KR101720097B1 - 사용자 기기의 측위방법 - Google Patents

Abstract

사용자 기기에서, 좌표정보를 포함하는 이미지를 포함하는 한 개 이상의 마커를 이용하여 상기 사용자 기기의 위치를 측정하는 방법으로서, 상기 사용자 기기가 촬영한 촬영이미지에 포함된 상기 한 개 이상의 마커가 갖는 상기 좌표정보를 기초로 상기 사용자 기기의 위치를 측정하는 단계를 포함하는, 사용자 기기의 측위방법이 공개된다.

Description

사용자 기기의 측위방법{User device locating method and apparatus for the same}

본 발명은 사용자 기기에서, 좌표에 관한 이미지 정보를 포함하는 한 개 이상의 마커를 이용하여 상기 사용자 기기의 위치를 측정하는 방법 및 이를 구현하기 위한 장치에 관한 것이다.

실내 위치확인 시스템(Indoor Positioning System, IPS)은 WLAN, 블루투스(Bluetooth), 와이파이(WiFi), RFID, 초음파, 적외선 등을 이용하여 건물 내부에 있는 사용자의 위치를 파악하고, 이를 스마트폰을 포함한 스마트 디바이스에 내장된 지도와 대조해 물건이나 장소의 위치를 쉽게 찾아주는 시스템이다.

블루투스를 이용한 실내측위방법은 일반적으로 수신신호강도(Received Signal Strength Indicator, RSSI)를 이용하여 계산된 블루투스간 거리정보를 이용하여 위치를 알고 있는 블루투스 장치를 기준점으로 생각하고 삼각측량을 이용하여 위치를 계산한다. 블루투스를 이용한 실내측위방법의 장점은, 블루투스 칩셋 대량 생산으로 인해 인프라 설치비용이 저렴하면, 다수의 센서 배치를 통해 서비스 커버리지를 줄이고 이로 인해 위치 정확도를 향상시킬 수 있다. 그러나 송수신 지연이 커서 동적 환경에서 위치정확도가 떨어지며 저전력, 저속으로 설계되어 연속 측위가 불가능하다.

한편, 초음파를 이용한 방식으로는 빠른 RF 신호와 상대적으로 느린 초음파의 전송 속도차를 이용하여 대상체의 위치를 찾아내는 방법이 있다. 이 기술을 이용하면 3차원의 위치인식이 가능하고, 저전력, 저비용의 시스템을 구성할 수 있는 장점을 가진다. 또한, 초음파 기반 실내측위는 위치 정확도가 매우 정확하며 3차원 측위가 가능하다. 그러나 고가의 인프라 설치비용이 필요하고, 송신기 위치 정보를 사전에 알고 있어야 하며, 송신기 배치에 따라 간섭 문제가 발생한다.

한편, 적외선을 이용한 방식은 실내 곳곳에 부착된 적외선 센서가 고유 ID 코드를 가진 적외선 장치를 인식하여 위치를 찾아내는 방식이다. 적외선을 이용한 방식은 개발된지 오래된 시스템이므로 많은 상용화 솔루션이 존재한다. 또한, 측위 대상에 위치 계산을 위한 호스트 모바일 컴퓨터(host mobile computer)가 불필요하다는 장점이 있다. 적외선 기반 실내측위는 비교적 시스템의 구성이 간단하고 저렴하나 적외선신호의 특성상 가시거리 내에서만 사용이 가능하고 형광 또는 직접적인 태양광이 비치는 장소에서는 사용하기 어려운 단점이 있다.

이하 RFID를 이용한 방식에 대해 설명한다. RFID는 크게 태그(tag)와 리더(reader)로 분류되며 리더는 다시 송신기(transmitter)와 수신기(receiver)/디코더(decoder)로 구성된다. 리더 내부의 송신기가 활성화(activation) 신호를 송출하면 리더 근방의 태그는 자신에게 할당된 고유 ID를 회신한다. 리더는 이를 읽어서 어떠한 태그들이 자신의 근방에 있는지를 판단한다. RFID 리더가 인지할 수 있는 감지거리는 약 2.5m 정도이므로 특정한 위치에 대한 근접 위치 센서(proximity location sensor)로 활용 가능하며, 한정된 실내 공간에 균등하게 배치할 경우 측위 시스템으로도 활용 가능하다. RFID 기반 실내측위의 장점은 근접의 조건을 만족하면 태그가 빠르게 움직여도 감지할 수 있으며, 태그에 읽기/쓰기 기능을 부가하여 정보 보조 기능을 추가할 수 있다. 또한, 수동형 태그의 경우 가격이 저렴하고 능동형 태그는 작은 안테나를 부착하여 신호 도달 거리를 늘릴 수 있다. 그러나 통신망에 의하여 수신정보가 공유되는 상황이 고려되지 않으며 신호도달거리가 2~3m 정도로 짧다는 단점이 있다. 또한, 높은 밀도 내에서 리더를 설치해야 한다.

본 발명에서는 실내 측위 기술을 제공하고자 한다.

본 발명의 일 관점에 따른 사용자기기의 측위방법은, 사용자기기가 촬영한 촬영이미지에 포함된 한 개 이상의 마커가 제공하는 마커정보와 상기 마커정보에 포함된 좌표정보가 매핑된 지도를 기초로 상기 사용자기기의 위치를 측정하는 단계를 포함한다.
이때, 상기 마커정보는 방위정보를 더 포함하며, 상기 좌표정보와 상기 방위정보를 기초로 상기 사용자기기의 위치를 측정하는 단계를 포함할 수 있다.
이때, 상기 마커정보는 방위정보를 더 포함하며, 상기 측정하는 단계는, 상기 촬영이미지 내에 포함된 제1 마커의 상기 촬영이미지 내에서의 위치 및 자세를 더 이용하여 상기 사용자기기의 위치를 계산하는 단계를 포함할 수 있다.
이때, 상기 마커정보는 방위정보를 더 포함하며, 상기 한 개 이상의 마커 각각은 서로 다른 평면에 속해 있는 복수 개의 면을 포함하는 입체적인 형상을 하고 있으며, 상기 방위에 관한 정보 또는 상기 좌표에 관한 정보는 상기 복수 개의 면에 표시되어 있는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 일 관점에 따른 컴퓨터로 읽을 수 있는 매체는, 사용자기기에, 상기 사용자기기가 촬영한 촬영이미지에 포함된 한 개 이상의 마커가 제공하는 마커정보와 상기 마커정보에 포함된 좌표정보가 매핑된 지도를 기초로 상기 사용자기기의 위치를 측정하는 단계를 실행하도록 되어 있는 프로그램을 포함한다.
이때, 상기 마커정보는 방위정보를 더 포함하며, 상기 프로그램은, 상기 사용자기기에, 상기 사용자기기가 촬영한 촬영이미지에 포함된 상기 한 개 이상의 마커에 포함된 상기 방위정보를 기초로, 상기 사용자기기가 향하는 방향을 측정하는 단계를 더 실행하도록 되어 있을 수 있다.
이때, 상기 사용자기기는 자세 센서를 포함하며, 상기 프로그램은, 상기 사용자기기에, 상기 자세 센서에 의해 측정된 상기 사용자기기의 자세를 이용하여 상기 측정된 상기 사용자기기의 위치를 보정하는 단계를 더 실행하도록 되어 있을 수 있다.
또한, 상기 프로그램은, 상기 사용자기기에, 상기 사용자기기의 위치 및 상기 사용자기기가 향하는 방향을 기초로, 상기 사용자기기의 위치에서 상기 사용자기기가 향하는 방향의 조감도를 상기 사용자기기의 스크린을 통해 출력하는 단계를 더 실행하도록 되어 있으며, 상기 조감도는 미리 제공된 것일 수 있다.
본 발명의 일 관점에 따른 마커는, 측위를 위해 사용되는 마커로서, 서로 다른 평면에 속해 있는 복수 개의 면을 포함하는 복수 개의 표면을 갖는 입체적인 형상을 하고 있으며, 상기 복수 개의 표면 각각으로부터, 상기 마커가 설치된 장소의 좌표정보 및 상기 각각의 면이 향하는 방향에 관한 방위 정보 중 하나 이상을 포함하는 마커정보가 제공되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 관점에 따른 사용자기기는, 촬영부 및 처리부를 포함하는 사용자기기로서, 상기 처리부는, 상기 촬영부를 이용하여 촬영한 촬영이미지에 포함된 한 개 이상의 마커가 제공하는 마커정보와 상기 마커정보에 포함된 좌표정보가 매핑된 지도를 기초로 상기 사용자기기의 위치를 측정하도록 되어 있다.

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본 발명에 따르면 실내에서 위치를 효과적으로 측위할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 사용자 기기를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 사용자 기기의 측위방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 사용자 기기의 측위방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 4a는 사용자 기기가 마커의 바로 아래에 위치하는 상황에서, 촬상면이 수평면에 평행한 자세를 나타낸 것이며, 도 4b는 사용자 기기가 마커의 바로 아래에 위치하는 상황에서, 촬상면이 수평면에 대해 기울어진 자세를 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 바코드를 나타낸 것이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 바코드가 천장에 부착되어 있을 때, 이를 스마트폰을 찍은 과정을 설명하기 위한 것이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라, 자이로센서를 스마트폰(사용자 기기)의 기울어진 방향과 각도를 검출하고, 그 검출 결과에 따라 카메라에 찍힌 화면을 통해 분석된 사용자 기기의 위치를 보정하는 방법을 설명하기 위한 것이다.
도 8은 입체 2차원 바코드(3차원 바코드)를 이용한 실내측위 시스템의 설치 절차의 예를 나타낸 것이다.
도 9는 입체 2차원 바코드 실내측위 시스템 중 MAP 부분을 자세히 설명하기 위한 것이다.
도 10은 입체 2차원 바코드 실내측위 시스템 중 좌표인식 방법을 설명하기 위한 것이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른, 입체 2차원 바코드 실내측위 시스템에서 좌표를 인식하는 방법을 설명하기 위한 것이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 의해 얻은 실내측위 정보를 이용하여 길찾기 기능을 제공하는 어플리케이션 프로그램의 예를 나타낸 것이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 의해 얻은 실내측위 정보를 이용하여 친구찾기 기능을 제공하는 어플리케이션 프로그램의 예를 나타낸 것이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따라 방위정보가 기록된 마커를 동일 장소에서 스마트폰을 이러저리 기울여 가면서 찍은 3개의 이미지를 나타낸 것이다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따라 방위정보와 좌표정보가 기록된 마커를 동일 장소에서 스마트폰을 이러저리 기울여 가면서 찍은 3개의 이미지를 나타낸 것이다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면을 참고하여 설명한다. 그러나 본 발명은 본 명세서에서 설명하는 실시예에 한정되지 않으며 여러 가지 다른 형태로 구현될 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 용어는 실시예의 이해를 돕기 위한 것이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 의도된 것이 아니다. 또한, 이하에서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다.

이하 도 1 내지 도 7b를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 사용자 기기의 측위방법에 대해 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 사용자 기기를 나타낸 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 사용자 기기(100)의 위치를 측정하는 측위방법은, 사용자 기기(100)에서, 좌표정보를 포함하는 이미지를 포함하는 한 개 이상의 마커를 이용하여 상기 사용자 기기의 위치를 측정하는 방법이다. 즉, 상기 마커에는 이미지가 인쇄되어 있을 수 있고, 이 이미지에는 좌표정보가 포함되어 있을 수 있다. 후술하겠지만, 상기 마커는 실체를 가진 물건으로서 사람의 키보다 높은 곳에 부착되거나 매달려 있는 임의의 형상의 물체일 수 있다.

이때, 사용자 기기(100)는 스크린(110) 및 카메라(120)를 포함하여 구성될 수 있다. 이때, 사용자 기기(100)가 촬영한 촬영이미지(130)는 카메라(120)를 통해 촬영될 수 있다. 촬영이미지(130)는 스크린(110)을 통해 출력될 수 있으나, 본 발명의 일 실시예에서는 사용자 기기(100) 내부에서만 사용되면 사용자에게 출력되지 않을 수 있다. 카메라(120)를 구성하는 CMOS 또는 CCD와 같은 촬상소자의 촬상면은 스크린(110) 표면과 평행하게 배치될 수 있다. 이때 사용자가 사용자 기기(100)를 들고 스크린(110)을 바라보면서 걸어다니는 상황에서 상기 카메라(120)가 실내의 천장을 촬영하는 상황을 가정하여 설명할 수 있다. 이때, 바람직하게는 카메라(120)의 촬상면이 수평면과 평행한 경우를 가정하여 설명한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 사용자 기기의 측위방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 2a 및 도 2b에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 사용자 기기(100)의 측위방법은, 사용자 기기(100)가 촬영한 촬영이미지에 포함된 상기 한 개 이상의 마커(140~144)가 갖는 상기 좌표정보((4,2), (2,1), (2,4), (8,1), (8,4))를 포함하는 이미지를 기초로 상기 사용자 기기의 위치를 측정하는 단계를 포함한다. 도 2a, 2b에서 붉은 색 점은 촬영된 이미지의 중심으로서, 촬상면이 수평면에 평행인 경우 사용자 기기(100)는 상기 붉은 색 점으로 대표되는 실내 천장의 바로 아래에 위치하는 것으로 판단할 수 있다. 도 2a 나타낸 바와 같이 마커(140)에는 실제로 4,2라는 글자가 적혀 있을 수 있다. 다른 예에서는 숫자가 아닌 바코드 또는 기타 암호화된 이미지가 프린트되어 있을 수 있다. 마커(140)에 프린트된 이미지는 가시광선이 아닌 다른 대역의 광선에 의해 인식되도록 할 수도 있다.

이때, 도 2a에 도시한 바와 같이, 촬영이미지(130)에 한 개의 마커만이 포함되는 경우에는, 사용자 기기(100)는 상기 한 개의 마커 근처에 있다는 것을 알 수 있다. 그리고 상기 한 개의 마커에 포함된 좌표정보는 특정 지도의 좌표에 매핑되어 있을 수 있다. 따라서 사용자 기기(100)가 어디에 있는지를 대략 파악할 수 있다. 즉, 촬영이미지(130)에 한 개의 마커(140)가 갖는 좌표정보(4,2)를 포함하는 이미지가 출력되는 경우, 이를 기초로 사용자 기기의 위치는, 지도상에서 좌표정보(4,2)가 나타내는 위치의 근처에 있다는 것으로 판단할 수 있다.

또한, 도 2b에 도시한 바와 같이, 촬영이미지(130)에 복수 개의 마커(141,142,143,144)가 표시되는 경우에는, 복수 개의 마커가 갖는 각각의 좌표정보의 중심 좌표정보가 나타내는 위치의 근처에 있다는 것으로 판단할 수 있다. 즉, 촬영이미지(130)에 제1 마커(141)의 이미지에 포함되어 있는 제1 좌표정보(2,1), 제2 마커(142)의 이미지에 포함되어 있는 제2 좌표정보(2,4), 제3 마커(143)의 이미지에 포함되어 있는 제3 좌표정보(8,1), 및 제4 마커(144)의 이미지에 포함되어 있는 제4 좌표정보(8,4)가 표시되어 출력되는 경우에는, 사용자 기기(100)의 위치는 지도상에서 상기 제1 내지 제4 좌표정보의 중심좌표가 나타내는 위치의 근처에 있다는 것으로 판단할 수 있다. 이는, 카메라(120)의 촬상면이 수평면과 평행한 경우, 그리고 위 네 개의 마커가 천장에 설치되어 있는 경우에 더 잘 들어맞는다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 사용자 기기의 측위방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 3a 및 도 3b에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 사용자 기기의 측위방법에서, 상기 이미지는 방위정보를 더 포함하며, 상기 이미지에 포함된 상기 좌표정보와 상기 방위정보를 기초로 상기 사용자 기기의 위치를 측정하는 단계를 포함한다. 도 3a, 3b에서 붉은 색 점은 촬영된 이미지의 중심으로서, 촬상면이 수평면에 평행인 경우 사용자 기기(100)는 상기 붉은 색 점으로 대표되는 실내 천장의 바로 아래에 위치하는 것으로 판단할 수 있다. 도 3a에 나타낸 마커(140)에는 도면 3a에 나타낸 것과 똑같은 형태와 위치에 따라 4,2라는 글자, 그리고 N/W/S/E라는 영문자가 프린트되어 있을 수 있다. 도 3a는 이러한 마커(140)를 카메라로 찍은 결과를 나타낸 것이다.

이때, 도 3a에 도시한 바와 같이, 촬영이미지(130)에 한 개의 마커(140)에 포함되어 있는 이미지는, 좌표정보(4,2)와 방위정보(NWSE)를 포함할 수 있으며, 이를 기초로 사용자 기기(100)의 위치는 좌표정보(4,2)의 약간 남쪽(S)에 위치하고 있다는 것으로 판단할 수 있다.

또한, 도 3b에 도시한 바와 같이, 촬영이미지(130)에 복수 개의 마커(141,142,143,144)가 표시되는 경우에는, 4개의 마커(141~144)에 포함된 좌표정보와 방위정보를 이용하여 사용자 기기(100)의 위치를 더 정밀하게 계산할 수 있다. 도 3b를 보면 알 수 있듯이, 붉은색 점으로 지시되는 사용자 기기(100)의 위치는, 마커(141)이 나타내는 좌표(2,1)보다 남동(SE)쪽에 있고, 마커(142)가 나타내는 좌표(2,4)보다 서남(WS)쪽에 있고, 마커(143)가 나타내는 좌표(8,1)보다 북동(NE)쪽에 있고, 마커(144)가 나타내는 좌표(8,4)보다 북서(NW)쪽에 있다.

도 3c는 또 다른 촬영예를 나타낸다. 도 3c의 마커(140)의 직사각형 바운더리는 촬영이미지(130)의 바운더리 선과 일치하여 정렬되지 않을 수 있다. 이 경우에도 붉은 색 점으로 지시되는 사용자 기기(100)의 위치가, 마커(140)에 표시된 좌표 (3,2)의 남쪽에 위치한다고 볼 수 있다.

이때, 상기 측정하는 단계는, 상기 촬영이미지 내에 포함된 제1 마커의 상기 촬영이미지 내에서의 위치 및 자세를 기초로 상기 사용자 기기의 위치를 계산하는 단계를 포함한다. 또한, 상기 사용자 기기는 자세 센서(ex: 자이로 센서)를 포함하며, 상기 측정하는 단계는 상기 자세 센서에 의해 측정된 상기 사용자 기기의 자세를 기초로 상기 측정된 상기 사용자 기기의 위치를 보정하는 단계를 포함한다. 여기서 자세라 함은, 상기 촬상면이 수평방향에 대하여 동서남북의 어느 방향으로 어느정도 기울어져 있는지에 의해 정의될 수 있다. 도 4a와 도 4b는 사용자 기기(100)의 자세 중 두 가지 경우를 나타낸 것이다.

도 4a는 사용자 기기(100)가 마커(140)의 바로 아래에 위치하는 상황에서, 촬상면이 수평면에 평행한 자세를 나타낸다. 이때, 촬상면에는 천장의 영역(P50)이 찍히게 되고, 마커(140)는 촬영이미지(130)의 정중앙에 위치하게 된다. 이때에는 사용자 기기(100)의 위치를 나타내는 붉은 색 점이 촬영이미지(130)에 포함된 마커(140)와 일치하므로, 사용자 기기(100)의 위치를 정확히 측정할 수 있다.

도 4b는 사용자 기기(100)가 마커(140)의 바로 아래에 위치하는 상황에서, 촬상면이 수평면에 대해 기울어진 자세를 나타낸다. 이때, 촬상면은 천장의 영역(P51)이 찍히게 되고, 마커(140)는 촬영 이미지(130)의 정중앙에서 벗어난 곳에 위치하게 된다. 이 경우 사용자 기기(100)는 마커(140)가 나타내는 좌표 (7,2)에서 약간 남동(SE)쪽에 위치하는 것으로 판단될 수 있는데, 이는 잘못된 결과이다. 이러한 결과는 사용자 기기(100)에 포함된 자세 센서로부터 사용자 기기(100)의 자세 정보를 받아들여 보정하는 단계를 거침으로써 해결될 수 있다.

이때, 본 발명의 일 실시예에 따른 사용자 기기의 측위방법은, 상기 측정한 사용자 기기의 위치를 지도상에 표시하여 출력하는 단계를 더 포함한다. 이때, 상기 자세 센서는, 자이로센서를 통해 구현될 수 있다. 이때 지도의 곳곳에는 상술한 마커들에 표시된 좌표정보가 대응될 수 있다. 이때, 지도와 상기 사용자 기기의 상기 지도상에서의 위치가 표시되며, 촬상면에 맺힌 천장의 이미지는 따로 출력되지 않을 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 사용자 기기의 측위방법은, 상기 사용자 기기가 촬영한 촬영이미지에 포함된 상기 한 개 이상의 마커가 갖는 상기 이미지의 좌표정보를 기초로, 상기 사용자 기기가 향하는 방향을 측정하는 단계를 더 포함한다. 즉, 상기 사용자 기기의 위쪽 측면이 향하는 방향이 어디인지를 알 수 있다.

또한, 상기 제1 마커의 상기 촬영이미지 내에서의 위치 및 자세를 기초로 상기 사용자 기기가 향하는 방향을 측정하는 단계를 더 포함한다. 이때, 본 발명의 일 실시예에 따른 사용자 기기의 측위방법은, 상기 사용자 기기의 위치 및 상기 사용자 기기가 향하는 방향을 기초로 상기 사용자 기기의 위치에서 상기 사용자 기기가 향하는 방향의 조감도를 출력하는 단계를 더 포함한다. 이때, 상기 조감도는 미리 제공된 것인 것을 특징으로 한다. 여기서 조감도라 함은, 사람이 상기 사용자 기기가 위치한 자리에 서서 상기 사용자 기기의 위쪽 측면이 향하는 방향을 자연스럽게 바라보았을 때에 볼 수 있는 이미지를 뜻한다.

이때, 본 발명의 일 실시예에서, 상기 마커는 서로 다른 평면에 속해 있는 4개의 면을 갖는 입체적인 형상을 하고 있으며, 상기 방위에 관한 정보 및 상기 좌표에 관한 정보는 상기 4개의 면에 표시되어 있는 것을 특징으로 한다. 이때, 상기 마커는 상술한 실시예에 한정되지 않으며 다양한 형태로 구현될 수 있다. 예컨대, 바코드 형태, 도형, 숫자, 문자 등과 같은 시각정보를 제공할 수 있는 형태로 구현될 수 있다.

여기서, 서로 다른 평면이 존재한다는 것은 수평면에 평행하지 않은 평면이 존재한다는 것을 의미한다. 이렇게 수평면에 평행하지 않은 평면에 해당 평면이 향하는 방위정보를 기록하는 경우, 이 방위정보는 특정위치에서는 찍히지 않을 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에서, 상기 이미지는, 예컨대, 가시광선, 적외선, 자외선 등을 통해 검출할 수 있으며, 반드시 육안으로 관찰될 필요는 없다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 사용자 기기의 위치를 측정하도록 하는 프로그램에 대해 설명한다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 사용자 기기의 위치를 측정하도록 하는 프로그램은 좌표에 관한 이미지 정보를 포함하는 한 개 이상의 마커를 이용하여 사용자 기기의 위치를 측정하도록 되어 있다. 이때, 사용자 기기의 위치를 측정하도록 하는 프로그램은, 상기 사용자 기기에, 상기 사용자 기기가 촬영한 촬영이미지에 포함된 상기 한 개 이상의 마커가 갖는 좌표에 관한 이미지 정보를 기초로 상기 사용자 기기의 위치를 측정하는 단계를 실행하도록 되어 있는 프로그램을 포함하는 컴퓨터로 읽을 수 있는 매체이다.

이때, 상기 이미지 정보는 방위에 관한 정보를 더 포함하며, 상기 프로그램은, 상기 사용자 기기에, 상기 사용자 기기가 촬영한 촬영이미지에 포함된 상기 한 개 이상의 마커가 갖는 좌표 및 방위에 관한 이미지 정보를 기초로 상기 사용자 기기의 위치를 측정하는 단계를 실행하도록 되어 있다. 또한, 상기 이미지 정보는 방위에 관한 정보를 더 포함하며, 상기 프로그램은, 상기 사용자 기기에, 상기 측정하는 단계에서, 상기 촬영이미지 내에 포함된 제1 마커의 상기 촬영이미지 내에서의 위치 및 자세를 기초로 상기 사용자 기기의 위치를 계산하는 단계를 실행하도록 되어 있다.

이때, 상기 프로그램은, 상기 사용자 기기에, 상기 사용자 기기가 촬영한 촬영이미지에 포함된 상기 한 개 이상의 마커가 갖는 좌표에 관한 이미지 정보를 기초로, 상기 사용자 기기가 향하는 방향을 측정하는 단계를 더 실행하도록 되어 있다. 또한, 상기 프로그램은, 상기 사용자 기기에, 상기 제1 마커의 상기 촬영이미지 내에서의 위치 및 자세를 기초로 상기 사용자 기기가 향하는 방향을 측정하는 단계를 더 실행하도록 되어 있다.

이하 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 사용자 기기에 대해 설명한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 사용자 기기는, 좌표에 관한 이미지 정보를 포함하는 한 개 이상의 마커를 이용하여 위치를 측정하는 기기로서, 촬영부 및 처리부를 포함한다. 이때, 상기 처리부는, 상기 촬영부를 이용하여 촬영한 촬영이미지에 포함된 상기 한 개 이상의 마커가 갖는 좌표에 관한 이미지 정보를 기초로 상기 사용자 기기의 위치를 측정하도록 되어 있다. 이때, 상기 이미지 정보는 방위에 관한 정보를 더 포함하며, 상기 처리부는, 상기 촬영부를 이용하여 촬영한 촬영이미지에 포함된 상기 한 개 이상의 마커가 갖는 좌표 및 방위에 관한 이미지 정보를 기초로 상기 사용자 기기의 위치를 측정하도록 되어 있다. 또한, 상기 처리부는, 상기 촬영부를 이용하여 촬영한 촬영이미지에 포함된 제1 마커의 상기 촬영이미지 내에서의 위치 및 자세를 기초로 상기 사용자 기기의 위치를 계산하도록 되어 있다.

또한, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 사용자 기기는, 자세 센서를 포함하며, 상기 처리부는, 상기 자세 센서에 의해 측정된 상기 사용자 기기의 자세를 기초로 상기 측정된 상기 사용자 기기의 위치를 보정하도록 되어 있다.

이하, 실내 네비게이션 장치를 제공하기 위한 발명을 또 다른 관점에서 설명한다.

실내측위기술은 현재 Wifi, Bt, 초음파, RFID, 조명 등을 이용해서 시도해봤다. 많은 업체들이 스마트폰에 적용이 가능한 Wifi 기술을 기반으로 실내측위 알고리즘을 구현했다. 그러나 자기위치에 대한 인식방법이 현실적으로 어렵다. 출입문의 개폐여부, 사람의 이동여부, 방해구조물의 설치 등에 의해 AP와 스마트폰까지의 신호의 강도가 달라져 스마트폰에서 인식된 거리가 달라지게 된다.

이를 보완할 방법으로,

1. 스마트폰의 NFC를 이용한 엑티브태그 방법으로 스마트폰에서 현재의 태깅된 RFID 장치의 신호를 읽어 현재 위치를 파악하는 방식이다.

2. NFC 방법은 지정된 존을 지나가는 Gate에서 효율이 좋다. 이외의 장소는 스마트폰에 신호를 보내야되는 태크시스템의 설치 비용이 상당히 많은 부분을 차지할것으로 보인다.

3. Gate와 같은 액티브태크 존을 지나 지하공간에서는 영상인식을 통해 스마트폰의 위치를 파악하는 방식을 사용한다. 천정에 본 기술을 위해 설계한 입체 2차원 바코드를 설치하여 스마트폰의 안면쪽 카메라와 자이로스코프 센서를 이용하여 위치측위하는 새로운 기술을 적용한다.

4. 위치측위값이 나오면 이를 실외지도와 연결하여 실내외 길안내를 하나로 통합시킨다. 단 기술 제안의 범위는 실내 네비게이션 기술 적용에 제한한다.

예상 서비스 시나리오는 다음과 같다,

1. 실내 지도를 서버시스템에 포팅한다.

2. 실내 지도에 예상 설치 위치를 설계한다.

3. 예상 설치 위치에 입체 2차원 바코드장치를 천정과 지정장소에 설치한다.

4. 설치된 장치별로 실제적인 X, Y, Z 값을 등록한다.

5. 실내지도와 실제설치값을 맵매칭 시킨다.

6. 스마트폰 어플을 실행 (안면쪽 카메라 on, 자이로센서 on 상태) 한다.

7. 스마트폰의 카메라가 지정장소에 설치된 입체 2차원 바코드를 인식한다. 인식값과 함께 자이로센서의 경사도값이 같이 측정된다.

8. 스마트폰 어플의 인식 엔진은 바코드 인식값으로 현재의 위치를 찾고 자이로센서의 값으로 바코드 위치에서 스마트폰이 얼마나 떨어져 있는지를 계산한다.

9. 인식 엔진을 통해 얻어진 결과값은 스마트폰 맵 상에 현재위치와 방향을 표시해준다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 바코드를 나타낸 것이다.
도 5의 (a)는 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 바코드가 천장에 매달려 있을 때에 이 바코드의 바로 아래에서 바로 위쪽을 바라보고 찍은 화면을 나타낸다.

도 5의 (b)는 도 5의 (a)의 바코드를 천장 근처의 높이에서 한 쪽 방향(남쪽, S 방향)을 찍은 결과를 나타낸다.

도 5의 (c)는 도 5의 (a)의 바코드를 천장 근처의 높이에서 다른 한 쪽 방향(남동쪽, SE 방향)을 찍은 결과를 나타낸다.

도 5의 (d)는 도 5의 (a)의 각 면에 실제로 인쇄할 수 있는 2차원 바코드의 패턴의 예를 나타낸 것이다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 바코드가 천장에 부착되어 있을 때, 이를 스마트폰을 찍은 과정을 설명하기 위한 것이다. 스마트폰의 위치가 달라질 때마다 스마트폰의 카메라의 촬상면에 맺히는 이미지가 달라지게 된다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라, 자이로센서를 스마트폰(사용자 기기)의 기울어진 방향과 각도를 검출하고, 그 검출결과에 따라 카메라에 찍힌 화면을 통해 분석된 사용자 기기의 위치를 보정하는 방법을 설명하기 위한 것이다. 예컨대 스마트폰이 일 방향을 17도 기울었을 때에, 실제 촬상소자에는 3차원 바코드가 A영역 근처에 맺히지만, 스마트폰의 기울기를 이용하여 보정하면 3차원 바코드가, 예컨대 E영역 근처에 맺힌 것으로 보정될 수도 있다.

도 8은 입체 2차원 바코드(3차원 바코드)를 이용한 실내측위 시스템의 설치절차의 예를 나타낸 것이다.

[MAP] 우선 CAD등을 이용하여 그림을 추출하고 지도를 제작한다. 그리고 지도 내에 POI(Point Of Interest)를 조사하여 추가할 수 있다. 또한 수집선(길)을 추가하여 (실내)지도를 완성할 수 있다.

[설치] 그 다음 바코드의 설치지점을 선정하여 구조물을 설치하고, 설치된 위치를 보정한 이후 추가적으로 설치할 수 있다.

[좌표 인식] 스마트폰 카메라를 이용하여 바코드를 영상으로 인식하고, 인식된 바코드를 분석한다. 이때 자이로 센서값을 적용하여 보정함으로써 스마트폰의 정확한 좌표를 추출한다.

[위치정보 활용] 추출한 좌료를 기초로 길안내 어플리케이션, 즉 길안내 네비게이션을 통해 현재 위치 정보를 출력할 수 있다. 또한, 다른 스마트폰(친구)의 위치도 찾을 수 있다.

도 9는 입체 2차원 바코드 실내측위 시스템 중 MAP 부분을 자세히 설명하기 위한 것이다.

맵 매칭 프로세스는 실내 네비게이션 제작을 위한 맵연동 프로세스이다. CAD 도면으로 그림을 추출해 지도를 제작하고, 네비게이션의 목적지인 POI를 조사/추가 한다. 그리고 사용자가 갈 수 있는 길과 신호 수집을 위한 수집선을 추가한다. 그리고 2차원 바코드 설치지점을 예상하여 최종 맵을 제작 완료한다.

구체적으로는 1. Floor layer를 여러 개의 페이지로 만들고, 2. POI를 수집하고, 3. 로드맵을 구성하고, 4, 바코드의 설치위치를 선정하고, 5. 설치를 위한 기초 구조물을 설치하고, 6. 1차 현장테스트를 수행하고, 7. DATA를 분석하고 보정하며, 8. 2차 현장테스트를 수행하고, 9. 후보정 작업을 거치면 MAP 매칭 프로세스가 완료될 수 있다.

도 10은 입체 2차원 바코드 실내측위 시스템 중 좌표인식 방법을 설명하기 위한 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 입체 2차원 바코드는 다양한 형상을 할 수 있는데, 도 10의 좌측에 나타낸 것과 같이 납작한 원통형으로 제공될 수 있다. 이 때, 원통형의 원형 밑면에는 좌표를 나타내는 바코드가 프린트되고 원통의 측면부에는 각 측면이 향하는 방향을 나타내는 방위정보가 프린트될 수 있다. 도 10의 중앙부에 있는 스마트폰과 같은 사용자 기기에서 촬영모듈을 이용하여 이 원통형 바코드를 찍고(스캔) 그 정보를 분석하면 바코드에 기록된 등록명, 역이름, 위치정보, POI, WAYPOINT, 방향 등을 알아낼 수 있고, 이러한 정보들은 도 10의 우측에 나타낸 것과 같이 고객용 스마트폰 어플리케이션을 통해 출력할 수 있다.

도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른, 입체 2차원 바코드 실내측위 시스템에서 좌표를 인식하는 방법을 설명하기 위한 것이다.

이 방법은, 어플리케이션 구동 시 스마트폰에서 초당 5프레임의 디지털 이미지 영상을 획득하는 단계, 잡음 감소 프로세스를 포함하는 이미지 정보 상의 노이즈 제거용 전처리 단계, 디지털 이미지 내에서 고유 바코드를 인식하기 위한 RGB 데이터 값을 추출하는 RGB 분석단계, 이미지 RGB 패턴 스캐닝 등을 통한 바코드 부분역 인식하는 인식단계, 고유 바코드 인식을 위한 이미지 내 바코드 부분 이미지를 적출하는 바코드 부분영상 적출 단계, pixelization 등을 이용한 고유 바코드 값 해석을 수행하는 패턴스캔 및 해석 단계, 바코드 값에 따른 바코드의 위치와 자이로스코프의 값을 이용하여 삼각측량 기법을 통한 현재 위치 결정을 수행하는 맵 매핑 단계, 및 위치겨로가를 출력하는 단계를 포함할 수 있다.

도 12는 본 발명의 일 실시예에 의해 얻은 실내측위 정보를 이용하여 길찾기 기능을 제공하는 어플리케이션 프로그램의 예를 나타낸 것이다. 이 프로그램에서는 사용자의 위치 및 바라보는 방향에 따라 회전해야 할 방향을 안내하고 있다.

도 13은 본 발명의 일 실시예에 의해 얻은 실내측위 정보를 이용하여 친구찾기 기능을 제공하는 어플리케이션 프로그램의 예를 나타낸 것이다. 이 프로그램에서는 자신과 친구의 위치가 지도 상에 표시되고 두 사람이 떨어진 직선거리도 표시된다.

본 발명의 일 실시예에 다른 입체 2차원 바코드를 영상으로 인식하는 실내측위 시스템은, 실내에서도 정확한 위치정보를 제공하고, 입체 2차원 바코드를 영상인식방법으로 인식하여, 실내측위를 가능하게 하고, 자신의 위치정보도 알 수 있도록 하며, 길찾기 기능도 제공할 수 있다.

도 14는 본 발명의 일 실시예에 따라 방위정보가 기록된 마커를 동일 장소에서 스마트폰을 이러저리 기울여 가면서 찍은 3개의 이미지를 나타낸다. 스마트폰의 기울기에 따라 촬영된 마커의 자세가 변경됨을 알 수 있다.

도 15는 본 발명의 일 실시예에 따라 방위정보와 좌표정보가 기록된 마커를 동일 장소에서 스마트폰을 이러저리 기울여 가면서 찍은 3개의 이미지를 나타낸다. 이때 이 마커는 사각뿔 형태의 형상을 하고 있으며, 스마트폰의 자세가 달라지더라도 이 사각뿔 중 특정 면은 계속해서 인식되는 것을 확인할 수 있다.

상술한 본 발명의 실시예들을 이용하여, 본 발명의 기술 분야에 속하는 자들은 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에 다양한 변경 및 수정을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 특허청구범위의 각 청구항의 내용은 본 명세서를 통해 이해할 수 있는 범위 내에서 인용관계가 없는 다른 청구항에 결합될 수 있다.

Claims (29)

1. 카메라를 포함하는 사용자기기가 좌표정보가 표시되어 있는 마커를 촬영하는 촬영단계로서, 상기 마커는 수평면에 평행하지 않으며 서로 다른 방향을 향하는 복수 개의 평면들을 갖는 입체적인 형상을 갖고 있으며, 상기 각각의 평면에는 각각의 해당 평면이 향하는 방위에 관한 방위정보가 표시되어 있는, 상기 촬영단계;
   상기 마커에 표시되어 있는 복수 개의 상기 방위정보들 중 상기 촬영된 촬영이미지에 일부의 방위정보만이 포함되어 있는 경우, ① 상기 일부의 방위정보, ② 상기 촬영이미지에 포함된 상기 마커의 상기 좌표정보, ③ 상기 마커의 상기 촬영이미지 내에서의 위치, 및 ④ 상기 마커의 상기 좌표정보가 매핑된 지도를 기초로 상기 사용자기기의 위치를 측정하는 단계; 및
   상기 카메라를 구성하는 촬상소자의 촬상면이 수평방향에 대하여 기울어진 정도에 의해 정의되는 상기 사용자기기의 자세를 기초로 상기 측정된 상기 사용자기기의 위치를 보정하는 단계;
   를 포함하며,
   상기 각각의 평면에 표시되어 있는 상기 방위정보에는 오직 상기 각각의 해당 평면이 향하는 방위에 관한 정보만이 포함되어 있는,
   사용자기기의 측위방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 마커의 상기 촬영이미지 내에서의 위치, 및 상기 일부의 방위정보를 기초로, 상기 사용자기기가 향하는 방향을 측정하는 단계를 더 포함하는,
   사용자기기의 측위방법.
3. 제2항에 있어서,
   상기 측정된 방향을 기초로, 상기 사용자기기의 위치에서 상기 사용자기기가 향하는 방향의 조감도를 상기 사용자기기의 스크린을 통해 출력하는 단계
   를 더 포함하는,
   사용자기기의 측위방법.
4. 삭제
5. 사용자기기에,
   카메라를 포함하는 사용자기기가 좌표정보가 표시되어 있는 마커를 촬영하는 촬영단계로서, 상기 마커는 수평면에 평행하지 않으며 서로 다른 방향을 향하는 복수 개의 평면들을 갖는 입체적인 형상을 갖고 있으며, 상기 각각의 평면에는 각각의 해당 평면이 향하는 방위에 관한 방위정보가 표시되어 있는, 상기 촬영단계;
   상기 마커에 표시되어 있는 복수 개의 상기 방위정보들 중 상기 촬영된 촬영이미지에 일부의 방위정보만이 포함되어 있는 경우, ① 상기 일부의 방위정보, ② 상기 촬영이미지에 포함된 상기 마커의 상기 좌표정보, ③ 상기 마커의 상기 촬영이미지 내에서의 위치, 및 ④ 상기 마커의 상기 좌표정보가 매핑된 지도를 기초로 상기 사용자기기의 위치를 측정하는 단계; 및
   상기 카메라를 구성하는 촬상소자의 촬상면이 수평방향에 대하여 기울어진 정도에 의해 정의되는 상기 사용자기기의 자세를 기초로 상기 측정된 상기 사용자기기의 위치를 보정하는 단계;
   를 실행하도록 되어 있고,
   상기 각각의 평면에 표시되어 있는 상기 방위정보에는 오직 상기 각각의 해당 평면이 향하는 방위에 관한 정보만이 포함되어 있는,
   프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 매체.
6. 제5항에 있어서,
   상기 프로그램은, 상기 사용자기기에,
   상기 마커의 상기 촬영이미지 내에서의 위치, 및 상기 일부의 방위정보를 기초로, 상기 사용자기기가 향하는 방향을 측정하는 단계
   를 더 실행하도록 되어 있는,
   프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 매체.
7. 제5항에 있어서,
   상기 사용자기기는 상기 사용자기기의 자세를 측정하는 자세 센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
   프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 매체.
8. 제6항에 있어서,
   상기 프로그램은, 상기 사용자기기에,
   상기 측정된 방향을 기초로, 상기 사용자기기의 위치에서 상기 사용자기기가 향하는 방향의 조감도를 상기 사용자기기의 스크린을 통해 출력하는 단계
   를 더 실행하도록 되어 있는,
   프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 매체.
9. 삭제
10. 카메라 및 처리부를 포함하는 사용자기기로서,
    상기 처리부는,
    상기 사용자기기가 좌표정보가 표시되어 있는 마커를 촬영하는 촬영단계로서, 상기 마커는 수평면에 평행하지 않으며 서로 다른 방향을 향하는 복수 개의 평면들을 갖는 입체적인 형상을 갖고 있으며, 상기 각각의 평면에는 각각의 해당 평면이 향하는 방위에 관한 방위정보가 표시되어 있는, 상기 촬영단계;
    상기 마커에 표시되어 있는 복수 개의 상기 방위정보들 중 상기 촬영된 촬영이미지에 일부의 방위정보만이 포함되어 있는 경우, ① 상기 일부의 방위정보, ② 상기 촬영이미지에 포함된 상기 마커의 상기 좌표정보, ③ 상기 마커의 상기 촬영이미지 내에서의 위치, 및 ④ 상기 마커의 상기 좌표정보가 매핑된 지도를 기초로 상기 사용자기기의 위치를 측정하는 단계; 및
    상기 카메라를 구성하는 촬상소자의 촬상면이 수평방향에 대하여 기울어진 정도에 의해 정의되는 상기 사용자기기의 자세를 기초로 상기 측정된 상기 사용자기기의 위치를 보정하는 단계;
    를 실행하도록 되어 있고,
    상기 각각의 평면에 표시되어 있는 상기 방위정보에는 오직 상기 각각의 해당 평면이 향하는 방위에 관한 정보만이 포함되어 있는,
    사용자기기.
11. 삭제
12. 삭제
13. 삭제
14. 삭제
15. 삭제
16. 삭제
17. 삭제
18. 삭제
19. 삭제
20. 삭제
21. 삭제
22. 삭제
23. 삭제
24. 삭제
25. 삭제
26. 삭제
27. 삭제
28. 삭제
29. 삭제

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