KR20120068668A - 위치 측정 장치 및 그 방법 - Google Patents

Abstract

위치 측정 장치는 송신 광원을 포함하는 적어도 하나의 가시광 무선 통신 장치로부터 적어도 하나의 정밀 위치 정보를 수신하고, 수신시 이미지 센서에 결상된 송신 광원들의 위치를 토대로 하는 가상 거리를 획득한다. 그리고 정밀 위치 정보와 이를 토대로 하는 실제 거리, 가상 거리, 그리고 이미지 센서의 기울기를 토대로 위치를 측정한다.

Description

위치 측정 장치 및 그 방법{Apparatus and method for detecting a position}

본 발명은 위치 측정 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게 말하자면, 이미지 센서를 이용한 위치 측정 장치와 그 방법에 관한 것이다.

소정 대상의 위치를 측정하는 방법으로는 일반적으로 GPS(Global Positioning System)를 사용한다. GPS 방법은 위치 측정 대상이 GPS 위성으로부터 측위 정보를 수신하고 측위 정보를 수신하기까지 걸린 시간을 측정하여 GPS 위성과의 거리를 계산한다. 하지만 하나의 GPS 위성과의 거리는 해당 GPS 위성과 측정 거리만큼 떨어진 구 위에 존재하는 어떤 위치에 대해서든 동일하다. 하지만 이러한 정보가 3개 이상이 되면, 즉 3개 이상의 GPS 위성으로부터 위성의 궤도 정보(경도, 위도)와 거리를 알면, 3개의 GPS위성에서 만든 가상의 구가 만나는 지점이 생기게 되고 그 위치가 위치 측정 대상의 위치가 되는 것이다. 하지만 이러한 GPS 기반의 위치 정보는 GPS 위성이 제공하는 측위 정보의 정밀도, GPS 위성과 자신과의 거리 계산에 필요한 현재 시각 정보의 정밀도에 따라 오차가 발생하게 되고 이는 수십 m에 이르기도 한다. 또한 GPS 위성 신호는 실내에서는 수신할 수 없는 단점도 있다.

이러한 단점을 극복하기 위해 휴대 단말이 접속중인 기지국 위치 정보나 WiFi와 같은 무선랜에서의 접속 위치 정보를 이용하기도 한다. 하지만 이러한 전파를 이용한 위치 정보 서비스의 가장 큰 단점은 3차원적인 위치 정보 제공이 어렵다는 것이다. 즉, 위치 측정 대상이 어떤 건물 내에 존재한다는 정보는 얻을 수 있으나 몇 층에 위치한다거나 몇 호실에 위치한다는 수준의 정보는 제공받기 어렵다. 이러한 단점을 극복하기 위하여, 가시광 무선 통신 기술을 이용하여 위치 정보를 제공받아 위치를 측정하는 기술이 있으며, 이 경우 위치 측정 대상에 대한 위치 정보를 건물 내의 층, 호실 수준까지 제공받을 수 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 가시광 무선 통신 기술을 이용하여 위치측정을 하는 경우, 보다 정확하게 위치를 측정할 수 있는 장치 및 그 방법을 제공하는 것이다.

위의 과제를 위한 본 발명의 특징에 따른 위치 측정 방법은 송신 광원을 포함하는 적어도 하나의 통신 장치로부터 제공되는 정보를 토대로 위치를 측정하는 방법이며, 이미지 센서를 이용하여 상기 송신 광원으로부터 전송되는 광신호를 포함하는 이미지를 촬상하여 송신 광원에 대한 위치를 나타내는 정밀 위치 정보를 획득하는 단계; 상기 정밀 위치 정보를 토대로 송신 광원들 사이의 실제 광원 거리를 산출하는 단계; 상기 촬상된 이미지로부터 상기 이미지 센서 상에 결상된 송신 광원들에 대한 가상 광원 거리를 산출하는 단계; 상기 이미지 센서의 기울기를 측정하는 단계; 및 상기 실제 광원 거리, 가상 광원 거리, 기울기를 토대로 위치를 측정하는 단계를 포함한다.

여기서 위치를 측정하는 단계는, 상기 이미지 센서 상에 결상된 송신 광원들에 대한 가상 광원 거리인 제1 가상 광원 거리와, 상기 기울기를 토대로 상기 이미지 센서가 평행 상태에 있는 것에 대응하는 제2 가상 광원 거리를 산출하는 단계; 및 상기 제2 가상 광원 거리와 상기 실제 광원 거리 그리고 수신된 각 송신 광원에 대한 정밀 위치 정보를 토대로 위치를 산출하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 특징에 따른 위치 측정 방법은, 송신 광원을 포함하는 적어도 하나의 통신 장치로부터 제공되는 정보를 토대로 위치를 측정하는 방법이며, 이미지 센서를 이용하여 상기 송신 광원으로부터 전송되는 광신호를 포함하는 이미지를 촬상하여 송신 광원에 대한 위치를 나타내는 정밀 위치 정보--상기 정밀 위치 정보는 X축과 Y축을 이용한 2차원 평면상에서 X축과, Y축에 대한 각각의 좌표를 포함함--를 획득하는 단계; 수신된 정밀 위치 정보가 적어도 2개 이상의 송신 광원들로부터 각각 수신된 경우, 상기 정밀 위치 정보를 토대로 X축 및 Y축별로 송신 광원들 사이의 실제 광원 거리를 산출하는 단계; 상기 촬상된 이미지로부터 X축 및 Y축별로 상기 이미지 센서 상에 결상된 송신 광원들에 대한 가상 광원 거리를 산출하는 단계; X축 및 Y축별로 상기 이미지 센서의 기울기를 측정하는 단계; 상기 가상 광원 거리와 상기 기울기를 토대로 상기 이미지 센서가 평행 상태에 있는 것에 대응하는 X축 및 Y축별 평행 가상 광원 거리를 산출하는 단계; 및 X축 및 Y축별로 측정된 상기 실제 광원 거리, 평행 가상 광원 거리, 기울기, 그리고 정밀 위치 정보를 토대로, 측정하고자 하는 대상의 X축 및 Y축 상의 위치를 측정하는 단계를 포함한다.

또한 본 발명의 다른 특징에 따른 위치 측정 장치는, 송신 광원을 포함하는 적어도 하나의 통신 장치로부터 제공되는 정보를 토대로 위치를 측정하는 장치이며, 이미지 센서를 이용하여 상기 송신 광원으로부터 전송되는 광신호를 포함하는 이미지를 촬상하여 송신 광원에 대한 위치를 나타내는 정밀 위치 정보--상기 정밀 위치 정보는 X축과 Y축을 이용한 2차원 평면상에서 X축과, Y축에 대한 각각의 좌표를 포함함--를 획득하는 위치 정보 수신부; 상기 정밀 위치 정보를 토대로 X축 및 Y축별로 송신 광원들 사이의 실제 광원 거리를 산출하는 실제 광원 거리 측정부; 상기 촬상된 이미지로부터 X축 및 Y축별로 상기 이미지 센서 상에 결상된 송신 광원들에 대한 가상 광원 거리를 산출하는 가상 광원 거리 측정부; X축 및 Y축별로 상기 이미지 센서의 기울기를 측정하는 기울기 측정부; 및 X축 및 Y축별로 측정된 상기 실제 광원 거리, 가상 광원 거리, 기울기, 그리고 정밀 위치 정보를 토대로, 측정하고자 하는 대상의 X축 및 Y축 상의 위치를 측정하는 위치 정보 처리부를 포함한다.

여기서 상기 위치 정보 처리부는

상기 가상 광원 거리와 상기 기울기를 토대로 상기 이미지 센서가 평행 상태에 있는 것에 대응하는 X축 및 Y축별 평행 가상 광원 거리를 산출하고, 상기 평행 가상 광원 거리를 토대로 X축 및 Y축별로 상기 정밀 위치 정보를 토대로 한 송신 광원의 위치에서 측정하고자 하는 위치까지의 거리인 제1 거리와, 상기 정밀 위치 정보를 토대로 한 다른 송신 광원의 위치에서 상기 측정하고자 하는 위치까지의 거리인 제2 거리를 산출하는 거리 측정 모듈; 및 상기 X축 및 Y축별로 상기 제1 거리, 제2 거리 그리고 송신 광원들에 대한 정밀 위치 정보를 토대로 상기 대상의 위치를 산출하는 위치 산출 모듈을 포함할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따르면, 가시광 무선 통신 기술을 이용하여 위치측정을 하는 경우, 가시광 무선 통신 장치로부터 제공되는 정보와 이미지 센서상의 정보 그리고 기울기 정보를 이용하여, 보다 정밀하게 위치를 측정할 수 있다.

또한 이미지 센서와 기울기 센서를 구비한 스마트 폰과 같은 휴대 단말에 대하여, 별도의 부품 추가 없이 해당 휴대 단말의 위치를 정확하게 측정할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 가시광 무선 통신을 이용한 위치 정보 제공 개념을 나타낸 도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 이미지 센서와 송신 광원들 사이의 위치 관계를 나타낸 도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 이미지 센서 상에 결상되는 송신 광원들의 위치를 나타낸 예시도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 이미지 센서 상에 결상되는 송신 광원들의 위치를 나타낸 예시도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 이미지 센서가 송신 광원들에 대하여 소정의 각도 기울어진 상태를 나타낸 예시도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 위치 측정 방법의 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 위치 측정 장치의 개략적인 구조도이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 위치 측정 장치의 세부 구조도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 위치 측정 방법의 흐름도이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 위치 측정 장치 및 그 방법에 대하여 설명한다.

본 발명의 실시 예에 따른 위치 측정 장치 및 그 방법은, 가시광선을 이용한 무선 통신 시스템으로부터 제공되는 정보를 이용하여 위치 측정을 한다.

가시광선은 사람의 눈에 보이는 범위의 파장을 가지는 광선으로 파장으로는 380nm~780nm에 해당한다. 가시광선 내에서는 파장에 따른 성질의 변화가 각각 색깔로 나타나며 빨강색으로부터 보라색으로 갈수록 파장이 짧아진다. 빨강색보다 파장이 긴 빛을 적외선이라 하고, 보라색보다 파장이 짧은 빛을 자외선이라고 한다. 단색광인 경우 700?610㎚는 빨강, 610?590㎚는 주황, 590?570㎚는 노랑, 570?500㎚는 초록, 500?450㎚는 파랑, 450?400㎚는 보라로 보인다. 각 파장의 색들을 혼합하는 경우 다양한 색의 혼합으로 다양한 색으로 보인다.

가시광선은 자외선 및 적외선과 달리 사람이 볼 수 있는 빛으로서 이를 발산하는 조명에 대하여 정확한 색 표현 등 다양한 요구 사항이 있다. 그 중에 하나가 깜박임이 없어야 한다는 것인데, 인간은 초당 200회 이상의 깜박임은 인식할 수 없기 때문에 LED(light emitting diode)를 이용한 조명은 LED의 빠른 점멸 성능을 이용하면서 조명의 수명 연장과 에너지 절약을 위하여, PWM(Pulse Width Modulation)을 이용하여 깜박이고 있다.

빛을 이용한 통신 기술에는 적외선 영역을 사용하는 적외선 데이터 무선통신(IrDA), 가시광선을 이용한 가시광 무선통신, 광섬유를 이용한 광통신 등이 있다. 적외선 데이터 통신(IrDA: Infrared Data Association)은 850nm~900nm의 파장을 가지는 적외선 영역을 사용하여 통신을 하는 기술이며, 가시광 무선통신은 380nm~780nm 영역의 파장을 이용하는 통신 기술이다.

이러한 가시광선을 이용한 무선 통신(이하, 가시광 무선 통신이라고 명명함)은 가시영역 380nm ~ 780nm 사이의 파장을 이용하는 무선 통신 기술로 적외선 통신과는 이용되는 파장 영역이 다르다. 그리고 위치 정보 서비스를 제공하는데, 이를 위하여 LED 조명을 이용하여 정밀 위치 정보를 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 가시광 무선 통신을 이용한 위치 정보 제공 개념을 나타낸 도이다.

첨부한 도 1에서와 같이, 가시광 무선 통신 장치(11, 12, …, 1n, n은 양의 정수이며, 설명의 편의상 대표 번호 "1"을 부여함)들이 이미지 센서(예를 들어, 카메라)를 포함하는 휴대 단말(2)로 위치 정보를 제공할 수 있다. 이 경우, 가시광 무선 통신 장치(1)는 송신 광원(L1, L2, …, Ln, n은 양의 정수이며, 설명의 편의상 대표 번호 "L"을 부여하기도 함)을 포함하며, 송신 광원(L)을 이용하여 휴대 단말(2)로 정밀 위치 정보를 제공한다. 여기서 정밀 위치 정보는 가시광 무선 통신 장치(1)의 위치 정보이며, 가시광 무선 통신 장치가 설치된 위치에 따른 경도와 위도뿐만 아니라 층, 호실, 몇 미터/센티미터/밀리미터 지점 등 다양한 위치 정보를 포함할 수 있다. 가시광 무선 통신 장치(1)의 송신 광원(L)으로부터 제공되는 정밀 위치 정보는 송신 광원들간의 거리 차이를 수 cm에서 정밀하게는 수 mm까지 제공할 수 있는 정도의 정밀도를 가질 수 있다.

송신 광원(L)으로 LED가 사용될 수 있으며, LED는 백색 LED와 적색(R: Red) LED, 녹색(G:Green) LED, 청색(B:Blue) LED 등이 사용될 수 있다.

휴대 단말(2)은 가시광 무선 통신 장치(1)로부터 제공되는 정밀 위치 정보를 수신하여 처리한다. 이를 위하여, 휴대 단말(2)은 이미지 센서를 이용하여 가시광 무선 통신 장치(1)로부터 제공되는 정밀 위치 정보를 수신하며, 본 발명의 실시 예에 따른 위치 측정 장치(100)는 휴대 단말이 수신한 정밀 위치 정보와 자체적으로 확보한 휴대 단말의 기울기 정보를 이용하여 휴대 단말의 위치를 측정한다. 위치 측정 장치(100)가 측정하고자 하는 위치는 실질적으로 위치 측정 장치(100)가 포함되어 있는 휴대 단말의 위치이지만, 이러한 위치는 위치 측정 장치(100)의 이미지 센서를 토대로 측정되기 때문에, 측정하고자 하는 위치가 이미지 센서의 위치, 휴대 단말의 위치라고 표현될 수 있다.

위치 측정 장치(100)는 이미지 센서를 이용하여 복수의 송신 광원들로부터 전송되는 신호를 수신한다.

이미지 센서는 가시광 무선 통신 장치(1)들로부터 광신호 형태로 전송되는 위치 정보를 촬상하여 해당하는 전기적인 신호를 출력하며, 카메라 등이 이에 포함될 수 있다. 이미지 센서에 의하여 촬상된 전기적인 신호로부터 가시광 무선 통신 장치(1)가 전송한 데이터를 획득하는 것은 당업계에 알려진 기술임으로 여기서는 상세한 설명을 생략한다.

위치 측정 장치(100)가 예를 들어, 도 1에서와 같이, 복수의 가시광 무선 통신 장치(1)와 통신하는 환경에서, 두 개의 송신 광원과 위치 측정 장치(100)의 이미지 센서의 위치 관계를 살펴보면 다음과 같다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 이미지 센서와 송신 광원들 사이의 위치 관계를 나타낸 도이다.

첨부한 도 2에서와 같이, 위치 측정 장치(100)의 이미지 센서(111)는 두 개의 송신 광원(L1, L2)들로부터 정밀 위치 정보를 수신할 수 있다. 이러한 경우 예를 들어, 제1 송신 광원(L1)과 제2 송신 광원(L2)들이 위치되어 있는 축을 기준으로 하여, 이미지 센서(111)는 제1 송신 광원(L1)으로부터 제1 거리(d1)만큼 떨어지고 제2 송신 광원(L2)으로부터 제2 거리(d2)만큼 떨어진 위치(P1)에 위치된다고 할 수 있다. 이 경우, 실제 거리인 제1 거리(d1)와 제2 거리(d2)를 알 수 있다면, 제1 송신 광원(L1)으로부터 전송되는 정밀 위치 정보와 제2 송신 광원(L2)으로부터 전송되는 정밀 위치 정보를 토대로 이미지 센서(111)의 위치를 측정할 수 있다. 즉, 제1 송신 광원(L1)의 위치를 PI1이라고 하고, 제2 송신 광원(L2)의 위치를 PI2라고 하면, 이미지 센서(111)의 실제 위치(P1)를 PI1+d1 또는 PI2-d2를 토대로 알 수 있다. 제1 거리(d1)는 하나의 송신 광원의 실제 위치에서 이미지 센서의 실제 위치까지의 실제 거리를 나타내고, 제2 거리(d2)는 다른 하나의 송신 광원의 실제 위치에서 이미지 센서의 실제 위치까지의 실제 거리를 나타낸다. 여기서 제1 송신 광원(L1)의 위치(PI1)와 제2 송신 광원(L2)의 위치(PI2) 사이의 거리는 실제 광원 거리라고 명명한다.

본 발명의 실시 예에서는 송신 광원들(L1, L2)의 실제 위치를 토대로 이미지 센서(111)에 대한 제1 거리(d1) 및 제2 거리(d2)를 알기 위하여, 이미지 센서(111)에 역상으로 결상되는 송신 광원들의 위치를 이용한다.

예를 들어, 도 2에서와 같이, 송신 광원(L1, L2)들이 동일 축(예를 들어, 소정 건물의 천장 등)에 위치되어 있는 것으로 가정하고, 위치 측정 장치(100)의 이미지 센서(111)는 송신 광원들(L1, L2)이 위치한 축에 평행한 축에 위치되어 있는 것으로 가정한다. 이러한 경우, 이미지 센서(111)는 송신 광원(L1, L2)들로부터의 광신호와 함께 해당 송신 광원들에 대한 이미지를 촬상하므로, 송신 광원(L1, L2)들에 대한 역상이 이미지 센서(111)에 결상된다. 즉, 도 2에서와 같이, 제1 송신 광원(L1)에 대한 이미지가 이미지 센서(111) 상의 위치(SPI1)에 결상되고, 제2 송신 광원(L2)에 대한 이미지가 이미지 센서(111) 상의 위치(SPI2)에 결상될 수 있다. 이미지 센서(111)의 중심(SC)이 이미지 센서(111)의 실제 위치(P1)에 대응된다고 할 때, 이미지 센서(111) 상에서 결상된 송신 광원들의 위치(SPI1, SPI2)와 이미지 센서의 중심점(SC)을 토대로, 제1 가상 거리(sd1)와 제2 가상 거리(sd2)를 획득할 수 있다. 제1 가상 거리(sd1)은 이미지 센서(111)에 결상된 제1 송신 광원의 위치(SPI1)과 이미지 센서의 중심점(SC) 사이의 거리이며, 제1 거리(d1)에 대응한다. 제2 가상 거리(sd2)는 이미지 센서(111)에 결상된 제2 송신 광원의 위치(SPI2)와 이미지 센서의 중심점(ISC) 사이의 거리이며, 제2 거리(d2)에 대응한다. 이와 같이, 이미지 센서 상에 결상되는 송신 광원들의 위치를 토대로 산출되는 거리는 실제 거리가 아닌 이미지 센서 상에서의 거리이므로, 가상 거리라고 할 수 있다. 설명의 편의를 위하여 이미지 센서 상에 결상된 송신 광원들 사이의 거리를 "가상 광원 거리"라고 명명한다. 제1 송신 광원(L1)과 제2 송신 광원(L2)의 가상 광원 거리는 "SD"로 표시한다.

한편 제1 거리(d1)와 제1 가상 거리(sd1)은 서로 비례하며, 제2 거리(d2)와 제2 가상 거리(sd2)가 서로 비례한다. 이에 따라 다음과 같은 조건이 만족된다.

[수학식 1]

d1 : d2 = sd1 : sd2

d1 : d1+d2 = sd1 : sd1+sd2

여기서 d1+d2는 송신 광원들의 실제 위치(PI1, PI2)에 대한 정밀 위치 정보를 토대로 산출될 수 있으며, 이미지 센서(111)에 결상된 송신 광원들의 위치(SPI1, SPI2)를 토대로 sd1, sd2를 알 수 있다. 따라서 위의 수학식 1로부터 다음과 같이, d1의 값을 산출할 수 있다.

[수학식 2]

d1 = (d1 + d2) × sd1 / (sd1 + sd2)

위의 수학식 2로부터 d1 즉, 제1 거리를 산출할 수 있으므로, 산출된 d1을 토대로 d2, 즉 제2 거리도 산출할 수 있다.

제1 거리(d1)과 제2 거리(d2)를 획득하였으므로, 도 2와 같은 환경에서, 이미지 센서(111)의 실제 위치(P1)를 PI1+d1 또는 PI2-d2로부터 알 수 있다. 여기서 구해지는 이미지 센서(111)의 실제 위치(P1)는 하나의 축상에서의 위치를 나타낸다. 예를 들어, X 축상에서의 위치를 나타낸다. Y축에 대해서도 위와 같은 과정을 통하여 이미지 센서(111)의 Y축 상에서의 실제 위치(P1)를 측정할 수 있다.

한편, 이미지 센서 상의 거리를 실제 거리로 환산할 수 있다. 즉, 이미지 센서 상에 송신 광원이 결상된 화소를 기준으로 하는 화소 거리가 실제에서는 어느 정도의 거리에 해당하는지를 알 수 있다. 이미지 센서 상의 거리(가상 거리)는 화소 거리를 토대로 측정될 수 있는데, 여기서 화소 거리는 화소 크기, 화소 간격을 포함한다.

이미지 센서 상에 결상된 송신 광원들의 위치(SPI1, SPI2)들 사이의 가상 광원 거리(SD)는 도 2에서와 같이, 송신 광원들의 정밀 위치 정보(PI1, PI2)에 따른 실제 광원 거리(D)에 비례하므로, 1 화소간의 가상 거리(단위 가상 거리)는 다음과 같이 산출될 수 있다.

[수학식 3]

단위 가상 거리 = (d1 + d2) / (sd1 + sd2)

이러한 단위 가상 거리를 토대로 이미지 센서 상의 가상 거리를 실제 거리로 환산할 수 있다.

한편, 이미지 센서 상에 결상되는 송신 광원들이 이미지 센서의 중심점(SC)을 기준으로 도 2와 같이 일직선 상에 위치되지 않을 수도 있다.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 이미지 센서 상에 결상되는 송신 광원들의 위치를 나타낸 예시도이다.

예를 들어, 첨부한 도 3에서와 같이, 이미지 센서(111)에 결상되는 송신 광원들의 위치가 이미지 센서의 중심점(SC)을 기준으로 서로 다른 축에 위치될 수 있다. 이미지 센서 상에 결상되는 위치들을 X축과, Y축을 이용한 2차원 평면으로 도 3과 같이 나타내는 경우, 이미지 센서(111)의 중심점(SC)의 좌표를 (X, Y)라고 하자. 이 경우 중심점의 좌표(X, Y)가 측정하고자 하는 위치가 될 수 있다.

제1 송신 광원(L1)의 좌표를 (A1, B1), 제2 송신 광원(L2)의 좌표를 (A2, B2)이라고 하고, A1 > A2, B1> B2의 관계가 성립된다고 가정하자. 또한 제1 송신 광원(L1)의 좌표(A1, B1)에서 Y축까지의 거리 및 X축까지의 거리를 각각, x1, y1이라고 하고, 제2 송신 광원(L2)의 좌표 (A2, B2)에서 Y축까지의 거리 및 X축까지의 거리를 각각, x2, y2라고 하자.

이러한 상태에서 이미지 센서의 중심점(SC)의 좌표 즉, 현재 위치 (X, Y)는 다음과 같이 산출될 수 있다.

[수학식 4]

X = A1 - x1 = A2 + x2

Y = B1 - y1 = B2 + y2

여기서, x1, x2, y1, y2는 화소 거리를 토대로 측정된 다음에 단위 가상 거리를 토대로 실제 거리로 환산될 수 있다. 즉, 각각의 가상 거리 x1, x2, y1, y2를 단위 가상 거리를 토대로 실제 거리로 환산하고, 제1 송신 광원(L1)의 좌표(A1, B1), 제2 송신 광원(L2)의 좌표(A2, B2)에 각각 대응하는 실제 송신 광원들의 위치(PI1, PI2)와, 가상 거리 x1, x2, y1, y2에 대응하는 실제 거리들을 토대로, 이미지 센서의 중심점의 좌표(X, Y)에 대응하는 실제 위치를 측정할 수 있다.

위에서 살펴본 바와 같은 X축과 Y축의 2차원 평면상에서의 위치 측정 방법을 3차원 평면에도 동일하게 적용할 수 있다. 이 경우에도 송신 광원들이 위치한 축과 이미지 센서가 서로 평행하다는 조건이 적용된다.

한편 이미지 센서가 장착된 위치 측정 대상, 예를 들어, 휴대 단말이 항상 송신 광원들이 장착된 축과 평행을 유지할 수는 없다. 즉, 송신 광원들이 장착된 축에 대하여 위치 측정 대상이 소정 각도로 기울어질 수 있다.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 이미지 센서가 송신 광원들에 대하여 소정의 각도 기울어진 상태를 나타낸 예시도이다.

첨부한 도 4에 예시되어 있듯이, 이미지 센서가 송신 광원들이 형성된 축에 대하여 평행한 상태에서 소정 각도 기울어질 수 있다. 도 4는 하나의 축에 대해서만 기울어진 것을 나타내었으나, 이러한 기울어짐은 X축, Y축 각각에 대하여 발생될 수 있다.

예를 들어, 이미지 센서가 평행 상태(PS)에 비하여 소정 각도 기울어진 상태(TS)로 위치하게 되면, 기울어진 상태(TS)에서 이미지 센서에 의하여 촬상된 이미지로부터 얻어지는 송신 광원들 사이의 거리를 토대로, 이미지 센서가 평행 상태(PS)에 있는 것으로 가정하고 평행 상태에서 이미지 센서에 의하여 촬상된 이미지 상에서의 송신 광원들 사이의 거리를 고려할 수 있다. 설명의 편의를 위하여, 현재 기울어진 상태의 이미지 센서에 의하여 실제 촬상된 이미지로부터 얻어지는 송신 광원들 사이의 거리를 "제1 가상 광원 거리"라고 한다면, 평행 상태로 가정된 이미지 센서에 의하여 촬상된 송신 광원들 사이의 거리를 "제2 가상 광원 거리"라고 할 수 있다.

송신 광원들에 대한 제1 가상 광원 거리와 제2 가상 광원 거리는 도 4에서와 같은 관계를 가지게 된다.

위치 측정 장치(100)의 이미지 센서(111)가 기울어진 상태(TS)에서 송신 광원들로부터 광신호를 수신한 경우에는 제1 가상 광원 거리가 측정되지만, 제1 가상 광원 거리를 그대로 사용할 경우에는 오차가 발생된다. 이미지 센서상의 화소 거리 단위의 오차를 실제 거리로 환산하는 경우에는 매우 큰 오차로 나타나게 된다. 그러므로 본 발명의 실시 예에서는 이미지 센서의 기울기 정보를 토대로 이러한 오차가 보정되도록 한다.

이를 위하여 평행 상태(PS)의 이미지 센서에 결상된 송신 광원들 거리인 제2가상 광원 거리(b+c)가 요구된다. 이것은 도 2와 같이, 실제 송신 광원들 사이의 실제 거리에 대응하는 가상 거리를 획득하기 위해서이다.

기울어진 상태(TS)의 이미지 센서에 의하여 촬상된 이미지로부터 제1 가상이미지 광원 거리(a)가 획득된 상태에서 제2 가상 광원 거리(b+c)를 산출하기 위하여, 기울어진 상태(TS)의 기울기(α)를 측정하고, 측정된 기울기(α)를 토대로 제2 가상 광원 거리를 산출한다. 한편 이미지 센서가 기울어진 상태에서 이미지 센서의 중심점(SC)을, 기울기를 토대로 평행 상태로 변환하게 되면 도 4에서와 같이 소정 위치(SC')에 위치하게 된다. 이러한 평행 상태의 이미지 센서의 중심점(SC')과 평행 상태의 이미지 센서에 결상된 소정 송신 광원 사이의 거리를 "g"라고 할 수 있으며, 이러한 "g"는 도 2에서 제1 가상 거리(sd1)에 대응된다. 설명의 편의상 g를 "제1-1 가상 거리"라고 명명한다.

도 4에서, 기울어진 상태(TS)에 있는 이미지 센서에 결상된 임의 송신 광원의 위치에서 평행 상태(PS)에 있는 이미지 센서에 대하여 수직으로 위치하는 직선을 가상 높이(h)라고 정의하면, 가상 높이(h)를 가지면서 제1 가상 광원 거리(a)를 빗변으로 하는 직각 삼각형이 형성된다. 이러한 직각 삼각형의 밑변을 가상 밑변(b)이라고 하고, 이 직각 삼각형을 이용하면 다음과 같은 관계가 성립된다.

[수학식 5]

b = a × cosα

h = a × sinα

γ = 90 - α

여기서, α는 이미지 센서(111)의 기울기 각도를 나타내며, 직각 삼각형에서 빗변(a)과 밑변(b)이 이루는 각도가 된다.

도 4에 도시된 직각 삼각형에서, β, γ, δ의 합은 180°이라는 조건 하에 β와 δ의 각도를 알기 위하여, 기울어진 상태(TS)의 이미지 센서의 초점 거리(f)를 높이로 이용하고 β를 밑변각으로 하는 직각 삼각형을 형성하고, 이러한 직각 삼각형의 밑변을 "e"라고 하면, β와 δ에 대하여 다음과 같은 조건이 만족된다.

[수학식 6]

tan β = f / e --> β = tan^-1 (f/e)

δ = 180 - β - γ = 180 -β - (90 -α) = 90 - β + α

위의 과정을 통하여, β와 δ의 각도를 산출하였으므로, 이들을 토대로 γ의 각도도 알 수 있다.

δ의 각이 계산되었으므로 제2 가상 광원 거리를 구성하는 c의 값을 다음과 같이 산출할 수 있다.

[수학식 7]

c = h × tan δ = (a × sin α ) × tan δ

= (a × sin α ) × tan (90 - β + α)

또한 평행 상태의 이미지 센서의 중심점(SC')에서 송신 광원까지의 거리인 제1-1 가상 거리(g)를 산출한다. 구체적으로 살펴보면, 기울어진 상태(TS)의 이미지 센서의 초점 거리(f)를 높이로 하면서 β를 밑변각으로 하고 밑변이 "e"인 직각 삼각형으로부터 해당 빗변(i)을 구할 수 있으며, 가상 높이(h)를 높이로 하면서 밑변을 "c"이고, 하나의 각도 δ 를 가지는 직각 삼각형으로부터 해당 빗변(d)를 구할 수 있다. 따라서, 빗변이 i+d이고, k의 높이를 가지고 g를 밑변으로 하고 하나의 각도 δ 를 가지는 직각 삼각형으로부터 밑변 g 즉, 제1-1 가상 거리를 산출할 수 있다.

또한 기울어진 상태(TS)의 이미지 센서 상에서 결상된 송신 광원들 사이의 거리인 제1 가상 광원 거리(a)와, 이미지 센서의 기울기(α)를 토대로, 평행 상태(PS)로 가정된 이미지 센서 상에서의 송신 광원들 사이의 제2 가상 광원 거리는 다음과 같이 나타낼 수 있다.

[수학식 8]

제2가상광원거리 (b+c) = a×cosα + {(a × sinα) × tan(90 - β + α)}

이와 같이 제2 가상 광원 거리를 획득하면, 도 2에 예시된 바와 같은, 이미지 센서상의 송신 광원들 사이의 거리(제2 가상 광원 거리)와 실제 송신 광원들 사이의 거리와의 관계를 토대로, 실제 광원 거리를 알 수 있다. 구체적으로 획득한 제2 가상 광원 거리(b+c)와 제1-1 가상 거리(g)는 도 2에 도시된 가상 광원 거리(SD)와 제1 가상 거리(sd1)에 각각 대응된다. 그러므로 가상 광원 거리(SD)와 제1 가상 거리(sd1)로부터 제2 가상 거리(sd2)도 산출될 수 있다. 그리고 위의 수학식 2을 토대로 수신된 정밀 위치 정보에 따라 획득한 (d1 + d2)와, 제1 가상 거리(sd1), 제2 가상 거리(sd2)를 사용하여 제1 거리(d)를 산출할 수 있으므로, 산출된 제1 거리(d1) 토대로 제2 거리(d2)로 산출할 수 있다. 제1 거리(d1)과 제2 거리(d2)를 획득하였으므로, 도 2와 같은 환경에서, 이미지 센서(111)의 실제 위치(P1)를 PI1+d1 또는 PI2-d2로부터 알 수 있다.

한편, 위에서는 각 거리와 기울기를 하나의 축에 대한 것만을 고려한 것이며, 2개의 축으로 이루어지는 2차원 평면상에서는 위치를 측정하기 위해서는 각 축(X축, Y축)별로, 가상 거리, 실제 광원 거리, 가상 광원 거리, 기울기 등이 고려되어야 한다.

도 5는 위에 기술된 바와 같은 과정을 토대로 본 발명의 실시 예에 따른 위치 측정 방법의 흐름을 나타낸 도이다.

첨부한 도 5에 도시되어 있듯이, 이미지 센서의 위치 측정을 위하여, 위치 측정 장치(100)는 먼저 이미지 센서(111)의 초점 거리(f)를 획득한다(S100). 그리고 이미지 센서(111) 상에 결상된 송신 광원들의 위치인 가상 좌표를 획득한다(S110).

획득한 가상 좌표를 토대로 기울어진 상태의 이미지 센서 상에서의 제1 가상 광원 거리(a)를 획득하고(S120), 이미지 센서의 기울기(α)를 측정하며(S130), 가상 높이(h)를 획득한다(S140). 그리고 가상 높이(h)와 측정된 기울기(α)와 제1 가상 광원 거리(a)를 토대로 이미지 센서가 평행 상태로 가정하였을 경우의 제2 가상 광원 거리(b+c)를 산출한다(S150). 제2 가상 광원 거리(b+c)를 토대로 이미지 센서의 중심점에서 결상된 송신 광원까지의 거리인 제1 가상 거리(sd1, g), 제2 가상 거리(sd2)를 획득한다(S160).

다음 제2 가상 광원 거리(b+c), 제1 가상 거리(sd1), 제2 가상 거리(sd2)를 토대로 실제 광원의 위치에 따른 실제 거리인 제1 거리(d1)와 제2 거리(d2)를 산출한다(S170). 그리고 산출된 제1 거리(d1)와 제2 거리(d2)와 수신된 정밀 위치 정보에 따른 송신 광원들의 실제 위치를 토대로, 이미지 센서의 위치를 획득한다(S180). 예를 들어, X축 상에서의 이미지 센서의 X 좌표 또는 Y축 상에서의 이미지 센서의 Y 좌표가 획득된다.

한편, 모든 축 예를 들어, X축, Y축에 대하여 각각 위치가 획득된 경우에는 위치 측정을 종료하고(S190, S200), 모든 축에 대하여 각각 위치가 획득되지 않은 경우에는 위의 단계(S120)으로 복귀하여 위치를 획득하지 못한 해당 축에 대하여 단계(S120-S180)을 반복 수행하여 해당 축에서의 이미지 센서의 위치를 획득한다.

이러한 과정을 통하여 이미지 센서의 위치 예를 들어, (X, Y)의 좌표가 획득될 수 있다.

다음에는 본 발명의 실시 예에 따른 위치 측정 장치의 구조에 대하여 설명한다.

도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 위치 측정 장치의 개략적인 구조도이며, 도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 위치 측정 장치의 세부 구조도이다.

첨부한 도 6에 도시되어 있듯이, 본 발명의 실시 예에 따른 위치 측정 장치(100)는 위치 정보 수신부(110), 기울기 측정부(120), 실제 거리 측정부(130), 가상 거리 측정부(140), 정보 처리부(150)를 포함한다.

위치 정보 수신부(110)는 복수의 가시광 무선 통신 장치(1)들로부터 전송되는 위치 정보를 수신한다. 위치 정보 수신부(110)는 가시광 무선 통신 장치(1)들로부터 광신호 형태로 전송되는 위치 정보 즉, 정밀 위치 정보를 촬상하여 해당하는 전기적인 신호를 출력하는 이미지 센서(111)를 포함한다.

기울기 측정부(120)는 위치 측정 장치(100)의 기울기를 측정한다. 본 발명의 실시 예에서는 위치 측정 장치(100)가 휴대 단말(2)에 장착되어 있는 것을 예로 들어서 설명하며, 기울기 측정부(120)는 위치 측정 장치(100)가 장착된 휴대 단말(2)의 기울기를 측정하는데, 구체적으로 이미지 센서(111)의 기울기를 측정한다. 이미지 센서(111)는 X축과 Y축으로 이루어지는 2차원 평면 상에서 X축과 Y축에 대하여 각각 기울어질 수 있으므로, X축에 대한 기울기, Y축에 대한 기울기를 각각 측정한다. 이를 위하여, 기울기 측정부(120)는 도 7에서와 같이, X축 기울기 측정 모듈(121) 및 Y축 기울기 측정 모듈(122)을 포함한다. 이러한 기울기 측정부(120)는 2축 기울기 센서로 이루어질 수 있다.

실제 광원 거리 측정부(130)는 송신 광원이 전송한 가시광 무선 통신 장치들의 정밀 위치 정보를 토대로, 송신 광원들간의 실제 광원 거리를 측정한다. X축과 Y축으로 이루어지는 2차원 평면상에서 가시광 무선 통신 장치들로부터 제공되는 정밀 위치 정보를 토대로 X축상에서의 송신 광원들 사이의 실제 광원 거리, Y축 상에서의 송신 광원들 사이의 실제 광원 거리를 산출한다. 이를 위하여, 도 7에서와 같이, 실제 광원 거리 측정부(130)는 X축 실제 광원 거리 측정 모듈(131) 및 Y축 실제 광원 거리 측정 모듈(132)을 포함한다.

가상 광원 거리 측정부(130)는 위치 정보 수신부(110)에 포함되는 이미지 센서(111)에 촬상되는 이미지로부터 이미지 센서에 결상된 송신 광원들 사이의 가상 광원 거리를 측정한다. 즉, 촬상된 이미지로부터 이미지 센서에 결상된 송신 광원들의 위치(가상 위치 정보)를 확인하고, 이미지 센서를 구성하는 화소 거리를 토대로 이미지 센서상의 결상된 송신 광원들 사이의 가상 거리를 측정한다. 이 경우에도, X축과 Y축으로 이루어지는 이미지 센서 상의 2차원 평면상에서 이미지로부터 획득한 가상 위치 정보를 토대로 X축 상에서의 송신 광원들 사이의 가상 광원 거리, Y축 상에서의 송신 광원들 사이의 가상 광원 거리를 산출한다. 이를 위하여, 도 7에서와 같이, 가상 광원 거리 측정부(140)는 X축 가상 광원 거리 측정 모듈(141) 및 Y축 가상 광원 거리 측정 모듈(142)을 포함한다.

위치 정보 처리부(150)는 가시광 무선 통신 장치들로부터 제공된 정밀 위치정보, 실제 광원 거리, 기울기, 가상 광원 거리를 토대로, 현재 위치를 측정한다. 여기서는 측정되는 현재 위치는 이미지 센서(111)에 대한 것이지만 결과적으로 위치 측정 장치(100)가 장착된 대상(예: 휴대 단말)의 위치를 나타낸다.

본 발명의 실시 예에 따른 위치 정보 처리부(150)는 도 7에서와 같이, 거리 측정 모듈(151), 위치 산출 모듈(152), 거리 환산 모듈(153)을 포함한다.

거리 측정 모듈(151)은 기울기, 송신 광원들의 실제 광원 거리, 송신 광원들의 가상 광원 거리를 토대로, 측정하고자 하는 위치에 대응하는 이미지 센서에 대한 실제 거리를 측정한다. 여기서 실제 거리는 도 2에서, 송신 광원들의 실제 위치를 토대로 임의 송신 광원으로부터 이미지 센서의 위치까지의 거리인 제1 거리(d1), 다른 송신 광원으로부터 이미지 센서의 위치까지의 거리인 제2 거리(d2)를 나타낸다. 실제 거리를 측정하기 위하여, 위의 도 5에 도시된 바와 같은 과정을 토대로, 가상 광원 거리 측정부(140)로부터 제공되는 가상 광원 거리(제1 가상 광원 거리)와 기울기 측정부(120)로부터 제공되는 기울기를 토대로 평행 상태의 가상 광원 거리 제2 광원 거리를 산출한다. 그리고 제2 광원 거리를 토대로 이미지 센서의 중심점을 기준으로 하는 제1 가상 거리(sd1) 및 제2 가상 거리(sd2)를 산출하며, 산출된 제1 가상 거리(sd1) 및 제2 가상 거리(sd2), 실제 광원 거리를 토대로 실제 거리인 제1 거리(d1) 및 제2 거리(d2)를 산출한다.

2축 평면을 토대로, 거리 측정 모듈(151)은 X축에 대한 실제 거리, Y축에 대한 실제 거리를 각각 측정하며, 이를 위하여, 도 7에서와 같이, X축 실제 거리 측정 모듈(1511) 및 Y축 실제 거리 측정 모듈(1512)을 포함한다.

위치 산출 모듈(152)은 수신된 송신 광원들의 정밀 위치 정보, 이미지 센서상의 가상 거리를 토대로 측정된 실제 거리를 토대로, 이미지 센서의 위치 즉, 측정하고자 하는 대상의 위치를 산출한다. 이 경우에 수신된 정밀 위치 정보를 토대로 하는 실제 위치 좌표에서 실제 거리를 더하거나 감산하는 방법으로 소정 축상에서의 실제 위치를 산출한다. 각 축별로 이러한 과정을 수행하여 실제 위치의 X 좌표를 산출하고, 실제 위치의 Y 좌표를 산출한다. 이와 같이 산출된 X 좌표와 Y좌표가 측정하고자 하는 대상의 위치가 된다. 이를 위하여, 위치 산출 모듈(152)은 도 7에서와 같이, X축 위치 산출 모듈(1521) 및 Y축 위치 산출 모듈(1522)을 포함할 수 있다.

거리 환산 모듈(153)은 가상 거리를 실제 거리로 환산하며, 구체적으로 이미지 센서상의 화소 거리를 토대로 하는 단위 가상 거리를 이용하여, 측정된 소정의 가상 거리를 실제 거리로 환산한다.

이외에도, 본 발명의 실시 예에 따른 위치 측정 장치(100)는 도 6에서와 같이, 처리 방법 판단부(160)를 더 포함할 수 있다. 처리 방법 판단부(160)는 수신된 위치 정보의 개수를 토대로 서로 다른 방법에 따라 위치 측정이 이루어지도록 한다. 즉, 송신 광원들로부터 수신되는 위치 정보의 개수에 따라 처리 방법을 결정하는데, 예를 들어, 수신된 위치 정보가 1개인 경우, 이미지 센서의 중심점과 수신된 1개의 정밀 위치 정보, 그리고 이미지 센서상에 결상된 송신 광원의 위치를 토대로 위치를 측정한다.

반면 위치 정보가 2개 이상인 경우에는 이미지 센서의 중심점을 사용하지 않고 위치 측정을 수행한다. 즉, 수신된 정밀 위치 정보들, 이미지 센서상에 결상된 송신 광원의 위치들을 토대로 위치를 측정한다.

이미지 센서의 중심점을 사용하지 않고 위치 측정을 수행하는 방법을 "제1 방법"이라고 명명하고, 이미지 센서의 중심점을 사용하여 위치 측정을 수행하는 방법을 "제2 방법"이라고 명명한다.

제2 방법에 따라 위치 측정이 이루어지는 경우, 처리 방법 판단부(160)는 미리 설정되어 있는 이미지 센서의 중심점에 대한 좌표 정보를 가상 광원 거리 측정부(130)로 제공하여, 이미지 센서의 중심점과 이미지 센서에 결상된 송신 광원의 위치를 토대로 가상 광원 거리를 산출하도록 한다. 이후, 산출된 가상 광원 거리를 토대로 송신 광원의 정밀 위치 정보에 따른 실제 위치와 측정하고자 하는 위치 사이의 거리인 실제 광원거리를 측정하며, 이 경우 가상 거리를 실제 거리로 환산하는 처리가 이루어질 수 있다. 환산 처리시에 단위 가상 거리를 이용한 환산 처리가 이루어지거나 이미 생성되어 있는 별도의 거리 환산표를 이용할 수도 있다.

다음에는 위에 기술된 바와 같은 구조를 토대로, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 위치 측정 방법에 대하여 설명한다.

도 8은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 위치 측정 방법의 흐름도이다.

위치 측정 장치(100)는 위치 측정을 하기 전에 먼저 기울기 측정이 가능한지를 판단한다(S300).

기울기 측정이 가능하지 않은 경우에는 측정되는 위치에 대한 오차를 최소화하기 위하여, 가능한 이미지 센서가 수평을 유지할 수 있도록 안내하는 경고 메시지를 출력할 수 있다(S310).

위치 측정 장치(100)는 가시광 무선 통신 장치(1)의 송신 광원(L)으로부터 송신되는 광신호를 포함하는 이미지를 촬상하고, 촬상된 이미지에 대한 이미지 프로세싱을 수행하여 송신 광원(L)으로부터 송신된 정밀 위치 정보를 획득한다(S320).

위치 측정 장치(100)는 이러한 과정을 통하여 획득한 정밀 위치 정보가 2개 이상인지를 판단하고(S330), 정밀 위치 정보가 2개 이상인 경우에는 획득한 정밀 위치 정보를 토대로 제1 방법에 따라 위치 측정을 수행한다(S340).

제1 방법에 따라 위치 측정을 하는 경우, 위치 측정 장치(100)는, 수신된 송신 광원들의 정밀 위치 정보를 토대로 X축, Y축 각각에 대한 실제 광원 거리를 산출하며(S350), 이미지 센서에 의하여 촬상된 이미지로부터 X축, Y축 각각에 가상 광원 거리를 산출한다(S360). 그리고 위치 측정 장치(100)가 장착된 휴대 단말의 움직임에 의하여 기울어짐이 발생하면 이미지 센서(111)의 상태가 변경되므로, 이러한 이미지 센서(111)의 축, Y축 각각에 대한 기울기를 측정한다(S370, S380). 이 경우에도 기울기 측정이 불가능한 경우에는 위에 기술된 바와 같이, 오차 발생을 최소화기 위하여 수평 상태를 유지하기 위한 경고 메시지를 출력할 수 있다(S390).

이후, 측정된 축, Y축 각각에 대한 실제 광원 거리, 가상 광원 거리, 기울기를 토대로 측정하고자 하는 위치에 대응하는 이미지 센서에 대한 실제 거리를 도 5에서와 같이, 측정한다(S400).

이와 같이 획득한 X축, Y축별 이미지 센서에 대한 실제 거리(제1 거리(d1), 제2 거리(d2))와 송신 광원들의 정밀 위치 정보를 토대로 휴대 단말의 위치를 측정한다.

본 발명의 실시 예에서 보다 정밀한 위치 측정을 위하여, X축, Y축 각각에 대한 이미지 센서의 실제 거리가 환산된 거리인지를 판단한다(S410). 즉, 이미지 센서 상에서의 화소 거리를 토대로 한 가상 거리를 이용하여 실제 거리가 산출됨으로써, 가상 거리를 이용하면서 발생된 오차를 보상하기 위한 거리 환산이 필요할 수 있다. 여기서, 측정된 실제 거리에 대한 환산 처리가 이루어지지 않은 경우에, 위치 측정 장치(100)는 측정된 실제 거리에 대한 환산 처리를 수행한다(S420). 예를 들어, 가상 거리가 15 화소 거리인 경우에 환산 처리 과정에 의하여 실제 1m 거리로 환산될 수 있다. 이러한 환산 처리 과정시에 위에서 살펴본 수학식 3에 따른 단위 가상 거리가 사용될 수 있으며, 또는 미리 설정된 가상/실제 거리 환산표를 이용하여 환산 처리를 수행할 수도 있다. 이러한 환산 처리 과정은 선택적으로 수행될 수 있다.

위치 측정 장치(100)는 이와 같이 획득한 X축, Y축별 이미지 센서에 대한 실제 거리(제1 거리(d1), 제2 거리(d2))와 송신 광원들의 정밀 위치 정보를 토대로 휴대 단말의 위치를 측정한다(S430).

한편, 위치 측정 장치(100)는 단계(S330)에서 수신된 정밀 위치 정보가 2개 이상이 아닌 경우에는 1개인지를 판단하고(S450), 수신된 정밀 위치 정보가 1개인 경우에는 제2 방법에 따라 위치를 측정하기로 결정한다(S460). 제2 방법에 따라 위치 측정을 하는 경우에는 수신된 송신 광원에 대한 정밀 위치 정보가 하나이기 때문에, 미리 주어지는 이미지 센서에 대한 중심점 좌표를 토대로 위치 측정을 수행한다. 이미지 센서의 중심점 좌표는 미리 설정된 좌표이다. 미리 주어진 이미지 센서의 중심점 좌표와 이미지 센서상에 결상된 하나의 송신 광원의 위치를 토대로 가상 광원 거리를 측정하고(S460), 측정된 가상 광원 거리를 토대로 위에 기술된 바와 같이 기울기 측정이 이루어지면서 이후의 처리 과정이 수행된다. 이 경우 미리 주어진 이미지 센서의 중심점을 토대로 가상 광원 거리가 산출되고, 산출된 가상 광원 거리와 기울기를 토대로 평행 상태의 이미지 센서에 대응하는 제2 가상 광원 거리가 산출된다. 위의 제1 방법에서와 같이 제2 광원 거리를 토대로 제1 거리(d1) 및 제2 거리(d2)를 구하지 않고, 제2 가상 광원 거리를 토대로 바로 실제 광원 거리를 산출한 다음에, 이 실제 광원 거리를 토대로 하나의 송신 광원의 정밀 위치 정보로부터 휴대 단말의 실제 위치를 측정할 수 있다. 이 경우에도 가상 거리를 실제 거리로 환산하는 처리가 이루어질 수 있다. 환산 처리시에 단위 가상 거리를 이용한 환산 처리가 이루어지거나 이미 생성되어 있는 별도의 거리 환산표를 이용할 수도 있다.

한편 위치 측정이 이루어진 다음에, 선택적으로 위치 측정을 계속하거나(S470). 위치 측정을 종료한다.

이러한 본 발명의 실시 예에 따르면 가시광 무선 통신 장치로부터 수신된 송신 광원들의 정밀 위치 정보와 이를 토대로 하는 실제 광원 거리 그리고 이미지 센서에 결상된 송신광원들의 가상 광원 거리를 토대로, 측정하고자 하는 대상의 위치를 보다 정확하게 측정할 수 있다.

한편 도 8에 따른 위치 측정 방법을 수행하는 각 단계가 수행되는 순서는 하나의 예일 뿐이며, 경우에 따라 수행되는 순서가 변경될 수 있다.

본 발명의 실시 예는 이상에서 설명한 장치 및/또는 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하기 위한 프로그램, 그 프로그램이 기록된 기록 매체 등을 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다.

이상에서 본 발명의 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims (15)

1. 송신 광원을 포함하는 적어도 하나의 통신 장치로부터 제공되는 정보를 토대로 위치를 측정하는 방법에서,
   이미지 센서를 이용하여 상기 송신 광원으로부터 전송되는 광신호를 포함하는 이미지를 촬상하여 송신 광원에 대한 위치를 나타내는 정밀 위치 정보를 획득하는 단계;
   상기 정밀 위치 정보를 토대로 송신 광원들 사이의 실제 광원 거리를 산출하는 단계;
   상기 촬상된 이미지로부터 상기 이미지 센서 상에 결상된 송신 광원들에 대한 가상 광원 거리를 산출하는 단계;
   상기 이미지 센서의 기울기를 측정하는 단계; 및
   상기 실제 광원 거리, 가상 광원 거리, 기울기, 그리고 정밀 위치 정보를 토대로 위치를 측정하는 단계
   를 포함하는 위치 측정 방법.
2. 제1항에 있어서
   상기 위치를 측정하는 단계는
   상기 이미지 센서 상에 결상된 송신 광원들에 대한 가상 광원 거리인 제1 가상 광원 거리와, 상기 기울기를 토대로 상기 이미지 센서가 평행 상태에 있는 것에 대응하는 제2 가상 광원 거리를 산출하는 단계; 및
   상기 제2 가상 광원 거리와 상기 실제 광원 거리 그리고 수신된 각 송신 광원에 대한 정밀 위치 정보를 토대로 위치를 산출하는 단계
   를 포함하는, 위치 측정 방법.
3. 제2항에 있어서
   상기 위치를 산출하는 단계는
   상기 제2 가상 광원 거리를 토대로, 상기 이미지 센서의 중심점으로부터 상기 이미지 센서 상에 결상된 하나의 송신 광원까지의 제1 가상 거리를 산출하는 단계;
   상기 제2 가상 광원 거리를 토대로, 상기 이미지 센서의 중심점으로부터 상기 이미지 센서 상에 결상된 다른 송신 광원까지의 제2 가상 거리를 산출하는 단계; 및
   상기 제1 가상 거리, 제2 가상 거리, 실제 송신 광원 거리, 그리고 상기 정밀 위치 정보를 토대로 위치를 산출하는 단계
   를 포함하는, 위치 측정 방법.
4. 제3항에 있어서
   상기 위치를 산출하는 단계는
   상기 제1 가상 거리와 제2 가상 거리가,
   상기 정밀 위치 정보를 토대로 한 송신 광원의 위치에서 측정하고자 하는 위치까지의 거리인 제1 거리와, 상기 정밀 위치 정보를 토대로 한 다른 송신 광원의 위치에서 상기 측정하고자 하는 위치까지의 거리인 제2 거리와 비례하는 것을 토대로, 상기 위치를 산출하는 위치 측정 방법.
5. 제4항에 있어서
   상기 위치를 산출하는 단계는
   d1 = (d1 + d2) × sd1 / (sd1 + sd2)의 조건(여기서, d1은 상기 제1 거리를 나타내고, d2는 상기 제2 거리를 나타내며, sd1은 상기 제1 가상 거리를 나타내고, sd2는 상기 제2 가상 거리를 나타냄.)을 토대로, 상기 제1 거리를 산출하는 단계; 및
   상기 정밀 위치 정보를 토대로 한 하나의 송신 광원의 위치와 상기 제1 거리를 토대로 위치를 산출하는 단계
   를 포함하는, 위치 측정 방법.
6. 제5항에 있어서
   상기 정밀 위치 정보를 토대로 한 하나의 송신 광원의 위치가 X축 상에서의 좌표인 x1인 경우, 상기 측정하고자 하는 위치의 좌표는 x1+제1 거리에 대응하는 좌표인, 위치 측정 방법.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서
   X축과, Y축을 이용한 2차원 평면에서 위치를 측정하는 경우, 상기 정밀 위치 정보는 X축과, Y축에 대한 각각의 좌표를 포함하고,
   상기 X축 및 Y축에 대하여 각각,
   상기 정밀 위치 정보를 획득하는 단계, 상기 실제 광원 거리를 산출하는 단계, 상기 가상 광원 거리를 산출하는 단계, 상기 기울기를 측정하는 단계, 및 상기 위치를 측정하는 단계를 수행하여, 상기 측정하고자 하는 위치의 X축 좌표 및 Y축 좌표를 구하는, 위치 측정 방법.
8. 송신 광원을 포함하는 적어도 하나의 통신 장치로부터 제공되는 정보를 토대로 위치를 측정하는 방법에서,
   이미지 센서를 이용하여 상기 송신 광원으로부터 전송되는 광신호를 포함하는 이미지를 촬상하여 송신 광원에 대한 위치를 나타내는 정밀 위치 정보--상기 정밀 위치 정보는 X축과 Y축을 이용한 2차원 평면상에서 X축과, Y축에 대한 각각의 좌표를 포함함--를 획득하는 단계;
   수신된 정밀 위치 정보가 적어도 2개 이상의 송신 광원들로부터 각각 수신된 경우, 상기 정밀 위치 정보를 토대로 X축 및 Y축별로 송신 광원들 사이의 실제 광원 거리를 산출하는 단계;
   상기 촬상된 이미지로부터 X축 및 Y축별로 상기 이미지 센서 상에 결상된 송신 광원들에 대한 가상 광원 거리를 산출하는 단계;
   X축 및 Y축별로 상기 이미지 센서의 기울기를 측정하는 단계;
   상기 가상 광원 거리와 상기 기울기를 토대로 상기 이미지 센서가 평행 상태에 있는 것에 대응하는 X축 및 Y축별 평행 가상 광원 거리를 산출하는 단계; 및
   상기 측정된 상기 실제 광원 거리, 평행 가상 광원 거리, 기울기, 그리고 정밀 위치 정보를 토대로, 측정하고자 하는 대상의 X축 및 Y축 상의 위치를 측정하는 단계
   를 포함하는 위치 측정 방법.
9. 제8항에 있어서
   상기 위치를 측정하는 단계는
   상기 평행 가상 광원 거리를 토대로, X축 및 Y축별로 상기 이미지 센서의 중심점으로부터 상기 이미지 센서 상에 결상된 하나의 송신 광원까지의 제1 가상 거리를 산출하는 단계;
   상기 평행 가상 광원 거리를 토대로, X축 및 Y축별로 상기 이미지 센서의 중심점으로부터 상기 이미지 센서 상에 결상된 다른 송신 광원까지의 제2 가상 거리를 산출하는 단계;
   상기 제1 가상 거리와 제2 가상 거리를 토대로, X축 및 Y축별로 상기 정밀 위치 정보를 토대로 한 송신 광원의 위치에서 측정하고자 하는 위치까지의 거리인 제1 거리와, 상기 정밀 위치 정보를 토대로 한 다른 송신 광원의 위치에서 상기 측정하고자 하는 위치까지의 거리인 제2 거리를 산출하는 단계; 및
   상기 X축 및 Y축별로 상기 제1 거리, 제2 거리 그리고 송신 광원들에 대한 정밀 위치 정보를 토대로 상기 대상의 위치를 측정하는 단계
   를 포함하는, 위치 측정 방법.
10. 제9항에 있어서
    상기 제1 거리, 제2 거리를 실제의 거리로 환산 처리하는 단계를 더 포함하고,
    상기 위치를 측정하는 단계는 상기 환산 처리된 제1 및 제2 거리를 사용하여 위치를 측정하는, 위치 측정 방법.
11. 송신 광원을 포함하는 적어도 하나의 통신 장치로부터 제공되는 정보를 토대로 위치를 측정하는 장치에서,
    이미지 센서를 이용하여 상기 송신 광원으로부터 전송되는 광신호를 포함하는 이미지를 촬상하여 송신 광원에 대한 위치를 나타내는 정밀 위치 정보--상기 정밀 위치 정보는 X축과 Y축을 이용한 2차원 평면상에서 X축과, Y축에 대한 각각의 좌표를 포함함--를 획득하는 위치 정보 수신부;
    상기 정밀 위치 정보를 토대로 X축 및 Y축별로 송신 광원들 사이의 실제 광원 거리를 산출하는 실제 광원 거리 측정부;
    상기 촬상된 이미지로부터 X축 및 Y축별로 상기 이미지 센서 상에 결상된 송신 광원들에 대한 가상 광원 거리를 산출하는 가상 광원 거리 측정부;
    X축 및 Y축별로 상기 이미지 센서의 기울기를 측정하는 기울기 측정부; 및
    X축 및 Y축별로 측정된 상기 실제 광원 거리, 가상 광원 거리, 기울기, 그리고 정밀 위치 정보를 토대로, 측정하고자 하는 대상의 X축 및 Y축 상의 위치를 측정하는 위치 정보 처리부
    를 포함하는 위치 측정 장치.
12. 제11항에 있어서,
    상기 위치 정보 처리부는
    상기 가상 광원 거리와 상기 기울기를 토대로 상기 이미지 센서가 평행 상태에 있는 것에 대응하는 X축 및 Y축별 평행 가상 광원 거리를 산출하고, 상기 평행 가상 광원 거리를 토대로 X축 및 Y축별로 상기 정밀 위치 정보를 토대로 한 송신 광원의 위치에서 측정하고자 하는 위치까지의 거리인 제1 거리와, 상기 정밀 위치 정보를 토대로 한 다른 송신 광원의 위치에서 상기 측정하고자 하는 위치까지의 거리인 제2 거리를 산출하는 거리 측정 모듈; 및
    상기 X축 및 Y축별로 상기 제1 거리, 제2 거리 그리고 송신 광원들에 대한 정밀 위치 정보를 토대로 상기 대상의 위치를 산출하는 위치 산출 모듈
    을 포함하는, 위치 측정 장치.
13. 제12항에 있어서,
    상기 거리 측정 모듈은,
    상기 평행 가상 광원 거리를 토대로 산출되는, 상기 이미지 센서의 중심점으로부터 상기 이미지 센서 상에 결상된 하나의 송신 광원까지의 제1 가상 거리, 상기 이미지 센서의 중심점으로부터 상기 이미지 센서 상에 결상된 다른 하나의 송신 광원까지의 제2 가상 거리가, 상기 제1 거리 및 제2 거리와 비례하는 것을 토대로, 상기 위치를 산출하는 위치 측정 장치.
14. 제12항에 있어서,
    상기 위치 정보 처리부는,
    상기 제1 거리, 제2 거리를 실제의 거리로 환산 처리하는 거리 환산 모듈을 더 포함하는, 위치 측정 장치.
15. 제11항에 있어서,
    상기 수신되는 정밀 위치 정보의 개수에 따라 제1 방법 및 제2 방법 중 하나의 방법을 선택하는 처리 방법 선택부
    를 더 포함하고,
    상기 제1 방법은 수신되는 정밀 위치 정보를 토대로 위치를 측정하고, 상기 제2 방법은 수신되는 정밀 위치 정보와 미리 주어지는 이미지 센서의 중심점을 이용하여 위치를 측정하는, 위치 측정 장치.
    
    

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