KR102463698B1 - 도로표지판의 위치정보 데이터베이스 구축 시스템 및 그 방법과 이를 이용한 차량의 위치 추정 장치 및 그 방법 - Google Patents

도로표지판의 위치정보 데이터베이스 구축 시스템 및 그 방법과 이를 이용한 차량의 위치 추정 장치 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 도로표지판의 위치정보 데이터베이스 구축 시스템 및 그 방법에 관한 것으로, 카메라를 통해 획득한 영상의 프레임별 도로표지판의 픽셀좌표와 정밀 측위 장치를 통해 획득한 상기 프레임별 위도정보와 경도정보에 기초하여 도로표지판의 위도추정함수와 경도추정함수를 생성하여 데이터베이스를 구축함으로써, 차량에서 보다 정밀하게 위치를 추정할 수 있도록 하는 도로표지판의 위치정보 데이터베이스 구축 시스템 및 그 방법을 제공하고자 한다.

Description

도로표지판의 위치정보 데이터베이스 구축 시스템 및 그 방법과 이를 이용한 차량의 위치 추정 장치 및 그 방법{SYSTEM AND METHOD FOR BUILDING A LOCATION INFORMATION DATABASE OF ROAD SIGN, APPARATUS AND METHOD FOR ESTIMATING LOCATION OF VEHICLE USING THE SAME}
본 발명은 도로표지판의 위치정보 데이터베이스 구축 시스템 및 그 방법과 이를 이용한 차량의 위치 추정 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 카메라를 통해 획득한 영상의 프레임별 도로표지판의 픽셀좌표와 정밀 측위 장치를 통해 획득한 상기 프레임별 위도정보와 경도정보에 기초하여 도로표지판의 위도추정함수와 경도추정함수를 생성하여 데이터베이스를 구축하고, 상기 구축한 데이터베이스를 이용하여 차량의 현재 위치를 추정하는 기술에 관한 것이다.
GPS 수신 장치가 내장된 모바일 스마트 기기의 보급으로 사용자들은 자신의 위치를 쉽게 파악할 수 있으며, 이러한 사용자들의 현재 위치 정보를 이용한 많은 위치 기반의 서비스들이 생겨나고 있다.
그러나 GPS 신호가 약하게 수신되거나 부정확하게 수신되는 경우 또는 GPS 자체가 가진 오차 등에 의해서 현재 위치 파악이 부정확한 경우에는 현재 위치를 보정할 필요가 있으며, GPS 신호 자체가 수신되지 않는 경우에는 GPS 신호가 아닌 다른 정보를 이용하여 현재 위치를 추정하는 방법이 필요하다.
근래에 모바일 스마트 기기들은 카메라 장치가 구비되어 언제든지 영상을 촬영할 수 있으며, 차량에도 블랙박스를 비롯한 여러 영상 촬영 장치가 구비되어 있으므로 영상 정보를 수집하는 것은 매우 용이하다. 또한, 영상 정보에서 사물을 인식하는 기술도 발전하여 증강 현실과 같은 기술이 널리 보급되고 있다. 따라서, 이러한 영상 정보 및 영상 정보 인식 기술을 이용하여 현재 위치를 추정할 수 있다면 GPS 신호가 수신되지 않는 상황에서도 현재 위치를 파악할 수 있을 것이다.
종래의 차량의 위치 추정 기술은 GPS 신호를 이용하기 때문에 위치 오차가 커서 정밀한 측위가 불가능한 문제점이 있다.
대한민국공개특허 제2016-0120895호
상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 카메라를 통해 획득한 영상의 프레임별 도로표지판의 픽셀좌표와 정밀 측위 장치를 통해 획득한 상기 프레임별 위도정보와 경도정보에 기초하여 도로표지판의 위도추정함수와 경도추정함수를 생성하여 데이터베이스를 구축함으로써, 차량에서 보다 정밀하게 위치를 추정할 수 있도록 하는 도로표지판의 위치정보 데이터베이스 구축 시스템 및 그 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 상술한 바와 같이 구축된 도로표지판의 위치정보 데이터베이스에 기초하여 차량에서 현재 위치를 추정함으로써, 고가의 정밀 측위 장치 없이도 자차의 위치를 정밀하게 추정할 수 있는 차량의 위치 추정 장치 및 그 방법을 제공하는데 다른 목적이 있다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 장치는, 도로표지판의 위치정보 데이터베이스 구축 시스템에 있어서, 도로상의 각 차로에서 차량 전방의 도로 영상을 촬영하는 카메라; 상기 카메라와 동기화되어 각 차로에서 도로 영상의 프레임 단위로 차량의 위도와 경도를 측정하는 측위 장치; 각 차로의 도로 영상에서 도로표지판을 인식하는 도로표지판 인식부; 각 차로의 프레임별 도로표지판의 중심좌표를 산출하는 중심좌표 산출부; 각 차로의 프레임별 중심좌표와 그에 상응하는 위도를 이용하여 위도추정함수를 생성하는 위도추정함수 생성부; 각 차로의 프레임별 중심좌표와 그에 상응하는 경도를 이용하여 경도추정함수를 생성하는 경도추정함수 생성부; 및 상기 위도추정함수와 상기 경도추정함수를 도로표지판별로 저장하는 저장부를 포함한다.
여기서, 위도추정함수 생성부는 상기 중심좌표 산출부에 의해 산출된 각 차로의 프레임별 중심좌표와 그에 상응하는 위도를 2차 다항식으로 커브 피팅(Curve fitting) 하여 위도추정함수를 생성할 수 있다.
또한, 경도추정함수 생성부는 상기 중심좌표 산출부에 의해 산출된 각 차로의 프레임별 중심좌표와 그에 상응하는 경도를 2차 다항식으로 커브 피팅(Curve fitting) 하여 경도추정함수를 생성할 수 있다.
또한, 저장부는 도로표지판의 절대좌표를 색인어로 할 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 방법은, 도로표지판의 위치정보 데이터베이스 구축 방법에 있어서, 카메라가 도로상의 각 차로에서 차량 전방의 도로 영상을 촬영하는 단계; 상기 카메라와 동기화된 측위 장치가 각 차로에서 도로 영상의 프레임 단위로 차량의 위도와 경도를 측정하는 단계; 도로표지판 인식부가 각 차로의 도로 영상에서 도로표지판을 인식하는 단계; 중심좌표 산출부가 각 차로의 프레임별 도로표지판의 중심좌표를 산출하는 단계; 위도추정함수 생성부가 각 차로의 프레임별 중심좌표와 그에 상응하는 위도를 이용하여 위도추정함수를 생성하는 단계; 경도추정함수 생성부가 각 차로의 프레임별 중심좌표와 그에 상응하는 경도를 이용하여 경도추정함수를 생성하는 단계; 및 저장부가 상기 위도추정함수와 상기 경도추정함수를 도로표지판별로 저장하는 단계를 포함한다.
여기서, 위도추정함수 생성 단계는 상기 산출된 각 차로의 프레임별 중심좌표와 그에 상응하는 위도를 2차 다항식으로 커브 피팅(Curve fitting) 하여 위도추정함수를 생성할 수 있다.
또한, 경도추정함수 생성 단계는 상기 산출된 각 차로의 프레임별 중심좌표와 그에 상응하는 경도를 2차 다항식으로 커브 피팅(Curve fitting) 하여 경도추정함수를 생성할 수 있다.
또한, 저장 단계는 도로표지판의 절대좌표를 색인어로 할 수 있다.
상기 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 장치는, 차량의 위치 추정 장치에 있어서, 도로표지판별 위도추정함수와 경도추정함수를 저장하는 저장부; 차량 전방의 도로 영상을 획득하는 카메라; 상기 도로 영상에서 도로표지판을 인식하는 도로표지판 인식부; 상기 도로표지판의 중심좌표를 프레임별로 산출하는 중심좌표 산출부; 상기 도로표지판의 절대좌표를 획득하는 내비게이션 연동부; 및 상기 내비게이션 연동부를 통해 획득한 절대좌표에 상응하는 도로표지판을 상기 저장부에서 검색하고, 상기 검색된 도로표지판의 위도추정함수와 경도추정함수에 상기 산출된 중심좌표를 적용하여 위도와 경도를 추정하는 위치 추정부를 포함한다.
여기서, 위도추정함수는 도로상의 각 차로에서 차량 전방의 도로 영상을 촬영하고, 상기 각 차로에서 도로 영상의 프레임 단위로 차량의 위도를 측정한 후, 상기 각 차로의 프레임별 도로표지판의 중심좌표와 그에 상응하는 위도에 기초하여 생성될 수 있다.
또한, 경도추정함수는 도로상의 각 차로에서 차량 전방의 도로 영상을 촬영하고, 상기 각 차로에서 도로 영상의 프레임 단위로 차량의 경도를 측정한 후, 상기 각 차로의 프레임별 도로표지판의 중심좌표와 그에 상응하는 경도에 기초하여 생성될 수 있다.
상기 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 방법은, 차량의 위치 추정 방법에 있어서, 저장부가 도로표지판별 위도추정함수와 경도추정함수를 저장하는 단계; 카메라가 차량 전방의 도로 영상을 획득하는 단계; 도로표지판 인식부가 상기 도로 영상에서 도로표지판을 인식하는 단계; 중심좌표 산출부가 상기 도로표지판의 중심좌표를 프레임별로 산출하는 단계; 내비게이션 연동부가 상기 도로표지판의 절대좌표를 획득하는 단계; 및 위치 추정부가 상기 획득된 절대좌표에 상응하는 도로표지판을 상기 저장부에서 검색하고, 상기 검색된 도로표지판의 위도추정함수와 경도추정함수에 상기 산출된 중심좌표를 적용하여 위도와 경도를 추정하는 단계를 포함한다.
여기서, 위도추정함수는 도로상의 각 차로에서 차량 전방의 도로 영상을 촬영하고, 상기 각 차로에서 도로 영상의 프레임 단위로 차량의 위도를 측정한 후, 상기 각 차로의 프레임별 도로표지판의 중심좌표와 그에 상응하는 위도에 기초하여 생성될 수 있다.
또한, 경도추정함수는 도로상의 각 차로에서 차량 전방의 도로 영상을 촬영하고, 상기 각 차로에서 도로 영상의 프레임 단위로 차량의 경도를 측정한 후, 상기 각 차로의 프레임별 도로표지판의 중심좌표와 그에 상응하는 경도에 기초하여 생성될 수 있다.
상기와 같은 본 발명은, 카메라를 통해 획득한 영상의 프레임별 도로표지판의 픽셀좌표와 정밀 측위 장치를 통해 획득한 상기 프레임별 위도정보와 경도정보에 기초하여 도로표지판의 위도추정함수와 경도추정함수를 생성하여 데이터베이스를 구축함으로써, 차량에서 보다 정밀하게 위치를 추정할 수 있도록 하는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 도로표지판의 위치정보 데이터베이스에 기초하여 차량에서 현재 위치를 추정함으로써, 고가의 정밀 측위 장치 없이도 자차의 위치를 정밀하게 추정할 수 있는 효과가 있다.
도 1 은 본 발명에 따른 도로표지판의 위치정보 데이터베이스 구축 시스템의 일실시예 구성도,
도 2 는 본 발명에 따른 차로별 영상에서 프레임 단위로 도로표지판의 픽셀정보와 위치정보를 나타내는 일예시도,
도 3 은 본 발명에 따른 차로별 프레임 단위로 산출한 도로표지판의 중심좌표를 누적한 결과를 나타내는 일예시도,
도 4 는 본 발명에 따른 위도추정함수에 대한 일예시도,
도 5 는 본 발명에 따른 경도추정함수에 대한 일예시도,
도 6 은 본 발명에 따른 도로표지판의 위치정보 데이터베이스를 이용한 차량의 위치 추정 장치에 대한 일실시예 구성도,
도 7 은 본 발명에 따른 도로표지판의 위치정보 데이터베이스 구축 방법에 대한 일실시예 흐름도,
도 8 은 본 발명에 따른 도로표지판의 위치정보 데이터베이스를 이용한 차량의 위치 추정 방법에 대한 일실시예 흐름도이다.
상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되어 있는 상세한 설명을 통하여 보다 명확해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1 은 본 발명에 따른 도로표지판의 위치정보 데이터베이스 구축 시스템의 일실시예 구성도로서, 이러한 시스템은 차량에 탑재되어 도로표지판의 위치정보 데이터베이스를 구축한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 도로표지판의 위치정보 데이터베이스 구축 시스템은, 영상 획득부(100), 정밀 측위 장치(110), 도로표지판 인식부(120), 픽셀좌표 추출부(130), 중심좌표 산출부(140), 위도추정함수 생성부(150), 경도추정함수 생성부(160), 저장부(170)를 포함한다.
상기 각 구성요소들에 대해 살펴보면, 먼저 영상 획득부(100)는 카메라로 구현될 수 있으며, 차량의 룸미러 주변에 장착되어 도로상의 각 차로에서 전방의 도로 영상을 획득한다. 이러한 도로 영상에는 각종 도로표지판이 함께 촬영된다.
다음으로, 정밀 측위 장치(110)는 현재 위치를 정밀하게 측정할 수 있는 고성능의 장비로서, RTK(Real-Time Kinematic)와 IMU(Inertial Measurement Unit)를 모두 이용하여 차량의 현재 위치를 측정한다.
특히, 정밀 측위 장치(110)는 카메라와 동기화되어 동작하여 상기 카메라에 의해 촬영된 영상의 프레임 단위로 위치정보(경도, 위도)를 측정한다. 이렇게 프레임 단위로 측정된 위도정보와 경도정보는 일례로, 도 2에 도시된 바와 같다.
도 2 는 본 발명에 따른 차로별 영상에서 프레임 단위로 도로표지판의 픽셀정보와 위치정보를 나타내는 일예시도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 도로표지판의 위치정보 데이터베이스 구축 시스템이 탑재된 차량이 주행하는 도로는 편도 4차로로 이루어져 있고, 각 차로에서 획득한 영상의 특정 프레임에 대해 상기 프레임 상에서 도로표지판의 좌하단 픽셀좌표와 우상단 픽셀좌표 및 상기 프레임이 생성된 시점의 위치정보(위도, 경도)를 나타낸다. 이때, 차로별로 연속된 각 프레임에 대해 상술한 도로표지판의 좌하단 픽셀좌표와 우상단 픽셀좌표 및 위치정보가 기록된다.
다음으로, 도로표지판 인식부(120)는 영상 내에서 객체를 추출하는 기능을 가지는 일종의 영상처리장치로서, 영상 획득부(100)에 의해 획득된 영상에서 도로표지판을 인식한다. 이때, 도로표지판은 그 설치 위치와 형태가 규정되어 있는 도로이정표를 대상으로 하는 것이 바람직하지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
다음으로, 픽셀좌표 추출부(130)는 영상 획득부(100)에 의해 획득된 영상 내에서, 프레임 단위로 도로표지판 인식부(120)에 의해 인식된 도로표지판의 우상단 픽셀좌표와 좌하단 픽셀좌표를 추출한다.
다음으로, 중심좌표 산출부(140)는 픽셀좌표 추출부(130)에 의해 추출된 도로표지판의 우상단 픽셀좌표와 좌하단 픽셀좌표의 중심좌표를 프레임별로 산출한다. 예를 들어, 도로표지판의 우상단 픽셀좌표가 (4,8)이고, 좌하단 픽셀좌표가 (2,6)이면 중심좌표는 (3,7)이 된다.
이렇게 산출된 차로별 프레임 단위의 도로표지판의 중심좌표는 도 3에 도시된 바와 같다.
한편, 이러한 중심좌표 산출부(140)는 상술한 방식에 한정되지 않고, 일반적으로 널리 알려진 다양한 기술들을 이용하여 도로표지판의 중심좌표를 산출할 수도 있다.
도 3 은 본 발명에 따른 차로별 프레임 단위로 산출한 도로표지판의 중심좌표를 누적한 결과를 나타낸다.
도 3에서, '310'은 1차로의 프레임별 도로표지판의 중심좌표를 누적한 결과를 나타내고, '320'은 2차로의 프레임별 도로표지판의 중심좌표를 누적한 결과를 나타내고, '330'은 3차로의 프레임별 도로표지판의 중심좌표를 누적한 결과를 나타내고, '340'은 4차로의 프레임별 도로표지판의 중심좌표를 누적한 결과를 나타낸다.
다음으로, 위도추정함수 생성부(150)는 중심좌표 산출부(150)에 의해 산출된 각 차로의 프레임별 중심좌표와 정밀 측위 장치(110)에 의해 측정된 위도를 이용하여 위도추정함수를 생성한다. 이때, 위도추정함수 생성부(150)는 중심좌표 산출부(150)에 의해 산출된 각 차로의 프레임별 중심좌표와 정밀 측위 장치(110)에 의해 측정된 위도를 2차 다항식으로 커브 피팅(Curve fitting) 하여 위도추정함수를 생성한다. 이렇게 생성된 위도추정함수는 H(x,y)로 표현될 수 있으며, 일례로 도 4에 도시된 바와 같다.
다음으로, 경도추정함수 생성부(160)는 중심좌표 산출부(150)에 의해 산출된 각 차로의 프레임별 중심좌표와 정밀 측위 장치(110)에 의해 측정된 경도를 이용하여 경도추정함수를 생성한다. 이때, 경도추정함수 생성부(160)는 중심좌표 산출부(150)에 의해 산출된 각 차로의 프레임별 중심좌표와 정밀 측위 장치(110)에 의해 측정된 경도를 2차 다항식으로 커브 피팅(Curve fitting) 하여 경도추정함수를 생성한다. 이렇게 생성된 경도추정함수는 G(x,y)로 표현될 수 있으며, 일례로 도 5에 도시된 바와 같다.
참고로, 2차 다항식으로 커브 피팅을 하는 이유는 모든 x,y 값에 대해서 위도와 경도를 추정해 내기 위해서이며, 커브 피팅이 아닌 공지의 다른 방식을 이용할 수도 있다.
다음으로, 저장부(170)는 위도추정함수 생성부(150)에 의해 생성된 위도추정함수와 경도추정함수 생성부(160)에 의해 생성된 경도추정함수를 도로표지판별로 상호 매칭시켜 저장한다.
이렇게 모든 도로표지판에 대해 위도추정함수와 경도추정함수를 저장하게 되면 데이터베이스 구축이 완료되며, 이때 저장부(170)는 데이터베이스 내에서 도로표지판의 검색을 용이하게 하기 위해 도로표지판의 실제좌표(절대좌표)를 색인어로 하여 저장할 수 있다. 물론, 색인어로 이용할 수 있는 정보는 설계자의 의도에 따라 변경 가능하다.
한편, 본 발명에서는 도로표지판의 위치정보 데이터베이스 구축 시스템의 구성으로서, 영상 획득부(100), 정밀 측위 장치(110), 도로표지판 인식부(120), 픽셀좌표 추출부(130), 중심좌표 산출부(140), 위도추정함수 생성부(150), 경도추정함수 생성부(160), 저장부(170)에 개시하였으나, 도로표지판 인식부(120), 픽셀좌표 추출부(130), 중심좌표 산출부(140), 위도추정함수 생성부(150), 경도추정함수 생성부(160)의 기능을 제어부(미도시)가 모두 수행하도록 구현할 수도 있다.
도 6 은 본 발명에 따른 도로표지판의 위치정보 데이터베이스를 이용한 차량의 위치 추정 장치에 대한 일실시예 구성도이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 도로표지판의 위치정보 데이터베이스를 이용한 차량의 위치 추정 장치는, 저장부(610), 영상 획득부(620), 도로표지판 인식부(630), 픽셀좌표 추출부(640), 중심좌표 산출부(650), 내비게이션 연동부(660), 위치 추정부(670)를 포함한다.
상기 각 구성요소들에 대해 살펴보면, 먼저 저장부(610)는 도로표지판별 위도추정함수와 경도추정함수를 저장한다. 이때, 도로표지판별 위도추정함수와 경도추정함수를 생성하는 과정은 도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같다.
다음으로, 영상 획득부(620)는 카메라로 구현될 수 있으며, 차량의 룸미러 주변에 장착되어 전방의 도로 영상을 획득한다.
다음으로, 도로표지판 인식부(630)는 영상 내에서 객체를 추출하는 기능을 가지는 일종의 영상처리장치로서, 영상 획득부(620)에 의해 획득된 영상에서 도로표지판을 인식한다.
다음으로, 픽셀좌표 추출부(640)는 영상 획득부(620)에 의해 획득된 영상 내에서, 프레임 단위로 도로표지판 인식부(630)에 의해 인식된 도로표지판의 우상단 픽셀좌표와 좌하단 픽셀좌표를 추출한다.
다음으로, 중심좌표 산출부(650)는 픽셀좌표 추출부(640)에 의해 추출된 도로표지판의 우상단 픽셀좌표와 좌하단 픽셀좌표의 중심좌표를 프레임별로 산출한다.
다음으로, 내비게이션 연동부(660)는 차량에 탑재된 지도 데이터베이스를 구비한 내비게이션 시스템과 연동하는 모듈로서, 위치 추정부(670)로부터의 요청에 따라 상기 도로표지판의 절대좌표를 제공한다.
다음으로, 위치 추정부(670)는 내비게이션 연동부(660)를 통해 획득한 절대좌표에 상응하는 도로표지판을 저장부(610)에서 검색하고, 상기 검색된 도로표지판의 위도추정함수와 경도추정함수에 중심좌표 산출부(650)에 의해 산출된 중심좌표를 적용하여 위도와 경도를 추정한다. 즉, 위도추정함수는 중심좌표(x,y)에 상응하는 위도를 도출해 낼 수 있는 함수이고, 경도추정함수는 중심좌표(x,y)에 상응하는 경도를 도출해 낼 수 있는 함수이므로, 프레임별 중심좌표만 알면 차량의 위도와 경도를 추적할 수 있다.
한편, 본 발명에서 도로표지판의 위치정보 데이터베이스를 이용한 차량의 위치 추정 장치의 구성으로서, 저장부(610), 영상 획득부(620), 도로표지판 인식부(630), 픽셀좌표 추출부(640), 중심좌표 산출부(650), 내비게이션 연동부(660), 위치 추정부(670)에 대해 개시하였으나, 도로표지판 인식부(630), 픽셀좌표 추출부(640), 중심좌표 산출부(650), 내비게이션 연동부(660), 위치 추정부(670)의 기능을 제어부(미도시)가 모두 수행하도록 구현할 수도 있다.
도 7 은 본 발명에 따른 도로표지판의 위치정보 데이터베이스 구축 방법에 대한 일실시예 흐름도이다.
먼저, 카메라가 도로상의 각 차로에서 차량 전방의 도로 영상을 촬영한다(701).
이후, 상기 카메라와 동기화된 측위 장치(110)가 각 차로에서 도로 영상의 프레임 단위로 차량의 위도와 경도를 측정한다(702).
이후, 도로표지판 인식부(120)가 각 차로의 도로 영상에서 도로표지판을 인식한다(703).
이후, 픽셀좌표 추출부(130)가 각 차로의 도로 영상에서 프레임 단위로 상기 도로표지판의 우상단 픽셀좌표와 좌하단 픽셀좌표를 추출한다(704).
이후, 중심좌표 산출부(140)가 픽셀좌표 추출부(130)에 의해 각 차로의 도로 영상에서 프레임 단위로 추출된 상기 도로표지판의 우상단 픽셀좌표와 좌하단 픽셀좌표를 이용하여 각 차로의 프레임별 도로표지판의 중심좌표를 산출한다(705). 이때, 중심좌표 산출부(140)는 도로표지판의 우상단 픽셀좌표와 좌하단 픽셀좌표를 이용하지 않고, 일반적으로 널리 사용되는 다양한 방식을 통해 도로표지판의 중심좌표를 산출할 수도 있다.
이후, 위도추정함수 생성부(150)가 각 차로의 프레임별 중심좌표와 그에 상응하는 위도를 이용하여 위도추정함수를 생성한다(706). 이때, 위도추정함수 생성부(150)는 중심좌표 산출부(150)에 의해 산출된 각 차로의 프레임별 중심좌표와 정밀 측위 장치(110)에 의해 측정된 위도를 2차 다항식으로 커브 피팅(Curve fitting) 하여 위도추정함수를 생성한다.
이후, 경도추정함수 생성부(160)가 각 차로의 프레임별 중심좌표와 그에 상응하는 경도를 이용하여 경도추정함수를 생성한다(707). 이때, 경도추정함수 생성부(160)는 중심좌표 산출부(150)에 의해 산출된 각 차로의 프레임별 중심좌표와 정밀 측위 장치(110)에 의해 측정된 경도를 2차 다항식으로 커브 피팅(Curve fitting) 하여 경도추정함수를 생성한다.
이후, 저장부(170)가 위도추정함수 생성부(150)에 의해 생성된 위도추정함수와 경도추정함수 생성부(160)에 의해 생성된 경도추정함수를 도로표지판별로 저장한다(708). 이때 저장부(170)는 데이터베이스 내에서 도로표지판의 검색을 용이하게 하기 위해 도로표지판의 실제좌표(절대좌표)를 색인어로 하여 저장할 수 있다.
도 8 은 본 발명에 따른 도로표지판의 위치정보 데이터베이스를 이용한 차량의 위치 추정 방법에 대한 일실시예 흐름도이다.
먼저, 저장부(610)가 도로표지판별 위도추정함수와 경도추정함수를 저장한다(801).
이후, 카메라가 차량 전방의 도로 영상을 획득한다(802).
이후, 도로표지판 인식부(630)가 상기 도로 영상에서 도로표지판을 인식한다(803).
이후, 픽셀좌표 추출부(640)가 상기 도로 영상 내에서 프레임 단위로 상기 도로표지판의 우상단 픽셀좌표와 좌하단 픽셀좌표를 추출한다(804).
이후, 중심좌표 산출부(650)가 픽셀좌표 추출부(640)에 의해 프레임 단위로 추출된 우상단 픽셀좌표와 좌하단 픽셀좌표를 이용하여 상기 도로표지판의 중심좌표를 프레임별로 산출한다(805).
이후, 내비게이션 연동부(660)가 차량에 탑재된 내비게이션 시스템과 연동하여 상기 도로표지판의 절대좌표를 획득한다(806).
이후, 위치 추정부(670)가 내비게이션 연동부(660)에 의해 획득된 절대좌표에 상응하는 도로표지판을 저장부(610)에서 검색하고, 상기 검색된 도로표지판의 위도추정함수와 경도추정함수에 상기 산출된 중심좌표를 적용하여 위도와 경도를 추정한다(807).
한편, 전술한 바와 같은 본 발명의 방법은 컴퓨터 프로그램으로 작성이 가능하다. 그리고 상기 프로그램을 구성하는 코드 및 코드 세그먼트는 당해 분야의 컴퓨터 프로그래머에 의하여 용이하게 추론될 수 있다.　또한, 상기 작성된 프로그램은 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체(정보저장매체)에 저장되고, 컴퓨터에 의하여 판독되고 실행됨으로써 본 발명의 방법을 구현한다. 그리고 상기 기록매체는 컴퓨터가 판독할 수 있는 모든 형태의 기록매체를 포함한다.
이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.
100 : 영상 획득부
110 : 정밀 측위 장치
120 : 도로표지판 인식부
130 : 픽셀좌표 추출부
140 : 중심좌표 산출부
150 : 위도추정함수 생성부
160 : 경도추정함수 생성부
170 : 저장부

Claims (14)

  1. 도로상의 각 차로에서 차량 전방의 도로 영상을 촬영하는 카메라;
    상기 카메라와 동기화되어 각 차로에서 도로 영상의 프레임 단위로 차량의 위도와 경도를 측정하는 측위 장치;
    각 차로의 도로 영상에서 도로표지판을 인식하는 도로표지판 인식부;
    각 차로의 프레임별 도로표지판의 중심좌표를 산출하는 중심좌표 산출부;
    각 차로의 프레임별 중심좌표와 그에 상응하는 위도를 이용하여 위도추정함수를 생성하는 위도추정함수 생성부;
    각 차로의 프레임별 중심좌표와 그에 상응하는 경도를 이용하여 경도추정함수를 생성하는 경도추정함수 생성부; 및
    상기 위도추정함수와 상기 경도추정함수를 도로표지판별로 저장하는 저장부
    를 포함하는 도로표지판의 위치정보 데이터베이스 구축 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 위도추정함수 생성부는,
    상기 중심좌표 산출부에 의해 산출된 각 차로의 프레임별 중심좌표와 그에 상응하는 위도를 2차 다항식으로 커브 피팅(Curve fitting) 하여 위도추정함수를 생성하는 것을 특징으로 하는 도로표지판의 위치정보 데이터베이스 구축 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 경도추정함수 생성부는,
    상기 중심좌표 산출부에 의해 산출된 각 차로의 프레임별 중심좌표와 그에 상응하는 경도를 2차 다항식으로 커브 피팅(Curve fitting) 하여 경도추정함수를 생성하는 것을 특징으로 하는 도로표지판의 위치정보 데이터베이스 구축 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 저장부는,
    도로표지판의 절대좌표를 색인어로 하는 것을 특징으로 하는 도로표지판의 위치정보 데이터베이스 구축 시스템.
  5. 카메라가 도로상의 각 차로에서 차량 전방의 도로 영상을 촬영하는 단계;
    상기 카메라와 동기화된 측위 장치가 각 차로에서 도로 영상의 프레임 단위로 차량의 위도와 경도를 측정하는 단계;
    도로표지판 인식부가 각 차로의 도로 영상에서 도로표지판을 인식하는 단계;
    중심좌표 산출부가 각 차로의 프레임별 도로표지판의 중심좌표를 산출하는 단계;
    위도추정함수 생성부가 각 차로의 프레임별 중심좌표와 그에 상응하는 위도를 이용하여 위도추정함수를 생성하는 단계;
    경도추정함수 생성부가 각 차로의 프레임별 중심좌표와 그에 상응하는 경도를 이용하여 경도추정함수를 생성하는 단계; 및
    저장부가 상기 위도추정함수와 상기 경도추정함수를 도로표지판별로 저장하는 단계
    를 포함하는 도로표지판의 위치정보 데이터베이스 구축 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 위도추정함수 생성 단계는,
    상기 산출된 각 차로의 프레임별 중심좌표와 그에 상응하는 위도를 2차 다항식으로 커브 피팅(Curve fitting) 하여 위도추정함수를 생성하는 것을 특징으로 하는 도로표지판의 위치정보 데이터베이스 구축 방법.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 경도추정함수 생성 단계는,
    상기 산출된 각 차로의 프레임별 중심좌표와 그에 상응하는 경도를 2차 다항식으로 커브 피팅(Curve fitting) 하여 경도추정함수를 생성하는 것을 특징으로 하는 도로표지판의 위치정보 데이터베이스 구축 방법.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 저장 단계는,
    도로표지판의 절대좌표를 색인어로 하는 것을 특징으로 하는 도로표지판의 위치정보 데이터베이스 구축 방법.
  9. 도로표지판별 위도추정함수와 경도추정함수를 저장하는 저장부;
    차량 전방의 도로 영상을 획득하는 카메라;
    상기 도로 영상에서 도로표지판을 인식하는 도로표지판 인식부;
    상기 도로표지판의 중심좌표를 프레임별로 산출하는 중심좌표 산출부;
    상기 도로표지판의 절대좌표를 획득하는 내비게이션 연동부; 및
    상기 내비게이션 연동부를 통해 획득한 절대좌표에 상응하는 도로표지판을 상기 저장부에서 검색하고, 상기 검색된 도로표지판의 위도추정함수와 경도추정함수에 상기 산출된 중심좌표를 적용하여 위도와 경도를 추정하는 위치 추정부
    를 포함하는 차량의 위치 추정 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 위도추정함수는,
    도로상의 각 차로에서 차량 전방의 도로 영상을 촬영하고, 상기 각 차로에서 도로 영상의 프레임 단위로 차량의 위도를 측정한 후, 상기 각 차로의 프레임별 도로표지판의 중심좌표와 그에 상응하는 위도에 기초하여 생성된 것을 특징으로 하는 차량의 위치 추정 장치.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 경도추정함수는,
    도로상의 각 차로에서 차량 전방의 도로 영상을 촬영하고, 상기 각 차로에서 도로 영상의 프레임 단위로 차량의 경도를 측정한 후, 상기 각 차로의 프레임별 도로표지판의 중심좌표와 그에 상응하는 경도에 기초하여 생성된 것을 특징으로 하는 차량의 위치 추정 장치.
  12. 저장부가 도로표지판별 위도추정함수와 경도추정함수를 저장하는 단계;
    카메라가 차량 전방의 도로 영상을 획득하는 단계;
    도로표지판 인식부가 상기 도로 영상에서 도로표지판을 인식하는 단계;
    중심좌표 산출부가 상기 도로표지판의 중심좌표를 프레임별로 산출하는 단계;
    내비게이션 연동부가 상기 도로표지판의 절대좌표를 획득하는 단계; 및
    위치 추정부가 상기 획득된 절대좌표에 상응하는 도로표지판을 상기 저장부에서 검색하고, 상기 검색된 도로표지판의 위도추정함수와 경도추정함수에 상기 산출된 중심좌표를 적용하여 위도와 경도를 추정하는 단계
    를 포함하는 차량의 위치 추정 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 위도추정함수는,
    도로상의 각 차로에서 차량 전방의 도로 영상을 촬영하고, 상기 각 차로에서 도로 영상의 프레임 단위로 차량의 위도를 측정한 후, 상기 각 차로의 프레임별 도로표지판의 중심좌표와 그에 상응하는 위도에 기초하여 생성된 것을 특징으로 하는 차량의 위치 추정 방법.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 경도추정함수는,
    도로상의 각 차로에서 차량 전방의 도로 영상을 촬영하고, 상기 각 차로에서 도로 영상의 프레임 단위로 차량의 경도를 측정한 후, 상기 각 차로의 프레임별 도로표지판의 중심좌표와 그에 상응하는 경도에 기초하여 생성된 것을 특징으로 하는 차량의 위치 추정 방법.
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