KR20100060549A - 지형지물 인식방법 - Google Patents

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Abstract

휴대 단말기의 위치를 제공하는 GPS부, 지형지물 영상을 촬영하는 카메라부, 상기 카메라부의 방향을 검출할 수 있는 센서부, 각 지형지물의 영상 및 그에 따른 지리정보를 가지고 있는 영상지리정보부, 및 카메라부에서 얻어진 지형지물의 이미지 특징점을 추출하고 영상지리정보부에 저장된 영상 정보와 비교하는 이미지 프로세서부, 및 상기 이미지 프로세서부를 통하여 특정 지형지물을 인식하면, 영상 내 특정 지형지물과 인접하는 주변 지형지물과의 거리 및 방향 데이터와, 영상지리 정보부 내의 지리정보를 비교하여 주변 지형지물을 인식하는 제어부를 구비한 휴대 단말기를 제공한다.
영상 인식, 위치 측정

Description

지형지물 인식방법{Apparatus and Method for Identifying an Object Using Camera}
본 발명은 이동통신 단말기에서의 카메라와 GPS를 이용한 지리정보 제공 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 이동통신단말기의 카메라를 이용하여 지형 지물을 인식하고, 그 지형 지물의 정보를 실사 이미지에 보여 줄 때, 인식된 지형지물의 위치와 사용자가 바라보는 방위 정보를 사용하여 인식된 지형지물 주변의 지형지물에 대한 정보를 제공하는 방법에 관한 것이다. 　
GPS(Global Positioning System)는 미국의 국방성에서 개발한 범세계 측위 시스템으로서, 복수 개의 GPS 위성은 기울임각(inclination angle)이 55°인 6개의 원형 궤도면(circular orbit)에 각각 4개씩 배치되어, 약 12시간의 주기를 가지고 이동하면서 각기 자신의 위치정보신호를 송신하고, GPS 수신기는 복수의 GPS 위성들 중에서 최소한 4개 이상의 GPS 위성으로부터 위치정보신호를 수신하여 GPS 위성 과 자신 사이의 거리 및 GPS 위성의 위치벡터를 검출하며 이를 통해 자신의 위치벡터를 산출한다. GPS 수신기를 구비한 네비게이션 시스템은 GPS 수신기로부터 산출된 자신의 위치벡터를 지도 데이터 상에 매핑시켜 표시하고, 부가 서비스로 지도 상의 현재 위치로부터 사용자의 목적지까지 최단 경로를 알려주는 길안내 서비스를 제공하고 있다. 그래서 사용자들은 이와 같은 네비게이션 시스템을 휴대함으로써 자신의 목적지까지 보다 용이하게 찾아갈 수 있게 되었다.
　
도 1은 종래 기술의 방법을 보인 도면으로, 도면 에 도시된 바와 같이 네비게이션 시스템은 카메라(104)와 일체를 이루며, 사용자의 동작명령을 입력받는 명령 입력부(112)와, GPS 위성이 송신하는 위치정보신호를 수신하는 GPS 수신기(100)와, 지도 데이터를 저장하고 있는 지도 데이터 저장부(108)와, 지자기 센서 및 경사계를 통해 카메라(104)의 방위각 및 경사각을 검출하는 센서부(110)와, 카메라(104)에 캡처된 영상을 처리하는 이미지 프로세서(106)와, 카메라(104)에 촬영되는 영상을 일정 시간 간격으로 캡처하고 그 캡처된 영상 내 각 건물들과 위치정보가 일치하는 건물들을 지도 데이터 저장부(108)에서 검색한 후 서로 매칭시키는 제어부(102)로 구성될 수 있다.
하지만 종래 기술은 여러 지형 지물의 지리정보를 표시해야 할 경우 많은 시간이 걸린다는 단점이 있다. 이 경우 단말은 하나의 지형 지물을 인식하고 지리정보를 표시하고, 다음 지형지물을 인식하고 지리정보를 표시해 줘야 한다. 이론적으 로 지리정보를 표시해야 할 지형지물의 개수가 'n'개이며, 하나의 지형 지물을 인식하는데 걸리는 시간이 't'라고 하면 이때 총 지형지물에 지리 정보를 표시하는데 걸리는 시간은 'n*t' 이다. 하지만 t가 결코 작은 시간이 아니기 때문에 사용자의 입장에서는 관심이 있는 정보를 얻기 위해서 많은 시간을 할애해야 한다.
본 발명의 목적은 GPS로 사용자의 현재 위치를 인식한 후, 카메라를 이용하여 특정 지형지물을 인식하고 인식된 지형지물의 위치정보와 센서로부터 들어오는 카메라의 방향 정보를 사용하여 특정 지형지물 주변의 지리정보를 제공하는 데 있다. 이 경우 초기 지형지물만 인식을 하면 기 저장된 데이터를 활용하여 지형지물에 대한 지리정보를 쉽게 표시해줄 수 있다.
상기 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명의 휴대 단말기는 휴대 단말기의 위치를 제공하는 GPS부, 지형지물 영상을 촬영하는 카메라부, 상기 카메라부의 방향을 검출할 수 있는 센서부, 각 지형지물의 영상 및 그에 따른 지리정보를 가지고 있는 영상지리정보부, 및 상기 카메라부에서 얻어진 지형지물의 이미지 특징점을 추출하고 상기 영상지리정보부에 저장된 영상 정보와 비교하는 이미지 프로세서부 및 상기 이미지 프로세서부를 통하여 특정 지형지물을 인식하면, 영상 내 특정 지형지물과 인접하는 주변 지형지물과의 거리 및 방향 데이터와, 상기 영상지리정보부 내의 지리정보를 비교하여 주변 지형지물을 인식하는 제어부를 구비한다.
이때, 카메라 부는 일정시간 움직이지 않으면 자동으로 영상을 캡처할 수 있다.
또한, 센서부는 지자기 센서를 구비할 수 있다.
영상지리정보부는 상기 지형지물이 너비 및 높이정보를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 지형지물 인식방법은 GPS를 구비하여 현재 휴대 단말기의 위치를 인식하는 단계, 카메라로 지형지물 영상을 촬영하는 단계, 센서를 이용하여 카메라의 방향을 검출하는 단계, 카메라에서 촬영된 지형지물의 이미지의 특징점을 추출하고 휴대 단말기의 위치 상에서 카메라 방향으로 위치하는 지형지물의 영상정보와 비교하는 단계, 및 특정 지형지물을 인식하면, 영상 내 특정 지형지물과 인접하는 주변 지형지물과의 거리 및 방향 데이터와, 상기 영상지리정보부 내의 지리정보를 비교하여 주변 지형지물을 인식하는 단계를 구비한다.
본 발명에 따르면, 사용자의 특정한 행동 명령 없이 단순히 지형지물을 촬영하므로 영상을 캡처하고 이에 따라 캡처된 지형지물뿐만 아니라 주변의 지형지물의 지리정보도 실사영상에 매칭 시켜 줌으로 사용자가 쉽게 지형지물을 인식할 수 있다는 이점이 있다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 하기와 같다. 그러나 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
도 2 본 발명의 구성을 나타내는 블록도이다.
도면을 참고하면, 본 발명의 구성은 사용자의 현재 위치를 인식하는 GPS(202), 실사 영상을 인식하는 카메라(203), 단말기 즉, 카메라(203)의 움직임 및 방향을 검출할 수 있는 센서부(204), 캡처된 영상의 특징점을 추출해 영상데이터 저장부(206)에 저장되어 있는 영상 데이터와 비교할 수 있는 이미지프로세서부(205), 각 지형지물의 영상 데이터 및 그에 따른 지리정보를 가지고 있는 영상데이터 저장부(206), 각 파트를 제어하는 제어부(201), 및 실사 영상 및 지리정보를 표시하는 LCD(207)로 구성되어 있다.
GPS(202)는 사용자의 현재 위치를 인식한다. 이 사용자의 위치 정보는 카메라를 통한 영상 인식시에 영상 데이터부에 저장되어 있는 비교할 대상의 데이터 수를 줄이는데 사용된다. 즉, 영상 인식시에 영상 데이터부에 존재하는 모든 데이터와 비교하는 것이 아니라 GPS로 인식된 현재 위치 부근의 데이터만을 인식된 영상과 비교함으로 영상 인식시에 소요되는 시간을 줄여 줄 수 있다.
제어부(201)는 센서부(204)로부터 들어오는 단말기의 움직임 정보를 활용하여 단말기가 일정 시간 동안 움직이지 않았다고 판단될 경우 카메라(203)의 영상을 캡처한다. 상기 캡처된 영상을 이미지 프로세서를 통해 영상데이터 저장부(206)에 기 저장되어 있는 영상 데이터와 비교하여 캡처된 지형지물의 지리정보를 검출한다.
　
센서부(204)는 가속도 센서와 지자기 센서를 포함한다. 상기 센서부(204)는 단말기에 부착되어 있어 단말기, 즉 카메라(203)의 방향을 검출할 수 있으며, 단말기의 자세 측정도 가능하다. 단말기의 자세 정보를 활용하여 단말기의 자세가 일정시간 동안 움직이지 않을 경우 그 시점에서의 카메라에 촬영되는 특정지물에 대해 관심이 있다고 판단하고 제어부는 그 시점의 영상을 캡처한다. 또한 그 시점의 방향을 지자기 센서를 통하여 검출하고 이를 추후 주변 지형지물의 정보 매칭에 활용한다.
　
영상데이터 저장부(206)에는 각 지형지물에 대한 영상 데이터가 저장되어 있으며, 각 지형지물마다 각각의 위치 정보 및 이름 정보를 포함하고 있다. 따라서 카메라(203)로부터 캡처된 특정 지형지물의 영상과 기 저장된 영상과 비교를 하여 캡처된 영상의 이름 및 위치를 검출한다. 특히 영상데이터 저장부는 지형지물의 3D 정보(너비 및 높이 정보)를 포함하고 있어서 카메라(203)를 통해 영상이 인식될 경우 제어부(201)는 기 저장된 너비 정보와 화면에 나타나는 너비 정보를 비교하여 화면에 나타난 너비 정보를 비교하여 스크린의 한 픽셀당 실제 거리가 어느 정도가 되는지 계산한다. 이때 검출된 특정 지형 지물의 위치 정보를 활용하여 영상데이터 저장부(206)에서 그 부근의 지형지물 정보를 검출한다.
　
또한 제어부(201)는 상기 검출된 기준이 되는 지형지물의 위치와 주변 지형지물과의 실제 거리를 계산한다. 후에, 기준 지형지물과 주변 지형지물과의 실제 거리를 화면상의 거리로 변환한다. 이때, 제어부(201)는 기 연산된 한 픽셀당 실제 거리 정보를 활용하여 두 지형지물간의 실제 거리를 화면상의 거리로 변환할 수 있다. 상기 계산된 화면상의 기준 지형지물과의 화면상의 거리 정보를 활용하여 주변 지형 지물의 지리정보를 실사 영상에 매칭한다.
도 3 본 발명의 동작 화면을 나타낸다. GPS가 사용자의 현재 위치를 인식 후, 카메라가 이미지프로세서를 통해 기준이 되는 지형지물인 디지털연구소 건물을 인식하면 제어부는 센서부로부터 들어오는 방향 정보와 영상데이터 저장부에서 불러오는 두 건물의 위치 정보를 활용하여 정보통신연구소라는 표시를 실사 영상에 매칭시킨다.
　
도 4는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따라 카메라 영상과 영상데이터 저장부의 데이터 간에 지형지물에 대한 지리정보의 매칭 방법을 나타낸 순서도이다.
401단계에서 이동통신 단말기 사용자가 이동통신 단말기에 구비되어 GPS를 on하면 GPS는 사용자의 현재 위치를 인식한다.
　
이후 사용자가 카메라를 이용하여 주변의 지형지물을 촬영하는 중에 한 지형지물을 일정기간 동안 촬영을 하면 센서부는 이를 인식하고 (센서를 통해 카메라의 자세가 움직이지 않음을 판별) 제어부는 그 지형지물의 영상을 캡처한다. 이때 정지 판단이 나지 않으면 제어부는 사용자의 관심이 그 지형지물에 있지 않다고 판단을 하고 영상을 캡처하지 않는다.(403단계 내지 407단계)
그후, 409단계에서 제어부가 지형지물의 영상을 캡처하면 이미지프로세서는 그 지형지물의 특징점을 추출한다.
제어부는 상기 추출된 특징점을 영상데이터 저장부에 저장되어 있는 영상 정보와 비교하여 캡처된 지형지물의 지리정보를 불러온다. 이때, 제어부는 사용자의 현재 위치 정보를 활용하여 사용자의 현재 위치 부근에 있는 지형지물에 대한 데이터만을 활용하여 영상 인식에 활용한다. 제어부는 영상데이터 저장부에 저장되어 있는 지형지물의 이름, 위치, 지형지물의 너비 및 높이 정보를 획득하고, 이 과정이 완료되면 상기 지형지물은 기준 지형지물이 된다. (411단계 내지 415단계)
이후 제어부는 기준 지형지물의 너비 및 높이 정보와 스크린상의 너비 및 높이 정보를 비교하여 스크린상에서 한 픽셀이 나타내는 실제 거리를 계산한다. 도5 는 상기 과정을 나타낸다. 디지털연구소가 기준 지형지물로 인식되었을 경우 제어 부는 (xs, ys) 및 ws, ls, hs를 추출하고, 영상데이터 저장부에서 (xr, yr), wr, lr, hr을 로딩한다. 이때, 제어부는 ws, ls, hs　와 wr, lr, hr를 비교하여 스크린의 한 픽셀이 나타내는 실제 거리를 계산한다. 그 후, 제어부는 (xr, yr) 주변의 지형지물 정보인 정보통신연구소의 실제 좌표인 (xr`, yr`), wr`, lr`, hr`을 로딩한다. 이후, distr　과 기 계산된 한 픽셀당 실제 거리 정보를 활용하여 dists를 계산한다. 마지막으로 제어부는 (xs, ys)를 기준으로 사용자의 방위 정보와 dists을 활용하여 (xs`, ys`)를 계산한다. (417단계 내지 425단계)
　
도 6 은 (xs`, ys`)를 계산하는 간단한 개념을 보여 준다. 사용자의 방위 정보가 0인 경우, 즉 사용자가 정북을 바라보고 있는 상태에서 그림 (a)의 경우와 같이 B의 스크린 좌표인 (xs`, ys`)가 A의 스크린 좌표인 (xs, ys)의 좌측에 있는 지형지물이라고 할 때, 사용자의 방위 정보가 180인 경우에는 사용자의 방위 정보가 0인 경우와 달리 지형 지물 B는 화면 상에서 A의 왼편에 위치하여 출력한다. 사용자가 위치와 방향에 따라 기준 지형지물을 중심으로 화면에서 위치하는 주변 지형지물의 위치가 달라지기 때문이다. 상기 방법으로 제어부는 사용자의 방향 정보를 활용하여 간단히 주변 지형지물이 화면상에서 기준 지형지물의 오른편이나 왼편에 위치하는지 알아낼 수 있다.
마지막으로 제어부는 상기 계산된 (xs`, ys`) 좌표에 주변 지형지물의 지리정보를 출력함으로 주변 지형지물의 지리정보를 실사영상에 매칭시킬 수 있다.
한편, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해서 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명하다 할 것이다.
분명히, 청구항들의 범위내에 있으면서 이러한 실시예들을 변형할 수 있는 많은 다양한 방식들이 있다. 다시 말하면, 이하 청구항들의 범위를 벗어남 없이 본 발명을 실시할 수 있는 많은 다른 방식들이 있을 수 있을 것이다.
도 1은 종래 카메라를 이용하여 영상을 인식하는 휴대 단말기의 블록도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 영상인식 휴대단말기의 블록도,
도 3는 본 발명의 일 실시예에 따른 영상인식 휴대단말기가 동작하는 화면,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 영상과 영상데이터 저장부의 데이터 간에 지형지물에 대한 지리정보의 매칭 방법을 나타낸 순서도,
도 5는 도 4에서 실제 지형지물와 촬영된 이미지 간의 크기 비율에 따른 매칭과정을 나타내는 도면, 및
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 정 반대 위치에서 촬영했을 경우 지형지물을 인식되는 화면 도시한 도면이다.

Claims (8)

  1. 휴대 단말기의 위치를 제공하는 GPS부;
    지형지물 영상을 촬영하는 카메라부;
    상기 카메라부의 방향을 검출할 수 있는 센서부;
    각 지형지물의 영상 및 그에 따른 지리정보를 가지고 있는 영상지리정보부; 및
    상기 카메라부에서 얻어진 지형지물의 이미지 특징점을 추출하고 상기 영상지리정보부에 저장된 영상 정보와 비교하는 이미지 프로세서부; 및
    상기 이미지 프로세서부를 통하여 특정 지형지물을 인식하면, 영상 내 특정 지형지물과 인접하는 주변 지형지물과의 크기 및 방향 데이터와, 상기 영상지리정보부 내의 지리정보를 비율로 비교하여 주변 지형지물을 인식하는 제어부를 구비한 휴대 단말기
  2. 제1항에 있어서,
    상기 카메라 부는 일정시간 움직이지 않으면 영상을 캡처하는 휴대 단말기
  3. 제1항에 있어서,
    상기 센서부는 지자기 센서를 구비하는 휴대 단말기
  4. 제1항에 있어서,
    상기 영상지리정보부는 상기 지형지물이 너비 및 높이정보를 포함하는 휴대 단말기.
  5. GPS를 구비하여 현재 휴대 단말기의 위치를 인식하는 단계;
    카메라로 지형지물 영상을 촬영하는 단계;
    센서를 이용하여 카메라의 방향을 검출하는 단계;
    카메라에서 촬영된 지형지물의 이미지의 특징점을 추출하고 휴대 단말기의 위치 상에서 카메라 방향으로 위치하는 지형지물의 영상정보와 비교하는 단계; 및
    특정 지형지물을 인식하면, 영상 내 특정 지형지물과 인접하는 주변 지형지물과의 거리 및 방향 데이터와, 상기 영상지리정보부 내의 지리정보를 비교하여 주변 지형지물을 인식하는 단계를 구비하는 휴대 단말상에서 지형지물 인식방법
  6. 제5항에 있어서,
    상기 카메라 부는 일정시간 움직이지 않으면 영상을 캡처하는 휴대 단말상에서 지형지물 인식방법
  7. 제5항에 있어서,
    상기 센서부는 지자기 센서를 구비하는 휴대 단말상에서 지형지물 인식방법
  8. 제5항에 있어서,
    상기 영상지리정보부는 상기 지형지물이 너비 및 높이정보를 포함하는 휴대 단말상에서 지형지물 인식방법.
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