KR20110054614A - Mobile system for recogning position of mobile device and method for estimating position - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 실내를 주행하는 이동체의 위치를 인식하는 이동 시스템 및 위치 추정 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 천정 및 벽면 전방위 영상을 동시에 입력 받아 이동체의 위치를 인식하여 이동체를 제어하는 이동 시스템 및 위치 추정 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a movement system and a position estimating method for recognizing the position of a moving object traveling indoors. It is about an estimation method.
청소 및 보안 감시 등의 다양한 기능을 수행하는 이동체는 실내 공간상에서 안전하고 정확한 자동 주행을 위해 정확한 위치 인식을 필요로 한다. 이동체 위치 인식 방법은 다양한 센서를 사용하여 시도되고 있으며, 센서 가격 대비 성능이 우수한 카메라 영상 장치에 의한 위치 인식이 증가하고 있는 추세이다.Moving objects that perform various functions such as cleaning and security monitoring require accurate location recognition for safe and accurate automatic driving in indoor spaces. Moving object position recognition methods have been attempted using various sensors, and position recognition by camera imaging apparatuses having excellent performance compared to sensor prices is increasing.
최근 천정의 특징점을 카메라로 인식하여 주행 지도를 생성하고, 로봇의 위치를 추정하는 천정 특징점을 이용한 위치 인식 방법은 구현의 편리성으로 인해 주목받고 있다. 이러한 천정 위치 인식 방법은 실내 공간상에서 천정이 통상적으로 바닥면과 일정한 높이상에 존재하기 때문에 하나의 카메라에 의해 입력된 천정 특징점을 2차원 영상 처리만으로 손쉽게 주행 지도를 생성한다. 하지만 종래 천정 위치 인식 방법은 천정 카메라가 광각 렌즈를 사용하더라도 카메라 인식 범위가 한정적이기 때문에 로봇을 중심으로 인식 가능 영역이 한정되며, 인식 범위안에 천정 특징점이 존재하지 않을 경우 이동체의 위치 오차가 발생하기 때문에 천정 특징점이 단조롭거나 카메라 인식 영역보다 넓은 실내 공간 영역에서 적용이 어려운 문제점을 수반한다.Recently, a location recognition method using a ceiling feature point for generating a driving map by recognizing the ceiling feature point with a camera and estimating the position of the robot has attracted attention due to the convenience of implementation. In the ceiling position recognition method, since the ceiling is generally present on a floor and a predetermined height in an indoor space, a driving map can be easily generated using only two-dimensional image processing of a ceiling feature point input by one camera. However, in the conventional ceiling position recognition method, even if the ceiling camera uses a wide-angle lens, the recognition range of the robot is limited because the camera recognition range is limited, and the position error of the moving object occurs when the ceiling feature point does not exist within the recognition range. Therefore, it is difficult to apply in the indoor space area where the ceiling feature points are monotonous or wider than the camera recognition area.
본 발명은 하나의 카메라를 통해 천정과 벽면 전방위 영상을 동시에 입력 받아 이동체의 위치와 지도 작성의 정밀도를 향상시키고, 인식 범위를 확장시킬 수 있는 이동 시스템 및 방법을 제공한다.The present invention provides a mobile system and method capable of simultaneously receiving a ceiling and a wall omnidirectional image through a single camera to improve the position of the moving object and the accuracy of the map making and to extend the recognition range.
또한 본 발명은 하나의 카메라를 통해 천정과 벽면 전방위 영상을 동시에 입력 받아 넓은 실내 공간상에서 신뢰성이 있는 이동체의 위치와 주행 지도를 생성하는 이동 시스템 및 방법을 제공한다. In addition, the present invention provides a mobile system and method for receiving a ceiling and a wall omnidirectional image simultaneously through a single camera to generate a reliable position and driving map of a moving object in a large indoor space.
또한 본 발명은 하나의 카메라를 통해 천정과 벽면 전방위 영상을 동시에 입력 받아 천정 특징점이 적거나 없는 영역에서 벽면의 수직선을 추적하여 이동체의 위치를 추정하여 주행 지도를 생성하는 이동 시스템 및 방법을 제공한다. The present invention also provides a mobile system and a method for generating a driving map by estimating the position of a moving object by tracking a vertical line of a wall in an area having little or no ceiling feature points by simultaneously receiving a ceiling and a wall omnidirectional image through a single camera. .
본 발명의 일실시예에 따른 이동 시스템은 이동체를 구동시키는 구동부와, 상기 구동부를 제어하기 위한 제어 정보를 제공하는 센서부와, 천정/벽면 전방위 영상을 촬상하도록 바닥면으로부터 수직한 방향으로 설치된 천정/벽면 전방위 영상 입력 장치 및 상기 천정/벽면 전방위 영상 입력부에 의해 촬상된 천정/벽면 전방위 영상의 특징 정보를 이용하여 상기 이동체의 위치를 추정하고, 상기 추정된 위치 정보를 이용하여 상기 구동부를 제어하는 이동체 제어부를 포함한다.According to an exemplary embodiment of the present invention, a moving system includes a driving unit for driving a moving body, a sensor unit providing control information for controlling the driving unit, and a ceiling installed in a vertical direction from a floor to capture a ceiling / wall omnidirectional image. Estimating the position of the moving object by using feature information of the ceiling / wall omnidirectional image captured by the wall omnidirectional image input device and the ceiling / wall omnidirectional image input unit, and controlling the driving unit using the estimated position information. It includes a moving body control unit.
본 발명에 따르면, 상기 천정/벽면 전방위 영상 입력 장치는 중앙에 구멍이 뚫린 볼록형 반사 거울과, 상기 반사 거울의 중앙 구멍에 장착되는 광각 렌즈와, 상기 반사 거울을 카메라로부터 일정한 거리상에 위치시키는 렌즈 지지대로 구성되는 렌즈 어댑터 및 상기 렌즈 어댑터가 전방에 장착되고, 상기 천정/벽면 전방위 영상을 촬상하는 카메라를 포함하고, 상기 바닥면과 수직한 방향으로 상기 이동체의 상단에 설치된다. According to the present invention, the ceiling / wall omnidirectional image input device includes a convex reflection mirror having a hole in the center, a wide-angle lens mounted at the center hole of the reflection mirror, and a lens support for positioning the reflection mirror at a predetermined distance from the camera. The lens adapter and the lens adapter is mounted to the front, including a camera for capturing the ceiling / wall omnidirectional image, and is installed on the upper end of the movable body in a direction perpendicular to the bottom surface.
또한 본 발명의 일실시예에 따른 위치 추정 방법은 천정/벽면 전방위 영상 입력 수단을 통해 천정 및 벽면 전방위 영상을 동시에 획득하는 영상 획득 단계와, 상기 획득된 천정 및 벽면 전방위 영상으로부터 특징점 및 특징선을 추출하는 영상 특징 추출 단계 및 상기 추출된 특징에 따라 이동체의 위치 추정 방식을 선택하여 상기 이동체의 위치를 추정하는 환경에 따른 위치 추정 단계를 포함한다. In addition, the position estimation method according to an embodiment of the present invention is an image acquisition step of simultaneously acquiring the ceiling and the wall omnidirectional image through the ceiling / wall omnidirectional image input means, and the feature points and feature lines from the obtained ceiling and wall omnidirectional image An image feature extraction step of extracting and a position estimation step according to an environment for estimating the position of the moving object by selecting a position estimation method of the moving object according to the extracted feature.
또한 본 발명의 일측면에서 상기 영상 특징 추출 단계는 상기 획득된 천정 영상의 중심에 수렴하는 수직 특징선을 검출하는 단계와, 상기 이동체의 위치 변화에 따른 수직 특징선을 추적하여 강인한 수직 특징선을 검증하는 단계와, 천정 영역의 광각 렌즈의 왜곡을 보정하는 단계와, 상기 보정된 천정 영상으로부터 천정 특징점을 추출하는 단계 및 상기 추출된 벽면 수직 특징선과 상기 천정 특징점으로 이루어진 이동체 위치 특징 데이터를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.In addition, in one aspect of the present invention, the image feature extraction step includes detecting a vertical feature line converging to the center of the acquired ceiling image, and tracking the vertical feature line according to a change in the position of the moving object to obtain a strong vertical feature line. Verifying, correcting distortion of the wide-angle lens of the ceiling area, extracting ceiling feature points from the corrected ceiling image, and generating moving object position feature data comprising the extracted wall vertical feature lines and the ceiling feature points. It may include a step.
또한 본 발명의 일측면에서 상기 환경에 따른 위치 추정 단계는 상기 천정 특징점이 존재하는 경우 상기 천정 특징점을 추적하여 상기 이동체의 위치를 추정하고, 상기 천정 특징점이 존재하지 않는 경우 상기 벽면 수직 특징선의 방위각 변화량을 추적하여 상기 이동체의 위치를 추정할 수 있다. In addition, in one aspect of the present invention, the position estimation step according to the environment may estimate the position of the moving object by tracking the ceiling feature point when the ceiling feature point exists, and the azimuth angle of the wall vertical feature line when the ceiling feature point does not exist. The change amount can be tracked to estimate the position of the moving object.
또한 본 발명의 일측면에서 상기 수직 특징선을 검증하는 단계는 상기 검출 된 수직 특징선이 수직선 데이터베이스에 등록된 선이 아닌 경우 상기 수직선 데이터베이스에 등록하는 단계와, 촬영 위치 변화 후에 상기 수직 특징선이 존재하지 않는 경우, 상기 수직선 데이터베이스에서 삭제하는 단계 및 촬영 위치 변화 후에 상기 수직 특징선이 존재하는 경우, 상기 수직선의 방위각 및 위치 좌표를 측정하는 단계를 포함할 수 있다.In addition, verifying the vertical feature line in one aspect of the present invention includes registering the vertical feature line in the vertical line database when the detected vertical feature line is not a line registered in a vertical line database, If not present, the method may include deleting from the vertical line database and measuring the azimuth and position coordinates of the vertical line when the vertical feature line exists after the photographing position change.
또한 본 발명의 일측면에서 상기 환경에 따른 위치 추정 단계는 상기 천정 특징점이 존재하는지 여부를 판단하는 단계와, 상기 천정 특징점이 존재하면, 상기 천정 특징점의 물리 좌표 위치를 보정하는 단계와, 상기 천정 특징점이 존재하지 않으면, 수직 특징점으로부터 이동체의 회전 변화량을 측정하는 단계 및 주행 기록계 변화량과 이동체 회전 변화량 측정에 의한 위치를 보정하는 단계를 포함할 수 있다. In addition, in one aspect of the present invention, the position estimation step according to the environment includes determining whether the ceiling feature point exists, correcting the physical coordinate position of the ceiling feature point if the ceiling feature point exists, and If the feature point does not exist, the method may include measuring the rotation change amount of the moving object from the vertical feature point, and correcting the position by measuring the odometer change amount and the moving object rotation change amount.
또한 본 발명의 일측면에서 상기 천정 특징점과 벽면 수직 특징선을 동시에 주행 지도상에 기록하는 주행 지도 작성 단계를 더 포함할 수 있다. In addition, the present invention may further include a driving map making step of simultaneously recording the ceiling feature points and the wall vertical feature lines on the driving map.
또한 본 발명의 일측면에서 상기 추정된 이동체의 위치 정보를 이용하여 상기 이동체의 구동을 제어하는 단계를 더 포함할 수 있다.In another aspect of the present invention, the method may further include controlling driving of the moving object using the estimated position information of the moving object.
본 발명에 따르면, 이동체가 처한 환경에서 얻은 천정 영상의 자연 표식 또는 인공 표식으로부터 이동체의 위치를 추정하고, 이동체가 처한 환경 변화나 특징점이 부족한 천정 영상을 취득한 경우 벽면상의 수직 특징선 지도를 기반으로 이동체의 위치를 보정함으로써 이동체의 위치 추정 및 지도 작성을 보다 정확하게 수행 할 수 있다. According to the present invention, when the position of the moving object is estimated from the natural or artificial markings of the ceiling image obtained in the environment in which the moving object is located, and the ceiling image lacking the environmental change or the feature point of the moving object is obtained, based on the vertical feature line map on the wall. By correcting the position of the moving object, it is possible to more accurately perform the position estimation and the mapping of the moving object.
또한 본 발명에 따르면, 천정 영상뿐만 아니라 벽면 전방위 영상을 동시에 입력 받음으로써 지도 작성 범위를 확장시킬 수 있다. In addition, according to the present invention, the mapping range can be extended by simultaneously receiving not only the ceiling image but also the wall omnidirectional image.
또한 본 발명에 따르면, 하나의 카메라에 의해 구현 가능함으로써 저렴한 제조 단가와 제조 과정을 단순화시킬 수 있다. In addition, according to the present invention, since it can be implemented by a single camera it is possible to simplify the manufacturing cost and manufacturing process cheap.
이하 첨부된 도면들을 참조하여 이동체의 위치를 인식하는 이동 시스템 및 방법을 상세하게 설명하기로 한다. 다만, 본 발명이 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.Hereinafter, a moving system and a method for recognizing a position of a moving object will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to or limited by the embodiments. Like reference numerals in the drawings denote like elements.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 이동 시스템의 구성을 나타내는 도면이다.1 is a view showing the configuration of a mobile system according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 이동 시스템(100)은 천정/벽면 전방위 영상 입력 장치(110) 및 이동체 구동 제어 장치(120)로 구성되며, 천정/벽면 전방위 영상 입력 장치(110)로부터 입력된 천정/벽면 전방위 영상을 이용하여 이동체의 위치를 인식하여 이동체의 구동을 제어한다.Referring to FIG. 1, the
천정/벽면 전방위 영상 입력 장치(110)는 천정과 벽면의 광을 집적하는 렌즈 어댑터(111)와 입력된 영상을 획득하는 카메라(115)를 포함하고, 바닥면과 수직한 방향으로 상기 이동체의 상단에 설치된다. The ceiling / wall omnidirectional
도 2는 도 1에 도시된 천정/벽면 전방위 영상 입력 장치의 구조를 나타내는 도면이다.FIG. 2 is a diagram illustrating a structure of a ceiling / wall omnidirectional image input device shown in FIG. 1.
도 2를 참조하면, 렌즈 어댑터(111)는 천정과 벽면 전방위 영상을 동시에 카메라(115)로 수광하는 역할을 담당하며, 중앙에 구멍이 뚫린 볼록형 반사 거울(112)과, 반사 거울(112)의 중앙 구멍에 장착되는 광각 렌즈(113)와 반사 거울(112)을 카메라(115)로부터 일정한 거리상에 위치시키는 렌즈 지지대(114)로 구성된다. Referring to FIG. 2, the
렌즈 어댑터(111)는 카메라(115)의 정면에 바닥과 수직한 방향으로 볼록형 반사 거울(112)을 장착하여 카메라(115)의 중심축을 기준으로 360도 전방위의 벽면 및 바닥면의 영상을 반사시켜 카메라(115)에 제공한다. 이때 볼록형 반사 거울(112)에는 중심부를 관통하는 구멍이 뚫려 있으며, 상기 구멍에 광각 렌즈(113)가 장착되어 천정으로부터 입사되는 넓은 범위의 영상을 광각 렌즈(113)를 통해 수광한 후 카메라(115)에 제공한다. 일례로 블록형 반사 거울(112)는 쌍곡선 형태이며, 광각 렌즈(113)는 비구면 광각 렌즈를 사용하여 천정/벽면 전방위 영상 입력 장치(110)의 영상 인식 범위를 확대할 수 있다. The
도 3은 영상 인식 범위를 나타내는 도면이다. 3 is a diagram illustrating an image recognition range.
도 3을 참조하면, 천정/벽면 전방위 영상 입력 장치(110)는 천정 렌즈 인식 영역 및 전방위 렌즈 인식 영역에 대한 천정/벽면 전방위 영상을 입력 받는다. 일례로 천정 시야각은 120도이고, 벽면 시야각은 벽면을 바라보는 방향으로 60도 이내의 360도의 전방위 방향에 대한 시야각을 가질 수 있다. Referring to FIG. 3, the ceiling / wall omnidirectional
카메라(115)는 렌즈 어댑터(111)에 의해 수광된 광을 영상으로 변환하기 위 하여 집광 렌즈와 영상 촬상 장치와 영상을 저장하여 영상 처리부에 전달해주는 영상 캡쳐 장치로 구성된다. 일례로 카메라(115)는 근적외선의 감지가 가능한 카메라를 사용할 수 있으며, 가시광선 대역과 근적외선 대역의 광을 모두 획득할 수 있다. The
이동체 구동 제어 장치(120)는 바퀴 또는 다리 등의 이동 주행을 위한 구동부(121), 추락 방지나 충돌 방지를 위한 제어 정보를 제공하는 센서부(122), 천정/벽면 전방위 영상 입력 장치(110)로부터 촬상된 천정/벽면 전방위 영상 특징 정보를 이용하여 이동체의 위치를 추정하고, 추정된 위치 정보를 이용하여 구동부(121)를 제어하는 이동체 제어부(123)를 포함한다. The moving object
이와 같이, 본 발명에 따른 이동 시스템은 이동체가 처한 환경에서 얻은 천정 영상의 자연 표식 또는 인공 표식으로부터 이동체의 위치를 추정하고, 이동체가 처한 환경 변화나 특징점이 부족한 천정 영상을 취득한 경우 벽면상의 수직 특징선 지도를 기반으로 이동체의 위치를 보정함으로써 이동체의 위치 추정 및 지도 작성을 보다 정확하게 수행할 수 있다. As described above, the moving system according to the present invention estimates the position of the moving object from the natural mark or the artificial mark of the ceiling image obtained in the environment in which the moving object is located, and acquires the ceiling image lacking the environmental change or the feature point of the moving object. By correcting the position of the moving object based on the line map, the position estimation and the mapping of the moving object can be performed more accurately.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 이동체의 위치 추정 및 주행 지도 작성 방법의 동작 순서를 도시한 플로우차트이다.4 is a flowchart illustrating an operation procedure of a method of estimating a moving object and generating a driving map according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 단계(S410)에서 천정/벽면 전방위 영상 입력 장치(110)는 천정 영상 및 벽면 전방위 영상을 동시에 획득한다. 상기 천정 영상은 획득된 영상의 카메라 원점을 기준으로 원형 천정 영상 영역에 위치하며, 상기 벽면 전방위 영상은 상기 천정 영상 영역의 바깥쪽으로 원형 벽면 영상 영역에 위치 한다. 일례로 단계(S410)에서 천정/벽면 전방위 영상 입력 장치(110)는 천정 시야각 90도, 벽면 시야각 45도 내지 360도 전방위 시야각의 영상을 한 프레임의 영상으로 획득할 수 있다. 1 to 4, in step S410, the ceiling / wall omnidirectional
도 7은 획득된 천정/벽면 전방위 영상의 일례를 나타내는 도면이다.7 is a diagram illustrating an example of an acquired ceiling / wall omnidirectional image.
도 7을 참조하면, 상기 획득된 영상은 원의 바깥쪽 영역은 천정 영역과 벽면 전방위 영역이 하나의 영상 데이터상에 존재한다. 상기 벽면 영상은 영상의 중심으로부터 바깥쪽 방향으로 벽면의 높이가 증가하는 방향으로 촬상되며, 벽면의 수직선은 영상의 중심점으로 수렴하는 방향으로 촬상된다. 원의 안쪽 영역은 이동체로부터 높이가 2.5m인 천정 영상 영역이며, 직경 2.5m상의 천정 영상이 원형 영역 안에 촬상된다. 벽면 상의 수직선은 영상의 바깥쪽으로 높이가 증가하지만 천정 영역 하에서는 영상의 중심을 향해 높이가 증가하게 촬상된다. 하지만 수직선은 이동체로부터 근접거리일 경우 천정 영역과 벽면 영역에 동시에 촬상되며, 영상 중심점을 중심으로 같은 방위상에 존재한다. Referring to FIG. 7, in the acquired image, a ceiling region and a wall omnidirectional region exist on one image data in the outer region of the circle. The wall image is captured in a direction in which the height of the wall increases in an outward direction from the center of the image, and a vertical line of the wall is captured in a direction converging to the center point of the image. The inner region of the circle is a ceiling image area of 2.5 m in height from the moving object, and a ceiling image of 2.5 m in diameter is captured in the circular area. Vertical lines on the wall are picked up to increase outward from the image but increase in height toward the center of the image under the ceiling area. However, when the vertical line is close to the moving object, the vertical line is simultaneously imaged in the ceiling area and the wall area, and exists in the same orientation about the image center point.
단계(S420)에서 이동체 제어부(123)는 상기 획득된 천정 영상 및 벽면 전방위 영상으로부터 영상 특징을 추출한다. 즉, 단계(S420)에서 이동체 제어부(123)는 상기 획득된 천정 영상으로부터 천정 특징점을 추출하고, 상기 벽면 전방위 영상으로부터 벽면 수직 특징선을 추출한다.In operation S420, the
도 5는 영상 특징 추출 단계의 동작을 구체화한 일례를 나타내는 도면이다.5 is a diagram illustrating an example of an operation of an image feature extraction step.
도 5를 참조하면, 단계(S510)에서 이동체 제어부(123)는 상기 획득된 천정/벽면 전방위 영상으로부터 천정 영역을 추출하고(S511), 천정 영상 왜곡을 보정한 다(S512). 즉, 단계(S510)는 이동체 제어부(123)가 광각 렌즈(113)에 의해 발생된 렌즈 왜곡 영상상에서 천정 영상 영역을 추출하고, 상기 추출된 천정 영상 영역의 광각 렌즈 왜곡을 보정하는 천정 영상 보정 단계이다. Referring to FIG. 5, in operation S510, the moving
단계(S520)에서 이동체 제어부(123)는 상기 보정된 천정 영상으로부터 천정 특징점을 추출한다. 즉, 단계(S520)에서 이동체 제어부(123)는 상기 보정된 천정 영상으로부터 천정 영역의 윤곽선과 꼭지점 정보를 추출하는 영상 처리 알고리즘에 의해 천정 특징점을 추출한다. 상기 천정 특징점은 천정 영역의 시야각의 한계에 의해 일정 영역만 관측할 수 있기 대문에 관측이 되지 않으면 추측 항법 알고리즘에 의해 계산되며, 상기 추측 항법은 센서의 누적 오차에 의해 추측 항법의 이동 거리가 길어지면 센서 오차의 누적에 의해 위치 오차가 커질 수 있다. 한편, 벽면 전방위 영상의 경우 벽면으로부터 이동체의 거리가 멀어지더라도 벽면의 크기는 감소하지만 시야에서 사라지지 않기 때문에 벽면의 시야 거리의 한계 문제는 카메라 영상 센서의 분해능을 향상시킴으로써 해소될 수 있다. 벽면 전방위 영상을 기준으로 추측 방법을 적용하면, 센서의 누적 오차가 벽면 전방위 영상으로부터 추출된 방위 오차 이내에 수렴하기 때문에 위치 오차가 크게 감소한다. In operation S520, the moving
단계(S530)에서 이동체 제어부(123)는 상기 획득된 천정/벽면 전방위 영상으로부터 영상 중심에 수렴하는 선 성분을 검출하고(S531), 상기 검출된 선 성분이 천정 영상과 벽면 영상에 동시에 존재하는지 여부를 판단한다. 즉, 단계(S530)는 이동체 제어부(123)가 상기 획득된 천정/벽면 영상으로부터 영상 중심에 수렴하는 수직 특징선을 검출하는 수직 특징선 검출 단계이다. In operation S530, the moving
상기 검출된 선 성분이 상기 천정 영상과 벽면 영상에 동시에 존재하는 경우, 단계(S540)에서 이동체 제어부(123)는 기존 DB에 등록된 선인지 여부를 판단하고(S541), 등록되지 않은 선인 경우 수직선 DB에 등록하고(S542), 등록된 선인 경우 촬영 위치 변화 후에도 선이 존재하는지 여부를 판단하고(S543), 상기 촬영 위치 변화 후에도 선이 존재하지 않은 경우 상기 수직선 DB에서 정보를 삭제하고(S544). 상기 촬영 위치 변화 후에도 선이 존재하는 경우 수직선의 방위각, 위치 좌표를 측정한다. 즉, 단계(S540)는 이동체 제어부(123)가 수직 특징선 검출 단계(S530)에서 검출된 수직선 정보를 상기 수직선 DB에 임시 저장하며, 이동체가 이동할 때 지속적으로 추적하여 일정한 이동위치 변경 이후에도 수직선이 존재할 경우 강인한 수직 특징선으로 인식하여 상기 수직선 DB상에 저장하는 수직 특징선 검증 단계이다. When the detected line component is present in the ceiling image and the wall image at the same time, in step S540, the moving
단계(S550)에서 이동체 제어부(123)는 상기 추출된 천정 특징점 정보 및 상기 검증된 수직 특징선 정보를 이용하여 이동체 위치 특징 데이터를 생성한다. 즉, 단계(S550)에서 이동체 제어부(123)는 상기 추출된 천정 특징점 정보와 상기 벽면 수직 특징선 정보를 함께 이동체 위치 특징 데이터로 묶음으로써 한 프레임의 입력 영상으로부터 한 세트의 이동체의 위치 특징 데이터를 생성한다. In operation S550, the moving
단계(S430)에서 이동체 제어부(123)는 상기 추출된 영상 특징을 이용하여 환경에 따른 이동체의 위치 추정을 한다. 즉, 단계(S430)에서 이동체 제어부(123)는 위치 추정 방법을 선택하고(S431), 상기 선택된 위치 추정 방법에 따라 천정 특징점을 이용하여 위치를 추정하거나(S432), 벽선 수직선을 이용하여 위치를 추정한 다(S433).In operation S430, the moving
단계(S440)에서 이동체 제어부(123)는 상기 추정된 이동체의 위치에 따라 주행 지도를 작성한다. In step S440, the moving
도 6은 환경에 따른 이동체 위치 추정 단계 및 주행 지도 작성 단계를 구체화한 일례를 나타내는 도면이다.FIG. 6 is a diagram illustrating an example in which a moving object position estimating step and a traveling map preparation step according to an environment are specified.
도 6을 참조하면, 단계(S430)에서 이동체 제어부(123)는 상기 이동체 위치 특징 데이터로부터 천정 특징점이 존재하는지 여부를 판단하고(S611), 천정 특징점이 존재하면 천정 특징점의 물리 좌표 위치를 보정하고(S612), 천정 특징점이 존재하지 않으면 수직 특징선으로부터 이동체 회전 변화량을 측정하고(S613), 주행 기록계(Odometer) 변화량과 이동체 회전 변화량 추정에 의한 위치를 보정한다(S614). 즉, 단계(S430)에서 이동체 제어부(123)는 상기 천정 영역상의 특징점을 관측하여 상기 천정 특징점이 존재하는 경우에 천정 특징점 기반으로 이동체의 위치를 추정하고, 상기 천정 특징점이 없고 넓고 단조로운 공간 또는 조명 변화에 의해 특징점이 소실된 환경에서 벽면 전방위 수직 특징선의 방위각 변화량을 추적하여 이동체의 위치를 추정할 수 있다. Referring to FIG. 6, in step S430, the moving
단계(S440)에서 이동체 제어부(123)는 지도 DB상에서 유사한 특징점이 검색되는지 여부를 판단하고(S615), 상기 유사한 특징점이 검색되지 않은 것으로 판단된 경우 지도상에 새로운 특징점 및 수직 특징선을 저장하고(S616), 상기 유사한 특징점이 검색된 것으로 판단된 경우 이동체의 위치를 추정하여(S167) 주행 지도를 작성한다. In operation S440, the moving
단계(S450)에서 이동체 제어부(123)는 상기 추정된 이동체의 위치 정보를 이용하여 상기 이동체의 구동을 제어한다. 이때, 이동체 제어부(123)는 바퀴 엔코더 정보를 단계(S614)의 위치 보정 시 제공할 수 있다.In operation S450, the moving
이와 같이, 본 발명에 따른 이동체의 위치 추정 방법은 이동체가 처한 환경에서 얻은 천정 영상의 자연 표식 또는 인공 표식으로부터 이동체의 위치를 추정하고, 이동체가 처한 환경 변화나 특징점이 부족한 천정 영상을 취득한 경우 벽면상의 수직 특징선 지도를 기반으로 이동체의 위치를 보정함으로써 이동체의 위치 추정 및 지도 작성을 보다 정확하게 수행할 수 있다. As described above, the method of estimating the position of the moving object according to the present invention estimates the position of the moving object from the natural or artificial markings on the ceiling image obtained in the environment in which the moving object is located, and acquires the ceiling image lacking the environmental change or the feature point of the moving object. By correcting the position of the moving object based on the vertical feature line map of the image, the position estimation and the mapping of the moving object can be performed more accurately.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. As described above, the present invention has been described by way of limited embodiments and drawings, but the present invention is not limited to the above embodiments, and those skilled in the art to which the present invention pertains various modifications and variations from such descriptions. This is possible.
그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be determined not only by the claims below but also by the equivalents of the claims.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 이동 시스템의 구성을 나타내는 도면이다.1 is a view showing the configuration of a mobile system according to an embodiment of the present invention.
도 2는 도 1에 도시된 천정/벽면 전방위 영상 입력 장치의 구조를 나타내는 도면이다.FIG. 2 is a diagram illustrating a structure of a ceiling / wall omnidirectional image input device shown in FIG. 1.
도 3은 영상 인식 범위를 나타내는 도면이다. 3 is a diagram illustrating an image recognition range.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 이동체의 위치 추정 및 주행 지도 작성 방법의 동작 순서를 도시한 플로우차트이다. 4 is a flowchart illustrating an operation procedure of a method of estimating a moving object and generating a driving map according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 5는 영상 특징 추출 단계의 동작을 구체화한 일례를 나타내는 도면이다.5 is a diagram illustrating an example of an operation of an image feature extraction step.
도 6은 환경에 따른 이동체 위치 추정 단계 및 주행 지도 작성 단계를 구체화한 일례를 나타내는 도면이다.FIG. 6 is a diagram illustrating an example in which a moving object position estimating step and a traveling map preparation step according to an environment are specified.
도 7은 획득된 천정/벽면 전방위 영상의 일례를 나타내는 도면이다.7 is a diagram illustrating an example of an acquired ceiling / wall omnidirectional image.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
100: 이동 시스템100: moving system
110: 천정/벽면 전방위 영상 입력 장치110: ceiling / wall omnidirectional video input device
111: 렌즈 어댑터111: lens adapter
112: 볼록형 반사 거울112: convex reflection mirror
113: 광각 렌즈113: wide angle lens
114: 렌즈 지지대114: lens support
115: 카메라115: camera
120: 이동체 구동 제어 장치120: moving object drive control device
121: 구동부121: drive unit
122: 센서부122: sensor unit
123: 이동체 제어부123: moving object control unit
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