KR102545445B1 - 유니티(unity) 엔진을 이용한 3차원 지구 XR 가시화 장치 및 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 유니티(unity) 공간 좌표 데이터와 현실 공간 좌표 시스템 사이의 데이터 변환 시스템 지원이 가능하여 Raw 이미지 포맷 기반의 수치표고모델 데이터를 유니티 엔진 내 공간 좌표에 삼차원 모델로 가시화할 수 있고, 이를 기반으로 유니티 엔진 내 XR 입력 체계와 연동하여 유니티 공간 좌표 위에 가시화된 3차원 지구(지형) 모델의 조작 지원이 가능한 동시에 독자적인 Quad Tree Tiling 기법을 통해 제품 성능 최적화 지원이 가능케 하는 유니티 엔진을 이용한 3차원 지구 XR 가시화 장치 및 방법에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 유니티 엔진을 이용한 3차원 지구 XR 가시화 장치는 데이터베이스부, 제어부, 데이터 변환부 및 3차원 가시화 처리부를 포함하여 구성된다.
Description
본 발명은 유니티(unity) 엔진을 이용한 3차원(3 Dimension, 3D) 지구 XR(확장현실,eXtended Reality) 가시화 장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 유니티 공간 좌표 데이터와 현실 공간 좌표 시스템 사이의 데이터 변환 시스템 지원이 가능하여 Raw 이미지 포맷 기반의 수치표고모델 데이터를 유니티 엔진 내 공간 좌표에 삼차원 모델로 가시화할 수 있고, 이를 기반으로 유니티 엔진 내 XR 입력 체계와 연동하여 유니티 공간 좌표 위에 가시화된 3차원 지구(지형) 모델의 조작 지원이 가능한 동시에 독자적인 Quad Tree Tiling 기법을 통해 제품 성능 최적화 지원이 가능케 하는 유니티(unity) 엔진을 이용한 3차원 지구 XR 가시화 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 수치표고모델(Digital Elevation Model, “수치표고모형”이라고도 함)은 수치 지형 또는 수심측량 데이터에 관한 일반적인 용어로써, 식생과 인공지물을 포함하지 않는 지형만의 표고값을 의미한다. 이러한 수치표고모델은 지형 표면의 높이를 일정 간격으로 측정하여 제작되며, 공간정보(지도, 항공사진, 위성사진 등)를 입체화하여 행정·환경·농림·산림·방재·국방 등 다양한 분야에서 자료로 활용된다.
부연 설명하면, 수치표고모델은 지리 정보 시스템(Geographic Information System: GIS) 구축을 위해 사용되는 3차원 좌표로 나타낸 자료를 통칭하며, 지표면에 일정 간격으로 분포된 지점의 높이 값(혹은 표고 값)을 수치로 기록한 것을 컴퓨터를 이용하여 처리한 것이다. 또한, 수치표고모델은 지형 정보를 저장하는 방법 중 계산이 용이하고 구현이 간편한 장점이 있다.
한편, 3D 표출 기능을 가진 게임 엔진을 활용하여 실사와 같은 3D 지형정보를 구축하기 위한 노력이 진행되고 있으나 Unity, Unreal 엔진 등에 GIS 데이터를 적용시킬 경우 대용량으로 인한 효율 저하, 체계가 다른 좌표계 등과 같은 다양한 문제점이 존재한다.
게임 엔진인 Unity(이하 “유니티”라 기재함)) 상에 위성 및 항공영상과 같은 GIS 지도를 표출하기 위해서는 축척과 해상도를 고려하여 분할하는 동시에 유니티 엔진의 좌표계에 적합하도록 변환이 필요하다. 좌표계를 일치시키지 않은 경우 일정 지역의 좌표 입력 시 원하는 위치가 아닌 다른 곳에 표현되어 정확한 정보 인식이 어렵다. 또한 실사와 같은 텍스쳐를 구현하기 위해서는 실제 촬영 항공 및 위성영상의 활용이 불가피하다.
유니티는 2D 및 3D 비디오 게임의 개발 환경을 제공하는 게임 엔진이자, 3D 애니메이션과 건축 시각화, 가상현실(VR) 등 인터랙티브 콘텐츠 제작을 위한 통합 저작 도구이다. 현재 유니티에는 Google Static Maps API를 활용하는 방법으로 기본적인 세팅을 하거나 개인이 원하는 위성 지도 사용 시에는 임의로 세팅을 하여 확인한다.
공간상에서 어느 한 지점의 위치를 정의하기 위해서는 기준이 되는 좌표계가 필요하다. 기존 유니티에는 정확한 좌표계 입력과 보정 가능한 환경이 구성 되어있지 않기에 좌표 설정된 지역이 아닌 다른 위치로 나타나게 되어 잘못된 지도 표현이 된다. 또한, 지도를 유니티에 사용 시 끝과 끝의 화면에 맞추어 확대 되는 것이 아닌 유니티 화면상의 일정 부분만 채워져 지도 표현이 되는 현상이 발생한다.
유니티 기반의 3차원 지도 위치와 크기 유지를 위한 좌표계 입력 기술은 처음 유니티에 좌표를 입력하려고 할 시에는 지도에 맞춰 기본적 좌표계가 알맞게 설정되어 있지 않아 좌표를 불러와도 정확도 낮은 지도가 시각화된다.
본 발명의 실시 예는 유니티 공간 좌표 데이터와 현실 공간 좌표 시스템 사이의 데이터 변환 시스템 지원이 가능하여 Raw 이미지 포맷 기반의 수치표고모델 데이터를 유니티 엔진 내 공간 좌표에 삼차원 모델로 가시화할 수 있고, 이를 기반으로 유니티 엔진 내 XR 입력 체계와 연동하여 유니티 공간 좌표 위에 가시화된 3차원 지구(지형) 모델의 조작 지원이 가능한 동시에 독자적인 Quad Tree Tiling 기법을 통해 제품 성능 최적화 지원이 가능케 하는 유니티(unity) 엔진을 이용한 3차원 지구 XR 가시화 장치 및 방법을 제공한다.
본 발명의 실시 예에 따른 유니티(unity) 엔진을 이용한 3차원 지구 XR 가시화 장치는, Raw 포맷 기반의 수치표고모델 데이터들이 저장되되, 상기 수치표고모델 데이터 각각은 ‘Quad Tree Tiling’기법이 적용된 데이터로서, 상기 Quad Tree Tiling 기법은, 3차원 이미지를 다수의 정육면체형 1단계 포인트로 분할할 수 있는 동시에 상기 1 단계 포인트는 다시 다수의 정육면체형 2단계 포인트로 분할할 수 있는 방식으로 1단계 내지 n단계의 포인트가 밀집형으로 결합되어 형성되는 3차원 점군 데이터형의 이미지로 형성시키는 기법인 데이터베이스부(100)와, 유니티 엔진(1000) 내의 XR 기반 화상입력장치(1100)를 통해 입력되는 사용자의 가시화 요청용 입력데이터를 분석하고, 분석 결과에 따른 수치표고모델 데이터를 상기 데이터베이스부(100)로부터 검출하여 수신 대상에 전송하는 제어부(200)와, 상기 제어부(200)로부터 전송되는 상기 데이터베이스부(100)의 수치표고모델 데이터를 상기 유니티 엔진(1000) 내 공간좌표에 맞게 가공하는 데이터 변환부(300)와, 상기 유니티 엔진(1000) 내 공간좌표 상에 상기 데이터 변환부(300)에서 가공된 수치표고모델 데이터를 3차원 지구(지형) 모델로서 가시화하는 3차원 가시화 처리부(400)를 포함할 수 있다.
그리고 본 발명의 실시 예에 따른 유니티(unity) 엔진을 이용한 3차원 지구 XR 가시화 방법은, (a)유니티 엔진 내의 XR 기반 화상입력장치를 통해 사용자가 가시화 요청용의 입력데이터를 전송하는 단계와, (b)제어부에서, 상기 (a) 단계를 통해 입력된 입력데이터를 분석 후 분석 결과에 따른 Raw 포맷 기반의 수치표고모델 데이터를 데이터베이스부로부터 검출하여 데이터 변환부에 전송하는 단계와, (c)상기 데이터 변환부에서, 상기 (b) 단계를 통해 수신되는 수치표고모델 데이터를 상기 유니티 엔진 내 공간좌표에 맞게 가공하는 단계와, (d)상기 유니티 엔진 내 공간좌표 상에 상기 (c) 단계를 통해 가공된 수치표고모델 데이터가 3차원 지구(지형) 모델로서 가시화되는 단계를 포함하며, 상기 데이터베이스부의 수치표고모델 데이터 각각에는 ‘Quad Tree Tiling’기법이 적용되되, 상기 Quad Tree Tiling 기법은, 3차원 이미지를 다수의 정육면체형 1단계 포인트로 분할할 수 있는 동시에 상기 1 단계 포인트는 다시 다수의 정육면체형 2단계 포인트로 분할할 수 있는 방식으로 1단계 내지 n단계의 포인트가 밀집형으로 결합되어 형성되는 3차원 점군 데이터형의 이미지로 형성시키는 기법이고, 상기 (c) 단계에서는 아래의 공식
을 기반으로 상기 수치표고모델 데이터의 현실 공간 좌표를 상기 유니티 엔진의 유니티 공간 좌표로 변환하는 것일 수 있다.
본 발명의 실시 에에 따르면, 유니티 공간 좌표 데이터와 현실 공간 좌표 시스템 사이의 데이터 변환 시스템 지원이 가능하여 Raw 이미지 포맷 기반의 수치표고모델 데이터를 유니티 엔진 내 공간 좌표에 삼차원 모델로 가시화할 수 있고, 이를 기반으로 유니티 엔진 내 XR 입력 체계와 연동하여 유니티 공간 좌표 위에 가시화된 3차원 지구(지형) 모델의 조작 지원이 가능한 동시에 독자적인 Quad Tree Tiling 기법을 통해 제품 성능 최적화 지원이 가능케 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 유니티 엔진을 이용한 3차원 지구 XR 가시화 장치를 예시한 블록 구성도
도 2는 Raw 이미지 포맷을 예시한 도면
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 유니티 엔진을 이용한 3차원 지구 XR 가시화 장치에서 Quad Tree Tiling 기법을 개념적으로 예시한 도면
도 4는 도 3에 따른 Quad Tree Tiling 기법의 적용에 따른 성능 변화를 CPU 및 GPU 사용량을 기준으로 예시한 도면
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 유니티 엔진을 이용한 3차원 지구 XR 가시화 장치에서 제어부를 통해 사용자의 입력데이터 분석이 이루어지는 것을 예시한 도면
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 유니티 엔진을 이용한 3차원 지구 XR 가시화 장치에서 3차원 가시화 처리부를 통해 수치표고모델 데이터가 3차원 지구(지형) 모델로 가시화되는 것을 예시한 도면
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 유니티 엔진을 이용한 3차원 지구 XR 가시화 장치에서 데이터 변환부를 통해 수치표고모델 데이터가 가공되는 것을 예시한 도면
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 유니티 엔진을 이용한 3차원 지구 XR 가시화 장치에서 데이터 변환부를 통해 가공된 데이터를 유니티 3차원 객체로 생성한 화면을 예시한 도면
도 9는 도 8에 대한 전체 가시화 화면을 예시한 도면
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 유니티 엔진을 이용한 3차원 지구 XR 가시화 방법을 예시한 플로우챠트
도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따른 유니티 엔진을 이용한 3차원 지구 XR 가시화 장치에 일부 구성이 추가되는 예를 예시한 블록 구성도
도 12는 도 11에서 드론 장치의 세부 구성을 예시한 블록 구성도
도 2는 Raw 이미지 포맷을 예시한 도면
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 유니티 엔진을 이용한 3차원 지구 XR 가시화 장치에서 Quad Tree Tiling 기법을 개념적으로 예시한 도면
도 4는 도 3에 따른 Quad Tree Tiling 기법의 적용에 따른 성능 변화를 CPU 및 GPU 사용량을 기준으로 예시한 도면
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 유니티 엔진을 이용한 3차원 지구 XR 가시화 장치에서 제어부를 통해 사용자의 입력데이터 분석이 이루어지는 것을 예시한 도면
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 유니티 엔진을 이용한 3차원 지구 XR 가시화 장치에서 3차원 가시화 처리부를 통해 수치표고모델 데이터가 3차원 지구(지형) 모델로 가시화되는 것을 예시한 도면
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 유니티 엔진을 이용한 3차원 지구 XR 가시화 장치에서 데이터 변환부를 통해 수치표고모델 데이터가 가공되는 것을 예시한 도면
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 유니티 엔진을 이용한 3차원 지구 XR 가시화 장치에서 데이터 변환부를 통해 가공된 데이터를 유니티 3차원 객체로 생성한 화면을 예시한 도면
도 9는 도 8에 대한 전체 가시화 화면을 예시한 도면
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 유니티 엔진을 이용한 3차원 지구 XR 가시화 방법을 예시한 플로우챠트
도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따른 유니티 엔진을 이용한 3차원 지구 XR 가시화 장치에 일부 구성이 추가되는 예를 예시한 블록 구성도
도 12는 도 11에서 드론 장치의 세부 구성을 예시한 블록 구성도
이하의 본 발명에 관한 상세한 설명들은 본 발명이 실시될 수 있는 실시 예이고 해당 실시 예의 예시로써 도시된 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시 예는 당업자가 본 발명의 실시에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시 예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시 예에 관련하여 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시 예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 기재된 실시 예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다.
따라서 후술되는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는 적절하게 설명된다면 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.
본 발명에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.
발명에서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 “포함”한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 “…부”, ＂…모듈“ 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
도 1 내지 도 12를 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 유니티 엔진을 이용한 3차원 지구 XR 가시화 장치 및 방법에 대해 설명한다.
먼저, 도 1 내지 도 9를 참조하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 유니티 엔진을 이용한 3차원 지구 XR 가시화 장치에 대해 설명한다.
입체(3차원)적 시각 엔터테인먼트를 제공하는 가상현실(virtual reality), 증강현실(augmented reality)을 응용한 서비스가 다양하게 개발 제공되고 있으며, 이러한 3차원 공간을 경험하는 사용자경험(user experience)이 새로운 트렌드를 형성하는 중이고, 사용자는 가상공간에서 시뮬레이션하고, 시각적과 감각적 경험을 제공받으며, 가상 이미지와 상호 작용할 수 있는 단계까지 발전하는 추세이다.
메타버스(metaverse)는 가상을 의미하는 메타(meta)와 세계를 의미하는 유니버스(universe)의 합성어 이고, 일반적으로 알려진 가상현실(VR : Virtual Reality), 증강현실(AR : Augmented Reality), 혼합현실(MR : Mixed Reality), 확장현실(XR : eXtended Reality)이 모두 혼합된 가상환경에 자신을 대신할 아바타(avata)를 이용하여 가상환경에 직접 참여시키는 형태를 메타버스(metaverse)로 정의하고 있으며 메타버스가 운용될 수 있는 영역 또는 범위는 경제, 정치, 사회, 문화 및 교육 분야 등으로 계속 더욱 확장 발전되고 있는 실정이다. 이하의 설명에서 XR은 가상현실의 한 종류에 해당하는 확장현실(XR : eXtended Reality)을 의미하는 것으로 설명하고 이해하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 유니티 엔진을 이용한 3차원 지구 XR 가시화 장치를 예시한 블록 구성도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 유니티 엔진을 이용한 3차원 지구 XR 가시화 장치는 데이터베이스부(100), 제어부(200), 데이터 변환부(300) 및 3차원 가시화 처리부(400)를 포함하여 구성된다.
데이터베이스부(100)는 Raw 포맷 기반의 수치표고모델 데이터들이 저장된다. Raw 이미지 포맷에 대해 간략하게 설명하면, Raw 이미지 포맷 내지 Raw 이미지 파일은 픽셀마다 숫자 데이터를 가진 비트맵 형식의 파일이며, 데이터의 취사선택 및 압축과정이 없는 원본 그대로의 데이터인 점에서 다른 포맷 방식과 차이가 있다. 그리고 이러한 Raw 이미지 포맷의 장점으로는 유니티의 기본 지형 정보 포맷(일관성), 원본 데이터이므로 필요에 따라 여러 형식으로 변환 가능(확장성), 왜곡된 정보(Noisy data)가 적음(무결성) 등이 있다. 도 2는 Raw 이미지 포맷을 예시한 도면이다.
다시 도 1로 돌아가서, 데이터베이스부(100)의 상기 수치표고모델 데이터 각각은 ‘Quad Tree Tiling’기법이 적용된 데이터로서, 상기 Quad Tree Tiling 기법은, 3차원 이미지를 다수의 정육면체형 1단계 포인트로 분할할 수 있는 동시에 상기 1 단계 포인트는 다시 다수의 정육면체형 2단계 포인트로 분할할 수 있는 방식으로 1단계 내지 n단계의 포인트가 밀집형으로 결합되어 형성되는 3차원 점군 데이터형의 이미지로 형성시키는 기법이다. 도 3은 Quad Tree Tiling 기법을 개념적으로 예시한 도면이다.
즉, Quad Tree Tiling 기법은 대용량 데이터를 효율적으로 관리하기 위한 기법인 동시에 데이터를 구조화시켜 섬세한 조작을 가능케 하는 기법이다.
도 4는 Quad Tree Tiling 기법이 적용됨에 따른 성능 변화를 CPU 및 GPU 사용량을 기준으로 예시한 도면이다.
그리고 이러한 Quad Tree Tiling 기법은 한국 등록특허 제10-2405647호인 “3차원 점군데이터 고속 동적 가시화와 투명 메쉬데이터를 이용한 공간함수 시스템”에 게시된 구성을 이용하는 것으로서, Quad Tree Tiling 기법에 대한 보다 구체적인 내용은 해당 문헌을 통해 이해되면 될 것이다.
다시 도 1로 돌아가서, 제어부(200)는 유니티 엔진(10) 내의 XR 기반 화상입력장치(11)를 통해 입력되는 사용자의 가시화 요청용 입력데이터를 분석하고, 분석 결과에 따른 수치표고모델 데이터를 데이터베이스부(100)로부터 검출하여 수신 대상에 전송하는 것으로서, 다시 말해 제어부(200)는 데이터베이스부(100)로부터 검출한 수치표고모델 데이터를 후술되는 데이터 변환부(300)에 전송한다. 도 5는 제어부(200)에서 사용자의 입력데이터에 대한 분석을 예시한 도면이다.
다시 도 1로 돌아가서, 데이터 변환부(300)는 제어부(200)로부터 전송되는 데이터베이스부(100)의 수치표고모델 데이터를 유니티 엔진(10) 내 공간좌표에 맞게 가공하는 기능을 수행한다. 그리고 데이터 변환부(300)는 아래의 공식
을 기반으로 수치표고모델 데이터의 현실 공간 좌표를 유니티 엔진(10)의 유니티 공간 좌표로 변환하는 것일 수 있다.
부연 설명하면, 유니티 엔진(10)은 현실 공간 좌표 체계와 다른 체계를 가지고 있으며, 아래의 표는 이를 예시한 것이다.
| 현실 좌표 체계 | 유니티 엔진 좌표 체계 | |
| 사용 좌표계 | 오른손 좌표계 | 왼손 좌표계 |
| 두 변째 축 정의 | Z-UP | Y-UP |
| 좌표 기준점 | (일반적으로)그리니치 천문대 | World Local Position |
그리고 데이터 변환부(300)를 통해 지원되는 좌표계는 WGS84, EPSG:4326이며, 해당 좌표계들이 유니티 엔진의 좌표계로 변환되고, 또한 변환된 유니티 엔진의 좌표계가 다시 해당 좌표게들로 변환될 수 있다.
3차원 가시화 처리부(400)는 유니티 엔진(10) 내 공간좌표 상에 데이터 변환부(300)에서 가공된 수치표고모델 데이터를 3차원 지구(지형) 모델로서 가시화하는 기능을 수행한다. 도 6은 3차원 가시화 처리부(400)를 통해 수치표고모델 데이터가 3차원 지구(지형) 모델로 가시화되는 것을 예시한 것이다.
상술한 구성에 의해서, 유니티 공간 좌표 데이터와 현실 공간 좌표 시스템 사이의 데이터 변환 시스템 지원이 가능함에 따라, Raw 이미지 포맷 기반의 수치표고모델 데이터를 유니티 엔진 내 공간 좌표에 삼차원 모델로 가시화할 수 있고, 이를 기반으로 유니티 엔진 내 XR 입력 체계와 연동하여 유니티 공간 좌표 위에 가시화된 3차원 지구(지형) 모델의 조작 지원이 가능하며, 독자적인 기법인 Quad Tree Tiling 기법을 통한 제품 성능 최적화 지원이 가능하게 된다. 따라서 일반 수치표고모델 포맷(GeoTIFF) 대비 빠른 속도를 나타내게 된다.
도 7 내지 도 9를 참조하여 부연 설명하면, 도 7은 데이터 변환부(300)에서 수치표고모델 데이터가 가공되는 것을 예시한 도면이고, 도 8은 데이터 변환부(300)에서 가공된 데이터를 유니티 3차원 객체로 생성한 화면을 예시한 것이며, 도 9는 도 8에 대한 전체 가시화 화면을 예시한 것이다.
다음은 도 10을 참조하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 유니티 엔진을 이용한 3차원 지구 XR 가시화 방법에 대해 설명한다.
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 유니티 엔진을 이용한 3차원 지구 XR 가시화 방법을 예시한 플로우챠트이다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 유니티 엔진을 이용한 3차원 지구 XR 가시화 방법은 단계(S110)에서, 유니티 엔진 내의 XR 기반 화상입력장치를 통해 사용자가 가시화 요청용의 입력데이터를 전송한다. 이때, 상기 데이터베이스부의 수치표고모델 데이터 각각에는 ‘Quad Tree Tiling’기법이 적용되며, 이러한 Quad Tree Tiling 기법은, 3차원 이미지를 다수의 정육면체형 1단계 포인트로 분할할 수 있는 동시에 상기 1 단계 포인트는 다시 다수의 정육면체형 2단계 포인트로 분할할 수 있는 방식으로 1단계 내지 n단계의 포인트가 밀집형으로 결합되어 형성되는 3차원 점군 데이터형의 이미지로 형성시키는 기법이다.
단계(S120)에서, 제어부는 상술한 단계(S110)을 통해 입력된 입력데이터를 분석 후 분석 결과에 따른 Raw 포맷 기반의 수치표고모델 데이터를 데이터베이스부로부터 검출하여 데이터 변환부에 전송한다.
단계(S130)에서, 상기 데이터 변환부는 상술한 단계(S120)을 통해 수신되는 수치표고모델 데이터를 상기 유니티 엔진 내 공간좌표에 맞게 가공한다. 이때, 상기 데이터 변환부는 아래의 공식
을 기반으로 상기 수치표고모델 데이터의 현실 공간 좌표를 상기 유니티 엔진의 유니티 공간 좌표로 변환한다.
단계(S140)에서, 상기 유니티 엔진 내 공간좌표 상에 상술한 단계(S130)을 통해 가공된 수치표고모델 데이터가 3차원 지구(지형) 모델로서 가시화된다.
그리고 이러한 본 실시 예에 따른 유니티 엔진을 이용한 3차원 지구 XR 가시화 방법의 작용은 도 1 내지 도 9를 참조하여 설명한 유니티 엔진을 이용한 3차원 지구 XR 가시화 장치의 작용과 대동소이하므로, 본 실시 예에서 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다.
다음은 도 11 및 도 12를 참조하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 유니티 엔진을 이용한 3차원 지구 XR 가시화 장치에 일부 구성이 추가되는 예를 설명한다.
도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따른 유니티 엔진을 이용한 3차원 지구 XR 가시화 장치에 일부 구성이 추가되는 예를 예시한 블록 구성도이고, 도 12는 도 11에서 드론 장치의 세부 구성을 예시한 블록 구성도이다.
도시된 바와 같이, 본 실시 예에 따른 유니티 엔진을 이용한 3차원 지구 XR 가시화 장치는 도 1 내지 도 9를 참조하여 설명한 유니티 엔진을 이용한 3차원 지구 XR 가시화 장치와 마찬가지로 데이터베이스부(100), 제어부(200), 데이터 변환부(300) 및 3차원 가시화 처리부(400)를 포함하며, 이에 더하여 제2 데이터베이스부(500), 제3 데이터베이스부(600), 드론 장치(700), 데이터베이스 관리서버(800) 및 3차원 건물모델 관리서버(900)를 더 포함하여 구성된다.
제2 데이터베이스부(500)는 데이터베이스부(100)의 각 수치표고모델 데이터와 개별 대응되는 3차원 모델 그룹이 해당 수치표고모델 데이터와 매핑되어 저장되되, 상기 3차원 모델 그룹 각각은 상기 수치표고모델 데이터 중 대응되는 수치표고모델 데이터의 지형 위에 위치하는 건물들의 3차원 모델 집합이다.
제3 데이터베이스부(600)는 상기 수치표고모델 데이터별 해당 지형 위의 건물들에 대한 항공이미지가 해당 수치표고모델 데이터와 매핑되어 저장된다.
드론 장치(700)는 상기 수치표고모델 데이터별 해당 지형 위의 건물들 변화 여부를 확인하기 위해 사전 설정된 촬영주기에 따라 상기 수치표고모델 데이터별 사전에 정해진 촬영위치로 자율비행하여 항공이미지를 획득한 다음, 획득한 항공이미지를 실시간으로 외부의 수신 대상에 전송하는 기능을 수행한다.
그리고 이러한 드론 장치(700)는 풍향풍속계(711), 조도센서(712) 및 미세먼지센서(713)를 포함하는 기상 센싱부(710)와, 항공촬영이 진행된 동안의 시간정보(이하 “항공촬영 시각정보”라 함)를 획득하는 타이머(720)와, 상기 항공촬영 시각정보를 기준으로 해당 시간 내에 상기 기상 센싱부(710)에서 획득된 기상정보 및 촬영된 항공이미지가 해당 항공촬영 시각정보와 매핑되어 저장되는 동시에 가장 최신의 상기 항공촬영 시각정보를 시작으로 순차적으로 항공촬영 시각정보별 기상정보 및 항공이미지가 매핑되어 저장되는 촬영환경정보 데이터베이스부(730)와, 상기 촬영환경정보 데이터베이스부(730)에 저장된 정보를 기반으로 딥 러닝을 수행하여 상기 수치표고모델 데이터의 해당 지형별 최적의 촬영용 기상조건을 도출하는 인공지능모듈(740)과, 상기 기상 센싱부(710)에서 실시간 전송되는 기상정보 및 상기 최적의 촬영용 기상조건을 비교하여 촬영 시각을 제어하는 촬영 제어부(750)를 포함하여 구성될 수 있다.
데이터베이스 관리서버(800)는 드론 장치(700)로부터 전송되는 항공이미지를 수신하고, 수신된 항공이미지의 해당 수치표고모델 데이터와 매핑되어 저장된 항공이미지를 제3 데이터베이스부(600)로부터 검출한 다음, 수신된 항공미지와 검출된 항공이미지를 비교하여 해당 수치표고모델 데이터의 지형 위에 위치하는 건물들의 변화 여부를 판별한다. 그리고 데이터베이스 관리서버(800)는 상술한 판별 결과 건물들의 변화가 있는 것으로 판단되면 상기 3차원 모델 그룹의 수정을 요청하는 신호를 상기 3차원 모델 그룹의 제작서버(“3차원 건물모델 제작서버(900)”라 함)에 전송하는 동시에 제3 데이터베이스부(600)의 해당 항공이미지를 이번에 드론 장치(700)로부터 수신된 항공이미지로 업데이터 처리한다.
그리고 제어부(200)는 상기 수치표고모델 데이터의 식별정보를 기준으로 제2 데이터베이스부(500)의 3차원 모델 그룹들 중 해당 3차원 모델 그룹을 검출하여 데이터 변환부(300)에 전송하는 기능을 더 포함하고, 데이터 변환부(300)는 제어부(200)로부터 전송되는 3차원 모델 그룹을 유니티 엔진(10) 내 공간좌표에 맞게 가공하는 기능을 더 포함한다.
또한, 3차원 가시화 처리부(400)는 유니티 엔진(10) 내 공간좌표 상에 데이터 변환부(300)에서 가공된 수치표고모델 데이터를 3차원 지구(지형) 모델로서 가시화한 다음, 그 위에 데이터 변환부(300)에서 가공된 3차원 모델 그룹을 3차원 지형지물 모델로서 가시화하는 기능을 더 포함한다.
상술한 구성에 의해서, 수치표고모델 데이터별 해당 지형 위에 위치하는 건물들의 3차원 모델들 집합인 3차원 모델 집합이 자율비행 방식의 드론 장치에 의해 주기적으로 획득되는 항공이미지를 기반으로 최신의 3차원 모델 집합으로써 관리될 수 있고, 따라서 이렇게 관리되는 3차원 모델 집합을 기반으로 수치표고모델 데이터별 해당 지형 위에 표시되는 건물의 3차원 이미지들이 항상 최신 정보로써 표시될 수 있게 된다.
또한, 상기와 같이 드론 장치를 통해 획득되는 항공이미지가 수치표고모델 데이터별 해당 지형에서의 최적의 촬영 조건에서 촬영되는 것이 가능하게 됨에 따라, 수치표고모델 데이터별 해당 지형 위 건물들의 변화 여부를 판단하는 작업이 보다 정확하게 진행될 수 있고, 따라서 이를 기반으로 하는 상술한 일련의 작업이 보다 정확하고 효율적으로 진행될 수 있게 된다.
이상과 같이 본 설명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시 예 및 도면에 의해 설명되었으나, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
따라서 본 발명의 사상은 설명된 실시 예에 국한되어 정하여 저서는 안되며, 후술되는 청구범위뿐만 아니라 이 청구범위와 균등하거나 등가적인 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
10 : 유니티 엔진 11 : 화상입력장치
100 : 데이터베이스부 200 : 제어부
300 : 데이터 변환부 400 : 3차원 가시화 처리부
500 : 제2 데이터베이스부 600 : 제3 데이터베이스부
700 : 드론 장치 710 : 기상 센싱부
711 : 풍향풍속계 712 : 조도센서
713 : 미세먼지센서 720 : 타이머
730 : 촬영환경정보 데이터베이스부 740 : 인공지능모듈
750 : 촬영 제어부 800 : 데이터베이스 관리서버
900 : 3차원 건물모델 제작서버
100 : 데이터베이스부 200 : 제어부
300 : 데이터 변환부 400 : 3차원 가시화 처리부
500 : 제2 데이터베이스부 600 : 제3 데이터베이스부
700 : 드론 장치 710 : 기상 센싱부
711 : 풍향풍속계 712 : 조도센서
713 : 미세먼지센서 720 : 타이머
730 : 촬영환경정보 데이터베이스부 740 : 인공지능모듈
750 : 촬영 제어부 800 : 데이터베이스 관리서버
900 : 3차원 건물모델 제작서버
Claims (2)
- Raw 포맷 기반의 수치표고모델 데이터들이 저장되되, 상기 수치표고모델 데이터 각각은 ‘Quad Tree Tiling’기법이 적용된 데이터로서, 상기 Quad Tree Tiling 기법은, 3차원 이미지를 다수의 정육면체형 1단계 포인트로 분할할 수 있는 동시에 상기 1 단계 포인트는 다시 다수의 정육면체형 2단계 포인트로 분할할 수 있는 방식으로 1단계 내지 n단계의 포인트가 밀집형으로 결합되어 형성되는 3차원 점군 데이터형의 이미지로 형성시키는 기법인 데이터베이스부(100);
유니티 엔진(1000) 내의 XR 기반 화상입력장치(1100)를 통해 입력되는 사용자의 가시화 요청용 입력데이터를 분석하고, 분석 결과에 따른 수치표고모델 데이터를 상기 데이터베이스부(100)로부터 검출하여 수신 대상에 전송하는 제어부(200);
상기 제어부(200)로부터 전송되는 상기 데이터베이스부(100)의 수치표고모델 데이터를 상기 유니티 엔진(1000) 내 공간좌표에 맞게 가공하는 데이터 변환부(300);
상기 유니티 엔진(1000) 내 공간좌표 상에 상기 데이터 변환부(300)에서 가공된 수치표고모델 데이터를 3차원 지구(지형) 모델로서 가시화하는 3차원 가시화 처리부(400);
상기 데이터베이스부(100)의 각 수치표고모델 데이터와 개별 대응되는 3차원 모델 그룹이 해당 수치표고모델 데이터와 매핑되어 저장되되, 상기 3차원 모델 그룹 각각은 상기 수치표고모델 데이터 중 대응되는 수치표고모델 데이터의 지형 위에 위치하는 건물들의 3차원 모델 집합인 제2 데이터베이스부(500);
상기 데이터베이스부(100)의 수치표고모델 데이터별 해당 지형 위의 건물들에 대한 항공이미지가 해당 수치표고모델 데이터와 매핑되어 저장되는 제3 데이터베이스부(600);
상기 수치표고모델 데이터별 해당 지형 위의 건물들 변화 여부를 확인하기 위해 사전 설정된 촬영주기에 따라 상기 수치표고모델 데이터별 사전에 정해진 촬영위치로 자율비행하여 항공이미지를 획득한 다음, 획득한 항공이미지를 실시간으로 외부의 수신 대상에 전송하는 기능을 수행하는 드론 장치(700); 및
상기 드론 장치(700)로부터 전송되는 항공이미지를 수신하고, 수신된 항공이미지의 해당 수치표고모델 데이터와 매핑되어 저장된 항공이미지를 상기 제3 데이터베이스부(600)로부터 검출한 다음, 수신된 항공미지와 검출된 항공이미지를 비교하여 해당 수치표고모델 데이터의 지형 위에 위치하는 건물들의 변화 여부를 판별하며, 판별 결과 건물들의 변화가 있는 것으로 판단되면 상기 3차원 모델 그룹의 수정을 요청하는 신호를 상기 3차원 모델 그룹의 제작서버인 3차원 건물모델 제작서버(900)에 전송하는 동시에 제3 데이터베이스부(600)의 해당 항공이미지를 상기 드론 장치로부터 이번에 수신된 항공이미지로 업데이터 처리하는 데이터베이스 관리서버(800)를 포함하며,
상기 드론 장치(700)는 풍향풍속계(711), 조도센서(712) 및 미세먼지센서(713)를 포함하는 기상 센싱부(710)와, 항공촬영이 진행된 동안의 시간정보(이하 “항공촬영 시각정보”라 함)를 획득하는 타이머(720)와, 상기 항공촬영 시각정보를 기준으로 해당 시간 내에 상기 기상 센싱부(710)에서 획득된 기상정보 및 촬영된 항공이미지가 해당 항공촬영 시각정보와 매핑되어 저장되는 동시에 가장 최신의 상기 항공촬영 시각정보를 시작으로 순차적으로 항공촬영 시각정보별 기상정보 및 항공이미지가 매핑되어 저장되는 촬영환경정보 데이터베이스부(730)와, 상기 촬영환경정보 데이터베이스부(730)에 저장된 정보를 기반으로 딥 러닝을 수행하여 상기 수치표고모델 데이터의 해당 지형별 최적의 촬영용 기상조건을 도출하는 인공지능모듈(740)과, 상기 기상 센싱부(710)에서 실시간 전송되는 기상정보 및 상기 최적의 촬영용 기상조건을 비교하여 촬영 시각을 제어하는 촬영 제어부(750)를 포함하고,
상기 제어부(200)는 상기 수치표고모델 데이터의 식별정보를 기준으로 상기 제2 데이터베이스부(500)의 3차원 모델 그룹들 중 해당 3차원 모델 그룹을 검출하여 상기 데이터 변환부(300)에 전송하는 기능을 더 포함하며,
상기 데이터 변환부(300)는 상기 제어부(200)로부터 전송되는 3차원 모델 그룹을 상기 유니티 엔진(10) 내 공간좌표에 맞게 가공하는 기능을 더 포함하고,
상기 3차원 가시화 처리부(400)는 상기 유니티 엔진(10) 내 공간좌표 상에 상기 데이터 변환부(300)에서 가공된 수치표고모델 데이터를 3차원 지구(지형) 모델로서 가시화한 다음, 그 위에 상기 데이터 변환부(300)에서 가공된 3차원 모델 그룹을 3차원 지형지물 모델로서 가시화하는 기능을 더 포함하며,
상기 3차원 모델 집합을 기반으로 상기 수치표고모델 데이터별 해당 지형 위에 표시되는 건물의 3차원 이미지들이 항상 최신 정보로써 표시 가능한 것을 특징으로 하는 유니티(unity) 엔진을 이용한 3차원 지구 XR 가시화 장치.
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2022
- 2022-11-22 KR KR1020220157337A patent/KR102545445B1/ko active IP Right Grant
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