KR20220135025A - 공간정보모델링을 위한 객체 군집화 방법 및 그 장치 - Google Patents

공간정보모델링을 위한 객체 군집화 방법 및 그 장치 Download PDF

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Abstract

공간정보모델링을 위한 객체 군집화 방법 및 그 장치가 개시된다. 객체군집화장치는 일정 공간에 분포된 객체 중 가장자리에 위치한 객체를 시작객체로 선택하고, 시작객체를 기준으로 기 정의된 기준거리 내에 위치하는 객체들을 후보군으로 파악하고, 후보군 중에서 시작객체로부터 직접 또는 적어도 하나 이상의 객체를 경유하되 객체 사이의 거리가 기 정의된 인접거리 이내로 연결되는 객체를 이웃객체로 파악한 후 이웃객체를 포함하는 모델링공간에 대해 공간정보모델링을 수행한다.

Description

공간정보모델링을 위한 객체 군집화 방법 및 그 장치{Method for clustering objects for geospatial information modeling and apparatus therefor}
본 발명의 실시 예는 공간정보모델링을 위하여 객체를 군집화하는 방법 및 그 장치에 관한 것이다.
본 연구는 국토교통부/국토교통과학기술진흥원의 지원으로 수행되었다(과제번호: 20DCRU-B158151-01, 부처명: 국토교통부, 연구관리전문기관: 국토교통과학기술진흥원, 연구사업명: 지하공간통합지도 갱신 자동화 및 굴착현장 안전관리지원 기술 개발 사업, 연구과제명: 지하공간통합지도 갱신 자동화 및 굴착현장 안전관리지원 기술 개발 사업, 주관기관: 한국건설기술연구원, 연구기간: 2020.04.01~2023.12.31).
공간정보는 공간에 존재하는 다양한 객체에 대한 2차원 또는 3차원 정보이다. 건물이나 도로, 지하 수도관, 각종 측정(측량) 지점, 시추 지점 등 다양한 객체에 대한 공간정보를 2차원 또는 3차원으로 모델링하여 사용자에게 제공될 수 있다. 공간정보를 제공하는 국가정보포털이 존재한다. 사용자가 공간정보서버에 접속하여 원하는 지역의 지상 또는 지하 공간의 각종 객체에 대한 정보를 요청하면, 공간정보서는 해당 지역에 위치한 객체의 공간정보를 2차원 또는 3차원으로 모델링하여 제공할 수 있다. 그러나 사용자의 요청이 있을 때마다 해당 지역에 위치한 복수의 객체의 공간정보를 이용하여 2차원 또는 3차원으로 모델링을 수행한 후 그 결과를 제공한다면 이는 시스템에 매우 많은 부하를 가중할 수 있다. 따라서 공간정보를 원활하게 제공할 수 있도록 일정영역 단위로 2차원 또는 3차원 모델링을 미리 생성하여 저장할 필요가 있다. 그러나 일정영역에 대한 모델링을 미리 수행하여 저장하기 위해서는 일정영역을 묶는 과정이 필요하다.
본 발명의 실시 예가 이루고자 하는 기술적 과제는, 일정영역에 대한 공간정보모델링을 위하여 객체를 자동으로 군집화하는 방법 및 그 장치를 제공하는 데 있다.
상기의 기술적 과제를 달성하기 위한, 본 발명의 실시 예에 따른 객체 군집화 방법의 일 예는, 일정 공간에 분포된 객체 중 가장자리에 위치한 객체를 시작객체로 선택하는 단계; 상기 시작객체를 기준으로 기 정의된 기준거리 내에 위치하는 객체들을 후보군으로 파악하는 단계; 상기 후보군 중에서 상기 시작객체로부터 직접 또는 적어도 하나 이상의 객체를 경유하되 객체 사이의 거리가 기 정의된 인접거리 이내로 연결되는 객체를 이웃객체로 파악하는 단계; 및 상기 이웃객체를 포함하는 모델링공간에 대해 공간정보모델링을 수행하는 단계;를 포함한다.
상기의 기술적 과제를 달성하기 위한, 본 발명의 실시 예에 따른 객체군집화장치의 일 예는, 객체군집화장치가 수행하는 공간정보 군집화 방법에 있어서, 일정 공간에 분포된 객체의 공간정보를 수집하는 정보수집부; 가장자리에 위치한 객체를 시작객체로 선택하는 시작객체선택부; 상기 시작객체를 기준으로 기 정의된 기준거리 내에 위치하는 객체들을 후보군으로 파악하는 후보파악부; 상기 후보군 중에서 상기 시작객체로부터 직접 또는 적어도 하나 이상의 객체를 경유하되 객체 사이의 거리가 기 정의된 인접거리 이내로 연결되는 객체를 이웃객체로 파악하는 이웃객체파악부; 및 상기 이웃객체를 포함하는 모델링공간에 대해 공간정보모델링을 수행하는 모델링부;를 포함한다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 인접한 위치에 존재하는 점형 데이터의 객체를 자동으로 군집화하여 면형 데이터로 모델링할 수 있다.
도 1은 본 발명이 실시 예에 따른 공간정보 군집화를 위한 전반적인 시스템의 개요를 도시한 도면,
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 군집화 대상이 되는 객체의 분포 예를 도시한 도면,
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 객체 군집화 방법의 일 예를 도시한 흐름도,
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 객체 군집화를 위한 후보 객체를 파악하는 방법의 일 예를 도시한 도면,
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 객체 군집화를 위한 후보 객체 중 이웃객체를 파악하는 방법의 일 예를 도시한 도면,
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 이웃객체를 대상으로 모델링공간을 설정하는 방법의 일 예를 도시한 도면, 그리고,
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 객체군집화장치의 일 예의 구성을 도시한 도면이다.
이하에서, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 공간정보 군집화 방법 및 그 장치에 대해 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명이 실시 예에 따른 공간정보 군집화를 위한 전반적인 시스템의 개요를 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 공간정보서버(100)는 건물이나 도로, 지하구조물, 측정(측량) 지점, 시추 정보 등 다양한 객체에 대한 공간정보를 수집한다. 예를 들어, 공간정보서버(100)는 전국에 존재하는 객체에 대한 정보를 주기적 또는 비주기적으로 수집한 후 기 저장된 공간정보를 갱신할 수 있다.
공간정보서버(100)는 점형 데이터로 구성된 객체 공간정보를 수집할 수 있다. 예를 들어, 점형 데이터는 도로나 측정(측량) 지점 또는 시추 지점 등의 객체에 대한 위치정보(위경도 좌표 등)로 구성될 수 있다.
객체군집화장치(110)는 공간정보서버(100)와 일체로 구현될 수 있다. 다만 본 실시 예는 이해를 돕기 위하여 객체군집화장치(110)를 공간정보서버(100)와 별개로 도시하여 설명한다. 객체군집화장치(110)는 공간정보서버(100)가 수집한 점형 데이터로 구성된 객체 공간정보를 군집화하고, 군집화된 객체가 위치한 모델링공간에 대해 공간정보모델링을 수행한다. 이에 대하여 도 2 이하에서 다시 살펴본다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 군집화 대상이 되는 객체의 분포 예를 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 일정 공간에 복수의 객체(200)가 분포되어 있다. 본 실시 예에서 객체(200)는 측량지점이나 시추지점 등과 같이 점형 공간정보로 정의되는 객체이다. 사용자가 직접 공간에 분포된 객체(200)를 복수의 그룹(210,220)으로 묶을 수 있다. 그러나 본 실시 예는 이해를 돕기 위하여 일부 공간의 객체(200)만을 도시하고 있어 사용자가 두 그룹(210,220)으로 묶는데 별다른 어려움이 없어 보이나, 실제 전국 단위 등과 같이 매우 넓은 지역에 분포된 객체들은 수백개 이상의 그룹으로 묶어야 하는데 이를 사용자가 일일이 묶는 것은 실질적으로 불가능하다. 이에 본 실시 예는 객체를 자동으로 군집화할 수 있는 방법을 제시한다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 객체 군집화 방법의 일 예를 도시한 흐름도이다.
도 3을 참조하면, 객체군집화장치(110)는 점형 데이터로 구성된 객체의 공간정보를 수집한다(S300). 예를 들어, 객체군집화장치(110)가 직접 여러 지역의 객체 공간정보를 각 지역의 공간정보를 관리하는 서버 등으로부터 수집하거나 도 1에 도시된 공간정보서버(100)에 접속하여 기 저정된 객체 공간정보를 검색할 수 있다. 전국에 위치한 객체를 군집화하고자 하는 경우, 객체군집화장치(110)는 전국에 위치한 객체의 공간정보를 수집할 수 있다. 예를 들어, 객체군집화장치는 전국에 위치한 시추지점에 대한 객체 공간정보를 수집할 수 있다. 군집화를 수행할 공간의 범위는 실시 예에 따라 다양할 수 있다. 또한 객체 공간정보를 수집하는 종래의 다양한 방법이 본 실시 예에 적용될 수 있다.
객체군집화장치(110)는 일정 공간에 분포된 객체 중 가장자리에 위치한 객체를 시작객체로 선택한다(S310). 예를 들어, 객체군집화장치(110)는 객체 공간정보에 포함된 객체의 위치정보를 기초로 도 4와 같이 최좌측 및 최상측에 위치한 객체를 시작객체(400)로 선택할 수 있다. 이 외에도 시작객체를 선택하기 위한 다양한 방법이 본 실시 예에 적용될 수 있다.
객체군집화장치(110)는 시작객체로부터 기 정의된 기준거리(예를 들어, 수km 등) 내에 위치한 객체를 후보군으로 파악한다(S320). 기준거리의 값은 실시 예에 따라 다양하게 설정될 수 있다. 시작객체로부터 기준거리 내 객체를 파악하는 방법의 일 예가 도 4에 도시되어 있다.
객체군집화장치(110)는 후보군 중에서 시작객체로부터 직접 또는 적어도 하나 이상의 객체를 경유하되 객체 사이의 거리가 기 정의된 인접거리 이내로 연결되는 객체를 이웃객체로 파악한다(S330). 예를 들어, 시작객체로부터 기 정의된 인접거리(예를 들어, 50m 등)에 위치한 제1 이웃객체를 파악한다. 그리고 제1 이웃객체를 기준으로 다시 인접거리 내에 위치한 다른 제2 이웃객체를 파악한다. 이와 같은 방법으로 각 객체 사이의 거리가 인접거리 내로 서로 연결되는 객체들로 구성된 이웃객체를 파악할 수 있다. 이웃객체를 파악하는 예가 도 5에 도시되어 있다.
객체군집화장치(110)는 이웃객체를 포함하는 모델링공간에 대해 공간정보모델링을 수행한다(S340). 예를 들어, 객체군집화장치는 모델링공간에 존재하는 점형 데이터를 기초로 모델링공간에 대한 면형 데이터(즉, 폴리곤 데이터)를 생성할 수 있다.
객체군집화장치(110)는 객체 군집화 이후에 남아 있는 객체들에 대하여 다시 시작객체를 선택하는 과정(S310)부터 모델링을 수행하는 과정(S340)까지 반복 수행할 수 있다. 즉, 남아 있는 객체가 없을 때까지 객체 군집화 과정을 반복 수행할 수 있다. 예를 들어, 도 4의 예에서 객체 군집화 이후에 남아 있는 객체들을 대상으로 시작객체(440)를 선택하고, 그 시작객체(440)를 중심으로 기준거래 내 위치한 후보군을 선택하고, 후보군에 대해 인접거리 내 위치한 이웃객체를 선택하는 과정을 수행할 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 객체 군집화를 위한 후보 객체를 파악하는 방법의 일 예를 도시한 도면이다.
도 4를 참조하면, 객체군집화장치(110)는 시작객체(400)를 중심으로 기준거리 내(410)에 위치한 객체(420)를 후보군으로 파악한다. 기준거리 밖에 위치한 객체(430)는 군집화 대상에서 제외된다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 객체 군집화를 위한 후보 객체 중 이웃객체를 파악하는 방법의 일 예를 도시한 도면이다.
도 5를 참조하면, 객체군집화장치(110)는 도 4에서 구한 객체 후보군 중에서 기 정의된 인접거리(510) 이내로 상호 연결되는 객체를 이웃객체(500)로 파악한다. 예를 들어, 객체군집화장치(110)는 시작객체(400)로부터 인접거리 이내에 위치한 객체를 제1 이웃객체(502,504)로 파악하고, 제1 이웃객체(502,504)로부터 다시 인접거리 이내에 위치한 객체를 제2 이웃객체(506)로 파악하는 과정을 통해 전체 이웃객체(500)를 파악할 수 있다. 시작객체(400)로부터 각 객체 사이가 인접거리로 연결되지 않은 객체(520)는 군집화 대상에서 제외된다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 이웃객체를 대상으로 모델링공간을 설정하는 방법의 일 예를 도시한 도면이다.
도 6을 참조하면, 객체군집화장치(110)는 도 5에서 구한 이웃객체(500)를 포함하는 다각형의 모델링공간(600)을 설정한다. 예를 들어, 객체군집화장치(110)는 이웃객체들의 가장자리를 연결하는 다각형의 영역을 모델링공간(600)으로 설정할 수 있다. 이 외에도, Jarvis's March 또는 Quick Hull 알고리즘 등 블록껍질(convex hull) 형태의 모델링공간(600)을 설정하기 위한 종래의 다양한 방법이 본 실시 예에 적용될 수 있다.
이웃객체에 포함된 객체의 수가 2개 이하인 경우가 있을 수 있다. 2개 이하의 객체를 연결하면 연결선이 생길 뿐 일정 면적이 형성되지는 않는다. 이 경우, 객체군집화장치(110)는 2개 이하의 이웃객체가 존재하는 경우 군집화를 수행하지 않을 수 있다. 다른 예로 객체군집화장치(110)는 2개의 객체를 연결하고 그 연결선에 대하여 일정 면적을 부가한 모델링공간을 설정할 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 객체군집화장치의 일 예의 구성을 도시한 도면이다.
도 7을 참조하면, 객체군집화장치(110)는 정보수집부(700), 시작객체선택부(710), 후보파악부(720), 이웃객체파악부(730) 및 모델링부(740)를 포함한다. 객체군집화장치(110)는 메모리, 프로세서 등을 포함하는 컴퓨팅 장치로 구현될 수 있다. 예를 들어, 정보수집부(700) 등의 각 구성은 소프트웨어로 구현되어 메모리에 탑재된 후 프로세서에 의해 수행될 수 있다.
정보수집부(700)는 일정 공간에 분포된 객체의 공간정보를 수집한다. 정보수집부(700)가 수집하는 객체 공간정보는 시추 지점 등과 같이 위치정보를 포함하는 점형 데이터로 구성되는 공간정보일 수 있다.
시작객체선택부(710)는 일정 공간에 분포된 객체들 중 가장자리에 위치한 어느 한 객체를 시작객체로 선택한다. 시작객체를 선택하는 다양한 방법이 본 실시 예에 적용될 수 있으며, 최좌측 및 최상측의 객체를 시작객체로 선택하는 예가 도 4에 도시되어 있다.
후보파악부(720)는 시작객체를 기준으로 기 정의된 기준거리 내에 위치하는 객체들을 후보군으로 파악한다. 기준거리는 실시 예에 따라 다양한 값으로 설정될 수 있으며, 후보군의 파악 방법의 일 예가 도 4에 도시되어 있다.
이웃객체파악부(730)는 후보군 중에서 시작객체로부터 직접 또는 적어도 하나 이상의 객체를 경유하되 객체 사이의 거리가 기 정의된 인접거리 이내로 연결되는 객체를 이웃객체로 파악한다. 이웃객체 파악 방법의 일 예가 도 5에 도시되어 있다.
모델링부(740)는 이웃객체를 포함하는 모델링공간에 대해 공간정보모델링을 수행한다. 일 예로, 모델링공간은 이웃객체를 포함하는 최소 면적의 다각형으로 구성될 수 있다. 이웃객체를 포함하는 모델링공간을 설정하는 다양한 방법이 본 실시 예에 적용될 수 있으며, 이에 대한 일 예가 도 6에 도시되어 있다.
본 발명은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광데이터 저장장치 등이 있다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (7)

  1. 일정 공간에 분포된 객체 중 가장자리에 위치한 객체를 시작객체로 선택하는 단계;
    상기 시작객체를 기준으로 기 정의된 기준거리 내에 위치하는 객체들을 후보군으로 파악하는 단계;
    상기 후보군 중에서 상기 시작객체로부터 직접 또는 적어도 하나 이상의 객체를 경유하되 객체 사이의 거리가 기 정의된 인접거리 이내로 연결되는 객체를 이웃객체로 파악하는 단계; 및
    상기 이웃객체를 포함하는 모델링공간에 대해 공간정보모델링을 수행하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 객체 군집화 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 객체의 공간정보는 점형 데이터이고,
    상기 공간정보모델링을 수행하는 단계는, 상기 모델링공간에 존재하는 점형 데이터를 기초로 상기 모델링공간에 대한 면형 데이터를 생성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 객체 군집화 방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 이웃 객체를 제외한 나머지 객체들에 대하여 상기 선택하는 단계부터 상기 설정하는 단계를 반복 수행하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 객체 군집화 방법.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 시작객체로 선택하는 단계는,
    최좌측 최상단의 객체를 시작객체로 선택하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 객체 군집화 방법.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 공간정보모델링을 수행하는 단계는,
    상기 이웃객체의 가장자리에 위치한 객체를 연결하는 다각형의 영역을 상기 모델링공간으로 설정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 객체 군집화 방법.
  6. 객체군집화장치가 수행하는 공간정보 군집화 방법에 있어서,
    일정 공간에 분포된 객체의 공간정보를 수집하는 정보수집부;
    가장자리에 위치한 객체를 시작객체로 선택하는 시작객체선택부;
    상기 시작객체를 기준으로 기 정의된 기준거리 내에 위치하는 객체들을 후보군으로 파악하는 후보파악부;
    상기 후보군 중에서 상기 시작객체로부터 직접 또는 적어도 하나 이상의 객체를 경유하되 객체 사이의 거리가 기 정의된 인접거리 이내로 연결되는 객체를 이웃객체로 파악하는 이웃객체파악부; 및
    상기 이웃객체를 포함하는 모델링공간에 대해 공간정보모델링을 수행하는 모델링부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 객체 군집화 방법.
  7. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 기재된 방법을 수행하기 위한 컴퓨터 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.
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