KR102578484B1 - 토공 현장의 점군데이터 통합 처리 방법 및 장치 - Google Patents

토공 현장의 점군데이터 통합 처리 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 토공 현장의 점군데이터 통합 처리 방법 및 장치에 관한 것으로, UAV(Unmanned Aerial Vehicle)로 토공 현장을 측량하여 획득한 UAV 점군데이터와 UGV(Unmanned Ground Vehicle)로 토공 현장을 측량하여 획득한 UGV 점군데이터(이하, '통합 점군데이터'라 한다)를 3차원 공간에 표시하는 단계와, 복셀 내 잔존할 점군데이터의 개수를 점군데이터 밀도로 설정하는 단계와, 표시된 통합 점군데이터를 설정된 점군데이터 밀도에 따라 복셀 기반으로 다운샘플링하는 단계를 포함한다.

Description

토공 현장의 점군데이터 통합 처리 방법 및 장치{Point cloud data integration processing method and apparatus}
본 발명은 토공 현장의 점군데이터 통합 처리 방법 및 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, UAV가 획득한 점군데이터와 UGV가 획득한 점군데이터를 통합 후 복셀 기반으로 점군데이터 밀도를 균일화할 수 있는 토공 현장의 점군데이터 통합 처리 방법 및 장치에 관한 것이다.
도로 토공현장의 3차원 매핑을 위해서는 항공사진측량(Photogrammetry) 기술을 UAV(Unmanned Aerial Vehicle)에 적용하여 점군데이터를 생성하거나, MMS(Mobile Mapping System) 기술을 상용차량 또는 UGV(Unmanned Ground Vehicle)에 적용하여 LiDAR(Light Detection and Ranging) 기반의 점군데이터를 생성하는 기술이 주로 활용된다.
점군데이터의 취득을 위해 사용되는 UAV와 UGV는 데이터 취득 위치 및 방향 등이 대비됨에 따라, 각 장비를 통해 취득된 점군데이터는 상호보완적인 특징을 지닌다.
UAV는 현장 지면 기준 수직상공에서 데이터를 취득하므로 수평 데이터를 중심으로 점군데이터가 생성되는 반면, UGV의 경우 현장 측면을 위주로 데이터를 취득하게 되므로 수직 데이터를 충분히 획득할 수 있다.
또한, 점군데이터 생성 알고리즘의 차이로 인해 일반적으로 UGV로 취득된 점군데이터의 정밀도가 UAV로 취득된 것에 비해 우수하기 때문에 두 장비로부터 취득된 점군데이터를 통합 활용할 때 보다 정밀하면서도 정확도 높은 도로 토공현장의 3차원 디지털화를 수행할 수 있다.
그러나, 두 방식의 서로 다른 점군데이터 취득 및 추출 방법으로 결과물의 특성(Density, Accuracy )등의 차이가 발생하므로 이를 통합 활용하는 것은 제한적이며, 이러한 차이를 해결하기 위한 방법이 마련되어 있지 않아 단순히 데이터를 오버랩하고 있으며, 이로 인해 데이터의 밀도 불균일 및 계측 데이터 간 단차 발생으로 인한 정확도 훼손 등의 문제점이 발생한다.
따라서, 특성이 서로 다른 UAV와 UGV 기반의 점군데이터를 활용하여 통합된 도로 토공현장 디지털 맵을 생성할 수 있도록 하는 적정 방법의 마련이 시급하다.
국내 등록특허 10-2236753호(2021년 8월 31일)
전술한 문제점을 해결하기 위하여 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, UAV와 UGV로부터 취득된 점군데이터의 밀도 불균일, 점군데이터간 단차 발생, 점군데이터 정확도 저하 등을 해결하여 건설현장에서 점군데이터를 포함하는 디지털 데이터의 활용이 제한되는 것을 해소할 수 있는 토공 현장의 점군데이터 통합 처리 방법 및 장치를 제시하고자 한다.
본 발명의 해결과제는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
전술한 기술적 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 본 발명의 실시 예에 따른 토공 현장의 점군데이터 통합 처리 방법은, (A) 전자장치가, UAV(Unmanned Aerial Vehicle)로 토공 현장을 측량하여 획득한 UAV 점군데이터와 UGV(Unmanned Ground Vehicle)로 토공 현장을 측량하여 획득한 UGV 점군데이터(이하, '통합 점군데이터'라 한다)를 3차원 공간에 표시하는 단계; (B) 상기 전자장치가, 복셀 내 잔존할 점군데이터의 개수를 점군데이터 밀도로 설정하는 단계; 및 (C) 상기 전자장치가, 상기 표시된 통합 점군데이터를 상기 설정된 점군데이터 밀도에 따라 복셀 기반으로 다운샘플링하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 (C) 단계 이전에, (D) 상기 통합 점군데이터가 표시된 3차원 공간에 다수의 복셀들을 생성하는 단계;를 더 포함하고, 상기 (C) 단계는, (C1) 상기 (D) 단계에서 생성된 다수의 복셀들 각각에 대하여, 복셀의 중심점과 복셀에 위치하는 N개(N은 1이상의 자연수)의 통합 점군데이터 간의 거리를 산출하는 단계; 및 (C2) 상기 다수의 복셀들 각각에 대하여, 상기 (C1) 단계에서 산출된 N개의 거리와 상기 (B)단계에서 설정된 점군데이터 밀도에 기초하여 다운샘플링하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 (C2) 단계는, 상기 다수의 복셀들 각각에 대하여, 최대 상기 점군데이터 밀도에 해당하는 점군데이터가 남도록 다운샘플링할 수 있다.
상기 (C2) 단계는, 상기 다수의 복셀들 각각에 대하여, 상기 (C1) 단계에서 산출된 거리가 가장 큰 통합 점군데이터부터 순차적으로 제거하여 다운샘플링할 수 있다.
(E) 상기 다운샘플링된 통합 점군데이터를 상기 토공 현장의 정사 영상 내 RGB 정보와 매칭하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 토공 현장의 점군데이터 통합 처리 장치는, UAV(Unmanned Aerial Vehicle)로 토공 현장을 측량하여 획득한 UAV 점군데이터와 UGV(Unmanned Ground Vehicle)로 토공 현장을 측량하여 획득한 UGV 점군데이터(이하, '통합 점군데이터'라 한다)를 저장하는 저장부; 및 상기 저장부에 저장된 통합 점군데이터를 읽어와 3차원 공간에 표시하고, 사용자 인터페이스를 통해 입력되는 복셀 내 잔존할 점군데이터의 개수를 점군데이터 밀도로 설정한 후, 상기 표시된 통합 점군데이터를 상기 설정된 점군데이터 밀도에 따라 복셀 기반으로 다운샘플링하는 프로세서;를 포함할 수 있다.
상기 프로세서는, 상기 통합 점군데이터가 표시된 3차원 공간에 다수의 복셀들을 생성하고, 상기 생성된 다수의 복셀들 각각에 대하여, 복셀의 중심점과 복셀에 위치하는 N개(N은 1이상의 자연수)의 통합 점군데이터 간의 거리를 산출한 후, 상기 산출된 N개의 거리와 상기 (B)단계에서 설정된 점군데이터 밀도에 기초하여 통합 점군데이터를 다운샘플링할 수 있다.
상기 프로세서는, 상기 다수의 복셀들 각각에 대하여, 최대 상기 점군데이터 밀도에 해당하는 점군데이터가 남도록 다운샘플링할 수 있다.
상기 프로세서는, 상기 다수의 복셀들 각각에 대하여, 상기 산출된 거리가 가장 큰 통합 점군데이터부터 제거하여 다운샘플링할 수 있다.
상기 프로세서는, 상기 다운샘플링된 통합 점군데이터를 상기 토공 현장의 정사 영상 내 RGB 정보와 매칭할 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 토공 현장의 점군데이터 통합 처리 장치는, 표시부; 복셀 내 잔존할 점군데이터의 개수를 사용자로부터 입력받는 사용자 인터페이스부; UAV(Unmanned Aerial Vehicle)로부터 토공 현장을 측량하여 획득한 UAV 점군데이터를 수신하고, UGV(Unmanned Ground Vehicle)로부터 토공 현장을 측량하여 획득한 UGV 점군데이터를 수신하는 통신 인터페이스부; 상기 수신된 UAV 점군데이터와 UGV 점군데이터(이하, '통합 점군데이터'라 한다)를 저장하는 저장부; 및 상기 저장부에 저장된 통합 점군데이터를 읽어와 3차원 동일 공간에 표시하고, 사용자 인터페이스를 통해 입력되는 복셀 내 잔존할 점군데이터의 개수를 점군데이터 밀도로 설정한 후, 상기 표시된 통합 점군데이터를 상기 설정된 점군데이터 밀도에 따라 복셀 기반으로 다운샘플링하는 프로세서;를 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, UAV와 UGV로부터 취득된 점군데이터를 동일한 3차원 공간에 표시한 후 복셀 기반으로 다운샘플링을 수행하되 기존처럼 원본의 점군데이터를 복셀 내 중심점으로 다운샘플링하는 것이 아니라 중심점과 가까운 거리의 점군데이터를 남겨두도록 다운샘플링함으로써 원 점군데이터가 훼손되는 것을 방지할 수 있다. 이로써, 신뢰도가 높은 원 점군데이터를 유지함으로써 토공 현장의 점군데이터 밀도의 불균일, 점군데이터간 단차 발생, 점군데이터의 정확도 저하 등을 해결하여 건설현장에서 점군데이터를 포함하는 디지털 데이터의 활용이 제한되는 것을 해소할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면 원 점군데이터와 복셀 내 중심점 간의 거리가 가까운 순서대로 점군데이터를 남겨두도록 다운샘플링함으로써 정확도 및 신뢰도를 고려하여 점군데이터를 선별할 수 있으며, 이로써 원 데이터가 나타내는 지형적 특성을 제거하는 위험을 최소화하고 그 특성을 최대한 유지할 수 있어 기존에 비해 토공 현장의 특성을 보존하는데 유리하다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 토공 현장의 점군데이터 통합 처리 장치(100)를 도시한 도면,
도 2는 통합 점군데이터 밀도 조정을 위한 프로세서(160)를 기능적으로 도시한 블록도,
도 3은 다운샘플링부(161)가 3차원 공간으로 표시된 통합 점군데이터를 복셀 기반으로 다운샘플링하는 동작을 설명하기 위한 예시도,
도 4는 복셀의 스케일에 따라 생성된 하나의 복셀을 도시한 예시도,
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 토공 현장의 점군데이터 통합 처리 방법을 개략적으로 도시한 흐름도, 그리고,
도 6은 S570단계를 자세히 도시한 흐름도이다.
이상의 본 발명의 목적들, 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 첨부된 도면과 관련된 이하의 바람직한 실시 예들을 통해서 쉽게 이해될 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시 예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시 예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.
어떤 경우에는, 발명을 기술하는 데 있어서 흔히 알려졌으면서 발명과 크게 관련 없는 부분들은 본 발명을 설명하는 데 있어 별 이유 없이 혼돈이 오는 것을 막기 위해 기술하지 않음을 미리 언급해 둔다.
본 명세서에서 제1, 제2 등의 용어가 구성요소들을 기술하기 위해서 사용된 경우, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다.
또한, 제1구성요소가 제2구성요소 상(ON)에서 동작 또는 실행된다고 언급될 때, 제1구성요소는 제2구성요소가 동작 또는 실행되는 환경에서 동작 또는 실행되거나 또는 제2구성요소와 직접 또는 간접적으로 상호 작용을 통해서 동작 또는 실행되는 것으로 이해되어야 할 것이다.
어떤 구성요소, 장치, 또는 시스템이 프로그램 또는 소프트웨어로 이루어진 구성요소를 포함한다고 언급되는 경우, 명시적인 언급이 없더라도, 그 구성요소, 장치, 또는 시스템은 그 프로그램 또는 소프트웨어가 실행 또는 동작하는데 필요한 하드웨어(예를 들면, 메모리, CPU 등)나 다른 프로그램 또는 소프트웨어(예를 들면 운영체제나 하드웨어를 구동하는데 필요한 드라이버 등)를 포함하는 것으로 이해되어야 할 것이다.
또한, 어떤 구성요소가 구현됨에 있어서 특별한 언급이 없다면, 그 구성요소는 소프트웨어, 하드웨어, 또는 소프트웨어 및 하드웨어 어떤 형태로도 구현될 수 있는 것으로 이해되어야 할 것이다.
또한, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprises)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소는 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
이하, 본 발명에서 실시하고자 하는 구체적인 기술내용에 대해 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.
도 1 및 도 2에 도시된 각각의 구성은 기능 및 논리적으로 분리될 수 있음을 나타내는 것이며, 반드시 각각의 구성이 별도의 물리적 장치로 구분되거나 별도의 코드로 작성됨을 의미하는 것은 아님을 본 발명의 기술분야의 평균적 전문가는 용이하게 추론할 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 토공 현장의 점군데이터 통합 처리 장치(100)를 도시한 도면이다.
도 1에 도시된 본 발명의 실시 예에 따른 토공 현장의 점군데이터 통합 처리 장치(100)는 컴퓨팅 장치, 클라우드 서버 등 네트워크 통신이 가능한 전자기기로 구현될 수 있다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 토공 현장의 점군데이터 통합 처리 장치(100)는 통신 인터페이스부(110), 사용자 인터페이스부(120), 표시부(130), 저장부(140), 메모리(150) 및 프로세서(160)를 포함할 수 있다.
통신 인터페이스부(110)는 UAV(Unmanned Aerial Vehicle)(10)가 토공 현장을 측량하여 획득한 UAV 점군데이터와 토공 현장의 정사 영상을 UAV(10)로부터 수신하고, UGV(Unmanned Ground Vehicle)(20)가 토공 현장을 측량하여 획득한 UGV 점군데이터를 UGV(20)로부터 수신할 수 있다.
사용자 인터페이스부(120)는 토공 현장의 점군데이터 통합 처리 장치(100)와 사용자 간의 인터페이싱 경로를 제공하며, 키보드, 터치패널 등을 예로 들 수 있다. 본 발명의 실시 예에서 사용자는 사용자 인터페이스부(120)를 이용하여 복셀 내 잔존할 점군데이터의 개수를 설정하고, 또한, 후술할 도 3을 참조하여 설명할 복셀의 스케일, 즉, 복셀의 한 변의 길이(a)를 설정할 수 있다.
표시부(130)는 사용자 인터페이스부(120)를 통한 사용자 명령에 해당하는 처리 결과, 토공 현장의 점군데이터 통합 처리 장치(100)의 현재 상태를 표시하는 표시패널일 수 있다.
저장부(140)는 UAV(10)로부터 수신된 UAV 점군데이터와 정상 영상, UGV(20)로부터 수신한 UGV 점군데이터, 토공 현장의 GPS 좌표데이터를 저장할 수 있다. GPS 좌표데이터는 지상기준점과 관리점을 기준으로 사전에 측정되어 저장부(140)에 저장될 수 있다.
메모리(150)는 휘발성 메모리 및/또는 비휘발성 메모리를 포함할 수 있다. 메모리(150)에는 예를 들어, 점군데이터 통합 처리 장치(100)가 제공하는 동작, 기능 등을 구현 및/또는 제공하기 위하여, 구성요소들(110~160)에 관계된 명령 또는 데이터, 하나 이상의 프로그램 및/또는 소프트웨어, 운영체제 등이 저장될 수 있다.
메모리(150)에 저장되는 프로그램은 UAV 점군데이터와 UGV 점군데이터를 통합한 통합 점군데이터의 밀도를 사용자 설정에 따라 조정하고, 정사영상을 기반으로 시각화처리할 수 있는 점군데이터 밀도 프로그램을 포함할 수 있다.
프로세서(160)는 메모리(150)에 저장된 하나 이상의 프로그램을 실행하여 점군데이터 통합 처리 장치(100)의 전반적인 동작을 제어한다. 예를 들어, 프로세서(160)는 점군데이터 밀도 프로그램을 실행하여 통합 점군데이터의 밀도를 다운샘플링하고, 정사 영상의 RGB(RED, GREEN, BLUE) 정보를 다운샘플링된 통합 점군데이터에 매칭하거나 텍스쳐 처리하여 시각화 및 경량화 처리된 통합 디지털 맵을 생성한 후 사용자에게 서비스제공할 수 있다.
도 2는 통합 점군데이터 밀도 조정을 위한 프로세서(160)를 기능적으로 도시한 블록도이다.
도 2를 참조하면, 프로세서(160)는 다운샘플링부(161), RGB 매칭부(163) 및 텍스쳐부(165)를 포함할 수 있다.
다운샘플링부(161)는 사용자가 사용자 인터페이스부(120)를 조작하여 저장부(140)에 저장된 UAV 점군데이터와 UGV 점군데이터를 선택하면, 저장부(140)에 저장된 UAV 점군데이터와 UGV 점군데이터를 읽어와 뷰어의 3차원 공간에, 즉, 동일 공간에 표시할 수 있다. 그리고, 사용자가 사용자 인터페이스부(120)를 통해 복셀 내 잔존할 점군데이터의 개수를 선택하면, 다운샘플링부(161)는 선택된 점군데이터의 개수를 점군데이터 밀도로 설정한 후, 뷰어의 동일한 공간에 표시된 UAV 점군데이터와 UGV 점군데이터(이하, '통합 점군데이터'라 한다)를 설정된 점군데이터 밀도에 따라 복셀 기반으로 다운샘플링할 수 있다.
복셀 기반으로 다운샘플링하는 동작에 대해 도 3 및 도 4를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 3은 다운샘플링부(161)가 3차원 공간으로 표시된 통합 점군데이터를 복셀 기반으로 다운샘플링하는 동작을 설명하기 위한 예시도이다.
도 3을 참조하면, 다운샘플링부(161)는 통합 점군데이터가 표시된 뷰어의 3차원 공간에 다수의 복셀들을 층 단위로 생성할 수 있다. 다운샘플링부(161)는 초기값으로 설정된 복셀의 한 변의 길이(a)를 이용하여 도 3에 도시된 것처럼 다수의 복셀을 층별로 생성할 수 있다. 각 복셀에 포함되는 점군데이터의 개수는 서로 다르거나 동일할 수 있다. 사용자가 사용자 인터페이스부(120)를 통해 복셀의 스케일(즉, a)를 조정하면, 다운샘플링부(161)는 조정된 스케일에 해당하는 다수의 복셀을 재생성할 수 있다. 복셀의 크기가 작아질수록 생성되는 복셀 개수는 많아지므로 점군데이터 밀도는 증가할 수 있다.
그리고, 다운샘플링부(161)는 생성된 다수의 복셀들 각각에 대하여, 복셀의 중심점과 복셀에 위치하는 N개(N은 1이상의 자연수)의 통합 점군데이터 간의 거리(Distance)를 산출한 후, 산출된 N개의 거리와 사용자에 의해 설정된 점군데이터 밀도에 기초하여 통합 점군데이터를 다운샘플링할 수 있다. 사용자는 사용자 인터페이스부(120)를 조작하여 상술한 복셀의 스케일과 점군데이터 밀도를 변경할 수 있다.
도 4는 복셀의 스케일에 따라 생성된 하나의 복셀을 도시한 예시도이다.
도 4를 참조하면, 하나의 복셀에 8개의 통합 점군데이터가 포함되어 있으며, 프로세서(160)는 복셀의 중심점과 8개의 통합 점군데이터 간의 거리를 [수학식 1]을 이용하여 각각 산출한다.
[수학식 1]에서 D는 중심점부터 통합 점군데이터까지의 거리이고, n은 통합 점군데이터를 식별하기 위한 인덱스이다. 도 4의 경우 n=1, 2, 4, 8일 수 있으며, 따라서 N=8개의 거리(D1~D8)가 산출될 수 있다. x, y, z는 복셀 내에서 각 통합 점군데이터의 (x, y, z) 좌표값이고, a는 도 3에 도시된 복셀의 한 변의 길이로서, 복셀 구분을 위해 사용될 수 있다.
[수학식 1]을 이용하여 복셀의 중심점과 모든 통합 점군데이터들 간의 거리가 산출되면, 다운샘플링부(161)는 다수의 복셀들 각각에 대하여, 산출된 거리(D)가 가장 큰 통합 점군데이터부터 제거하여 점군데이터의 균일화를 위한 복셀 기반의 다운샘플링을 수행할 수 있다. 이 때, 다운샘플링부(161)는 도 3에 도시된 층 별로 복셀 기반의 다운샘플링을 수행할 수 있다.
다운샘플링부(161)는 다수의 복셀들 각각에 대하여, 점군데이터 밀도에 기초하여 통합 점군데이터를 제거하므로, 각 복셀에 최대, 점군데이터 밀도에 해당하는 점군데이터가 남도록 다운샘플링할 수 있다.
예를 들어, 사용자가 설정한 점군데이터 밀도, 즉, 하나의 복셀에 잔존할 통합 점군데이터의 개수(M)를 3으로 설정하면, 다운샘플링부(161)는 산출된 8개의 거리 D1~D8 중 가장 큰 거리가 산출된 통합 점군데이터를 제거하되 도 3의 복셀에 최대 3개의 통합 점군데이터가 남도록 다른 통합 점군데이터를 제거할 수 있다. 만약, 하나의 복셀에 2개의 통합 점군데이터가 포함된 경우, 다운샘플링부(161)는 M=3으로 설정되어도 통합 점군데이터를 제거하지 않고 그대로 유지할 수 있다.
다시 도 2를 참조하면, RGB 매칭부(163)는 다운샘플링된 통합 점군데이터를 토공 현장의 정사 영상 내 RGB 정보와 매칭하고, RGB 정보와 매칭된 통합 점군데이터를 저장부(140)에 저장할 수 있다. RGB 매칭부(163)에서 RGB 정보와 매칭된 다운샘플링된 통합 점군데이터는 경량화 및 시각화 작업이 완성되어 있으므로 저장부(140)에 저장된 후 통합 디지털 맵으로서 서비스제공될 수 있다.
텍스쳐부(165)는 RGB 매칭부(163)에서 RGB 정보와 매칭된 통합 점군데이터를 기반으로 OBJ(Object) TIN(Triangular Irregular Network) 지형을 작성하고, 작성된 OBJ TIN 지형에 정상 영상을 이용하여 텍스쳐를 생성 및 매칭할 수 있다. 작성된 OBJ TIN 지형은 토공 현장에 대한 표면모델이므로, 텍스쳐부(165)는 OBJ TIN 지형을 다른 설계툴에서도 사용할 수 있도록 OBJ TIN 지형의 표면에 정사 영상 기반의 OBJ 텍스쳐를 매칭할 수 있다.
상술한 본 발명의 실시 예에 따르면, 프로세서(160)는 2가지 방식으로 점군데이터 밀도를 설정할 수 있다. 먼저 사용자가 사용자 인터페이스부(120)를 통해 복셀의 크기(즉, a)를 조정하면, 프로세서(160)는 조정된 크기에 해당하는 다수의 복셀을 1차적으로 재생성하며 이로써 점군데이터 밀도가 조정될 수 있다. 또한, 사용자가 복셀 내 잔존할 점군데이터 개수를 설정하면, 프로세서(160)는 설정된 점군데이터 개수를 점군데이터 밀도로서 설정하고, 설정된 점군데이터 밀도에 따라 2차적으로 복셀 내 통합 점군데이터 개수를 조정할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, UAV 및 UGV를 이용하여 건설 현장의 점군데이터를 획득한 후 획득한 점군데이터를 통합 활용함에 있어서, 기존에는 획득한 점군데이터를 활용하지 못하거나, 일부 활용한다고 해도 원 데이터의 훼손을 가져온다는 한계점이 있었으나, 본 발명에서는 획득된 점군데이터의 훼손을 방지하면서 상호보완적인 특징은 살리고, 보다 정밀하면서도 정확도 높은 도로 토공현장의 3차원 디지털화를 수행할 수 있다. 즉, 건설 현장의 점군데이터 기반 디지털 화를 수행함에 있어 기초가 되는 디지털 맵을 보다 현장 상황에 적합하도록, 높은 정확도로 제공하여 건설현장 디지털화에 크게 기여할 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 토공 현장의 점군데이터 통합 처리 방법을 개략적으로 도시한 흐름도이다.
도 5에 도시된 토공 현장의 점군데이터 통합 처리 방법을 수행하는 전자장치는 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명한 점군데이터 통합 처리 장치(100)일 수 있다.
도 5를 참조하면, 점군데이터 통합 처리 장치(100)는 UAV(10)가 토공 현장을 측량하여 획득한 UAV 점군데이터와 정사영상을 UAV(10)로부터 수신하여 저장부(140)에 저장할 수 있다(S500).
점군데이터 통합 처리 장치(100)는 UGV(20)가 토공 현장을 측량하여 획득한 UGV 점군데이터를 UGV(20)로부터 수신하여 저장부(140)에 저장할 수 있다(S510).
또한, 점군데이터 통합 처리 장치(100)는 지상기준점과 관리점을 기준으로 토공 현장을 측량한 GPS 좌표 정보를 저장할 수 있다(S520).
점군데이터 통합 처리 장치(100)는 점군데이터 밀도 프로그램을 실행하여 S500단계와 S510단계에서 저장된 UAV 점군데이터와 UGV 점군데이터를 한 화면의 동일한 3차원 공간에 동시에 표시할 수 있다(S530). S530단계에서 사용자는 원하는 토공 현장의 UAV 점군데이터와 UGV 점군데이터를 선택하여 불러오도록 점군데이터 통합 처리 장치(100)에게 요청할 수 있다.
점군데이터 통합 처리 장치(100)는 사용자 인터페이스부(120)를 통해 복셀의 구분 및 생성을 위한 스케일(즉, 복셀의 한 변의 길이)이 설정되면(S540), S530단계에서 통합 점군데이터가 표시된 3차원 공간을 S550단계에서 설정된 스케일에 따라 구분하여 다수의 복셀을 층단위로 생성할 수 있다(S550).
S550단계는 3차원 공간의 가장 아래에 위치하는 통합 점군데이터의 x, y 좌표를 확인하고, 확인된 x, y 좌표가 포함된 1층의 xy 평면에 대해 S540단계에서 설정된 스케일, 즉, 복셀의 길이에 기초하여 다수의 복셀들을 생성한다. 그리고, xy 평면에서 z=a만큼 위로 상승된 2층의 xy평면에 대해 다시 S550단계에서 설정된 스케일에 기초하여 다수의 복셀들을 생성한다. 이러한 방식으로 S560단계는 마지막 층의 xy 평면에 대해 다수의 복셀들을 생성할 수 있다. 이로써 동일한 크기를 가지는 다수의 복셀들이 생성되며 각 복셀에 포함되는 통합 점군데이터의 개수는 동일하거나 다를 수 있다.
이후, 사용자 인터페이스부(120)를 통해 하나의 복셀 내 잔존할 점군데이터의 개수, 즉, 점군데이터 균일화를 위한 점군데이터의 개수가 입력되면, 점군데이터 통합 처리 장치(100)는 입력된 점군데이터의 개수를 점군데이터 밀도로 설정할 수 있다(S560).
점군데이터 통합 처리 장치(100)는 화면에 표시된 통합 점군데이터를 S560단계에서 설정된 점군데이터 밀도에 따라 복셀 기반으로 다운샘플링하여 PCD 균일화를 수행할 수 있다(S570).
도 6은 S570단계를 자세히 도시한 흐름도이다.
도 6을 참조하면, 점군데이터 통합 처리 장치(100)는 S550단계에서 생성된 다수의 복셀들 각각에 대하여, 복셀의 중심점과 복셀에 위치하는 N개(N은 1이상의 자연수)의 통합 점군데이터 간의 거리를 각각 산출할 수 있다(S571).
점군데이터 통합 처리 장치(100)는 다수의 복셀들 각각에 대하여, S571단계에서 산출된 N개의 거리와 S560단계에서 설정된 점군데이터 밀도에 기초하여 통합 점군데이터를 다운샘플링할 수 있다(S573).
S573단계는, 다수의 복셀들 각각에 대하여, 하나의 복셀에 최대, 점군데이터 밀도에 해당하는 개수의 점군데이터가 남도록 다운샘플링할 수 있다. 이를 위하여, S573단계는 S571단계에서 산출된 거리가 가장 큰 통합 점군데이터부터 순차적으로 제거하여 복셀 단위로 다운샘플링을 수행할 수 있다.
다시 도 5를 참조하면, 점군데이터 통합 처리 장치(100)는 최상위층의 복셀들 각각에 대해 다운샘플링이 완료되면(S580-Yes), 다운샘플링된 통합 점군데이터를 토공 현장의 정사 영상 내 RGB 정보와 매칭하여 저장부(140)에 저장할 수 있다(S590).
그리고, 점군데이터 통합 처리 장치(100)는 S590단계에서 RGB 정보와 매칭된 통합 점군데이터를 기반으로 TIN 지형을 작성하고 텍스쳐를 매칭하여 저장부(140)에 저장할 수 있다(S595). S595단계에서 저장된 텍스쳐가 매칭된 TIN 지형은 다른 설계툴에서 토공 현장의 정보를 제공할 때 사용될 수 있다.
이상에서, 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합되거나 결합되어 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 그 모든 구성요소들이 각각 하나의 독립적인 하드웨어로 구현될 수 있지만, 각 구성 요소들의 그 일부 또는 전부가 선택적으로 조합되어 하나 또는 복수 개의 하드웨어에서 조합된 일부 또는 전부의 기능을 수행하는 프로그램 모듈을 갖는 컴퓨터 프로그램으로서 구현될 수도 있다. 그 컴퓨터 프로그램을 구성하는 코드들 및 코드 세그먼트들은 본 발명의 기술 분야의 당업자에 의해 용이하게 추론될 수 있을 것이다. 이러한 컴퓨터 프로그램은 컴퓨터가 읽을 수 있는 저장매체(Computer Readable Media)에 저장되어 컴퓨터에 의하여 읽혀지고 실행됨으로써, 본 발명의 실시예를 구현할 수 있다.
한편, 이상으로 본 발명의 기술적 사상을 예시하기 위한 바람직한 실시 예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 이와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용에만 국한되는 것이 아니며, 기술적 사상의 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대해 다수의 변경 및 수정 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주하여야 할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
100: 점군데이터 통합 처리 장치
110: 통신 인터페이스부
120: 사용자 인터페이스부
130: 표시부
140: 저장부
150: 메모리
160: 프로세서

Claims (11)

  1. (A) 전자장치가, UAV(Unmanned Aerial Vehicle)로 토공 현장을 측량하여 획득한 UAV 점군데이터와 UGV(Unmanned Ground Vehicle)로 토공 현장을 측량하여 획득한 UGV 점군데이터(이하, '통합 점군데이터'라 한다)를 3차원 공간에 표시하는 단계;
    (B) 상기 전자장치가, 복셀 내 잔존할 점군데이터의 개수를 점군데이터 밀도로 설정하는 단계;
    (D) 상기 통합 점군데이터가 표시된 3차원 공간에 다수의 복셀들을 생성하는 단계;
    (C1) 상기 (D) 단계에서 생성된 다수의 복셀들 각각에 대하여, 복셀의 중심점과 복셀에 위치하는 N개(N은 1이상의 자연수)의 통합 점군데이터 간의 거리를 산출하는 단계; 및
    (C2) 상기 다수의 복셀들 각각에 대하여, 상기 (C1) 단계에서 산출된 N개의 거리와 상기 (B)단계에서 설정된 점군데이터 밀도에 기초하여 다운샘플링하는 단계;를 포함하며,
    상기 점군데이터 밀도를 설정하는 단계(B)는
    (B1) 사용자인터페이스(120)을 통해 복셀의 스케일를 조정하는 단계;
    (B2) 설정된 스케일에 해당하는 다수의 복셀을 층단위로 생성하는 단계;
    (B3) 복셀의 스케일과 점군데이터의 밀도를 설정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 토공 현장의 점군데이터 통합 처리 방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 (C2) 단계는,
    상기 다수의 복셀들 각각에 대하여, 최대 상기 점군데이터 밀도에 해당하는 점군데이터가 남도록 다운샘플링하는 것을 특징으로 하는 토공 현장의 점군데이터 통합 처리 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 (C2) 단계는,
    상기 다수의 복셀들 각각에 대하여, 상기 (C1) 단계에서 산출된 거리가 가장 큰 통합 점군데이터부터 순차적으로 제거하여 다운샘플링하는 것을 특징으로 하는 토공 현장의 점군데이터 통합 처리 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    (E) 상기 다운샘플링된 통합 점군데이터를 상기 토공 현장의 정사 영상 내 RGB 정보와 매칭하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 토공 현장의 점군데이터 통합 처리 방법.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
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