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KR101678124B1 - Apparatus for omnidirectional lidar and modeling method for executing the same - Google Patents

Apparatus for omnidirectional lidar and modeling method for executing the same Download PDF

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KR101678124B1
KR101678124B1 KR1020160075604A KR20160075604A KR101678124B1 KR 101678124 B1 KR101678124 B1 KR 101678124B1 KR 1020160075604 A KR1020160075604 A KR 1020160075604A KR 20160075604 A KR20160075604 A KR 20160075604A KR 101678124 B1 KR101678124 B1 KR 101678124B1
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Abstract

The present invention relates to a lidar data modelling method using an omnidirectional lidar device and, more specifically, to a lidar data modelling method using an omnidirectional lidar device capable of installing elements, which need electricity, in one side to simplify a configuration wherein the elements can be a lidar or a rotation reflection mirror including a motor and capable of 3D modelling by using an omnidirectional lidar device which can be miniaturized.

Description

전방향 라이다 장치를 이용한 라이다 데이터 모델링 방법 {APPARATUS FOR OMNIDIRECTIONAL LIDAR AND MODELING METHOD FOR EXECUTING THE SAME}TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for modeling LIDAR data using an omnidirectional LIDAR device,

본 발명은 전방향 라이다 장치를 이용한 라이다 데이터 모델링 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 전기를 필요로 하는 구성을 한 쪽으로 몰아 설치(라이다 및 회전반사경(모터 포함))가 가능하여 구성을 간소화 시키고 소형화가 가능한 전방향 라이다 장치를 이용하여 3차원 모델링이 가능한 전방향 라이다 장치를 이용한 라이다 데이터 모델링 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of modeling lidar data using an omnidirectional laddering device, and more particularly, to a method of modeling ladder data using an omnidirectional laddering device. Dimensional modeling using an omnidirectional laddering device capable of simplifying and miniaturizing the omnidirectional laddering device.

지구과학 및 우주 탐사를 목적으로 지속적으로 발전해 온 라이다 센서 기술은 현재 항공기 및 위성에 탑재되어 정밀한 지구 지형 및 환경 관측을 위한 주요 수단으로 사용되고 있으며, 우주 정거장과 우주선의 도킹 시스템, 우주 탐사 로봇에 활용되고 있다. 지상에서는 원거리 거리 측정, 자동차 속도 위반 단속 등을 위한 간단한 형태의 라이다 센서를 비롯하여 최근에는 3차원 영상 복원을 위한 레이저 스캐너, 미래 무인자동차를 위한 3차원 영상 센서의 핵심 기술로 활용되면서 그 활용성과 중요성이 점차 증가되고 있다. Raidasensor technology, which has been continuously developed for the purpose of earth science and space exploration, is now used as a main means for accurate terrestrial and environmental observations mounted on aircraft and satellites. It is used for space station, spacecraft docking system, and space exploration robot. . Recently, it has been utilized as a core technology of laser scanner for 3D image restoration and 3D image sensor for future unmanned automobiles, as well as a simple form of Lidar sensor for measuring distance, speeding of car speed violation, Importance is increasing.

라이다 센서는 레이저를 목표물에 비춤으로써 사물까지의 거리, 방향, 속도, 온도, 물질 분포 및 농도 특성 등을 감지할 수 있는 기술이다. 라이다 센서는 일반적으로 높은 에너지 밀도와 짧은 주기를 가지는 펄스 신호를 생성할 수 있는 레이저의 장점을 활용하여 보다 정밀한 대기 중의 물성 관측 및 거리 측정 등에 활용이 된다.Rida sensor is a technology that can detect the distance, direction, speed, temperature, material distribution and concentration characteristic to objects by irradiating the laser to the target. Lidar sensors generally utilize the advantages of lasers that can generate pulse signals with high energy density and short periods, and are used for more precise measurement of the physical properties of the atmosphere and distance measurement.

라이다 센서 기술은 탐조등 빛의 산란 세기를 통하여 상공에서의 공기 밀도 분석 등을 위한 목적으로 1930년 대 처음 시도되었으나, 1960년대 레이저의 발명과 함께 비로소 본격적인 개발이 가능하였다. 1970년대 이후 레이저 광원 기술의 지속적인 발전과 함께 다양한 분야에 응용 가능한 라이다 센서 기술들이 개발되었다. 항공기, 위성 등에 탑재되어 정밀한 대기 분석 및 지구환경 관측을 위한 중요한 관측 기술로 활용되고 있으며, 또한 우주선 및 탐사 로봇에 장착되어 사물까지의 거리 측정 등 카메라 기능을 보완하기 위한 수단으로 활용되고 있다. Lidar sensor technology was first attempted in 1930 for analyzing the air density in the sky through the light intensity of the searchlight, but it was possible to develop the lidar in the 1960s with the invention of the laser in earnest. Since the 1970s, laser sensor technologies have been developed that can be applied to various fields along with the continuous development of laser light source technology. It is used as an important observation technology for precise atmospheric analysis and observation of the global environment mounted on airplanes and satellites. It is also used as a means to supplement camera functions such as distance measurement of objects mounted on spacecraft and exploration robots.

지상에서는 원거리 거리 측정, 자동차 속도 위반 단속 등을 위한 간단한 형태의 라이다 센서 기술들이 상용화되어 왔으며, 최근에는 3D reverse engineering 및 미래 무인자동차를 위한 laser scanner 및 3D 영상 카메라의 핵심 기술로 활용되면서 그 활용성과 중요성이 점차 증가되고 있다.In the ground, a simple form of the Raidasensor technology has been commercialized for long distance measurement, speeding of car speed violation, etc. Recently, it has been used as core technology of 3D scanner and 3D image camera for 3D reverse engineering and unmanned vehicle in the future. Performance has become increasingly important.

라이다 센서 기술은 이러한 광범위한 분야에서의 응용에도 불구하고, 미국, 유럽 및 일본에 비하여 우주 및 지구 과학분야의 발전이 상대적으로 미약한 국내에서는 그 동안 크게 주목 받지 못한 관계로 관련 핵심 기술의 확보가 아직 미약한 수준이다. Despite its application in a wide range of fields, the Raidasensor technology has not attracted much attention in Korea, where the development of space and earth science is relatively weak compared to the US, Europe and Japan. It is still weak.

LIDAR는 Light Detection And Ranging의 약어이며, 때로는 LADAR(Laser Detection And Ranging)라는 이름으로 사용된다. LIDAR가 보다 일반적인 용어이므로 '라이다'로 명칭한다.LIDAR is an abbreviation for Light Detection And Ranging, sometimes referred to as LADAR (Laser Detection And Ranging). Since LIDAR is a more general term, it is called "Lada".

2 차원 레이저 스캐너(2D laser scanner)는 일반적으로 회전 방식을 이용하여 레이저 빔의 진행 방향을 포함하는 특정 평면에서의 영상 정보를 수집한다. A 2D laser scanner generally collects image information in a specific plane including a traveling direction of the laser beam using a rotation method.

회전 방식을 이용한 2 차원 레이저 스캐너는 회전체 내부에 레이저와 수신소자가 구비되며, 모터의 회전에 의해 회전체와 함께 레이저와 수신소자가 회전한다.In a two-dimensional laser scanner using a rotation method, a laser and a receiving element are provided in the rotating body, and the laser and the receiving element rotate together with the rotating body by the rotation of the motor.

이때, 레이저와 수신소자에 전원을 공급하고, 수신소자로부터 획득한 정보를 전송하기 위해 복잡한 전기적 연결을 필요로 하는 복잡한 구성으로 인해 소형/경량화 시키기 어려우며, 노이즈가 많아 정밀도가 높은 3차원영상을 획득하기 어려운 문제가 있다.At this time, it is difficult to reduce the size and weight due to the complicated configuration requiring a complicated electrical connection to supply power to the laser and the receiving element and to transmit the acquired information from the receiving element. Thus, a three-dimensional image There is a difficult problem.

한국공개특허 [10-2016-0034719]에서는 라이다 시스템이 개시되어 있다.Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2016-0034719 discloses a lidar system.

한국공개특허 [10-2016-0034719](공개일자: 2016년03월30일)Korean Patent Publication [10-2016-0034719] (Publication date: March 30, 2016)

따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 전기를 필요로 하는 구성을 한 쪽으로 몰아 설치(라이다 및 회전반사경(모터 포함))가 가능하여 구성을 간소화 시키고 소형화가 가능한 전방향 라이다 장치를 이용하여 3차원 모델링이 가능한 전방향 라이다 장치를 이용한 라이다 데이터 모델링 방법을 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention has been made keeping in mind the above problems occurring in the prior art, and it is an object of the present invention to provide a lighting system and a lighting system, Dimensional modeling using an omnidirectional laddering device capable of simplifying and miniaturizing the omni-directional laddering device.

본 발명의 실 시예들의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The objects of the embodiments of the present invention are not limited to the above-mentioned objects, and other objects not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description .

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 전방향 라이다 장치를 이용한 라이다 데이터 모델링 방법은, 레이저 펄스 빔을 생성하여 발사하는 레이저발광부(110)로부터 생성된 레이저를 발사하고, 반사 또는 산란되어 돌아와 레이저수광부(190)에 수광된 레이저를 분석하여 목표방향을 탐지하되, 상기 레이저발광부(110) 수 보다 레이저수광부(190)의 수가 더 많이 구비된 라이다(100); 상기 라이다(100)로부터 발사된 레이저를 레이저가 입사된 방향으로 반사시키되, 레이저가 입사된 경로와 레이저가 반사된 경로가 서로 다른 역반사체(200); 상기 역반사체(200)에 의해 반사되어 입사된 레이저를 반사시켜 목표방향으로 보내거나, 상기 목표방향으로부터 반사 또는 산란되어 입사된 레이저를 반사시켜 상기 역반사체(200)로 보내되, 모터(310)의 작동에 의해 회전되는 회전반사경(300); 및 라이다(100)의 위치정보, 상기 라이다(100)의 목표방향정보 및 라이다(100)로부터 탐지된 신호를 근거로 모델링을 수행하는 모델링부(350);를 포함하며, 상기 라이다(100)로부터 발광된 레이저를 상기 역반사체(200)가 반사시켜 상기 회전반사경(300)으로 보내고, 상기 회전반사경(300)에 반사된 레이저가 목표물(10)에 반사 또는 산란되어 돌아온 레이저를 상기 회전반사경(300)이 반사시켜 상기 역반사체(200)로 보내면, 상기 역반사체(200)가 이를 반사시켜 상기 라이다(100)로 보내어, 상기 회전반사경(300)이 향하는 목표방향을 탐지하는 것을 특징으로 하는 전방향 라이다 장치를 이용한 라이다 데이터 모델링 방법에 있어서, 상기 모델링부(350)가 상기 라이다(100)의 위치정보, 상기 라이다(100)의 목표방향정보 및 라이다(100)로부터 탐지된 신호를 수신받는 신호수신 단계(S10); 상기 모델링부(350)가 상기 신호수신 단계(S10)에서 수신받은 라이다(100)의 목표방향정보를 근거로 좌표 상 기준점을 설정하는 기준설정 단계(S20); 상기 모델링부(350)가 상기 신호수신 단계(S10)에서 수신받은 라이다(100)로부터 탐지된 신호를 근거로 목표물 까지의 거리를 측정하는 거리측정 단계(S30); 및 상기 모델링부(350)가 상기 기준설정 단계(S20)에서 설정된 좌표 상 기준점을 중심으로, 상기 신호수신 단계(S10)에서 수신받은 라이다(100)의 목표방향정보 및 상기 거리측정 단계(S30)에서 측정된 목표물 까지의 거리를 적용하여 입체영상을 생성하는 입체영상생성 단계(S40); 를 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of modeling LR data using an omnidirectional LR device, the method comprising: generating a laser pulse beam, The laser light receiving unit 190 detects the target direction by analyzing the laser received by the laser light receiving unit 190. The laser light receiving unit 190 has a larger number of laser receiving units 190 than the laser emitting unit 110 ); A retroreflector 200 that reflects the laser emitted from the ladder 100 in a direction in which the laser is incident, and has a path through which the laser is incident and a path through which the laser is reflected; The laser beam reflected by the retroreflector 200 and reflected by the retroreflector 200 is reflected or scattered from the target direction, reflected by the retroreflector 200, A rotating mirror 300 rotated by the operation of the mirror 300; And a modeling unit 350 that performs modeling based on the position information of the RL 100 and the target direction information of the RL 100 and the signal detected from the RL 100, The laser beam emitted from the light source 100 is reflected by the retroreflector 200 and is sent to the rotary reflector 300. The laser beam reflected by the rotary reflector 300 is reflected or scattered by the target 10, When the rotating reflector 300 reflects and transmits the reflected light to the retroreflector 200, the retroreflector 200 reflects the light and sends the reflected light to the ladder 100 to detect a target direction of the rotating reflector 300 Wherein the modeling unit (350) comprises: position information of the Raid (100), target direction information of the Raid (100), and Raid (100 Receiving the signal detected from the receiving terminal Step S10; A reference setting step (S20) of setting the reference point on the basis of the target direction information of the LAD (100) received by the modeling unit (350) in the signal receiving step (S10); A distance measuring step (S30) of measuring the distance to the target based on the signal detected from the LAD (100) received by the modeling unit (350) in the signal receiving step (S10); And the modeling unit 350 calculates the target direction information of the Lada 100 received in the signal reception step S10 and the distance measurement step S30 (step S30) based on the reference point on the coordinate set in the reference setting step S20. A stereoscopic image generating step (S40) of generating a stereoscopic image by applying a distance to a target measured in the step (S40); .

또한, 상기 복수의 레이저발광부(110)는 각각 서로 다른 특징(파장)의 레이저를 발광하는 것을 특징으로 하며, 상기 입체영상생성 단계(S40)는 레이저가 상기 라이다(100)에서 발사되는 위치 및 좌표 상 기준점을 중심으로 레이저의 특징(파장)에 따른 각각의 레이저발광부(110)의 좌표 상 상대위치를 적용하여 입체영상을 생성하는 것을 특징으로 한다.Further, the plurality of laser emitting units 110 emit lasers of different characteristics (wavelengths), and the step S40 of generating the stereoscopic image may include a step of irradiating a laser beam at a position And a relative position on the coordinate of each laser emitting unit 110 according to the laser characteristic (wavelength) around the coordinate reference point to generate a stereoscopic image.

또, 상기 라이다(100)는 입사된 레이저를 2 방향으로 분할하는 빔분할기(120); 및 레이저를 반사시키는 고정반사경(130);을 포함하며, 상기 빔분할기(120) 또는 고정반사경(130)은, 상기 레이저발광부(110)로부터 발사된 레이저를 상기 역반사체(200)로 안내하고, 상기 역반사체(200)로부터 입사된 레이저를 상기 레이저수광부(190)로 안내하되, 레이저가 일 방향으로 향하도록 구비된 것을 특징으로 하며, 상기 입체영상생성 단계(S40)는 레이저가 상기 라이다(100)에서 발사되는 위치 및 좌표 상 기준점을 중심으로 레이저의 특징(파장)에 따른 각각의 레이저발광부(110)의 좌표 상 상대위치를 적용하여 입체영상을 생성하는 것을 특징으로 한다.The ladder 100 includes a beam splitter 120 for dividing an incident laser into two directions; The beam splitter 120 or the fixed mirror 130 guides the laser beam emitted from the laser emitting unit 110 to the retroreflector 200 And a laser is guided to the laser light receiving unit 190 and the laser is directed in one direction. In the stereoscopic image generation step S40, And generates a stereoscopic image by applying a relative position on the coordinate of each laser emitting unit 110 according to the position of the laser emitting unit 100 and the laser characteristic (wavelength) centered on the coordinate reference point.

또한, 상기 라이다(100)는 상기 라이다(100)로부터 상기 역반사체(200)로 향하는 레이저 수의 정수배가 되도록 레이저수광부(190)를 구비하며, 입사된 레이저를 2 방향으로 분할하는 빔분할기(120); 및 레이저를 반사시키는 고정반사경(130);을 포함하고, 상기 빔분할기(120) 및 고정반사경(130)중 일부는, 상기 레이저발광부(110)로부터 발사된 레이저를 상기 역반사체(200)로 안내하고, 상기 빔분할기(120) 및 고정반사경(130)중 일부는, 상기 역반사체(200)로부터 입사된 레이저를 복수로 분할하여 상기 레이저수광부(190)로 안내하되, 레이저가 일 방향으로 향하도록 구비된 것을 특징으로 하며, 상기 입체영상생성 단계(S40)는 레이저가 상기 라이다(100)에서 발사되는 위치 및 좌표 상 기준점을 중심으로 레이저의 특징(파장)에 따른 각각의 레이저발광부(110)의 좌표 상 상대위치를 적용하여 입체영상을 생성하는 것을 특징으로 한다.In addition, the ladder 100 may include a laser light receiving unit 190 so as to have an integral multiple of the laser number from the ladder 100 toward the retroreflector 200, and a beam splitter for dividing the incident laser into two directions. (120); And part of the beam splitter 120 and the fixed reflector 130 are connected to the retroreflector 200 by a laser beam emitted from the laser emitting part 110 And a part of the beam splitter 120 and the fixed reflector 130 divides a laser incident from the retroreflector 200 into a plurality of beams and guides the beams to the laser light receiving unit 190, The stereoscopic image generation step S40 may include a step of generating a stereoscopic image based on the position of the laser emitted from the laser diode 100 and the position of each of the laser emitting units 110) to generate a stereoscopic image.

또, 상기 입체영상생성 단계(S40)는 일정 수의 레이저수광부(190)로부터 각각 왕복 비행시간(TOF) 정보를 산출하고, 상기 복수의 왕복 비행시간(TOF) 정보를 비교하여 동일하면 해당 왕복 비행시간(TOF) 정보를 유효 왕복 비행시간(TOF) 정보로 판단하고, 유효 왕복 비행시간(TOF) 정보를 이용하여 입체영상을 생성하는 것을 특징으로 한다.In addition, the stereoscopic image generation step S40 may calculate the round trip time (TOF) information from a predetermined number of laser light receiving units 190, compare the plurality of round trip time (TOF) information, Time (TOF) information is determined as effective round trip time (TOF) information, and a stereoscopic image is generated using the effective round trip time (TOF) information.

또한, 거리 정보는 Further, the distance information

다음식,In addition,

Figure 112016058409120-pat00001
Figure 112016058409120-pat00001

(여기서, c는 3×108m/s이고, TOF는 왕복 비행시간이다)(Where c is 3 x 10 < 8 > m / s and TOF is the round trip time)

를 이용하여 계산하고,, ≪ / RTI >

상기 레이저수광부(190)에 수광된 레이저에 대한, For the laser received by the laser light receiving unit 190,

개별 표적 검출 확률(target detection probability)은 다음식,The individual target detection probabilities are:

Figure 112016058409120-pat00002
,
Figure 112016058409120-pat00002
,

Figure 112016058409120-pat00003
Figure 112016058409120-pat00003

(여기서, SPE는 레이저 펄스 빔에 의해 생성되는 평균 1차 전자의 생성률, NPE는 노이즈에 의해 생성되는 평균 1차 전자의 생성률이고, RPE(t) = SPE(t) + NPE(t)임) 를 이용하여 산출하며,R PE (t) = S PE (t) + N PE (t) where S PE is the rate of generation of the average primary electrons generated by the laser pulse beam, N PE is the rate of generation of the average primary electrons generated by noise, (t)),

전체 표적 검출 확률은 다음식,The overall target detection probability is:

Figure 112016058409120-pat00004
를 이용하여 산출되고,
Figure 112016058409120-pat00004
, ≪ / RTI >

오작동 확률(false alarm probability)은 다음식,The false alarm probability is given by:

Figure 112016058409120-pat00005
를 이용하여 산출되며,
Figure 112016058409120-pat00005
, ≪ / RTI >

상기 라이다(100)는 상기 오작동 확률이 허용범위 내로 유지되도록, 한 지점의 반사 또는 산란된 광을 수광하는 레이저수광부(190)의 일정 수를 적용하는 것을 특징으로 한다.The laser diode (100) is characterized in that a predetermined number of laser light receiving portions (190) for receiving reflected or scattered light at one point is applied so that the malfunction probability is kept within an allowable range.

또, 상기 전방향 라이다 장치를 이용한 라이다 데이터 모델링 방법은 상기 모델링부(350)가 상기 입체영상생성 단계(S40)에서 생성된 입체영상의 표면형상화를 수행하는 표면형상화 단계(S50); 상기 모델링부(350)가 상기 표면형상화 단계(S50)에서 수행된 표면형상화 결과를 동일 객체별로 레이어를 분류하여 3차원 모델링 시켜 3차원 모델링 영상을 생성하는 3차원모델링 단계(S60); 및 상기 모델링부(350)가 상기 레이어분류 단계(S60)에서 생성된 3차원 모델링 영상에서 분류된 레이어 별로 데이터를 압축(경량화)하여 3차원 경량화 영상을 생성하는 경량화 단계(S70);를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the LIDAR data modeling method using the omni-directional Ladi apparatus may include a surface shaping step S50 in which the modeling unit 350 performs surface shaping of the stereoscopic image generated in the stereoscopic image generation step S40; A three-dimensional modeling step (S60) of generating a three-dimensional modeling image by classifying layers of the same type of surface formation result obtained in the surface shaping step (S50) by the modeling unit (350); And a lightening step (S70) of the modeling unit (350) for compressing (lighter) the data for each of the layers classified in the 3D modeling image generated in the layer classification step (S60) to generate a 3D lightweight image .

또한, 상기 표면형상화 단계(S50)는 선형보간법을 이용하여 표면형상화를 수행하는 것을 특징으로 한다.In addition, the surface shaping step (S50) is characterized in that surface shaping is performed using linear interpolation.

또, 상기 표면형상화 단계(S50)는 모폴로지 필터링 알고리즘을 이용한 보정을 수행하여 표면형상화를 수행하는 것을 특징으로 한다.The surface shaping step (S50) is characterized by performing surface shaping by performing correction using a morphology filtering algorithm.

아울러, 상기 3차원모델링 단계(S60)는 딜레노이 삼각형 구조로 변환 후 각 삼각형들이 가지는 수직벡터의 차이 값들을 이용하여 외곽선을 추출하는 백터베이스드메쏘드(Vector-Based Method) 또는 외곽선 추출에 이용되는 에리어베이스트메쏘드(Area Based Method)를 이용하여 외곽선을 추출하고 이를 근거로 동일 객체별로 레이어를 분류하여 3차원 모델링 영상을 생성하는 것을 특징으로 한다.In addition, the 3D modeling step S60 is a vector-based method for extracting an outline using the difference values of the vertical vectors of the respective triangles after being converted into the delineo triangle structure, The 3D modeling image is generated by extracting outlines using an Area Based Method and classifying the layers by the same object based on the extracted outlines.

본 발명의 일 실시예에 따른 전방향 라이다 장치를 이용한 라이다 데이터 모델링 방법에 의하면, 전기를 필요로 하는 구성을 한 쪽으로 몰아 설치(라이다 및 회전반사경(모터 포함))가 가능하여 구성을 간소화 시키고 소형화가 가능하고, 레이저수광부가 복수로 구비됨에 따라, 회전반사경의 회전 수에 비해 많은 신호를 수집할 수 있으며, 동시에 탐지된 많은 신호들을 좌표 상 기준점, 목표방향정보 및 목표물까지의 거리를 적용하여 오차를 최소화 하여 모델링이 가능함으로써, 동일 해상도의 영상을 얻기까지의 비용을 최소화 시킴과 동시에 정밀도를 향상 시킬 수 있는 효과가 있다.According to the LIDAR data modeling method using an omnidirectional laddering device according to an embodiment of the present invention, it is possible to install a structure requiring electricity to one side (including a lidar and a rotary reflector (including a motor)), It is possible to collect a large number of signals compared to the number of revolutions of the rotating reflector and at the same time to detect a large number of detected signals as a coordinate reference point, a target direction information, and a distance to a target The error can be minimized and the modeling can be performed. Therefore, it is possible to minimize the cost of obtaining the image of the same resolution and improve the accuracy.

또, 복수의 레이저발광부가 각각 서로 다른 특징의 레이저를 발광함에 따라, 동시에 다수의 레이저가 발사되기 때문에 레이저의 위치를 고려하여 정확한 입체영상을 생성할 수 있는 효과가 있다.In addition, since a plurality of laser emitting units emit laser of different characteristics, a plurality of lasers are emitted at the same time, so that an accurate stereoscopic image can be generated in consideration of the position of the laser.

또한, 빔분할기 또는 고정반사경은, 레이저발광부로부터 발사된 레이저를 역반사체로 안내하고, 역반사체로부터 입사된 레이저를 레이저수광부로 안내하되, 레이저가 일 방향으로 향하도록 빔분할기 및 고정반사경이 구비됨에 따라, 발사를 원하는 레이저의 수보다 적은 수의 레이저발광부를 구비하여 제작비용을 절감하면서도, 레이저의 위치를 고려하여 정확한 입체영상을 생성할 수 있는 효과가 있다.The beam splitter or the fixed reflector guides the laser emitted from the laser emitting portion to the retroreflector, guides the laser incident from the retroreflector to the laser light receiving portion, and includes a beam splitter and a fixed reflector so that the laser is directed in one direction As a result, it is possible to generate accurate stereoscopic images in consideration of the position of the laser while reducing the production cost by providing a number of laser emitting units less than the number of lasers to be launched.

또, 역반사체로부터 입사된 레이저를 복수로 분할하여 레이저수광부로 안내하되, 레이저가 일 방향으로 향하도록 빔분할기 및 고정반사경이 구비됨에 따라, 역반사체로부터 입사된 레이저를 수광이 필요한 파장 대역으로 분리하여 레이저수광부에 보냄으로, 레이저의 위치를 고려하여 정확한 입체영상을 생성할 수 있는 효과가 있다.Since the laser beam incident from the retroreflector is divided into a plurality of beams and guided to the laser light receiving portion, the beam splitter and the fixed mirror are provided so that the laser is directed in one direction, And sends it to the laser light receiving unit, so that an accurate stereoscopic image can be generated in consideration of the position of the laser.

또한, 일정 수의 레이저수광부로부터 각각 왕복 비행시간(TOF) 정보를 산출하고, 복수의 왕복 비행시간(TOF) 정보를 비교하여 동일하면 해당 왕복 비행시간(TOF) 정보를 유효 왕복 비행시간(TOF) 정보로 판단하여 목표방향을 탐지함에 따라, 오작동을 줄일 수 있는 효과가 있다.When round trip time (TOF) information is calculated from a predetermined number of laser light receiving units and the same round trip time (TOF) information is compared and compared, the round trip time (TOF) As the information is determined and the target direction is detected, the malfunction can be reduced.

또, 오작동 확률이 허용범위 내로 유지되도록, 한 지점의 반사 또는 산란된 광을 수광하는 레이저수광부의 일정 수를 결정함에 따라, 오작동 확률의 허용범위 내로 하는 비용을 최소화 할 수 있는 효과가 있다.In addition, by determining a certain number of laser light-receiving units that receive reflected or scattered light at one point so that the probability of malfunction is kept within the allowable range, the cost within the allowable range of the probability of malfunction can be minimized.

또한, 표면형상화 단계, 3차원모델링 단계 및 경량화 단계를 통해 정밀한 해상도의 영상을 적은 용량으로 구현할 수 있는 효과가 있다.In addition, it is possible to implement a precise resolution image with a small capacity through the surface shaping step, the three-dimensional modeling step, and the lightening step.

또한, 선형보간법을 이용하여 표면형상화를 수행함으로써, 거칠기를 다듬을 수 있는 효과가 있다.In addition, by performing the surface shaping using the linear interpolation method, the roughness can be trimmed.

또, 모폴로지 필터링 알고리즘을 이용한 보정을 수행하여 표면형상화를 수행함으로써, 빈 공간을 채울 수 있는 효과가 있다.In addition, by performing correction using a morphology filtering algorithm to perform surface shaping, it is possible to fill an empty space.

아울러, 백터베이스드메쏘드 또는 에리어베이스트메쏘드를 이용하여 외곽선을 추출하고 이를 근거로 동일 객체별로 레이어를 분류함으로써, 객체의 경계선을 추출하여 객체의 구분이 용이한 효과가 있다.In addition, the outline is extracted using the vector base method or the area base method, and the layer is classified by the same object on the basis of the extracted outline, so that the object can be easily distinguished by extracting the boundary line of the object.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전방향 라이다 장치를 이용한 라이다 데이터 모델링 방법에 이용되는 전방향 라이다 장치의 개념도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전방향 라이다 장치를 이용한 라이다 데이터 모델링 방법의 흐름도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전방향 라이다 장치의 라이다에서 레이저가 발사되는 위치의 예를 보여주는 개념도.
도 4 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 전방향 라이다 장치의 라이다 내부에 빔분할기와 고정반사경이 구비된 예를 보여주는 개념도.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따라 레이저수광부에 도달하는 산란된 레이저 펄스 빔과 노이즈에 의해 발생하는 1차 전자(primary electron)의 평균 생성률의 시간에 따른 그래프.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따라 목표물(130)이 10m 거리에 있을 때, 1개의 레이저수광부로 구현된 경우와 2개의 레이저수광부로 구현된 경우의 비교를 위하여, 목표물(130)로부터 산란된 레이저 펄스 빔에 의해 발생하는 1차 전자(primary electron)의 개수에 따른 표적 검출 확률(target detection probability)과 오작동 확률(false-alarm probability)에 대한 전산모사 결과 그래프.
도 9는 본 발명의 다른 일실시예에 따라 목표물(130)이 150m 거리에 있을 때, 1개의 레이저수광부로 구현된 경우와 2개의 레이저수광부로 구현된 경우의 비교를 위하여, 목표물(130)로부터 산란된 레이저 펄스 빔에 의해 발생하는 1차 전자(primary electron)의 개수에 따른 표적 검출 확률(target detection probability)과 오작동 확률(false-alarm probability)에 대한 전산모사 결과 그래프.
도 10은 본 발명의 다른 일실시예에 따라 목표물(130)이 290m 거리에 있을 때, 1개의 레이저수광부로 구현된 경우와 2개의 레이저수광부로 구현된 경우의 비교를 위하여, 목표물(130)로부터 산란된 레이저 펄스 빔에 의해 발생하는 1차 전자(primary electron)의 개수에 따른 표적 검출 확률(target detection probability)과 오작동 확률(false-alarm probability)에 대한 전산모사 결과 그래프.
도 11은 본 발명의 일실시예에 따라 노이즈 발생율(NPE)이 5MHz 이고 목표물(130)이 15m 거리에 있을때, 1개의 레이저수광부로 구현된 경우와 2개의 레이저수광부로 구현된 경우의 비교를 위하여, 목표물(130)로부터 산란된 레이저 펄스 빔에 의해 발생하는 1차 전자(primary electron)의 개수에 따른 표적 검출 확률(target detection probability)과 오작동 확률(false-alarm probability)에 대한 실험 결과 그래프.
도 12는 본 발명의 일실시예에 따라 노이즈 발생율(NPE)이 9.5MHz 이고 목표물(130)이 15m 거리에 있을때, 1개의 레이저수광부로 구현된 경우와 2개의 레이저수광부로 구현된 경우의 비교를 위하여, 목표물(130)로부터 산란된 레이저 펄스 빔에 의해 발생하는 1차 전자(primary electron)의 개수(SPE_tot)에 따른 표적 검출 확률(target detection probability)과 오작동 확률(false-alarm probability)에 대한 실험 결과 그래프.
도 13은 본 발명의 일실시예에 따라 노이즈 발생율(NPE)이 12MHz 일 때,1개의 레이저수광부로 구현된 경우와 2개의 레이저수광부로 구현된 경우의 비교를 위하여 촬영한 3차원 영상.
도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전방향 라이다 장치를 이용한 라이다 데이터 모델링 방법의 흐름도.
1 is a conceptual diagram of an omnidirectional RDA apparatus used in a RDA data modeling method using an omni-directional RDA apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a flowchart illustrating a method of modeling a Lada data using an omnidirectional Rida apparatus according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG.
3 is a conceptual diagram showing an example of a position at which a laser is fired in a ladder of an omnidirectional laddering device according to an embodiment of the present invention.
FIGS. 4 to 6 are conceptual diagrams illustrating an example in which a beam splitter and a fixed mirror are provided inside a ladder of an omnidirectional laddering device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a graph showing an average generation rate of primary electrons generated by a scattered laser pulse beam and noise reaching a laser light receiving portion according to an embodiment of the present invention with time; FIG.
8 is a graph showing scattering (scattering) from the target 130 for the comparison between the case where the target 130 is located at a distance of 10 m and the case where the target 130 is implemented with one laser light receiving unit and the case where the target 130 is implemented with two laser light receiving units The graph of the target detection probability and the false-alarm probability according to the number of primary electrons generated by the laser pulse beam.
9 is a graph showing the relationship between the distance from the target 130 to the target 130 and the distance from the target 130 to the laser 130 when the target 130 is located at a distance of 150 m according to another embodiment of the present invention. Graphs of computational simulation results for target detection probability and false-alarm probability according to the number of primary electrons generated by scattered laser pulse beam.
10 is a graph showing the relationship between the distance from the target 130 to the laser 130 and the distance from the target 130 to the target 130 when the target 130 is at a distance of 290 m, Graphs of computational simulation results for target detection probability and false-alarm probability according to the number of primary electrons generated by scattered laser pulse beam.
FIG. 11 is a diagram illustrating a case where the laser is implemented as one laser light receiving part and the case where two laser light receiving parts are implemented, when the noise generation rate (NPE) is 5 MHz and the target 130 is at a distance of 15 m according to an embodiment of the present invention Graphs of experimental detection results of target detection probability and false-alarm probability according to the number of primary electrons generated by the laser pulse beam scattered from the target 130. FIG.
12 is a diagram illustrating a comparison between the case where the laser is implemented as one laser light receiving unit and the case where the object is implemented with two laser light receiving units when the noise generation rate (NPE) is 9.5 MHz and the target 130 is at a distance of 15 m according to an embodiment of the present invention An experiment on target detection probability and false-alarm probability according to the number (SPE_tot) of primary electrons generated by the laser pulse beam scattered from the target 130 Results graph.
FIG. 13 is a three-dimensional image photographed for comparison between the case where the laser light receiving unit is implemented with two laser light receiving units and the case where the noise generating rate (NPE) is 12 MHz according to an embodiment of the present invention.
FIG. 14 is a flow chart of a method of modeling Lada data using an omni-directional Lada device according to another embodiment of the present invention.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야한다.While the invention is susceptible to various modifications and alternative forms, specific embodiments thereof are shown by way of example in the drawings and will herein be described in detail. It is to be understood, however, that the invention is not to be limited to the specific embodiments, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.It is to be understood that when an element is referred to as being "connected" or "connected" to another element, it may be directly connected or connected to the other element, .

반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.On the other hand, when an element is referred to as being "directly connected" or "directly connected" to another element, it should be understood that there are no other elements in between.

본 명세서에서 사용되는 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 공정, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 공정, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In the present application, the term "comprises" or "having ", etc. is intended to specify the presence of stated features, integers, steps, operations, elements, parts, or combinations thereof, And does not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미가 있는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries are to be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the relevant art and are to be construed as ideal or overly formal in meaning unless explicitly defined in the present application Do not.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 아니 되며, 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. 또한, 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다. 다음에 소개되는 도면들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 제시되는 도면들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 또한, 명세서 전반에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다. 도면들 중 동일한 구성요소들은 가능한 한 어느 곳에서든지 동일한 부호들로 나타내고 있음에 유의해야 한다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings. Prior to this, terms and words used in the present specification and claims should not be construed to be limited to ordinary or dictionary meanings, and the inventor should properly interpret the concept of the term to describe its own invention in the best way. The present invention should be construed in accordance with the meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention. Further, it is to be understood that, unless otherwise defined, technical terms and scientific terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Descriptions of known functions and configurations that may be unnecessarily blurred are omitted. The following drawings are provided by way of example so that those skilled in the art can fully understand the spirit of the present invention. Therefore, the present invention is not limited to the following drawings, but may be embodied in other forms. In addition, like reference numerals designate like elements throughout the specification. It is to be noted that the same elements among the drawings are denoted by the same reference numerals whenever possible.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전방향 라이다 장치를 이용한 라이다 데이터 모델링 방법에 이용되는 전방향 라이다 장치의 개념도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전방향 라이다 장치를 이용한 라이다 데이터 모델링 방법의 흐름도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전방향 라이다 장치의 라이다에서 레이저가 발사되는 위치의 예를 보여주는 개념도이고, 도 4 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 전방향 라이다 장치의 라이다 내부에 빔분할기와 고정반사경이 구비된 예를 보여주는 개념도이며, 도 7은 본 발명의 일실시예에 따라 레이저수광부에 도달하는 산란된 레이저 펄스 빔과 노이즈에 의해 발생하는 1차 전자(primary electron)의 평균 생성률의 시간에 따른 그래프이고, 도 8은 본 발명의 일실시예에 따라 목표물(130)이 10m 거리에 있을 때, 1개의 레이저수광부로 구현된 경우와 2개의 레이저수광부로 구현된 경우의 비교를 위하여, 목표물(130)로부터 산란된 레이저 펄스 빔에 의해 발생하는 1차 전자(primary electron)의 개수에 따른 표적 검출 확률(target detection probability)과 오작동 확률(false-alarm probability)에 대한 전산모사 결과 그래프이며, 도 9는 본 발명의 다른 일실시예에 따라 목표물(130)이 150m 거리에 있을 때, 1개의 레이저수광부로 구현된 경우와 2개의 레이저수광부로 구현된 경우의 비교를 위하여, 목표물(130)로부터 산란된 레이저 펄스 빔에 의해 발생하는 1차 전자(primary electron)의 개수에 따른 표적 검출 확률(target detection probability)과 오작동 확률(false-alarm probability)에 대한 전산모사 결과 그래프이고, 도 10은 본 발명의 다른 일실시예에 따라 목표물(130)이 290m 거리에 있을 때, 1개의 레이저수광부로 구현된 경우와 2개의 레이저수광부로 구현된 경우의 비교를 위하여, 목표물(130)로부터 산란된 레이저 펄스 빔에 의해 발생하는 1차 전자(primary electron)의 개수에 따른 표적 검출 확률(target detection probability)과 오작동 확률(false-alarm probability)에 대한 전산모사 결과 그래프이며, 도 11은 본 발명의 일실시예에 따라 노이즈 발생율(NPE)이 5MHz 이고 목표물(130)이 15m 거리에 있을때, 1개의 레이저수광부로 구현된 경우와 2개의 레이저수광부로 구현된 경우의 비교를 위하여, 목표물(130)로부터 산란된 레이저 펄스 빔에 의해 발생하는 1차 전자(primary electron)의 개수에 따른 표적 검출 확률(target detection probability)과 오작동 확률(false-alarm probability)에 대한 실험 결과 그래프이고, 도 12는 본 발명의 일실시예에 따라 노이즈 발생율(NPE)이 9.5MHz 이고 목표물(130)이 15m 거리에 있을때, 1개의 레이저수광부로 구현된 경우와 2개의 레이저수광부로 구현된 경우의 비교를 위하여, 목표물(130)로부터 산란된 레이저 펄스 빔에 의해 발생하는 1차 전자(primary electron)의 개수(SPE_tot)에 따른 표적 검출 확률(target detection probability)과 오작동 확률(false-alarm probability)에 대한 실험 결과 그래프이며, 도 13은 본 발명의 일실시예에 따라 노이즈 발생율(NPE)이 12MHz 일 때,1개의 레이저수광부로 구현된 경우와 2개의 레이저수광부로 구현된 경우의 비교를 위하여 촬영한 3차원 영상이고, 도 도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전방향 라이다 장치를 이용한 라이다 데이터 모델링 방법의 흐름도이다.1 is a conceptual diagram of an omnidirectional laddering device used in a ladder data modeling method using an omnidirectional laddering device according to an embodiment of the present invention, and Fig. 2 is an omni-directional lane according to an embodiment of the present invention FIG. 3 is a conceptual diagram showing an example of a position at which a laser is fired in a ladder of an omnidirectional laddering device according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 4 to 6 are diagrams FIG. 7 is a conceptual diagram illustrating an example in which a beam splitter and a fixed mirror are provided inside a ladder of an omnidirectional laddering device according to an embodiment of the present invention. FIG. 8 is a graph showing the average generation rate of primary electrons generated by a laser pulse beam and noise according to an exemplary embodiment of the present invention. The number of primary electrons generated by the laser pulse beam scattered from the target 130 for comparison with the case where the laser light receiving unit is implemented with one laser light receiving unit, FIG. 9 is a graph of a computation result for a target detection probability and a false-alarm probability. FIG. 9 is a graph showing a graph of a result of detection of a single target when the target 130 is at a distance of 150 m according to another embodiment of the present invention. In order to compare the case of implementing with the laser light receiving unit and the case of implementing with the two laser light receiving units, the target detection probability (target) according to the number of primary electrons generated by the laser pulse beam scattered from the target 130 FIG. 10 is a graph of a simulation result for a detection probability and a false-alarm probability. FIG. 10 is a graph showing a graph of a simulation result of one In order to compare the case of implementing with the laser light receiving unit and the case of implementing with the two laser light receiving units, the target detection probability (target) according to the number of primary electrons generated by the laser pulse beam scattered from the target 130 (NPE) of 5 MHz and the target 130 is at a distance of 15 m according to an embodiment of the present invention. FIG. 11 is a graph illustrating a simulation result for a detection probability and a false- The number of primary electrons generated by the laser pulse beam scattered from the target 130 is compared with the number of primary electrons emitted from the target 130. In this case, target detection probability and false-alarm probability. FIG. 12 is a graph showing a noise occurrence rate (NPE) of 9.5 MHz and a target (Primary) electrons generated by the laser pulse beam scattered from the target 130, for example, when the laser 130 is at a distance of 15 m, and when the laser 130 is implemented with one laser light- FIG. 13 is a graph showing the results of a target detection probability and a false-alarm probability according to the number of electrons (SPE_tot) FIG. 14 is a three-dimensional image photographed for comparison with the case of implementing with one laser light receiving unit and the case of implementing with two laser light receiving units when the frequency is 12 MHz. Fig. 2 is a flow chart of a method of using Lda data.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 전방향 라이다 장치를 이용한 라이다 데이터 모델링 방법은 라이다(100), 역반사체(200), 회전반사경(300) 및 모델링부(350)를 포함하며, 상기 라이다(100)로부터 발광된 레이저를 상기 역반사체(200)가 반사시켜 상기 회전반사경(300)으로 보내고, 상기 회전반사경(300)에 반사된 레이저가 목표물(10)에 반사 또는 산란되어 돌아온 레이저를 상기 회전반사경(300)이 반사시켜 상기 역반사체(200)로 보내면, 상기 역반사체(200)가 이를 반사시켜 상기 라이다(100)로 보내어, 상기 회전반사경(300)이 향하는 목표방향을 탐지하는 것을 특징으로 하는 전방향 라이다 장치를 이용한 라이다 데이터 모델링 방법에 있어서, 신호수신 단계(S10), 기준설정 단계(S20), 거리측정 단계(S30) 및 입체영상생성 단계(S40)를 포함한다.1, a method of modeling lattice data using an omnidirectional laddering device according to an embodiment of the present invention includes a ladder 100, a retroreflector 200, a rotating reflector 300, and a modeling unit And the laser beam emitted from the ladder 100 is reflected by the retroreflector 200 and transmitted to the rotating reflector 300. The laser beam reflected by the rotating reflector 300 passes through the target 10, The laser beam reflected or scattered by the rotary reflector 300 is reflected by the rotary reflector 300 and is transmitted to the retro-reflector 200. The retro-reflector 200 reflects the reflected laser beam and transmits the reflected laser beam to the rotary reflector 300 The method includes a signal receiving step (S10), a reference setting step (S20), a distance measuring step (S30), and a stereoscopic image sensing step (S30) And a generating step S40.

본 발명의 일 실시예에 따른 전방향 라이다 장치를 이용한 라이다 데이터 모델링 방법에 사용되는 전방향 라이다 장치에 대하여 도 1을 예로 설명하도록 한다.1 is a block diagram of an omnidirectional laddering apparatus used in a ladder data modeling method using an omnidirectional laddering apparatus according to an embodiment of the present invention.

라이다(100)는 레이저 펄스 빔을 생성하여 발사하는 레이저발광부(레이저 다이오드)(110)로부터 생성된 레이저(레이저 펄스 빔)를 발사하고, 반사 또는 산란되어 돌아와 레이저수광부(190)에 수광된 레이저를 분석하여 목표방향을 탐지하되, 상기 레이저발광부(110) 수 보다 레이저수광부(190)의 수가 더 많이 구비된다. The laser generator 100 generates a laser pulse beam and emits a laser (laser pulse beam) generated from a laser emitting unit (laser diode) 110 that emits the laser pulse beam. The laser beam is reflected or scattered to be received by the laser receiving unit 190 The target direction is detected by analyzing the laser, and the number of the laser light receiving units 190 is more than the number of the laser emitting units 110.

이는, 회전반사경(300)의 회전 수에 비해 많은 신호를 수집하기 위한 구성이다.This is a configuration for collecting a larger number of signals than the number of revolutions of the rotating mirror 300.

예를 들어, 레이저수광부(190)가 1 개 있는 라이다(100)가 3 번 회전하여 얻을 수 있는 데이터를 레이저수광부(190)가 3 개 있는 라이다(100)가 1 번 회전하여 얻을 수 있다.For example, data that can be obtained by three rotations of the laser 100 with one laser light-receiving unit 190 can be obtained by rotating the laser 100 100 times with three laser-receiving units 190 .

라이다(LIDAR, Light Detection And Ranging)(100)의 구성은 응용 분야에 따라 때로는 매우 복잡하게 구성되지만, 기본적인 구성은 레이저발광부(110), 레이저수광부(190), 레이저 검출부, 신호 수집 및 처리와 데이터를 송수신하기 위한 부분으로 단순하게 구분될 수 있다. Although the configuration of the LIDAR (Light Detection And Ranging) 100 is sometimes very complicated depending on the application field, the basic configuration includes the laser emitting unit 110, the laser light receiving unit 190, the laser detecting unit, And a part for transmitting and receiving data.

아울러 라이다(100)는 레이저 신호의 변조 방법에 따라 time-of-flight(TOF) 방식과 phase-shift 방식으로 구분될 수 있다. In addition, the laser 100 may be divided into a time-of-flight (TOF) method and a phase-shift method according to a modulation method of a laser signal.

TOF 방식은 레이저가 펄스 신호를 방출하여 측정 범위 내에 있는 물체들로부터의 반사 펄스 신호들이 수신기에 도착하는 시간을 측정함으로써 거리를 측정하는 것이 가능하다. The TOF method is capable of measuring the distance by measuring the time that the laser emits a pulse signal and the reflected pulse signals from objects within the measurement range arrive at the receiver.

Phase-shift 방식은 특정 주파수를 가지고 연속적으로 변조되는 레이저 빔을 방출하고 측정 범위 내에 있는 물체로부터 반사되어 되돌아 오는 신호의 위상 변화량을 측정하여 시간 및 거리를 계산하는 방식이다.The phase-shift method emits a continuously modulated laser beam with a specific frequency, and calculates the time and distance by measuring the amount of phase shift of the signal reflected back from the object within the measurement range.

레이저 광원은 250nm부터 11μm까지의 파장 영역에서 특정 파장을 가지거나 파장 가변이 가능한 레이저 광원들이 사용되며, 최근에는 소형, 저전력이 가능한 반도체 레이저 다이오드가 많이 사용된다. A laser light source is a laser light source having a specific wavelength or a variable wavelength in a wavelength range of 250 to 11 μm. Recently, a semiconductor laser diode capable of small size and low power is widely used.

특히, 레이저의 파장은 대기, 구름, 비 등에 대한 투과성과 eye-safety에 직접적인 영향을 준다. In particular, the wavelength of the laser has a direct impact on permeability and eye-safety for air, clouds, rain, and so on.

기본적으로 레이저 출력, 파장, 스펙트럼 특성, 펄스 폭 및 모양 등과 함께 수신기의 수신감도 및 다이내믹 레인지, 그리고 광학필터 및 렌즈의 특성이 라이다의 성능을 결정하는 주요 요인이다. Basically, the receiver sensitivity and dynamic range of the receiver, along with the laser output, wavelength, spectral characteristics, pulse width and shape, as well as the characteristics of the optical filter and the lens are key factors in determining the performance of the LDA.

이와 함께 수신기의 측정 각도를 나타내는 Field Of View(FOV), 측정 범위를 선택하기 위한 field stop, 레이저빔과 수신기의 FOV overlap 특성 등도 중요한 항목이다. 광속에 대하여 단위 데이터 수집을 위한 최소 시간은 거리 분해능(range resolution)을 결정하는 요인이며, 따라서 1m 이하의 거리 분해능을 위해서는 수 ns 이내의 데이터 수집 및 처리가 요구된다.In addition, the field of view (FOV) that represents the measurement angle of the receiver, the field stop to select the measurement range, and the FOV overlap characteristic of the laser beam and the receiver are also important items. The minimum time for collecting unit data for the beam speed is the factor that determines the range resolution, so data acquisition and processing within several ns is required for distance resolution of less than 1m.

이때, 상기 레이저발광부(110)는 콜리메이션 렌즈(Collimation Lens)를 장착하여 레이저의 평행성을 증가시킬 수 있다. At this time, the laser emitting unit 110 may be equipped with a collimation lens to increase the parallelism of the laser.

라이다(100)는 기상 관측 및 거리 측정을 목적으로 주로 연구되었으며, 최근에는 위성에서의 기상 관측, 무인 로봇 센서 및 3차원 영상 모델링을 위한 기술들이 연구된다. Lada (100) has been mainly studied for the purpose of meteorological observation and distance measurement. Recently, techniques for meteorological observation, unmanned robot sensor and 3D image modeling in satellite have been studied.

Elastic-backscatter lidar는 레이저 파장의 변화 없이 입자들의 운동량에 따라 backscattering되는 빛의 spectral broadening 특성을 이용하여 대기 중의 aerosol 및 구름의 특성 측정 등에 활용되는 기술이고,Elastic-backscatter lidar is a technique that is used to measure aerosol and cloud characteristics in the atmosphere using spectral broadening characteristics of backscattering light according to the momentum of particles without changing the laser wavelength.

Raman lidar는 분자 에너지 상태에 따라 분산되는 레이저 빛의 주파수 변화 및 Raman band 내의 세기 분포 분석을 통하여 대기 중의 수증기 및 온도 분포 등의 측정에 활용되는 기술이며,Raman lidar is a technique used for measurement of atmospheric water vapor and temperature distribution through analysis of frequency distribution of laser light scattered according to molecular energy state and intensity distribution in Raman band.

Differential-absorption lidar(DIAL)는 각기 다른 레이저 파장을 가지는 레이저 빔들에 대하여 측정 대상 물질의 흡수 차이를 이용하여 대기 오염물질 등의 농도 분포를 측정할 수 있는 기술이고,Differential-absorption lidar (DIAL) is a technology that can measure the concentration distribution of air pollutants by using the absorption difference of the measurement target material for laser beams having different laser wavelengths.

Resonance fluorescence lidar는 원자, 이온 또는 분자의 에너지 천이와 동일한 에너지를 가지는 레이저 빛에 대하여 동일 파장의 빛 또는 긴 파장의 빛을 방출하는 특성을 이용하여 중간권역 대기 중의 원자 및 이온 농도를 측정하는 기술이며,Resonance fluorescence lidar is a technique for measuring atomic and ionic concentrations in the medium region using laser light with the same energy as the energy transition of atoms, ions, or molecules, by emitting light of the same wavelength or longer wavelength ,

Doppler lidar는 Doppler 효과에 의한 레이저 빔의 미세한 주파수 변화를 측정하여 바람 등의 속도를 측정하는 기술이고,Doppler lidar is a technique to measure the speed of wind by measuring the minute frequency variation of the laser beam due to the Doppler effect.

Laser rangefinder는 물체로부터 반사되는 레이저의 수신 시간을 측정하여 거리를 측정하는 가장 간단한 형태의 라이다 기술이며, The laser rangefinder is the simplest form of Lada technology that measures the distance by measuring the time it takes to reflect a laser beam from an object.

Imaging lidar는 레이저 빔의 진행 방향에 대한 거리 정보를 포함하여 공간에 대한 영상 모델링이 가능한 기술로써 laser rangefinder 기술을 기반으로 point-scanning을 통하여 point cloud 정보를 수집하거나 광각의 flash-laser에 대하여 반사되는 레이저 빛을 다중 배열 수신소자를 통하여 수집함으로써 3차원 영상 구현이 가능한 기술이다.Imaging lidar is a technology capable of image modeling of space by including distance information on the direction of the laser beam. It can collect point cloud information through point-scanning based on laser rangefinder technology, It is a technology that can realize 3D image by collecting laser light through a multi-array receiving element.

앞에서 설명한 laser rangefinder가 1차원(1D) 스캐너에 해당한다면, 2D laser scanner는 일반적으로 회전 방식을 이용하여 레이저 빔의 진행 방향을 포함하는 특정 평면에서의 영상 정보를 수집한다. 시스템의 구성은 laser rangefinder와 같이 단일 레이저와 단일 수신소자로 구성될 수 있으며 회전을 위한 모터가 추가된다.If the laser rangefinder described above corresponds to a one-dimensional (1D) scanner, the 2D laser scanner generally collects image information from a specific plane, including the direction of the laser beam, using a rotation scheme. The system configuration can consist of a single laser and a single receiving element, such as a laser rangefinder, and a motor for rotation is added.

종래의 회전 방식을 이용한 2 차원 레이저 스캐너는 회전체 내부에 레이저와 수신소자가 구비되며, 모터의 회전에 의해 회전체와 함께 레이저와 수신소자가 회전되거나, 레이저 빔을 거울을 이용하여 모터의 회전축 방향에 대하여 90도로 꺾어 회전함으로써 2D 정보를 수집할 수 있다.A conventional two-dimensional laser scanner using a rotating system includes a laser and a receiving element inside the rotating body. The laser and the receiving element are rotated together with the rotating body by the rotation of the motor, and the laser beam is transmitted to the rotating shaft Direction to rotate by 90 degrees to collect 2D information.

2D laser scanner를 차량 등에 탑재하여 이동하면서 공간 정보를 스캔하면 컴퓨터를 통하여 3D 영상 구현이 가능해진다.When a 2D laser scanner is mounted on a vehicle and scanned for spatial information, a 3D image can be realized through a computer.

3D Flash Lidar는 현재 상용화 개발된 회전 방식의 3D laser scanner 기술은 광 시야각을 확보하는 데 유리하지만 수직 방향의 해상도가 낮고 보다 소형화하는 데 어려움이 있다.3D Flash Lidar is a commercially available 3D laser scanner technology, which is advantageous for securing a wide viewing angle, but has a low vertical resolution and difficulty in miniaturization.

3D Flash lidar는 단일 레이저 빔을 광 시야각으로 확장하여 조사하고 반사되는 레이저 빔을 다중 배열 수신 소자를 통하여 수신함으로써 일반적인 비디오 카메라와 같이 실시간 영상 정보를 수집하는 기술이다. 높은 해상도와 넓은 시야각을 위한 수신기가 필요하지만, 소형 집적화가 가능하다.3D Flash lidar is a technology that collects real-time image information like general video camera by irradiating a single laser beam to a wide viewing angle and receiving a reflected laser beam through a multi-array receiving device. A receiver for a high resolution and a wide viewing angle is required, but a small integration is possible.

상기에 다양한 라이다를 예로 들었으나, 본 발명이 이에 한정된 것은 아니며, 상기에서 예로 들지 않은 라이다를 활용할 수 있음은 물론이다.Although various ladder examples have been described above, the present invention is not limited thereto, and it is needless to say that the example ladder may be utilized.

그러나, 종래의 회전방식은 레이저발광부 및 레이저수광부가 회전하거나, 레이저발광부의 레이저가 발사되는 방향에 설치된 거울이 회전되어야 하기 때문에, 구조가 복잡해지는 문제점(전기를 필요로 하는 구성이 분산되기 때문에 발생되는 문제점)이 있어, 이를 해결하기 위해 본 발명은 역반사체(200)와 회전반사경(300)을 구비하되, 라이다(100)(레이저발광부(110)) 측에 회전반사경(300)이 회전 가능하도록 설치함으로써, 전기를 필요로 하는 구성을 한 쪽으로 몰아 설치할 수 있다. However, in the conventional rotation method, since the laser light emitting portion and the laser light receiving portion must be rotated or the mirror installed in the direction in which the laser of the laser light emitting portion is to be rotated, there is a problem that the structure becomes complicated In order to solve the problem, the present invention is characterized in that a rotating reflector 300 is provided on the side of the laser emitting unit 110 (laser emitting unit 110) By providing a rotatable structure, a structure requiring electricity can be installed to one side.

역반사체(200)는 상기 라이다(100)로부터 발사된 레이저를 레이저가 입사된 방향으로 반사시키되, 레이저가 입사된 경로와 레이저가 반사된 경로가 서로 다른 것을 특징으로 한다.The retroreflector 200 reflects the laser emitted from the ladder 100 in a direction in which the laser is incident, and the path through which the laser is incident and the path through which the laser is reflected are different from each other.

이는, 회전하여야 하는 회전반사경(300)을 라이다(100)(레이저발광부(110)) 측에 설치하기 위한 구성이다. This is a structure for mounting the rotating reflector 300 to be rotated on the side of the laser light emitting unit 110 (laser light emitting unit 110).

이때, 상기 역반사체(200)는 수직단면의 내측 형상이 반원 또는 삼각형 형상으로 반사면이 구비되는 것을 특징으로 할 수 있다.In this case, the retro-reflector 200 may have a semi-circular or triangular inner shape of a vertical section and a reflective surface.

즉, 상기 역반사체(200)는 반구형(단면 내측 형상이 반원), 아치형(단면 내측 형상이 반원), 원뿔형(단면 내측 형상이 삼각형) 또는 사각뿔형(단면 내측 형상이 삼각형) 등으로 형성될 수 있다.That is, the retroreflector 200 may be formed in a semi-spherical shape (semicircular inner shape in cross section), arcuate shape (semicircular inner shape is semicircular), conical shape (triangular inner shape in cross section) have.

상기에서 직선 및 삼각형으로 레이저발광부(110)가 구비된 예를 들었으나, 본 발명이 이에 한정된 것은 아니며, 다각형 등 다양한 형상으로 레이저발광부(110)를 구비할 수 있음은 물론이다.Although the laser emitting unit 110 is provided in a straight line and a triangle in the above description, the present invention is not limited thereto. It is needless to say that the laser emitting unit 110 may be provided in various shapes such as a polygon.

회전반사경(300)은 상기 역반사체(200)에 의해 반사되어 입사된 레이저를 반사시켜 목표방향으로 보내거나, 상기 목표방향으로부터 반사 또는 산란되어 입사된 레이저를 반사시켜 상기 역반사체(200)로 보내되, 모터(310)의 작동에 의해 회전된다.The rotating reflector 300 reflects the incident laser beam reflected by the retroreflector 200 and transmits it to the target direction or reflects or scatters the laser beam from the target direction and reflects the laser beam to the retroreflector 200 And is rotated by the operation of the motor 310.

상기 회전반사경(300)은 레이저 빔을 반사시켜 목표방향으로 보내기 위한 구성이다. The rotating mirror 300 reflects the laser beam and transmits the laser beam in the target direction.

이를 위해, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 라이다(100)가 일측 방향에서 타측 방향을 향하도록 일측 방향에 구비되고, 상기 역반사체(200)가 타측 방향에서 상기 라이다(100)를 향하도록 구비되며, 상기 회전반사경(300)이 상기 라이다(100)측 방향에 구비될 수 있다.For this, as shown in FIG. 1, the ladder 100 is provided in one direction so as to face the other direction from one side, and the retro-reflector 200 is provided in the other direction, And the rotary reflector 300 may be provided in the lateral direction of the ladder 100.

즉, 라이다(100)로부터 발사된 레이저가 상기 역반사체(200)에 최소 2 번 이상 반사되어 상기 라이다 측으로 보내면, 이를 회전반사경(300)이 반사시켜 목표방향으로 보낼 수 있다.That is, when the laser beam emitted from the ladder 100 is reflected at least twice on the retro-reflector 200 and transmitted to the ladder side, the rotary reflector 300 can reflect the laser beam toward the target direction.

모델링부(350)는 라이다(100)의 위치정보, 상기 라이다(100)의 목표방향정보 및 라이다(100)로부터 탐지된 신호를 근거로 모델링을 수행한다.The modeling unit 350 performs modeling based on the position information of the Raid 100, the target direction information of the Raid 100, and the signal detected from the Raid 100.

다음으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 전방향 라이다 장치를 이용한 라이다 데이터 모델링 방법을 도 2를 예로 설명하도록 한다.Next, a method for modeling Lidar data using an omni-directional Ladder device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

신호수신 단계(S10)는 상기 모델링부(350)가 상기 라이다(100)의 위치정보, 상기 라이다(100)의 목표방향정보 및 라이다(100)로부터 탐지된 신호를 수신받는다.In the signal receiving step S10, the modeling unit 350 receives the position information of the RL 100, the target direction information of the RL 100, and the signal detected from the RL 100.

즉, 모델링부(350)가 3차원 영상의 구현에 필요한 기본 정보들을 수신받는다.That is, the modeling unit 350 receives the basic information necessary for realizing the three-dimensional image.

기준설정 단계(S20)는 상기 모델링부(350)가 상기 신호수신 단계(S10)에서 수신받은 라이다(100)의 목표방향정보를 근거로 좌표 상 기준점을 설정한다.In the reference setting step S20, the modeling unit 350 sets the reference point on the basis of the target direction information of the RL 100 received in the signal receiving step S10.

여기서, 좌표는 공간좌표 또는 수직 거리 정보를 포함한 평면좌표 등이 될 수 있다.Here, the coordinates may be spatial coordinates or plane coordinates including vertical distance information, and the like.

즉, 상기 역반사체(200)가 발사된 레이저를 보내는 목표방향에서 어느 한 점을 좌표 상 기준점으로 설정하며, 좌표 상 기준점은 상기 라이다(100)의 중심 또는 상기 라이다(100)로부터 발사되는 어느 하나의 레이저가 될 수 있다. That is, the retroreflector 200 sets a point on a coordinate basis in a target direction to which the laser is emitted, and the coordinate-based reference point is set at the center of the laser 100 or the laser light 100 It can be any one of the lasers.

거리측정 단계(S30)는 상기 모델링부(350)가 상기 신호수신 단계(S10)에서 수신받은 라이다(100)로부터 탐지된 신호를 근거로 목표물 까지의 거리를 측정한다.The distance measuring step S30 measures the distance to the target based on the signal detected from the RL 100 received by the modeling unit 350 in the signal receiving step S10.

입체영상생성 단계(S40)는 상기 모델링부(350)가 상기 기준설정 단계(S20)에서 설정된 좌표 상 기준점을 중심으로, 상기 신호수신 단계(S10)에서 수신받은 라이다(100)의 목표방향정보 및 상기 거리측정 단계(S30)에서 측정된 목표물 까지의 거리를 적용하여 입체영상을 생성한다.The stereoscopic image generation step S40 may be performed by the modeling unit 350 based on the target direction information of the RL 100 received in the signal reception step S10, And a distance to the target measured in the distance measuring step S30 are applied to generate a stereoscopic image.

즉, 목표방향정보로 어느 방향을 측정하고자 하는지 알 수 있어 해당 방향의 좌표계를 적용할 수 있고, 해당 방향의 좌표계 상에서 기준점을 지정하면, 각각의 레이저가 측정한 목표물 까지의 거리에 해당되는 라이다 점군자료를 바탕으로 입체영상을 생성할 수 있다.That is, it is possible to know which direction is to be measured as the target direction information and to apply the coordinate system in the corresponding direction. If a reference point is designated on the coordinate system in the corresponding direction, the distance to the target measured by each laser is R Stereoscopic images can be generated based on point cloud data.

이때, 상기 복수의 레이저발광부(110)는 각각 서로 다른 특징(파장)의 레이저를 발광하는 것을 특징으로 하며,Here, the plurality of laser emitting units 110 emit laser beams having different characteristics (wavelengths)

상기 입체영상생성 단계(S40)는 레이저가 상기 라이다(100)에서 발사되는 위치 및 좌표 상 기준점을 중심으로 레이저의 특징(파장)에 따른 각각의 레이저발광부(110)의 좌표 상 상대위치를 적용하여 입체영상을 생성하는 것을 특징으로할 수 있다.The stereoscopic image generation step S40 may include generating a stereoscopic image based on a position of the laser emitted from the laser light source 100 and a relative position on the coordinate of the laser light emitting unit 110, To generate a stereoscopic image.

이는, 동시에 여러 변수를 측정해야 할 경우 한 번에 여러 변수를 측정할 수 있는 데이터를 수집하거나, 동시에 다수의 레이저가 발사되기 때문에 발생되는 오작동을 줄이기 위함이다.This is to collect data that can measure multiple variables at the same time when multiple variables are measured at the same time, or to reduce the malfunction caused by multiple laser firing at the same time.

즉, 레이저가 상기 라이다(100)에서 발사되는 위치별로 레이저의 특징(파장)이 다르기 때문에, 특정 파장의 레이저가 수신된 레이저수광부(190)가 어떤 레이저를 수신하였는지 확인이 가능하여 오작동을 줄일 수 있다.That is, since the characteristic (wavelength) of the laser differs depending on the position at which the laser is emitted from the laser diode 100, it is possible to check which laser the laser diode 190 received by the laser of the specific wavelength has received, .

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 전방향 라이다 장치의 라이다(100)에서 레이저가 발사되는 위치는 (도 3의 (A) 참조) 또는 다각형(도 3의 (B) 참조) 형상으로 배치된 것을 특징으로 할 수 있다.3, the position where the laser is fired in the ladder 100 of the omnidirectional laddering device according to the embodiment of the present invention (see (A) of Fig. 3) or the polygon B) of the first embodiment.

도 3의 (A) 경우, 일렬로 정렬된 데이터를 얻을 수 있고,3 (A), data aligned in a line can be obtained,

도 3의 (B) 경우, 레이저를 발사하는 시간을 조절하면 일렬로 정렬된 데이터 뿐 아니라 마름모꼴로 정렬된 데이터도 얻을 수 있다.In FIG. 3 (B), when the laser emission time is adjusted, not only data arranged in a line but also data arranged in a diamond shape can be obtained.

상기에서 직선 및 삼각형으로 레이저발광부(110)가 구비된 예를 들었으나, 본 발명이 이에 한정된 것은 아니며, 톱니무늬 등 다양한 형상으로 레이저발광부(110)를 구비할 수 있음은 물론이다.Although the laser emitting unit 110 is provided in a straight line and a triangle in the above description, the present invention is not limited thereto. Needless to say, the laser emitting unit 110 may be provided in various shapes such as sawtooth patterns.

도 4 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 전방향 라이다 장치의 상기 라이다(100)는 입사된 레이저를 2 방향으로 분할하는 빔분할기(120) 및 레이저를 반사시키는 고정반사경(130)을 포함하며, 상기 빔분할기(120) 또는 고정반사경(130)은, 상기 레이저발광부(110)로부터 발사된 레이저를 상기 역반사체(200)로 안내하고, 상기 역반사체(200)로부터 입사된 레이저를 상기 레이저수광부(190)로 안내하되, 레이저가 일 방향으로 향하도록 구비된 것을 특징으로 하며,4 to 5, the ladder 100 of the omnidirectional ladder device according to an embodiment of the present invention includes a beam splitter 120 for dividing an incident laser into two directions, Wherein the beam splitter 120 or the fixed reflector 130 guides the laser emitted from the laser emitting unit 110 to the retroreflector 200, 200 to the laser light receiving unit 190, and the laser is directed in one direction,

상기 입체영상생성 단계(S40)는 레이저가 상기 라이다(100)에서 발사되는 위치 및 좌표 상 기준점을 중심으로 레이저의 특징(파장)에 따른 각각의 레이저발광부(110)의 좌표 상 상대위치를 적용하여 입체영상을 생성하는 것을 특징으로 할 수 있다.The stereoscopic image generation step S40 may include generating a stereoscopic image based on a position of the laser emitted from the laser light source 100 and a relative position on the coordinate of the laser light emitting unit 110, To generate a stereoscopic image.

즉, 레이저가 상기 라이다(100)에서 발사되는 위치별로 레이저의 특징(파장)이 다르기 때문에, 특정 파장의 레이저가 수신된 레이저수광부(190)가 어떤 레이저를 수신하였는지 확인이 가능하여 오작동을 줄일 수 있다.That is, since the characteristic (wavelength) of the laser differs depending on the position at which the laser is emitted from the laser diode 100, it is possible to check which laser the laser diode 190 received by the laser of the specific wavelength has received, .

빔분할기(120)로 빔 스플리터(Beam Splitter)를 사용할 수 있다. 빔 스플리터는 입사(入射) 광선속(光線束)을 둘로 나누는 광학 소자로, 간섭계 등에 쓰인다. 보통은 반투명 거울을 지칭하는 경우가 많다. 결정의 복굴절성을 이용하여 진동 방향이 서로 수직인 2개의 사출광(射出光)을 얻는 사바르판이나 월라스톤 프리즘 등도 일종의 빔 스플리터이다. 또한, 회절 격자나 프레넬 대판(帶板), 확산판 등이 빔 스플리터로 쓰이는 경우도 있다.The beam splitter 120 may use a beam splitter. A beam splitter is an optical element that divides an incident light beam (light beam) into two, and is used in an interferometer or the like. Usually, translucent mirrors are often referred to. Saber plate or Wallace Stone prism, which obtains two outgoing lights (emission light) whose directions of oscillation are perpendicular to each other by using birefringence of crystals, is also a kind of beam splitter. Also, a diffraction grating, a Fresnel plate, a diffuser plate, or the like may be used as a beam splitter.

이때, 상기 레이저발광부(110)로부터 발사된 레이저를 분할하는데 사용되는 빔분할기(120)는 N - 1(도 4 참조) 또는 N(도 5 참조) 개(여기서 N은 분할하고자 하는 빔의 수)의 수가 구비되는 것을 특징으로 할 수 있다. 4) or N (see FIG. 5), where N is the number of beams to be divided (see FIG. 4), and the beam splitter 120 used to split the laser emitted from the laser emitting unit 110, ) Are provided.

상기 레이저발광부(110)로부터 발사된 레이저를 2 방향으로 분할하는 빔분할기(120)를 하나 또는 복수 사용하여 레이저를 분할하는 것은, 동시에 여러 변수를 측정해야 할 경우 한 번에 여러 변수를 측정할 수 있는 데이터를 수집하거나, 동시에 다수의 레이저가 발사되기 때문에 발생되는 오작동을 줄이기 위함이다.The use of one or a plurality of beam splitters 120 for dividing the laser emitted from the laser emitting unit 110 in two directions divides the laser when several parameters are simultaneously measured, And to reduce the malfunction caused by the simultaneous emission of multiple lasers at the same time.

도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 전방향 라이다 장치의 상기 라이다(100)는 상기 라이다(100)로부터 상기 역반사체(200)로 향하는 레이저 수의 정수배가 되도록 레이저수광부(190)를 구비하며, 입사된 레이저를 2 방향으로 분할하는 빔분할기(120) 및 레이저를 반사시키는 고정반사경(130)을 포함하고, 상기 빔분할기(120) 및 고정반사경(130)중 일부는, 상기 레이저발광부(110)로부터 발사된 레이저를 상기 역반사체(200)로 안내하고, 상기 빔분할기(120) 및 고정반사경(130)중 일부는, 상기 역반사체(200)로부터 입사된 레이저를 복수로 분할하여 상기 레이저수광부(190)로 안내하되, 레이저가 일 방향으로 향하도록 구비된 것을 특징으로 하며,6, the ladder 100 of the omnidirectional laddering device according to an embodiment of the present invention may be formed to have an integral multiple of the laser number from the ladder 100 to the retroreflector 200 And a beam splitter 120 for splitting the incident laser in two directions and a fixed mirror 130 for reflecting the laser beam. The beam splitter 120 and the fixed mirror 130 Some of the beam splitter 120 and the fixed reflector 130 guide the laser emitted from the laser emitting unit 110 to the retroreflector 200, Characterized in that the laser is divided into a plurality of parts and guided to the laser light receiving part (190), the laser being directed in one direction,

상기 입체영상생성 단계(S40)는 레이저가 상기 라이다(100)에서 발사되는 위치 및 좌표 상 기준점을 중심으로 레이저의 특징(파장)에 따른 각각의 레이저발광부(110)의 좌표 상 상대위치를 적용하여 입체영상을 생성하는 것을 특징으로 할 수 있다.The stereoscopic image generation step S40 may include generating a stereoscopic image based on a position of the laser emitted from the laser light source 100 and a relative position on the coordinate of the laser light emitting unit 110, To generate a stereoscopic image.

즉, 레이저가 상기 라이다(100)에서 발사되는 위치별로 레이저의 특징(파장)이 다르기 때문에, 특정 파장의 레이저가 수신된 레이저수광부(190)가 어떤 레이저를 수신하였는지 확인이 가능하여 오작동을 줄일 수 있다.That is, since the characteristic (wavelength) of the laser differs depending on the position at which the laser is emitted from the laser diode 100, it is possible to check which laser the laser diode 190 received by the laser of the specific wavelength has received, .

상기 역반사체(200)로부터 입사된 레이저를 복수로 분할하여 상기 레이저수광부(190)로 안내하는 것은, 동시에 여러 변수를 측정해야 할 경우 한 번에 여러 변수를 측정할 수 있는 데이터를 수집하기 위함이다.The purpose of dividing the laser incident from the retroreflector 200 into a plurality of laser beams and guiding the laser beams to the laser light receiving unit 190 is to collect data capable of measuring a plurality of parameters at a time when a plurality of parameters are measured simultaneously .

이때, 상기 입체영상생성 단계(S40)는 일정 수(도 6을 예로 들면 위에서부터 2 개의 레이저수광부(190)를 한 세트로 사용하기 때문에 2 개가 됨)의 레이저수광부(190)로부터 각각 왕복 비행시간(TOF) 정보를 산출하고, 상기 복수의 왕복 비행시간(TOF) 정보를 비교하여 동일하면 해당 왕복 비행시간(TOF) 정보를 유효 왕복 비행시간(TOF) 정보로 판단하고, 유효 왕복 비행시간(TOF) 정보를 이용하여 입체영상을 생성하는 것을 특징으로 할 수 있다.At this time, the stereoscopic image generation step S40 may be performed by a laser light receiving unit 190 of a predetermined number (for example, two laser light receiving units 190 are used as one set from the top in FIG. 6) (TOF) information, compares the plurality of round trip time (TOF) information, determines the round trip time (TOF) information as effective round trip time (TOF) information, ) Information to generate a stereoscopic image.

이는, 노이즈를 줄여 오작동을 줄이기 위함이며 이에 대하여 자세히 설명하도록 한다.This is to reduce the noise and reduce the malfunction.

이때, 상기 레이저수광부(190)는 가이거 모드 어밸런치 광다이오드(GmAPD: Geiger-mode Avalanche PhotoDiode)를 사용할 수 있으며, 이 TOF는 TDC(Time-to-Digital Converter) 변환기를 통하여 신호처리시스템으로 전송되어 거리 정보들로 변환되고, 이를 통해 이차원 또는 3차원 영상을 획득할 수 있다.At this time, the laser light receiving unit 190 may use a Geiger-mode Avalanche PhotoDiode (GmAPD), which is transmitted to a signal processing system through a TDC (Time-to-Digital Converter) Distance information, thereby obtaining a two-dimensional or three-dimensional image.

왕복 비행시간(TOF: Time Of Fly)은 다음 수학식을 통하여 거리정보로 변환된다. The time of flight (TOF) is converted into distance information by the following equation.

Figure 112016058409120-pat00006
Figure 112016058409120-pat00006

여기서, c는 3×108m/s이고, TOF는 왕복 비행시간이다.Where c is 3 x 10 8 m / s and TOF is the round trip time.

전방향 라이다 장치는 측정된 TOF 데이터들을 이용하여 별도의 영상처리 없이, 목표물(10)까지의 거리 정보를 산출함으로써 노이즈가 거의 없는 2차원 또는 3차원 영상으로 변환할 수 있다. 이에 따라 2차원 또는 3차원 영상이 가시화되며, 노이즈를 제거하는 알고리즘을 적용하여 노이즈를 제거할 수 있다. 물론, 이를 위해 마이크로프로세서, 프로그램 및/또는 소프트웨어 데이터를 저장하는 메모리, 하드디스크, 처리된 영상을 표시하는 표시장치 등이 구비될 수 있다. The omnidirectional LIDAR apparatus can convert the two-dimensional or three-dimensional image having almost no noise by calculating the distance information to the target 10 without performing additional image processing using the measured TOF data. Accordingly, a two-dimensional or three-dimensional image is visualized, and noise can be removed by applying an algorithm for removing noise. Of course, a memory for storing a microprocessor, program and / or software data, a hard disk, a display device for displaying a processed image, and the like may be provided.

이때, 표적 검출 확률(target detection probability)과 거짓 경보 확률(false-alarm probability)을 이론적으로 비교할 수 있다.At this time, the target detection probability and the false-alarm probability can be theoretically compared.

2003년에 Applied Optics, Vol. 42, Issue 27, pp. 5388-5398 에 등재된 “Detection and false-alarm probabilities for laser radars that use Geiger-mode detectors" 와 2010년에 Japanese Journal of Applied Physics, Vol. 49, 026601에 등재된 ”Time-of-flight analysis of three-dimensional imaging laser radar using a Geiger-mode avlanche photodiode"와 2010년에 Current Applied Physics, Vol. 10에 등제된 "Systematic experiments for proof of Poisson statistc on direct-detection laser radar using Geiger mode avalanche photodiode"에 따르면, 가이거 모드 광다이오드(GmAPD)의 전기 신호 발생 확률은 근사적으로 포와송 통계(Poisson statistics)를 따른다.In 2003, Applied Optics, Vol. 42, Issue 27, pp. Quot; Time-of-flight analysis of three ", entitled " Detection and false-alarm probabilities for laser radars that use Geiger-mode detectors " -dimensional imaging laser radar using a Geiger-mode avlanche photodiode ", and Current Applied Physics, Vol. According to the "Geiger mode avalanche photodiode," the probability of electrical signal generation in a Geiger-mode photodiode (GmAPD) is approximately proportional to Poisson statistics, .

레이저수광부(190)에 도달하는 목표물(10)로부터 반사 또는 산란되어 수집된 레이저로 발생하게 되는 평균 1차 전자(primary electrons)의 생성률과 노이즈들에 의하여 발생하는 평균 1차 전자(primary electrons)의 생성률을 나타내면 도 7과 같다. The generation rate of the primary electrons generated by the collected laser light reflected or scattered from the target 10 reaching the laser light receiving unit 190 and the average primary electrons generated by the noises The generation rate is shown in FIG.

도 7을 참조하면, SPE(420)는 레이저수광부(190)에 수집되는 레이저 펄스 빔에 의하여 발생하는 평균 Primary electrons의 생성률, NPE는 노이즈들에 의하여 발생하는 평균 1차 전자(Primary electrons)의 생성률, RPE는 그 두 생성률의 합이며, 그들의 관계는 다음과 같이 나타낼 수 있다. 여기서 NPE(410)는 일정하고 SPE는 time bin number(400) 축 중 한 개의 time bin에 구속되어있다고 가정한다. 여기서, 이들의 관계식은 다음식과 같이 나타낼 수 있다. Referring to FIG. 7, the S PE 420 is a generation rate of average primary electrons generated by the laser pulse beam collected in the laser light receiving unit 190, N PE is the average primary electrons generated by the noise, R PE is the sum of the two production rates, and their relationship can be expressed as follows. Where N PE 410 is constant and S PE is constrained to one time bin of the time bin number (400) axis. Here, these relational expressions can be expressed by the following formulas.

Figure 112016058409120-pat00007
Figure 112016058409120-pat00007

이때의 i번째 time bin에서 1차 전자(Primary electron)가 생성될 확률, 즉 전기 신호가 발생할 확률은 포와송 통계(Poisson statistics)를 이용하여 다음식과 같이 나타낼 수 있다.The probability that the primary electron will be generated in the i-th time bin at this time, that is, the probability that the electric signal will be generated, can be expressed as Poisson statistics.

Figure 112016058409120-pat00008
Figure 112016058409120-pat00008

목표물이 j번째 time bin에 위치하고 있는 상황에서 한 개의 레이저수광부(190)를 이용하여 계산된 표적 검출 확률(target detection probability)과 거짓 경보 확률(false-alarm probability)은 다음식과 같이 주어진다.Target detection probability and false-alarm probability calculated using one laser light receiver 190 in the situation where the target is located at the jth time bin are given by the following equations.

Figure 112016058409120-pat00009
Figure 112016058409120-pat00009

Figure 112016058409120-pat00010
Figure 112016058409120-pat00010

그리고 두 개의 레이저수광부(190)를 빔 분할기와 함께 사용한 경우의 각각에서의 표적 검출 확률(target detection probability)은 다음식과 같다.The target detection probability in each of the two laser light receiving units 190 and the beam splitter is expressed by the following equation.

Figure 112016058409120-pat00011
Figure 112016058409120-pat00011

Figure 112016058409120-pat00012
Figure 112016058409120-pat00012

(여기서, SPE는 레이저 펄스 빔에 의해 생성되는 평균 1차 전자의 생성률, NPE는 노이즈에 의해 생성되는 평균 1차 전자의 생성률이고, RPE(t) = SPE(t) + NPE(t)임)R PE (t) = S PE (t) + N PE (t) where S PE is the rate of generation of the average primary electrons generated by the laser pulse beam, N PE is the rate of generation of the average primary electrons generated by noise, (t)

위 수학식 6 및 7에 AND 게이트(도 2의 250)를 적용하면, 표적 검출 확률(target detection probability)은 다음식과 같이 얻을 수 있다.When the AND gate (250 in FIG. 2) is applied to the above Equations (6) and (7), the target detection probability can be obtained as follows.

Figure 112016058409120-pat00013
Figure 112016058409120-pat00013

또한, 오작동 확률(false alarm probability)은 다음식과 같이 얻을 수 있다.Also, a false alarm probability can be obtained by the following equation.

Figure 112016058409120-pat00014
Figure 112016058409120-pat00014

본 발명의 일 실시예에 따른 전방향 라이다 장치는 상기 오작동 확률이 허용범위 내로 유지되도록, 한 지점의 반사 또는 산란된 광을 수광하는 레이저수광부(190)의 일정 수를 적용하는 것을 특징으로 할 수 있다.The omnidirectional laddering device according to an embodiment of the present invention is characterized in that a certain number of laser light receiving portions 190 for receiving light reflected or scattered at one point is applied so that the probability of malfunction is kept within an allowable range .

레이저수광부(190)를 한 개 운용하는 경우와 두 개 운용하는 경우에 대하여 NPE와 SPE를 바꿔가면서 표적 검출 확률과 거짓 경보 확률을 계산한 결과가 도 8 내지 10에 나타나 있다. 이때, 2μs의 게이트 시간(gate time)과 1ns의 time bin의 경우를 가정하고, 각각 10m, 150m, 290m에 위치한 목표물에 대하여 계산하였다.The results of calculating the target detection probability and the false alarm probability while switching between N PE and S PE for the case of operating one laser light receiving unit 190 and the case of operating two laser light receiving units 190 are shown in FIGS. At this time, assuming a gate time of 2 μs and a time bin of 1 ns, it is calculated for targets located at 10 m, 150 m, and 290 m, respectively.

도 8은 목표물이 10m 거리에 위치한 경우(500 내지 520)로써, NPE 값이 10kHz에서 1000kHz까지 변하는 동안 한 개의 가이거 모드 광다이오드(GmAPD)의 경우 거짓 경보 확률(505)이 0.1%~86.6%까지 나타나는 반면에 두 개의 GmAPD의 경우 거짓 경 확률(507)이 1.6*10-7%~1.6*10-3% 나타나는 것을 확인할 수 있다. 8 shows a false alarm probability 505 of 0.1% to 86.6% for one Geiger mode photodiode (GmAPD) while the N PE value changes from 10 kHz to 1000 kHz when the target is located at a distance of 10 m (500 to 520) , Whereas the false-worse probability (507) for the two GmAPDs is 1.6 * 10-7% ~ 1.6 * 10-3%.

일반적으로 표적 검출 확률(target detection probability)은 SPE가 증가함에 따라 증가하는 것을 확인할 수 있으며 두 개의 레이저수광부(190)의 경우 표적 검출 확률(503)은 SPE가 20 이하인 영역에서는 한 개의 레이저수광부(190)의 경우 표적 검출 확률(501) 보다 절반 정도 작은 것을 확인할 수 있다. In general, the target detection probability increases with increasing S PE . In the case of the two laser light receiving units 190, the target detection probability 503 is one laser light receiving unit in the region where S PE is 20 or less (190) is about half that of the target detection probability (501).

이것은 레이저 펄스 빔의 에너지가 빔분할기(120)에서 반으로 나뉘어져서 각각의 레이저수광부(190)로 향하기 때문이다. 이것은 false-alarm probability을 줄이는 대신 발생하는 일종의 상충관계이다.This is because the energy of the laser pulse beam is divided in half at the beam splitter 120 and directed to each of the laser light receiving portions 190. This is a trade-off that occurs instead of reducing the false-alarm probability.

도 9는 목표물이 150m 거리에 위치한 경우(600 내지 620)로, NPE 값이 10kHz에서 1000kHz까지 변하는 동안 한 개의 레이저수광부(190)의 경우는 false-alarm probability가 2.0%~86.4%까지 나타나는 반면에 두 개의 레이저수광부(190)의 경우는 2.5*10-7%~2.0*10-2% 나타나는 것을 확인할 수 있다. 9 shows a case where the target is located at a distance of 150 m (600 to 620). In the case of one laser light receiver 190 while the N PE value changes from 10 kHz to 1000 kHz, a false-alarm probability is shown from 2.0% to 86.4% In the case of the two laser light receiving portions 190, 2.5 * 10-7% ~ 2.0 * 10-2%.

여기서도 SPE가 20 이하인 영역에서는 한 개의 레이저수광부(190)의 경우보다 두 개의 레이저수광부(190)의 경우가 절반 정도 작게 나타나는 상충관계가 나타나는 것을 확인할 수 있다.Here again, in the region where the S PE is 20 or less, it can be seen that there is a trade-off in which the two laser light-receiving portions 190 are about half as small as the case of one laser light-receiving portion 190.

도 10은 목표물이 290m 거리에 위치한 경우(700 내지 720)로, NPE 값이 10kHz에서 1000kHz까지 변하는 동안 한 개의 레이저수광부(190)의 경우는 false-alarm probability가 2.0%~86.4%까지 나타나는 반면에 두 개의 레이저수광부(190)의 경우는 4.8*10-6%~2.2*10-2% 나타나는 것을 확인할 수 있다. 10 shows a case where the target is located at a distance of 290 m (700 to 720). In the case of one laser light receiver 190 while the N PE value changes from 10 kHz to 1000 kHz, a false-alarm probability is shown from 2.0% to 86.4% In the case of the two laser light-receiving portions 190, it is 4.8 * 10-6% ~ 2.2 * 10-2%.

여기서도 SPE가 20 이하인 영역에서는 한 개의 레이저수광부(190)의 경우보다 두 개의 레이저수광부(190)의 경우가 절반 정도 작게 나타나는 상충관계가 나타나는 것을 확인할 수 있다.Here again, in the region where the S PE is 20 or less, it can be seen that there is a trade-off in which the two laser light-receiving portions 190 are about half as small as the case of one laser light-receiving portion 190.

도 11 에서는 노이즈 발생율(NPE) 이 5MHz, 도 9에서는 9.5MHz 일 때, 1개의 레이저수광부(190)로 구현된 경우와 2개의 레이저수광부(190)로 구현된 경우의 비교를 위하여, 목표물(10)로부터 산란된 레이저 펄스 빔에 의해 발생하는 1차 전자(primary electron)의 개수(SPE_tot)에 따른 표적 검출 확률(target detection probability)과 거짓 경보 확률(false-alarm probability)에 대한 실험 결과 그래프를 나타내고 있다. 물체는 검출기로부터 15m에 위치하고 있으며, 데이터 처리 시, 게이트 시간(gate time)은 100ns, time bin은 3ns로 하였다. 도 11의 경우, 한 개의 레이저수광부(190)의 경우 거짓 경보 확률(505)이 23%~37%까지 나타나는 반면에 두 개의 레이저수광부(190)의 경우 거짓 경 확률(507)이 0.09%~0.1% 나타나는 것을 확인할 수 있다. 도 12의 경우, 한 개의 레이저수광부(190)의 경우 거짓 경보 확률(505)이 38%~58%까지 나타나는 반면에 두 개의 레이저수광부(190)의 경우 거짓 경 확률(507)이 0.3%~0.4% 나타나는 것을 확인할 수 있다11, in order to compare the case where the noise occurrence rate (N PE ) is 5 MHz and the case where it is implemented by one laser light receiving section 190 and the case where two laser light receiving sections 190 are implemented when the laser light receiving section 190 is implemented, The experimental results for the target detection probability and the false-alarm probability according to the number of primary electrons (S PE _tot) generated by the laser pulse beam scattered from the target FIG. The object is located 15 m from the detector. The gate time and the time bin are 100 ns and 3 ns, respectively, for data processing. 11, the false alarm probability 505 is 23% to 37% in the case of one laser light receiver 190, while the false alarm 507 is 0.09% to 0.1% in the case of the two laser light receiver 190. [ %. 12, the false alarm probability 505 is 38% to 58% in the case of one laser light receiver 190 while the false alarm 507 is 0.3% to 0.4% in the case of the two laser light receiver 190. [ % Can be seen

도 13은 본 발명의 두 개의 레이저수광부(190) 일실시예에 따라 노이즈 발생율(NPE)이 12MHz 일 때,1개의 레이저수광부(190)로 구현된 경우와 2개의 레이저수광부(190)로 구현된 경우의 비교를 위하여 촬영한 3차원 영상이다. 물체는 철제 상자이고 스캐닝을 통해 256×256 픽셀의 영상을 획득하였다. 결과를 보면, 도13의 (a)에 도시된 바와 같이 1개의 레이저수광부(190)로 구현된 경우 false-alarm probability가 46.9%인 반면, 도13의 (b)에 도시된 바와 같이 2 개의 레이저수광부(190)를 운용하는 경우 false-alarm probability가 0.0092% 이하로 유지되는 것을 확인할 수 있다. 2개의 레이저수광부(190)를 운용하는 경우 false-alarm probability가 5,097 배 적게 측정되었다.13 is a diagram illustrating a case where the laser light receiving unit 190 according to one embodiment of the present invention is implemented with one laser light receiving unit 190 when the noise generation rate (NPE) is 12 MHz, Dimensional images taken for comparison. The object was an iron box and the image of 256 × 256 pixels was obtained through scanning. As shown in FIG. 13 (a), the false-alarm probability is 46.9% when implemented with one laser light receiving unit 190, It can be confirmed that the false-alarm probability is maintained at 0.0092% or less when the light-receiving unit 190 is operated. The false-alarm probability was measured 5,097 times less when the two laser light-receiving portions 190 were operated.

도 14에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 전방향 라이다 장치를 이용한 라이다 데이터 모델링 방법은 표면형상화 단계(S50), 3차원모델링 단계(S60), 경량화 단계(S70)를 더 포함할 수 있다.As shown in FIG. 14, the LIDAR data modeling method using an omnidirectional Ladder device according to an embodiment of the present invention includes a surface shaping step S50, a three-dimensional modeling step S60, and a lightening step S70 .

표면형상화 단계(S50)는 상기 모델링부(350)가 상기 입체영상생성 단계(S40)에서 생성된 입체영상의 표면형상화를 수행한다.In the surface shaping step S50, the modeling unit 350 performs surface shaping of the stereoscopic image generated in the stereoscopic image generating step S40.

표면형상화는 하나의 객체로 추정되는점과 점 사이를 채워 진행할 수 있다.Surface modeling can proceed by filling in between points and points that are estimated as one object.

이때, 상기 표면형상화 단계(S50)는 선형보간법을 이용하여 표면형상화를 수행하는 것을 특징으로 할 수 있다.At this time, the surface shaping step (S50) may be performed by surface-shaping using a linear interpolation method.

즉, 라이다 점군 자료로 이루어진 입체영상을 선형 보간법(Linear Interpolation)을 이용하여 격자구조의 라이다 그리드로 변환하면서 표면형상화를 진행하여 격자 구조인 디지털 표면 모델(DSM: Digital Surface Model)을 생성할 수 있다.That is, a stereoscopic image composed of Rida point cloud data is converted into a lattice grid of lattice structure by linear interpolation, and the surface is shaped to generate a digital surface model (DSM) .

또한, 상기 표면형상화 단계(S50)는 모폴로지 필터링 알고리즘을 이용한 보정을 수행하여 표면형상화를 수행하는 것을 특징으로 할 수 있다.In addition, the surface shaping step S50 may be performed by performing correction using a morphology filtering algorithm to perform surface shaping.

외부 진동, 노이즈 등으로 인해서 표면형상화 작업에 한계가 있을 수 있으나, 표면형상화가 이루어지지 않은 빈 공간은 모폴로지 필터링 알고리즘 중의 하나인 닫기(Closing) 알고리즘을 적용하면 빈 공간을 매워주는 보정을 할 수 있다. Although there are some limitations on the surface shaping operation due to external vibration, noise, etc., the empty space in which the surface is not formed can be corrected by using a closing algorithm, which is one of the morphology filtering algorithms, .

상기에서 모폴로지 필터링 알고리즘을 예로 들었으나, 본 발명이 이에 한정된 것은 아니며, 메디안 필터링(Median Filtering) 등을 이용하는 것도 가능하다.Although the morphology filtering algorithm has been described above, the present invention is not limited to this, and it is also possible to use median filtering.

또한, 표면형상화 시 발생된 지그재그(zigzag) 패턴을 없애기 위해서 팔리노미얼 방정식 기법을 사용하여 스무딩 시키는 것을 특징으로 할 수 있다. In order to eliminate the zigzag pattern generated in the surface shaping, smoothing can be performed using the Pallnomial equation technique.

3차원모델링 단계(S60)는 상기 모델링부(350)가 상기 표면형상화 단계(S50)에서 수행된 표면형상화 결과를 동일 객체별로 레이어를 분류하여 3차원 모델링 시켜 3차원 모델링 영상을 생성한다.In the three-dimensional modeling step (S60), the modeling unit (350) classifies the surface shape results obtained in the surface shaping step (S50) by layers of the same objects, and performs three-dimensional modeling to generate a three-dimensional modeling image.

객체별 분류는 클러스터링 알고리즘 등을 이용할 수 있다. 이때, 클러스터링 알고리즘으로 ISODATA(Iterative Self_Organizing Data Analysis) 클러스터링 알고리즘을 이용할 수 있다. Classification by object can use clustering algorithm. At this time, an ISODATA (Iterative Self-Organizing Data Analysis) clustering algorithm can be used as a clustering algorithm.

이때, 상기 3차원모델링 단계(S60)의 딜레노이 삼각형 구조로 변환 후 각 삼각형들이 가지는 수직벡터의 차이 값들을 이용하여 외곽선을 추출하는 백터베이스드메쏘드(Vector-Based Method) 또는 외곽선 추출에 이용되는 에리어베이스트메쏘드(Area Based Method)를 이용하여 외곽선을 추출하고 이를 근거로 동일 객체별로 레이어를 분류하여 3차원 모델링 영상을 생성하는 것을 특징으로 할 수 있다.In this case, a vector-based method for extracting an outline using the difference values of the vertical vectors of the respective triangles after the transformation into the delineo triangle structure of the three-dimensional modeling step (S60) The 3D modeling image is generated by extracting outlines using an Area Based Method and classifying the layers by the same objects based on the extracted outlines.

백터베이스트메쏘드는 특정 객체의 굴곡과 관계없이 경계선을 추출할 수 있다는 장점이 있다.The vector-based method has the advantage of extracting boundaries regardless of the bend of a specific object.

에리어베이스트메쏘드는 점군 집단의 외곽선을 추출하는 콘벡스헐(Convex Hull) 알고리즘을 변형한 방법으로, 써칭윈도우(searching window)를 이용하여 써칭윈도우 안에 들어가는 주위 점들을 찾은 뒤, 써칭윈도우 중앙에 위치하는 점과 주위 점들 간의 이루는 방위각(azimuth)의 크기가 작은 점들을 찾아서 중앙 점과 연결하여 에지를 형성하며, 점군 자료의 경계선을 찾는 방법(Boundary Tracing Method)이다. 에리어베이스트메쏘드를 이용하여 둑마루판을 구성하는 여러 점들 중에서 외곽선을 구성하는 점들을 찾아 연결하여 외곽선을 추출 할 수 있다. The area-based method is a modification of the Convex Hull algorithm that extracts the outline of a point group. Using the searching window, it finds the surrounding points in the search window, (Boundary Tracing Method) is a method of finding the small azimuth points between the points and the surrounding points and connecting them to the center point to form an edge and finding the boundary line of the point cloud data. By using the area base method, outline can be extracted by connecting and connecting the points constituting the outline among the points constituting the dirt floor board.

상기에서 백터베이스트메쏘드 및 에리어베이스트메쏘드를 예로 들었으나, 본 발명이 이에 한정된 것은 아니며, 모디파이드컨벅스헐(Modified Convex Hull) 알고리즘 등을 이용하여 외곽선을 추출하는 것도 가능함은 물론이다.Although the vector-based method and the area-based method are described above, the present invention is not limited thereto. It is needless to say that the outline may be extracted by using a modified convolution algorithm.

외곽선 추출 이후에는 선형 일반화(Line Generalization) 알고리즘을 이용하여 스무딩 작업을 할 수 있다.After the outline extraction, the smoothing operation can be performed using a linear generalization algorithm.

경량화 단계(S70)는 상기 모델링부(350)가 상기 레이어분류 단계(S60)에서 생성된 3차원 모델링 영상에서 분류된 레이어 별로 데이터를 압축(경량화)하여 3차원 경량화 영상을 생성한다.In the lightening step S70, the modeling unit 350 compresses (lighter) data by layers classified in the 3D modeling image generated in the layer classification step S60 to generate a 3D light-weighted image.

예를 들어, 구축 대상에 대한 Fitting Surface Modeling 작업을 수행(S50)한 다음, 유형별로 레이어 분류 작업을 한 3차원 모델링 영상을 생성(S60)하고, 상기 3차원 모델링 영상을 격자 구조의 Surface Model의 구조를 단순화하여 데이터를 경량화(S70) 시킬 수 있다.For example, the fitting surface modeling operation for the building target is performed (S50), and then a three-dimensional modeling image in which layer classification is performed for each type is generated (S60), and the 3D modeling image is converted into a three- The structure can be simplified to lighten the data (S70).

본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다. It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.

100: 라이다
110: 레이저발광부
120: 빔분할기
130: 고정반사경
190: 레이저수광부
200: 역반사체
300: 회전반사경
310: 모터
100: Rada
110: laser emitting part
120: beam splitter
130: Fixed reflector
190: laser light receiving portion
200: Retroreflector
300: rotating reflector
310: motor

Claims (10)

레이저 펄스 빔을 생성하여 발사하는 레이저발광부(110)로부터 생성된 레이저를 발사하고, 반사 또는 산란되어 돌아와 레이저수광부(190)에 수광된 레이저를 분석하여 목표방향을 탐지하되, 상기 레이저발광부(110) 수 보다 레이저수광부(190)의 수가 더 많이 구비된 라이다(100);
상기 라이다(100)로부터 발사된 레이저를 레이저가 입사된 방향으로 반사시키되, 레이저가 입사된 경로와 레이저가 반사된 경로가 서로 다른 역반사체(200); 및
상기 역반사체(200)에 의해 반사되어 입사된 레이저를 반사시켜 목표방향으로 보내거나, 상기 목표방향으로부터 반사 또는 산란되어 입사된 레이저를 반사시켜 상기 역반사체(200)로 보내되, 모터(310)의 작동에 의해 회전되는 회전반사경(300); 및
라이다(100)의 위치정보, 상기 라이다(100)의 목표방향정보 및 라이다(100)로부터 탐지된 신호를 근거로 모델링을 수행하는 모델링부(350);
를 포함하며,
상기 라이다(100)로부터 발광된 레이저를 상기 역반사체(200)가 반사시켜 상기 회전반사경(300)으로 보내고, 상기 회전반사경(300)에 반사된 레이저가 목표물(10)에 반사 또는 산란되어 돌아온 레이저를 상기 회전반사경(300)이 반사시켜 상기 역반사체(200)로 보내면, 상기 역반사체(200)가 이를 반사시켜 상기 라이다(100)로 보내어, 상기 회전반사경(300)이 향하는 목표방향을 탐지하는 것을 특징으로 하는 전방향 라이다 장치를 이용한 라이다 데이터 모델링 방법에 있어서,
상기 모델링부(350)가 상기 라이다(100)의 위치정보, 상기 라이다(100)의 목표방향정보 및 라이다(100)로부터 탐지된 신호를 수신받는 신호수신 단계(S10);
상기 모델링부(350)가 상기 신호수신 단계(S10)에서 수신받은 라이다(100)의 목표방향정보를 근거로 좌표 상 기준점을 설정하는 기준설정 단계(S20);
상기 모델링부(350)가 상기 신호수신 단계(S10)에서 수신받은 라이다(100)로부터 탐지된 신호를 근거로 목표물 까지의 거리를 측정하는 거리측정 단계(S30); 및
상기 모델링부(350)가 상기 기준설정 단계(S20)에서 설정된 좌표 상 기준점을 중심으로, 상기 신호수신 단계(S10)에서 수신받은 라이다(100)의 목표방향정보 및 상기 거리측정 단계(S30)에서 측정된 목표물 까지의 거리를 적용하여 입체영상을 생성하는 입체영상생성 단계(S40);
를 포함하되,
상기 복수의 레이저발광부(110)는
각각 서로 다른 파장의 레이저를 발광하는 것을 특징으로 하며,
상기 입체영상생성 단계(S40)는
레이저가 상기 라이다(100)에서 발사되는 위치 및 좌표 상 기준점을 중심으로 레이저의 파장에 따른 각각의 레이저발광부(110)의 좌표 상 상대위치를 적용하여 입체영상을 생성하는 것을 특징으로 하는 전방향 라이다 장치를 이용한 라이다 데이터 모델링 방법.
The laser emitting unit 110 generates a laser pulse beam and emits a laser beam emitted from the laser emitting unit 110. The laser beam is reflected or scattered to analyze the laser beam received by the laser receiving unit 190 to detect a target direction, (100) having a larger number of laser light receiving portions (190) than the number of laser receiving portions (190);
A retroreflector 200 that reflects the laser emitted from the ladder 100 in a direction in which the laser is incident, and has a path through which the laser is incident and a path through which the laser is reflected; And
The laser beam reflected by the retroreflector 200 and reflected by the retroreflector 200 is reflected or scattered from the target direction, reflected by the retroreflector 200, A rotating mirror 300 rotated by the operation of the mirror 300; And
A modeling unit 350 that performs modeling based on the position information of the ladder 100, the target direction information of the ladder 100, and the signal detected from the ladder 100;
/ RTI >
The laser beam emitted from the ladder 100 is reflected by the retroreflector 200 and sent to the rotating reflector 300. The laser beam reflected by the rotating reflector 300 is reflected or scattered by the target 10, When the laser beam is reflected by the rotating reflector 300 and is transmitted to the retroreflector 200, the retroreflector 200 reflects the laser beam and sends the reflected laser beam to the laser ray receiver 100, The method comprising the steps of: (a)
(S10) receiving the signal detected from the position information of the Raid 100, the target direction information of the Raid 100, and the Raid 100;
A reference setting step (S20) of setting the reference point on the basis of the target direction information of the LAD (100) received by the modeling unit (350) in the signal receiving step (S10);
A distance measuring step (S30) of measuring the distance to the target based on the signal detected from the LAD (100) received by the modeling unit (350) in the signal receiving step (S10); And
The modeling unit 350 may calculate the target direction information of the Lada 100 received in the signal reception step S10 and the distance measurement step S30 based on the coordinate reference point set in the reference setting step S20, A stereoscopic image generating step (S40) of generating a stereoscopic image by applying a distance to a target measured in the stereoscopic image generating step (S40);
, ≪ / RTI &
The plurality of laser emitting units 110
Characterized in that a laser beam of different wavelength is emitted,
In the stereoscopic image generation step S40,
Wherein a stereoscopic image is generated by applying a relative position of each of the laser emitting units (110) on a coordinate basis with respect to a position where the laser is emitted from the laser (100) and a coordinate based reference point, A method of modeling LIDAR data using directional LIDAR devices.
삭제delete 레이저 펄스 빔을 생성하여 발사하는 레이저발광부(110)로부터 생성된 레이저를 발사하고, 반사 또는 산란되어 돌아와 레이저수광부(190)에 수광된 레이저를 분석하여 목표방향을 탐지하되, 상기 레이저발광부(110) 수 보다 레이저수광부(190)의 수가 더 많이 구비된 라이다(100);
상기 라이다(100)로부터 발사된 레이저를 레이저가 입사된 방향으로 반사시키되, 레이저가 입사된 경로와 레이저가 반사된 경로가 서로 다른 역반사체(200); 및
상기 역반사체(200)에 의해 반사되어 입사된 레이저를 반사시켜 목표방향으로 보내거나, 상기 목표방향으로부터 반사 또는 산란되어 입사된 레이저를 반사시켜 상기 역반사체(200)로 보내되, 모터(310)의 작동에 의해 회전되는 회전반사경(300); 및
라이다(100)의 위치정보, 상기 라이다(100)의 목표방향정보 및 라이다(100)로부터 탐지된 신호를 근거로 모델링을 수행하는 모델링부(350);
를 포함하며,
상기 라이다(100)로부터 발광된 레이저를 상기 역반사체(200)가 반사시켜 상기 회전반사경(300)으로 보내고, 상기 회전반사경(300)에 반사된 레이저가 목표물(10)에 반사 또는 산란되어 돌아온 레이저를 상기 회전반사경(300)이 반사시켜 상기 역반사체(200)로 보내면, 상기 역반사체(200)가 이를 반사시켜 상기 라이다(100)로 보내어, 상기 회전반사경(300)이 향하는 목표방향을 탐지하는 것을 특징으로 하는 전방향 라이다 장치를 이용한 라이다 데이터 모델링 방법에 있어서,
상기 모델링부(350)가 상기 라이다(100)의 위치정보, 상기 라이다(100)의 목표방향정보 및 라이다(100)로부터 탐지된 신호를 수신받는 신호수신 단계(S10);
상기 모델링부(350)가 상기 신호수신 단계(S10)에서 수신받은 라이다(100)의 목표방향정보를 근거로 좌표 상 기준점을 설정하는 기준설정 단계(S20);
상기 모델링부(350)가 상기 신호수신 단계(S10)에서 수신받은 라이다(100)로부터 탐지된 신호를 근거로 목표물 까지의 거리를 측정하는 거리측정 단계(S30); 및
상기 모델링부(350)가 상기 기준설정 단계(S20)에서 설정된 좌표 상 기준점을 중심으로, 상기 신호수신 단계(S10)에서 수신받은 라이다(100)의 목표방향정보 및 상기 거리측정 단계(S30)에서 측정된 목표물 까지의 거리를 적용하여 입체영상을 생성하는 입체영상생성 단계(S40);
를 포함하되,
상기 라이다(100)는
입사된 레이저를 2 방향으로 분할하는 빔분할기(120); 및
레이저를 반사시키는 고정반사경(130);
을 포함하며,
상기 빔분할기(120) 또는 고정반사경(130)은, 상기 레이저발광부(110)로부터 발사된 레이저를 상기 역반사체(200)로 안내하고, 상기 역반사체(200)로부터 입사된 레이저를 상기 레이저수광부(190)로 안내하되, 레이저가 일 방향으로 향하도록 구비된 것을 특징으로 하며,
상기 입체영상생성 단계(S40)는
레이저가 상기 라이다(100)에서 발사되는 위치 및 좌표 상 기준점을 중심으로 레이저의 파장에 따른 각각의 레이저발광부(110)의 좌표 상 상대위치를 적용하여 입체영상을 생성하는 것을 특징으로 하는 전방향 라이다 장치를 이용한 라이다 데이터 모델링 방법.
The laser emitting unit 110 generates a laser pulse beam and emits a laser beam emitted from the laser emitting unit 110. The laser beam is reflected or scattered to analyze the laser beam received by the laser receiving unit 190 to detect a target direction, (100) having a larger number of laser light receiving portions (190) than the number of laser receiving portions (190);
A retroreflector 200 that reflects the laser emitted from the ladder 100 in a direction in which the laser is incident, and has a path through which the laser is incident and a path through which the laser is reflected; And
The laser beam reflected by the retroreflector 200 and reflected by the retroreflector 200 is reflected or scattered from the target direction, reflected by the retroreflector 200, A rotating mirror 300 rotated by the operation of the mirror 300; And
A modeling unit 350 that performs modeling based on the position information of the ladder 100, the target direction information of the ladder 100, and the signal detected from the ladder 100;
/ RTI >
The laser beam emitted from the ladder 100 is reflected by the retroreflector 200 and sent to the rotating reflector 300. The laser beam reflected by the rotating reflector 300 is reflected or scattered by the target 10, When the laser beam is reflected by the rotating reflector 300 and is transmitted to the retroreflector 200, the retroreflector 200 reflects the laser beam and sends the reflected laser beam to the laser ray receiver 100, The method comprising the steps of: (a)
(S10) receiving the signal detected from the position information of the Raid 100, the target direction information of the Raid 100, and the Raid 100;
A reference setting step (S20) of setting the reference point on the basis of the target direction information of the LAD (100) received by the modeling unit (350) in the signal receiving step (S10);
A distance measuring step (S30) of measuring the distance to the target based on the signal detected from the LAD (100) received by the modeling unit (350) in the signal receiving step (S10); And
The modeling unit 350 may calculate the target direction information of the Lada 100 received in the signal reception step S10 and the distance measurement step S30 based on the coordinate reference point set in the reference setting step S20, A stereoscopic image generating step (S40) of generating a stereoscopic image by applying a distance to a target measured in the stereoscopic image generating step (S40);
, ≪ / RTI &
The Raid (100)
A beam splitter 120 for dividing the incident laser into two directions; And
A fixed mirror 130 for reflecting the laser;
/ RTI >
The beam splitter 120 or the fixed reflector 130 guides the laser emitted from the laser emitting unit 110 to the retroreflector 200 and transmits the laser incident from the retroreflector 200 to the laser light receiving unit 200. [ (190), wherein the laser is directed in one direction,
In the stereoscopic image generation step S40,
Wherein a stereoscopic image is generated by applying a relative position of each of the laser emitting units (110) on a coordinate basis with respect to a position where the laser is emitted from the laser (100) and a coordinate based reference point, A method of modeling LIDAR data using directional LIDAR devices.
레이저 펄스 빔을 생성하여 발사하는 레이저발광부(110)로부터 생성된 레이저를 발사하고, 반사 또는 산란되어 돌아와 레이저수광부(190)에 수광된 레이저를 분석하여 목표방향을 탐지하되, 상기 레이저발광부(110) 수 보다 레이저수광부(190)의 수가 더 많이 구비된 라이다(100);
상기 라이다(100)로부터 발사된 레이저를 레이저가 입사된 방향으로 반사시키되, 레이저가 입사된 경로와 레이저가 반사된 경로가 서로 다른 역반사체(200); 및
상기 역반사체(200)에 의해 반사되어 입사된 레이저를 반사시켜 목표방향으로 보내거나, 상기 목표방향으로부터 반사 또는 산란되어 입사된 레이저를 반사시켜 상기 역반사체(200)로 보내되, 모터(310)의 작동에 의해 회전되는 회전반사경(300); 및
라이다(100)의 위치정보, 상기 라이다(100)의 목표방향정보 및 라이다(100)로부터 탐지된 신호를 근거로 모델링을 수행하는 모델링부(350);
를 포함하며,
상기 라이다(100)로부터 발광된 레이저를 상기 역반사체(200)가 반사시켜 상기 회전반사경(300)으로 보내고, 상기 회전반사경(300)에 반사된 레이저가 목표물(10)에 반사 또는 산란되어 돌아온 레이저를 상기 회전반사경(300)이 반사시켜 상기 역반사체(200)로 보내면, 상기 역반사체(200)가 이를 반사시켜 상기 라이다(100)로 보내어, 상기 회전반사경(300)이 향하는 목표방향을 탐지하는 것을 특징으로 하는 전방향 라이다 장치를 이용한 라이다 데이터 모델링 방법에 있어서,
상기 모델링부(350)가 상기 라이다(100)의 위치정보, 상기 라이다(100)의 목표방향정보 및 라이다(100)로부터 탐지된 신호를 수신받는 신호수신 단계(S10);
상기 모델링부(350)가 상기 신호수신 단계(S10)에서 수신받은 라이다(100)의 목표방향정보를 근거로 좌표 상 기준점을 설정하는 기준설정 단계(S20);
상기 모델링부(350)가 상기 신호수신 단계(S10)에서 수신받은 라이다(100)로부터 탐지된 신호를 근거로 목표물 까지의 거리를 측정하는 거리측정 단계(S30); 및
상기 모델링부(350)가 상기 기준설정 단계(S20)에서 설정된 좌표 상 기준점을 중심으로, 상기 신호수신 단계(S10)에서 수신받은 라이다(100)의 목표방향정보 및 상기 거리측정 단계(S30)에서 측정된 목표물 까지의 거리를 적용하여 입체영상을 생성하는 입체영상생성 단계(S40);
를 포함하되,
상기 라이다(100)는
상기 라이다(100)로부터 상기 역반사체(200)로 향하는 레이저 수의 정수배가 되도록 레이저수광부(190)를 구비하며,
입사된 레이저를 2 방향으로 분할하는 빔분할기(120); 및
레이저를 반사시키는 고정반사경(130);
을 포함하고,
상기 빔분할기(120) 및 고정반사경(130)중 일부는, 상기 레이저발광부(110)로부터 발사된 레이저를 상기 역반사체(200)로 안내하고, 상기 빔분할기(120) 및 고정반사경(130)중 일부는, 상기 역반사체(200)로부터 입사된 레이저를 복수로 분할하여 상기 레이저수광부(190)로 안내하되, 레이저가 일 방향으로 향하도록 구비된 것을 특징으로 하며,
상기 입체영상생성 단계(S40)는
레이저가 상기 라이다(100)에서 발사되는 위치 및 좌표 상 기준점을 중심으로 레이저의 파장에 따른 각각의 레이저발광부(110)의 좌표 상 상대위치를 적용하여 입체영상을 생성하는 것을 특징으로 하는 전방향 라이다 장치를 이용한 라이다 데이터 모델링 방법.
The laser emitting unit 110 generates a laser pulse beam and emits a laser beam emitted from the laser emitting unit 110. The laser beam is reflected or scattered to analyze the laser beam received by the laser receiving unit 190 to detect a target direction, (100) having a larger number of laser light receiving portions (190) than the number of laser receiving portions (190);
A retroreflector 200 that reflects the laser emitted from the ladder 100 in a direction in which the laser is incident, and has a path through which the laser is incident and a path through which the laser is reflected; And
The laser beam reflected by the retroreflector 200 and reflected by the retroreflector 200 is reflected or scattered from the target direction, reflected by the retroreflector 200, A rotating mirror 300 rotated by the operation of the mirror 300; And
A modeling unit 350 that performs modeling based on the position information of the ladder 100, the target direction information of the ladder 100, and the signal detected from the ladder 100;
/ RTI >
The laser beam emitted from the ladder 100 is reflected by the retroreflector 200 and sent to the rotating reflector 300. The laser beam reflected by the rotating reflector 300 is reflected or scattered by the target 10, When the laser beam is reflected by the rotating reflector 300 and is transmitted to the retroreflector 200, the retroreflector 200 reflects the laser beam and sends the reflected laser beam to the laser ray receiver 100, The method comprising the steps of: (a)
(S10) receiving the signal detected from the position information of the Raid 100, the target direction information of the Raid 100, and the Raid 100;
A reference setting step (S20) of setting the reference point on the basis of the target direction information of the LAD (100) received by the modeling unit (350) in the signal receiving step (S10);
A distance measuring step (S30) of measuring the distance to the target based on the signal detected from the LAD (100) received by the modeling unit (350) in the signal receiving step (S10); And
The modeling unit 350 may calculate the target direction information of the Lada 100 received in the signal reception step S10 and the distance measurement step S30 based on the coordinate reference point set in the reference setting step S20, A stereoscopic image generating step (S40) of generating a stereoscopic image by applying a distance to a target measured in the stereoscopic image generating step (S40);
, ≪ / RTI &
The Raid (100)
A laser light receiving unit 190 is provided so as to have an integral multiple of the laser number from the ladder 100 toward the retroreflector 200,
A beam splitter 120 for dividing the incident laser into two directions; And
A fixed mirror 130 for reflecting the laser;
/ RTI >
Some of the beam splitter 120 and the fixed mirror 130 guide the laser emitted from the laser emitting unit 110 to the retroreflector 200 and the beam splitter 120 and the fixed mirror 130, The laser is guided to the laser light receiving portion 190 by dividing the laser incident from the retroreflector 200 into a plurality of portions and the laser is directed in one direction,
In the stereoscopic image generation step S40,
Wherein a stereoscopic image is generated by applying a relative position of each of the laser emitting units (110) on a coordinate basis with respect to a position where the laser is emitted from the laser (100) and a coordinate based reference point, A method of modeling LIDAR data using directional LIDAR devices.
제4항에 있어서,
상기 입체영상생성 단계(S40)는
일정 수의 레이저수광부(190)로부터 각각 왕복 비행시간(TOF) 정보를 산출하고, 상기 복수의 왕복 비행시간(TOF) 정보를 비교하여 동일하면 해당 왕복 비행시간(TOF) 정보를 유효 왕복 비행시간(TOF) 정보로 판단하고, 유효 왕복 비행시간(TOF) 정보를 이용하여 입체영상을 생성하는 것을 특징으로 하는 전방향 라이다 장치를 이용한 라이다 데이터 모델링 방법.
5. The method of claim 4,
In the stereoscopic image generation step S40,
(TOF) information from a predetermined number of laser light receiving units 190 and compares the round trip time (TOF) information with each other and compares the round trip time (TOF) information with the effective round trip time TOF) information, and generates a stereoscopic image using the effective round trip time (TOF) information.
제1항, 제3항 내지 제4항 중 선택되는 어느 한 항에 있어서,
거리 정보는 다음식,
Figure 112016087167684-pat00015

(여기서, c는 3×108m/s이고, TOF는 왕복 비행시간이다)
를 이용하여 계산하고,
상기 레이저수광부(190)에 수광된 레이저에 대한,
개별 표적 검출 확률(target detection probability)은 다음식,
Figure 112016087167684-pat00016
,
Figure 112016087167684-pat00017

(여기서, SPE는 레이저 펄스 빔에 의해 생성되는 평균 1차 전자의 생성률, NPE는 노이즈에 의해 생성되는 평균 1차 전자의 생성률이고, RPE(t) = SPE(t) + NPE(t)임) 를 이용하여 산출하며,
전체 표적 검출 확률은 다음식,
Figure 112016087167684-pat00018
를 이용하여 산출되고,
오작동 확률(false alarm probability)은 다음식,
Figure 112016087167684-pat00019
를 이용하여 산출되며,
상기 라이다(100)는 상기 오작동 확률이 허용범위 내로 유지되도록, 한 지점의 반사 또는 산란된 광을 수광하는 레이저수광부(190)의 일정 수를 적용하는 것을 특징으로 하는 전방향 라이다 장치를 이용한 라이다 데이터 모델링 방법.
4. The method according to any one of claims 1 to 3,
The street information is as follows:
Figure 112016087167684-pat00015

(Where c is 3 x 10 < 8 > m / s and TOF is the round trip time)
, ≪ / RTI >
For the laser received by the laser light receiving unit 190,
The individual target detection probabilities are:
Figure 112016087167684-pat00016
,
Figure 112016087167684-pat00017

R PE (t) = S PE (t) + N PE (t) where S PE is the rate of generation of the average primary electrons generated by the laser pulse beam, N PE is the rate of generation of the average primary electrons generated by noise, (t)),
The overall target detection probability is:
Figure 112016087167684-pat00018
, ≪ / RTI >
The false alarm probability is given by:
Figure 112016087167684-pat00019
, ≪ / RTI >
Wherein a predetermined number of laser light receiving portions (190) for receiving reflected or scattered light at one point is applied to the Lada (100) so that the malfunction probability is kept within an allowable range. Method of modeling Raidas data.
제1항, 제3항 내지 제4항 중 선택되는 어느 한 항에 있어서,
상기 전방향 라이다 장치를 이용한 라이다 데이터 모델링 방법은
상기 모델링부(350)가 상기 입체영상생성 단계(S40)에서 생성된 입체영상의 표면형상화를 수행하는 표면형상화 단계(S50);
상기 모델링부(350)가 상기 표면형상화 단계(S50)에서 수행된 표면형상화 결과를 동일 객체별로 레이어를 분류하여 3차원 모델링 시켜 3차원 모델링 영상을 생성하는 3차원모델링 단계(S60);
상기 모델링부(350)가 상기 레이어분류 단계(S60)에서 생성된 3차원 모델링 영상에서 분류된 레이어 별로 데이터를 압축(경량화)하여 3차원 경량화 영상을 생성하는 경량화 단계(S70);
를 더 포함하는 전방향 라이다 장치를 이용한 라이다 데이터 모델링 방법.
4. The method according to any one of claims 1 to 3,
The LIDAR data modeling method using the omnidirectional Ladder device
A surface shaping step (S50) in which the modeling unit (350) performs surface shaping of the stereoscopic image generated in the stereoscopic image generating step (S40);
A three-dimensional modeling step (S60) of generating a three-dimensional modeling image by classifying layers of the same type of surface formation result obtained in the surface shaping step (S50) by the modeling unit (350);
A lightening step (S70) of the modeling unit (350) for compressing (lighter weighting) data by layers classified in the 3D modeling image generated in the layer classification step (S60) to generate a 3D light weighted image;
Wherein the method further comprises the steps of:
제7항에 있어서,
상기 표면형상화 단계(S50)는
선형보간법을 이용하여 표면형상화를 수행하는 것을 특징으로 하는 전방향 라이다 장치를 이용한 라이다 데이터 모델링 방법.
8. The method of claim 7,
The surface shaping step (S50)
Wherein the surface shaping is performed using a linear interpolation method.
제7항에 있어서,
상기 표면형상화 단계(S50)는
모폴로지 필터링 알고리즘을 이용한 보정을 수행하여 표면형상화를 수행하는 것을 특징으로 하는 전방향 라이다 장치를 이용한 라이다 데이터 모델링 방법.
8. The method of claim 7,
The surface shaping step (S50)
And performing correction using a morphology filtering algorithm to perform surface shaping.
제7항에 있어서,
상기 3차원모델링 단계(S60)는
딜레노이 삼각형 구조로 변환 후 각 삼각형들이 가지는 수직벡터의 차이 값들을 이용하여 외곽선을 추출하는 백터베이스드메쏘드(Vector-Based Method) 또는 외곽선 추출에 이용되는 에리어베이스트메쏘드(Area Based Method)를 이용하여 외곽선을 추출하고 이를 근거로 동일 객체별로 레이어를 분류하여 3차원 모델링 영상을 생성하는 것을 특징으로 하는 전방향 라이다 장치를 이용한 라이다 데이터 모델링 방법.
8. The method of claim 7,
In the three-dimensional modeling step S60,
The vector-based method extracts the outline using the difference values of the vertical vectors of each triangle after converting to the dilenoi triangular structure or the area based method used for the extraction of the outline Extracting an outline of the object, and classifying the layers according to the same object to generate a three-dimensional modeling image.
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