KR20190012439A - 드론 위치 정보 보정 장치 및 방법 - Google Patents

드론 위치 정보 보정 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

위치 정보 보정 장치 및 방법이 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 정보 보정 장치는, 드론의 위치 정보를 보정하기 위한 위치 정보 보정 장치에 있어서, 상기 드론의 위치 정보를 획득하는 위치 정보 획득부, 상기 획득된 드론의 위치 정보에 기초하여 사용자에 의해 설정된 위치에서 지상 영상을 획득하는 영상 획득부, 및 상기 지상 영상과 상기 사용자에 의해 설정된 위치 정보에 대응하는 영상 지도를 비교하여, 상기 획득된 드론의 위치 정보를 보정하는 위치 정보 보정부를 포함한다.

Description

드론 위치 정보 보정 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR CORRECTING POSITION OF DRONE}
본 발명의 실시예들은 드론의 위치 정보를 보정하는 기술과 관련된다.
드론은 사람이 탑승하지 않고 원격 조정에 의해 비행하거나 지정된 경로를 따라 자율적으로 비행하는 비행체로서, 주로 군사적 용도로 활용되어 왔으나, 최근에는 운송 분야, 보안 분야 등 다양한 분야에서 드론이 활용되고 있다.
이러한 드론의 경우 지정된 경로로 정확하게 이동하기 위해 정밀한 위치 인식 기술이 요구된다. 그러나, 종래 드론의 경우 대부분 GPS(Global Positioning System)와 같은 위치 인식 기술을 이용하여 위치를 측정하나, 위치 인식 기술의 오차로 인해 정밀하게 위치를 측정할 수 없다는 문제가 있다.
대한민국 등록특허공보 제10-172458호(2017.04.03.)
본 발명의 실시예들은, 드론 위치 정보 보정 장치 및 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 위치 정보 보정 장치는, 드론의 위치 정보를 보정하기 위한 위치 정보 보정 장치에 있어서, 상기 드론의 위치 정보를 획득하는 위치 정보 획득부, 상기 획득된 드론의 위치 정보에 기초하여 사용자에 의해 설정된 위치에서 지상 영상을 획득하는 영상 획득부, 및 상기 지상 영상과 상기 사용자에 의해 설정된 위치 정보에 대응하는 영상 지도를 비교하여, 상기 획득된 드론의 위치 정보를 보정하는 위치 정보 보정부를 포함한다.
상기 획득된 위치 정보는, GPS(Global Positioning System) 위치 정보일 수 있다.
상기 영상 획득부는, 상기 사용자에 의해 설정된 위치 및 높이에서 상기 지상 영상을 획득할 수 있다.
상기 위치 정보 보정부는, 상기 지상 영상과 상기 영상 지도를 비교하여 상기 사용자에 의해 설정된 위치 정보와 상기 획득된 드론의 위치 정보 사이의 편차량을 산출하고, 상기 편차량에 기반하여 상기 획득된 드론의 위치 정보를 보정할 수 있다.
상기 위치 정보 보정부는, 상기 지상 영상 및 상기 영상 지도 각각의 에지(edge)를 검출하고, 상기 지상 영상의 에지와 상기 영상 지도의 에지를 비교하여 상기 편차량을 산출할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 위치 정보 보정 방법은 드론의 위치 정보를 보정하기 위한 위치 정보 보정 방법에 있어서, 상기 드론의 위치 정보를 획득하는 단계, 상기 획득된 드론의 위치 정보에 기초하여 사용자에 의해 설정된 위치에서 지상 영상을 획득하는 단계, 및 상기 지상 영상과 상기 사용자에 의해 설정된 위치 정보에 대응하는 영상 지도를 비교하여, 상기 획득된 드론의 위치 정보를 보정하는 단계를 포함한다.
상기 획득된 위치 정보는, GPS(Global Positioning System) 위치 정보일 수 있다.
상기 지상 영상을 획득하는 단계는, 상기 사용자에 의해 설정된 위치 및 높이에서 상기 지상 영상을 획득할 수 있다.
상기 위치 정보를 보정하는 단계는, 상기 지상 영상과 상기 영상 지도를 비교하여 상기 사용자에 의해 설정된 위치 정보와 상기 획득된 드론의 위치 정보 사이의 편차량을 산출하는 단계, 및 상기 편차량에 기반하여 상기 획득된 드론의 위치 정보를 보정단계를 포함할 수 있다.
상기 편차량을 산출하는 단계는, 상기 지상 영상 및 상기 영상 지도 각각의 에지(edge)를 검출하는 단계, 및 상기 지상 영상의 에지와 상기 영상 지도의 에지를 비교하여 상기 편차량을 산출하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 드론에서 촬영한 영상 정보를 이용하여 드론의 위치 정보를 보정함으로써, 드론을 정밀하게 제어할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 정보 보정 장치의 구성도
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 정보 보정 장치의 동작을 설명하기 위한 도면
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 정보 보정 장치의 에지 검출 결과를 나타내는 도면
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 정보 보정 장치에 의해 수행되는 위치 정보 보정 방법의 흐름도
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명하기로 한다. 이하의 상세한 설명은 본 명세서에서 기술된 방법, 장치 및/또는 시스템에 대한 포괄적인 이해를 돕기 위해 제공된다. 그러나 이는 예시에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다.
본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서, 본 발명과 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. 상세한 설명에서 사용되는 용어는 단지 본 발명의 실시예들을 기술하기 위한 것이며, 결코 제한적이어서는 안 된다. 명확하게 달리 사용되지 않는 한, 단수 형태의 표현은 복수 형태의 의미를 포함한다. 본 설명에서, "포함" 또는 "구비"와 같은 표현은 어떤 특성들, 숫자들, 단계들, 동작들, 요소들, 이들의 일부 또는 조합을 가리키기 위한 것이며, 기술된 것 이외에 하나 또는 그 이상의 다른 특성, 숫자, 단계, 동작, 요소, 이들의 일부 또는 조합의 존재 또는 가능성을 배제하도록 해석되어서는 안 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 정보 보정 장치(100)의 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 정보 보정 장치(100)는 드론의 위치 정보를 보정하기 위한 장치로서 위치 정보 획득부(110), 영상 획득부(120) 및 위치 정보 보정부(130)를 포함한다.
드론은 사람이 탑승하지 않고 원격 조정에 의해 비행하거나 지정된 경로를 따라 자율적으로 비행하는 비행체로서, 무인 항공기(Unmanned Aerial Vehicle, UAV)로도 호칭될 수 있으나, 탑승자 없이 원격 조정에 의해 비행하거나 지정된 경로를 따라 자율적으로 비행할 수 있는 모든 형태의 비행체를 포함할 수 있으며, 특정한 명칭 및 형태에 제한되는 것은 아니다. 또한, 드론은 군사, 운송, 방범 등 다양한 용도로 운용될 수 있으며, 그 용도에 따라 카메라, 레이더, 압력 센서, 적외선 센서, 열감지 센서, 위치 측정 센서(예를 들어, GPS 수신기) 등과 같은 다양한 센서들이 탑재될 수 있다.
위치 정보 획득부(110)는 드론의 위치 정보를 획득한다. 이때, 위치 정보 획득부(110)를 통해 획득된 드론의 위치 정보는 예를 들어, GPS 위치 정보일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
구체적으로, 위치 정보 획득부(110)는 GPS(Global Positioning System), PDR(Pedestrian Dead Reckoning), 무선 통신(예를 들어, Wifi, 이동통신망 등) 또는 근거리 통신 수단(예를 들어, 블루투스, 지그비 등) 등 다양한 수단을 이용하여 드론의 위치 정보를 획득할 수 있다.
영상 획득부(120)는 위치 정보 획득부(110)를 통해 획득된 드론의 위치 정보에 기초하여 사용자에 의해 설정된 위치에서 지상 영상을 획득한다. 이때, 설정된 위치란 사용자에 의해 미리 설정된 GPS 좌표 정보일 수 있다. 또한, 지상 영상이란 비행중인 드론에서 드론의 하측으로 지상을 바라본 영상일 수 있다.
구체적으로, 영상 획득부(120)는 위치 정보 획득부(110)를 통해 획득된 드론의 위치와 사용자에 의해 설정된 위치를 비교하여, 드론이 사용자에 의해 설정된 위치에 도달하는지 여부를 판단할 수 있다. 예를 들어, 영상 획득부(120)는 위치 정보 획득부(110)를 통해 획득된 드론의 위치와 사용자에 의해 설정된 위치 사이의 거리가 미리 설정된 범위(예를 들어, 0.1 meter) 이내인 경우, 드론이 사용자에 의해 설정된 위치에 도달한 것으로 판단할 수 있다.
또한, 영상 획득부(120)는 드론이 사용자에 의해 설정된 위치에 도달한 것으로 판단된 경우, 드론에 탑재된 영상 입력 장치(예를 들어, 카메라)를 이용하여 드론의 하측을 촬영함으로써 지상 영상을 획득할 수 있다.
또한, 영상 획득부(120)는 사용자에 의해 설정된 높이에서 지상 영상을 획득할 수 있다. 이때, 설정된 높이란 사용자에 의해 미리 설정된 고도 정보일 수 있다.
예를 들어, 영상 획득부(120)는 드론에 탑재된 압력 센서를 통해 측정된 기압을 이용하여 고도를 판단하거나, 드론에 탑재된 레이더를 이용하여 고도를 판단할 수 있다. 또한, 영상 획득부(120)는 판단된 고도와 사용자에 의해 설정된 높이를 비교하여, 드론이 사용자에 의해 설정된 높이에 도달하는지 여부를 판단하고, 드론에 탑재된 영상 입력 장치를 이용하여 드론의 하측을 촬영함으로써 지상 영상을 획득할 수 있다. 다만, 이는 본 발명의 설명을 위한 일 예시로서, 이에 제한되지 않는다.
위치 정보 보정부(130)는 영상 획득부(120)를 통해 획득된 지상 영상과 사용자에 의해 설정된 위치 정보에 대응하는 영상 지도를 비교하여, 위치 정보 획득부(110)를 통해 획득된 드론의 위치 정보를 보정한다.
이때, 사용자에 의해 설정된 위치 정보에 대응하는 영상 지도는 예를 들어, 사용자에 의해 설정된 위치를 중심으로 하는 항공 사진, 수치지형도 등일 수 있다. 또한, 영상 지도는 위치 정보 보정 장치(100)의 내부 또는 외부에 포함되는 저장 장치(예를 들어, 메모리카드 등)에 미리 저장되거나, 무선 통신(예를 들어, 이동통신망 등) 또는 근거리 통신 수단(예를 들어, 블루투스, 지그비 등) 등 다양한 무선 통신 수단을 통해 외부 데이터베이스로부터 획득될 수 있다.
먼저, 위치 정보 보정부(130)는 상기 지상 영상과 상기 영상 지도를 비교하여 위치 정보 획득부(110)를 통해 획득된 드론의 위치 정보와 사용자에 의해 설정된 위치 정보 사이의 편차량을 산출할 수 있다. 이때, 편차량이란 위치 정보 획득부(110)를 통해 획득된 드론의 위치 정보와 사용자에 의해 설정된 위치 정보 사이의 차이를 나타내는 벡터값일 수 있다.
구체적으로, 위치 정보 보정부(130)는 종래의 다양한 영상 접합(Image Matching) 기법들을 이용하여 지상 영상과 영상 지도를 접합하여 상기 편차량을 산출할 수 있다.
예를 들어, 위치 정보 보정부(130)는 해리스 코너 검출(Harris Corner Detection) 기법, SIFT(Scale Invariant Feature Trasform) 기법 등과 같은 특징점 검출 기법들을 이용하여 지상 영상 및 영상 지도 각각에 대한 특징점들을 검출하고, 검출된 특징점들을 비교하여 편차량을 산출할 수 있다.
다른 예로, 위치 정보 보정부(130)는 소벨(Sobel) 기법, 캐니(Canny) 기법, 라플라시안(Laplacian) 기법, 프리윗(Prewitt) 기법 등과 같은 다양한 에지 검출(edge detection) 기법을 이용하여 지상 영상 및 영상 지도 각각에 대한 에지를 검출하고, 검출된 에지들을 비교하여 편차량을 산출할 수 있다.
구체적으로, 위치 정보 보정부(130)는 지상 영상 및 영상 지도 각각에 대해 검출된 에지를 이용하여 예를 들어, '1' 또는 '0'으로 구성된 이진 영상을 생성할 수 있다. 예를 들어, 위치 정보 보정부(130)는 에지에 해당하는 부분은 '1', 그 외의 부분은 '0'으로 구성된 이진 영상을 생성할 수 있다. 그 후, 위치 정보 보정부(130)는 지상 영상의 대한 에지 영상과 영상 지도의 에지 영상 간 불 연산(Boolean operation)을 적용하여 편차량을 산출할 수 있다.
보다 구체적으로, 위치 정보 보정부(130)는 지상 영상의 이진 영상에 대해 영상 지도의 이진 영상을 이동시켜가며 불 곱셈(Boolean multiplication)을 적용하고, 불 곱셈 결과 값들의 합을 비교할 수 있다. 또한, 위치 정보 보정부(130)는 불 곱셈 결과값들의 합이 가장 큰 위치로부터, 위치 정보 획득부(110)를 통해 획득된 드론의 위치 정보와 사용자에 의해 설정된 위치 정보 사이의 편차량을 산출할 수 있다.
그 후, 위치 정보 보정부(130)는 산출된 편차량에 기반하여 위치 정보 획득부(110)를 통해 획득된 드론의 위치 정보를 보정할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 정보 보정 장치(100)의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 2를 참조하면, 위치 정보 보정 장치(100)는 드론(200)의 위치 정보를 보정하기 위한 장치로서, 드론(200)의 내부 또는 외부에 포함될 수 있다.
또한, 위치 정보 보정 장치(100)는 드론(200)의 드론의 위치 정보를 획득하고, 획득된 드론의 위치 정보에 기초하여 사용자에 의해 설정된 위치에서 지상 영상을 획득할 수 있다.
또한, 위치 정보 보정 장치(100)는 획득된 지상 영상에서 에지(201, 202)를 검출하고, 이를 영상 지도의 에지와 비교하여 드론(200)의 드론의 위치 정보와 사용자에 의해 설정된 위치 정보 사이의 편차량을 산출할 수 있다.
또한, 위치 정보 보정 장치(100)는 산출된 편차량에 기반하여 드론(200)의 드론의 위치 정보를 보정할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 정보 보정 장치(100)의 에지 검출 결과를 나타내는 도면이다.
구체적으로, 도 3의 (a)는 사용자에 의해 설정된 위치에서 드론(200)의 하측을 촬영하여 획득한 지상 영상, 도 3의 (b)는 사용자에 의해 설정된 위치를 중심으로 하는 수치지형도, 도 3의 (c)는 지상 영상에서 에지를 검출하여 생성된 이진 영상을 나타낸다.
도 3을 참조하면, 위치 정보 보정 장치(100)는 지상 영상과 영상 지도의 에지를 비교하여 드론(200)의 드론의 위치 정보와 사용자에 의해 설정된 위치 정보 사이의 편차량을 산출하고, 산출된 편차량에 기반하여 드론(200)의 드론의 위치 정보를 보정할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 정보 보정 장치(100)에 의해 수행되는 위치 정보 보정 방법의 흐름도이다.
도 4를 참조하면, 위치 정보 보정 장치(100)는 드론의 위치 정보를 획득한다(401). 이때, 획득된 위치 정보는 예를 들어, GPS(Global Positioning System) 위치 정보일 수 있다.
위치 정보 보정 장치(100)는 획득된 드론의 위치 정보에 기초하여 사용자에 의해 설정된 위치에서 지상 영상을 획득한다(402). 이때, 위치 정보 보정 장치(100)는 사용자에 의해 설정된 위치 및 높이에서 지상 영상을 획득할 수 있다.
위치 정보 보정 장치(100)는 지상 영상과 사용자에 의해 설정된 위치 정보에 대응하는 영상 지도를 비교하여, 드론의 위치 정보를 보정한다(403). 이때, 위치 정보 보정 장치(100)는 지상 영상과 영상 지도를 비교하여 사용자에 의해 설정된 위치 정보와 드론의 위치 정보 사이의 편차량을 산출할 수 있다. 또한, 위치 정보 보정 장치(100)는 지상 영상 및 영상 지도 각각의 에지를 검출하고, 지상 영상의 에지와 영상 지도의 에지를 비교하여 편차량을 산출할 수 있다. 또한, 위치 정보 보정 장치(100)는 편차량에 기반하여 드론의 위치 정보를 보정할 수 있다.
이상에서 대표적인 실시예를 통하여 본 발명에 대하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 전술한 실시예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
100; 위치 정보 보정 장치
110: 위치 정보 획득부
120: 영상 획득부
130: 위치 정보 보정부
200: 드론

Claims (10)

  1. 드론의 위치 정보를 보정하기 위한 위치 정보 보정 장치에 있어서,
    상기 드론의 위치 정보를 획득하는 위치 정보 획득부;
    상기 획득된 드론의 위치 정보에 기초하여 사용자에 의해 설정된 위치에서 지상 영상을 획득하는 영상 획득부; 및
    상기 지상 영상과 상기 사용자에 의해 설정된 위치 정보에 대응하는 영상 지도를 비교하여, 상기 획득된 드론의 위치 정보를 보정하는 위치 정보 보정부를 포함하는 위치 정보 보정 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 획득된 드론의 위치 정보는, GPS(Global Positioning System) 위치 정보인 위치 정보 보정 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 영상 획득부는, 상기 사용자에 의해 설정된 위치 및 높이에서 상기 지상 영상을 획득하는 위치 정보 보정 장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 위치 정보 보정부는, 상기 지상 영상과 상기 영상 지도를 비교하여 상기 사용자에 의해 설정된 위치 정보와 상기 획득된 드론의 위치 정보 사이의 편차량을 산출하고, 상기 편차량에 기반하여 상기 획득된 드론의 위치 정보를 보정하는 위치 정보 보정 장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 위치 정보 보정부는, 상기 지상 영상 및 상기 영상 지도 각각의 에지(edge)를 검출하고, 상기 지상 영상의 에지와 상기 영상 지도의 에지를 비교하여 상기 편차량을 산출하는 위치 정보 보정 장치.
  6. 드론의 위치 정보를 보정하기 위한 위치 정보 보정 방법에 있어서,
    상기 드론의 위치 정보를 획득하는 단계;
    상기 획득된 드론의 위치 정보에 기초하여 사용자에 의해 설정된 위치에서 지상 영상을 획득하는 단계; 및
    상기 지상 영상과 상기 사용자에 의해 설정된 위치 정보에 대응하는 영상 지도를 비교하여, 상기 획득된 드론의 위치 정보를 보정하는 단계를 포함하는 위치 정보 보정 방법.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 획득된 드론의 위치 정보는, GPS(Global Positioning System) 위치 정보인 위치 정보 보정 방법.
  8. 청구항 6에 있어서,
    상기 지상 영상을 획득하는 단계는, 상기 사용자에 의해 설정된 위치 및 높이에서 상기 지상 영상을 획득하는 위치 정보 보정 방법.
  9. 청구항 6에 있어서,
    상기 위치 정보를 보정하는 단계는,
    상기 지상 영상과 상기 영상 지도를 비교하여 상기 사용자에 의해 설정된 위치 정보와 상기 획득된 드론의 위치 정보 사이의 편차량을 산출하는 단계; 및
    상기 편차량에 기반하여 상기 획득된 드론의 위치 정보를 보정단계를 포함하는 위치 정보 보정 방법.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 편차량을 산출하는 단계는,
    상기 지상 영상 및 상기 영상 지도 각각의 에지(edge)를 검출하는 단계; 및
    상기 지상 영상의 에지와 상기 영상 지도의 에지를 비교하여 상기 편차량을 산출하는 단계를 포함하는 위치 정보 보정 방법.
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