KR20110063257A

KR20110063257A - 공간정보 생성 시스템 및 그 방법

Info

Publication number: KR20110063257A
Application number: KR1020100034479A
Authority: KR
Inventors: 권승준; 신성웅
Original assignee: 한국전자통신연구원
Priority date: 2009-12-03
Filing date: 2010-04-14
Publication date: 2011-06-10

Abstract

무인 항공기를 이용하여 공간정보를 생성하는 시스템은 무인 항공기가 위치하는 영역의 영역 정보를 수집하고, 무인 항공기가 위치하는 영역의 영상 정보를 취득하여, 영상 정보에 타임코드를 통합한다. 다음, 공간정보 생성 시스템은 영상 정보에 타임코드를 통합한 통합 정보와 영역 정보를 매핑하고, 매핑한 결과를 정사보정하여 정사영상을 포함하는 3차원 공간정보를 생성한다.

Description

공간정보 생성 시스템 및 그 방법{System and method for generating spatial information}

본 발명은 공간정보 생성 시스템 및 그 방법에 관한 것이다. 특히 본 발명은 UAV를 기반으로 3차원 공간정보를 생성하는 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.

항공영상은 사람이 탑승하는 항공기 또는 사람이 탑승하지 않는 항공기를 이용하여 획득되는 유인항공영상 또는 무인항공영상으로 나누어진다.

먼저, 유인항공영상을 이용하는 영상취득시스템은 센서모델링의 과정이 복잡하고 수작업이 많으므로 효율적이지 않다. 또한, 유인항공영상을 이용하는 영상취득시스템은 악천후의 날씨 속에서는 원하는 시간에 원하는 장소에 대한 지형공간정보의 획득이 어려운 단점이 있다.

사람이 탑승하지 않는 항공기는 무인기(Unmanned Aerial Vehicle, 이하 "UAV"라고 함)라고 한다. 이러한, UAV를 이용하는 시스템(이하 "UAV 시스템"라고 함)은 감시 또는 정찰 목적으로 크게 활용되고 있다.

UAV 시스템의 해당 영역은 정찰&감시(Reconnaissance & Surveillance, 이하 "RS"라고 함)를 위한 RS 영역과 통제를 위한 통제영역으로 구분한다.

RS 영역에서 UAV 시스템은 주요 대상(Target)의 정보를 UAV를 이용하여 수집한다. 그러나, RS를 목적으로 운용되고 있는 UAV 시스템에는 수집한 정보를 3차원 지형 정보로 자동 생성하는 처리프로세서가 존재하지 않는다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 UAV를 이용하여 취득한 정보를 3차원 공간정보로 생성하는 공간정보 생성 시스템 및 그 방법을 제공하는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따른, 무인 항공기를 이용하여 공간정보를 생성하는 방법은

상기 무인 항공기가 위치하는 영역의 영역 정보를 수집하는 단계, 상기 무인 항공기가 위치하는 영역의 영상 정보를 취득하고, 상기 영상 정보에 타임코드를 통합하는 단계, 상기 영상 정보에 타임코드를 통합한 통합 정보와 상기 영역 정보를 매핑하는 단계, 그리고 매핑한 결과를 정사보정하여 정사영상을 포함하는 공간정보를 생성하는 단계를 포함한다.

본 발명의 다른 특징에 따른, 무인 항공기를 이용하여 공간정보를 생성하는 시스템은

상기 무인 항공기가 위치하는 영역의 영역 정보를 수집하는 네비게이션, 상기 무인 항공기가 위치하는 영역의 영상 정보를 취득하고, 상기 영상 정보에 타임코드를 통합하는 데이터 취득부, 상기 영상 정보에 타임코드를 통합한 통합 정보와 상기 영역 정보를 매핑하는 데이터 처리부, 그리고 매핑한 결과를 정사보정하여 정사영상을 포함하는 공간정보를 생성하는 공간정보 출력부를 포함한다.

또한 본 발명의 다른 특징에 따른, 무인 항공기를 이용하여 공간정보를 생성하는 시스템은

상기 무인 항공기가 위치하는 영역의 영상 정보를 취득하고, 상기 영상 정보에 타임코드를 통합하는 데이터 취득부, 상기 영상 정보에 타임코드를 통합한 통합 정보와 외부로부터 수신한 영역 정보를 매핑하는 데이터 처리부, 그리고 매핑한 결과를 정사보정하여 정사영상을 포함하는 공간정보를 생성하는 공간정보 출력부를 포함한다.

본 발명의 실시예에 따르면, 지상기준점과 항공삼각측량기법을 적용하는 대신에 GPS/INS와 직접표정(direct orientation) 처리 과정을 토대로 3차원 영상 정보를 생성할 수 있다. 이러한, 공간정보 생성 방법은 지상기준점과 항공삼각측량기법을 토대로 영상 정보를 생성할 때 발생하는 비용과 작업소요시간을 감소시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따르면, UAV 시스템이 취득한 정보를 3차원 공간정보로 생성함으로써, 산불화재나 기름유출과 같은 지상기준점이 없는 긴급상황에서도 지상을 실시간으로 모니터링 할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 공간정보 생성 시스템을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 공간정보 생성 시스템의 구성을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 공간정보 생성 방법을 나타내는 흐름도이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

명세서 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 있는 것을 의미한다.

이하에서는, 본 발명의 실시 예에 따른 공간정보 생성 시스템 및 그 방법에 대하여 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 공간정보 생성 시스템을 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 공간정보 생성 시스템의 구성을 나타내는 도면이다.

도 1에 도시한 바와 같이, 공간정보 생성 시스템은 네비게이션 (navigation)(100), 데이터 취득부(200), 데이처 처리부(300) 및 공간정보 출력부(400)를 포함한다.

네비게이션(100)은 위성 항법 시스템(global positioning system, 이하 "GPS"라고 함)와 관성 항법 시스템(Inertial Navigation System, 이하 "INS"라고 함)을 토대로 해당 영역의 영역 정보를 수집한다. 여기서, 영역 정보는 GPS와 INS의 원시 데이터(raw data)를 포함한다.

본 발명의 실시예에 따른 네비게이션(100)은 무인기(Unmanned Aerial Vehicle, 이하 "UAV"라고 함)와 결합된 형태이며, 이에 한정하지 않는다.

도 2에 도시한 바와 같이, 네비게이션(100)은 지피에스(global positioning system, 이하 "GPS"라고 함) 안테나(110), GPS 수신기(120), 관성 항법 시스템(Inertial Navigation System, 이하 "INS"라고 함)(130), 비행조절기(140) 및 코드 생성기(150)를 포함한다.

GPS 안테나(110)는 UAV의 동체에 위치한다.

GPS 수신기(120)는 GPS 안테나(110)를 통해 GPS 위성 신호를 수신한다.

INS(130)은 자신이 위치하는 UAV의 비행 위치를 감지한다.

비행조절기(140)는 GPS 위성 신호를 토대로 INS(130)에서 감지한 비행 위치의 비행 오차를 보정한다. 이때, 비행조절기(140)는 UAV의 운항 자세, 비행 위치 정보 등을 포함하는 영역 정보를 데이처 처리부(300)로 전달한다. 여기서, 비행 위치 정보는 비행 오차가 보정된 비행 위치에 해당하는 정보이다.

코드 생성기(150)는 특정 정보의 일정한 시간을 표시하거나 위치를 표시하는 기준이 되는 타임 코드(Time code)를 생성한다. 여기서, 타임 코드는 영상 정보 취득과 영상 정보의 송수신 처리에 따른 시간오차를 줄일 수 있다.

데이터 취득부(200)는 자신이 위치하는 영역의 영상 정보를 취득하고, 취득한 영상 정보와 타임 코드를 통합하여 저장한다. 이를 위하여, 데이터 취득부(200)는 취득기(210), 코드 통합기(220) 및 저장부(230)를 포함한다.

취득기(210)는 해당 영역의 영상 정보를 취득하는 수단 예를 들어, 디지털 항공카메라, 레이저 스캐너를 포함한다. 여기서, 디지털 항공카메라는 UAV 항공영상(UAV image sequences) 정보를 취득하는 컴포넌트이며, 레이저 스캐너는 수치표고모델(Digital Elevation Model, 이하 "DEM"이라고 함)정보를 포함하는 레이저 스캐너 정보를 취득하는 컴포넌트이다.

또한, 취득기(210)는 UAV의 카메라 마운트(Camera Mount)에 설치가능하며, 이에 한정하지 않는다.

코드 통합기(220)는 취득기(210)에서 취득한 영상 정보에 해당하는 타임 코드를 저장하거나 부호화하여 통합한다.

저장부(230)는 영상 정보와 타임 코드가 통합된 통합 정보를 저장한다.

데이처 처리부(300)는 통합 정보와 영역 정보를 매핑하는 직접 표정(direct orientation) 처리 과정을 수행한다. 다음, 데이처 처리부(300)는 통합 정보와 영역 정보를 매핑한 매핑 결과를 공간정보 출력부(400)로 전달한다.

공간정보 출력부(400)는 DEM 정보를 토대로 매핑 결과를 정사보정 처리하여 정사영상(true orthophoto)을 포함하는 3차원 공간정보를 생성한다.

본 발명의 실시예에 따른, 공간정보 생성 시스템은 수작업으로 지상기준점(ground control point)을 입력하는 과정 또는 항공삼각측량기법과 같은 복잡한 처리과정이 없이, 3차원 공간 정보를 빠르게 출력할 수 있다.

다음, 본 발명의 실시예에 따른 공간정보 생성 방법을 도 3을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 공간정보 생성 방법을 나타내는 흐름도이다.

먼저, 본 발명의 실시예에 따른 공간정보 생성 시스템은 UAV와 결합된 형태일 수 있으며, 이에 한정하지 않는다. 또한, 공간정보 생성 시스템이 포함하는 영상 정보를 취득하는 수단, GPS 장비(GPS 안테나(110) 및 GPS 수신기(120)), INS(130)는 공간정보 생성 시스템과 분리된 형태일 수 있다.

도 3에 도시한 바와 같이, 공간정보 생성 시스템은 GPS 안테나(110)를 통해 GPS 위성 신호를 수신하고(S301), UAV의 비행 위치를 감지한다(S302). 공간정보 생성 시스템은 GPS 위성 신호를 토대로 감지한 비행 위치의 비행 오차를 보정한다(S303).

공간정보 생성 시스템은 비행 오차가 보정된 비행 위치를 포함하는 위치 정보를 표시하는 기준이 되는 타임 코드를 생성한다(S304).

공간정보 생성 시스템은 디지털 항공카메라, 레이저 스캐너와 같은 수단을 이용하여 자신이 위치하는 영역의 영상 정보를 취득한다(S305). 여기서, 디지털 항공카메라는 UAV 항공영상 정보를 취득하고, 레이저 스캐너는 DEM 정보를 취득한다.

다음, 공간정보 생성 시스템은 취득한 영상 정보에 해당하는 타임 코드를 저장하거나 부호화하여 통합한다(S306). 여기서, 영상 정보에 해당하는 타임 코드를 통합한 정보는 통합 정보이다.

공간정보 생성 시스템은 직접 표정 처리 과정을 수행한다(S307). 구체적으로, 공간정보 생성 시스템은 통합 정보와 비행 위치 정보를 포함하는 영역 정보를 매핑한다.

공간정보 생성 시스템은 DEM 정보를 토대로 매핑 결과를 정사보정 처리하여 정사영상을 포함하는 3차원 공간정보를 생성한다(S308).

즉, 본 발명의 실시예에 따른 공간정보 생성 방법은 디지털 항공카메라, 레이저 스캐너와 같은 수단을 이용하여 UVA가 위치하는 영역의 영상 정보를 재구성하고, GPS와 INS를 토대로 생성한 영역 정보와 영상 정보를 이용하여 3차원 공간정보를 생성한다.

이상에서 설명한 본 발명의 실시예는 장치 및 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하는 프로그램 또는 그 프로그램이 기록된 기록 매체를 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims

무인 항공기를 이용하여 공간정보를 생성하는 방법에 있어서,
상기 무인 항공기가 위치하는 영역의 영역 정보를 수집하는 단계,
상기 무인 항공기가 위치하는 영역의 영상 정보를 취득하고, 상기 영상 정보에 타임코드를 통합하는 단계,
상기 영상 정보에 타임코드를 통합한 통합 정보와 상기 영역 정보를 매핑하는 단계, 그리고
매핑한 결과를 정사보정하여 정사영상을 포함하는 공간정보를 생성하는 단계
를 포함하는 공간정보 생성 방법.
제1항에 있어서,
상기 영역 정보를 수집하는 단계는
외부로부터 위성 신호를 수신하는 단계,
상기 무인 항공기의 비행 위치를 감지하는 단계,
상기 비행 위치의 위치를 표시하는 기준에 해당하는 상기 타임 코드를 생성하는 단계, 그리고
상기 위성 신호를 토대로 상기 비행 위치의 비행 오차를 보정하여 상기 영역 정보를 수집하는 단계
를 포함하는 공간정보 생성 방법.
제2항에 있어서,
GPS(global positioning system)와 INS(Inertial Navigation System)를 토대로 상기 영역 정보를 수집하는 공간정보 생성 방법.
제1항에 있어서,
상기 영상 정보에 타임코드를 통합하는 단계는
상기 영상 정보에 해당하는 타임 코드를 저장하거나 부호화하여 통합하는 공간정보 생성 방법.
제4항에 있어서,
상기 영상 정보는 상기 무인항공기에서 촬영한 항공영상과 레이저 스캐너 정보를 포함하는 공간정보 생성 방법.
제1항에 있어서,
상기 공간 정보를 생성하는 단계는
상기 영상정보가 포함하는 수치표고모델을 토대로 매핑결과를 정사보정하는 단계, 그리고
정사보정하여 생성한 정사영상을 포함하는 3차원 공간 정보를 생성하는 단계
를 포함하는 공간정보 생성 방법.
무인 항공기를 이용하여 공간정보를 생성하는 시스템에 있어서,
상기 무인 항공기가 위치하는 영역의 영역 정보를 수집하는 네비게이션,
상기 무인 항공기가 위치하는 영역의 영상 정보를 취득하고, 상기 영상 정보에 타임코드를 통합하는 데이터 취득부,
상기 영상 정보에 타임코드를 통합한 통합 정보와 상기 영역 정보를 매핑하는 데이터 처리부, 그리고
매핑한 결과를 정사보정하여 정사영상을 포함하는 공간정보를 생성하는 공간정보 출력부
를 포함하는 공간정보 생성 시스템.
제7항에 있어서,
상기 네비게이션은
안테나를 이용하여 위성신호를 수신하는 수신기,
상기 무인 항공기의 비행 위치를 감지하는 감지기, 그리고
상기 위성 신호를 토대로 상기 비행 위치의 비행 오차를 보정하는 비행 조절기
를 포함하는 공간정보 생성 시스템.
제8항에 있어서,
상기 비행 위치의 위치를 표시하는 기준에 해당하는 상기 타임 코드를 생성하는 코드 생성기를 더 포함하는 공간정보 생성 시스템.
제7항에 있어서,
상기 데이터 취득부는
디지털 항공카메라, 레이저 스캐너를 이용하여 상기 영상 정보를 취득하는 취득기,
상기 영상 정보에 해당하는 타임 코드를 저장하거나 부호화하여 통합하는 코드 통합기, 그리고
상기 영상 정보에 타임 코드를 통합한 통합 정보를 저장하는 저장부
를 포함하는 공간정보 생성 시스템.
제10항에 있어서,
상기 디지털 항공카메라는 상기 무인 항공기의 항공영상을 취득하며,
상기 레이저 스캐너는 수치표고모델을 취득하는 공간정보 생성 시스템.
제11항에 있어서,
상기 수치표고모델은 상기 데이터 처리부에서 매핑한 결과를 정사보정하는 공간정보 생성 시스템.
제11항에 있어서,
상기 공간정보 출력부는
3차원 공간정보를 생성하는 공간정보 생성 시스템.
무인 항공기를 이용하여 공간정보를 생성하는 시스템에 있어서,
상기 무인 항공기가 위치하는 영역의 영상 정보를 취득하고, 상기 영상 정보에 타임코드를 통합하는 데이터 취득부,
상기 영상 정보에 타임코드를 통합한 통합 정보와 외부로부터 수신한 영역 정보를 매핑하는 데이터 처리부, 그리고
매핑한 결과를 정사보정하여 정사영상을 포함하는 3차원 공간정보를 생성하는 공간정보 출력부
를 포함하는 공간정보 생성 시스템.
제14항에 있어서,
상기 데이터 취득부는
디지털 항공카메라, 레이저 스캐너를 이용하여 상기 영상 정보를 취득하는 취득기,
상기 영상 정보에 해당하는 타임 코드를 저장하거나 부호화하여 통합하는 코드 통합기, 그리고
상기 영상 정보에 타임 코드를 통합한 통합 정보를 저장하는 저장부
를 포함하는 공간정보 생성 시스템.
제14항에 있어서,
상기 영역 정보는 상기 무인 항공기에 탑재된 네비게이션으로부터 수신하는 공간정보 생성 시스템.
제16항에 있어서,
상기 네비게이션은
안테나를 이용하여 위성신호를 수신하는 수신기,
상기 무인 항공기의 비행 위치를 감지하는 INS, 그리고
상기 위성 신호를 토대로 상기 비행 위치의 비행 오차를 보정하는 비행 조절기
를 포함하는 공간정보 생성 시스템.