KR20190037451A - 인공표식 인식 장치, 인공표식, 및 이동체 - Google Patents

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Abstract

본 실시예들은 사용자의 육안으로 보이지 않지만 인공표식을 인식하는 장치는 인식할 수 있는 인공표식을 제공하고, 그 인공표식을 인식하기 위한 별도의 카메라를 구비할 필요없이 주변을 스캐닝하는 과정에서 스캐닝한 지점들을 분석하여 인공표식을 식별할 수 있는 인공표식 인식 장치 및 이동체를 제공한다.

Description

인공표식 인식 장치, 인공표식, 및 이동체 {Apparatus for Recognizing Artificial Landmark, Artificial Landmark, and Moving Object}
본 실시예가 속하는 기술 분야는 인공표식을 인식하는 장치, 인공표식, 및 인공표식을 인식하는 장치가 포함된 이동체에 관한 것이다.
이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 실시예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.
공간을 이동하는 이동체가 자신 또는 다른 물체의 위치를 파악하거나 다른 물체를 인식하기 위하여 표식(Lankmark)을 이용한다. 표식은 자연표식과 인공표식으로 구분된다. 자연표식을 이용하는 방식은 공간에 위치하는 구조물, 천장, 벽의 경계면 등으로부터 특정 성분을 추출하는 방식이고, 인공표식을 이용하는 방식은 특정 의미를 갖는 패턴 또는 태그를 공간이나 다른 물체에 부착시켜 카메라 등으로 인공표식을 인식하는 방식이다.
자연표식과 달리 인공표식은 다양한 문제가 있다. 일반 사용자 입장에서 미관상 거부감을 유발한다. 직접적인 빛의 반사, 어두운 환경, 또는 원거리에서는 오차가 크기 때문에, 인공표식의 인식률을 높이기 위해 인공표식은 일정한 크기 이상으로 제작되어야 하다. 공간과 어울리지 않는 형상 때문에, 외관을 중시하는 공간에서는 부착이 가능한 위치가 제한된다. 생산자 입장에서 인공표식 인식을 위한 별도의 카메라를 사용해야 한다.
본 발명의 실시예들은 사용자의 육안으로 보이지 않지만 인공표식을 인식하는 장치는 인식할 수 있는 인공표식을 제공하고, 라이다 시스템이 그 인공표식을 인식하기 위한 별도의 카메라를 구비할 필요없이 주변을 스캐닝하는 과정에서 스캐닝한 지점들을 분석하여 인공표식을 인식하는 데 발명의 주된 목적이 있다.
본 발명의 명시되지 않은 또 다른 목적들은 하기의 상세한 설명 및 그 효과로부터 용이하게 추론할 수 있는 범위 내에서 추가적으로 고려될 수 있다.
본 실시예의 일 측면에 의하면, 대상체로 광을 출사하고 상기 대상체에 반사된 광을 수신하여 전기 신호로 변환하는 광 송수신기, 상기 광을 출사하고 수신한 시간차를 이용하여 상기 대상체의 지점들의 거리를 측정하는 거리 측정기, 상기 대상체의 지점들에 반사된 광의 광도(Intensity)를 측정하는 광도 측정기, 및 상기 거리 및 상기 광도의 변화를 분석하여 상기 대상체가 인공표식인지 여부를 판단하고, 상기 인공표식에 포함된 비가시적 바코드를 분석하여 디지털 코드를 생성하는 인공표식 검출기를 포함하는 인공표식 인식 장치를 제공한다.
본 실시예의 다른 측면에 의하면, 베이스, 및 상기 베이스에 연결되며, 제1 파장 대역의 광을 반사, 흡수, 또는 발광하는 물질로 형성된 코드 시퀀스를 갖는 비가시적 바코드를 포함하며, 상기 코드 시퀀스가 제2 파장 대역의 광을 반사, 흡수, 또는 발광하는 물질에 의해 은닉되어 비가시화된 것을 특징으로 하는 인공표식을 제공한다.
본 실시예의 또 다른 측면에 의하면, 프로세서에 의해 실행 가능한 컴퓨터 프로그램 명령어들을 포함하는 비일시적(Non-Transitory) 컴퓨터 판독 가능한 매체에 기록되어 인공표식 인식을 위한 컴퓨터 프로그램으로서, 상기 컴퓨터 프로그램 명령어들이 컴퓨팅 디바이스의 프로세서에 의해 실행되는 경우에, 대상체로 광을 출사하고 상기 대상체에 반사된 광을 수신한 시간차를 이용하여 상기 대상체의 지점들의 거리를 측정하는 단계, 상기 대상체의 지점들에 반사된 광의 광도(Intensity)를 측정하는 단계, 및 상기 거리 및 상기 광도의 변화를 분석하여 상기 대상체가 인공표식인지 여부를 판단하고, 상기 인공표식에 포함된 비가시적 바코드를 분석하여 디지털 코드를 생성하는 단계를 포함한 동작들을 수행하는 컴퓨터 프로그램을 제공한다.
본 실시예의 또 다른 측면에 의하면, 이동체에 있어서, 대상체로 광을 출사하고 수신하여 인공표식을 인식하는 인공표식 인식 장치, 및 상기 대상체까지의 거리를 기반으로 상기 이동체를 이동하도록 구현된 이동 장치를 포함하며, 상기 인공표식 인식 장치는, 상기 대상체로 광을 출사하고 상기 대상체에 반사된 광을 수신하여 전기 신호로 변환하는 광 송수신기, 상기 광을 출사하고 수신한 시간차를 이용하여 상기 대상체의 지점들의 거리를 측정하는 거리 측정기, 상기 대상체의 지점들에 반사된 광의 광도(Intensity)를 측정하는 광도 측정기, 및 상기 거리 및 상기 광도의 변화를 분석하여 상기 대상체가 인공표식인지 여부를 판단하고, 상기 인공표식에 포함된 비가시적 바코드를 분석하여 디지털 코드를 생성하는 인공표식 검출기를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동체를 제공한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 실시예들에 의하면, 사용자의 육안으로 보이지 않지만 인공표식을 인식하는 장치는 인식할 수 있는 인공표식을 제공하고, 라이다 시스템이 그 인공표식을 인식하기 위한 별도의 카메라를 구비할 필요없이 주변을 스캐닝하는 과정에서 스캐닝한 지점들을 분석하여 인공표식을 인식할 수 있는 효과가 있다.
여기에서 명시적으로 언급되지 않은 효과라 하더라도, 본 발명의 기술적 특징에 의해 기대되는 이하의 명세서에서 기재된 효과 및 그 잠정적인 효과는 본 발명의 명세서에 기재된 것과 같이 취급된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동체를 예시한 블록도이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 실시예들에 따른 이동체를 예시한 도면이다.
도 4는 다른 실시예들에 따른 인공표식 인식 장치를 예시한 블록도이다.
도 5, 도 6a 내지 도 6d는 다른 실시예들에 따른 인공표식을 예시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 인공표식 인식 장치가 인공표식을 인식하는 동작을 예시한 흐름도이다.
도 8a 및 도 8b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 인공표식이 부착된 형상을 예시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 인공표식 인식 장치가 상대 위치를 산출하는 동작을 예시한 흐름도이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 인공표식 인식 장치가 인공표식을 통해 상대 위치를 산출하는 것을 예시한 도면이다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 인공표식 인식 방법을 예시한 흐름도이다.
이하, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기능에 대하여 이 분야의 기술자에게 자명한 사항으로서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하고, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동체를 예시한 블록도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 이동체(1)는 거리 측정 장치(10) 및 이동 장치(20)를 포함한다. 이동체(1)는 도 1에서 예시적으로 도시한 다양한 구성요소들 중에서 일부 구성요소를 생략하거나 다른 구성요소를 추가로 포함할 수 있다. 예컨대, 이동체는 청소부를 추가로 포함할 수 있다.
이동체(1)는 미리 정의된 방식에 따라 특정 위치에서 다른 위치로 이동 가능하도록 설계된 장치를 의미하며, 바퀴, 레일, 보행용 다리 등과 같은 이동 수단을 이용하여, 특정 위치에서 다른 위치로 이동할 수 있다. 이동체(1)는 센서 등을 이용하여 외부의 정보를 수집한 후 수집된 정보에 따라서 이동할 수도 있고, 사용자에 의해 별도의 조작 수단을 이용하여 이동할 수 있다.
이동체(1)의 일례로는 로봇 청소기, 장난감 자동차, 산업용 또는 군사용 목적 등으로 이용 가능한 이동 로봇 등이 있을 수 있으며, 이동체(1)는 바퀴를 이용하여 주행하거나, 하나 이상의 다리를 이용하여 보행하거나, 이들의 조합 등으로 구현될 수 있다.
로봇 청소기는 청소 공간을 주행하면서 바닥에 쌓인 먼지 등의 이물질을 흡입함으로써 청소 공간을 자동으로 청소하는 장치이다. 일반적인 청소기가 사용자에 의한 외력으로 이동하는 것과 달리, 로봇 청소기는 외부의 정보 또는 미리 정의된 이동 패턴을 이용하여 이동하면서 청소 공간을 청소한다.
로봇 청소기는 미리 정의된 패턴을 이용하여 자동적으로 이동하거나, 또는 감지 센서에 의해 외부의 장애물을 감지한 후, 감지된 바에 따라 이동할 수도 있고, 사용자에 의해 조작되는 원격 제어 장치로부터 전달되는 신호에 따라 이동 가능하다.
감지 센서는 라이다(LIDAR)로 구현될 수 있다. 라이다는 레이저 신호를 쏘고 반사되어 돌아오는 시간을 측정하고, 빛의 속도를 이용하여 반사체의 거리를 측정하는 장치이다. 레이저 신호는 포토 다이오드를 통하여 전기적인 신호로 변경된다. 레이저 신호는 기 설정된 파장 대역을 가질 수 있다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 실시예들에 따른 이동체를 예시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 대상체로 광을 출사하고 수신하여 인공표식을 인식하는 인공표식 인식 장치(10)가 본체의 상단부에 위치하고 있으나, 이는 예시일 뿐이며 이에 한정되는 것은 아니고 구현되는 설계에 따라 적합한 위치에서 하나 이상으로 구현될 수 있다.
인공표식 인식 장치(10)는 이동체가 주변을 스캐닝하는 과정에서 스캐닝한 지점들을 분석하여, 사용자의 육안으로 보이지 않는 인공표식을 인식한다.
인공표식 인식 장치(10)가 문 또는 엘리베이터 하단 등의 구조물에 부착된 인공표식을 인식하여, 구조물의 상대 위치를 산출하거나 자신의 위치를 보정할 수 있다. 인공표식 인식 장치(10)가 도킹 스테이션에 부착된 인공표식을 검색하고, 이동체(1)는 위치 및 경로를 산출하여 도킹 스테이션으로 이동할 수 있다. 인공표식 인식 장치(10)가 유형별로 사물에 부착된 인공표식을 인식하여, 인공표식 인식 장치(10)를 포함하는 로봇은 인공표식만으로도 사물을 구분하여 정해진 동작을 수행할 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 인공표식이 멀티 로봇에 부착되면, 멀티 로봇에 포함된 인공표식 인식 장치들은 서로를 인식할 수 있다.
이동 장치(20)는 대상체까지의 거리를 기반으로 주행 경로를 산출하거나 장애물을 검출하여 이동체를 이동시킨다. 이동 장치(20)는 인공표식의 상대 위치를 기반으로 이동체를 이동시킬 수 있다. 이동 장치(20)는 바퀴, 레일, 보행용 다리 등과 같은 이동 수단으로 구현될 수 있다.
이하에서는 이동체에 구현되거나 독립적으로 동작하는 이동표식 인식 장치를 설명하기로 한다.
도 4는 인공표식 인식 장치를 예시한 블록도이다.
도 4에 도시한 바와 같이, 인공표식 인식 장치(10)는 광 송수신기(100), 거리 측정기(200), 광도 측정기(300), 및 인공표식 검출기(400)를 포함한다. 인공표식 인식 장치(10)는 도 4에서 예시적으로 도시한 다양한 구성요소들 중에서 일부 구성요소를 생략하거나 다른 구성요소를 추가로 포함할 수 있다. 예컨대, 인공표식 인식 장치(10)는 위치 산출기(500)를 추가로 포함할 수 있다.
인공표식 인식 장치(10)는 인공표식을 인식하기 위한 별도의 카메라를 구비하지 않고, 대상체를 스캐닝한 지점들을 분석하여 사용자의 육안으로 보이지 않는 인공표식을 인식한다.
광 송수신기(100)는 대상체로 광을 출사하고 상기 대상체에 반사된 광을 수신하여 전기 신호로 변환한다. 광 송수신기는 광원, 송신 광학부, 수신 광학부, 및 광 다이오드를 포함할 수 있다. 광 다이오드는 광자 에너지의 빛이 다이오드를 타격하면 이동전자와 양의 전하 정공이 생겨 전자가 활동하는 원리가 적용될 수 있다. 광 다이오드는 PN 접합 광 다이오드, PIN 광 다이오드, 애벌란시 광 다이오드(Avalanche Photo Diode, APD) 등으로 구현될 수 있다.
거리 측정기(200)는 광을 출사하고 수신한 시간차를 이용하여 대상체의 지점들의 거리를 측정한다. 거리 측정기(200)는 신호 판별부(Signal Discriminator), 신호 검출부, 및 시간 디지털 변환기(Time to Digital Converter)를 포함할 수 있다. 신호 판별부는 입력 신호에 대해 목적하는 시점을 정확하게 측정하여 전기 신호를 출력한다. 신호 검출부는 크기가 조절된 입력 신호로부터 기 설정된 기준 크기를 갖는 적어도 하나의 시점을 검출하여 출력 신호를 생성한다. 시간 디지털 변환기는 두 입력 신호 사이의 시간 차이에 대응하는 디지털 코드를 생성한다.
거리 측정기(200)는 타임 오브 플라이트(Time of Flight, TOF) 방식으로 동작할 수 있다. 타임 오브 플라이트 방식은 레이저가 펄스 또는 구형파 신호를 방출하여 측정 범위 내에 있는 물체들로부터의 반사 펄스 또는 구형파 신호들이 수신기에 도착하는 시간을 측정함으로써, 측정 대상으로부터의 거리를 측정한다.
광도 측정기(300)는 대상체의 지점들에 반사된 광의 광도(Intensity)를 측정한다. 광도 측정기(300)는 광 송수신기(100)로부터 수신한 전기 신호의 세기를 측정할 수 있다.
인공표식 검출기(400)는 (i) 대상체의 지점들의 거리 및 (ii) 대상체의 지점들의 광도의 변화를 분석하여 대상체가 인공표식인지 여부를 판단하고, 인공표식에 포함된 비가시적 바코드를 분석하여 디지털 코드를 생성한다.
인공표식 검출기(400)가 인식하는 인공표식은 베이스 및 비가시적 바코드를 포함한다. 비가시적 바코드는 제1 파장 대역의 광을 반사, 흡수, 또는 발광하는 물질로 형성된 코드 시퀀스를 포함한다. 코드 시퀀스는 제2 파장 대역의 광을 반사, 흡수, 또는 발광하는 물질에 의해 은닉되어 비가시화된다.
위치 산출기(500)는 인공표식 인식 장치 및 인공표식 간의 상대적인 위치를 산출한다.
이하에서는 도 5, 도 6a 내지 도 6d를 참조하여 인공표식을 설명하기로 한다.
도 5에서는 육안으로 관찰한 결과 백색을 띄는 인공표식(51), 육안으로 관찰한 결과 흑색을 띄는 인공표식(52), 인공표식 검출기(400)가 식별한 불연속한 줄무늬를 갖는 인공표식(53)이 도시되어 있다. 백색을 띄는 인공표식(51)이 백색 배경을 갖는 구조물 또는 공간에 부착되거나 흑색을 띄는 인공표식(52)이 흑색 배경을 갖는 구조물 또는 공간에 부착되면, 사용자는 인공표식(51, 52)을 인식할 수 없다. 반면에, 특정 파장 대역의 광을 수신하는 인공표식 검출기(400)는 인공표식(53)의 줄무늬를 식별할 수 있다.
도 6a 내지 도 6d를 참조하면, 인공표식(51, 52, 53)은 베이스(610a, 610b, 610c, 610d) 및 비가시적 바코드(620a, 620b, 620c, 620d)를 포함한다. 인공표식(51, 52, 53)은 커버(630c, 630d), 접착부, 또는 이들의 조합 등을 추가로 포함할 수 있다.
비가시적 바코드는 베이스에 연결되며, 제1 파장 대역의 광을 반사, 흡수, 또는 발광하는 물질로 형성된 코드 시퀀스를 갖는다. 코드 시퀀스는 제2 파장 대역의 광을 반사, 흡수, 또는 발광하는 물질에 의해 은닉되어 비가시화된다. 제1 파장 대역은 적외선의 파장 대역이고, 제2 파장 대역은 가시광선의 파장 대역일 수 있으나, 이는 예시일 뿐이며 이에 한정되는 것은 아니고 구현되는 설계에 따라 적합한 파장 대역이 사용될 수 있다.
코드 시퀀스는 제1 파장 대역의 광에 대한 반사율, 흡수율, 또는 발광율의 차이에 기반하여 명 영역(622a, 622b, 622c, 622d) 및 암 영역(624a, 624b, 624c, 624d)을 갖는다.
코드 시퀀스는 (i) 명 영역의 개수 또는 폭, (ii) 암 영역의 개수 또는 폭, 또는 (iii) 이들의 조합을 이용하여, 시작 패턴, 정보 패턴, 정지 패턴, 오류 정정 패턴, 또는 이들의 조합으로 표현된 1차원 시퀀스일 수 있다.
코드 시퀀스의 명 영역 및 암 영역은 제1 파장 대역의 광의 반사 파장, 흡수 파장, 발광 파장, 반사율, 흡수율, 발광율, 반사각도, 색상, 표면 성질, 또는 이들의 조합에 의해 구분될 수 있다.
코드 시퀀스는 제2 파장 대역의 광의 반사 파장, 흡수 파장, 발광 파장, 반사율, 흡수율, 발광율, 반사각도, 색상, 표면 성질, 또는 이들의 조합에 의해 비가시화된다.
도 6a를 참조하면, 베이스는 제2 파장 대역의 광을 반사, 흡수, 또는 발광하는 물질을 포함할 수 있다. 예컨대, 백색 종이에 전방향 반사(Omnidirectional Reflective) 물질 또는 도료가 패터닝되어 코드 시퀀스를 형성할 수 있다.
도 6b를 참조하면, 코드 시퀀스는 제2 파장 대역의 광을 반사, 흡수, 또는 발광하는 물질을 포함할 수 있다. 예컨대, 반사율이 상이한 물질 또는 도료가 패터닝되어 코드 시퀀스를 형성할 수 있다.
도 6c 및 도 6d를 참조하면, 커버(630c, 630d)는 제1 파장 대역의 광의 투과 경로 상에 위치한다. 커버(630c, 630d)는 제2 파장 대역의 광을 반사, 흡수, 또는 발광하는 물질을 포함한다. 커버(630c, 630d)는 특정 파장 대역을 필터링할 수 있다. 예컨대, 적외선 필터를 사용할 수 있다. 적외선 필터는 검붉은색을 띄므로, 사용자는 줄무늬가 아닌 단순히 검은색을 띄는 장치로 인식하게 된다.
인공표식은 베이스의 후면에 형성된 접착제층을 갖는 접착부(미도시)를 추가로 포함할 수 있다.
이하에서는 도 7, 도 8a, 및 도 8b를 참조하여, 인공표식 인식 장치가 인공표식을 인식하는 동작을 설명하기로 한다.
단계 S710에서 인공표식 검출기는 대상체의 지점들의 광도가 불연속적으로 변화하는 후보 영역을 분할(Segmentation)한다. 불연속한 부분은 대상체의 지점들의 거리가 일정 범위 내에 있고, 지점들의 광도의 편차가 일정 범위를 넘고, 지점들의 광도의 일부는 최소값보다 작았다가 다른 일부는 최대값보다 크고 또 다른 일부는 최소값보다 작았다가 또 다른 일부는 최대값보다 큰 것을 반복하는 것을 의미한다. 예컨대, 후보 영역은 인공표식(53)의 줄무늬와 유사한 영역을 갖는다.
단계 S720에서 인공표식 검출기는 기 설정된 기준거리를 기준으로 대상체의 지점들의 거리에 대한 광도를 정규화한다. 예컨대, x 미터를 기준으로 정규화하고, 기준거리는 구현되는 설계에 따라 적합한 수치가 사용될 수 있다.
단계 S730에서 인공표식 검출기는 정규화된 광도를 명 영역과 암 영역으로 구분하여, 후보 영역의 명 영역과 암 영역이 코드 시퀀스인지 여부를 판단한다. 인공표식 검출기는 2개 이상의 연속된 데이터의 평균을 계속적으로 계산하는 이동평균 등을 이용하여 명 영역과 암 영역으로 구분할 수 있다. 인공표식 검출기는 지역적인 데이터을 이용하여 주변과의 상대적인 대소를 판단할 수 있다.
단계 S730에서 인공표식 검출기가 코드 시퀀스인지 여부를 판단하는 기준은 구현되는 설계에 따라 적합한 판단 기준이 적용된다. 예컨대, 인공표식 검출기는 (i) 첫 번째 암 영역과 두 번째 암 영역 간의 간격, (ii) 마지막 암 영역과 마지막으로부터 두 번째 암 영역, (iii) 세그먼트된 부분이 평면 상에 있는 비율 또는 확률, 또는 (iv) 이들의 조합 등을 기준으로 유사 여부를 판단할 수 있다. 도 8a에서는 일정 각도로 꺾인 면에 부착된 인공표식이 도시되어 있고, 도 8b에서는 굴곡 면에 부착된 인공표식이 도시되어 있다. 지점마다 거리값이 상이하기 때문에, 이동체는 꼭지점 등을 기준으로 도킹하거나 목적하는 위치에 정확하게 근접할 수 있다. 인공표식이 하나 이상의 평면에 부착되면, 거짓양성(False Positive) 또는 1종오류(Type I Error)를 최소화할 수 있다.
단계 S740에서 인공표식 검출기는 코드 시퀀스를 이진 코드로 변환하여 식별정보를 추출한다. 인공표식 검출기가 이진 코드로 변환하는 기준은 구현되는 설계에 따라 적합한 변환 기준이 적용된다. 예컨대, 인공표식 검출기는 가운데를 기준으로 일정 간격마다 각각의 좌우 방향으로 광도를 읽고, 광도가 임계치보다 크면 1로 설정하고 작으면 0으로 설정하는 방식으로 이진 코드를 생성할 수 있다.
이하에서는 도 9 및 도 10을 참조하여, 인공표식 인식 장치가 상대 위치를 산출하는 동작을 설명하기로 한다. 인공표식 인식 장치는 자세 정보 및 거리 정보를 이용하여 인공표식의 위치를 파악한다.
단계 S910에서 위치 산출기는 인식된 인공표식의 지점들을 일 방향으로 라인피팅(Line Fitting)한다. 위치 산출기는 라인피팅을 통해 직선 방정식을 산출할 수 있다. 라인피팅한 지점들을 보정하고, 수평선 또는 수직선을 기준으로 각도를 보정할 수 있다. 위치 산출기는 패턴매칭을 통해 인공표식의 지점들의 위치를 보정할 수 있다.
단계 S920에서 위치 산출기는 (i) 라인피팅한 지점들과 인공표식 인식 장치 간에 가상으로 연장한 선 및 (ii) 인공표식 인식 장치의 진행 방향으로 가상으로 연장한 선 간에 상대 각도를 산출한다. 위치 산출기는 회전하는 광 송수신기의 각도를 비교하여 상대 각도를 산출한다. 도 10에서는 상대 각도 θ가 도시되어 있다.
단계 S930에서 위치 산출기는 라인피팅한 지점들 및 인공표식 인식 장치 간의 상대 거리를 산출한다. 도 10에서는 상대벡터 V, V1, V2가 도시되어 있다.
단계 S940에서 위치 산출기는 상대 각도 및 상대 거리를 기반으로 상대 위치를 산출한다. 예컨대, 삼각함수 등을 이용하여 거리를 산출할 수 있다.
인공표식 인식 장치에 포함된 구성요소들이 도 4에서는 분리되어 도시되어 있으나, 복수의 구성요소들은 상호 결합되어 적어도 하나의 모듈로 구현될 수 있다. 구성요소들은 장치 내부의 소프트웨어적인 모듈 또는 하드웨어적인 모듈을 연결하는 통신 경로에 연결되어 상호 간에 유기적으로 동작한다. 이러한 구성요소들은 하나 이상의 통신 버스 또는 신호선을 이용하여 통신한다.
인공표식 인식 장치는 하드웨어, 펌웨어, 소프트웨어 또는 이들의 조합에 의해 로직회로 내에서 구현될 수 있고, 범용 또는 특정 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수도 있다. 장치는 고정배선형(Hardwired) 기기, 필드 프로그램 가능한 게이트 어레이(Field Programmable Gate Array, FPGA), 주문형 반도체(Application Specific Integrated Circuit, ASIC) 등을 이용하여 구현될 수 있다. 또한, 장치는 하나 이상의 프로세서 및 컨트롤러를 포함한 시스템온칩(System on Chip, SoC)으로 구현될 수 있다.
인공표식 인식 장치는 하드웨어적 요소가 마련된 컴퓨팅 디바이스에 소프트웨어, 하드웨어, 또는 이들의 조합하는 형태로 탑재될 수 있다. 컴퓨팅 디바이스는 각종 기기 또는 유무선 통신망과 통신을 수행하기 위한 통신 모뎀 등의 통신장치, 프로그램을 실행하기 위한 데이터를 저장하는 메모리, 프로그램을 실행하여 연산 및 명령하기 위한 마이크로프로세서 등을 전부 또는 일부 포함한 다양한 장치를 의미할 수 있다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 인공표식 인식 방법을 예시한 흐름도이다. 인공표식 인식 방법은 컴퓨팅 디바이스에 의하여 수행될 수 있으며, 인공표식 인식 장치가 수행하는 동작에 관한 상세한 설명과 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
단계 S1110에서 컴퓨팅 디바이스는 대상체로 광을 출사하고 대상체에 반사된 광을 수신한 시간차를 이용하여 대상체의 지점들의 거리를 측정한다.
단계 S1120에서 컴퓨팅 디바이스는 상기 대상체의 지점들에 반사된 광의 광도(Intensity)를 측정한다.
단계 S1130에서 컴퓨팅 디바이스는 대상체의 지점들의 거리 및 대상체의 지점들의 광도의 변화를 분석하여 대상체가 인공표식인지 여부를 판단한다. 단계 S1130에서 인공표식에 포함된 비가시적 바코드를 분석하여 디지털 코드를 생성한다. 인공표식은 (i) 베이스 및 (ii) 상기 베이스에 연결되며, 제1 파장 대역의 광을 반사, 흡수, 또는 발광하는 물질로 형성된 코드 시퀀스를 갖는 비가시적 바코드를 포함한다. 코드 시퀀스는 제2 파장 대역의 광을 반사, 흡수, 또는 발광하는 물질에 의해 은닉되어 비가시화된다.
단계 S1130에서 컴퓨팅 디바이스는 대상체의 지점들의 광도가 불연속적으로 변화하는 후보 영역을 분할(Segmentation)한다. 단계 S1130에서 기 설정된 기준거리를 기준으로 상기 대상체의 지점들의 거리에 대한 광도를 정규화한다. 단계 S1130에서 정규화된 광도를 명 영역과 암 영역으로 구분하여, 후보 영역의 명 영역과 암 영역이 코드 시퀀스인지 여부를 판단한다. 단계 S1130에서 코드 시퀀스를 이진 코드로 변환하여 식별정보를 추출한다.
인공표식 인식 방법은 인공표식의 상대적인 위치를 산출하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
인공표식의 상대적인 위치를 산출하는 단계는 인공표식의 지점들을 라인피팅(Line Fitting)한다. 인공표식의 상대적인 위치를 산출하는 단계는 (i) 라인피팅한 지점들과 인공표식 인식 장치 간에 가상으로 연장한 선 및 (ii) 진행 방향으로 가상으로 연장한 선 간에 상대 각도를 산출한다. 인공표식의 상대적인 위치를 산출하는 단계는 라인피팅한 지점들 및 인공표식 인식 장치 간의 상대 거리를 산출하고, 상대 각도 및 상대 거리를 기반으로 상대 위치를 산출한다.
도 7, 도 9, 및 11에서는 각각의 과정을 순차적으로 실행하는 것으로 기재하고 있으나 이는 예시적으로 설명한 것에 불과하고, 이 분야의 기술자라면 본 발명의 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 도 7, 도 9, 및 11에 기재된 순서를 변경하여 실행하거나 또는 하나 이상의 과정을 병렬적으로 실행하거나 다른 과정을 추가하는 것으로 다양하게 수정 및 변형하여 적용 가능할 것이다.
본 실시예들에 따른 동작은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능한 매체에 기록될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능한 매체는 실행을 위해 프로세서에 명령어를 제공하는 데 참여한 임의의 매체를 나타낸다. 컴퓨터 판독 가능한 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 예를 들면, 자기 매체, 광기록 매체, 메모리 등이 있을 수 있다. 컴퓨터 프로그램은 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어 분산 방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수도 있다. 본 실시예를 구현하기 위한 기능적인(Functional) 프로그램, 코드, 및 코드 세그먼트들은 본 실시예가 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있을 것이다.
본 실시예들은 본 실시예의 기술 사상을 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 실시예의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 실시예의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 실시예의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
1: 이동체 20: 이동 장치
10: 인공표식 인식 장치 100: 광 송수신기
200: 거리 측정기 300: 광도 측정기
400: 인공표식 검출기 500: 위치 산출기
51, 52, 53: 인공표식 610a: 베이스
620a: 비가시적 바코드 622a: 명 영역
624a: 암 영역

Claims (17)

  1. 대상체로 광을 출사하고 상기 대상체에 반사된 광을 수신하여 전기 신호로 변환하는 광 송수신기;
    상기 광을 출사하고 수신한 시간차를 이용하여 상기 대상체의 지점들의 거리를 측정하는 거리 측정기;
    상기 대상체의 지점들에 반사된 광의 광도(Intensity)를 측정하는 광도 측정기; 및
    상기 거리 및 상기 광도의 변화를 분석하여 상기 대상체가 인공표식인지 여부를 판단하고, 상기 인공표식에 포함된 비가시적 바코드를 분석하여 디지털 코드를 생성하는 인공표식 검출기
    를 포함하는 인공표식 인식 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 인공표식은 (i) 베이스 및 (ii) 상기 베이스에 연결되며, 제1 파장 대역의 광을 반사, 흡수, 또는 발광하는 물질로 형성된 코드 시퀀스를 갖는 비가시적 바코드를 포함하며,
    상기 코드 시퀀스가 제2 파장 대역의 광을 반사, 흡수, 또는 발광하는 물질에 의해 은닉되어 비가시화된 것을 특징으로 하는 인공표식 인식 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 인공표식 검출기는,
    상기 대상체의 지점들의 광도가 불연속적으로 변화하는 후보 영역을 분할(Segmentation)하고,
    기 설정된 기준거리를 기준으로 상기 대상체의 지점들의 거리에 대한 광도를 정규화하고,
    상기 정규화된 광도를 명 영역과 암 영역으로 구분하여, 상기 후보 영역의 상기 명 영역과 상기 암 영역이 코드 시퀀스인지 여부를 판단하고,
    상기 코드 시퀀스를 이진 코드로 변환하여 식별정보를 추출하는 것을 특징으로 하는 인공표식 인식 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 인공표식 인식 장치로부터 상기 인공표식의 상대적인 위치를 산출하는 위치 산출기를 추가로 포함하는 인공표식 인식 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 위치 산출기는,
    상기 인공표식의 지점들을 라인피팅(Line Fitting)하고,
    (i) 상기 라인피팅한 지점들과 상기 인공표식 인식 장치 간에 가상으로 연장한 선 및 (ii) 상기 인공표식 인식 장치의 진행 방향으로 가상으로 연장한 선 간에 상대 각도를 산출하고,
    상기 라인피팅한 지점들 및 상기 인공표식 인식 장치 간의 상대 거리를 산출하고,
    상기 상대 각도 및 상기 상대 거리를 기반으로 상대 위치를 산출하는 것을 특징으로 하는 인공표식 인식 장치.
  6. 베이스; 및
    상기 베이스에 연결되며, 제1 파장 대역의 광을 반사, 흡수, 또는 발광하는 물질로 형성된 코드 시퀀스를 갖는 비가시적 바코드
    를 포함하며,
    상기 코드 시퀀스가 제2 파장 대역의 광을 반사, 흡수, 또는 발광하는 물질에 의해 은닉되어 비가시화된 것을 특징으로 하는 인공표식.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 파장 대역은 적외선의 파장 대역이고, 상기 제2 파장 대역은 가시광선의 파장 대역인 것을 특징으로 하는 인공표식.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 코드 시퀀스는 상기 제1 파장 대역의 광에 대한 반사율, 흡수율, 또는 발광율의 차이에 기반하여 복수의 명 영역 및 암 영역을 갖는 것을 특징으로 하는 인공표식.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 코드 시퀀스는 (i) 상기 명 영역의 개수 또는 폭, (ii) 상기 암 영역의 개수 또는 폭, 또는 (iii) 이들의 조합을 이용하여, 시작 패턴, 정보 패턴, 정지 패턴, 오류 정정 패턴, 또는 이들의 조합으로 표현된 1차원 시퀀스인 것을 특징으로 하는 인공표식.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 코드 시퀀스의 상기 명 영역 및 상기 암 영역은 상기 제1 파장 대역의 광의 반사 파장, 흡수 파장, 발광 파장, 반사율, 흡수율, 발광율, 반사각도, 색상, 표면 성질, 또는 이들의 조합에 의해 구분되는 것을 특징으로 하는 인공표식.
  11. 제6항에 있어서,
    상기 코드 시퀀스 또는 상기 베이스는 상기 제2 파장 대역의 광을 반사, 흡수, 또는 발광하는 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 인공표식.
  12. 제6항에 있어서,
    상기 제1 파장 대역의 광의 투과 경로 상에 위치하며, 상기 제2 파장 대역의 광을 반사, 흡수, 또는 발광하는 물질을 포함하는 커버를 추가로 포함하는 인공표식.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 베이스의 후면에 형성된 접착제층을 갖는 접착부를 추가로 포함하는 인공표식.
  14. 프로세서에 의해 실행 가능한 컴퓨터 프로그램 명령어들을 포함하는 비일시적(Non-Transitory) 컴퓨터 판독 가능한 매체에 기록되어 인공표식 인식을 위한 컴퓨터 프로그램으로서, 상기 컴퓨터 프로그램 명령어들이 컴퓨팅 디바이스의 프로세서에 의해 실행되는 경우에,
    대상체로 광을 출사하고 상기 대상체에 반사된 광을 수신한 시간차를 이용하여 상기 대상체의 지점들의 거리를 측정하는 단계;
    상기 대상체의 지점들에 반사된 광의 광도(Intensity)를 측정하는 단계; 및
    상기 거리 및 상기 광도의 변화를 분석하여 상기 대상체가 인공표식인지 여부를 판단하고, 상기 인공표식에 포함된 비가시적 바코드를 분석하여 디지털 코드를 생성하는 단계
    를 포함한 동작들을 수행하는 컴퓨터 프로그램.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 인공표식은 (i) 베이스 및 (ii) 상기 베이스에 연결되며, 제1 파장 대역의 광을 반사, 흡수, 또는 발광하는 물질로 형성된 코드 시퀀스를 갖는 비가시적 바코드를 포함하며,
    상기 코드 시퀀스가 제2 파장 대역의 광을 반사, 흡수, 또는 발광하는 물질에 의해 은닉되어 비가시화된 것을 특징으로 하는 컴퓨터 판독 가능한 매체에 기록된 컴퓨터 프로그램.
  16. 이동체에 있어서,
    대상체로 광을 출사하고 수신하여 인공표식을 인식하는 인공표식 인식 장치; 및
    상기 대상체까지의 거리를 기반으로 상기 이동체를 이동하도록 구현된 이동 장치를 포함하며,
    상기 인공표식 인식 장치는,
    상기 대상체로 광을 출사하고 상기 대상체에 반사된 광을 수신하여 전기 신호로 변환하는 광 송수신기;
    상기 광을 출사하고 수신한 시간차를 이용하여 상기 대상체의 지점들의 거리를 측정하는 거리 측정기;
    상기 대상체의 지점들에 반사된 광의 광도(Intensity)를 측정하는 광도 측정기; 및
    상기 거리 및 상기 광도의 변화를 분석하여 상기 대상체가 인공표식인지 여부를 판단하고, 상기 인공표식에 포함된 비가시적 바코드를 분석하여 디지털 코드를 생성하는 인공표식 검출기
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동체.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 인공표식 인식 장치는,
    상기 인공표식 인식 장치로부터 상기 인공표식의 상대적인 위치를 산출하는 위치 산출기를 추가로 포함하는 이동체.
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