Download pdf - (19) 대한민국특허청(KR) (12) 등록특허공보(B1)news.seoul.go.kr/gov/files/2013/11/2012-64.pdf · 2019-06-11 · 학회 춘계학술대회, pp.19-22(2010.03) 전재춘 외

(19) 한민 특허청(KR)

(12) 등 특허공보(B1)

(45) 공고 2012 09월07

(11) 등 10-1179108(24) 등 2012 08월28

(51) 특허 (Int. Cl.)

G01S 17/06 (2006.01) G01S 19/47 (2010.01)(21) 원 10-2011-0039678

(22) 원 2011 04월27

심사청 2011 04월27

(65) 공개 10-2011-0119589

(43) 공개 2011 11월02

(30) 우 주

1020100038996 2010 04월27 한민 (KR)

(56) 행 술 사문헌

태 1 , “ 라 상3차원 결 ”, 2010 한 지 공간 보학 계학술 , pp.19-22(2010.03)

재 1 , “IMU/GPS 라 계간물리 계 한 수학 링”, 2한 량학 지, Vol.26, No.6, pp.611-616(2008.12)

KR1020030005749 A

(73) 특허

울시립 학 산학 단

울특별시 동 문 울시립 163 ( 동,울시립 학 )

(72)

평

울특별시 동 문 울시립 163, 21 602 ( 동, 울시립 학 )

태

울특별시 동 문 울시립 163, 21 711 ( 동, 울시립 학 )

(74) 리

특허 우

체 청 항 수 : 20 항 심사 : 지

(54) 첩 상 하여 객체 3차원 결 하 한 시스 그

(57) 약

본 에 한 첩 상 하여 객체 3차원 결 하 한 시스 그 개시

다.

본 에 첩 상 하여 객체 3차원 결 하 한 시스 첩

상 득하는 상 보 득수단; 상 상 보 득수단 보 보 득하는 보

득수단; 상 첩 상, 상 보 보, 상지 에 한 공액 상

값 라 계 상에 상 산 하여 산 상 상 하여 지상

계 상에 지상 재하는 2개 상 직 식 도하고, 도 상 2개 상 직

식 차 산 하여 산 상 차 하여 상 상지 에 한 3차원 값 결 하는 사

단말 포함한다.

통해, 본 상지 에 한 3차원 도 향상시킬 수 다.

도 - 도1

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- 1 -

특허청

청 항 1

첩 상 득하는 상 보 득수단;

상 상 보 득수단 보 보 득하는 보 득수단;

상 첩 상, 상 보 보, 상지 에 한 공액 상 값

라 계 상에 상 산 하여 산 상 상 하여 지상 계

상에 지상 재하는 2개 상 직 식 도하고, 도 상 2개 상 직 식

차 산 하여 산 상 차 하여 상 상지 에 한 3차원 값 결 하는 사 단

말 ;

포함하는 첩 상 하여 객체 3차원 결 하 한 시스 .

청 항 2

1 항에 어 ,

상 사 단말 는,

어도 개 상에 상지 택 각 상 그 상지 에

한 공액 상 값 산 하는 것 특징 하는 첩 상 하여 객체 3차원

결 하 한 시스 .

청 항 3

2 항에 어 ,

상 사 단말 는,

상 공액 상 값 라 계 상에 상 라 심에 상

는 상 산 하는 것 특징 하는 첩 상 하여 객체 3차원 결 하

한 시스 .

청 항 4

1 항에 어 ,

상 사 단말 는,

상 라 계 상 하여 상 지상 계 는 지상 재하는 직

식 도하 ,

상 직 식 수학식 하고, 여 , 상 G

P는 지상 계

지상 미하 라 심, 상 과 지상 는 상 직 상에 재하고, 상

λ는 상 직 상에 한 특 하 한 변수 나타내 , 상 는 라 계

지상 계 변 하 한 행 나타내 , 상 C

n는 라 계 상 나타

내 , 상 G

OC는 지상 계 라 심 나타내는 것 특징 하는 첩 상

하여 객체 3차원 결 하 한 시스 .

청 항 5

1 항에 어 ,

상 사 단말 는,

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2개 상 첩 상에 한 공액 각각 도한 2개 상 상 직 식 하여

직 간 거리 곱 합 상 차 산 하여 산 상 차 하여 각 직 마다

지상 값들 산 한 후, 그 지상 값들 사 거리 계 하여, 그 한

결과 지상 값들 사 거리가 계 보다 , 지상 값들 평균 하여 그

한 지상 값들 평균 상지 에 한 3차원 값 결 하는 것 특징 하는 첩

상 하여 객체 3차원 결 하 한 시스 .

청 항 6

어도 개 상에 상지 택 각 상 그

상지 에 한 공액 상 값 산 하는 공액 산 ;

산 상 공액 값 라 계 상에 상 산 하는 산 ;

산 상 상 하여 지상 계 상에 지상 재하는 2개 상 직 식

도하는 수식 도 ;

도 2개 상 상 직 식 차 산 하여 산 상 차 하여 상 상지 에

한 3차원 값 결 하는 3차원 결 ;


청 항 7

6 항에 어 ,

상 산 는,

산 상 공액 상 값 라 계 상에 상 보 득수단 심에

상 는 상 산 하는 것 특징 하는 첩 상 하여 객체 3차원

결 하 한 시스 .

청 항 8

6 항에 어 ,

상 수식 도 는,


식 도하 ,


P는 지상 계





내 , 상 G


하여 객체 3차원 결 하 한 시스 .

청 항 9

6 항에 어 ,

상 결 는,




결과 지상 값들 사 거리가 계 보다 , 지상 값들 평균 하

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여 그 한 지상 값들 평균 상지 에 한 3차원 값 결 하는 것 특징 하는

첩 상 하여 객체 3차원 결 하 한 시스 .

청 항 10

6 항에 어 ,

상 보 득수단과 보 득수단 첩 상, 보 보 는

보 수집 ;


청 항 11

(a) 상 보 득수단 첩 상 득하는 단계;

(b) 보 득수단 상 상 보 득수단 보 보 득하는 단계;

(c)사 단말 가 상 첩 상, 상 보 보, 상지 에 한 공액

상 값 라 계 상에 상 산 하는 단계;

(d)상 사 단말 가 산 상 라 계 상에 상 하여 지상 계 상에

지상 재하는 직 식 도하는 단계;

(e)상 사 단말 가 도 상 직 식 차 산 하여 산 상 차 하여

상 상지 에 한 3차원 값 결 하는 단계;

포함하는 첩 상 하여 객체 3차원 결 하 한 .

청 항 12

11 항에 어 ,

상 (c) 단계는,

어도 개 상에 상지 택 각 상 그 상지 에

한 공액 상 값 산 하는 것 특징 하는 첩 상 하여 객체 3차원

결 하 한 .

청 항 13

11 항에 어 ,

상 (c) 단계는,

상 공액 상 값 라 계 상에 상 상 보 득수단 심에


결 하 한 .

청 항 14

11 항에 어 ,

상 (d) 단계는,


식 도하 ,


P는 지상 계



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내 , 상 G


하여 객체 3차원 결 하 한 .

청 항 15

11 항에 어 ,

상 (e) 단계는,






첩 상 하여 객체 3차원 결 하 한 .

청 항 16

(a) 어도 개 상에 상지 택 각 상 그

상지 에 한 공액 상 값 산 하는 단계;

(b)산 상 공액 상 값 라 계 상에 상 산 하는 단계;

(c)산 상 라 계 상에 상 하여 지상 계 상에 지상 재하는 2

개 상 직 식 도하는 단계;

(d) 도 상 2개 상 직 식 차 산 하여 산 상 차 하여 상 상지

에 한 3차원 값 결 하는 단계;


청 항 17

16 항에 어 ,

상 (b) 단계는,

산 상 공액 상 값 라 계 상에 상 보 득수단 심에


결 하 한 .

청 항 18

16 항에 어 ,

상 (c) 단계는,


식 도하 ,


P는 지상 계





내 , 상 G


하여 객체 3차원 결 하 한 .

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- 5 -

청 항 19

16 항에 어 ,

상 (d) 단계는,






상 하여 객체 3차원 결 하 한 .

청 항 20

16 항에 어 ,

(a-1) 상 (a) 단계 에 상 보 득수단과 보 득수단 첩 상, 보

보 는 단계;


술 야

본 3차원 결 에 한 것 , 특 , 개 첩 상에 한 공액[0001]

도한 각각 직 계산하여 상지 3차원 결 할 수 는 첩 상

하여 객체 3차원 결 하 한 시스 그 에 한 것 다.

경 술

고 질 공간 보 보다 신 하고 경 해 근에는 다양한 플랫폼에 탑재 다양한 들[0002]

합에 한 연 들 진행 고 다. 무 항공 (Unmanned Aero Vehicle; UAV) 플랫폼 하여

라 GPS/INS 등 티 가 탑재 시스 해 공간 보 취득하는 시스 개 고 다.

항공 한 공간 보 득시스 도심지 경우 건물 벽 스쳐 득에 취약하 문에 매

핑시스 과 같 차량 한 시스 다. 매핑 란 도 , 통시 물, 도 주변 건

물 등 지 지물 보 움직 는 차량 해 취득하는 것 말한다. 또한, 티 차량에 탑재한

매핑시스 개 었 , 매핑시스 하여 동객체 하고 필 한 특 개체만

하는 연 가 루어 다.

근에는 매핑시스 에 라(Omni-directional Camera) 탑재하여 공간 보 득하 는 시[0003]

도가 하게 루어지고 다. 라 탑재한 매핑시스 차량 진행 향에 라 복

한 상 하여 지 지물 산 한다. 러한 경우 프 라 사 하는 식에 해

어 도 갖는 결과물 생 가능하다. 하여 라 주행 계

(odometer) 탑재한 매핑시스 통해 티컬 플 어(optical flow) 지 지물 식 연

등 었다.

라란 시야각(Filed of View; FOV) 360ㅀ 문에 지 든 향 상[0004]

보 취득 가능한 라 말한다. 라는 양 거울 통해 사 상

하나 CCD에 하여 상 취득하는 식 었 나 러한 라 상 거울 사

하는 동 식에 해 필연 많 곡(distortion)들 포함하고 다.

러한 상에 생하는 곡 CCD 에 맺 는 심과 상 사 각 하여 보 하[0005]

는 었 나 곡 하게 거할 수 없었다.

근에는 거울 한 식 아닌 여러 개 라 한 라가 등 하 다. 그 Ladybug[0006]

라는 라는 다 하는 6개 라 통해 상 득한다. 각 라

득 6개 상들 상처리 통해 든 향 상 보 갖는 한 상 생 다.

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러한 식 생 상 거울 한 라 상에 해 곡 고 공

간해상도가 다.

라는 다양한 야에 사 어 다. 동 시스 야에 는 Tracking vertex Line[0007]

features 하는 사 하여 향 감지하고 해 동경 결 하는 연

가 진행 었다. 상 티컬 플 어 하여 향 계산하는 도 안 었다.

에도 상 평 에 사하여 객체 식하고 하는 연 가 수행 었다.

매핑시스 다양한 들 결합하여 므 들 능에 라 체 시스 능[0008]

결 다고 할 수 다. 라 탑재한 지상 매핑시스 주 객체 움직

개략 탐지하거나 가공 지 않 원시 상만 공하는 드뷰(Road View) 스에 사 어 다.

내

해결하 는 과

라 러한 래 술 문 해결하 한 것 , 본 개 첩 상에[0009]

한 공액 도한 각각 직 계산하여 상지 3차원 결 할 수 는

첩 상 하여 객체 3차원 결 하 한 시스 그 공하는 다.

그러나 본 상 에 언 사항 한 지 않 , 언 지 않 또 다 들 아래[0010]

재 당업 에게 하게 해 수 것 다.

과 해결 수단

상 들 달 하 하여, 본 한 에 첩 상 하여 객체 3차원 [0011]

결 하 한 시스 첩 상 득하는 상 보 득수단; 상 상 보 득수단

보 보 득하는 보 득수단; 상 첩 상, 상 보

보, 상지 에 한 공액 상 값 라 계 상에 상 산

하여 산 상 상 하여 지상 계 상에 지상 재하는 2개 상 직

식 도하고, 도 상 2개 상 직 식 차 산 하여 산 상 차 하여

상 상지 에 한 3차원 값 결 하는 사 단말 포함할 수 다.

람직하게, 상 사 단말 는 어도 개 상에 상지 택 각[0012]

상 그 상지 에 한 공액 상 값 산 할 수 다.

람직하게, 상 사 단말 는 상 공액 상 값 라 계 상에 상 [0013]

라 심에 상 는 상 산 할 수 다.

람직하게, 상 사 단말 는 상 라 계 상 하여 상 지상 계[0014]

는 지상 재하는 직 식 도하 , 상 직 식 수학식

하고, 여 , 상 G

P는 지상 계 지상 미

하 라 심, 상 과 지상 는 상 직 상에 재하고, 상 λ는 상 직 상에 한

특 하 한 변수 나타내 , 상 는 라 계 지상 계 변 하

한 행 나타내 , 상 C

n는 라 계 상 나타내 , 상 G

OC는 지상

계 라 심 나타낼 수 다.

람직하게, 상 사 단말 는 2개 상 첩 상에 한 공액 각각 도한 2개 상[0015]

상 직 식 하여 직 간 거리 곱 합 상 차 산 하여 산 상

차 하여 각 직 마다 지상 값들 산 한 후, 그 지상 값들 사 거리

계 하여, 그 한 결과 지상 값들 사 거리가 계 보다 , 지

상 값들 평균 하여 그 한 지상 값들 평균 상지 에 한 3차원 값

결 할 수 다.

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본 다 한 에 첩 상 하여 객체 3차원 결 하 한 시스[0016]

어도 개 상에 상지 택 각 상 그

상지 에 한 공액 상 값 산 하는 공액 산 ; 산 상 공액 값

라 계 상에 상 산 하는 산 ; 산 상 상 하여 지상

계 상에 지상 재하는 2개 상 직 식 도하는 수식 도 ; 도 2개 상 상

직 식 차 산 하여 산 상 차 하여 상 상지 에 한 3차원 값 결

하는 3차원 결 포함할 수 다.

람직하게, 상 산 는 산 상 공액 상 값 라 계 상에 상[0017]

보 득수단 심에 상 는 상 산 할 수 다.

람직하게, 상 수식 도 는 상 라 계 상 하여 상 지상 계[0018]


하고, 여 , 상 G






OC는 지상


람직하게, 상 결 는 2개 상 첩 상에 한 공액 각각 도한 2개 상[0019]

상 직 식 하여 직 간 거리 곱 합 상 차 산 하여 산 상


계 하여, 그 한 결과 지상 값들 사 거리가 계 보다 ,

지상 값들 평균 하여 그 한 지상 값들 평균 상지 에 한 3차원 값

결 할 수 다.

또한, 본 에 첩 상 하여 객체 3차원 결 하 한 시스 상 보[0020]

득수단과 보 득수단 첩 상, 보 보 는 보 수집

포함할 수 다.

본 또 다 한 에 첩 상 하여 객체 3차원 결 하 한 [0021]

(a) 상 보 득수단 첩 상 득하는 단계; (b) 보 득수단 상 상 보 득수단

보 보 득하는 단계; (c)사 단말 가 상 첩 상, 상 보

보, 상지 에 한 공액 상 값 라 계 상에 상

산 하는 단계; (d)상 사 단말 가 산 상 라 계 상에 상 하

여 지상 계 상에 지상 재하는 직 식 도하는 단계; (e)상 사 단말 가

도 상 직 식 차 산 하여 산 상 차 하여 상 상지 에 한 3차원

값 결 하는 단계 포함할 수 다.

람직하게, 상 (c) 단계는 어도 개 상에 상지 택 각 [0022]

상 그 상지 에 한 공액 상 값 산 할 수 다.

람직하게, 상 (c) 단계는 상 공액 상 값 라 계 상에 상 상 보 [0023]

득수단 심에 상 는 상 산 할 수 다.

람직하게, 상 (d) 단계는 상 라 계 상 하여 상 지상 계 [0024]


하고, 여 , 상 G




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OC는 지상


람직하게, 상 (e) 단계는 2개 상 첩 상에 한 공액 각각 도한 2개 상 상[0025]

직 식 하여 직 간 거리 곱 합 상 차 산 하여 산 상




결 할 수 다.

본 또 다 한 에 첩 상 하여 객체 3차원 결 하 한 [0026]

(a) 어도 개 상에 상지 택 각 상 그

상지 에 한 공액 상 값 산 하는 단계; (b)산 상 공액 상 값

라 계 상에 상 산 하는 단계; (c)산 상 라 계 상에 상

하여 지상 계 상에 지상 재하는 2개 상 직 식 도하는 단계; (d)

도 상 2개 상 직 식 차 산 하여 산 상 차 하여 상 상지 에

한 3차원 값 결 하는 단계 포함할 수 다.

람직하게, 상 (b) 단계는 산 상 공액 상 값 라 계 상에 상 보[0027]

득수단 심에 상 는 상 산 할 수 다.

람직하게, 상 (c) 단계는 상 라 계 상 하여 상 지상 계 [0028]


하고, 여 , 상 G






OC는 지상


람직하게, 상 (d) 단계는 2개 상 첩 상에 한 공액 각각 도한 2개 상 상[0029]

직 식 하여 직 간 거리 곱 합 상 차 산 하여 산 상




결 할 수 다.

또한, 본 에 첩 상 하여 객체 3차원 결 하 한 (a-1) 상[0030]

(a) 단계 에 상 보 득수단과 보 득수단 첩 상, 보

보 는 단계 포함할 수 다.

과

통해, 본 개 첩 상에 한 공액 도한 각각 직 [0031]

계산하여 상지 3차원 결 함 , 상지 에 한 3차원 도 향상시킬 수 는

과가 다.

도 간단한

도 1 본 실시 에 시스 개략 나타내는 시도 다.[0032]

도 2는 본 실시 에 계 에 한 개 도 나타내는 시도 다.

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도 3 본 실시 에 3차원 결 하 한 나타내는 시도 다.

도 4는 본 실시 에 라 계 상 지상 과 상 사 계 나타내는 시도 다.

도 5는 본 실시 에 각 계 지상 과 계 나타내는 시도 다.

도 6 본 실시 에 3차원 결 하는 원리 하 한 시도 다.

도 7 도 1에 도시 사 단말 (130) 상 한 나타내는 시도 다.

도 8 본 실시 에 라 나타내는 시도 다.

도 9는 본 에 상 생 하는 과 나타내는 시도 다.

도 10 는 본 실시 에 라 GPS/INS 통합한 나타내는 시도 다.

도 11 본 실시 에 통합 차량에 탑재하여 매핑 시스 나타내는 시

도 다.

도 12는 본 실시 에 상 취득 경 지상 그룹 보여주는 시도 다.

도 13 본 실시 에 상 보여주는 시도 다.

도 14는 본 실시 에 각 역별 검사 보여주는 시도 다.

도 15는 본 실시 에 상 결 지상 과 검사 보여주는 시도 다.

도 16 본 실시 에 라 검사 사 계 나타내는 시도 다.

도 17 본 실시 에 상 결 지상 과 검사 보여주는 시도 다.

실시하 한 체 내

하에 는, 본 실시 에 첩 상 하여 객체 3차원 결 하 한 시스[0033]

그 첨 한 도 1 내지 도 17 참 하여 한다. 본 에 동 해하는

필 한 심 상 한다. 체 통하여 각 도 에 시 동 한 참 는 동

한 나타낸다.

본 에 는 개 첩 상에 한 공액 도한 각각 직 계산하[0034]

여 상지 3차원 결 할 수 는 안한다.

안 크게 계 , 수집, 내 수행, 수행, 상지 결 과[0035]

수 다. 첫 째 과 탑재 한 후 지상에 개별

어 는 3차원 계 하고 계 사 계 수립한다. 째 과 라 상,

라 수집하고 공액 값 산 한다. 째 째 과 하나 상 에

수 는 3차원 후보 지상 재하는 직 3차원 객체 계 상에 하 해 내

수행한다. 내 하나 상 에 는 후보 지상 직 라 계 하는 과

고, 라 계 직 라 지상과 계 통해 지상 계 변 하는

과 다. 마지막 과 개 첩 상에 한 공액 도한 각각 직 계산

하여 상지 3차원 결 한다.

[0036]

도 1 본 실시 에 시스 개략 나타내는 시도 다.[0037]

도 1에 도시한 같 , 본 에 시스 차량 등에 2개 컨 , 라(Omni-[0038]

directional camera) 등 상 보 득수단(110)과 GPS/INS(Global Positioning System/Inertial

Navigation System) 등 보 득수단(120), 사 단말 (130) 등 탑재하여 할 수

다. 탑재 들 각각 개별 에 독립 3차원 계 원시

할 수 다. 라(110)는 주변 , 후, 우, 상하 향 등에 한 상 한 에 하

는 라 다수 라 듈 향 향하도 열 어 다. 라 시스 라(11

0) 통해 주변 상 , 첩 상 득할 수 다.

또한, 시스 라(110) GPS/INS (120) 통해 보 보 등[0039]

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득할 수 다. GPS/INS (120) 통해 득 는 보 보는 GPS/INS (120) 체

보 보 수 지만, GPS/INS (120)가 라(110) 같 차량에 탑재 문

에 라(110) 보 보 거나 차량 보 보 수도 다.

사 단말 (130)는 라(110) 상 고, GPS/INS (120) 통해 [0040]

보 보 수 다. 그리고 사 단말 (130)는 개 첩 상에

상객체 또는 상지 에 한 공액 상 값 산 수 다. 여 , 공액 개 첩

상에 공액 뿐 아니라 그 상 첩 상에 공액 포 하는 개 수

다.

사 단말 (130)는 게 상, 보 보, 공액 상 값 [0041]

상시 에 한 3차원 값 결 할 수 다. 컨 , 사 단말 (130)는 스마트폰, 트 ,

게 등 포 하는 개 수 다.

또한, 사 단말 (130)는 상지 에 한 3차원 값 결 하 하여 탑재 [0042]

한 후 지상에 개별 어 는 3차원 계 하고 각 계 사 계 수립해

야 하는 도 2 참 하여 한다.

도 2는 본 실시 에 계 에 한 개 도 나타내는 시도 다.[0043]

도 2에 도시한 같 , 본 에 3차원 계는 라 계(CCS), GPS/INS 계(ICS), 지[0044]

상 계(GCS) 등 할 수 다. 상 합 하여 라 계, GPS/INS 계,

지상 계 사 계 하게 수립해야 한다.

러한 라 계, GPS/INS 계, 지상 계 사 계 하는 과 에 생할 수 는 [0045]

차 하여 라 계 GPS/INS 계 X , Y 평행하게 하고 Z

시킬 수 다. 여 , 각 계에 X 차량 진행 향 나타내고, Y 차량 진행 향 수평 직

각 향 나타내 , Z 차량 진행 향 수직 직각 향 나타낼 수 다.

도 3 본 실시 에 3차원 결 하 한 나타내는 시도 다.[0046]

도 3에 도시한 같 , 본 에 사 단말 는 라 GPS/INS 첩 [0047]

상, 보 보 수 다(S310). 사 단말 는 어도 개

상에 상지 택 각 상 그 상지 에 한 공액 상

값 산 할 수 다(S320).

다 , 사 단말 는 산 공액 상 값 라 계 상에 라 [0048]

심에 상 는 상 산 할 수 다(S330).

도 4는 본 실시 에 라 계 상 지상 과 상 사 계 나타내는 시도 다.[0049]

도 4에 도시한 같 , 그림 (a)에 본 에 라 계 상에 상 상[0050]

(image point)과 에 지상 (ground point) 계 보여주고 다. 라 계 원 라

심에 해당하고, 심 원리에 라 심, 상 , 지상 하나 직 상에

재하게 다.

심에 상 는 , 상 C

n는 3차원 극 계 원리에 해 다 [수학식[0051]

1]과 같 나타낼 수 다. 상 는 심에 지상 는 , 지상 동 한

향 갖는다. 라 지상 심에 상 C

n 향 갖는 직 상에 재할 수 다.

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[수학식 1][0052]

[0053]

여 , α는 수평각 나타내고 β는 수직각 나타낼 수 다. 러한 수평각 α과 수직각 β 그림 (b)[0054]

참 하여 한다. 그림 (b)는 그림 (a) 상 평 펼 상 다.

상 는 상 상단 (r,c) 하는 , 여 r 각 행 미하고 c는[0055]

각 열 미할 수 다. 상 상 나타내는 수평각 α과 수직각 β 계

는 다 [수학식 2] 같다.

[수학식 2][0056]

[0057]

, 본 째 과 에 내 수행하여 상 C

n 할 수 다.[0058]

다 , 사 단말 는 라 계 상 하여 지상 계 는 지상[0059]

재하는 직 식 도할 수 다(S340).

도 5는 본 실시 에 각 계 지상 과 계 나타내는 시도 다.[0060]

도 5에 도시한 같 , 라 계, GPS/INS 계, 지상 계, 지상 과 계 보여주고 [0061]

다. 하나 상 에 지상 지상 계 상 값 G

P는 심에 지상 연결하

는 λG

n과 지상 계 원 에 심 연결하는 G

OC 합 다 [수학식 3]과 같

나타낼 수 다.

[수학식 3][0062]

[0063]

여 , λ는 변수 미할 수 다.[0064]

, 지상 계 지상 향 G

n 내 에 한 상 변 하 다[0065]

[수학식 4] 얻 수 다.

[수학식 4][0066]

[0067]

여 , 는 지상 계 라 계 간 행 나타내 , 는 라 계 GPS/INS[0068]

계 간 행 나타내 , 는 지상 계 GPS/INS 계 간 행 나타낼 수 다.

, R 라 보 나타내고, O는 라 보 나타낼 수 다.[0069]

또한 라 심 G

OC GPS/INS 계 원 과 라 심 사 변리(offset) 하[0070]

다 [수학식 5] 얻 수 다.

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[수학식 5][0071]

[0072]

게 얻 [수학식 4] [수학식 5] 하여 G

P 리하 다 [수학식 6]과 같다.[0073]

[수학식 6][0074]

[0075]

결 [수학식 6] 하나 상 에 후보 지상 들 재하는 직 지상 계 한 식 [0076]

다.

만약, 라 계 GPS/INS 계가 한다고 가 하 할 수 는 , I3[0077]

단 문에 [수학식 4] [수학식 5] 다 [수학식 7] 얻 수 다.

[수학식 7][0078]

[0079]

[수학식 7] 앞 [수학식 6]에 하 다 [수학식 8] 얻 수 다.[0080]

[수학식 8][0081]

[0082]

다 , 사 단말 는 도 2개 상 직 식 하여 상지 에 한 3차원 값 산[0083]

할 수 다(S350). 체 하 , 사 단말 는 2개 상 첩 상에 한 공액

각각 도한 2개 상 상 직 식 하여 직 간 거리 곱 합 상

차 산 하여 산 상 차 하여 각 직 마다 지상 값들 산 한 후, 그 지상

값들 사 거리가 계 할 수 다. 사 단말 는 그 한 결과에 라 지상

값들 사 거리가 계 보다 크 , 합 단할 수 다.

에, 사 단말 는 그 한 결과에 라 지상 값들 사 거리가 계 보다 [0084]

, 지상 값들 평균 하여 그 한 지상 값들 평균 상지 에 한 3차

원 값 산 할 수 다.

개 첩 상에 한 공액 도한 각각 직 식 차 계산하여 상지[0085]

3차원 결 하는 원리 도 6 참 하여 한다.

도 6 본 실시 에 3차원 결 하는 원리 하 한 시도 다.[0086]

개 첩 상 공액 에 지상 P1, P2는 [수학식 8] 하여 각각 향 시[0087]

는 다 [수학식 9] 같 나타낼 수 다.

[수학식 9][0088]

[0089]

[수학식 9]에 지상 P1, P2는 공액 문에 같 직 상에 재하고 동 한 나타내고, [수학식[0090]

9] 하여 다 [수학식 10] 도할 수 다.

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[수학식 10][0091]

[0092]

러한 [수학식 10] 행 하 다 [수학식 11]과 같 나타낼 수 다.[0093]

[수학식 11][0094]

[0095]

곱 (method of least squares) 하여 미지수 ξ 하 하여 앞 [수학식 11] 리하[0096]

다 [수학식 12] 같 나타낼 수 다.

[수학식 12][0097]

[0098]

게 한 미지수 [수학식 9]에 하여 다 [수학식 13] 할 수 다.[0099]

[수학식 13][0100]

[0101]

도 6 참 하 , 한 지상 간 거리 보여주고 다. 만약 사 거[0102]

리가 계값보다 크 , 합 단하게 다. 사 거리가 계값보다

산 하여 3차원 결 하게 다.

컨 , 는 평균값 수 다.[0103]

, 본 개 첩 상에 한 공액 도한 직 식 차 계산하여[0104]

상지 3차원 결 하고 지만, 드시 에 한 지 않고 어도 개 상 첩 상에

한 공액 할 수도 다.

도 7 도 1에 도시 사 단말 (130) 상 한 나타내는 시도 다.[0105]

도 7에 도시한 같 , 본 에 사 단말 (130)는 보 수집 (131), 공액 산 (132), [0106]

산 (133), 수식 도 (134), 결 (135) 등 포함하여 수 다.

보 수집 (131)는 상 보 득수단과 보 득수단 첩 상, 보 [0107]

보 수 다. 공액 산 (132)는 어도 개 상에

상지 택 각 상 그 상지 에 한 공액 상 값 산 할 수 다.

산 (133)는 산 공액 상 값 라 계 상에 라 심에[0108]

상 는 상 산 할 수 다.

수식 도 (134)는 산 상 상 하여 지상 계 상에 지상 재하는 2개 상[0109]

직 식 도할 수 다.

3차원 결 (135)는 도 2개 상 상 직 식 차 산 하여 산 상 차[0110]

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하여 상 상지 에 한 3차원 값 결 할 수 다. 체 하 , 3차원 결

(135)는 2개 상 첩 상에 한 공액 각각 도한 2개 상 상 직 식

하여 직 간 거리 곱 합 상 차 산 하여 산 상 차 하여 각

직 마다 지상 값들 산 한 후, 그 지상 값들 사 거리 계 할 수

다. 3차원 결 (135)는 그 한 결과에 라 지상 값들 사 거리가 계

보다 크 , 합 단할 수 다.

3차원 결 (135)는 그 한 결과에 라 지상 값들 사 거리가 계 보[0111]

다 , 지상 값들 평균 하여 그 한 지상 값들 평균 상지 에

한 3차원 값 결 할 수 다.

하에 는 본 실시 에 객체 3차원 결 하 한 실험한 결과 도 8 내지 도[0112]

17 참 하여 한다.

시스[0113]

도 8 본 실시 에 라 나타내는 시도 다.[0114]

도 8에 도시한 같 , 본 에 사 한 라(Omni-directional camera) 원 다 [[0115]

1]에 보여주고 다. , 라는 1600 x 1200 공간 해상도 갖는 6개 CCD 통해 360ㅀ 시야각

(Field Of View; FOV) 갖는다. 상 가 360ㅀ, 180ㅀ 포함하는 5400 x 2700 해상도 갖

는다.

[ 1][0116]

[0117]

도 9는 본 에 상 생 하는 과 나타내는 시도 다.[0118]

도 9에 도시한 같 , 라 통해 6개 개별 상 취득하여 통합 하나[0119]

상 생 하는 과 보여주고 다. 6개 CCD 통해 Bayer-tiled Raw 식 상 득한 후

JPEG 식 압 하여 Firewire 통해 PC(Personal Computer) 한다. PC에 상 압

고, Raw 상 RGB 컬러 상 변 하여 그래픽 드 달한다. 그래픽 드에 럴 곡(barrel

distortion) 거하는 보 (rectification) 과 , 상 스쳐 2D 또는 3D 계 변 하는

(projection) 과 , 각각 CCD 통해 득 상들 연결하는 랜 (blending) 과 거쳐

하나 상(stitched image) 생 한다.

라 상 취득하 해 라 함께 GPS/INS 탑재하 다. 사[0120]

는 매핑 시스 (Mobile Mapping System)과 같 동 시스 에 합한 다. 3 향

가 도 하는 가 도계(accelerometer) 3개 각 도 하는 스 프

(gyroscope)가 내 IMU(Inertial Measurement Unit) 어 다. GPS는 3차원

할 뿐만 아니라 2개 GPS 안 나 하여 INS 차 보 하는 GAMS(GNSS Azimuth Measurement

Subsystem) 사 한다. GPS 해 2개 GPS 안 나 사 상 하는 시스

INS 차 연 보 한다.

다 [ 2]는 사 GPS/INS 한 에 한 도 보여 다.[0121]

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[ 2][0122]

[0123]

도 10 는 본 실시 에 라 GPS/INS 통합한 나타내는 시도 고,[0124]

도 11 본 실시 에 통합 차량에 탑재하여 매핑 시스 나타내는 시

도 다.

도 10 내지 도 11 참 하 통합 상단 에는 라, 아래에는 INS가 탑재 어 차량[0125]

진행 향(X 향) 2 GPS 안 나가 탑재 어 다. 통합 는 상하 향 상당 어

량 하 통과할 경우 돌 험 고, 라 특 상 차량 상에 포함 문

에 하 해 차체가 고 낮 차량 하 다.

실험 [0126]

도 12는 본 실시 에 상 취득 경 지상 그룹 보여주는 시도 고, 도 13 본 [0127]

실시 에 상 보여주는 시도 다.

도 12 참 하 , 실험 통해 득 상 는 평균 1MB 량 가진 5400 * 2700 해상도 갖는[0128]

상 Jpeg 압 식 사 하 다. 상 취득한 는 경 도 산시청 근 도 주변 지도상

동쪽에 쪽 동하 상 취득하 다. 차량 동한 도 는 편도 2~3차 근처에 공원

5 안 낮 건물 고 다 지 에는 고 아 트 상가들 포 어 다. 에 검사

보 어 는 3개 그룹 A,B,C에 라 각 2 첩 상 택하 다. 또한, 그룹 C에 는

상객체 라 상 도 계 하 해 가 사한 크 갖는 2

첩 상 택하 다. 택 상 시는 도 13에 볼 수 다. 러한 상 수평 향

360ㅀ수직 향 180ㅀ해당하는 보 포함하고 상 심 차량 진행

향 나타낸다.

다 [ 3] GPS/INS 한 개별 상 취득한 시 라 / 나타[0129]

내는 거리 보여주고 다. 각 역 별 단 그룹(A1, B1, C1) 약 2 m 내

그룹(A2, B2, C2) 16-18 m 갖는다. 그룹 C3 C4는 상객체 라 상

도 계 하 해 택한 것 12 m 갖는다.

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[ 3][0130]

[0131]

안 통해 상 결 지상 도 검 하 해 GPS 탈스 [0132]

하여 상에 식별 한 주 지 3차원 하여 검사 사 하 다.

도 14는 본 실시 에 각 역별 검사 보여주는 시도 다.[0133]

도 14에 도시한 같 , 역 A는 경고 지 4개 검사 포함하 역 B는 도 지 3[0134]

개 검사 포함하고 다. 마지막 역 C는 도 향 살 3개 검사 포함하고 다.

결과 [0135]

도 15는 본 실시 에 상 결 지상 과 검사 보여주는 시도 다.[0136]

도 15에 도시한 같 , 안 통해 상 결 지상 과 GPS 탈스[0137]

량한 검사 하여 보여주고 다. 단 상 통해 결 지상 연결한 다각 ( 색, S1

～Sn)보다 상 통해 결 지상 연결한 다각 ( 색, L1～Ln) 검사 연결한 다각 ( 란

색, C1～Cn)과 사한 것 볼 수 다.

량 살펴보 해 지상 차 계산하여 다 [ 4]에 리하 다.[0138]

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[ 4][0139]

[0140]

검사 참값 가 하여 지상 차 계산한 결과 RMSE가 수 십 cm에 1 m 내 계산[0141]

었다. 경우에 다각 사 아보 지만 값에 한 RMSE는 에 차

가 크지 않았다. 지상 과 검사 각각 연결한 다각 상당 사한 것 에도 하고

값에 한 RMSE가 큰 것 미루어볼 지상 값에 상당한 크 시스 차 포함하고 는

것 라고 단 다. 러한 시스 차는 지상 과 검사 사 3차원 동 변 통해 거

수 다. 또는, 상 1-2개 지상 (Ground Control Point) 포함하여 함 통해

거할 수도 다. 시스 차가 거 상태에 여 남아 는 차 크 알아보고

척 고 한 후 지상 과 검사 간 3 각 동량 고 하여 변 계수 결 하는 통

하여 3차원 상 차량 계산하 다.

다 [ 5]는 검사 과 지상 사 차 나타내고, 단 는 [m] 다.[0142]

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[ 5][0143]

[0144]

다 [ 6] 탈 스 과 GPS 통해 득한 검사 과 안 지상 계 3[0145]

개 동변 계수 3개 변 계수 통해 보여주고 다.

[ 6][0146]

[0147]

다 [ 7] 앞 한 6개 변 계수 통해 산 지상 차 보여주고 단 는 [m] 다.[0148]

[ 7][0149]

[0150]

시스 차 포함하는 차 RMSE에 해 시스 차가 상 차 RMSE가 크[0151]

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게 감 한 것 할 수 다. 결과 통해 한 득한 검사 과 계산 지상 사

3차원 동 변 계수 하여 시스 차 거함 첩 상

상객체 3차원 또는 상지 상 수 cm 내 도 할 수 다는 것 알 수 었

다.

도 16 본 실시 에 라 검사 사 계 나타내는 시도 다.[0152]

상 객체 거리에 해 무 짧지 않 갖는 첩 상 택하여 한 거리 [0153]

지하 상 상 계가 낮 개 공 건식(collinearity equation) 얻 수 고

상 객체 3차원 하게 결 할 수 다.

그러나 도 16에 는 그룹 C3 경우처럼 상 차량 진행 향(x 향) 포 어 는 경우는 [0154]

어도 각각 심에 하나 상지 에 연결하는 직 상당 사하게 나타나고 해

공 건식 간 상 계가 크 문에 결과 얻 수 없다. 에 거리 뿐 만 아니라

상객체 라 사 상 도 3차원 결 에 한 다. 검 하 해

는 거 동 하게 지하고 상 가 다 첩 상 , 도 16 그룹 C4 택하 다. 본

실험에 는 라 에 상만 다 뿐 사 검사 등 든 실험 건 같

게 하여 지상 3차원 차 하 다. 도 16에 보는 같 그룹 C3는 X

라 사 에 검사 하지 않 경우 고 C4는 라 사 에 검사 그룹 경우 다.

도 17 본 실시 에 상 결 지상 과 검사 보여주는 시도 다.[0155]

도 17에 도시한 같 , 검사 과 그룹 첩 상 결 지상 보여주고 다. 그룹 C3[0156]

지상 ( 색, C3) 보다 그룹 C4 지상 ( 색, C4) 양, 크 향 에 검사 ( 란색, P)과

사한 것 할 수 다. C3 경우 각 공 건식 상 계가 C4 경우 상 계가 매우

낮아 독립 공 건식 얻 수 어 보다 도 갖는다.

다 [ 8] 검사 과 지상 3차원 그 차 량 보여주고 단 는 [m] 다.[0157]

[ 8][0158]

[0159]

[ 8] 통해 그룹 C4가 C3보다는 약 2 도 도 갖는 다는 사실 알 수 다.[0160]

다 [ 9]는 시스 차 거한 후 그룹 C3 C4 경하에 실험 한 결과 보여주고 단 는[0161]

[m] 다.

[ 9][0162]

[0163]

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에 도 검 실험에 같 시스 차 포함한 결 도 보다 시스 [0164]

차 한 상 도가 할 수 었다. 러한 실험 통해 검사 심 앞 에

하는 첩 상 사 하 보다 한 상 객체 할 수 다는 것 알 수 었다.

라 첩 상과 GPS/INS 보 하여 상 객체 3차원 계산하는 수학 수립[0165]

하고 실 에 하여 검 하 다. 개 상에 취득 한 공액 에

는 지상 계 상에 한 직 도하고 계산하여 지상 3차원 결

하 다. GPS 탈스 하게 한 검사 과 하여 도 검 하 다.

라/ 상객체 사 상 하게 한다 수 cm 내 도 가지고 상객체 3차원

또는 상지 상 할 수 다는 것 알 수 었다. 는 라 상 도시

보시스 (UIS) 하는 도 , 도 지, 도 주변 통시 물 건물 등 주 객체

들 가능한 도 수 할 수 다는 것 미한다.

상지 는 수 cm에 1 m내 도 보 고 단순한 하 수 는 시[0166]

스 차가 포함 것 보 다. 러한 차는 라 계 GPS/INS 계 사 계 보다

하게 하고, 라 보 (Calibration) 수행함 통해 상당 거 것 단 다.

본 에 한 상 하여 객체 3차원 결 하 한 매핑 시스 그 [0167]

하는 술 야에 통상 지식 가진 라 본 본질 특 에 어나지 않는 에

다양한 수 변 가능할 것 다. 라 본 에 개시 실시 들 본 술 사상 한 하

한 것 아니라 하 한 것 고, 러한 실시 에 하여 본 술 사상 가 한 는 것

아니다. 본 보 는 아래 청 에 하여 해 어야 하 , 그 동등한 내에 는

든 술 사상 본 리 에 포함 는 것 해 어야 할 것 다.

110: 상 보 득수단[0168]

120: 보 득수단

130: 사 단말

131: 보 수집

132: 공액 산

133: 산

134: 수식 도

135: 3차원 결

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도

도 1

도 2

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도 3

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