KR100822814B1 - Ｇｐｓ/ｉｎｓ 장비를 이용한 측량 정보 및 ｇｉｓ 지리정보, 실시간 영상정보를 결합한 공간정보 서비스방법 - Google Patents

Ｇｐｓ/ｉｎｓ 장비를 이용한 측량 정보 및 ｇｉｓ 지리정보, 실시간 영상정보를 결합한 공간정보 서비스방법 Download PDF

Info

Publication number
KR100822814B1
KR100822814B1 KR1020070071480A KR20070071480A KR100822814B1 KR 100822814 B1 KR100822814 B1 KR 100822814B1 KR 1020070071480 A KR1020070071480 A KR 1020070071480A KR 20070071480 A KR20070071480 A KR 20070071480A KR 100822814 B1 KR100822814 B1 KR 100822814B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
image
information
real
facility
poi
Prior art date
Application number
KR1020070071480A
Other languages
English (en)
Inventor
신진수
설일환
Original Assignee
(주)지에스엠솔루션
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by (주)지에스엠솔루션 filed Critical (주)지에스엠솔루션
Priority to KR1020070071480A priority Critical patent/KR100822814B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100822814B1 publication Critical patent/KR100822814B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C21/00—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00
    • G01C21/26—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00 specially adapted for navigation in a road network
    • G01C21/28—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00 specially adapted for navigation in a road network with correlation of data from several navigational instruments
    • G01C21/30—Map- or contour-matching
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C21/00—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00
    • G01C21/26—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00 specially adapted for navigation in a road network
    • G01C21/34—Route searching; Route guidance
    • G01C21/36—Input/output arrangements for on-board computers
    • G01C21/3626—Details of the output of route guidance instructions
    • G01C21/3647—Guidance involving output of stored or live camera images or video streams
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C21/00—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00
    • G01C21/26—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00 specially adapted for navigation in a road network
    • G01C21/34—Route searching; Route guidance
    • G01C21/36—Input/output arrangements for on-board computers
    • G01C21/3667—Display of a road map
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C21/00—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00
    • G01C21/26—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00 specially adapted for navigation in a road network
    • G01C21/34—Route searching; Route guidance
    • G01C21/36—Input/output arrangements for on-board computers
    • G01C21/3679—Retrieval, searching and output of POI information, e.g. hotels, restaurants, shops, filling stations, parking facilities
    • G01C21/3682—Retrieval, searching and output of POI information, e.g. hotels, restaurants, shops, filling stations, parking facilities output of POI information on a road map
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T17/00—Three dimensional [3D] modelling, e.g. data description of 3D objects
    • G06T17/05—Geographic models
    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08G—TRAFFIC CONTROL SYSTEMS
    • G08G1/00—Traffic control systems for road vehicles
    • G08G1/09—Arrangements for giving variable traffic instructions
    • G08G1/0962—Arrangements for giving variable traffic instructions having an indicator mounted inside the vehicle, e.g. giving voice messages
    • G08G1/0968—Systems involving transmission of navigation instructions to the vehicle
    • G08G1/0969—Systems involving transmission of navigation instructions to the vehicle having a display in the form of a map

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Software Systems (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Computer Graphics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Instructional Devices (AREA)
  • Navigation (AREA)

Abstract

본 발명은, 실제로 촬영된 지형지물의 실시간 영상정보를 GIS 데이터베이스의 시설물 정보 또는 POI정보와 함께 디스플레이되도록 함으로써, 현실적이고 사실적이며 정확한 이동경로 안내를 제공할 수 있게 하는, 실시간 영상기반 네비게이션 시스템과, 2차원의 실시간 영상정보와 GIS 데이터베이스의 시설물정보 또는 POI정보를 결합하여 사실감 있는 공간정보를 서비스하는 방법에 관한 것이다.
본 발명은, GIS 수치지도에 의해 관리되는 시설물 정보 또는 POI정보와 실시간으로 촬영된 현장 영상을 중첩하여 볼 필요가 있는 모든 응용분야에 효율적으로 사용될 수 있으며, 모든 지형지물을 기호화할 필요없이 사용자가 실제로 그리고, 실시간으로 촬영되는 영상에 의해 직접 찾고자 하는 대상물을 파악할 수 있고, 평면적인 기존 지도의 차원적 한계를 극복할 수 있을 뿐만 아니라, 나아가, GIS DB의 업데이트 지연으로 인한 네비게이션 시스템의 한계를 극복할 수 있다.
실시간 영상, GIS, GPS/INS, 수치지도, 중첩

Description

ＧＰＳ/ＩＮＳ 장비를 이용한 측량 정보 및 ＧＩＳ 지리정보, 실시간 영상정보를 결합한 공간정보 서비스방법 {Method for overlapping real-time landscape image and GIS data}
본 발명은, GIS 데이터베이스의 시설물 정보와 실시간 영상정보를 결합하여 3차원 영상을 제공하는 공간정보 서비스 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 실제로 촬영된 지형지물의 영상정보를 수치지도정보(시설물정보 및 POI정보)와 함께 디스플레이되도록 함으로써, 현실적이고 사실적이며 정확한 이동경로 안내를 제공할 수 있게 하는, 2차원의 실시간 영상정보와 GIS 데이터베이스의 시설물정보 또는 POI정보를 결합하여 사실감 있는 공간정보를 서비스하는 방법에 관한 것이다.
3차원 공간 상에 존재하는 각종 시설물을 비롯하여 POI(Point Of Interest, 관심지역)정보들이 데이터베이스로 구축된 기존의 GIS데이터베이스 및 이 데이터베이스를 이용한 공지의 네비게이션 시스템에 있어서, 3차원 공간상의 각종 시설물 및 관심지역에 관한 정보들은 모두 심볼화(symbolic)되어 2차원 지도상에 표시되기 때문에, 수치지도에 익숙하지 않은 사용자나 또는 해당 지역을 처음 방문하는 사용자에게는 기존의 GIS데이터베이스를 사용하는 네비게이션 시스템이 별로 도움이 되지 못하는 것이 현실이다.
즉, 종래의 네비게이션 시스템들은 실제로 촬영한 실사영상이 아닌, 2차원(2D) 또는 3차원(3D) 그래픽을 기반으로 경로 안내기능을 제공하고 있기 때문에, 현실감 및 사실감이 부족하며, 또한 이로 인해 사용자가 정확한 목적지를 찾는 것이 곤란하다는 문제점이 있다.
사실감 있는 3차원 그래픽 영상을 제공하기 위하여, 한국 등록특허 제10-0685790호(2007.02.22.등록공고)(이하 '종래기술1'이라 한다)에서는, 이동단말의 위치정보를 획득하여 수치지도 상의 위치에 매칭시켜 사용자(이동단말)의 이동경로를 표시하는 공지의 네비게이션시스템에서, '실제 촬영 영상정보'를 DB에 미리 저장하였다가 이동단말의 현재위치에 해당하는 실제영상정보를 수치지도에 매핑하여 디스플레이하는 영상기반 네비게이션 시스템 및 그 방법이 개시되어 있다.
상기 종래기술1에 개시되어 있는 기술내용은, 실제로 촬영된 영상정보를 수치지도 상에 매핑하여 사용자에게 디스플레이한다는 점에서, 사실감과 현실성을 제고할 수 있는 잇점이 있으나, "미리 촬영된 영상정보"를 DB에 저장하였다가 이동단말의 현재위치에 해당하는 영상정보를 검색하여 출력(수치지도상에 디스플레이)하기 때문에, (1)기존의 네비게이션의 데이터의 실제 영상이 아닌 가상의 공간을 표 현하거나 또는 기존에 촬영된 영상을 활용 하는 것이어서 변화된 지형 및 시설물의 표현에 한계가 존재하는데, 예를 들어, 촬영 당시에는 없던 건물 및 시설물이 새로 생긴 경우에는 표현 자체가 불가능하고, 시설물의 위치가 변경된 경우 영상과 벡터데이터의 중첩에 많은 오차를 발생시키는 문제가 있으며, (2)모든 도로에 대해 영상정보를 촬영하여 데이터베이스로 구축하는 것 자체가 엄청난 시간과 비용이 요구되는 과제일 뿐만 아니라, (3)실제 촬영된 영상정보의 주기적 업데이트가 필수적으로 요구되며, (4)소형 네비게이션 시스템 내부에 엄청난 용량의 데이터를 DB로 탑재하기 위해서는 대용량 메모리와 CPU가 요구되므로, 상기한 종래기술1이 현실적으로 상용화되기는 어려운 문제점이 있다. 또한 계절에 따라 도로 주변의 초목의 변화가 심하므로, 맨홀 및 기준점 등의 작은 시설물을 찾는 데 있어서 많은 어려움을 초래한다.
그리고, 한국 등록특허 제10-0221401호(1999.09.15.등록공고)(이하 '종래기술2'라 한다)에는 GPS를 이용하여 컴퓨터 수치지도 상에 동영상을 일치시키고, GPS의 시각(Time)정보와 일치하는 시각에 얻어진 동영상 프레임에 각각 그 시각(time)과 그 시각에 해당하는 이동된 지상좌표를 할당하고, 이동국 GPS의 시각 데이터 중 서로 인접하는 시각 사이의 다수의 동영상 프레임 수에 1을 더한 수로 수치지도상의 총 연장길이를 나눈 각 점의 지상좌표를 순차로 다수의 동영상 프레임에 할당하는 '동영상 위치색인'방법을 이용하여, 지형지물과 도로링크에 대해 동화상과 수치지도 사이에 상호 호출이 가능한 '하이퍼맵' 기능을 구현한 GIS 데이터베이스에 관 한 발명이 개시되어 있다.
상기 종래기술2에 개시되어 있는 기술 역시, 미리 촬영된 동영상 정보를 활용한다는 점에서 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제 및 목적과 상이하며, 단순히 특정 시각 동안에 촬영된 동영상을 수치지도 상에 연결(하이퍼링크)하여 볼 수 있도록 한 것이므로, 이동단말의 현재위치에서의 실시간 영상정보를 제공하기 위한 본 발명의 기술적 해결과제와는 거리가 멀다.
본 발명은 상기 문제점들을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 실시간으로 촬영되어 디스플레이되는 실제 영상(예를 들면, 실제 도로를 주행하면서 촬영되는 전방의 실사 영상 등)에, GIS DB에서 제공되는 수치지도정보(시설물 또는 POI정보)를 중첩시켜 이동단말기에 디스플레이 되도록 함으로써, 현실적이고 사실적이며 정확한 위치 또는 이동경로 안내를 제공할 수 있게 하는, GPS/INS 장비를 이용한 측량 정보 및 GIS 지리정보, 실시간 영상정보를 결합한 네비게이션 시스템 및 공간정보 서비스방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기에 설명될 것이며, 본 발명의 실시예에 의해 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 청구범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있다.
상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은,
이동단말의 영상획득수단이 촬영하는 영상을 실시간으로 획득하는 실시간 영상획득단계(S10)와;
이동단말의 위치 획득수단(GPS) 및 관성항법장치(INS)를 이용하여 상기 영상획득수단의 위치 및 자세정보를 포함하는 영상의 외부표정요소를 추출하는 단계(S20)와;
상기 영상획득수단에 의해 반복적으로 촬영된 2차원 영상을 입력받아 실시간으로 디스플레이수단에 투영하는 영상투영단계(S30)와;
상기 (S20)단계에서 추출된 영상의 외부표정요소로부터 상기 디스플레이수단에 투영되는 2차원 영상의 범위에 속하는 시설물 및 POI 정보의 절대좌표를 GIS데이터베이스로부터 추출하는 단계(S40)와;
영상의 내부표정요소, 상기 (S20)단계에서 추출된 영상의 외부표정요소 및 상기 (S40)단계에서 추출된 시설물 및 POI 정보의 절대좌표를 공선조건식에 대입하여, 상기 시설물 및 POI 정보의 절대좌표가 상기 2차원 영상의 어느 픽셀 해당되는지 연산하는 단계(S50)와;,
상기 (S50)단계에서 영상의 어느 픽셀에 해당되는지 연산된 시설물 및 POI정보를, 2차원 영상이 출력되는 디스플레이수단에 중첩시켜 투영하는 중첩투영단계(S60)를 포함하여 이루어지는 GPS/INS 장비를 이용한 측량 정보 및 GIS 지리정보를 실시간 영상정보에 결합한 공간정보 서비스방법이 개시된다.
또한 본 발명은, 이동단말에 장착되어 상기 이동단말의 현재위치 및 이동경로를 디스플레이하거나 목적지를 안내하는 네비게이션 시스템에 있어서,
3차원 공간 상에 존재하는 각종 시설물을 비롯하여 POI(Point Of Interest, 관심지역)의 종류 및 그 절대좌표값을 포함하는 수치지도가 DB로 구축된 GIS 데이터베이스와;
상기 이동단말의 현재 위치정보를 획득하기 위한 위치 획득수단과;
상기 이동단말의 현재 위치에서의 영상을 실시간으로 촬영하는 실시간 영상획득수단과;
상기 영상획득수단의 이동속도 및 자세정보를 획득하는 관성항법장치와;
상기 영상획득수단에 의해 반복적으로 촬영되는 2차원 영상을 입력받아 실시간으로 디스플레이수단에 투영함과 동시에,
상기 GIS 데이터베이스, 위치 획득수단 및 관성항법장치로부터 전송되는 데이터를 가지고 상기 시설물 및 POI 정보의 절대좌표가 상기 2차원 영상의 어느 픽셀 해당되는지 연산하여 상기 2차원 영상이 투영되고 있는 디스플레이수단에 동시 투영하는 중앙처리장치(CPU);로 이루어지는 GPS/INS 장비를 이용한 측량 정보 및 GIS 지리정보를 실시간 영상정보에 결합한 네이게이션 시스템이 개시된다.
나아가, 본 발명은 상기 단말위치 획득수단으로부터 전달받은 이동단말의 현재 위치를 수치지도 상의 위치에 매칭시키기 위한 맵(Map) 매칭수단을 더 포함하여 구성됨으로써, 상기 디스플레이수단에 나타난 수치지도 상에 이동단말(즉, 사용자)의 현재 위치가 표시되도록 구성할 수도 있다.
기존의 네비게이션에서는 기 구축된 데이터를 단순 디스플레이하는 것이 주된 기능이었다면, 본 발명에서 얻고자 하는 효과는 크게 네 가지로 들 수 있다.
첫번째로, 실제 촬영된 영상을 DB에 저장하여 관리하던 기존의 방식은 저장된 영상의 검색과정이 요구되었으나, 본 발명은 영상 검색과 같은 과정이 불필요할 뿐만 아니라,
두번째로, 실시간으로 촬영된 영상에 GIS데이터베이스의 시설물 또는 POI정보가 레이어(layer)로 중첩되어 디스플레이수단(화면)에 표현되기 때문에, 사용자가 시설물을 매우 용이하게 확인할 수 있는 '시각적 편의성'을 제공할 수 있다.
또한 세번째로, 기(旣) 촬영된 영상이 아닌 현재 촬영되고 있는 영상을 그대로 실시간으로 활용함으로써 DB 업데이트 시차에 의해 발생되는 오차를 최소화할 수 있다.
마지막으로, 카메라에 의해 실시간으로 촬영된 영상과 GIS데이터베이스에서 검색된 현재 위치에서의 수치지도 정보가 함께 충첩되어 보여지기 때문에, 구축된 GIS데이터베이스와 실제 공간정보와의 차이를 한눈에 쉽게 파악할 수 있으므로, 불법 건축물이나 불법 점유물의 단속, 구축된 데이터의 검수에 효과적으로 활용될 수 있을 뿐만 아니라, 도시공간과 관련된 조경계획, 도시설계 등에도 광범위하게 사용 되어 질 수 있다. 특히, 시설물별로 필요한 정보만 선택하여 화면에 표현할 수도 있어 활용상의 편의성이 극대화될 수 있다.
이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 실시간 영상정보와 GIS데이터베이스의 수치지도를 결합한 공간정보 서비스방법의 순서도이다.
본 발명에 있어서, 이동단말의 전방(필요에 따라 측방이나 후방도 포함될 수 있음) 영상을 실시간으로 획득(S10)하는 영상획득수단(1)으로는 다양한 형태의 카메라들이 사용될 수 있는데, CCD카메라나 동영상을 여러 프레임의 정지영상으로 출 력하는 카메라가 본 발명의 영상획득수단으로 이용될 수 있다.
상기 영상획득수단이 촬영하는 영상의 내부표정요소, 즉, 카메라 렌즈의 굴곡률(초점거리), 해상도 등은 카메라(즉, 영상획득수단) 자체의 특성으로서 사용자가 이들 값을 확인하여 중앙처리장치에 입력한다.
상기 영상획득수단이 촬영하는 영상의 외부표정요소, 즉, 카메라(즉, 이동단말(즉, 사용자))의 현재위치(절대좌표), 카메라의 자세, 촬영방향 등은 위치획득수단(GPS)과 관성항법장치(INS)를 이용하여 계산될 수 있으며, 이러한 방법으로는 다양한 것이 공지되어 있으므로 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다.
본 발명에서 관성항법장치(INS)는 가속도계와 자이로에 의해 감지기능을 수행하며, 가속도와 각 회전량과 같은 관측값을 중앙처리장치(CPU)로 전송한다.
상기 중앙처리장치(CPU)는 이 관측값을 이용하여 영상획득수단의 이동속도와 위치, 자세, 자세변화율, 방향, 고도 등을 계산한다. 위치나 속도를 결정하는데 이용되는 다양한 외부 항법장비들이 상기 관성항법장치(INS)에 결합되어 사용될 수 있다.
현재 이용되고 있는 관성항법체계는 크게 안정 지지대 방식과 묶음방식으로 나눌 수 있다. 과거에는 안정 지지대 방식이 주로 이용되었으나, 최근에는 묶음방식의 이용이 증가하고 있는 추세이다.
묶음 방식은, 탐측기기(영상획득수단)가 일정한 표정요소를 갖도록 하는 안정 지지대를 갖는 안정 지지대 방식과는 달리, 탐측기기의 외부표정요소를 일정하 게 유지할 수 없기 때문에 컴퓨터에서 많은 연산(탐측기기에 장착된 자이로의 출력값을 이용하여 탐측기기의 좌표계와 INS사이의 방향 여현 계산, 가속도계의 출력값을 국지좌표계인 관성항법좌표계로 변환하기 위하여 방향 여현 행렬을 이용하여 수평 및 수직 가속도 계산)을 수행해야 하는 단점이 있으나, 소형이고, 경량이며, 경제적인 측면을 고려할 때 이동식 측량시스템에 활용하기가 용이하다는 장점을 가지고 있다.
묶음 방식은 안정지지대 방식과는 다르게 자이로의 출력이 이동식 탐측기기의 좌표계를 기준으로 하여 발생하기 때문에 탐측기기 좌표계를 기준좌표계로 변환해야 한다. 이러한 좌표변환방법에는 오일러방법(Euler method), 방향 여현 행렬법(Direction Cosine Matrix method), 4인수법(Quartenion method) 등이 있다. 3축의 각 회전량 변화율 p, q ,r(좌우 회전각 변화율 p, 전후 회전각 변화율 q, 방향각 변화율 r)로부터 탐측기기의 자세(오일러각)(Ψ, θ, Φ)는 일반적인 오일러변환이나 방향 여현행렬, 4인수 변환의 미분식을 적분하여 구할 수 있다. 그 중에서, 4인수법은 4인수에 관련된 식들이 선형으로 취급되며, 변환행렬을 구할 때 초월함수를 사용하지 않는다는 장점을 가지고 있기 때문에 현재 많이 사용되고 있다.
GPS, INS의 가속도계와 자이로센서의 신호에 의해 영상획득수단(카메라)의 이동속도와 위치(절대좌표값), 자세, 자세변화율, 방향(촬영방향)을 연산하는 과정에 대해서는 일반적으로 알려져 있는 절차에 따라 이루어지는 과정이므로 본 발명에서는 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
영상획득수단(카메라(1))에 의해 촬영된 영상은 중앙처리장치(CPU)로 전송되며,
상기 카메라(1)에 의해 촬영된 2차원 영상은 피사체가 곡면형상이거나 또는 카메라의 방향에 대해 피사체가 비스듬한 각도로 위치한 경우, 또는 렌즈의 굴절 등이 원인이 되어 피사체의 형상이 일그러지게 보이는 "왜곡현상"이 발생되므로, 상기 중앙처리장치는 사용자가 입력한 내부표정요소를 이용하여 이와 같은 2차원 영상의 왜곡을 보정하는 기능을 수행하게 된다. 내부표정요소를 이용한 영상의 왜곡보정의 방법은 이미 여러 가지 방법이 공지되어 있으므로 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다.
그리고 상기 중앙처리장치(CPU)는 상기 영상획득수단으로부터 입력받은 영상의 왜곡부분을 보정하고, GPS/INS장비로부터 얻어진 절대좌표, 가속도, 각 회전량 등의 관측값을 이용하여 촬영순간의 카메라 위치정보와 카메라가 바라보는 방향정보 등의 외부 표정요소를 산출한다(S20).
다음 단계로서, 상기 중앙처리장치(CPU)는 영상을 실시간으로 디스플레이수단(화면)(10)에 출력(S30)한다.
그리고, 다음 단계로서 상기 중앙처리장치(CPU)는 상기 디스플레이수단(화면)(10)에 출력되는 2차원 영상의 범위에 속하는 시설물 및 POI정보의 절대좌료를 GIS 데이터베이스로부터 추출하게 되는데(S40),
이 단계는 (S20)단계에서 추출된 영상의 외부표정요소, 즉 촬영당시의 카메라의 절대위치와 카메라의 촬영방향, 카메라의 촬영각범위 등으로부터 중앙처리장치가 계산하여 촬영된 영상에 포함될 것으로 예상되는 GIS데이터베이스의 시설물 및 POI정보를 검색 추출한다.
이 단계는 영상에 포함될 수 있는 시설물 및 POI정보를 미리 추출함으로서, 다음 단계의 연산과정이 신속하게 수행되도록 하기 위한 것이다.
이렇게 하여 추출된 GIS데이터베이스의 시설물 및 POI정보의 절대좌표가 2차원 영상의 프레임 상에서 어느 픽셀에 해당하는지를 연산하고(S50),
각각의 픽셀이 연산된 시설물 및 POI정보를 상기 영상투영단계(S30)에 의해 디스플레이수단에 투영되고 있는 화면(디스플레이수단)에 중첩시켜 동시 투영한다(S60).
여기서 상기 (S50)단계는 공선조건식에 영상의 외부표정요소(내부표정요소도 포함될 수 있음)와 시설물 및 POI정보의 절대좌표를 대입하여 계산되고,
이는 다음과 같은 과정에 의해 행하여진다.
3차원 공간상의 물체와 이를 촬영한 영상 상의 좌표의 관계는 공선조건에 의해 표현된다.
공선조건에 대해서 알아보면.
공선조건이란, 공간상의 임의의 점(Xp, Yp, Zp)과 그에 대응하는 사진 상의 점(x,y) 및 사진기의 촬영중심(Xo,Yo,Zo)이 동일 직선상에 있어야 하는 조건을 공 선조건이라 하며, 사진기 투영중심과 P의 상점(像點) 및 대상물 사이에는 아래와 같은 수학식 1 및 수학식 2의 관계가 성립한다.
Figure 112007051827015-pat00001
Figure 112007051827015-pat00002
도4는 카메라와 포인트의 위치 및 투영중심과의 관계를 나타낸 그림으로서, O는 카메라의 촬영중심 좌표, P는 공간상의 임의의 점의 위치, p는 이미지상의 점의 위치를 의미한다.
상기 수학식 1을 수학식 2에 대입하고, PO(점의 좌표와 카메라의 촬영중심 좌표 사이의 거리)와 pO(이미지상의 점의 위치와 카메라의 촬영중심 좌표 사이의 거리)의 비(比)를 S(축척계수(縮尺係數))라 하면, 다음 수학식 3과 같은 관계식이 성립된다.
Figure 112007051827015-pat00003
상기 수학식 3으로부터 다음 수학식 4를 얻게 된다.
Figure 112007051827015-pat00004
주점(主點)에서의 사진좌표[xp,yp :상좌표(x,y)가 사진기 검정값과의 차], X, Y, Z 좌표축에 대한 x,y,z축의 방향여현(方向餘弦; Direction cosine)을 R이라 하면 다음 수학식 5가 성립한다.
Figure 112007051827015-pat00005
여기서, 상기 수학식 5의 기호 f는 카메라 렌즈의 초점거리를 의미한다.
이 때, R를 Rωφχ로
Figure 112007051827015-pat00006
Figure 112007051827015-pat00007
Figure 112007051827015-pat00008
Figure 112007051827015-pat00009
라 할 때(여기서, ω, ψ, χ는 카메라의 자세값을 나타냄), 최종적인 이미지 상(像)의 절대좌표는 수학식 6의 공선조건식에 의해 계산될 수 있다.
Figure 112007051827015-pat00010
Figure 112007051827015-pat00011
Figure 112007051827015-pat00012
Figure 112007051827015-pat00013
즉, 공간상의 임의의점인 절대좌표를 갖는 포인트가 사진상의 점인 투영된 좌표(x,y)로 변환이 가능한 것이다.
상기 수학식6에서 보는 바와 같이 영상의 내부표정요소인 초점거리 (f), 영상의 왜곡보정을 위한 (xp,yp),
영상의 외부표정요소인 카메라의 절대위치로서 촬영중심 (Xo,Yo,Zo), 카메라 의 촬영방향(즉, 자세) (ω, ψ, χ),
그리고 시설물의 절대좌표인 (Xp, Yp, Zp)로부터,
시설물들이 각각 영상의 어느 픽셀(x,y)에 해당되는지 연산이 가능하다.
이와 같은 수식에 의해 시설물의 절대좌표점들이 영상에 투영되어 촬영된 영상과 함께 표현이 될 수 있다.
이 때, 사용자의 사전 설정이나, 기능상의 메뉴선택을 이용하여, GIS DB로부터 추출하는 시설물 또는 POI정보의 종류 또는 양을 조절할 수도 있다. 즉, 이동단말로부터의 일정 거리 이내에 존재하면서 카메라 방향에 있는 시설물 검색기능을 부가하거나, 관심대상이 되는 시설물에 대한 정보만을 검색하도록 하는 조건을 설정함으로써, GIS DB로부터 추출하여, 실시간 영상에 보여지는 정보를 사용자가 자유롭게 취사 선택할 수 있도록 기능구현이 가능하다.
도 2a 및 2b는 본 발명에서 GIS DB의 절대좌표값을 갖는 시설물 또는 POI정보를 2차원 영상정보의 디스플레이 화면에 중첩시켜 투영하는 개념을 도시한 설명도이다.
도 2a는 GIS DB에서 검색된 시설물의 절대좌표값(xp,yp,zp)을, 실시간 영상정보가 투영되고 있는 화면(10)에 중첩하여 디스플레이하는 원리를 간단히 설명하기 위한 설명도로서, 해당 영상이 촬영된 순간의 촬영위치정보값(x1,y1,z1)과 자세정보를 이용하여, GIS DB의 시설물 절대좌표값(xp,yp,zp)을 영상(이미지) 프레임 상의 위치(x,y,f)를 연산하게 된다. 여기서, 기호 f는 카메라 렌즈의 초점거리를 의미하는 것으로서, 화면에 투영된 영상(이미지)의 위치값은 2차원 절대좌표값으로 표현된다.
도 2b는 맨홀 등과 같은 점형 시설물(붉은색 포인트)과, 도로선이나 각종 관로 등과 같은 선형 시설물(파란색 프인트)이 실제 영상이 투영된 화면에 충첩되어 디스플레이되는 과정을 더욱 상세하게 설명하기 위한 그림이다. 도 2b에 도시된 바와 같이, 파란색으로 표현된 선형 시설물의 좌표점들 중의 일부 좌표점은, 화면에 투영되고 있는 실제 영상의 좌표값 범위에서 벗어나 있기 때문에 영상에 표시되지 않으며, 화면에 투영되고 있는 좌표값 범위 내에 해당하는 점들에 대해서는, 영상의 촬영위치정보값(x1,y1,z1)과 자세정보를 이용하여, 그 절대좌표값을 화면 상의 좌표값으로 변환하여 화면 프레임 상에 중첩하여 투영하게 된다.
이렇게 GIS DB로부터 검색하여 추출한 시설물 정보는 각각 한 개씩 2차원 영상 프레임 상에 투영된다. 이 때, 화면에 투영되는 시설물 정보는 점형, 선형과 면형으로 구분될 수 있는데, 점형은 그대로 화면에 투영되며, 선형은 각 지점의 점형들이 서로 연결된 선으로 표현하게 되며, 면형은 선을 그린 후에 그 내부에 색이나 패턴을 입혀서 영상 화면에 표현하게 된다.
그리고, GIS데이터베이스에서 추출된 시설물 및 POI정보를 2차원 영상정보와 독립된 별도의 제2 레이어(Layer)가 되도록 하여, 상기 영상투영단계(S30)에 의해 디스플레이수단에 투영되고 있는 화면(디스플레이수단)에 중첩되도록 동시 투영할 수도 있다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 의하여 구현된, 영상정보와 GIS데이터베이스의 수치지도가 결합된 2차원 영상의 예시를 도시한 것으로서, 화면의 중앙에는 실시간 촬영되는 영상과 GIS DB의 시설물 정보가 중첩되어 디스플레이되며, 화면의 좌측 상부 프레임에는 GIS DB에서 추출된 시설물 정보와 이동단말의 현재위치정보를 디스플레이하고, 화면의 좌측 하부 프레임에는 GIS DB로부터 추출할 정보의 종류를 자유롭게 선택할 수 있도록 구성한 실시예이다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예를 중심으로 하여 본 발명의 특징을 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안될 것이다.
본 발명은, GIS 수치지도에 의해 관리되는 시설물 정보 또는 POI정보와 실시간으로 촬영된 현장 영상을 중첩하여 볼 필요가 있는 모든 응용분야에 효율적으로 사용될 수 있다.
또, 모든 지형지물을 기호화할 필요없이 사용자가 실제로 그리고, 실시간으로 촬영되는 영상에 의해 직접 찾고자 하는 대상물을 파악할 수 있고, 평면적인 기존 지도의 차원적 한계를 극복할 수 있을 뿐만 아니라, 나아가, GIS DB의 업데이트 지연으로 인한 네비게이션 시스템의 한계를 극복할 수 있다.
그리고, 불법 건축물 또는 불법 도로점유물의 관리와 단속업무, 맨홀이나 전신주 등 각종 시설물 관리에 본 발명을 적용하면 양적인 면에서나 차원적인 면에서 복잡하게 구성되어 있는 시설물의 관리자료 구축과 활용에 유용할 것이다.
특히, 지하매설물 지도와 그 표식의 위치 정확성 검수, 도시공간과 관련된 조경계획, 도시설계, 환경계획 등의 각종 기본 계획수립에 활용될 수 있을 것으로 기대된다.
또한, 본 발명에 의하면, 현지의 실제 상황과 시각적 검색 및 비교가 가능하며, 동영상으로부터 직접 2차원 수치지도와 그 구성요소를 호출할 수 있으므로 공간정보를 보다 효율적으로 사용자에게 전달이 가능하고, 자동차항법장치나 긴급구난 및 보안분야와 같이 지도정보취득과 동시에 많은 조작(opearation)이 요구되는 경우에 유용하며, 나아가, 항공사진에 비하여 신속한 정보의 취득이 용이하고, 차원적인 제약이 적으며, 대상체에 근접한 정보의 취득이 가능하므로, 지도의 속성정 보 갱신 등에 사용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 실시간 영상정보와 GIS데이터베이스의 수치지도를 결합한 공간정보 서비스방법의 순서도.
도 2a 및 2b는 본 발명에서 GIS DB의 절대좌표값을 갖는 시설물 또는 POI정보를 2차원 영상정보의 디스플레이 화면에 중첩시켜 투영하는 개념을 도시한 설명도
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 의하여 구현된, 영상정보와 GIS데이터베이스의 수치지도가 결합된 2차원 영상의 예시.
도 4는 공선조건에서 카메라와 포인트의 위치 및 투영중심과의 관계를 나타낸 그림.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
1 : 영상획득수단 10 : 디스플레이수단

Claims (5)

  1. 이동단말의 영상획득수단이 촬영하는 영상을 실시간으로 획득하는 실시간 영상획득단계(S10)와;
    이동단말의 위치 획득수단(GPS) 및 관성항법장치(INS)를 이용하여 상기 영상획득수단의 위치 및 자세정보를 포함하는 영상의 외부표정요소를 추출하는 단계(S20)와;
    상기 영상획득수단에 의해 반복적으로 촬영된 2차원 영상을 입력받아 실시간으로 디스플레이수단에 투영하는 영상투영단계(S30)와;
    상기 (S20)단계에서 추출된 영상의 외부표정요소로부터 상기 디스플레이수단에 투영되는 2차원 영상의 범위에 속하는 시설물 및 POI 정보의 절대좌표를 GIS데이터베이스로부터 추출하는 단계(S40)와;
    영상의 내부표정요소, 상기 (S20)단계에서 추출된 영상의 외부표정요소 및 상기 (S40)단계에서 추출된 시설물 및 POI 정보의 절대좌표를 공선조건식에 대입하여, 상기 시설물 및 POI 정보의 절대좌표가 상기 2차원 영상의 어느 픽셀 해당되는지 연산하는 단계(S50)와;,
    상기 (S50)단계에서 영상의 어느 픽셀에 해당되는지 연산된 시설물 및 POI정보를, 2차원 영상이 출력되는 디스플레이수단에 중첩시켜 투영하는 중첩투영단계(S60)를 포함하여 이루어지는 GPS/INS 장비를 이용한 측량 정보 및 GIS 지리정보를 실시간 영상정보에 결합한 공간정보 서비스방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 (S30)단계에서 디스플레이수단에 투영되는 영상은 영상획득수단의 내부표정요소를 이용하여 왜곡이 보정된 영상인 것을 특징으로 하고,
    상기 (S60)단계에서 디스플레이수단에 중첩되어 투영되는 영상에는 상기 상기 (S20)단계에서 추출된 이동단말(즉, 영상획득수단)의 위치정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 GPS/INS 장비를 이용한 측량 정보 및 GIS 지리정보를 실시간 영상정보에 결합한 공간정보 서비스방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 중첩 투영단계(S60)는, 상기 영상투영단계(S30)에 의해 디스플레이수단에 투영되고 있는 화면과 독립된 별도의 제2 레이어(Layer)가 되도록 하여, GIS데이터베이스로부터 추출된 시설물 및 POI정보를 상기 디스플레이수단에 투영하는 것을 특징으로 GPS/INS 장비를 이용한 측량 정보 및 GIS 지리정보를 실시간 영상정보에 결합한 공간정보 서비스방법.
  4. 삭제
  5. 삭제
KR1020070071480A 2007-07-18 2007-07-18 Ｇｐｓ/ｉｎｓ 장비를 이용한 측량 정보 및 ｇｉｓ 지리정보, 실시간 영상정보를 결합한 공간정보 서비스방법 KR100822814B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020070071480A KR100822814B1 (ko) 2007-07-18 2007-07-18 Ｇｐｓ/ｉｎｓ 장비를 이용한 측량 정보 및 ｇｉｓ 지리정보, 실시간 영상정보를 결합한 공간정보 서비스방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020070071480A KR100822814B1 (ko) 2007-07-18 2007-07-18 Ｇｐｓ/ｉｎｓ 장비를 이용한 측량 정보 및 ｇｉｓ 지리정보, 실시간 영상정보를 결합한 공간정보 서비스방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR100822814B1 true KR100822814B1 (ko) 2008-04-18

Family

ID=39571717

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020070071480A KR100822814B1 (ko) 2007-07-18 2007-07-18 Ｇｐｓ/ｉｎｓ 장비를 이용한 측량 정보 및 ｇｉｓ 지리정보, 실시간 영상정보를 결합한 공간정보 서비스방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100822814B1 (ko)

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100953737B1 (ko) * 2009-08-31 2010-04-19 홍종옥 이미지 매칭을 이용한 맨홀 도화 시스템
KR101007591B1 (ko) 2008-07-11 2011-01-14 서울대학교산학협력단 수치지도 제작 및 갱신을 위한 도면의 선형사상방법
KR101219767B1 (ko) 2011-07-04 2013-01-17 (주)아세아항측 수치지형도 작성을 위한 차량 모바일 매핑 시스템을 이용한 도로 레이어 현지조사 방법
KR101323099B1 (ko) * 2011-11-18 2013-10-30 (주)쎄트렉아이 모자이크 영상 생성 장치
KR101420884B1 (ko) 2008-06-20 2014-07-17 주식회사 엘지유플러스 단말 위치에 대한 영상 조회 서비스 제공 방법 및 시스템
CN108228904A (zh) * 2018-02-08 2018-06-29 百度在线网络技术（北京）有限公司 用于输出信息的方法和装置
KR101954708B1 (ko) * 2018-10-12 2019-03-06 새한항업(주) 고도별 수집영상의 도화이미지 보정을 통한 공간영상도화 이미지 편집시스템
KR102072229B1 (ko) * 2019-10-15 2020-01-31 주식회사 동신지티아이 사각지대 지형지물에 대한 공간영상도화 이미지 합성처리 시스템
CN112700546A (zh) * 2021-01-14 2021-04-23 视辰信息科技(上海)有限公司 一种室外大规模三维地图的构建***与方法
KR102389762B1 (ko) * 2021-02-04 2022-04-22 클레이웍스 주식회사 디지털 트윈 연동 증강현실 카메라를 통한 공간 형성 및 인식 시스템 및 그 방법

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030056284A (ko) * 2001-12-28 2003-07-04 한국전자통신연구원 차량을 이용한 도로시설물 정보 추출 시스템 및 그 방법
KR20050081492A (ko) * 2004-02-13 2005-08-19 디브이에스 코리아 주식회사 전방 실제 영상을 사용한 자동차 항법 장치 및 그 제어 방법
KR20060036259A (ko) * 2004-10-25 2006-04-28 한국전자통신연구원 영상기반 네비게이션 시스템 및 그 방법

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030056284A (ko) * 2001-12-28 2003-07-04 한국전자통신연구원 차량을 이용한 도로시설물 정보 추출 시스템 및 그 방법
KR20050081492A (ko) * 2004-02-13 2005-08-19 디브이에스 코리아 주식회사 전방 실제 영상을 사용한 자동차 항법 장치 및 그 제어 방법
KR20060036259A (ko) * 2004-10-25 2006-04-28 한국전자통신연구원 영상기반 네비게이션 시스템 및 그 방법

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101420884B1 (ko) 2008-06-20 2014-07-17 주식회사 엘지유플러스 단말 위치에 대한 영상 조회 서비스 제공 방법 및 시스템
KR101007591B1 (ko) 2008-07-11 2011-01-14 서울대학교산학협력단 수치지도 제작 및 갱신을 위한 도면의 선형사상방법
KR100953737B1 (ko) * 2009-08-31 2010-04-19 홍종옥 이미지 매칭을 이용한 맨홀 도화 시스템
KR101219767B1 (ko) 2011-07-04 2013-01-17 (주)아세아항측 수치지형도 작성을 위한 차량 모바일 매핑 시스템을 이용한 도로 레이어 현지조사 방법
KR101323099B1 (ko) * 2011-11-18 2013-10-30 (주)쎄트렉아이 모자이크 영상 생성 장치
CN108228904A (zh) * 2018-02-08 2018-06-29 百度在线网络技术（北京）有限公司 用于输出信息的方法和装置
CN108228904B (zh) * 2018-02-08 2021-08-20 百度在线网络技术（北京）有限公司 用于输出信息的方法和装置
KR101954708B1 (ko) * 2018-10-12 2019-03-06 새한항업(주) 고도별 수집영상의 도화이미지 보정을 통한 공간영상도화 이미지 편집시스템
KR102072229B1 (ko) * 2019-10-15 2020-01-31 주식회사 동신지티아이 사각지대 지형지물에 대한 공간영상도화 이미지 합성처리 시스템
CN112700546A (zh) * 2021-01-14 2021-04-23 视辰信息科技(上海)有限公司 一种室外大规模三维地图的构建***与方法
KR102389762B1 (ko) * 2021-02-04 2022-04-22 클레이웍스 주식회사 디지털 트윈 연동 증강현실 카메라를 통한 공간 형성 및 인식 시스템 및 그 방법

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100822814B1 (ko) Ｇｐｓ/ｉｎｓ 장비를 이용한 측량 정보 및 ｇｉｓ 지리정보, 실시간 영상정보를 결합한 공간정보 서비스방법
KR101285360B1 (ko) 증강현실을 이용한 관심 지점 표시 장치 및 방법
KR102001728B1 (ko) 스테레오 카메라 드론을 활용한 무기준점 3차원 위치좌표 취득 방법 및 시스템
KR100473331B1 (ko) 이동식 매핑시스템 및 그 영상처리방법
US9080881B2 (en) Methods and apparatus for providing navigational information associated with locations of objects
KR100800554B1 (ko) 이동형 사진측량 시스템에서의 레이저 스캐너와 카메라영상정보를 이용한 3차원 모델링 방법
US20090262974A1 (en) System and method for obtaining georeferenced mapping data
US8244462B1 (en) System and method of determining distances between geographic positions
KR101444685B1 (ko) 영상기반 멀티센서 데이터를 이용한 차량의 위치자세 결정 방법 및 장치
EP2302531A1 (en) A method for providing an augmented reality display on a mobile device
US20130162665A1 (en) Image view in mapping
US9367962B2 (en) Augmented image display using a camera and a position and orientation sensor
WO2010052558A2 (en) System and method for the precise integration of virtual objects to interactive panoramic walk-through applications
KR101011813B1 (ko) 인접된 항공사진들 간의 중첩지역 표시장치
KR100968837B1 (ko) 촬영된 객체에 대한 정보를 제공하는 휴대용 카메라 시스템
US20160169662A1 (en) Location-based facility management system using mobile device
US11959749B2 (en) Mobile mapping system
KR20170094030A (ko) 실내 내비게이션 및 파노라마 사진 맵핑 제공 시스템 및 그 방법
KR100446195B1 (ko) 3차원 위치 측정 장치 및 그 방법
KR100679864B1 (ko) 지역정보의 표시가 가능한 이동통신 단말기 및 그 지역정보표시방법
Al-Hamad et al. Smartphones based mobile mapping systems
US11460302B2 (en) Terrestrial observation device having location determination functionality
US20120026324A1 (en) Image capturing terminal, data processing terminal, image capturing method, and data processing method
JP5769149B2 (ja) モバイルマッピングシステム、及びこれを用いた沿道対象物の計測方法と、位置特定プログラム
CN102288180B (zh) 实时影像导航***及方法

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
A302 Request for accelerated examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130411

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140411

Year of fee payment: 7

LAPS Lapse due to unpaid annual fee