KR102462749B1 - 표준노드링크정보와 지형정보로부터 디지털 트윈 도로를 자동 생성하는 시스템 및 방법 - Google Patents

표준노드링크정보와 지형정보로부터 디지털 트윈 도로를 자동 생성하는 시스템 및 방법 Download PDF

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노정래
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이상미
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 표준노드링크정보와 지형정보로부터 디지털 트윈 도로를 자동 생성하는 시스템은 복수의 도로 각각에 대응하는 표준노드링크정보 및 도로지형정보를 수집한 후, 수집한 정보로부터 도로 중앙점, 도로 폭, 도로 높이정보를 추출하는 정보수집 및 추출부; 상기 도로 중앙점을 기준으로 양측으로 상기 도로 폭에 따라 확장하여 도로 경계가 되는 도로 정점(vertice)을 생성하고, 상기 도로 정점들을 순서에 따라 연결한 트라이앵글들 중에서 미리 설정된 경계조건에 매칭되는 최종 트라이앵글을 반복적으로 필터링하여 복수의 최종 트라이앵글을 추출하는 트라이앵글 데이터 생성부; 및 상기 최종 트라이앵글에 상기 도로 높이정보를 반영하여 메쉬업된 디지털 트윈 도로를 생성하는 디지털 트윈 도로 생성부를 포함한다.

Description

표준노드링크정보와 지형정보로부터 디지털 트윈 도로를 자동 생성하는 시스템 및 방법{System and method for automatically generating digital twin roads from standard node link information and topographic information}
본 발명은 표준노드링크정보와 지형정보로부터 디지털 트윈 도로를 자동 생성하는 시스템 및 방법에 관한 것이다.
스마트 시티의 도시운영관리 시스템으로 디지털 트윈 시스템의 필요성이 대두되고 있다. 디지털 트윈 시스템은 도시의 구성 요소를 가상의 공간에 동일하게 구현하여 센서의 실시간 연동을 통해 대상 객체에서 발생한 데이터의 관리 및 시뮬레이션을 위한 환경을 구축한 것이다.
디지털 트윈 시스템을 통해 획득된 데이터는 최적 도시 운영을 위한 기반 자료로 사용되므로 데이터를 기반으로 하는 공간 구현의 정밀함, 시뮬레이션의 정확성과 더불어 데이터의 신뢰성이 요구된다.
디지털 트윈(Digital Twin)이란 물리적 객체(자산, 프로세스 및 시스템 등)들에 대한 디지털 복제(쌍둥이)에 해당한다. 따라서, 디지털 트윈은 수명주기 전체에 걸쳐 대상 객체 요소들의 속성/상태를 유지하며 이들이 어떻게 작동하는지의 동적 성질을 묘사하는 가상의 모델로 정의할 수 있다.
대표적인 도시 디지털 트윈 개발 방법으로 BIM(Building Information Model)과 GIS(Geospatial Information System)의 표준 데이터 포맷을 통합하여 활용하는 방법이 계속해서 시도되고 있으나, 현재의 기술 수준으로는 도시 데이터를 완전히 제공할 수 없으며, 통합이 완료된다고 하더라도 사용자 서비스를 위한 웹서비스 환경에서 는 용량 문제로 인한 부하 문제가 여전히 남아 있다.
이에, 3차원 모델과 별도의 공간 DB를 논리적인 연결을 통해 객체와 같이 표현하는 기존의 3차원 GIS 구축 방법론을 활용할 수 있으나, 현재 GIS 개발 도구들은 별도의 물리 엔진(physical engine) 모듈 설치 외에는 물체의 충돌 반응, 유체 역학 계산 등 물리 시뮬레이션 구현이 불가능하다.
대한민국 등록특허공보 제10-2297468호
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 종래의 문제점을 해결할 수 있는 표준노드링크정보와 지형정보로부터 디지털 트윈 도로를 자동 생성하는 시스템 및 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 표준노드링크정보와 지형정보로부터 디지털 트윈 도로를 자동 생성하는 시스템은 복수의 도로 각각에 대응하는 표준노드링크정보 및 도로지형정보를 수집한 후, 수집한 정보로부터 도로 중앙점, 도로 폭, 도로 높이정보를 추출하는 정보수집 및 추출부; 상기 도로 중앙점을 기준으로 양측으로 상기 도로 폭에 따라 확장하여 도로 경계가 되는 도로 정점(vertice)을 생성하고, 상기 도로 정점들을 순서에 따라 연결한 트라이앵글들 중에서 미리 설정된 경계조건에 매칭되는 최종 트라이앵글을 반복적으로 필터링하여 복수의 최종 트라이앵글을 추출하는 트라이앵글 데이터 생성부; 및 상기 최종 트라이앵글에 상기 도로 높이정보를 반영하여 메쉬업된 디지털 트윈 도로를 생성하는 디지털 트윈 도로 생성부를 포함하고, 상기 경계조건은 180도보다 작고 직각에 가장 가까운 사잇각을 가지는 트라이앵글을 최종 트라이앵글로서 추출하는 조건이고, 상기 트라이앵글 데이터 생성부는 상기 도로 정점들을 식별하기 위한 ID를 특정 방향으로 순서대로 부여한 후, 상기 도로 정점의 ID 순서에 따라 세 점을 연결하여 상기 트라이앵글을 생성하고, 추출된 최종 트라이앵글의 중간 순서의 도로 정점을 제거한 나머지 도로 정점들로 새로운 트라이앵글들을 생성하고, 새로운 트라이앵글들로부터 경계조건에 매칭되는 최종 트라이앵글을 추출하는 과정을 반복하고, 추출된 복수의 최종 트라이앵글을 접합하여 면 단위 도로를 생성하고, 상기 사잇각은 상기 ID 순서대로 3개의 점을 연결할 때 순번이 낮은 도로 정점과 중간 순번의 도로 정점까지 연결한 선분과 중간 순번의 도로 정점과 다음 순번의 도로 정점을 연결한 선분이 이루는 각도를 의미하며, 순번이 낮은 도로 정점과 중간 순번의 도로 정점까지 연결한 선분을 기준으로 시계 반대방향으로 계측된 각도인 것을 특징으로 한다.
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일 실시예에서, 상기 경계조건은 상기 트라이앵글 내에 다른 도로 정점이나 도로 정점의 연결선이 중첩되는 트라이앵글을 최종 트라이앵글의 후보에서 제외시키는 조건을 포함할 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시에에 따른 표준노드링크정보와 지형정보로부터 디지털 트윈 도로를 자동 생성하는 방법은 (a) 복수의 도로 각각에 대응하는 표준노드링크정보 및 도로지형정보를 수집한 후, 수집한 정보로부터 도로 중앙점, 도로 폭, 도로 높이정보를 추출하는 단계; (b) 상기 도로 중앙점을 기준으로 양측으로 상기 도로 폭에 따라 확장하여 도로 경계가 되는 도로 정점을 생성하는 단계; (c) 상기 도로 정점들을 순서에 따라 연결한 트라이앵글들 중에서 미리 설정된 경계조건에 매칭되는 최종 트라이앵글을 반복적으로 필터링하여 복수의 최종 트라이앵글을 추출하는 단계; (d) 상기 최종 트라이앵글에 상기 도로 높이정보를 반영하여 메쉬업된 디지털 트윈 도로를 생성하는 단계를 포함하고, 상기 경계조건은 180도보다 작고 직각에 가장 가까운 사잇각을 가지는 트라이앵글을 최종 트라이앵글로서 추출하는 조건이고, 상기 (c) 단계는, (c1) 상기 도로 정점들을 식별하기 위한 ID를 특정 방향으로 순서대로 부여하는 단계; 및 (c2) 상기 도로 정점의 ID 순서에 따라 세 점을 연결하여 상기 트라이앵글을 생성하는 단계를 포함하고, 추출된 상기 최종 트라이앵글의 중간 순서의 도로 정점을 제거한 나머지 도로 정점들로 새로운 트라이앵글들을 생성하고, 새로운 트라이앵글들로부터 최종 트라이앵글을 추출하는 과정을 반복하여, 추출된 복수의 최종 트라이앵글을 접합하여 면 단위 도로를 생성하는 단계를 포함하고, 상기 사잇각은 상기 ID 순서대로 3개의 점을 연결할 때 순번이 낮은 도로 정점과 중간 순번의 도로 정점까지 연결한 선분과 중간 순번의 도로 정점과 다음 순번의 도로 정점을 연결한 선분이 이루는 각도를 의미하며, 순번이 낮은 도로 정점과 중간 순번의 도로 정점까지 연결한 선분을 기준으로 시계 반대방향으로 계측된 각도인 것을 특징으로 한다.
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본 발명의 일 실시예에 따른 표준노드링크정보와 지형정보로부터 디지털 트윈 도로를 자동 생성하는 시스템 및 방법을 이용하면, 기 구축 된 교통 서비스 표준인 '표준 노드 링크' 정보와 디지털 트윈 지형의 높낮이 정보를 취합하여 자동으로 3D 도로 오브젝트를 메쉬업할 수 있고, 이렇게 만들어진 데이터를 통해 큰 비용을 들이지 않고 이미 시행중인 교통정보 서비스(교통량 / 네비게이션)를 디지털 트윈 상에 표출 할 수 있다는 이점이 있다.
또한, 상술한 방식으로 만들어진 오브젝트를 통해 타일링된 지형 데이터의 각 영역과 맞추어 도로 오브젝트를 그룹화 하여 도로 오브젝트를 타일링 구성할 수 있다는 이점이 있다.
도 1은 노드 및 링크를 설명한 예시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 표준노드링크정보와 지형정보로부터 디지털 트윈 도로를 자동 생성하는 시스템의 장치 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 표준노드링크정보와 지형정보로부터 디지털 트윈 도로를 자동 생성하는 방법을 설명한 흐름도이다.
도 4는 도 3에 도시된 S720 과정의 세부 흐름도이다.
도 5는 도 4에 도시된 S721부터 S724 과정을 도식화한 예시도이다.
도 6은 내지 도 7은 도 4에 도시된 S725 과정을 도식화한 예시도이다.
도 8은 도 4에 도시된 S726 과정을 도식화한 도이다.
도 9는 최종 트라이앵글과 도로 높이정보를 결합한 디지털 트윈 도로의 일 예시도이다.
도 10은 디지털 트윈 도로와 교통 정보를 맵핑한 예시도이다.
본 발명에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시예에 불과하므로, 본 발명의 권리범위는 본문에 설명된 실시예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 본 발명의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 발명에서 제시된 목적 또는 효과는 특정 실시예가 이를 전부 포함하여야 한다거나 그러한 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 본 발명의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.
한편, 본 발명에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다. "제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어"있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어"있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다"또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 첨부된 도면들에 기초하여 본 발명의 일 실시예에 따른 표준노드링크정보와 지형정보로부터 디지털 트윈 도로를 자동 생성하는 시스템 및 방법을 보다 상세하게 설명하도록 한다.
먼저 본 발명은 표준 노드 링크의 링크 데이터 및 3D 엔진을 활용하여 디지털 트윈 도로를 생성하는 발명이다.
본 발명에서 언급하는 표준노드는 도 1을 참조, 차량이 도로를 주행함에 있어 속도의 변화가 발생되는 곳을 표현한 곳으로, 노드 유형, 교량 시종점, 고가도로 시종점, 도로의 시종점, 지하차도 시종점, 터널 시종점, 행정경계, IC/JC 등이다.
링크는 속도변화 발생점인 노드와 노드를 연결한 선을 의미하며 실세계에서의 도로일 수 있다.
일 예로, 노드 유형은 도로, 교량, 고가도로, 지하차도, 터널 등등이다.
링크는 노드와 노드를 이은 도로 중심선을 방향별로 일정간격 이격시켜 생성한 선으로서 실제 도로구간에 대한 정보를 담게 되는 구성이다.
또한, 지적기반 세계 측지계를 바탕으로 점, 선, 면, Normal, RGB, Intensity 등으로 이루어진 측량데이터를 포함하는 정보일 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 표준노드링크정보와 지형정보로부터 디지털 트윈 도로를 자동 생성하는 시스템의 장치 구성도이다
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 표준노드링크정보와 지형정보로부터 디지털 트윈 도로를 자동 생성하는 시스템(100)은 정보수집 및 추출부(110), 트라이앵글 데이터 생성부(120), 및 디지털 트윈 도로 생성부(130)를 포함한다.
상기 정보수집 및 추출부(110)는 복수의 도로 각각에 대응하는 표준노드링크정보 및 도로지형(속성)정보를 수집한 후, 수집한 정보로부터 도로 중앙점, 도로 폭, 및 도로 높이정보를 추출하는 구성일 수 있다.
여기서, 각 도로의 속성 정보는 도로 폭, 도로 경사도, 도로면, 도로 경계선, 도로 차선 등을 포함할 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 이해해야 할 것은, 디지털 트윈 도로의 제작 과정에서, 제작 수요에 따라 제작에 필요한 도로와 관련되는 데이터를 포함한다는 점이다.
상기 정보수집 및 추출부(110)는 국가교통정보센터에서 제공하는 전국표준노드링크 데이터(2D SHP)를 취득하고, 디지털 트윈 도로로 구축할 대상 지역 범위에 해당하는 도로지형정보를 수집하고, 구축 대상 지역 범위를 지정하여 그리드 또는 타일 형태의 3D 맵 로드를 수집하는 구성일 수 있다.
또한, 정보수집 및 추출부(110)는 표준노드링크정보에서 라인, 포인트, 폴리곤 데이터를 추출하는 구성일 수 있다.
여기서, 폴리곤(Polygon)이라 함은 3차원 이미지 상에서 입체적인 형상, 즉 객체를 표현할 때 사용되는 가장 작은 단위의 다각형으로서, 3차원 공간상에서 시작점과 끝점이 선으로 연결된 폴리 라인으로 곡선 위에 있는 몇 개의 점을 직선으로 이어서 곡선을 표현하며, 물체의 테두리를 나타나기 위해 사용된다.
다음으로, 트라이앵글 데이터 생성부(120)는 임의의 도로 내에 분포한 도로 정점들을 연결한 트라이앵글을 생성하는 구성일 수 있다.
트라이앵글 데이터 생성부(120)는 도로 중앙점을 기준으로 양측으로 도로 폭에 따라 확장하여 도로 경계가 되는 도로 정점(vertice)들을 생성한다. 도로 정점은 도로 중앙점을 기준으로 도로 폭의 1/2만큼 양측으로 확장하여 생성된 점으로서, 도로 경계가 되는 점일 수 있다. 또한 트라이앵글 데이터 생성부(120)는 생성된 도로 정점들을 순서에 따라 연결하여 트라이앵글들을 생성하고, 생성된 트라이앵글들 중에서 미리 설정된 경계조건에 매칭되는 최종 트라이앵글을 반복적으로 필터링하여 복수의 최종 트라이앵글을 추출한다.
최종 트라이앵글을 추출하는 과정을 상세하게 설명하도록 한다.
트라이앵글 데이터 생성부(120)는 도로 정점들을 식별하기 위한 ID를 특정 방향으로 순서대로 부여한 후, 상기 도로 정점의 ID 순서에 따라 세 점을 연결하여 트라이앵글을 생성한다. ID를 부여하는 방향은 시계 방향이나 반시계 방향 중에서 어떤 방향으로 선택해도 괜찮으나, 시계 방향으로 부여하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 트라이앵글 데이터 생성부(120)는 생성된 트라이앵글들 중에서 경계조건에 매칭되는 트라이앵글을 최종 트라이앵글로서 추출하는 과정을 반복하여 복수의 최종 트라이앵글을 추출할 수 있으며, 추출된 복수의 최종 트라이앵글을 접합하여 면 단위 도로를 생성하는 구성일 수 있다.
여기서, 상기 경계조건은 사잇각이 180도 미만인 트라이앵글 중에서 사잇각이 직각에 가장 가까운 트라이앵글을 최종 트라이앵글로서 추출하는 조건이다. 사잇각이란 ID 순서대로 3개의 점을 연결할 때 순번이 낮은 도로 정점과 중간 순번의 도로 정점까지 연결한 선분과 중간 순번의 도로 정점과 다음 순번의 도로 정점을 연결한 선분이 이루는 각도를 의미하며, 순번이 낮은 도로 정점과 중간 순번의 도로 정점까지 연결한 선분을 기준으로 시계 반대방향으로 계측된 각도일 수 있으며 후술할 사잇각 공식으로 연산될 수 있다. 다만, 사잇각이 반시계 방향으로 계측되는 각도일 경우, 경계조건은 360도-사잇각이 180도 미만인 트라이앵글 중에서 360도-사잇각이 직각에 가장 가까운 트라이앵글을 추출하는 조건이 될 수 있다.
한편, 상기 경계조건은 추가적으로 트라이앵글 내에 도로 정점이나 도로 정점의 연결선이 중첩되는 트라이앵글을 제외시키는 조건일 수 있다.
트라이앵글 데이터 생성부(120)는 생성된 트라이앵글들 중에서 사잇각이 180도 미만이고 사잇각이 90도에 가장 근접한 삼각형을 최종 트라이앵글로서 탐색하는 기능을 포함할 수 있다. 최종 트라이앵글이 탐색되면 트라이앵글 데이터 생성부(120)는 해당 최종 트라이앵글을 저장한 후, 저장된 최종 트라이앵글의 중간 순서의 도로 정점을 제거하고 나머지 도로 정점들의 ID 순서에 따라 세 점을 연결하여 새롭게 트라이앵글들을 다시 생성한다. 그리고 나서 트라이앵글 데이터 생성부(120)는 새롭게 생성된 트라이앵글들 중에서 경계조건에 매칭되는 트라이앵글, 전술한 것처럼 사잇각이 180도 미만이고 사잇각이 90도에 가장 근접한 삼각형을 최종 트라이앵글로 추출한다.
트라이앵글 데이터 생성부(120)는 최종 트라이앵글을 추출하고 나서 위의 과정을 반복하는데, 최종적으로 도로 정점이 3개가 남을 때까지 위의 과정을 반복한다.
다음으로, 디지털 트윈 도로 생성부(130)는 추출된 복수 개의 최종 트라이앵글들에 도로 높이정보를 반영하여 메쉬업된, 또는 타일링된 디지털 트윈 도로를 생성한다.
상기 디지털 트윈 도로 생성부(130)는 게임 개발환경 및 건축 시각화, 가상현실(VR) 등 인터랙티브 콘텐츠 제작을 위한 통합 저작 도구인 Unity3D를 통해 트라이앵글 데이터 생성부(120)에서 출력된 트라이앵글 정보를 시뮬레이션할 수 있다. 이러한 Unity3D와 같은 3D 엔진은 디지털 트윈의 주요 목적 중 하나인 시뮬레이션 및 분석에서의 효율성 및 정확성을 보완해 줄 수 있는 수단이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 표준노드링크정보와 지형정보로부터 디지털 트윈 도로를 자동 생성하는 방법을 설명한 흐름도이고, 도 4는 도 3에 도시된 S720 과정의 세부 흐름도이고, 도 5는 도 4에 도시된 S721 부터 S724 과정을 도식화한 예시도이고, 도 6은 내지 도 7은 도 4에 도시된 S725 과정을 도식화한 예시도이고, 도 8은 도 4에 도시된 S726 과정을 도식화한 도이고, 도 9 는 트라이앵글 데이터와 도로 높이정보를 결합한 디지털 트윈 도로의 일 예시도이고, 도 10은 디지털 트윈 도로와 교통 정보를 맵핑한 예시도이다.
먼저, 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 표준노드링크정보와 지형정보로부터 디지털 트윈 도로를 자동 생성하는 방법(S700)은 복수의 도로 각각에 대응하는 표준노드링크정보 및 도로지형정보를 수집한 후, 수집한 정보로부터 도로 중앙점, 도로 폭, 도로 높이정보를 추출하고(S710), 도로 중앙점을 기준으로 양측으로 도로 폭을 가지도록 확장하여 도로 경계가 되는 도로 정점을 생성하고(S720), 도로 정점들을 순서에 따라 연결한 트라이앵글들 중에서 미리 설정된 경계조건에 매칭되는 최종 트라이앵글을 반복적으로 필터링하여 복수개의 최종 트라이앵글을 추출하며(S730), 추출된 복수 개의 최종 트라이앵글에 도로 높이정보를 반영하여 메쉬업된 디지털 트윈 도로를 생성하는 단계(S740)를 포함한다.
상기 S710 과정은 국가교통정보센터에서 제공하는 전국표준노드링크 데이터(SHP)를 취득하고, 구축 대상 지역 범위에 해당하는 도로정보를 획득하는 과정일 수 있다.
또한, 상기 S710은 구축 대상 지역 범위를 지정하여 타일 형태의 3D 맵 로드를 취득하는 과정일 수 있다.
상기 S710 과정은 표준 노드 링크 데이터와 트윈 지형 높이를 기반으로 한 좌표를 연산하는 과정을 포함할 수 있다.
상기 S710 과정은 Shp 파일의 좌표계 →경위도 좌표계 →Unity 내 3D map 순으로 스케일을 적용하는 과정을 포함할 수 있다.
보다 구체적으로, 도 5 내지 도 8을 참조하면, 상기 S730 단계는 도로 정점들을 식별하기 위한 ID를 특정 방향으로 순서대로 부여하는 단계(S731), 도로 정점의 ID 순서에 따라 세 점을 연결하여 트라이앵글들을 생성하는 단계(S732) 및 생성된 트라이앵글들 중에서 경계조건에 매칭되는 트라이앵글을 최종 트라이앵글로서 추출하는 단계(S733)를 포함하되, 추출된 최종 트라이앵글의 중간 순서의 도로 정점을 제거하고(S734) 나머지 도로 정점들을 이용하여 S732 단계 및 S733 단계를 계속 반복한다. 도로 정점이 3개, 즉 트라이앵글이 하나만 남을 때까지 위의 과정이 반복될 수 있다(S735).
여기서, 상기 경계조건은 사잇각이 180도 미만인 트라이앵글 중에서 사잇각이 직각에 가장 가까운 트라이앵글을 최종 트라이앵글로서 추출하는 조건이다. 사잇각이란 ID 순서대로 3개의 점을 연결할 때 순번이 낮은 도로 정점과 중간 순번의 도로 정점까지 연결한 선분과 중간 순번의 도로 정점과 다음 순번의 도로 정점을 연결한 선분이 이루는 각도를 의미하며, 순번이 낮은 도로 정점과 중간 순번의 도로 정점까지 연결한 선분을 기준으로 반시계 방향이나 시계 방향으로 계측된 각도일 수 있으며 후술할 사잇각 공식으로도 연산될 수 있다.
한편, 상기 경계조건은 추가적으로 트라이앵글 내에 도로 정점이나 도로 정점의 연결선이 중첩되는 트라이앵글을 제외시키는 조건일 수 있다.
이하에서는 도 5 내지 도 8을 참조하여 도 4에 도시된 각 단계들을 보다 상세하게 설명하도록 한다.
먼저, 도 5의 ① 과정의 경우, shp 데이터를 오픈하는 오픈소스 라이브러리 활용하고, 각 도로 중앙점은 각 노드에서 도로를 가로로 잘랐을 때 그 중앙 점에 위치하는 점이며 도로가 곡선으로 되어 있으면 도로 중앙점이 많이 배치되어 곡선으로 표현 된다. 즉, 직선 도로일 경우일 수록 도로 중앙점의 수가 적어진다.
② 과정은 0에서 1방향으로의 외적 공식을 통해 양 직각 방향을 알아내고 도로 폭만큼 떨어진 위치에 도로 정점을 배치하는 과정이다.
③ 과정은 하기의 넘버링 공식(각 도로 중앙점에서 양 옆의 도로 정점 생성 후 기존 정점 제거하는 공식)을 이용하여 넘버링을 생성하는 과정이다.
[넘버링 공식]
왼쪽 도로 정점 = 기존 정점의 넘버
오른쪽 도로 정점 = (전체 정점 수 * 2) - (현재 정점의 넘버 + 1)
④ 과정은 도로 정점의 ID 순서에 따라 세 점을 연결하여 트라이앵글들을 생성하는 과정이다. 순서에 따라 세 점을 연결하므로 도 5에서는 (0,1,2), (1,2,3), (2,3,4), (3,4,5), (4,5,6), (5,6,7), (6,7,0), (7,0,1)의 트라이앵글들이 생성될 수 있다.
도 6의 ⑤ 과정은 경계조건의 매칭 여부를 판단하는 과정으로, 직선 공식 및 직선의 사잇각 공식을 적용하여 사잇각이 180도 이상인 바깥방향으로 이루어진 불필요한 트라이앵글을 제외시킬 수 있다. 도 5에서 (4,5,6), (5,6,7) 2개의 트라이앵글이 불필요한 트라이앵글로 판단된다.
도 6의 ⑥ 과정은 추가적인 경계조건의 매칭을 판독하는 과정으로, 삼각형 각 선분에서 점이 왼쪽에 있는지 오른쪽에 있는 지를 판단하여 경계조건에 매칭되지 않는 삼각형을 필터링하는 과정일 수 있다.
도 7의 ⑦ 과정은 두선의 교차 여부를 판단하는 판단식을 활용하여 선분의 교차 여부를 판단하여 경계조건에 매칭되지 않는 트라이앵글을 찾는 과정일 수 있다.
즉, 삼각형을 이루는 세 선과 노드의 외각형태를 이루는 각 선을 모두 판단한다. 이때, 선의 끝점에 닿는 경우는 정확한 삼각형으로 판단한다.
참고로, 선분의 교차 여부를 판단하는 식은 하기와 같다.
Figure 112022050476011-pat00001
도 8의 ⑧ 과정은 경계조건에 매칭되는 최종 트라이앵글을 탐색하는 과정으로, 경계조건 탐색 결과에 부합하는 트라이앵글을 최종 트라이앵글로서 탐색 및 저장하고, 최종 트라이앵글의 도로 정점 중에서 중간 순서의 도로 정점(도 8에서 3번 도로 정점)을 제외한 나머지 도로 정점들로 새롭게 트라이앵글들을 생성하고, 새롭게 생성된 트라이앵글들 중에서 경계조건에 매칭되는 트라이앵글을 최종 트라이앵글로 추출하는 과정을 계속 반복할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 표준노드링크정보와 지형정보로부터 디지털 트윈 도로를 자동 생성하는 방법(S700)은 생성된 디지털 트윈 도로 내에 교통정보를 매핑하는 단계를 더 포함할 수 있다.
교통정보를 맵핑하는 단계는 교통정보 데이터의 도로 정보와 디지털 트윈 도로를 맵핑한 후, 범례 기준에 따라 도로 모델 오브젝트의 색상을 변경하는 과정을 포함할 수 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 표준노드링크정보와 지형정보로부터 디지털 트윈 도로를 자동 생성하는 방법을 이용하면, 기 구축 된 교통 서비스 표준인 '표준 노드 링크' 정보와 디지털 트윈 지형의 높낮이 정보를 취합하여 자동으로 3D 도로 오브젝트를 메쉬업할 수 있고, 이렇게 만들어진 데이터를 통해 큰 비용을 들이지 않고 이미 시행중인 교통정보 서비스(교통량 / 네비게이션)를 디지털 트윈 상에 표출 할 수 있다는 이점이 있다.
또한, 상술한 방식으로 만들어진 오브젝트를 통해 타일링 된 지형 데이터의 각 영역과 맞추어 도로 오브젝트를 그룹화 하여 도로 오브젝트를 타일링 구성 할 수 있다는 이점이 있다.
본 발명의 일 실시예에서 따른 표준노드링크정보와 지형정보로부터 디지털 트윈 도로를 자동 생성하는 시스템의 각 구성은 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다.
상기 장치 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPA(field programmable array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 콘트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.
소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다
본 발명의 실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상에서 본 발명은 실시예를 참조하여 상세히 설명되었으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기에서 설명된 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 부가 및 변형이 가능할 것임은 당연하며, 이와 같은 변형된 실시 형태들 역시 아래에 첨부한 특허청구범위에 의하여 정하여지는 본 발명의 보호 범위에 속하는 것으로 이해되어야 할 것이다.
100: 표준노드링크정보와 지형정보로부터 디지털 트윈 도로를 자동 생성하는 시스템
110: 정보수집 및 추출부
120: 트라이앵글 데이터 생성부
130: 디지털 트윈 도로 생성부

Claims (8)

  1. 복수의 도로 각각에 대응하는 표준노드링크정보 및 도로지형정보를 수집한 후, 수집한 정보로부터 도로 중앙점, 도로 폭, 도로 높이정보를 추출하는 정보수집 및 추출부;
    상기 도로 중앙점을 기준으로 양측으로 상기 도로 폭에 따라 확장하여 도로 경계가 되는 도로 정점(vertice)을 생성하고, 상기 도로 정점들을 순서에 따라 연결한 트라이앵글들 중에서 미리 설정된 경계조건에 매칭되는 최종 트라이앵글을 반복적으로 필터링하여 복수의 최종 트라이앵글을 추출하는 트라이앵글 데이터 생성부; 및
    상기 최종 트라이앵글에 상기 도로 높이정보를 반영하여 메쉬업된 디지털 트윈 도로를 생성하는 디지털 트윈 도로 생성부를 포함하고,
    상기 경계조건은 180도보다 작고 직각에 가장 가까운 사잇각을 가지는 트라이앵글을 최종 트라이앵글로서 추출하는 조건이고,
    상기 트라이앵글 데이터 생성부는
    상기 도로 정점들을 식별하기 위한 ID를 특정 방향으로 순서대로 부여한 후, 상기 도로 정점의 ID 순서에 따라 세 점을 연결하여 상기 트라이앵글을 생성하고,
    추출된 최종 트라이앵글의 중간 순서의 도로 정점을 제거한 나머지 도로 정점들로 새로운 트라이앵글들을 생성하고, 새로운 트라이앵글들로부터 경계조건에 매칭되는 최종 트라이앵글을 추출하는 과정을 반복하고,
    추출된 복수의 최종 트라이앵글을 접합하여 면 단위 도로를 생성하고,
    상기 사잇각은
    상기 ID 순서대로 3개의 점을 연결할 때 순번이 낮은 도로 정점과 중간 순번의 도로 정점까지 연결한 선분과 중간 순번의 도로 정점과 다음 순번의 도로 정점을 연결한 선분이 이루는 각도를 의미하며, 순번이 낮은 도로 정점과 중간 순번의 도로 정점까지 연결한 선분을 기준으로 시계 반대방향으로 계측된 각도인 표준노드링크정보와 지형정보로부터 디지털 트윈 도로를 자동 생성하는 시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 경계조건은 상기 트라이앵글 내에 다른 도로 정점이나 도로 정점의 연결선이 중첩되는 트라이앵글을 최종 트라이앵글의 후보에서 제외시키는 조건을 포함하는 것을 특징으로 하는 표준노드링크정보와 지형정보로부터 디지털 트윈 도로를 자동 생성하는 시스템.
  5. (a) 복수의 도로 각각에 대응하는 표준노드링크정보 및 도로지형정보를 수집한 후, 수집한 정보로부터 도로 중앙점, 도로 폭, 도로 높이정보를 추출하는 단계;
    (b) 상기 도로 중앙점을 기준으로 양측으로 상기 도로 폭에 따라 확장하여 도로 경계가 되는 도로 정점을 생성하는 단계;
    (c) 상기 도로 정점들을 순서에 따라 연결한 트라이앵글들 중에서 미리 설정된 경계조건에 매칭되는 최종 트라이앵글을 반복적으로 필터링하여 복수의 최종 트라이앵글을 추출하는 단계;
    (d) 상기 최종 트라이앵글에 상기 도로 높이정보를 반영하여 메쉬업된 디지털 트윈 도로를 생성하는 단계를 포함하고,
    상기 경계조건은 180도보다 작고 직각에 가장 가까운 사잇각을 가지는 트라이앵글을 최종 트라이앵글로서 추출하는 조건이고,
    상기 (c) 단계는,
    (c1) 상기 도로 정점들을 식별하기 위한 ID를 특정 방향으로 순서대로 부여하는 단계; 및 (c2) 상기 도로 정점의 ID 순서에 따라 세 점을 연결하여 상기 트라이앵글을 생성하는 단계를 포함하고,
    추출된 상기 최종 트라이앵글의 중간 순서의 도로 정점을 제거한 나머지 도로 정점들로 새로운 트라이앵글들을 생성하고, 새로운 트라이앵글들로부터 최종 트라이앵글을 추출하는 과정을 반복하여, 추출된 복수의 최종 트라이앵글을 접합하여 면 단위 도로를 생성하는 단계를 포함하고,
    상기 사잇각은
    상기 ID 순서대로 3개의 점을 연결할 때 순번이 낮은 도로 정점과 중간 순번의 도로 정점까지 연결한 선분과 중간 순번의 도로 정점과 다음 순번의 도로 정점을 연결한 선분이 이루는 각도를 의미하며, 순번이 낮은 도로 정점과 중간 순번의 도로 정점까지 연결한 선분을 기준으로 시계 반대방향으로 계측된 각도인 표준노드링크정보와 지형정보로부터 디지털 트윈 도로를 자동 생성하는 방법.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제5항에 있어서,
    상기 경계조건은 상기 트라이앵글 내에 다른 도로 정점이나 도로 정점의 연결선이 중첩되는 트라이앵글을 최종 트라이앵글의 후보에서 제외시키는 조건을 포함하는 것을 특징으로 하는 표준노드링크정보와 지형정보로부터 디지털 트윈 도로를 자동 생성하는 방법.
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