KR20180054219A - 전방위 영상의 좌표 맵핑 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

전방위 영상의 좌표 맵핑 방법 및 장치가 제공된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 전방위 영상의 좌표 맵핑 장치는 반사 거울(reflection mirror)과 카메라를 이용하여 전방위(omnidirectional)의 공간 영상인 제1 영상을 획득하는 전방위 영상 획득부, 상기 카메라의 GPS 좌표 - 위도와 경도를 포함함 - 를 획득하는 카메라 좌표 획득부, 상기 획득된 카메라의 GPS 좌표를 상기 제1 영상의 중심 좌표로 맵핑하는 좌표 맵핑부 및 상기 제1 영상을 평면의 공간 영상인 제2 영상으로 변환하고, 상기 제2 영상에서 상기 중심 좌표를 기준으로 각 픽셀별 거리 벡터를 생성하며, 상기 각 픽셀별 거리 벡터에 기초하여 각 픽셀별 경도·위도 기반의 절대 좌표를 생성하는 절대 좌표 생성부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

전방위 영상의 좌표 맵핑 방법 및 장치{APPARATUS AND METHOD FOR MAPPING COORDINATE OF OMNIDIRECTIONAL IMAGES}
본 발명은 전방위 영상의 좌표 맵핑 방법 및 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 전방위 영상의 각 픽셀을 경도·위도 기반의 절대 좌표로 맵핑하는 기술에 관한 것이다.
최근, 도로나 지형, 건물 등을 시각적으로 인식할 수 있도록, 전자 지도 상에 해당 지역의 실제 사진을 함께 표시해주는 파노라마 사진 지리 정보 제공 서비스인 로드 뷰(road view) - 스트리트 뷰(street view)라고도 한다 - 가 큰 각광을 받고 있다.
이러한 로드 뷰를 생성하기 위해서는, 일반적으로, 전방위 영상(예를 들어 파노라마 사진 등)을 촬영할 수 있는 촬영 장치가 설치된 복수의 차량(이하, ‘로드 뷰 촬영 차량’이라 칭함)을 이용하여 촬영 대상인 각 지역들의 도로를 운행하면서 전방위 영상을 촬영하고, 이후 각 로드 뷰 촬영 차량들이 촬영한 전방위 영상을 취합하여 촬영 대상 지역의 로드 뷰를 완성한다.
이때, 전방위 영상에 포함된 특정 건물 등의 특정 위치 정보는 전방위 영상과 GPS 정보를 별도로 연동해야만 하며, 이를 위한 별도의 인원이 많은 시간을 투자하여 작업해야 하는 어려움이 있다.
이에, 전방위 영상을 획득 시 전방위 영상에 포함된 임의의 위치에 대한 GPS 기반의 절대 좌표를 용이하게 맵핑할 수 있는 방안이 요구되고 있다.
본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 전방위 영상을 획득 시 전방위 영상에 포함된 임의의 위치에 대한 GPS 기반의 절대 좌표를 용이하게 맵핑할 수 있는 방안을 제공하고자 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 전방위 영상의 좌표 맵핑 장치는 반사 거울(reflection mirror)과 카메라를 이용하여 전방위(omnidirectional)의 공간 영상인 제1 영상을 획득하는 전방위 영상 획득부, 상기 카메라의 GPS 좌표 - 위도와 경도를 포함함 - 를 획득하는 카메라 좌표 획득부, 상기 획득된 카메라의 GPS 좌표를 상기 제1 영상의 중심 좌표로 맵핑하는 좌표 맵핑부 및 상기 제1 영상을 평면의 공간 영상인 제2 영상으로 변환하고, 상기 제2 영상에서 상기 중심 좌표를 기준으로 각 픽셀별 거리 벡터를 생성하며, 상기 각 픽셀별 거리 벡터에 기초하여 각 픽셀별 경도·위도 기반의 절대 좌표를 생성하는 절대 좌표 생성부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 전방위 영상의 좌표 맵핑 장치가 전방위 영상의 좌표를 맵핑하는 방법은 (a) 반사 거울(reflection mirror)과 카메라를 이용하여 전방위(omnidirectional)의 공간 영상인 제1 영상을 획득하는 단계, (b) 상기 카메라의 GPS 좌표 - 위도와 경도를 포함함 - 를 획득하는 단계, (c) 상기 획득된 카메라의 GPS 좌표를 상기 제1 영상의 중심 좌표로 맵핑하는 단계 및 (d) 상기 제1 영상을 평면의 공간 영상인 제2 영상으로 변환하고, 상기 제2 영상에서 상기 중심 좌표를 기준으로 각 픽셀별 거리 벡터를 생성하며, 상기 각 픽셀별 거리 벡터에 기초하여 각 픽셀별 경도·위도 기반의 절대 좌표를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 전방위 영상을 획득 시 전방위 영상에 포함된 임의의 위치에 대한 GPS 기반의 절대 좌표를 용이하게 맵핑할 수 있다.
또한, 전방위 영상에 대한 GPS 정보를 맵핑하는 인력과 작업 시간 및 비용 등의 감소 효과가 있다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전방위 영상의 좌표 맵핑 시스템의 구성을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 좌표 맵핑 장치의 구성을 도시한 블록도이다.
도 3은 좌표 맵핑 장치의 절대 좌표 계산을 설명하기 위한 도면이다.
도 4 본 발명의 일 실시예에 따른 좌표 맵핑 과정을 도시한 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전방위의 공간 영상과 이를 변환한 평면의 공간 영상을 도시한 도면이다.
다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다.
또한 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전방위 영상의 좌표 맵핑 시스템의 구성을 도시한 도면이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전방위 영상의 좌표 맵핑 시스템(100)은 전방위 영상 촬영 장치(110) 및 좌표 맵핑 장치(120)를 포함할 수 있다.
각 구성 요소를 간략히 설명하면, 전방위 영상 촬영 장치(110)는 차량의 루프 등에 탑재될 수 있으며, 전방위 영상을 획득하기 위해 역 원뿔 형태의 반사 거울(reflection mirror type)과 해당 반사 거울에 반사되는 상(像)을 촬영하는 단일 카메라를 포함할 수 있다.
한편, 좌표 맵핑 장치(120)는 전방위 영상 촬영 장치(110)에서 촬영된 전방위의 공간 영상(이하, ‘전방위 영상’이라 칭함)을 획득하고, 획득된 전방위 영상의 각 픽셀별로 GPS 기반의 절대 좌표를 맵핑할 수 있다.
이를 위해, 좌표 맵핑 장치(120)는 GPS 수신기로부터 전방위 영상 촬영 장치(110)의 GPS 위치 정보, 즉, 경도 및 위도 정보를 획득하고 이를 전방위 영상의 중심 픽셀 좌표로 맵핑한다.
이후, 좌표 맵핑 장치(120)는 전방위 영상을 평면의 공간 영상으로 변환한 후 중심 좌표(픽셀)를 제외한 나머지 픽셀들에 대해 픽셀 거리와 방향을 나타내는 거리 벡터를 생성하고, 이를 기반으로 각 픽셀별 경도 및 위도 기반의 절대 좌표를 생성할 수 있다.
참고로, 전방위 영상 촬영 장치(110)의 카메라는 고도가 고정되어 있으므로, 전방위 영상의 각 픽셀별 경도 및 위도 기반의 절대 좌표 생성 시 카메라의 고도 정보가 반영될 수 있다.
따라서, 단일 카메라를 이용하여 전방위 영상을 획득할 수 있음을 물론, 전방위 영상의 각 픽셀에 대한 경도 및 위도 기반의 절대 좌표를 실시간으로 맵핑할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 좌표 맵핑 장치(120)의 구성을 도시한 블록도이고, 도 3은 좌표 맵핑 장치의 절대 좌표 계산을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 일 실시예에 다른 좌표 맵핑 장치(120)는 전방위 영상 획득부(121), 카메라 좌표 획득부(122), 중심 좌표 맵핑부(123), 절대 좌표 생성부(124), 제어부(125) 및 메모리(126)를 포함할 수 있다.
각 구성 요소를 설명하면, 전방위 영상 획득부(121)는 전방위 영상 촬영 장치(110)로부터 전방위 영상을 획득할 수 있으며, 카메라 좌표 획득부(122)는 위도와 경도를 포함하는 카메라의 GPS 좌표를 획득할 수 있다.
참고로, 카메라 좌표 획득부(122)는 그 자체가 GPS 정보 수신기일 수도 있고, 별도로 존재하는 GPS 정보 수신기와 연결될 수도 있다.
한편, 중심 좌표 맵핑부(123)는 카메라 좌표 획득부(122)에서 획득한 카메라의 GPS 좌표를 전방위 영상 획득부(121)에서 획득한 전방위 영상의 중심 좌표로 맵핑할 수 있다.
한편, 절대 좌표 생성부(124)는 전방위 영상(이하 ‘제1 영상’이라 칭함)을 평면의 공간 영상(이하 ‘제2 영상’이라 칭함)으로 변환할 수 있다.
도 3을 참조하면, 제1 영상은 원형으로서, 반지름 R1의 원은 카메라의 렌즈 반지름이고 R2는 반사 거울의 반지름이다.
(Lat, Lon)은 제1 영상에서 카메라의 GPS 좌표가 맵핑된 중심 좌표로서 Lat는 위도(Latitude)를 Lon은 경도(Longitude)를 각각 나타낸다.
Range1은 카메라로 인해 시야가 가려지는 영역의 길이이며, Range2는 카메라의 화각이 미치는 영역의 길이이다.
그리고, θ1과 θ2는 Range2와 Range1에 대한 각도이고, H는 카메라의 고도이다.
절대 좌표 생성부(124)는 아래의 [수학식 1]과 [수학식 2]를 이용하여 Range1과 Range2를 계산할 수 있다.
Figure pat00001
Figure pat00002
절대 좌표 생성부(124)는 상기 계산된 Range1과 Range2를 이용하여 제1 영상을 폭이 WD이고 높이가 HD인 제2 영상으로 변환할 수 있다.
여기서, 변환된 제2 영상에는 제1 영상의 중심 좌표(카메라의 GPS 좌표)가 맵핑될 수 있다.
또한, 절대 좌표 생성부(124)는 제2 영상에 맵핑된 중심 좌표(픽셀) (Lat, Lon)을 제외한 나머지 다른 픽셀에 대하여 중심 좌표를 기준으로 하는 거리 벡터를 각각 생성할 수 있다.
여기서 ‘거리 벡터’는 중심 좌표(픽셀)를 기준으로 각 픽셀까지의 픽셀 거리(r)와 방향(θ)으로 나타낼 수 있다.
절대 좌표 생성부(124)는 아래의 [수학식 3]과 [수학식 4]를 이용하여 각 픽셀에 대한 픽셀 거리와 방향을 계산할 수 있다.
Figure pat00003
Figure pat00004
따라서, 제2 영상에서 임의의 픽셀에 대한 GPS 기반의 절대 좌표, 즉, 경도와 위도 기반의 절대 좌표(YD Pixel Lat, XD Pixel Lon)는 아래의 [수학식 5]와 같이 나타낼 수 있다.
Figure pat00005
한편, 제어부(125)는 전술한 좌표 맵핑 장치(120)의 구성 요소들, 예를 들어, 전방위 영상 획득부(121), 카메라 좌표 획득부(122), 중심 좌표 맵핑부(123) 및 절대 좌표 생성부(124)가 전술한 동작을 수행하도록 제어할 수 있으며, 메모리(126) 또한 제어할 수 있다.
한편, 메모리(126)는 제어부(126)가 전술한 동작을 수행하도록 하는 알고리즘 및 그 과정에서 파생되는 다양한 데이터들을 저장할 수 있다.
도 4 본 발명의 일 실시예에 따른 좌표 맵핑 과정을 도시한 흐름도이다.
도 4는 도 2의 좌표 맵핑 장치(120)에 의해 수행될 수 있으며, 전방위 영상 촬영 장치(110)의 카메라 고도는 미리 정해져 있는 상태이다.
좌표 맵핑 장치(120)는 전방위 영상 촬영 장치(110)로부터 전방위의 공간 영상인 제1 영상과 카메라의 GPS 좌표를 획득한다(S401).
S401 후, 좌표 맵핑 장치(120)는 카메라의 GPS 좌표를 제1 영상의 중심 좌표로 맵핑한다(S402).
S402 후, 좌표 맵핑 장치(120)는 제1 영상을 평면의 공간 영상인 제2 영상으로 변환한다(S403).
여기서, 제2 영상은 폭이 WD이고 높이가 HD이며, 상기 [수학식 1] 및 [수학식 2]를 이용하여 계산할 수 있다.
S403 후, 좌표 맵핑 장치(120)는 제2 영상에서 카메라의 GPS 좌표인 중심 좌표(픽셀)를 기준으로 제2 영상의 다른 픽셀까지의 픽셀 거리와 방향, 즉, 거리 벡터를 계산한다(S404).
여기서, 픽셀 거리와 방향은 상기 [수학식 3]과 [수학식 4]를 이용하여 계산할 수 있다.
S404 후, 좌표 맵핑 장치(120)는 각 픽셀별로 계산된 거리 벡터를 이용하여 각 픽셀의 경도 및 위도 기반의 절대 좌표를 각각 맵핑한다(S405).
여기서, 각 픽셀의 경도 및 위도 기반의 절대 좌표는 상기 [수학식 5]를 이용하여 계산할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전방위의 공간 영상과 이를 변환한 평면의 공간 영상을 도시한 도면이다.
도 5의 좌측 영상은 전방위의 공간 영상인 제1 영상이고, 우측 영상은 제1 영상을 변환한(펼친) 평면의 공간 영상인 제2 영상이다.
카메라의 GPS 좌표(경도, 위도)가 제1 영상의 중심 좌표로서 맵핑되어 있다.
그리고 제2 영상에서, 중심 좌표(픽셀)를 기준으로 각 픽셀까지의 픽셀 거리(r)와 방향(θ)을 계산하고, 이에 기초하여 각 픽셀의 경도와 위도 기반의 절대 좌표를 계산할 수 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100 : 전방위 영상의 좌표 맵핑 시스템
110 : 전방위 영상 촬영 장치
120 : 좌표 맵핑 장치
121 : 전방위 영상 획득부
122 : 카메라 좌표 획득부
123 : 중심 좌표 맵핑부
124 : 절대 좌표 생성부
125 : 제어부
126 : 메모리

Claims (6)

  1. 반사 거울(reflection mirror)과 카메라를 이용하여 전방위(omnidirectional)의 공간 영상인 제1 영상을 획득하는 전방위 영상 획득부;
    상기 카메라의 GPS 좌표 - 위도와 경도를 포함함 - 를 획득하는 카메라 좌표 획득부;
    상기 획득된 카메라의 GPS 좌표를 상기 제1 영상의 중심 좌표로 맵핑하는 중심 좌표 맵핑부; 및
    상기 제1 영상을 평면의 공간 영상인 제2 영상으로 변환하고, 상기 제2 영상에서 상기 중심 좌표를 기준으로 각 픽셀별 거리 벡터를 생성하며, 상기 각 픽셀별 거리 벡터에 기초하여 각 픽셀별 경도·위도 기반의 절대 좌표를 생성하는 절대 좌표 생성부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 전방위 영상의 좌표 맵핑 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 절대 좌표 생성부는
    상기 각 픽셀별 경도·위도 기반의 절대 좌표(XD pixel Lat, XD pixel Lon)를 아래의 수학식을 이용하여 계산하는 것을 특징으로 하는 전방위 영상의 좌표 맵핑 장치.
    [수학식]
    Figure pat00006

    여기서, Lat와 Lon은 상기 중심 좌표로서 위도(Latitude)와 경도(Longitude)를 나타내며, r은 상기 중심 좌표로부터 각 픽셀까지의 거리, θ는 상기 중심 좌표에 대한 각 픽셀의 방향을 나타냄.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 전방위 영상 획득부는
    역원뿔 형태의 반사 거울(reflection mirror)과 상기 반사 거울에 반사되는 상(像)을 촬영하는 단일 카메라를 이용하여 상기 전방위 영상을 획득하는 것을 특징으로 하는 전방위 영상의 좌표 맵핑 장치.
  4. 전방위 영상의 좌표 맵핑 장치가 전방위 영상의 좌표를 맵핑하는 방법에 있어서,
    (a) 반사 거울(reflection mirror)과 카메라를 이용하여 전방위(omnidirectional)의 공간 영상인 제1 영상과 상기 카메라의 GPS 좌표 - 위도와 경도를 포함함 - 를 획득하는 단계;
    (b) 상기 획득된 카메라의 GPS 좌표를 상기 제1 영상의 중심 좌표로 맵핑하는 단계; 및
    (c) 상기 제1 영상을 평면의 공간 영상인 제2 영상으로 변환하고, 상기 제2 영상에서 상기 중심 좌표를 기준으로 각 픽셀별 거리 벡터를 생성하며, 상기 각 픽셀별 거리 벡터에 기초하여 각 픽셀별 경도·위도 기반의 절대 좌표를 생성하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 전방위 영상의 좌표 맵핑 방법.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 (c) 단계는
    상기 각 픽셀별 경도·위도 기반의 절대 좌표(XD pixel Lat, XD pixel Lon)를 아래의 수학식을 이용하여 계산하는 것을 특징으로 하는 전방위 영상의 좌표 맵핑 방법.
    [수학식]
    Figure pat00007

    여기서, Lat와 Lon은 상기 중심 좌표로서 위도(Latitude)와 경도(Longitude)를 나타내며, r은 상기 중심 좌표로부터 각 픽셀까지의 거리, θ는 상기 중심 좌표에 대한 각 픽셀의 방향을 나타냄.
  6. 제4 항 및 제5 항 중 어느 하나의 항에 따른 방법을 수행하기 위한 일련의 명령을 포함하는 기록 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램.
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