KR102362509B1 - 영상도화이미지의 정밀성 향상을 위한 도화오류 자동 검색기능의 영상도화시스템 - Google Patents

영상도화이미지의 정밀성 향상을 위한 도화오류 자동 검색기능의 영상도화시스템 Download PDF

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이성우
양동하
이상민
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Abstract

본 발명은 영상도화이미지의 정밀성 향상을 위한 도화오류 자동 검색기능의 영상도화시스템에 관한 것으로, 영상생성장치가 주행차량의 전방을 촬영해서 영상데이터를 생성해 수집하는 현장정보 수집기기와, 영상도화이미지를 저장 관리하고 현장정보 수집기기에서 수집된 영상데이터의 정보를 바탕으로 도화오류를 검색해서 보정하는 영상도화서버로 이루어진 영상도화시스템에 있어서, 상기 현장정보 수집기기는, GPS장치와 레이저 스캐너와 저장모듈과 이미지 분류모듈과 필터링 모듈과 디렉션 체킹모듈과 체크마크 검증모듈과 컨트롤러;로 구성되고, 상기 영상도화서버는, 도화모듈과 맵 저장모듈과 체크마크정보 저장모듈과 검색모듈과 매핑모듈과 오류확인모듈로 구성된다.

Description

영상도화이미지의 정밀성 향상을 위한 도화오류 자동 검색기능의 영상도화시스템{IMAGE MAP MAKING SYSTEM AUTO-SEARCHING THE MISPROUNCIATIONS OF DIGITAL MAP DATA FOR PRECISION IMPROVEMENT OF MAP IMGAE}
본 발명은 영상도화이미지의 정밀성 향상을 위한 도화오류 자동 검색기능의 영상도화시스템에 관한 것이다.
지도 제작에 있어 도화란 지리정보를 근거로 2차원 또는 3차원 이미지의 지도를 도시하는 작업을 지칭하는 것으로, 디지털 출력 기술의 개발과 더불어 근래에는 디지털 이미지 또는 3차원 그래픽 이미지로 도시할 수 있게 되면서 실사와 거의 유사해지고 있다.
이와 같이 영상도화 기술이 발달하면서 보다 사실적이고 정밀한 지도제작이 가능해졌으며, 지형 및 지리정보의 변화에 따른 영상도화 정보의 갱신이 용이해졌다.
그러나 도화된 영상은 수집된 정보를 기반으로 대부분이 수작업을 통해 이루어지므로 이미지 간의 위치 오차가 불가피하게 발생했고, 특히 도화 과정에서 도화이미지 간의 해상도 차이, 화각의 차이, 축척의 차이 등으로 인해 정밀한 도화에도 한계가 있었다.
이러한 도화 오차를 수정하기 위해서 종래에는 작업자가 직접 오차를 탐색하고, 오차가 확인되면 수작업으로 해당 오차를 수정했다. 하지만, 이러한 오차 수정은 작업이 번거로울 뿐만 아니라 정확도를 신뢰할 수 없었고, 작업의 지연으로 인해 도화이미지의 실시간 업데이트가 사실상 불가능하여 사용자에게도 많은 불편이 초래되었다.
1. 대한민국 등록특허 제10-1240310호(2013.02.26 등록)
이에 본 발명은 상기의 문제를 해소하기 위한 것으로, 도화된 이미지의 오류 여부를 현장에서 실시간으로 검색 및 체크해서 보정할 수 있고 변화 구간을 업데이트할 수 있도록 된 영상도화이미지의 정밀성 향상을 위한 도화오류 자동 검색기능의 영상도화시스템의 제공을 해결하고자 하는 과제로 한다.
상기의 과제를 달성하기 위하여 본 발명은,
영상생성장치가 주행차량의 전방을 촬영해서 영상데이터를 생성해 수집하는 현장정보 수집기기와, 영상도화이미지를 저장 관리하고 현장정보 수집기기에서 수집된 영상데이터의 정보를 바탕으로 도화오류를 검색해서 보정하는 영상도화서버로 이루어진 영상도화시스템에 있어서,
상기 현장정보 수집기기는, 상기 주행차량의 GPS값을 측정하고 지정된 GPS값이 확인되면 제1체킹신호를 발신하는 GPS장치; 상기 주행차량의 전방에 포인트별 벡터값을 측정하고 유효범위의 유효벡터값을 분류하는 레이저 스캐너; 상기 영상데이터와 GPS값과 유효벡터값과 샘플이미지를 수집해 저장하는 저장모듈; 상기 유효벡터값을 기반으로 영상데이터의 유효범위 이내 영상을 3D로 변환하고, CNN 알고리즘을 통해 상기 영상의 유효범위 이내 구성이미지를 샘플이미지와 비교해서 주행차량 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 GPS장치가 측정한 GPS값의 변화를 토대로 현장정보 수집기기의 이동방향을 파악해서 영상생성장치의 촬영 방향을 확인하고, 종축 방향이 상기 영상생성장치의 촬영 방향과 나란하도록 된 지정규격의 제1상대좌표계를 영상도화이미지에서 유효범위 이내에 설정하며, 상기 GPS값에 따라 영상도화서버에서 검색된 영상도화이미지의 절대좌표계와 유효범위의 제1상대좌표계를 중첩하여 매칭하는 디렉션 체킹모듈; 상기 제1체킹신호를 수신하면 입출력수단을 통해 알람하고 입출력수단이 조작되어 생성한 제2체킹신호를 수신하는 입출력부와, 상기 제1체킹신호가 수신된 GPS값과 제2체킹신호가 수신된 GPS값을 GPS장치를 통해 각각 확인하는 위치확인부와, 상기 위치확인부가 확인한 GPS값을 중심으로 지정반경의 체크마크를 영상도화이미지에 마킹하는 마킹부로 구성된 체크마크 검증모듈; 상기 영상데이터에 구성된 유효범위의 원근 모습에 따라 제1상대좌표계를 방사 형태의 제2상대좌표계로 변형 처리해서 영상데이터에 오버랩하고, 상기 제2상대좌표계에서 구간이미지의 상대좌표값을 확인하며, 상기 제2상대좌표계를 기반으로 기준이미지와 구간이미지의 위치를 비교해서 구간이미지에 상응하는 기준이미지 내에 위치를 탐색하여 기준점으로 지정하고 해당 기준점의 기준좌표값을 확인하는 한편, 상기 제1상대좌표계에 매칭된 절대좌표계에서 상대좌표값과 기준좌표값에 해당하는 절대좌표값에 따라 영상도화이미지에 구간이미지의 레이어를 오버랩하고 영상도화서버에 전송하는 컨트롤러;로 구성되고,
상기 영상도화서버는, 디지털 영상도화 후 상기 절대좌표계를 중첩해서 영상도화이미지를 제작하는 도화모듈; 상기 영상도화이미지를 저장하는 맵 저장모듈; 상기 현장정보 수집기기로부터 수신된 영상도화이미지의 체크마크를 GPS값에 따라 저장하는 체크마크정보 저장모듈; 상기 주행차량의 GPS값을 기준으로 일정 범위 이내의 영상도화이미지를 맵 저장모듈에서 검색하고, 상기 영상도화이미지를 현장정보 수집기기에 전송하며, 체크마크가 마킹된 영상도화이미지를 체크마크정보 저장모듈에서 검색하는 검색모듈; 상기 구간이미지의 레이어가 오버랩된 영상도화이미지를 수신하고 해당 영상도화이미지를 업데이트해서 맵 저장모듈에 저장하는 매핑모듈; 상기 제1체킹신호에 따른 GPS값을 중심으로 마킹된 체크마크인 제1체크마크와, 상기 제2체킹신호에 따른 GPS값을 중심으로 마킹된 체크마크인 제2체크마크의 위치를 확인해서 기준치 이상의 오차가 확인되면 영상도화이미지의 보정을 위해 도화모듈을 실행시키고, 상기 제1체크마크 없이 제2체크마크만 확인되면 제2체크마크가 마킹된 해당 구간의 영상데이터를 출력시키는 오류확인모듈;로 구성된 영상도화이미지의 정밀성 향상을 위한 도화오류 자동 검색기능의 영상도화시스템을 제공한다.
상기의 본 발명은, 영상도화이미지의 초안 완성 후 현장 검색을 통해 오류를 체크하고 보정을 위해 관련 정보를 실시간으로 기록할 수 있으며 수집된 정보를 토대로 영상도화이미지의 절대좌표계에 맞춰 특정한 구간이미지의 레이어를 생성하고 영상도화이미지에 실시간으로 자동 조합하므로 영상도화이미지의 보정을 신속하고 신뢰도 있게 처리할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 영상도화시스템의 영상도화이미지 초안과 현장정보 수집기기가 수집한 영상데이터 영상을 보인 도면이고,
도 2는 본 발명에 따른 영상도화시스템의 구성을 도시한 블록도이고,
도 3은 본 발명에 따른 영상도화시스템에서 체크가 표시된 영상도화이미지를 개략적으로 도시한 도면이고,
도 4는 본 발명에 따른 영상도화시스템의 체크 검증모듈의 구성요소를 도시한 블록도이고,
도 5는 본 발명에 따른 영상도화시스템에서 영상도화이미지에 체크부위가 표시된 모습을 개략적으로 도시한 도면이고,
도 6는 본 발명에 따른 영상도화시스템이 주행차량 전방의 영상데이터에서 유효범위 이내의 구조물 이미지와 도로이미지를 분류한 모습을 개략적으로 도시한 도면이고,
도 7은 본 발명에 따른 영상도화시스템이 주행차량의 주행 방향을 기준으로 유효범위와 상대좌표를 설정한 모습을 개략적으로 도시한 도면이고,
도 8은 도 7의 다른 실시 예를 개략적으로 도시한 도면이고,
도 9와 도 10은 본 발명에 따른 영상도화시스템이 영상데이터에서 제2상대좌표계를 바탕으로 기준이미지와 구간이미지를 확인하고 상대좌표값과 기준좌표값을 지정하는 모습을 개략적으로 도시한 도면이고,
도 11은 본 발명에 따른 영상도화시스템이 영상도화이미지에 구간이미지를 오버랩한 모습을 개략적으로 도시한 도면이다.
이하, 본 발명을 구체적인 내용이 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 영상도화시스템의 현장정보 수집기기가 주행차량에 설치되고 영상도화서버와 통신하는 모습을 개략적으로 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명에 따른 영상도화시스템의 구성을 도시한 블록도이다.
도 1 내지 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 영상도화시스템은 항공촬영과 지상촬영 및 기타 현장에서 수집된 다양한 정보들을 기반으로 지도의 바탕이 되는 영상도화이미지(M1)를 제작하도록 설계되며, 더 나아가 영상도화이미지(M1)의 도화오류를 현장에서 검색하여 오류를 수정한다. 이를 위해 영상도화시스템은, 외부로부터 수집된 정보를 바탕으로 영상도화이미지(M1)을 제작하고 수집된 정보를 토대로 기존 영상도화이미지(M1)를 보정하고 관리하는 영상도화서버(200)와, 외부의 정보를 수집해서 영상도화서버(200)에 전송하는 현장정보 수집기기(100)로 구성된다.
영상도화서버(200)와 현장정보 수집기기(100) 각각에 구성된 구성요소에 대해 좀 더 구체적으로 설명한다.
영상도화서버(200)는 도화모듈(240)과 맵 저장모듈(210)과 체크마크정보 저장모듈(260)과 검색모듈(220)과 매핑모듈(230)과 오류확인모듈(250)로 구성된다. 도화모듈(240)은 디지털 영상도화 후 상기 절대좌표계(AX)를 중첩해서 영상도화이미지(M1)를 제작한다. 디지털 영상도화는 작업자가 수집정보에 따라 지상물 및 기타 지상구조물 등을 픽셀 단위로 해당 위치에 이미지로 배치 도화하고, 기존 이미지는 신규 정보에 따라 외형을 수정하거나 위치를 조정한다. 영상도화이미지의 제작 방식과 방법은 이미 공지의 기술이므로, 본 발명에 관한 신규 업데이트 기술을 제외하고 기본적인 설명은 생략한다.
현장정보 수집기기(100)는 영상생성장치(110)와 GPS장치(120)와 레이저 스캐너(130)와 저장모듈(140)과 이미지 분류모듈(150)과 필터링 모듈(151)과 디렉션 체킹모듈(160)과 체크 검증모듈(171)과 컨트롤러(170)로 구성된다.
영상생성장치(110)는 주행차량(C)의 전방을 촬영하고, 도 1의 (b)도면과 같이 영상데이터의 영상(IM)을 생성한다. 영상데이터는 일정 주기의 연속 촬영을 통해 수집된다.
GPS장치(120)는 주행차량(C)의 GPS값을 측정한다. 또한, 현장작업자가 지정한 GPS값이 측정되면 제1체킹신호를 발신한다. 즉, 현장작업자가 특정 위치를 선택하면 해당 위치의 GPS값이 지정되고, GPS장치(120)는 GPS값을 측정하는 중에 지정된 GPS값이 측정되면 제1체킹신호를 발신하는 것이다. 인공위성으로부터 수신되는 GPS를 실시간으로 연속해서 연산하는 기술은 이미 공지의 기술이므로, 추가 설명은 생략한다.
레이저 스캐너(130)는 주행차량(C)의 전방에 포인트별 벡터값을 측정하고 유효범위의 유효벡터값을 분류한다. 상기 유효벡터값은 아래 실시 예를 참고해서 구체적으로 설명한다.
저장모듈(140)은 상기 영상데이터와 GPS값과 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 알고리즘을 통해 영상(IM)의 유효범위 이내 구성이미지를 샘플이미지와 비교해서 주행차량(C) 전방의 도로이미지와 구조물 이미지를 추출한다. 이미지 분류모듈(150)은 딥러닝과 GPU(Graphic Processing Unit) 기술 기반의 CNN 알고리즘에 따라 도로이미지와 구조물 이미지를 정확히 추출해 분류한다. 이미지 분류모듈(150)은 영상데이터의 영상(IM)을 3D로 변환해서 구성이미지의 실체를 사실감 있게 표현시키므로, CNN 알고리즘을 통한 구성이미지의 추출 정확도를 높인다. 참고로 상기 영상데이터의 영상(IM)에는 수많은 구성이미지가 포함되며, 특히 구조물 이미지는 영상데이터 영상(IM)의 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 이미지에서 위치값이 설정된 구조물 이미지를 기준이미지로 생성하고, 상기 도로이미지에서 지정색상 또는 지정표시가 위치한 구간을 구간이미지로 생성한다. 상기 구조물 이미지 중 가로등, 가로수, 펜스, 안내판, 자동차, 우체통 등의 이미지는 지도 제작시 일반적으로 생략된다. 따라서 생략되는 이미지는 GPS값 또는 도면좌표값 등의 위치값이 미설정된다. 반면, 상기 지도 제작시 도화에 활용되는 구조물 이미지는 위치값이 설정된다. 따라서 구조물 이미지 중 위치값이 설정된 이미지는 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 도로이미지에서 확인되고, 필터링 모듈(151)은 지정색상 또는 지정표시가 위치한 도로이미지 상에 구간을 구간이미지로 분류해 생성한다.
디렉션 체킹모듈(160)은, GPS장치(120)가 측정한 GPS값의 변화를 토대로 현장정보 수집기기(100)의 이동방향을 파악해서 영상생성장치(110)의 촬영 방향을 확인하고, 종축 방향이 영상생성장치(110)의 촬영 방향과 나란하도록 된 지정규격의 제1상대좌표계를 유효범위 이내에 설정하며, GPS값(120)에 따라 영상도화서버(200)에서 검색된 영상도화이미지(M1)의 절대좌표계(AX)와 유효범위의 제1상대좌표계를 중첩하여 매칭한다. 현장정보 수집기기(100)는 주행차량(C)의 전방 촬영용 영상생성장치(110) 이외에 후방 촬영용 영상생성장치(110')를 포함할 수 있다. 이 경우 영상생성장치(110)의 촬영을 통해 수집된 영상데이터는 전방 영상데이터와 후방 영상데이터로 구성되고, 이중 전방 영상데이터를 분류하기 위해서 주행차량(C)의 주행 방향을 파악해야 한다. GPS값은 주행차량(C)의 이동을 따라 변화하므로, 디렉션 체킹모듈(160)은 GPS값의 변화를 따라 대략적인 이동방향을 파악할 수 있다. 더 나아가 디렉션 체킹모듈(160)은 현장정보 수집기기(100)에 구성된 관성항법장치(미도시됨)를 통해 주행차량(C)의 주행 자세를 분석할 수 있다. 따라서 디렉션 체킹모듈(160)은 영상생성장치(110)의 촬영 시점에 주행차량(C)의 주행 자세를 분석해서 영상생성장치(110)의 촬영 방향을 정확히 파악할 수 있다.
한편, 디렉션 체킹모듈(160)은 유효범위 이내에 지정규격의 제1상대좌표계를 생성하고 영상도화이미지(M1)의 절대좌표계(AX)와 중첩하여 매칭한다. 본 발명의 영상도화이미지(M1)는 2D 형식이고 유효범위의 크기와 제1상대좌표계의 규격은 지정되었으므로, 2D 형식의 영상도화이미지(M1)에 주행차량(C)의 위치를 기준으로 제1상대좌표계를 표시할 수 있다. 그런데 주행차량(C)의 주행 자세에 따라 촬영 방향이 변하므로, 제1상대좌표계의 위치 역시 지속적인 변화를 보인다. 하지만, 본 발명의 영상데이터는 동영상이 아니며, 유효범위 이내의 상기 제1상대좌표계는 생성시마다 영상도화이미지(M1)의 절대좌표계(AX)와 중첩하여 매칭하므로, 주행차량(C)의 주행 자세에 따른 촬영 방향 변화는 제1상대좌표계 설정에 장애를 주지 않는다.
도 3은 본 발명에 따른 영상도화시스템에서 체크가 표시된 영상도화이미지를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 4는 본 발명에 따른 영상도화시스템의 체크 검증모듈의 구성요소를 도시한 블록도이고, 도 5는 본 발명에 따른 영상도화시스템에서 영상도화이미지에 체크부위가 표시된 모습을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2 내지 도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 체크 검증모듈(171)은, 현장작업자가 알람을 시각 또는 청각으로 인식하고 수기로 조작하는 입출력수단과 통신하며 GPS장치(120)로부터 GPS값을 수신하는 입출력부(171a)와, 위치확인부(171b)와, 영상도화이미지(M1)에 체크마크(CZ1, CZ2)를 마킹하는 마킹부(171c)로 구성된다.
입출력부(171a)는, 상기 제1체킹신호를 수신하면 입출력수단(101)을 통해 알람하고, 입출력수단(101)이 조작되어 생성한 제2체킹신호를 수신한다. 입출력수단(101)은 알람을 위한 스피커와, 현장작업자가 조작하기 위한 스위치일 수 있다. 입출력부(171a)가 GPS장치(120)로부터 제1체킹신호를 수신하면, 현장작업자에게 통지하기 위한 알람을 입출력수단(101)을 통해 출력한다. 현장작업자는 입출력수단(101)의 스위치를 조작해서 제2체킹신호를 생성시키고, 입출력수단(101)은 상기 제2체킹신호를 입출력부(171a)에 전달한다. 현장작업자는 현장에서 제1체킹신호의 GPS값에 상응하는 위치에 이르면 입출력수단(101)을 조작해서 제2체킹신호를 생성시키므로, 영상도화이미지(M1)의 절대좌표계(AX)에 표기되는 제1체킹신호의 GPS값과 제2체킹신호의 GPS값에 오차가 있을 수 있다. 즉, 영상도화이미지(M1)에서 GPS장치(120)가 측정한 GPS값이 특정 건물의 위치점이라도 실제 현장에서는 상기 위치점에서 GPS장치(120)가 측정한 GPS값은 다를 수 있는 것이다.
위치확인부(171b)는 상기 제1체킹신호가 수신된 GPS값과 제2체킹신호가 수신된 GPS값을 GPS장치(120)를 통해 각각 확인한다. 이를 좀 더 구체적으로 설명하면, 상기 제1체킹신호는 현장작업자가 설정한 GPS값에 의해 생성되므로, 주행차량(C)이 해당 위치에 도달하기 이전에 제1체킹신호의 GPS값을 영상도화이미지(M1)에서 확인할 수 있다. 이후 현장작업자가 입출력수단(101)을 조작해서 제2체킹신호를 생성시키면, 위치확인부(171b)는 해당 위치에서의 GPS값을 GPS장치(120)로부터 확인한다.
마킹부(171c)는 위치확인부(171b)가 확인한 GPS값을 중심으로 지정반경의 체크마크(CZ1, CZ2)를 영상도화이미지(M1)에 마킹한다. 따라서 영상도화서버(200)에서 수신한 영상도화이미지(M1)에는 제1체킹신호의 체크마크(CZ1, CZ2)와 제2체킹신호의 체크마크(CZ1, CZ2)가 마킹되고, 현장작업자가 시각적으로 확인할 수 있도록 입출력수단(101)의 모니터를 통해 출력된다. 곳곳에 마킹되는 체크마크(CZ1, CZ2)는 레이어 타입으로 영상도화이미지(M1)에 병합되어 관리된다.
컨트롤러(170)는, 상기 영상데이터에 구성된 유효범위의 원근 모습에 따라 제1상대좌표계를 방사 형태의 제2상대좌표계로 변형 처리해서 영상데이터에 오버랩하고, 상기 제2상대좌표계에서 구간이미지의 상대좌표값을 확인하며, 상기 제2상대좌표계를 기반으로 기준이미지와 구간이미지의 위치를 비교해서 기준이미지에서 해당 기준점의 기준좌표값을 확인하는 한편, 상기 제1상대좌표계에 매칭된 절대좌표계(AX)에서 상대좌표값과 기준좌표값에 해당하는 절대좌표값에 따라 영상도화이미지(M1)에 구간이미지를 오버랩하고 영상도화서버에 전송한다. 컨트롤러(170)의 동작 모습을 아래의 실시 예를 통해 보다 구체적으로 설명한다.
영상도화서버(200)는 도화모듈(240)과 맵 저장모듈(210)과 체크마크정보 저장모듈(260)과 검색모듈(220)과 매핑모듈(230)과 오류확인모듈(250)로 구성된다. 도화모듈(240)은 디지털 영상도화 후 상기 절대좌표계(AX)를 중첩해서 영상도화이미지(M1)를 제작한다. 영상도화이미지의 제작 방식과 방법은 이미 공지의 기술이므로, 추가 설명은 생략한다. 맵 저장모듈(210)은 절대좌표계(AX)가 중첩된 영상도화이미지(M1)를 저장한다. 영상도화이미지(M1)는 절대좌표계(AX)인 GPS좌표가 중첩된 것이라면 특별한 제한이 없다. 체크마크정보 저장모듈(260)은 현장정보 수집기기(100)로부터 수신된 영상도화이미지(M1)의 체크마크(CZ1, CZ2)를 GPS값에 따라 저장한다. 상호 연관된 제1체킹신호의 GPS값과 제2체킹신호의 GPS값은 서로 간에 오차가 있을 수 있다. 검색모듈(220)은 주행차량(C)의 GPS값을 기준으로 일정 범위 이내의 영상도화이미지(M1)를 맵 저장모듈(210)에서 검색하고, 영상도화이미지(M1)를 현장정보 수집기기(100)에 전송하며, 체크마크(CZ1, CZ2)가 마킹된 영상도화이미지(M1)를 체크마크정보 저장모듈(260)에서 검색한다. 현장정보 수집기기(100)의 GPS장치(120)가 GPS값을 측정하면 컨트롤러(170)는 GPS값을 영상도화서버(200)에 전송하고, 검색모듈(220)은 수신된 GPS값을 근거로 해당 영상도화이미지(M1)를 맵 저장모듈(210)에서 검색한다. 영상도화이미지(M1)의 검색 범위는 특별히 제한되지 않으나, 바람직하게는 GPS값을 중심으로 일정 반경 범위 이내로 검색한다. 매핑모듈(230)은 상기 구간이미지의 레이어가 오버랩된 영상도화이미지(M1)를 수신하고 해당 영상도화이미지(M1)를 업데이트해서 맵 저장모듈(210)에 저장한다. 매핑모듈(230)은 맵 저장모듈(210)에 저장된 영상도화이미지(M1)를 관리하고 업데이트하도록 프로세싱하므로, 현장정보 수집기기(100)로부터 업데이트된 영상도화이미지(M1)가 수신되면 맵 저장모듈(210)에 기저장된 영상도화이미지(M1)를 새로 수신된 영상도화이미지(M1)를 변경한다. 매핑모듈(230)은 맵 저장모듈(210)이 영상도화이미지(M1)를 버전별로 분류해 저장 및 관리하도록 영상도화이미지(M1)의 관리 체계를 정하고 제어할 수 있다. 오류확인모듈(250)은 상기 제1체킹신호에 따른 GPS값을 중심으로 마킹된 제1체크마크와, 상기 제2체킹신호에 따른 GPS값을 중심으로 마킹된 제2체크마크의 위치를 확인해서 기준치 이상의 오차가 확인되면 영상도화이미지(M1)의 보정을 위해 도화모듈(240)을 실행시키고, 상기 제1체크마크 없이 제2체크마크만 확인되면 제2체크마크가 마킹된 해당 구간의 영상데이터를 출력시킨다.
오류확인모듈(250)에 대해 좀 더 구체적으로 설명하면, 전술한 바와 같이 상기 제1체킹신호에 따른 GPS값을 중심으로 마킹된 체크마크인 제1체크마크는 영상도화이미지(M1)의 절대좌표계(AX)에서 현장작업자가 임의 지점을 지정해 마킹하고 GPS장치(120)를 통해 알람하게 하므로, 영상도화이미지(M1)에서 해당하는 GPS값의 위치에 마킹된다. 그러나 상기 제2체킹신호에 따른 GPS값을 중심으로 마킹된 체크마크인 제2체크마크는 현장작업자가 현장에서 제1체크마크의 현장 위치에 이르면 입출력수단(101)을 조작해서 제2체킹신호를 생성해 마킹한 것이므로, 상기 제1체크마크의 GPS값과 제2체크마크의 GPS값에 오차가 있을 수 있다. 상기 오차에 의한 영상도화이미지(M1)의 도화오류를 검색하고 보정하기 위해서 오류확인모듈(250)은 도화모듈(240)을 실행시킨다. 한편, 상기 제1체크마크 없이 제2체크마크만 확인된 경우는 현장작업자가 영상도화이미지(M1)와는 다른 현장 상태를 확인할 경우 제1체킹신호 없이 임의로 입출력수단(101)을 조작해 제2체킹신호를 출력시킨 경우이다. 따라서 도화작업자가 확인할 수 있도록 해당 현장의 영상데이터 영상(IM)을 출력시킨다.
이하에서는 본 발명에 따른 영상도화시스템의 동작 모습을 일 예를 이용해 상세히 설명한다.
도 6은 본 발명에 따른 영상도화시스템이 주행차량 전방의 영상데이터에서 유효범위 이내의 구조물 이미지와 도로이미지를 분류한 모습을 개략적으로 도시한 도면이고, 도 7은 본 발명에 따른 영상도화시스템이 주행차량의 주행 방향을 기준으로 유효범위와 상대좌표를 설정한 모습을 개략적으로 도시한 도면이고, 도 8은 도 7의 다른 실시 예를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 1 내지 도 8을 참조하면, 현장정보 수집기기(100)는 주행차량(C)에서 영상생성장치(110)가 전방을 촬영하여 도 1의 (b)도면과 같이 영상데이터의 영상(IM)을 수집한다. 영상생성장치(110)는 이동 중인 주행차량(C)의 전방을 일정 주기로 연속해 촬영하므로, 영상데이터의 영상(IM)은 주행차량(C)이 이동을 따라 연속해 변화한다. 이와 더불어 GPS장치(120)는 주행차량(C)이 위치한 GPS값을 측정하고, 레이저 스캐너(130)는 영상데이터의 영상(IM)에 상응하는 스캐닝이미지의 벡터값을 측정한다. 상기 벡터값은 레이저 스캐너(130)로부터 근거리는 물론 원거리의 포인트까지 측정하는데, 본 발명에서 지정된 거리 범위 이내, 즉, 도 6에서 보인 유효이미지(CIM)와 같이 유효범위(Z1) 이내의 벡터값만을 분류하고 해당 벡터값을 유효벡터값으로 지정한다. 결국, 스캐닝이미지에서 원거리의 포인트는 삭제되고 유효이미지(CIM)에는 근거리 포인트(P2, P3, P4)의 유효벡터값만이 잔존한다. 여기서 유효범위(Z1)는 영상생성장치(110)의 촬영방향을 디렉션 체킹모듈(160)이 확인함으로써 더욱 한정된다. 좀 더 구체적으로 설명하면, 도 7과 같이 본 발명에 따른 현장정보 수집기기(100)는 주행차량(C)의 전방과 후방을 각각 촬영하도록 한 쌍의 영상생성장치(110)가 구성된다. 여기서 영상생성장치(110)의 촬영각은 제한되고, 촬영 거리는 지정된 거리 범위 이내가 된다. 더 나아가 본 발명에 따른 현장정보 수집기기(100)는 주행차량(C)의 전방 모습만이 활용되므로, 주행차량(C)의 주행 방향이 확인되어야 한다. 따라서 디렉션 체킹모듈(160)은 GPS장치(120)가 측정한 GPS값의 변화를 토대로 현장정보 수집기기(100)의 이동방향을 파악해서 영상생성장치의 촬영 방향을 확인하고, 이를 통해 한 쌍의 영상생성장치(110)가 촬영하는 범위(Z1, Z2) 중 유효한 범위를 확인할 수 있고, 지정된 거리 범위 이내의 범위가 유효범위(Z1)로 확정된다.
영상데이터와 GPS값 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 영상(IM)을 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 주행차량 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, 12)를 기준이미지(31, 32)로 생성한다. 기준이미지(31, 32)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, 32)는 건물이 일반적이다. 구조물 이미지(12) 중 차량은 이동성을 가지며 특정된 위치값이 설정되므로, 기준이미지(31, 32)에서 제외된다.
필터링 모듈(151)은 도로이미지(21)에서 지정색상 또는 지정표시가 위치한 구간을 구간이미지(41, 42)로 생성한다. 도 3의 (b)도면과 같이 어린이 보호구역은 적색으로 표시되므로, 필터링 모듈(151)은 도로이미지(21) 내에서 해당 표시를 확인하고 구간이미지(41, 42)로 생성한 것이다. 전술한 바와 같이 레이저 스캐너(130)의 유효벡터값은 색상 또한 식별하므로, 도로이미지(21) 내에서 경계를 이루는 구간이 생성되면, 해당 구간을 구간이미지(41, 42)로 간주하고 생성한다.
영상생성장치(110)의 촬영 방향 확인을 통해 유효범위(Z1)가 설정되면, 디렉션 체킹모듈(160)은 종축 방향이 영상생성장치(110)의 촬영 방향과 나란하도록 된 지정규격의 제1상대좌표계(G1, G1', G2)를 영상도화이미지(M1)에서 유효범위(Z1, Z1') 이내에 설정한다. 전술한 바와 같이, 영상생성장치(110)의 촬영각과 유효벡터값의 거리는 이미 지정되어 있고 제1상대좌표계(G1, G1', G2)의 규격 역시 지정되어 있으며 주행차량(C)의 GPS값 및 주행 자세가 모두 확인되었으므로, 디렉션 체킹모듈(160)은 영상도화서버(200)에서 GPS값에 해당하여 전송된 영상도화이미지(M1)에 제1상대좌표계(G1, G1', G2)의 레이어를 병합시킬 수 있다. 참고로 상기 종축은 제1상대좌표계(G1, G1', G2)에서 Y축에 해당하고, 횡축은 상기 종축에 수직하게 교차하며 X축을 이룬다.
본 실시 예에서 도 7의 (a)도면은 유효범위(Z1)의 전역에 제1상대좌표계(G1)가 설정된 모습을 도시한 것이고, 도 7의 (b)도면은 유효범위(Z1)에서 도로이미지(21)에만 제1상대좌표계(G2)가 설정된 모습을 도시한 것이며, 도 8은 주행차량(C)의 주행 방향과 주행 자세가 변화된 경우에 유효범위(Z1')에 설정된 제1상대좌표계(G1')의 모습을 도시한 것이다. 이후의 본 실시 예에서는 도로이미지(21)에 설정된 제1상대좌표계(G2)에 대해 설명한다.
제1상대좌표계(G2)가 설정되면, 디렉션 체킹모듈(160)은 상기 GPS값에 따라 영상도화서버(200)에서 검색된 영상도화이미지(M1)의 절대좌표계(AX)와 유효범위(Z1)의 제1상대좌표계(G2)를 중첩하여 매칭한다. 상기 절대좌표계(AX)와 제1상대좌표계(G2)의 중첩은 절대좌표계(AX)와 제1상대좌표계(G2)의 연관관계를 정의하기 위한 것으로, 일정한 규격을 이루는 절대좌표계(AX)와 제1상대좌표계(G2)는 교차 지점이 일정하게 반복되며, 이러한 반복은 수식화를 통해 그 표현이 가능하다. 따라서 디렉션 체킹모듈(160)은 절대좌표계(AX)와 제1상대좌표계(G2)의 중첩을 통해 상호 수식화하여 매칭하고, 이를 통해 제1상대좌표계(G2)의 좌표값을 절대좌표계(AX)의 GPS값으로 변환한다.
디렉션 체킹모듈(160)이 유효범위(Z1)를 해당 영상도화이미지(M1)의 절대좌표계(AX)와 중첩시켜서 관계식을 생성하면, 컨트롤러(170)는 도 9의 (a)도면과 같이 상기 영상데이터의 유효이미지(CIM1)에 구성된 유효범위(Z1)의 원근 모습에 따라 제1상대좌표계(G2)를 방사 형태의 제2상대좌표계(G3)로 변형 처리해서 유효이미지(CIM)에 오버랩한다. 방사 형태로 보이는 제2상대좌표계(G3)의 축선 간의 간격과 경사각도 등은 지정규격의 제1상대좌표계(G2)를 기반해 이루어지므로, 영상생성장치(110)와 레이저 스캐너(130) 및 제1상대좌표계(G2)의 규격이 일정하다면 제2상대좌표계(G3)는 주행차량(C)의 주행 방향과 주행 자세 및 주행 장소 등에 상관없이 유효이미지(CIM)에서 항시 일정한 위치에 배치된다.
도 9와 도 10은 본 발명에 따른 영상도화시스템이 영상데이터에서 제2상대좌표계를 바탕으로 기준이미지와 구간이미지를 확인하고 상대좌표값과 기준좌표값을 지정하는 모습을 개략적으로 도시한 도면이고, 도 11은 본 발명에 따른 영상도화시스템이 영상도화이미지에 구간이미지를 오버랩한 모습을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2와 도 7 내지 도 11을 참조하면, 컨트롤러(170)는 제2상대좌표계(G3)에서 구간이미지(41, 42)의 상대좌표값을 확인한다. 제2상대좌표계(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 제2상대좌표계(G3)에서 확인할 수 있다. 이와 더불어 컨트롤러(170)는 제2상대좌표계(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 9와 같이 기준이미지(31, 32)에서 구간이미지(41, 42)의 경계점(a)과 마주하는 위치이다. 기준점(b)이 확인되면, 컨트롤러(170)는 제2상대좌표계(G3)를 통해 기준점(b)의 기준좌표값을 확인한다.
한편, 현장정보 수집기기(100)가 설치된 주행차량(C)은 이동하고, 영상생성장치(110)와 레이저 스캐너(130)는 주행차량(C)의 전방을 주행차량(C)의 이동을 따라 영상데이터의 영상(IM)과 스캐닝이미지 및 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 도 9와 같이 유효이미지(CIM1, CIM2)에 따라 오차가 발생할 수 있고, 경계점(a)에 상응하는 기준이미지(31, 32) 내에 기준점(b) 역시 유효이미지(CIM1, CIM2)에 따라 오차가 발생할 수 있다. 물론 정확한 이미지 수집이 이루어진다면 경계점(a)과 기준점(b)은 유효이미지(CIM1, CIM2)에 상관없이 동일하다. 따라서 컨트롤러(170)는 지정된 규칙에 따라 상기 오차를 보정해서 통일하는 것이 바람직하다.
컨트롤러(170)는 제1상대좌표계(G2)에 매칭된 절대좌표계(AX)에서 상대좌표값과 기준좌표값에 해당하는 절대좌표값에 따라 영상도화이미지(M1)에 구간이미지의 레이어(51, 52)를 오버랩하고 체크마크를 마킹해서 영상도화서버(200)에 전송한다. 제2상대좌표계(G3)는 유효이미지(CIM)에 표시할 수 있도록 제1상대좌표계(G2)의 형태만을 변형할 것이므로, 제2상대좌표계(G3)에서 확인된 경계점(a)의 상대좌표값과 기준점(b)의 기준좌표값은 제1상대좌표계(G2)와 동일하다. 따라서 컨트롤러(170)는 제1상대좌표계(G2)와 절대좌표계(AX)의 매칭을 위한 관계식을 통해 상대좌표값과 기준좌표값을 각각 절대좌표값으로 변환할 수 있다. 기준좌표값과 상대좌표값이 절대좌표값으로 변환되면, 컨트롤러(170)는 상기 절대좌표값에 맞춰 구간이미지의 레이어(51, 52)를 영상도화이미지(M1)에 오버랩해서 도 11의 (b)도면과 같이 신규 영상도화이미지(M2)를 생성한다. 전술한 바와 같이 유효이미지(CIM)에서 확인되고 제2상대좌표계(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 제1상대좌표계(G3)를 기준으로 변형되고, 레이어(51, 52)의 경계점의 상대좌표값은 해당 절대좌표값으로 변환된다. 따라서 컨트롤러(170)는 레이어(51, 52)를 절대좌표값에 맞춰 영상도화이미지(M1)에 오버랩하고, 기존의 영상도화이미지(M1)를 업그레이드된 신규 영상도화이미지(M2)로 변환해서 영상도화서버(200)에 전송한다.
신규 영상도화이미지(M2)를 수신한 영상도화서버(200)의 매핑모듈(230)은 맵 저장모듈(210)을 업데이트하고, 상기 제1체크마크와 제2체크마크를 비교해서 도화오류를 확인하고 보정한다.
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, 32; 기준이미지 41, 42; 구간이미지
51, 52; 레이어 100; 현장정보 수집기기
200; 영상도화서버 a, a1, a2, a3, a4; 경계점
AX; 절대좌표계 b, b1, b2; 기준점
C; 주행차량 CIM, CIM1, CIM2; 유효이미지
CZ1, CZ2; 체크마크 G1, G1', G2; 제1상대좌표계
G3; 제2상대좌표계 IM; 영상
L; 표시선 M1, M2; 영상도화이미지
P1, P2, P3, P4; 포인트 Z1; 유효범위

Claims (1)

  1. 영상생성장치가 주행차량의 전방을 촬영해서 영상데이터를 생성해 수집하는 현장정보 수집기기와, 영상도화이미지를 저장 관리하고 현장정보 수집기기에서 수집된 영상데이터의 정보를 바탕으로 도화오류를 검색해서 보정하는 영상도화서버로 이루어진 영상도화시스템에 있어서,
    상기 현장정보 수집기기는, 상기 주행차량의 GPS값을 측정하고 지정된 GPS값이 확인되면 제1체킹신호를 발신하는 GPS장치; 상기 주행차량의 전방에 포인트별 벡터값을 측정하고 유효범위의 유효벡터값을 분류하는 레이저 스캐너; 상기 영상데이터와 GPS값과 유효벡터값과 샘플이미지를 수집해 저장하는 저장모듈; 상기 유효벡터값을 기반으로 영상데이터의 유효범위 이내 영상을 3D로 변환하고, CNN 알고리즘을 통해 상기 영상의 유효범위 이내 구성이미지를 샘플이미지와 비교해서 주행차량 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 GPS장치가 측정한 GPS값의 변화를 토대로 현장정보 수집기기의 이동방향을 파악해서 영상생성장치의 촬영 방향을 확인하고,
    좌표계의 종축 방향이 상기 영상생성장치의 촬영 방향과 나란하도록 된 지정규격의 제1상대좌표계를 영상도화이미지에서 유효범위 이내에 설정하며, 상기 GPS값에 따라 영상도화서버에서 검색된 영상도화이미지의 절대좌표계와 유효범위의 제1상대좌표계를 중첩하여 매칭하는 디렉션 체킹모듈; 상기 제1체킹신호를 수신하면 입출력수단을 통해 알람하고 입출력수단이 조작되어 생성한 제2체킹신호를 수신하는 입출력부와, 상기 제1체킹신호가 수신된 GPS값과 제2체킹신호가 수신된 GPS값을 GPS장치를 통해 각각 확인하는 위치확인부와, 상기 위치확인부가 확인한 GPS값을 중심으로 지정반경의 체크마크를 영상도화이미지에 마킹하는 마킹부로 구성된 체크마크 검증모듈; 상기 영상데이터에 구성된 유효범위의 원근 모습에 따라 제1상대좌표계를 방사 형태의 제2상대좌표계로 변형 처리해서 영상데이터에 오버랩하고, 상기 제2상대좌표계에서 구간이미지의 상대좌표값을 확인하며, 상기 제2상대좌표계를 기반으로 기준이미지와 구간이미지의 위치를 비교해서 구간이미지에 상응하는 기준이미지 내에 위치를 탐색하여 기준점으로 지정하고 해당 기준점의 기준좌표값을 확인하는 한편, 상기 제1상대좌표계에 매칭된 절대좌표계에서 상대좌표값과 기준좌표값에 해당하는 절대좌표값에 따라 영상도화이미지에 구간이미지의 레이어를 오버랩하고 영상도화서버에 전송하는 컨트롤러;로 구성되고,
    상기 영상도화서버는, 디지털 영상도화 후 상기 절대좌표계를 중첩해서 영상도화이미지를 제작하는 도화모듈; 상기 영상도화이미지를 저장하는 맵 저장모듈; 상기 현장정보 수집기기로부터 수신된 영상도화이미지의 체크마크를 GPS값에 따라 저장하는 체크마크정보 저장모듈; 상기 주행차량의 GPS값을 기준으로 일정 범위 이내의 영상도화이미지를 맵 저장모듈에서 검색하고, 상기 영상도화이미지를 현장정보 수집기기에 전송하며, 체크마크가 마킹된 영상도화이미지를 체크마크정보 저장모듈에서 검색하는 검색모듈; 상기 구간이미지의 레이어가 오버랩된 영상도화이미지를 수신하고 해당 영상도화이미지를 업데이트해서 맵 저장모듈에 저장하는 매핑모듈; 상기 제1체킹신호에 따른 GPS값을 중심으로 마킹된 체크마크인 제1체크마크와, 상기 제2체킹신호에 따른 GPS값을 중심으로 마킹된 체크마크인 제2체크마크의 위치를 확인해서 기준치 이상의 오차가 확인되면 영상도화이미지의 보정을 위해 도화모듈을 실행시키고, 상기 제1체크마크 없이 제2체크마크만 확인되면 제2체크마크가 마킹된 해당 구간의 영상데이터를 출력시키는 오류확인모듈;로 구성된 것을 특징으로 하는 영상도화이미지의 정밀성 향상을 위한 도화오류 자동 검색기능의 영상도화시스템.
KR1020210075895A 2021-06-11 2021-06-11 영상도화이미지의 정밀성 향상을 위한 도화오류 자동 검색기능의 영상도화시스템 KR102362509B1 (ko)

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