KR20200023789A - 강건성을 높인 실내 지도 제작 시스템 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 강건성을 높인 실내 지도 제작 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게, 본 발명은 영상수집부와 함께 거리측정센서부가 구비되어 영상처리제어부에서 영상수집부의 수집 정보를 이용하여 판단한 거리와 거리측정센서부에서 측정된 거리를 비교하고, 영상수집부에서 수집된 영상의 저장 유뮤를 결정하여 실내 지도 제작의 오류를 줄일 수 있는 강건성을 높인 실내 지도 제작 시스템 및 방법에 관한 것이다.

Description

강건성을 높인 실내 지도 제작 시스템 및 방법{Apparatus and method for producing indoor map}
본 발명은 강건성을 높인 실내 지도 제작 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게, 본 발명은 영상수집부와 함께 거리측정센서부가 구비되어 영상처리제어부에서 영상수집부의 수집 정보를 이용하여 판단한 거리와 거리측정센서부에서 측정된 거리를 비교하고, 영상수집부에서 수집된 영상의 저장 유뮤를 결정하여 실내 지도 제작의 오류를 줄일 수 있는 강건성을 높인 실내 지도 제작 시스템 및 방법에 관한 것이다.
인터넷과 이동통신 기술의 발달과 더불어 스마트폰 등의 이동 단말이 등장함에 따라 위치기반 서비스(Location-Based Service : LBS)가 널리 이용되고 있다. 위치기반 서비스란 이동 단말의 현위치를 정확하게 파악하여 측정된 현위치와 관련된 다양한 부가 서비스를 제공하는 기술을 말한다.
이러한 위치기반 서비스와 관련하여, 큰 면적과 복잡한 구조를 지닌 복합 쇼핑몰, 영화관, 전시관 등 대형 건축물의 실내에서 위치정보 서비스를 제공하고, 필요한 경우 별도의 부가적인 콘텐츠를 제공하는 실내 위치기반 서비스의 수요가 증가하고 있다.
하지만 구글, 다음, 네이버 등 많은 사용자가 이용하는 대형 포털 서비스 업체에서 제공하는 지도 서비스는 실외 지도 정보를 기반으로 위치기반 서비스를 제공할 뿐, 실내 위치기반 서비스를 제공하고 있지 않다. 또한 개별 사업자들에 의해 제공되는 실내 공간에 대한 위치정보 서비스는 일일이 사업자들이 개발한 별도의 응용프로그램을 설치해야 이용이 가능해 효율적이지 못하다.
이에 따라, 실내 지도를 제작하는 방법으로서, 첫 번째, 웹 기반으로 3차원 실내 지도를 제작하는 방법, 두 번째, 자율주행동체를 이용하여 수집된 카메라 영상 정보를 이용하여 실내 지도를 제작하는 방법 등이 제안된 바 있다.
먼저, 웹 기반으로 3차원 실내 지도를 제작하는 방법은 먼저, 건물의 기본 데이터인, 건물의 외곽선, 외부 및 내부 벽체, 문 및 바닥면 자료를 이용하여 2차원 실내지도 생성 후, 층 높이를 반영한 3차원 실내 지도를 생성하고, 웹에 올리는 단계를 포함한다. 상기 웹 기반으로 3차원 실내 지도를 제작하는 방법은 건물의 기본 데이터를 이용하여 내부 수치의 정확성을 높인 장점이 있으나, 사용자가 확인하는 화면은 실제 화면이 아니라 가상의 3차원 실내 지도로서, 사용자가 실제로 보는 실내 모습과는 차이가 있다.
또, 두 번째로, 자율주행동체를 이용하여 수집된 카메라 영상 정보를 이용하여 실내 지도를 제작하는 방법은 카메라를 통해 수집된 영상을 분석하여 자율주행동체의 위치를 파악하여 자율주행동체의 움직임을 제어하면서 상기 카메라를 통해 수집된 영상 정보를 이용하여 실내 지도를 제작한다. 그런데, 두 번째 방법은 거울이나 유리의 반사에 따라 벽체와의 거리가 잘못 인지되어 실내 지도 제작 상 오류가 발생하는 문제점이 있었다.
이에 따라, 실제의 실내 모습을 반영하여 실내 지도를 오류없이 제작하는 방법이 요구되고 있다.
대한민국등록특허 10-1487343(발명의 명칭 :　웹 기반 3차원 실내 지도 제작방법)
본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 영상수집부와 함께 거리측정센서부가 구비되어 영상처리제어부에서 영상수집부의 수집 정보를 이용하여 판단한 거리와 거리측정센서부에서 측정된 거리를 비교하고, 영상수집부에서 수집된 영상의 저장 유뮤를 결정하여 실내 지도 제작의 오류를 줄일 수 있는 강건성을 높인 실내 지도 제작 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.
특히, 본 발명의 목적은 상기 거리측정센서부가 초음파센서로서 시스템 구축 비용이 높게 소요되지 않은 강건성을 높인 실내 지도 제작 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.
이 때, 기존의 실내 지도 시스템은 영상으로 획득한 정보를 계속 누적하기 때문에, 유리 또는 거울이 있는 영상으로 지도가 생성될 때 알고리즘이 발산하는 특성이 있는데, 본 발명의 목적은 거리 차이가 큰 경우 상기 영상처리부가 상기 영상수집부에서 수집된 영상을 저장하지 않아 유리 또는 거울 등에 의해 오류가 발생된 시점의 영상을 이용하지 않음으로써 다양한 실내 환경에 상관없이 알고리즘의 발산하는 특성이 없이 실내 정보 데이터를 신뢰성 있게 구축하여 실내 지도를 제작할 수 있는 강건성을 높인 실내 지도 제작 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.
상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명에 의한 강건성을 높인 실내 지조 제작 시스템(1000)은 자율주행동체(100)를 이용하여 실내 지도를 제작하는 실내 지도 제작 시스템(1000)에 있어서, 상기 자율주행동체(100); 상기 자율주행동체(100)에 구비되어 영상을 수집하는 영상수집부(210); 상기 영상수집부(210)에서 수집된 영상을 처리하여 일정 주기로 저장부(400)에 저장하는 영상처리제어부(320)와, 상기 영상처리제어부(320)와 연동되어 상기 자율주행동체(100)의 동작을 제어하는 자율주행제어부(310)를 포함하는 제어부(300); 및 상기 자율주행동체(100)에 구비되어 거리를 측정가능한 거리측정센서부(220)를 포함하여 형성된다.
이 때, 상기 제어부(300)는 상기 영상처리제어부(320)에서 판단한 실내구조물과의 거리인 제1거리값과 상기 거리측정센서부(220)에서 측정된 실내구조물과의 거리인 제2거리값을 비교하는 측정거리판단부(330)를 더 포함하여 상기 판단부의 판단결과에 따라 상기 영상처리제어부(320)의 영상 처리가 제어되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 영상수집부(210)는 스테레오 카메라 또는 라이다(Lidar)인 것을 특징으로 한다.
또, 상기 거리측정센서부(220)는 초음파센서인 것을 특징으로 한다.
이 때, 상기 거리측정센서부(220)는 2개 이상 구비되되, 상측 및 하측의 거리를 측정가능한 것을 특징으로 한다.
아울러, 상기 실내 지도 제작 시스템(1000)은 상기 거리측정센서부(220)가 상기 영상수집부(210)의 상측에 지지대(230)를 통해 구비되는 것을 특징으로 한다.
상기 제어부(300)는 상기 제1거리값이 상기 제2거리값의 0.5 배 이하이거나, 1.5 배 이상이면, 상기 영상처리부가 상기 영상수집부(210)에서 수집된 영상을 저장하지 않는 것을 특징으로 한다.
이 때, 상기 제어부(300)는 인공지능(딥러닝) 뉴럴 시스템인 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같은 실내 지도 제작 시스템을 이용한 실내 지도 제작 방법에 있어서, 상기 실내 지도 제작 방법은, 상기 제1거리값과 제2거리값을 측정하는 측정 단계; 상기 측정 단계에서 측정된 제1거리값과 제2거리값을 비교하여 상기 영상수집부(210)에서 수집된 영상의 저장 또는 버림의 단일 출력값을 생성하는 판단 단계; 및 상기 판단 단계에 따라 제1거리값을 저장 및 처리하는 데이터 처리 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또, 상기 실내 지도 제작 방법은 측정 및 처리된 데이터 및 실내 지도 데이터로 데이터베이스를 구성하고 학습하는 학습 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 본 발명의 강건성을 높인 실내 지도 제작 시스템 및 방법은 영상수집부와 함께 거리측정센서부가 구비되어 영상처리제어부에서 영상수집부의 수집 정보를 이용하여 판단한 거리와 거리측정센서부에서 측정된 거리를 비교하고, 영상수집부에서 수집된 영상의 저장 유뮤를 결정하여 실내 지도 제작의 오류를 줄일 수 있는 장점이 있다.
특히, 본 발명의 강건성을 높인 실내 지도 제작 시스템 및 방법은 상기 거리측정센서부가 초음파센서로서 시스템 구축 비용이 높게 소요되지 않은 장점이 있다.
이 때, 기존의 실내 지도 시스템은 영상으로 획득한 정보를 계속 누적하기 때문에, 유리 또는 거울이 있는 영상으로 지도가 생성될 때 알고리즘이 발산하는 특성이 있는데, 본 발명의 강건성을 높인 실내 지도 제작 시스템 및 방법은 거리 차이가 큰 경우 상기 영상처리부가 상기 영상수집부에서 수집된 영상을 저장하지 않아 유리 또는 거울 등에 의해 오류가 발생된 시점의 영상을 이용하지 않음으로써 다양한 실내 환경에 상관없이 알고리즘의 발산하는 특성이 없이 실내 정보 데이터를 신뢰성 있게 구축하여 실내 지도를 제작할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 강건성을 높인 실내 지도 제작 시스템을 나타낸 도면.
도 2는 본 발명에 따른 강건성을 높인 실내 지도 제작 시스템을 나타낸 다른 도면.
도 3은 본 발명에 따른 강건성을 높인 실내 지도 제작 시스템의 제어부 작동을 나타낸 도면.
이하, 상술한 바와 같은 특징을 가지는 본 발명의 강건성을 높인 실내 지도 제작 시스템(1000) 및 방법을 첨부된 도면을 참조로 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 강건성을 높인 실내 지도 제작 시스템(1000)을 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명에 따른 강건성을 높인 실내 지도 제작 시스템(1000)을 나타낸 다른 도면이며, 도 3은 본 발명에 따른 강건성을 높인 실내 지도 제작 시스템(1000)의 제어부(300) 작동을 나타낸 도면이다.
먼저, 본 발명에서 강건성이란, 다양한 오류나 환경에 환경에 상관없이 데이터를 신뢰성 있게 구축하는 것을 의미하는 것으로, 본 발명은 실내 맵핑의 오류를 줄이고 정확하게 실내 지도를 제작할 수 있는 건성을 높인 실내 지도 제작 시스템(1000) 및 방법
본 발명의 강건성을 높인 실내 지도 제작 시스템(1000)은 자율주행동체(100), 영상수집부(210), 제어부(300), 및 거리측정센서부(220)를 포함하여 형성된다.
상기 자율주행동체(100)는 스스로 움직임이 제어할 수 있는 것으로, 상기 도 1은 몸체(110)와, 상기 몸체(110)의 외주면으로부터 연장되는 날개(120)를 포함하는 드론 형태의 무인비행체를 나타내었다. 본 발명에서, 상기 자율주행동체(100)는 상기 도 1에 도시한 무인비행체뿐만 아니라 무인자동차일 수 있으며, 이 외에도 스스로 움직일 수 있는 다양한 형태가 이용될 수 있다.
상기 영상수집부(210)는 상기 자율주행동체(100)에 구비되어 영상을 수집하는 부분으로, 스테레오 카메라 또는 라이다(Lidar)가 이용될 수 있다. 본 발명의 강건성을 높인 실내 지도 제작 시스템(1000)은 상기 영상수집부(210)에서 수집된 영상 데이터를 이용하여 상기 자율주행동체(100)의 주행 움직임이 제어되고, 실내 지도를 제작한다..
상기 거리측정센서부(220)는 상기 자율주행동체(100)에 구비되어 상기 영상수집부(210)가 수집하는 영상과 동일한 방향의 벽체와 거리를 측정한다. 이 때, 상기 거리측정센서부(220)는 초음파센서가 이용될 수 있으며, 상기 영상수집부(210)의 상측에 지지대(230)를 통해 구비될 수 있다.
상기 거리측정센서부(220)는 2개 이상이 구비될 수도 있다. 특히, 상기 거리측정센서부(220)가 2인 경우에, 각각이 상측 및 하측의 거리를 측정하도록 형성되는 것이 바람직하다. 특히, 건물 내부 높이가 일정한 경우에, 상기 거리측정센서부(220) 2개가 상측 및 하측의 거리를 각각 측정하여 보다 정확하게 실내 높이 측정이 가능한다. 본 발명의 강건성을 높인 실내 지도 제작 시스템(1000)은 상기 거리측정부(220)가 복수개 구비되어 상기 영상수집부(210)에서 수집된 정보의 이용(저장) 유무를 판단하는 자료로서의 정확도를 더욱 높일 수 있다.
상기 제어부(300)는 영상처리제어부(320), 자율주행제어부(310), 및 측정거리판단부(330)를 포함한다.
상기 영상처리제어부(320)는 상기 영상수집부(210)에서 수집된 영상을 처리하여 일정 주기로 저장부(400)에 저장하여 실내 지도를 생성한다.
상기 자율주행제어부(310)는 상기 영상수집부(210)에서 수집된 영상을 처리하는 상기 영상처리제어부(320)와 연동되어 상기 자율주행동체(100)의 동작을 제어한다. 더욱 상세하게, 상기 자율주행제어부(310)는 비쥬얼 오도메트리(Visual Odometry)를 생성한다.
상기 측정거리판단부(330)는 상기 영상처리제어부(320)에서 판단한 실내구조물과의 거리인 제1거리값과 상기 거리측정센서부(220)에서 측정된 실내구조물과의 거리인 제2거리값을 비교하여 판단하고, 그 결과에 따라, 상기 영상처리제어부(320)의 영상 처리가 제어된다.
더욱 상세하게, 상기 제어부(300)는 상기 제1거리값이 상기 제2거리값의 0.5 배(낮은 쓰레쉬홀드 값) 이하이거나 1.5 배(높은 쓰레쉬홀드 값) 이상이면, 상기 영상처리부가 상기 영상수집부(210)에서 수집된 영상을 저장하지 않는다. 즉, 상기 제어부(300)는 상기 측정거리판단부(330)에서, 상기 영상처리제어부(320)에서 판단한 거리가 상기 거리측정센서부(220)에서 측정된 실내구조물과의 거리와 차이가 큰 경우에, 이를 유효하지 않은 데이터로 분류하고 상기 영상수집부(210)에서 수집된 영상을 상기 저장부(400)에 저장하지 않는다.
상기 영상수집부(210)에서 측정된 상기 제1거리값은 유리 또는 거울이 있을 경우 영상특성이 변질되어 실제값과 달라지는 특성이 있고, 상기 초음파센서를 이용한 거리측정센서부(220)에서 측정된 제2거리값은 초음파 반사를 이용하기 때문에 벽의 성질에 의해 영향이 작다. 다시 말해, 상기 제2거리값은 유리 또는 거울이 있을 경우에도 실제 거리 측정의 정확도를 확보할 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 강건성을 높인 실내 지도 제작 시스템(1000)은 상기 제어부(300)가 상기 제1거리값이 제2거리값의 0.5 배 이하이거나 1.5 배 이상이면, 상기 영상처리부가 상기 영상수집부(210)에서 수집된 영상을 저장하지 않는다. 이를 통해, 본 발명의 강건성을 높인 실내 지도 제작 시스템(1000)은 상기 저장부(400)에 유효한 데이터만이 저장될 수 있어 실내 지도 제작의 오류를 현저히 줄일 수 있는 장점이 있다.
더욱 상세하게, 기존의 실내 지도 제작 시스템은 영상으로 획득한 정보를 계속 누적하기 때문에, 유리 또는 거울이 있는 영상으로 지도가 생성될 때 알고리즘이 발산하는 특성 때문에 실내 지도 제작의 오류가 발생되는 문제점이 있다.
이에 반해, 본 발명의 강건성을 높인 실내 지도 제작 시스템(1000)은 거리 차이가 큰 경우 상기 영상처리부(320)가 상기 영상수집부(210)에서 수집된 영상을 저장하지 않아 유리 또는 거울 등에 의해 오류가 발생된 시점의 영상을 이용하지 않음으로써 다양한 실내 환경에 상관없이 알고리즘의 발산하는 특성이 없이 실내 정보 데이터를 신뢰성 있게 구축하여 실내 지도를 제작할 수 있는 장점이 있다.
상기 도 3에서, 상기 제어부(300)는 상기 제1거리값이 상기 제2거리값의 1.5 배(높은 쓰레쉬홀드 값) 이상인 경우를 나타내었으나, 본 발명의 실내 지도 제작 시스템(1000)은 상기 제1거리값이 상기 제2거리값의 0.5 배(낮은 쓰레쉬홀드 값) 이하인 경우에도 유효하지 않은 데이터로 처리하는 것이 바람직하다.
또, 본 발명의 강건성을 높인 실내 지도 제작 시스템(1000)은 상기 제어부(300)가 인공지능(딥러닝) 뉴럴 시스템일 수 있다. 본 발명에서, 상기 인공지능 뉴럴 시스템이란, 판단 및 데이터 처리를 수행할 수 있고, 이전 측정 데이터(상기 영상수집부(210)에서 수집된 영상, 제1거리값 및 제2거리값 데이터 등) 및 실내 지도 데이터로 학습 데이터베이스를 구성하고 학습가능한 시스템을 의미한다.
한편, 본 발명의 실내 지도 제작 방법은 상술한 바와 같은 실내 지도 제작 시스템을 이용할 수 있으며, 측정 단계; 판단 단계; 및 데이터 처리 단계를 포함한다.
상기 측정 단계는 상기 제1거리값과 제2거리값을 측정하는 단계로서, 상기 제1거리값은 영상수집부(210)를 통해, 상기 제2거리값은 거리측정센서부(220)를 통해 측정된다.
상기 판단 단계는 상기 제어부(300)에서 수행되는 것으로서, 상기 상기 측정 단계에서 측정된 제1거리값과 제2거리값을 비교하여 상기 영상수집부(210)에서 수집된 영상의 저장(Accept) 또는 버림(Reject)의 단일 출력값을 생성하는 단계이다.
상기 데이터 처리 단계는 상기 판단 단계에 따라 제1거리값을 저장 및 처리하는 단계이다.
또, 상기 실내 지도 제작 방법은 학습 단계를 더 포함할 수 있다. 즉, 상기 제어부가 인공지능 뉴럴 시스템으로서, 학습 단계가 수행되는 데, 상기 영상수집부(210)에서 수집된 영상, 제1거리값 및 제2거리값 데이터 및 실내 지도 데이터로 데이터베이스를 구성하고 학습하여 처리 속도 및 신뢰성을 더욱 높일 수 있다.
본 발명은 상기한 실시예들에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.
1000 : 실내 지도 제작 시스템
100 : 자율주행동체
110 : 몸체 120 : 날개
210 : 영상수집부
220 : 거리측정센서부
230 : 지지대
300 : 제어부
310 : 자율주행제어부
320 : 영상처리제어부
330 : 측정거리판단부
400 : 저장부

Claims (9)

  1. 자율주행동체(100)를 이용하여 실내 지도를 제작하는 실내 지도 제작 시스템(1000)에 있어서,
    상기 자율주행동체(100);
    상기 자율주행동체(100)에 구비되어 영상을 수집하는 영상수집부(210);
    상기 영상수집부(210)에서 수집된 영상을 처리하여 일정 주기로 저장부(400)에 저장하는 영상처리제어부(320)와, 상기 영상처리제어부(320)와 연동되어 상기 자율주행동체(100)의 동작을 제어하는 자율주행제어부(310)를 포함하는 제어부(300); 및
    상기 자율주행동체(100)에 구비되어 거리를 측정가능한 거리측정센서부(220)를 포함하여 형성되고,
    상기 제어부(300)는 상기 영상처리제어부(320)에서 판단한 실내구조물과의 거리인 제1거리값과 상기 거리측정센서부(220)에서 측정된 실내구조물과의 거리인 제2거리값을 비교하는 측정거리판단부(330)를 더 포함하여 상기 판단부의 판단결과에 따라 상기 영상처리제어부(320)의 영상 처리가 제어되는 것을 특징으로 하는 실내 지도 제작 시스템,
  2. 제1항에 있어서,
    상기 영상수집부(210)는 스테레오 카메라 또는 라이다(Lidar)인 것을 특징으로 하는 실내 지도 제작 시스템,
  3. 제1항에 있어서,
    상기 거리측정센서부(220)는 초음파센서인 것을 특징으로 하는 실내 지도 제작 시스템,
  4. 제3항에 있어서,
    상기 거리측정센서부(220)는 2개 이상 구비되되, 상측 및 하측의 거리를 측정가능한 것을 특징으로 하는 실내 지도 제작 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 실내 지도 제작 시스템(1000)은 상기 거리측정센서부(220)가 상기 영상수집부(210)의 상측에 지지대(230)를 통해 구비되는 것을 특징으로 하는 실내 지도 제작 시스템,
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제어부(300)는 상기 제1거리값이 상기 제2거리값의 0.5 배 이하이거나, 1.5 배 이상이면, 상기 영상처리부가 상기 영상수집부(210)에서 수집된 영상을 저장하지 않는 것을 특징으로 하는 실내 지도 제작 시스템,

  7. 제1항 내지 제6항 중 선택되는 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어부(300)는 인공지능(딥러닝) 뉴럴 시스템인 것을 특징으로 하는 실내 지도 제작 시스템.
  8. 제7항에 의한 실내 지도 제작 시스템(1000)을 이용한 실내 지도 제작 방법에 있어서,
    상기 실내 지도 제작 방법은,
    상기 제1거리값과 제2거리값을 측정하는 측정 단계;
    상기 측정 단계에서 측정된 제1거리값과 제2거리값을 비교하여 상기 영상수집부(210)에서 수집된 영상의 저장 또는 버림의 단일 출력값을 생성하는 판단 단계; 및
    상기 판단 단계에 따라 제1거리값을 저장 및 처리하는 데이터 처리 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 실내 지도 제작 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 실내 지도 제작 방법은 측정 및 처리된 데이터 및 실내 지도 데이터로 데이터베이스를 구성하고 학습하는 학습 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 실내 지도 제작 방법.
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