서 지정색상 또는 지정표시가 위치한 구간을 구간이미지로 생성하는 필터링 모듈; 상기 GPS장치에서 측정한 GPS좌표값을 수치지도 서버에 전송하고, 상기 수치지도 서버에서 수신한 수치지도 이미지와 지도정보를 임시 저장하는 지도정보 검색모듈; 상기 GPS장치가 측정한 GPS좌표값의 변화를 토대로 수치정보 수집부의 이동방향을 파악해서 정보수집장치의 영상 수집 방향을 확인하고, 종축 방향이 상기 정보수집장치의 영상 수집 방향과 나란하도록 된 지정규격의 제1상대좌표를 수치지도 이미지에서 유효범위 이내에 설정하며, 상기 GPS좌표값에 따라 수치지도 서버에서 검색된 수치지도 이미지의 GPS 절대좌표와 유효범위의 제1상대좌표를 중첩하여 매칭하는 디렉션 체킹모듈; 상기 영상데이터에 구성된 유효범위의 원근 모습에 따라 제1상대좌표를 방사 형태의 제2상대좌표로 변형 처리해서 영상데이터에 오버랩하고, 상기 제2상대좌표에서 구간이미지의 상대좌표값을 확인하며, 상기 제2상대좌표를 기반으로 기준이미지와 구간이미지의 위치를 비교해서 구간이미지에 상응하는 기준이미지 내에 위치를 탐색하여 기준점으로 지정하고 해당 기준점의 기준좌표값을 확인하는 한편, 상기 제1상대좌표에 매칭된 GPS 절대좌표에서 상대좌표값과 기준좌표값에 해당하는 GPS 절대좌표값에 따라 수치지도 이미지에 구간이미지 레이어를 오버랩하고 수치지도 서버에 전송하는 컨트롤러;로 구성된 수치정보 수집부로 이루어진 것이다.

Description

수치지도의 위치별 오류검출 시스템{SYSTEM FOR DETECTING ERROR ON DIGITAL-MAP}
본 발명은 수치지도의 위치별 오류검출 시스템에 관한 것이다.
수치지도는 전자 지도의 각 해당 위치에 좌표정보를 입력한 전자지도이다. 여기서 상기 전자 지도는 지상의 이미지 정보를 활용하여 지형을 지도화한 것이며, 좌표 및 기타 지상물 관련 정보 등의 연계를 위한 데이터 처리를 통해 각 지점에 수치에 의한 좌표정보, 위치정보, 수치정보를 반영한 것이 수치지도이다.
지상의 모든 지형지물은 대규모 건설 등에 의해 부분적인 변경이 수시로 발생할 수 있다. 따라서 다양한 데이터를 수치화한 수치지도는 변경이 발생한 부분의 좌표정보를 수시로 보정 또는 업데이트할 필요가 있다.
그러나 이러한 종래의 보정 또는 업데이트 방법은 전체에서 직접 지상물 이미지 단위, 블록이미지 단위, 수치지도 이미지 단위의 수정부분을 일일이 탐색하고 수작업으로 도화이미지를 수정해야 하는 번거로움이 있었다. 또한, 종래에는 작업자가 수정을 직접하다보니 실시간 수정이 사실상 불가능했고, 이로 인해 실제 현장 변화에 발맞춰서 수치지도의 갱신이 빠르게 이루어지지 못하는 문제가 있었다.
결국, 실제 현장과는 다른 정보를 담은 수치지도는 사용자에게 불편을 주었고, 수치지도의 신뢰를 저해하는 원인이 되었다.
1. 대한민국 등록특허 제10-1051769호(다중 지피에스형 변위 모니터링 시스템 및 그 신호처리방법/2011.07.19 등록)
이에 본 발명은 상기의 문제를 해소하기 위한 것으로, 수치지도 이미지의 위치에 따른 오류를 자동 검출하여 수정할 수 있는 수치지도의 위치별 오류검출 시스템의 제공을 해결하고자 하는 과제로 한다.
상기의 과제를 달성하기 위하여 본 발명은,
GPS 절대좌표가 중첩되고, 위치별 블록레이어와 블록별 지상물레이어와 구간이미지 레이어가 개별 분리되도록 구성된 수치지도 이미지를 저장하는 수치지도 저장모듈; 수치지도 이미지와 블록레이어와 지상물레이어에 링크된 지도정보를 저장하는 지도정보 저장모듈; 현장 이동수단의 GPS좌표값을 기준으로 일정 범위 이내의 수치지도 이미지와 지도정보를 상기 수치지도 저장모듈과 지도정보 저장모듈에서 각각 검색하고, 상기 수치지도 이미지와 지도정보 저장모듈을 하기 수치정보 수집부에 전송하는 검색모듈; 수치지도 이미지에서 블록레이어와 지상물레이어와 구간이미지 레이어를 분류하는 블록분류모듈; 상기 수치정보 수집부로부터 수신한 구간이미지 레이어가 오버랩된 수치지도 이미지와 해당 지도정보를 수신하고 해당 수치지도 이미지를 업데이트해서 수치지도 저장모듈에 저장하는 매핑모듈;로 구성된 수치지도 서버, 및
상기 이동수단의 전방 영상을 수집해서 영상데이터로 생성하는 정보수집장치; 상기 이동수단의 GPS좌표값을 측정하는 GPS장치; 상기 이동수단의 전방에 포인트별 벡터값을 측정하고 유효범위의 유효벡터값을 분류하는 스캐너; 상기 영상데이터와 GPS좌표값과 유효벡터값과 샘플이미지를 수집해 저장하는 저장모듈; 상기 유효벡터값을 기반으로 영상데이터의 유효범위 이내 영상을 3D로 변환하고, CNN 알고리즘을 통해 상기 영상의 유효범위 이내 구성이미지를 샘플이미지와 비교해서 이동수단 전방의 도로이미지와 구조물 이미지를 추출하는 이미지 분류모듈; 상기 이미지 분류모듈이 추출한 구조물 이미지에서 위치값이 설정된 구조물 이미지를 기준이미지로 생성하고, 상기 도로이미지에서 지정색상 또는 지정표시가 위치한 구간을 구간이미지로 생성하는 필터링 모듈; 상기 GPS장치에서 측정한 GPS좌표값을 수치지도 서버에 전송하고, 상기 수치지도 서버에서 수신한 수치지도 이미지와 지도정보를 임시 저장하는 지도정보 검색모듈; 상기 GPS장치가 측정한 GPS좌표값의 변화를 토대로 수치정보 수집부의 이동방향을 파악해서 정보수집장치의 영상 수집 방향을 확인하고, 종축 방향이 상기 정보수집장치의 영상 수집 방향과 나란하도록 된 지정규격의 제1상대좌표를 수치지도 이미지에서 유효범위 이내에 설정하며, 상기 GPS좌표값에 따라 수치지도 서버에서 검색된 수치지도 이미지의 GPS 절대좌표와 유효범위의 제1상대좌표를 중첩하여 매칭하는 디렉션 체킹모듈; 상기 영상데이터에 구성된 유효범위의 원근 모습에 따라 제1상대좌표를 방사 형태의 제2상대좌표로 변형 처리해서 영상데이터에 오버랩하고, 상기 제2상대좌표에서 구간이미지의 상대좌표값을 확인하며, 상기 제2상대좌표를 기반으로 기준이미지와 구간이미지의 위치를 비교해서 구간이미지에 상응하는 기준이미지 내에 위치를 탐색하여 기준점으로 지정하고 해당 기준점의 기준좌표값을 확인하는 한편, 상기 제1상대좌표에 매칭된 GPS 절대좌표에서 상대좌표값과 기준좌표값에 해당하는 GPS 절대좌표값에 따라 수치지도 이미지에 구간이미지 레이어를 오버랩하고 수치지도 서버에 전송하는 컨트롤러;로 구성된 수치정보 수집부
로 이루어진 수치지도의 위치별 오류검출 시스템을 제공한다.
상기의 본 발명은, 수치지도 이미지가 블록 단위 및 지상물 단위로 분할 관리되고 수집정보를 기반으로 오류 여부를 구간별로 자동 검출할 수 있으므로 레이어 조합 및 변경을 통해 수치지도 이미지를 손쉽게 수정할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 오류검출 시스템의 오류검출 대상 수치지도 이미지를 보인 도면이고,
도 2는 본 발명에 따른 오류검출 시스템의 수치정보 수집부가 이동수단의 전방을 수집한 수집영상이미지이고,
도 3은 본 발명에 따른 오류검출 시스템의 구성을 도시한 블록도이고,
도 4는 본 발명에 따른 오류검출 시스템의 오류검출 대상 수치지도가 블록 단위로 분할 구성된 모습을 개략적으로 도시한 도면이고,
도 5는 본 발명에 따른 오류검출 시스템의 오류검출 대상 블록레이어에서 지상물 단위로 분할 구성된 모습을 개략적으로 도시한 도면이고,
도 6과 도 7은 본 발명에 따른 오류검출 시스템이 이동수단의 이동 방향을 기준으로 유효범위와 상대좌표를 설정한 모습을 개략적으로 도시한 도면이고,
도 8 내지 도 10은 본 발명에 따른 오류검출 시스템의 영상데이터에 제2상대좌표가 중첩된 모습에서 제2상대좌표를 바탕으로 기준이미지와 구간이미지를 확인하고 상대좌표값과 기준좌표값을 지정하는 모습을 개략적으로 도시한 도면이고,
도 11은 본 발명에 따른 오류검출 시스템이 수치지도 이미지에 구간이미지를 오버랩한 모습을 개략적으로 도시한 도면이다.
이하, 본 발명을 구체적인 내용이 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 오류검출 시스템의 오류검출 대상 수치지도 이미지를 보인 도면이고, 도 2는 본 발명에 따른 오류검출 시스템의 수치정보 수집부가 이동수단의 전방을 수집한 수집영상이미지이고, 도 3은 본 발명에 따른 오류검출 시스템의 구성을 도시한 블록도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 오류검출 시스템은 현장에서 수집된 다양한 영상정보(AIM)들을 기반으로 수치지도 이미지(M1)를 제작하도록 설계되며, 더 나아가 수치지도 이미지(M1)의 오류를 현장에서 검출하고 수정한다. 이를 위해 오류검출 시스템은, 외부로부터 수집된 정보를 바탕으로 수치지도 이미지(M1)을 제작하고 수집된 정보를 토대로 기존 수치지도 이미지(M1)를 보정하고 관리하는 수치지도 서버(200)와, 외부의 정보를 수집해서 수치지도 서버(200)에 전송하는 수치정보 수집부(100)로 구성된다.
수치정보 수집부(100)와 수치지도 서버(200) 각각에 구성된 구성요소에 대해 좀 더 구체적으로 설명한다.
수치정보 수집부(100)는 정보수집장치(110)와 GPS장치(120)와 스캐너(130)와 저장모듈(140)과 이미지 분류모듈(150)과 필터링 모듈(151)과 디렉션 체킹모듈(160)과 지도정보 검색모듈(171)과 컨트롤러(170)로 구성된다.
정보수집장치(110)는 이동수단(C)의 전방 촬영으로 수집한 영상데이터를 생성한다. 도 2와 같은 영상(IM)의 영상데이터는 일정 주기의 연속 촬영을 통해 수집된다.
GPS장치(120)는 이동수단(C)의 GPS좌표값을 측정한다. 수신되는 GPS를 실시간으로 연속해서 연산하는 기술은 이미 공지의 기술이므로, 추가 설명은 생략한다.
스캐너(130)는 이동수단(C)의 전방에 레이저 포인트별 벡터값(P1, P2, P4)을 측정하고 유효범위의 유효벡터값을 분류한다. 일반적으로 라이다가 레이저 스캔을 통해 벡터값을 측정한다. 상기 유효벡터값은 아래 실시 예를 참고해서 구체적으로 설명한다.
저장모듈(140)은 상기 영상데이터와 GPS좌표값과 유효벡터값과 샘플이미지를 수집해 저장한다. 저장모듈(140)은 다양한 저장매체가 활용될 수 있지만, 본 실시 예는 주행 중 데이터 저장의 안정성을 위해 HDD(Hard Disk Drive)가 아닌 SSD(Solid State Drive)가 적용된다.
이미지 분류모듈(150)은, 상기 유효벡터값을 기반으로 영상데이터의 영상(IM)을 3D로 변환하고, CNN(Convolution Neural Network; 합성곱 신경망) 알고리즘을 통해 영상(IM)의 유효범위 이내 구성이미지를 샘플이미지와 비교해서 이동수단 전방의 도로이미지(21)와 구조물 이미지(11, 12)를 추출한다. 이미지 분류모듈(150)은 딥러닝과 GPU(Graphic Processing Unit) 기술 기반의 CNN 알고리즘에 따라 도로이미지(21)와 구조물 이미지(11, 12)를 정확히 추출해 분류한다. 이미지 분류모듈(150)은 영상데이터의 수집 영상을 3D로 변환해서 구성이미지의 실체를 사실감 있게 표현시키므로, CNN 알고리즘을 통한 구성이미지의 추출 정확도를 높인다. 참고로 상기 영상데이터의 영상에는 수많은 구성이미지가 포함되며, 특히 구조물 이미지(11, 12)는 영상데이터 영상의 구성이미지 중 샘플이미지와 유사한 이미지만이 추출된 것이다. 상기 샘플이미지는 도로변에 설치된 건물, 가로등, 신호등, 가로수, 펜스, 안내판, 자동차, 우체통 등일 수 있다.
필터링 모듈(151)은, 이미지 분류모듈(150)이 추출한 구조물 이미지(11, 12)에서 위치값이 설정된 구조물 이미지(11, 12)를 기준이미지로 생성하고, 도로이미지(21)에서 지정색상 또는 지정표시가 위치한 구간을 구간이미지(41, 42)로 생성한다. 구조물 이미지(11, 12) 중 가로등, 가로수, 펜스, 안내판, 자동차, 우체통 등의 이미지는 지도 제작시 일반적으로 생략된다. 따라서 생략되는 이미지는 GPS값 또는 도면좌표값 등의 위치값이 미설정된다. 반면, 상기 수치지도 제작시 활용되는 구조물 이미지(11)는 위치값이 설정된다. 따라서 구조물 이미지(11, 12) 중 위치값이 설정된 이미지(11)는 기준이미지로 분류해 생성한다. 한편, 도로에는 운전자가 어린이 보호구역, 버스 승강장, 공사구간 등을 시각적으로 인지할 수 있도록 특정 색상으로 도로가 도색되거나 글자 등이 표시된다. 해당 지정색상 또는 지정표시는 도로에 표시되므로 영상데이터의 영상(IM) 중 도로이미지(21)에서 확인되고, 필터링 모듈(151)은 지정색상 또는 지정표시가 위치한 도로이미지(21) 상에 구간을 구간이미지(41, 42)로 분류해 생성한다.
지도정보 검색모듈(171)은 GPS장치(120)에서 측정한 GPS좌표값을 수치지도 서버(200)에 전송하고, 수치지도 서버(200)에서 수신한 수치지도 이미지(M1)와 지도정보를 임시 저장한다. 수치정보 수집부(100)가 이동하며 수집하는 영상데이터는 해당 위치의 수치지도 이미지(M1)와 지도정보의 오류를 확인하고 수정하기 위함이므로, GPS좌표값을 통해 수치지도 서버(200)에 검색을 요청하고, 검색된 수치지도 이미지(M1)와 지도정보를 수치지도 서버(200)로부터 실시간으로 수신하여 임시 저장한다.
디렉션 체킹모듈(160)은, GPS장치(120)가 측정한 GPS좌표값의 변화를 토대로 수치정보 수집부(100)의 이동방향을 파악해서 정보수집장치(110)의 영상 수집 방향을 확인하고, 종축 방향이 정보수집장치(110)의 영상 수집 방향과 나란하도록 된 지정규격의 제1상대좌표를 유효범위 이내에 설정하며, GPS좌표값(120)에 따라 수치지도 서버(200)에서 검색되어 지도정보 검색모듈(171)에 저장된 수치지도 이미지(M1)의 GPS 절대좌표와 유효범위의 제1상대좌표를 중첩하여 매칭한다. 수치정보 수집부(100)는 이동수단(C)의 전방 촬영용 정보수집장치(110) 이외에 후방 촬영용 정보수집장치(110')를 포함할 수 있다. 이 경우 정보수집장치(110)의 촬영을 통해 수집된 영상데이터는 전방 영상데이터와 후방 영상데이터로 구성되고, 이중 전방 영상데이터를 분류하기 위해서 이동수단(C)의 이동 방향을 파악해야 한다. GPS좌표값은 이동수단(C)의 이동을 따라 변화하므로, 디렉션 체킹모듈(160)은 GPS좌표값의 변화를 따라 대략적인 이동방향을 파악할 수 있다. 더 나아가 디렉션 체킹모듈(160)은 수치정보 수집부(100)에 구성된 관성항법장치(미도시됨)를 통해 이동수단(C)의 이동 자세를 분석할 수 있다. 따라서 디렉션 체킹모듈(160)은 정보수집장치(110)의 촬영 시점에 이동수단(C)의 이동 자세를 분석해서 정보수집장치(110)의 영상 수집 방향을 정확히 파악할 수 있다.
한편, 디렉션 체킹모듈(160)은 유효범위 이내에 지정규격의 제1상대좌표를 생성하고 수치지도 이미지(M1)의 GPS 절대좌표와 중첩하여 매칭한다. 본 발명의 수치지도 이미지(M1)는 2D 형식이고 유효범위의 크기와 제1상대좌표의 규격은 지정되었으므로, 2D 형식의 수치지도 이미지(M1)에 이동수단(C)의 위치를 기준으로 제1상대좌표를 표시할 수 있다. 그런데 이동수단(C)의 이동 자세에 따라 영상 수집 방향이 변하므로, 제1상대좌표의 위치 역시 지속적인 변화를 보인다. 하지만, 본 발명의 영상데이터는 동영상이 아니며, 유효범위 이내의 상기 제1상대좌표는 생성시마다 수치지도 이미지(M1)의 GPS 절대좌표와 중첩하여 매칭하므로, 이동수단(C)의 이동 자세에 따른 영상 수집 방향 변화는 제1상대좌표 설정에 장애를 주지 않는다.
컨트롤러(170)는, 상기 영상데이터에 구성된 유효범위의 원근 모습에 따라 제1상대좌표를 방사 형태의 제2상대좌표로 변형 처리해서 영상데이터에 오버랩하고, 상기 제2상대좌표에서 구간이미지의 상대좌표값을 확인하며, 상기 제2상대좌표를 기반으로 기준이미지와 구간이미지의 위치를 비교해서 기준이미지에서 해당 기준점의 기준좌표값을 확인하는 한편, 상기 제1상대좌표에 매칭된 GPS 절대좌표에서 상대좌표값과 기준좌표값에 해당하는 GPS 절대좌표값에 따라 수치지도 이미지(M1)에 구간이미지를 오버랩하고 수치지도 서버에 전송한다. 컨트롤러(170)의 동작 모습을 아래의 실시 예를 통해 보다 구체적으로 설명한다.
도 4는 본 발명에 따른 오류검출 시스템의 오류검출 대상 수치지도가 블록 단위로 분할 구성된 모습을 개략적으로 도시한 도면이고, 도 5는 본 발명에 따른 오류검출 시스템의 오류검출 대상 블록레이어에서 지상물 단위로 분할 구성된 모습을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 오류검출 시스템의 수치지도 서버(200)는 수치지도 저장모듈(210)과 지도정보 저장모듈(240)과 검색모듈(220)과 블록분류모듈(250)과 매핑모듈(230)로 구성된다.
수치지도 저장모듈(210)은 GPS 절대좌표가 중첩되고, 위치별 블록레이어(BK1, BK2, BK2')와 블록별 지상물레이어(BK21, BK22, BK23)와 구간이미지 레이어가 개별 분리되도록 구성된 수치지도 이미지(M1)를 저장한다. 수치지도 이미지(M1)는 독립된 다수의 레이어가 상호 조합 및 중첩되어 이루어지며, 블록레이어(BK1, BK2, BK2')와 지상물레이어(BK21, BK22, BK23)가 제 위치에 배치하도록 수치지도 이미지(M1)와 블록레이어(BK1, BK2, BK2')에는 각각 파트(S1, S2, S3)가 구성된다. 수치지도 이미지(M1)는 GPS 절대좌표인 GPS좌표가 중첩된 것이라면 특별한 제한이 없다.
지도정보 저장모듈(240)은 수치지도 이미지(M1)와 블록레이어(BK1, BK2, BK2')와 지상물레이어(BK21, BK22, BK23)에 링크된 지도정보를 저장한다. 상기 지도정보는 건물명, 주소, 입주자 등의 정보이다. 따라서 블록레이어(BK1, BK2, BK2') 또는 지상물레이어(BK21, BK22, BK23)가 변경되면 해당 지도정보 역시 변경된다.
검색모듈(220)은, 이동수단(C)의 GPS좌표값을 기준으로 일정 범위 이내의 수치지도 이미지(M1)를 수치지도 저장모듈(210)에서 검색하고, 검색된 수치지도 이미지(M1)와, 수치지도 이미지(M1)에 구성된 블록레이어(BK1, BK2, BK2')와, 블록레이어(BK1, BK2, BK2')에 구성된 지상물레이어(BK21, BK22, BK23) 각각의 지도정보를 지도정보 저장모듈(240)에서 검색한다. 검색모듈(220)에 의해 검색된 수치지도 이미지(M1)와 지도정보는 수치정보 수집부(100)에 전송한다. 수치정보 수집부(100)의 GPS장치(120)가 GPS좌표값을 측정하면 지도정보 검색모듈(171)은 GPS좌표값을 수치지도 서버(200)에 전송하고, 검색모듈(220)은 수신된 GPS좌표값을 근거로 해당 수치지도 이미지(M1)를 수치지도 저장모듈(210)에서 검색한다. 수치지도 이미지(M1)의 검색 범위는 특별히 제한되지 않으나, 바람직하게는 GPS좌표값을 중심으로 일정 반경 범위 이내로 검색한다.
블록분류모듈(250)은 수치지도 이미지(M1)에서 블록레이어(BK1, BK2, BK2')와 지상물레이어(BK21, BK22, BK23)와 구간이미지 레이어를 분류한다. 블록레이어(BK1, BK2, BK2')와 지상물레이어(BK21, BK22, BK23)와 구간이미지 레이어에 대한 분류를 통해 검색모듈(220)은 블록레이어(BK1, BK2, BK2')와 지상물레이어(BK21, BK22, BK23)와 구간이미지 레이어별로 지도정보를 검색할 수 있고, 수치정보 수집부(100)로부터 수신된 수치지도 이미지(M1)를 블록레이어(BK1, BK2, BK2')와 지상물레이어(BK21, BK22, BK23)와 구간이미지 레이어별로 분리해서 수치지도 저장모듈(210)이 레이어 단위로 수치지도 이미지(M1)를 저장한다.
매핑모듈(230)은 수치정보 수집부(100)로부터 수신한 구간이미지 레이어가 오버랩된 수치지도 이미지와 해당 지도정보를 수신하고 해당 수치지도 이미지를 업데이트해서 수치지도 저장모듈(210)에 저장한다. 매핑모듈(230)은 수치지도 저장모듈(210)에 저장된 수치지도 이미지(M1)와 지도정보 저장모듈(240)에 저장된 지도정보를 관리하고 업데이트하도록 프로세싱하므로, 수치정보 수집부(100)로부터 업데이트된 수치지도 이미지(M1)와 지도정보가 수신되면 수치지도 저장모듈(210)에 기저장된 수치지도 이미지(M1)를 새로 수신된 수치지도 이미지(M1)로 변경하고, 지도정보 저장모듈(240)에 기저장된 수치지도 이미지(M1)와 블록레이어(BK1, BK2, BK2')와 지상물레이어(BK21, BK22, BK23)와 구간이미지 레이어별 지도정보를 새로 수신된 지도정보로 변경한다. 매핑모듈(230)은 수치지도 저장모듈(210)이 수치지도 이미지(M1)를 버전별로 분류해 저장 및 관리하도록 수치지도 이미지(M1)의 관리 체계를 정하고 제어할 수 있다.
한편, 수치정보 수집부(100)는 현장에서의 정보 수집을 통해 도 5의 (a)도면과 같이 기존 지상물레이어(BK21)와는 다른 형태 또는 규모의 지상물을 검출할 수 있다. 따라서 수치정보 수집부(100)는 확인된 지상물의 관련 정보를 수집하고 수치지도 서버(200)에 전송한다. 매핑모듈(230)은 수치정보 수집부(100)로부터 수신한 정보를 바탕으로 새로운 지상물레이어(BK23)를 제작하고 관련 지도정보를 생성해서 지도정보 저장모듈(240)에 저장시킴은 물론 해당 지상물레이어(BK23)에 링크한다. 또한, 매핑모듈(230)은 도 5와 같이 수치지도 이미지(M1)의 해당 블록레이어(BK2)의 기존 지상물레이어(BK21)를 새로운 지상물레이어(BK23)로 대체 변경한다.
수치지도 이미지(M1)와 블록레이어(BK1, BK2, BK2')와 지상물레이어(BK21, BK22, BK23) 및 구간이미지 레이어는 서로 독립한 개별 데이터이므로 상호 분할 관리된다. 또한, 수치지도 이미지(M1)와 블록레이어(BK1, BK2, BK2')와 지상물레이어(BK21, BK22, BK23) 및 구간이미지 레이어는 데이터 갱신 없이 버전별로 관리된다.
이하에서는 본 발명에 따른 오류검출 시스템의 동작 모습을 일 예를 이용해 상세히 설명한다.
도 6과 도 7은 본 발명에 따른 오류검출 시스템이 이동수단의 이동 방향을 기준으로 유효범위와 상대좌표를 설정한 모습을 개략적으로 도시한 도면이고, 도 8 내지 도 10은 본 발명에 따른 오류검출 시스템의 영상데이터에 제2상대좌표가 중첩된 모습에서 제2상대좌표를 바탕으로 기준이미지와 구간이미지를 확인하고 상대좌표값과 기준좌표값을 지정하는 모습을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2 내지 도 3과 도 6 내지 도 10을 참조하면, 수치정보 수집부(100)는 이동수단(C)에서 정보수집장치(110)가 전방을 촬영하여 영상데이터의 영상을 수집한다. 정보수집장치(110)는 이동 중인 이동수단(C)의 전방을 일정 주기로 연속해 촬영하므로, 영상데이터의 영상은 이동수단(C)이 이동을 따라 연속해 변화한다. 이와 더불어 GPS장치(120)는 이동수단(C)이 위치한 GPS좌표값을 측정하고, 스캐너(130)는 영상데이터의 영상과 이미지가 유사한 포인트별 벡터값을 측정한다. 상기 벡터값은 스캐너(130)로부터 근거리는 물론 원거리의 포인트까지 측정하는데, 본 발명에서 지정된 거리 범위 이내, 즉, 도 2 보인 유효이미지(CIM)와 같이 유효범위(Z1) 이내의 벡터값만을 분류하고 해당 벡터값을 유효벡터값으로 지정한다. 결국, 포인트별 벡터값에서 원거리의 포인트는 삭제되고 유효이미지(CIM)에는 근거리 포인트(P1, P2, P3)의 유효벡터값만이 잔존한다. 여기서 유효범위(Z1)는 정보수집장치(110)의 영상수집 방향을 디렉션 체킹모듈(160)이 확인함으로써 더욱 한정된다. 좀 더 구체적으로 설명하면, 도 6과 같이 본 발명에 따른 수치정보 수집부(100)는 이동수단(C)의 전방과 후방을 각각 촬영하도록 한 쌍의 정보수집장치(110)가 구성된다. 여기서 정보수집장치(110)의 촬영각은 제한되고, 촬영 거리는 지정된 거리 범위 이내가 된다. 더 나아가 본 발명에 따른 수치정보 수집부(100)는 이동수단(C)의 전방 모습만이 활용되므로, 이동수단(C)의 이동 방향이 확인되어야 한다. 따라서 디렉션 체킹모듈(160)은 GPS장치(120)가 측정한 GPS좌표값의 변화를 토대로 수치정보 수집부(100)의 이동방향을 파악해서 수치정보 수집부(100)의 영상 수집 방향을 확인하고, 이를 통해 한 쌍의 정보수집장치(110)가 촬영하는 범위(Z1, Z2) 중 유효한 범위를 확인할 수 있고, 지정된 거리 범위 이내의 범위가 유효범위(Z1)로 확정된다.
영상데이터와 GPS좌표값 및 유효벡터값이 모두 수집되면 하나의 셋으로 저장모듈(140)에 저장된다. 이외에 저장모듈(140)은 샘플이미지를 포함해 저장한다.
한편, 이미지 분류모듈(150)은 유효벡터값을 기반으로 영상데이터의 유효범위(Z1) 이내 영상을 3D로 변환한다. 유효벡터값은 거리별 색상별 정보를 포함하는 3D 형식의 정보이므로, 이미지 분류모듈(150)은 유효범위(Z1) 내에 유효벡터값을 조합해서 일정한 모습의 3D 구성이미지를 완성할 수 있다. 또한, 이미지 분류모듈(150)은 CNN 알고리즘을 기반으로 상기 구성이미지를 샘플이미지와 비교해서 이동수단 전방의 도로이미지(21)와 구조물 이미지(11, 12)를 추출한다.
필터링 모듈(151)은 이미지 분류모듈(150)이 추출한 구조물 이미지(11, 12)에서 위치값이 설정된 구조물 이미지(11)를 기준이미지(31 내지 35)로 생성한다. 기준이미지(31 내지 35)는 특정 구간의 위치를 파악하기 위한 기준점의 기능을 수행한다. 다양한 종류의 구조물 이미지(11, 12) 중 위치값이 설정되는 이미지는 주로 건물과 같은 대형 인공구조물이므로, 본 실시 예에서 기준이미지(31 내지 35)는 건물이 일반적이다. 구조물 이미지(12) 중 차량은 이동성을 가지며 특정된 위치값이 설정되므로, 기준이미지(31 내지 35)에서 제외된다.
필터링 모듈(151)은 도로이미지(21)에서 지정색상 또는 지정표시가 위치한 구간을 구간이미지(41, 42)로 생성한다. 일반적으로 어린이 보호구역은 적색으로 표시되므로, 필터링 모듈(151)은 도로이미지(21) 내에서 해당 표시를 확인하고 구간이미지(41, 42)로 생성한 것이다. 전술한 바와 같이 스캐너(130)의 유효벡터값은 색상 또한 식별하므로, 도로이미지(21) 내에서 경계를 이루는 구간이 생성되면, 해당 구간을 구간이미지(41, 42)로 간주하고 생성한다.
정보수집장치(110)의 영상 수집 방향 확인을 통해 유효범위(Z1)가 설정되면, 디렉션 체킹모듈(160)은 종축 방향이 정보수집장치(110)의 영상 수집 방향과 나란하도록 된 지정규격의 제1상대좌표(G1, G2)를 수치지도 이미지(M1, M2)에서 유효범위(Z1) 이내에 설정한다. 전술한 바와 같이, 정보수집장치(110)의 촬영각과 유효벡터값의 거리는 이미 지정되어 있고 제1상대좌표(G1, G2)의 규격 역시 지정되어 있으며 이동수단(C)의 GPS좌표값 및 이동 자세가 모두 확인되었으므로, 디렉션 체킹모듈(160)은 수치지도 서버(200)에서 GPS좌표값에 해당하여 전송된 수치지도 이미지(M1, M2)에 제1상대좌표(G1, G2)의 레이어를 병합시킬 수 있다. 참고로 상기 종축은 제1상대좌표(G1, G2)에서 Y축에 해당하고, 횡축은 상기 종축에 수직하게 교차하며 X축을 이룬다.
본 실시 예에서 도 6은 유효범위(Z1)의 전역에 제1상대좌표(G1)가 설정된 모습을 도시한 것이고, 도 7은 유효범위(Z1)에서 도로이미지(21)에만 제1상대좌표(G2)가 설정된 모습을 도시한 것이다. 이후의 본 실시 예에서는 도로이미지(21)에 설정된 제1상대좌표(G2)에 대해 설명한다.
제1상대좌표(G2)가 설정되면, 디렉션 체킹모듈(160)은 상기 GPS좌표값에 따라 수치지도 서버(200)에서 검색된 수치지도 이미지(M1)의 GPS 절대좌표와 유효범위(Z1)의 제1상대좌표(G2)를 중첩하여 매칭한다. 상기 GPS 절대좌표와 제1상대좌표(G2)의 중첩은 GPS 절대좌표와 제1상대좌표(G2)의 연관관계를 정의하기 위한 것으로, 일정한 규격을 이루는 GPS 절대좌표와 제1상대좌표(G2)는 교차 지점이 일정하게 반복되며, 이러한 반복은 수식화를 통해 그 표현이 가능하다. 따라서 디렉션 체킹모듈(160)은 GPS 절대좌표와 제1상대좌표(G2)의 중첩을 통해 상호 수식화하여 매칭하고, 이를 통해 제1상대좌표(G2)의 좌표값을 GPS 절대좌표의 GPS좌표값으로 변환한다.
디렉션 체킹모듈(160)이 유효범위(Z1)를 해당 수치지도 이미지(M1)의 GPS 절대좌표와 중첩시켜서 관계식을 생성하면, 컨트롤러(170)는 도 8과 같이 상기 영상데이터의 유효이미지(CIM)에 구성된 유효범위(Z1)의 원근 모습에 따라 제1상대좌표(G2)를 방사 형태의 제2상대좌표(G3)로 변형 처리해서 유효이미지(CIM)에 오버랩한다. 방사 형태로 보이는 제2상대좌표(G3)의 축선 간의 간격과 경사각도 등은 지정규격의 제1상대좌표(G2)를 기반해 이루어지므로, 정보수집장치(110)와 스캐너(130) 및 제1상대좌표(G2)의 규격이 일정하다면 제2상대좌표(G3)는 이동수단(C)의 이동 방향과 이동 자세 및 주행 장소 등에 상관없이 유효이미지(CIM)에서 항시 일정한 위치에 배치된다.
도 11은 본 발명에 따른 오류검출 시스템이 수치지도 이미지에 구간이미지를 오버랩한 모습을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2 내지 도 3과 도 8 내지 도 11을 참조하면, 컨트롤러(170)는 제2상대좌표(G3)에서 구간이미지(41, 42)의 상대좌표값을 확인한다. 제2상대좌표(G3)를 바탕으로 표시된 구간이미지(41, 42)는 자체 형태에 따라 다수의 경계점(a1 내지 a4; 이하 'a')이 구성되므로, 해당 경계점(a)의 상대좌표값을 제2상대좌표(G3)에서 확인할 수 있다. 이와 더불어 컨트롤러(170)는 제2상대좌표(G3)를 기반으로 기준이미지(31, 32)와 구간이미지(41, 42)의 위치를 비교해서 구간이미지(41, 42)에 상응하는 기준이미지(31, 32) 내에 위치를 탐색하여 기준점(b1, b2; 이하 'b')으로 지정하고 해당 기준점(b)의 기준좌표값을 확인한다. 본 실시 예에서 기준점(b)은 도 9의 (a)도면과 같이 기준이미지(31, 32)에서 구간이미지(41, 42)의 경계점(a)과 마주하는 위치이다. 기준점(b)이 확인되면, 컨트롤러(170)는 제2상대좌표(G3)를 통해 기준점(b)의 기준좌표값을 확인한다.
한편, 수치정보 수집부(100)가 설치된 이동수단(C)은 이동하고, 정보수집장치(110)와 스캐너(130)는 이동수단(C)의 전방을 이동수단(C)의 이동을 따라 영상데이터의 영상과 유효이미지(CIM)를 수집 및 편집해 생성한다. 그러므로 필터링 모듈(151)과 이미지 분류모듈(150)에 의해 생성되는 기준이미지(31, 32)와 구간이미지(41, 42) 각각의 경계점(a)은 영상데이터가 수집된 이동수단(C)의 위치에 따라 오차가 발생할 수 있고, 경계점(a)에 상응하는 기준이미지(31, 32) 내에 기준점(b) 역시 영상데이터가 수집된 이동수단(C)의 위치에 따라 오차가 발생할 수 있다. 물론 정확한 이미지 수집이 이루어진다면 경계점(a)과 기준점(b)은 이동수단(C)의 위치별 유효이미지(CIM)에 상관없이 동일하다. 따라서 컨트롤러(170)는 지정된 규칙에 따라 상기 오차를 보정해서 통일하는 것이 바람직하다.
컨트롤러(170)는 제1상대좌표(G2)에 매칭된 GPS 절대좌표에서 상대좌표값과 기준좌표값에 해당하는 GPS 절대좌표값에 따라 수치지도 이미지(M1)에 구간이미지 레이어(51, 52)를 오버랩하고 수치지도 서버(200)에 전송한다. 제2상대좌표(G3)는 유효이미지(CIM)에 표시할 수 있도록 제1상대좌표(G2)의 형태만을 변형할 것이므로, 제2상대좌표(G3)에서 확인된 경계점(a)의 상대좌표값과 기준점(b)의 기준좌표값은 제1상대좌표(G2)와 동일하다. 따라서 컨트롤러(170)는 제1상대좌표(G2)와 GPS 절대좌표의 매칭을 위한 관계식을 통해 상대좌표값과 기준좌표값을 각각 GPS 절대좌표값으로 변환할 수 있다. 기준좌표값과 상대좌표값이 GPS 절대좌표값으로 변환되면, 컨트롤러(170)는 상기 GPS 절대좌표값에 맞춰 구간이미지 레이어(51, 52)를 수치지도 이미지(M1)에 오버랩해서 도 11과 같이 신규 수치지도 이미지(M2)를 생성한다. 전술한 바와 같이 유효이미지(CIM)에서 확인되고 제2상대좌표(G3)에서 경계점(a)을 통해 구획된 구간이미지(41, 42)는 도 10과 같이 레이어(51, 52) 형태로 분리될 수 있다. 이렇게 분리된 레이어(51, 52)는 제1상대좌표(G3)를 기준으로 변형되고, 레이어(51, 52)의 경계점의 상대좌표값은 해당 GPS 절대좌표값으로 변환된다. 따라서 컨트롤러(170)는 레이어(51, 52)를 GPS 절대좌표값에 맞춰 수치지도 이미지(M1)에 오버랩하고, 기존의 수치지도 이미지(M1)를 업그레이드된 신규 수치지도 이미지(M2)로 변환해서 수치지도 서버(200)에 전송한다.
신규 수치지도 이미지(M2)를 수신한 수치지도 서버(200)의 매핑모듈(230)은 수치지도 저장모듈(210)을 업데이트한다.
앞서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시 예들을 참조해 설명했지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
11, 12; 구조물 이미지 21; 도로이미지
31 내지 35; 기준이미지 41, 42; 구간이미지
51, 52; 구간이미지 레이어 100; 수치정보 수집부
200; 수치지도 서버 a, a1, a2, a3, a4; 경계점
AIM; 영상정보 b, b1, b2; 기준점
BK1, BK2, BK2'; 블록레이어 BK21, BK22, BK23; 지상물레이어
C; 이동수단 CIM, ; 유효이미지
G1, G2; 제1상대좌표 G3; 제2상대좌표
IM; 영상
M1, M2; 수치지도 이미지 P1, P2, P3; 포인트
S1, S2, S3; 파트 Z1; 유효범위

Claims (1)

  1. GPS 절대좌표가 중첩되고, 위치별 블록레이어와 블록별 지상물레이어와 구간이미지 레이어가 개별 분리되도록 구성된 수치지도 이미지를 저장하는 수치지도 저장모듈; 수치지도 이미지와 블록레이어와 지상물레이어에 링크된 지도정보를 저장하는 지도정보 저장모듈; 현장 이동수단의 GPS좌표값을 기준으로 일정 범위 이내의 수치지도 이미지와 지도정보를 상기 수치지도 저장모듈과 지도정보 저장모듈에서 각각 검색하고, 상기 수치지도 이미지와 지도정보 저장모듈을 하기 수치정보 수집부에 전송하는 검색모듈; 수치지도 이미지에서 블록레이어와 지상물레이어와 구간이미지 레이어를 분류하는 블록분류모듈; 상기 수치정보 수집부로부터 수신한 구간이미지 레이어가 오버랩된 수치지도 이미지와 해당 지도정보를 수신하고 해당 수치지도 이미지를 업데이트해서 수치지도 저장모듈에 저장하는 매핑모듈;로 구성된 수치지도 서버, 및
    상기 이동수단의 전방 영상을 수집해서 영상데이터로 생성하는 정보수집장치; 상기 이동수단의 GPS좌표값을 측정하는 GPS장치; 상기 이동수단의 전방에 포인트별 벡터값을 측정하고 유효범위의 유효벡터값을 분류하는 스캐너; 상기 영상데이터와 GPS좌표값과 유효벡터값과 샘플이미지를 수집해 저장하는 저장모듈; 상기 유효벡터값을 기반으로 영상데이터의 유효범위 이내 영상을 3D로 변환하고, CNN(Convolution Neural Network; 합성곱 신경망) 알고리즘을 통해 상기 영상의 유효범위 이내 구성이미지를 샘플이미지와 비교해서 이동수단 전방의 도로이미지와 구조물 이미지를 추출하는 이미지 분류모듈; 상기 이미지 분류모듈이 추출한 구조물 이미지에서 위치값이 설정된 구조물 이미지를 기준이미지로 생성하고, 상기 도로이미지에서 지정색상 또는 지정표시가 위치한 구간을 구간이미지로 생성하는 필터링 모듈; 상기 GPS장치에서 측정한 GPS좌표값을 수치지도 서버에 전송하고, 상기 수치지도 서버에서 수신한 수치지도 이미지와 지도정보를 임시 저장하는 지도정보 검색모듈; 상기 GPS장치가 측정한 GPS좌표값의 변화를 토대로 수치정보 수집부의 이동방향을 파악해서 정보수집장치의 영상 수집 방향을 확인하고, 종축 방향이 상기 정보수집장치의 영상 수집 방향과 나란하도록 된 지정규격의 제1상대좌표를 수치지도 이미지에서 유효범위 이내에 설정하며, 상기 GPS좌표값에 따라 수치지도 서버에서 검색된 수치지도 이미지의 GPS 절대좌표와 유효범위의 제1상대좌표를 중첩하여 매칭하는 디렉션 체킹모듈; 상기 영상데이터에 구성된 유효범위의 원근 모습에 따라 제1상대좌표를 방사 형태의 제2상대좌표로 변형 처리해서 영상데이터에 오버랩하고, 상기 제2상대좌표에서 구간이미지의 상대좌표값을 확인하며, 상기 제2상대좌표를 기반으로 기준이미지와 구간이미지의 위치를 비교해서 구간이미지에 상응하는 기준이미지 내에 위치를 탐색하여 기준점으로 지정하고 해당 기준점의 기준좌표값을 확인하는 한편, 상기 제1상대좌표에 매칭된 GPS 절대좌표에서 상대좌표값과 기준좌표값에 해당하는 GPS 절대좌표값에 따라 수치지도 이미지에 구간이미지 레이어를 오버랩하고 수치지도 서버에 전송하는 컨트롤러;로 구성된 수치정보 수집부
    로 이루어진 것을 특징으로 하는 수치지도의 위치별 오류검출 시스템.
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