KR102558999B1 - 이동체의 위치추적을 이용한 지중 매설관 위치 조사 시스템, 방법, 및 상기 방법을 실행시키기 위한 컴퓨터 판독 가능한 프로그램을 기록한 기록 매체 - Google Patents

이동체의 위치추적을 이용한 지중 매설관 위치 조사 시스템, 방법, 및 상기 방법을 실행시키기 위한 컴퓨터 판독 가능한 프로그램을 기록한 기록 매체 Download PDF

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Abstract

이동체의 위치추적을 이용한 지중 매설관 위치 조사 시스템, 방법, 및 상기 방법을 실행시키기 위한 컴퓨터 판독 가능한 프로그램을 기록한 기록 매체가 개시된다. 지중 매설관 위치 조사 시스템은 영상 획득부, 이동체 위치 산출부, 및 매설관 위치 산출부를 포함한다. 영상 획득부는 지중 매설관의 내부를 이동하는 이동체에 설치된 영상 획득 장치를 통해 지중 매설관 내부의 영상을 획득하고, 이동체 위치 산출부는 획득된 영상으로부터 이동체의 위치 정보를 산출하며, 매설관 위치 산출부는 산출된 이동체의 위치로부터 지중 매설관의 위치 정보를 산출한다. 이와 같은 구성에 의하면, 무인이동체를 이용하여 지중 매설관의 관내 조사를 통해 지하시설물의 정확한 위치 및 선형 정보를 수집할 수 있게 된다. 특히, 이동체가 관로 선형을 따라 지중 매설관의 조사가 수행되므로, 불탐구간이 없어지며, 다양한 지하매설관을 대상으로 적용이 가능해 진다.

Description

이동체의 위치추적을 이용한 지중 매설관 위치 조사 시스템, 방법, 및 상기 방법을 실행시키기 위한 컴퓨터 판독 가능한 프로그램을 기록한 기록 매체 {S system and method for investigating the location of an underground pipe using the location tracking of a moving object}
본 발명은 지중 매설관 위치 조사 관련 기술에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 매설관 내부 손상 유무를 관측하는데 사용되는 무인 장비를 활용하여 지중 매설관의 위치를 조사하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다.
최근 들어 지속적으로 발생되고 있는 도심지 지반함몰 현상은 우리의 안전을 크게 위협하는 요소 중 하나이다. 하지만, 도시화로 인한 도심개발과 기반시설의 노후화로 인한 도심지 지반함몰 발생은 점차 증가되고 있는 추세이다.
지반함몰 원인으로는 지반굴착시 시공불량, 상하수관로 파손, 불량 되메움재 시용, 다짐불량 등으로 구분할 수 있다. 이중 현재 국내에서 발생되고 있는 도심지 지반함몰의 주 원인으로 노후 하수관로의 손상으로 보고되고 있다.
한편, 정부와 지방자치단체에서는 지하공간의 효과적인 관리를 위해 상하수도관, 가스관 등의 매설 정보를 포함하는 GIS(Geographic Information System) 구축 사업을 진행하고 있으며, 신규 매설관의 재질, 지름, 깊이, 경로 등에 대한 정보는 토목공학의 측량법으로 체계적으로 관리하고 있다. 그러나, 기존에 매설된 관은 관련 정보가 누락되거나 관리정보가 설계와 시공에서 차이가 발생하여 실제 매설 위치와는 상이한 경우가 많다.
또한, 지중 매설관은 지중에 매설되어 있어 GPS로 위치 추적이 불가하여, 일반적으로 상부 지표에서 GPR(Ground Penetration Radar)로 탐색하고 있으나, 현재 기술로 실시되고 있는 지중 매설관의 위치조사방법은 오차가 크고 적용성에 한계가 있는 물리 탐사 기술에 의존하고 있으며, 외부에 노출되지 않는 지하매설물의 특성상 시설물 상태를 주기적으로 확인하기 어렵고, 확보 데이터 정확도가 낮으며, 지반과 지하수, 주변 시설물 영향 등 다양한 외부환경 고려가 필요해 파손 예측 및 건전성 평가 알고리즘의 신뢰성 확보가 어려움이 있다.
KR 101730296 B1
본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, GPS로 위치 추적이 불가능한 다양한 지중 매설관의 위치를 보다 정확하고 효과적으로 조사하기 위한 시스템 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 이동체의 위치추적을 이용한 지중 매설관 위치 조사 시스템은 영상 획득부, 이동체 위치 산출부, 및 매설관 위치 산출부를 포함한다. 영상 획득부는 지중 매설관의 내부를 이동하는 이동체에 설치된 영상 획득 장치를 통해 지중 매설관 내부의 영상을 획득하고, 이동체 위치 산출부는 획득된 영상으로부터 이동체의 위치 정보를 산출하며, 매설관 위치 산출부는 산출된 이동체의 위치로부터 지중 매설관의 위치 정보를 산출한다.
이와 같은 구성에 의하면, 무인이동체를 이용하여 지중 매설관의 관내 조사를 통해 지하시설물의 정확한 위치 및 선형 정보를 수집할 수 있게 된다. 특히, 이동체가 관로 선형을 따라 지중 매설관의 조사가 수행되므로, 불탐구간이 없어지며, 다양한 지하매설관을 대상으로 적용이 가능해 진다.
이때, 이동체 위치 산출부는 이동체에 설치된 IMU 센서로부터 이동체의 위치 정보를 더 산출할 수 있다. 이와 같은 구성에 의하면, IMU 센서에 의한 위치 데이터와 영상에 의한 위치 데이터 사이의 상대적 위치를 결합하여 보다 정밀한 이동체 위치 추정이 가능해 진다.
또한, 이동체 위치 산출부는 이동체가 이동 중 서로 인접하게 획득된 영상에서 특징점을 검출하고, 특징점의 상대적인 변화를 이용해 지중 매설관 내부의 로컬 맵을 생성하는 로컬 맵 생성부를 포함할 수 있다.
이때, 이동체 위치 산출부는 이동체의 위치 정보와 로컬 맵을 이용하여 지중 매설관의 내부의 전체 영상에 대한 매핑을 수행하는 매핑부, 및 이동체가 이미 지나간 지점을 다시 지나는 경우 획득된 영상을 이용하여 로컬 맵을 보정하는 위치 보정부를 더 포함할 수 있다.
또한, 이동체 위치 산출부는 이동체가 이동 중 획득된 복수의 영상에서 특징점을 추출하고, 추출된 특징점을 이용하여 복수의 영상으로부터 동일 객체를 검출하는 동일 객체 검출부, 및 검출된 동일 객체를 이용하여 영상 획득부의 위치와 자세 정보를 산출하고 지중 매설관의 내부에 대한 포인트 클라우드를 생성하는 포인트 클라우드 생성부를 포함할 수 있다.
또한, 획득된 영상과 IMU 센서 데이터를 동기화시키는 동기화부를 더 포함할 수 있다. 이와 같은 구성에 의하면, 서로 다른 획득 주기를 가지는 영상 데이터와 IMU 센서 데이터에 대해 보다 효과적인 이동체의 위치 결정이 가능해 진다.
또한, 영상 획득부는 IMU 센서 데이터의 초기값을 획득된 영상에 반영할 수 있다. 이와 같은 구성에 의하면, 영상에 태깅된 초기 위치 및 자세와 검출된 특징점을 통해 결정된 영상 간 상대적인 위치 및 자세를 조합하여 보다 정밀한 위치 결정이 가능해 진다.
이때, 영상 획득부는 이동체의 후방의 영상을 더 획득하고, 이동체 위치 산출부는 후방의 영상에서 획득된 상기 이동체 후방에 연결된 케이블의 길이 정보를 더 이용하여 이동체의 위치를 산출할 수 있다.
또한, 이동체에는 지중 매설관의 내면을 따라 이동 가능한 가이드 롤러 및 가이드 롤러와 이동체를 연결하는 탄성 재질의 연결부재가 설치되고, 이동체 위치 산출부는 가이드 롤러에 의해 지중 매설관의 내면을 따라 이동하는 표준자를 더 이용하여 케이블의 위치를 산출할 수 있다.
또한, 이동체 위치 산출부는 이동체의 바퀴에 구비된 엔코더를 더 이용하여 이동체의 위치를 산출할 수 있다.
또한, 지중 매설관의 강관 정보를 외부로부터 전송받는 통신부를 더 포함하고, 이동체 위치 산출부는 영상으로부터 획득된 지중 매설관의 내부의 용접 위치를 더 이용하여 이동체의 위치를 산출할 수 있다.
또한, 영상 획득 장치는 스테레오 카메라를 포함할 수 있다. 이와 같은 구성에 의하면, 서로 다른 두 카메라 간의 간격을 통해서 영상에서의 깊이 정보를 추출할 수 있어, 지상의 일반적인 환경에 비해 특징점이 적고 프레임 간 변화가 적은 매설관 내부 환경에서도 보다 정확한 이동체의 위치 추정이 가능해 진다.
아울러, 상기 시스템을 방법의 형태로 구현한 발명과 상기 방법을 실행시키기 위한 컴퓨터 판독 가능한 프로그램을 기록 매체가 함께 개시된다.
본 발명에 의하면, 무인이동체를 이용하여 지중 매설관의 관내 조사를 통해 지하시설물의 정확한 위치 및 선형 정보를 수집할 수 있게 된다. 특히, 이동체가 관로 선형을 따라 지중 매설관의 조사가 수행되므로, 불탐구간이 없어지며, 다양한 지하매설관을 대상으로 적용이 가능해 진다.
또한, IMU 센서에 의한 위치 데이터와 영상에 의한 위치 데이터 사이의 상대적 위치를 결합하여 보다 정밀한 이동체 위치 추정이 가능해 진다.
또한, 서로 다른 획득 주기를 가지는 영상 데이터와 IMU 센서 데이터에 대해 보다 효과적인 이동체의 위치 결정이 가능해 진다.
또한, 영상에 태깅된 초기 위치 및 자세와 검출된 특징점을 통해 결정된 영상 간 상대적인 위치 및 자세를 조합하여 보다 정밀한 위치 결정이 가능해 진다.
또한, 서로 다른 두 카메라 간의 간격을 통해서 영상에서의 깊이 정보를 추출할 수 있어, 지상의 일반적인 환경에 비해 특징점이 적고 프레임 간 변화가 적은 매설관 내부 환경에서도 보다 정확한 이동체의 위치 추정이 가능해 진다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동체의 위치추적을 이용한 지중 매설관 위치 조사 시스템의 개략적인 블록도.
도 2는 이동체 구현예의 개략적인 도면.
도 3은 SLAM 프레임워크에 대한 흐름도.
도 4는 도 2의 상세 구성의 예를 개략적으로 도시한 도면.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동체의 위치추적을 이용한 지중 매설관 위치 조사 시스템의 개략적인 블록도이고, 도 2는 이동체 구현예의 개략적인 도면이다.
도 1에서 이동체의 위치추적을 이용한 지중 매설관 위치 조사 시스템은 영상 획득부(110), 이동체 위치 산출부(120), 매설관 위치 산출부(130), 동기화부(140), 및 통신부(150)를 포함하며, 이동체 위치 산출부(120)는 로컬 맵 생성부(122), 매핑부(124), 위치 보정부(126), 객체 검출부(128), 및 포인트 클라우드 생성부(129)를 다시 포함한다.
영상 획득부(110)는 지중 매설관의 내부를 이동하는 이동체에 설치된 영상 획득 장치를 통해 지중 매설관 내부의 영상을 획득한다. 이때, 영상 획득 장치는 스테레오 카메라를 포함할 수 있다. 이와 같은 구성에 의하면, 서로 다른 두 카메라 간의 간격을 통해서 영상에서의 깊이 정보를 추출할 수 있어, 지상의 일반적인 환경에 비해 특징점이 적고 프레임 간 변화가 적은 매설관 내부 환경에서도 보다 정확한 이동체의 위치 추정이 가능해 진다.
보다 구체적으로, 일반적인 모노 카메라의 영상으로는 정밀 위치조사에 한계가 있어 추가로 이동체에 스테레오 카메라를 탑재하는 것이다. 매설관 내부 환경은 지상의 일반적인 환경에 비해 특징점이 적고 프레임 간 변화가 적을 가능성이 높은 환경이기 때문이다.
영상으로부터의 특징점 검출이 위치 추정 및 매핑을 하는데 매우 중요한 과정이기 때문에, 모노 카메라를 이용하였을 시 이에 대한 어려움이 있다. 스테레오 카메라를 이용하는 경우, 두 카메라 간의 간격을 통해서 영상에서의 깊이 정보를 추출할 수 있다. 이러한 깊이 정보는 특징점이 적은 지중 매설관 환경에서 보다 정확하게 위치 추정 및 매핑을 하는데 이용될 수 있다.
또한, 스테레오 카메라는 위치 추정 및 매핑에 관한 자체 SDK 및 API를 제공하여 영상 촬영, 깊이 정보 제공, 센서 정보 제공, SLAM을 통한 위치 추정 및 매핑 등 다양한 영상 처리 및 분석 기능을 제공하도록 구현될 수도 있다.
이동체 위치 산출부(120)는 획득된 영상으로부터 이동체의 위치 정보를 산출하며, 매설관 위치 산출부(130)는 산출된 이동체의 위치로부터 지중 매설관의 위치 정보를 산출한다.
이와 같은 구성에 의하면, 무인이동체를 이용하여 지중 매설관의 관내 조사를 통해 지하시설물의 정확한 위치 및 선형 정보를 수집할 수 있게 된다. 특히, 이동체가 관로 선형을 따라 지중 매설관의 조사가 수행되므로, 불탐구간이 없어지며, 다양한 지하매설관을 대상으로 적용이 가능해 진다.
이를 위해, 로컬 맵 생성부(122)는 이동체가 이동 중 서로 인접하게 획득된 영상에서 특징점을 검출하고, 특징점의 상대적인 변화를 이용해 지중 매설관 내부의 로컬 맵을 생성하고, 매핑부(124)는 이동체의 위치 정보와 로컬 맵을 이용하여 지중 매설관의 내부의 전체 영상에 대한 매핑을 수행하며, 위치 보정부(126)는 이동체가 이미 지나간 지점을 다시 지나는 경우 획득된 영상을 이용하여, 로컬 맵을 보정할 수 있다. 스테레오 카메라를 이용한 SLAM 알고리즘 통해 실시간 위치 결정과 매핑을 수행하기 위한 구성이다.
스테레오 카메라를 이용한 SLAM 알고리즘
SLAM은 Simultaneous Localization and Mapping의 약자로, 주변 환경에 대한 사전 정보가 없는 상황에서 특정한 영상 센서를 이용해 이동 중 주변 환경의 지도를 구축하면서 자신의 움직임을 추정하는 기술을 의미한다. 도 3은 SLAM 프레임워크에 대한 흐름도이다.
1) V.O(Visual Odometry)
Visual Odometry는 인접한 이미지 사이의 카메라 움직임과 로컬 맵의 모양을 추정하는 것이다. 각 이미지에서의 특징점을 검출하고 이에 대한 상대적인 변화를 통해 인접한 이미지 사이의 카메라 움직임을 추정할 수 있고 이를 기반으로 맵을 생성한다. 스테레오 카메라는 카메라로부터 대상물까지의 거리 정보를 가지고 있는 깊이 정보를 추출할 수 있어 기존의 영상과 깊이 정보를 이용하면 보다 정밀한 특징점 검출이 가능하다.
2) Optimization
Optimization에서는 노이즈를 처리하는 문제를 수행한다. 센서의 정밀도에 따라 가지는 노이즈를 비롯한 다수의 노이즈를 추정하여 전체 시스템의 상태 추정치가 얼마나 불확실한지에 대한 추정과 이에 대한 최적화를 진행한다.
3) Loop Closing
Visual Odometry의 경우 영상이 진행됨에 따라서 편향이 계속적으로 누적되는 현상이 발생한다. Loop Closing 단계에서는 이미 지나간 지점과 같은 지점을 지나가면 이를 영상을 통해 인식하고 편향에 대한 값을 보정한다.
4) Mapping
Mapping 단계에서는 위의 처리과정을 통해 도출된 위치 정보와 로컬 맵을 기반으로 전체 영상에 대한 Mapping을 진행하는 과정이다. 스테레오 카메라의 베이스라인을 통해 실제 스케일을 추출할 수 있어 실세계와 같은 스케일의 Mapping을 가능하도록 한다.
또한, 객체 검출부(128)는 이동체가 이동 중 획득된 복수의 영상에서 특징점을 추출하고 추출된 특징점을 이용하여 복수의 영상으로부터 동일 객체를 검출하며, 포인트 클라우드 생성부(129)는 동일 객체를 이용하여 영상 획득부(110)의 위치와 자세 정보를 산출하고 지중 매설관의 내부에 대한 포인트 클라우드를 생성한다. 후처리 성격의 SfM 알고리즘을 통해 실시간은 아니지만 보다 정밀하게 위치 결정과 매핑을 수행하기 위한 구성이다.
SfM 알고리즘
SfM 알고리즘은 Structure from Motion의 약자로 SLAM 알고리즘과는 달리 인접한 이미지만이 아닌 같은 특징점을 공유하는 모든 영상을 기준으로 카메라의 위치와 자세를 정밀하게 추정하고, 이를 기반으로 포인트 클라우드를 생성한다. 이에 대한 단계는 다음과 같다.
1) 각 이미지 내에 존재하는 특징점을 추출하고 이를 영상 간에 비교하여 동일 객체로 판단되는 대상을 찾는다.
2) 단일 쌍의 영상으로부터 영상의 수를 점차 늘려가며 두 번째 단계를 반복하고 이를 통해 각 영상의 카메라 위치와 자세 정보를 추정하고 전체 매핑을 진행한다.
이동체 위치 산출부(120)는 이동체에 설치된 IMU 센서로부터 이동체의 위치 정보를 더 산출할 수 있다. 이와 같은 구성에 의하면, IMU 센서에 의한 위치 데이터와 영상에 의한 위치 데이터 사이의 상대적 위치를 결합하여 보다 정밀한 이동체 위치 추정이 가능해 진다.
이때, 동기화부(140)는 획득된 영상과 IMU 센서 데이터를 동기화시킨다. 이와 같은 구성에 의하면, 서로 다른 획득 주기를 가지는 영상 데이터와 IMU 센서 데이터에 대해 보다 효과적인 이동체의 위치 결정이 가능해 진다.
IMU 센서 정보를 초기값으로 영상에 삽입하여 이를 기반으로 SfM 알고리즘을 수행하기 위한 구성이다. 카메라 기반 위치 추적의 신뢰성을 확보하기 위해 가속도계, 자이로 등을 설치하여 상호 비교분석을 통한 위치 오차 최소화를 달성하기 위한 것이다.
보다 구체적으로, 지중 매설관 내부 환경은 지상의 환경과는 달라 영상만을 이용하여 특징점을 검출하고 이를 통해 위치 결정 및 매핑을 하기 어려울 수 있다. 따라서 IMU 센서를 통해 초기 위치 및 자세 정보를 추출하여 이를 영상에 태깅하여 위치 결정 및 매핑 정확도를 높일 수 있다.
IMU 센서 데이터와 영상이 1초에 저장되는 개수가 다르므로 영상에 맞는 IMU 데이터를 선택하기 위해서는 시간 동기화가 필요하다. 영상에 태깅된 초기 위치, 자세와 검출된 특징점을 통해 결정된 영상 간 상대적인 위치, 자세를 조합하여 보다 정밀한 위치 결정이 가능하다.
추가적으로, 영상 획득부(110)는 IMU 센서 데이터의 초기값을 획득된 영상에 반영할 수 있다. 이와 같은 구성에 의하면, 영상에 태깅된 초기 위치 및 자세와 검출된 특징점을 통해 결정된 영상 간 상대적인 위치 및 자세를 조합하여 보다 정밀한 위치 결정이 가능해 진다.
또한, 영상 획득부(110)는 이동체의 후방의 영상을 더 획득하고, 이동체 위치 산출부(120)는 후방의 영상에서 획득된 상기 이동체 후방에 연결된 케이블의 길이 정보를 더 이용하여 이동체의 위치를 산출할 수 있다.
로봇캠에 구비된 후방 카메라 및 로봇캠 카메라에서 획득된 영상을 전송하기 위해 구비된 랜선의 케이블을 이용하여 로봇캠의 위치를 추정하는 구성이다. 케이블에 길이 단위를 표시하여 풀린 길이로부터 로봇캠의 현재 위치를 추정할 수 있다.
또한, 이동체에는 지중 매설관의 내면을 따라 이동 가능한 가이드 롤러, 및 가이드 롤러와 이동체를 연결하는 탄성 재질의 연결부재가 설치되고, 이동체 위치 산출부는 가이드 롤러에 의해 지중 매설관의 내면을 따라 이동하는 표준자를 더 이용하여 케이블의 위치를 산출할 수 있다.
도 4는 도 2의 상세 구성의 예를 개략적으로 도시한 도면이다. 로봇캠과 표준자를 연결하되, 탄성 변형 가능하도록 플렉서블한 재질로 이루어지는 연결부재 및 표준자가 관의 내면을 따라 이동 가능하도록 표준자에 가이드 롤러가 구비되는 구성이다.
또한, 이동체 위치 산출부(120)는 이동체의 바퀴에 구비된 엔코더를 더 이용하여 이동체의 위치를 산출할 수 있다. 로봇캠에 바퀴(휠) 엔코더를 구비하여 로봇캠이 움직인 거리를 측정하는 구성이다.
또한, 통신부(150)는 지중 매설관의 강관 정보를 외부로부터 전송받고, 이동체 위치 산출부(120)는 영상으로부터 획득된 지중 매설관의 내부의 용접 위치를 더 이용하여 이동체의 위치를 산출할 수 있다.
강관 정보를 외부 서버로부터 획득하고, 콘크리트 관끼리 용접된 영역을 카메라를 이용하여 영상 정보로부터 획득하여, 관의 길이 도출하여, 로봇캠의 이동 거리를 획득하는 구성이다.
정리하면, 본 발명에서는 지중매설관의 유지관리 목적으로 사용되는 무인이동체에 별도의 소형 스테레오 카메라를 탑재한 영상 취득 및 위치 추적 시스템을 제시한다.
지중 매설관 내부 환경은 지상 환경과 다르므로 여러 가지 구성의 알고리즘에 대한 구성 필요하며, 지중 매설관 내부 환경은 지상과는 달리 GPS 음영지역으로 GPS를 통한 위치 결정이 불가하다. 따라서, 지상에서의 위치결정 방법과는 다른 방식의 위치결정이 필요하다.
이에 따라, 본 발명에서는 영상 데이터 기반의 위치 추정 기법을 통해 지중 매설관 내부에서의 위치 및 자세를 결정하고 이를 기반으로 매핑을 하는 구성을 제시한다. 지중 매설관 내부 환경은 지상과 매우 다르므로 여러 가지 구성의 알고리즘을 실험하여 그 정확도를 확인할 필요가 있다.
따라서, 다음과 같은 1) 스테레오 카메라를 이용한 SLAM 알고리즘, 2) SfM 알고리즘, 3) IMU 센서 + SfM 알고리즘과 같은 알고리즘을 구성하고, 이에 대한 정확도를 평가하여 최적의 알고리즘을 도출한다.
또한, 본 발명에서는 일반적으로 매설관 내부 손상 유무를 관측하는데 사용되는 무인 장비를 활용하여 3차원 디지털 정보화가 가능한 기술을 소개한다. 기존 조사 장비에 추가적으로 위치추적과 3차원 디지털 정보화가 가능한 스테레오 카메라를 탑재하여 경제성과 현장 적용성을 동시에 만족 가능하며, 탑재형 모듈로 다양한 장비에 탈부착이 가능한 장점을 보유하고 있다.
본 발명에 의하면, IMU 센서 데이터와 영상 센서 간의 상대적 위치를 결합하여 보다 정밀한 위치 추정을 진행할 수 있게 된다. 또한, 영상에 태깅된 초기 위치 및 자세와 검출된 특징점을 통해 결정된 영상 간 상대적인 위치 및 자세를 조합하여 보다 정밀한 위치 결정이 가능하다. 또한, 관내 조사를 통한 지하시설물의 정확한 위치 및 선형 정보를 수집할 수 있다. 또한, 무인이동체를 이용하여 관로 선형을 따라 조사가 수행되므로, 불탐구간이 없으며, 다양한 지하매설관을 대상으로 적용이 가능하다.
본 발명이 비록 일부 바람직한 실시예에 의해 설명되었지만, 본 발명의 범위는 이에 의해 제한되어서는 아니 되고, 특허청구범위에 의해 뒷받침되는 상기 실시예의 변형이나 개량에도 미쳐야할 것이다.
110: 영상 획득부
120: 이동체 위치 산출부
122: 로컬 맵 생성부
124: 매핑부
126: 위치 보정부
128: 객체 검출부
129: 포인트 클라우드 생성부
130: 매설관 위치 산출부
140: 동기화부
150: 통신부

Claims (16)

  1. 지중 매설관의 내부를 이동하는 이동체에 설치된 영상 획득 장치를 통해 지중 매설관 내부의 영상을 획득하는 영상 획득부;
    상기 영상으로부터 상기 이동체의 위치 정보를 산출하는 이동체 위치 산출부; 및
    상기 산출된 이동체의 위치로부터 상기 지중 매설관의 위치 정보를 산출하는 매설관 위치 산출부를 포함하는 이동체의 위치추적을 이용한 지중 매설관 위치 조사 시스템으로서,
    상기 이동체 위치 산출부는 상기 이동체가 이동 중 획득된 복수의 영상에서 특징점을 추출하고, 추출된 특징점을 이용하여 상기 복수의 영상으로부터 동일 객체를 검출하는 동일 객체 검출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동체의 위치추적을 이용한 지중 매설관 위치 조사 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 이동체 위치 산출부는 상기 이동체에 설치된 IMU 센서로부터 상기 이동체의 위치 정보를 더 산출하는 것을 특징으로 하는 이동체의 위치추적을 이용한 지중 매설관 위치 조사 시스템.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 이동체 위치 산출부는 상기 이동체가 이동 중 서로 인접하게 획득된 영상에서 특징점을 검출하고, 상기 특징점의 상대적인 변화를 이용해 상기 지중 매설관 내부의 로컬 맵을 생성하는 로컬 맵 생성부를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동체의 위치추적을 이용한 지중 매설관 위치 조사 시스템.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 이동체 위치 산출부는 상기 이동체의 위치 정보와 상기 로컬 맵을 이용하여 상기 지중 매설관의 내부의 전체 영상에 대한 매핑을 수행하는 매핑부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이동체의 위치추적을 이용한 지중 매설관 위치 조사 시스템.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 이동체 위치 산출부는 상기 이동체가 이미 지나간 지점을 다시 지나는 경우 획득된 영상을 이용하여, 상기 로컬 맵을 보정하는 위치 보정부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이동체의 위치추적을 이용한 지중 매설관 위치 조사 시스템.
  6. 삭제
  7. 청구항 5에 있어서,
    상기 이동체 위치 산출부는 상기 동일 객체를 이용하여 상기 영상 획득부의 위치와 자세 정보를 산출하고, 상기 지중 매설관의 내부에 대한 포인트 클라우드를 생성하는 포인트 클라우드 생성부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이동체의 위치추적을 이용한 지중 매설관 위치 조사 시스템.
  8. 청구항 5 또는 청구항 7에 있어서,
    상기 영상과 상기 IMU 센서로부터 획득된 IMU 센서 데이터를 동기화시키는 동기화부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이동체의 위치추적을 이용한 지중 매설관 위치 조사 시스템.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 영상 획득부는 상기 IMU 센서 데이터의 초기값을 상기 영상에 반영하는 것을 특징으로 하는 이동체의 위치추적을 이용한 지중 매설관 위치 조사 시스템.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 영상 획득부는 상기 이동체의 후방의 영상을 더 획득하고,
    상기 이동체 위치 산출부는 상기 후방의 영상에서 획득된 상기 이동체 후방에 연결된 케이블의 길이 정보를 더 이용하여 상기 이동체의 위치를 산출하는 것을 특징으로 하는 이동체의 위치추적을 이용한 지중 매설관 위치 조사 시스템.
  11. 청구항 9에 있어서,
    상기 이동체에는 상기 지중 매설관의 내면을 따라 이동 가능한 가이드 롤러, 및 상기 가이드 롤러와 상기 이동체를 연결하는 탄성 재질의 연결부재가 설치되고,
    상기 이동체 위치 산출부는 상기 가이드 롤러에 의해 상기 지중 매설관의 내면을 따라 이동하는 표준자를 더 이용하여 상기 이동체의 위치를 산출하는 것을 특징으로 하는 이동체의 위치추적을 이용한 지중 매설관 위치 조사 시스템.
  12. 청구항 9에 있어서,
    상기 이동체 위치 산출부는 상기 이동체의 바퀴에 구비된 엔코더를 더 이용하여 상기 이동체의 위치를 산출하는 것을 특징으로 하는 이동체의 위치추적을 이용한 지중 매설관 위치 조사 시스템.
  13. 청구항 9에 있어서,
    상기 지중 매설관의 강관 정보를 외부로부터 전송받는 통신부를 더 포함하고,
    상기 이동체 위치 산출부는 상기 영상으로부터 획득된 상기 지중 매설관의 내부의 용접 위치를 더 이용하여 상기 이동체의 위치를 산출하는 것을 특징으로 하는 이동체의 위치추적을 이용한 지중 매설관 위치 조사 시스템.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 영상 획득 장치는 스테레오 카메라를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동체의 위치추적을 이용한 지중 매설관 위치 조사 시스템.
  15. 이동체의 위치추적을 이용한 지중 매설관 위치 조사 시스템이 수행하는 조사 방법으로서,
    영상 획득부가 지중 매설관의 내부를 이동하는 이동체에 설치된 영상 획득 장치를 통해 지중 매설관 내부의 영상을 획득하는 영상 획득 단계;
    이동체 위치 산출부가 상기 영상으로부터 상기 이동체의 위치 정보를 산출하는 이동체 위치 산출 단계; 및
    매설관 위치 산출부가 상기 산출된 이동체의 위치로부터 상기 지중 매설관의 위치 정보를 산출하는 매설관 위치 산출 단계를 포함하며,
    상기 이동체 위치 산출 단계는 상기 이동체가 이동 중 획득된 복수의 영상에서 특징점을 추출하고, 추출된 특징점을 이용하여 상기 복수의 영상으로부터 동일 객체를 검출하는 동일 객체 검출 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동체의 위치추적을 이용한 지중 매설관 위치 조사 방법.
  16. 청구항 15의 방법을 실행시키기 위한 컴퓨터 판독 가능한 프로그램을 기록한 기록 매체.
KR1020210155829A 2021-11-12 2021-11-12 이동체의 위치추적을 이용한 지중 매설관 위치 조사 시스템, 방법, 및 상기 방법을 실행시키기 위한 컴퓨터 판독 가능한 프로그램을 기록한 기록 매체 KR102558999B1 (ko)

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