KR20220032332A - System for estimating flood level based on CCTV device - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 위치와 자세 등의 기하 정보가 변환된 CCTV 장치로부터 획득된 수해 지역의 CCTV 영상과 수해 지역의 평상시의 공간 정보를 연계한 CCTV 장치 기반의 침수위 추정 시스템 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a CCTV device-based flood level estimation system and method in which a CCTV image of a flood-damaged area obtained from a CCTV device in which geometric information such as location and posture is converted and spatial information of a flood-damaged area is linked.
통신기술, 인프라 기술 및 카메라 기술의 발전으로 CCTV는 많은 장소에 설치되어 사용되고 있으며, 국가 정부, 지자체에서도 CCTV를 교통관리용, 재난재해 대비용, 방범용 등 다양한 목적으로 설치하여 활용하고 있다. With the development of communication technology, infrastructure technology and camera technology, CCTV is installed and used in many places, and the national government and local governments are also installing and using CCTV for various purposes such as traffic management, disaster preparedness, and crime prevention.
이에 다량의 CCTV가 많은 지역에 설치되어 사용되고 있으며, CCTV의 주소 정보 또는 경위도 정보들을 함께 관리하여 해당 위치에서의 상황을 모니터링할 수 있다.Accordingly, a large amount of CCTV is installed and used in many areas, and the situation at the location can be monitored by managing the address information or longitude and latitude information of the CCTV together.
일반적으로 해당 CCTV에 접근하기 위해서는 테이블 형태로 정리되어 있는 데이터베이스에서 주소값 또는 위치값 등 테이블 내 필드값을 통해 해당 CCTV URL에 접근하여 실시간 분석한다.In general, in order to access the CCTV, the CCTV URL is accessed and analyzed in real time through field values in the table, such as address values or location values, in a database organized in a table format.
종래 대부분 분석 기술은 영상 정보 기반의 딥러닝, 머신러닝 기술들을 적용하여 CCTV 내 존재하는 사물과 상황을 인식하고 분석하는 기술들에 대한 많은 연구결과들이 있다.There are many research results on technologies for recognizing and analyzing objects and situations existing in CCTV by applying image information-based deep learning and machine learning technologies to most of the conventional analysis technologies.
이와 같은 딥러닝, 머신러닝 기술들과 결합된 CCTV 인프라는 스마트도시 프로젝트의 일부로 다양한 시도가 이루어지고 있다.CCTV infrastructure combined with such deep learning and machine learning technologies is being tried in various ways as part of the smart city project.
그러나, CCTV에 관련된 정보들이 데이터 관리 미흡으로 잘못된 정보가 입력되어 있거나 데이터가 유실되어 있는 경우가 있다. However, there are cases in which incorrect information is entered or data is lost due to insufficient data management of CCTV-related information.
통상적인 CCTV 표준 데이터는 위치정보의 경우 수 미터에서 수십 미터의 위치 오차를 수반한 경우가 많으며, 또한 일부 CCTV 데이터들은 위치정보가 누락되어 있거나, 위치가 모호하게 기재되어 있는 경우가 많다. Common CCTV standard data is often accompanied by a location error of several meters to several tens of meters in the case of location information, and some CCTV data is often missing location information or the location is vaguely described.
또한 정밀한 공간정보 분석을 위해서는 CCTV의 방향 정보가 필요하나, 방향 정보가 없다는 문제점이 있으므로, 공간정보와 연계되어 지도 형태로 서비스되는데 한계가 있다. In addition, direction information of CCTV is required for precise spatial information analysis, but there is a problem in that there is no direction information, so there is a limit in providing a map service in connection with spatial information.
이와 같은 한계는 지역적 또는 광역적으로 대상 지역을 유기적으로 분석하는 경우에 있어서 한계가 있으므로, 이에 대한 분석을 위해서는 CCTV 관제센터 등에 실시간으로 화면 영상들을 모니터링하는 요원들이 요구되고, 영상을 분석하기 위한 인프라 비용이 필요하다. 이로 인해, 스마트도시 구현에 장애물로 작용하고 있다.Since there is a limit in the case of organically analyzing the target area regionally or regionally, such a limitation requires agents who monitor the screen images in real time at a CCTV control center, etc., and the infrastructure for analyzing the image. cost is needed For this reason, it is acting as an obstacle to the implementation of a smart city.
더욱이, 수해 발생시 해당 지역 접근이 곤란하여, CCTV 영상을 활용하여 재난 대응계획을 수립하기 위한 침수위 추정은 상술한 한계로 인해 구현되는데 한계가 있다. Moreover, since it is difficult to access the area when a flood occurs, there is a limit to the implementation of the flood level estimation for establishing a disaster response plan using CCTV images due to the above-mentioned limitations.
한편, CCTV 영상을 통해서 공간정보 서비스를 하기 위해서는 CCTV의 위치 및 자세 정보들이 중요하다. 위치 및 자세 정보는 영상 내에 표출되어 있는 사물들에 대한 지도 상의 위치를 파악하는데 중요한 데이터이다. On the other hand, in order to provide spatial information service through CCTV images, location and posture information of CCTV is important. The location and posture information is important data to determine the location on the map of the objects expressed in the image.
이러한 한계점을 극복하기 위해서는 기준 데이터를 구축하여 CCTV의 위치 및 자세를 보정하고, 보정된 정보를 통해 영상 내에서 검출한 사물들의 공간정보를 추출할 수 있어야 한다. 그러나, CCTV들이 산발적으로 분포되어 있어 기준 데이터를 수집하는 것 역시 많은 인력과 비용이 필요하다. 또한 수집된 기준 데이터를 CCTV 영상 정보와 연결시키기 위해서는 CCTV 영상 내에 기준 데이터의 영상 좌표 위치가 등록되어야 한다. 그러나, 이 작업 역시 인력, 비용이 많이 소모되며, CCTV에 줌, 팬, 틸트 기능이 활성화되어 있을 경우 정확한 위치 자세 값을 파악하기 어렵다는 단점이 있다.In order to overcome this limitation, it is necessary to establish reference data to correct the position and posture of CCTV, and to extract spatial information of objects detected in the image through the corrected information. However, since CCTVs are sporadically distributed, collecting reference data also requires a lot of manpower and cost. In addition, in order to connect the collected reference data with CCTV image information, the image coordinate position of the reference data must be registered in the CCTV image. However, this operation also consumes a lot of manpower and cost, and has a disadvantage in that it is difficult to grasp the exact position and posture value when the zoom, pan, and tilt functions are activated in the CCTV.
따라서, CCTV 영상을 활용한 수해 지역의 침수위 추정을 구현하기 위해서는, CCTV 영상의 위치 및 자세와 같은 기하 정보를 보정함과 아울러서, 보정된 정보를 통해 CCTV 영상 내에서 검출한 사물들의 공간 정보를 추출할 수 있는 기반 기술이 지속적으로 요구되는 실정이다. Therefore, in order to implement the estimation of the flood level in the flood-damaged area using the CCTV image, geometric information such as the position and posture of the CCTV image is corrected, and spatial information of objects detected in the CCTV image through the corrected information is corrected. There is a continuous need for a base technology that can be extracted.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 부정확하거나 일부 지역에서 누락된 위치와 자세 관련 기하 데이터를 갖는 CCTV 장치의 영상 데이터를 관측 센서와 위치 센서 구성된 멀티센서 플랫폼으로부터 생성된 기준 영상 데이터의 기준 영상 정보와 정합하여 기하 변환 등을 수행함으로써, CCTV 장치로 취득한 영상 데이터를 편의성과 높은 정밀도의 공간 정보를 생성하는, CCTV 장치 기반의 침수위 추정 시스템 및 방법을 제공하는데 있다. The technical problem to be achieved by the present invention is to match the video data of a CCTV device having inaccurate or missing position and posture-related geometric data in some areas with the reference image information of the reference image data generated from a multi-sensor platform composed of an observation sensor and a position sensor An object of the present invention is to provide a CCTV device-based flood level estimation system and method for generating spatial information with convenience and high precision from image data acquired with a CCTV device by performing geometric transformation and the like.
본 발명의 목적은 이상에서 언급된 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.Objects of the present invention are not limited to the objects mentioned above, and other objects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
상기 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명의 일 양태에 따르면, CCTV 장치 기반의 침수위 추정 시스템은. 기준 위치 데이터와, 기준 영상을 생성하는데 설정된 시야 방향을 정의하는 제 1 자세 데이터를 갖는 제 1 외부 기하 데이터가 포함된 기준 기하 정보와 연계하여 기준 영상 데이터를 저장하는 기준 영상 데이터베이스부와, CCTV 장치로부터 취득한 영상 데이터와 관련되어 적어도 2차원 위치 데이터를 갖는 제 2 외부 기하 데이터가 포함된 CCTV 기하 정보를 획득하고, 적어도 상기 기준 위치 데이터 및 상기 2차원 위치 데이터를 참조하여 상기 기준 영상 데이터와 정합 가능한 상기 영상 데이터를 검색하여 선정하는 검색 선정부와, 상기 기준 영상 데이터와 상기 선정된 영상 데이터 간에 상호 정합하는 정합부와, 상기 기준 영상 데이터를 참조하는 기하 변환 모델링에 의해 상기 선정 영상 데이터의 상기 CCTV 기하 정보를 기하 변환하여 상기 2차원 위치 데이터보다 정확도가 높은 보정용 위치 데이터가 포함되는 보정 CCTV 기하 정보를 생성하는 기하 변환부와, 영상 정보 생성부에서 상기 보정용 CCTV 기하 정보 및 정합 정보에 기초하여 상기 CCTV 장치의 영상 데이터로부터 생성되는 CCTV 영상 정보를 이용하여, 관심 지역(Region of Interest; ROI)에서의 상기 CCTV 장치의 영상 데이터에 포함된 지표면과 상기 지표면에 인접한 객체에 관한 지표면 공간 정보를 추출하는 지표면 공간 정보 추출부, 및 상기 지표면 공간 정보에 기초하여, 수해 발생시에 상기 관심 지역의 영상 데이터로부터 침수위를 추정하는 침수위 추정부를 포함한다. According to an aspect of the present invention for achieving the above technical problem, a CCTV device-based flood level estimation system is. A reference image database unit for storing reference image data in association with reference position data and reference geometry information including first external geometric data having first posture data defining a viewing direction set to generate a reference image, and a CCTV device Obtain CCTV geometric information including second external geometric data having at least two-dimensional position data in relation to the image data acquired from A search selection unit for searching and selecting the image data, a matching unit for mutually matching between the reference image data and the selected image data, and the CCTV of the selected image data by geometric transformation modeling referring to the reference image data A geometric transformation unit for generating corrected CCTV geometry information including position data for correction with higher accuracy than the two-dimensional position data by geometric transformation of geometric information, and the CCTV geometry information and matching information for correction in the image information generation unit, based on the Using the CCTV image information generated from the image data of the CCTV device, extracting the ground surface spatial information about the ground surface included in the video data of the CCTV device in the region of interest (ROI) and the object adjacent to the ground surface and a surface spatial information extracting unit, and a submersion level estimator configured to estimate a flood level from the image data of the region of interest when a flood occurs based on the ground surface spatial information.
다른 실시예에서, 상기 관심 지역은 상기 지표면으로부터 수직으로 형성된 형태를 갖는 객체를 포함하도록 선정되며, 상기 지표면 공간 정보는 상기 객체의 수직 방향을 따른 공간 정보를 포함할 수 있다. In another embodiment, the ROI may be selected to include an object having a shape formed vertically from the ground surface, and the ground surface spatial information may include spatial information along a vertical direction of the object.
또 다른 실시예에서, 상기 침수위 추정부는 수해 발생시에 실시간으로 획득되는 상기 관심 지역의 영상 데이터에 포함된 상기 객체의 공간 정보를 상기 지표면 공간 정보에 대비하여 상기 관심 지역의 침수위를 추정하되, 수해로 인한 수위와 동일 레벨에서 노출된 상기 객체의 3차원 공간 정보와 상기 지표면 공간 정보의 3차원 공간 정보 간의 차에 의해 침수위를 실시간으로 추정하거나, 상기 지표면 공간 정보와 관련된 평상시 상기 관심 지역의 객체 영상과 수해 발생시 상기 관심 지역의 객체 영상 간의 차이를 분석하는 영상 분석에 의해, 상기 침수위를 실시간으로 추정할 수 있다. In another embodiment, the submergence level estimator estimates the submersion level of the region of interest by comparing the spatial information of the object included in the image data of the region of interest obtained in real time when a flood occurs, against the spatial information on the ground, The inundation level is estimated in real time by the difference between the three-dimensional spatial information of the object exposed at the same level as the water level due to the flood and the three-dimensional spatial information of the surface spatial information, or the area of interest in normal times related to the surface spatial information By analyzing the difference between the object image and the object image of the region of interest when a flood occurs, the submergence level can be estimated in real time.
또 다른 실시예에서, 상기 2차원 위치 데이터는 상기 CCTV 장치의 2차원 좌표 또는 상기 CCTV 장치가 설치된 공간의 명칭을 포함하며, 상기 기준 위치 데이터는 상기 제 1 외부 기하 데이터의 2차원 위치 데이터보다 정확도가 높은 2차원 위치 데이터 또는 3차원 위치 데이터로 구성되고, 상기 기준 위치 데이터가 2차원 위치 데이터인 경우에, 상기 CCTV 영상 정보는 2차원 위치 좌표를 포함하고, 상기 기준 위치 데이터가 3차원 위치 데이터인 경우에, 상기 CCTV 영상 정보는 3차원 위치 좌표를 포함할 수 있다. In another embodiment, the two-dimensional position data includes the two-dimensional coordinates of the CCTV device or the name of the space in which the CCTV device is installed, and the reference position data is more accurate than the two-dimensional position data of the first external geometric data. is composed of high two-dimensional position data or three-dimensional position data, and when the reference position data is two-dimensional position data, the CCTV image information includes two-dimensional position coordinates, and the reference position data is three-dimensional position data In the case of , the CCTV image information may include three-dimensional position coordinates.
또 다른 실시예에서, 상기 제 2 외부 기하 데이터는 상기 영상을 생성하는데 설정된 시야 방향을 정의하는 제 2 자세 데이터를 더 포함하고, 상기 검색 선정부는 상기 기준 위치 데이터 및 상기 2차원 위치 데이터에 기초하여 상기 기준 영상 데이터와 대비가능한 상기 영상 데이터의 후보군을 검색하고, 상기 제 1 및 제 2 자세 데이터를 참조하여 상기 후보군 중 상기 기준 영상 데이터와 최고의 정합도를 갖는 상기 영상 데이터를 선정할 수 있다. In another embodiment, the second external geometric data further includes second posture data defining a viewing direction set to generate the image, and the search selection unit is based on the reference position data and the two-dimensional position data. A candidate group of the image data that can be compared with the reference image data may be searched, and the image data having the highest degree of matching with the reference image data may be selected from the candidate group by referring to the first and second posture data.
또 다른 실시예에서, 상기 기준 영상 데이터는 영상 촬영 센서 및 레이저 스캔닝 센서 중 적어도 어느 하나와 측위 센서를 구비하는 외부 이동형 플랫폼으로부터 획득된 영상 정보 및 포인트 클라우드 정보를 상기 센서들 간의 기하 모델을 통해 정합하고 보정하여 융합된 외부 영상 데이터, 혹은, 상기 보정용 CCTV 기하 정보로 보정되어 CCTV 영상 정보로 이미 저장된 보정 영상 데이터일 수 있다.In another embodiment, the reference image data includes image information and point cloud information obtained from an external mobile platform having at least one of an image capturing sensor and a laser scanning sensor and a positioning sensor through a geometric model between the sensors. It may be external image data fused by matching and correcting, or corrected image data already stored as CCTV image information after being corrected with the CCTV geometry information for correction.
또 다른 실시예에서, 상기 기준 영상 및 상기 영상 데이터 중 적어도 어느 하나가 왜곡 영상을 발생하는 광역 영상 센서로부터 획득되는 경우에, 상기 왜곡 영상이 발생된 상기 기준 영상 및 상기 영상 데이터는 상기 왜곡 영상이 평면 영상으로 변환된 평면 영상 데이터를 이용하며, 상기 기준 영상이 상기 평면 영상 데이터를 이용하는 경우에, 상기 제 1 자세 데이터는 상기 평면 영상 데이터의 시야 방향으로 정의될 수 있다.In another embodiment, when at least one of the reference image and the image data is obtained from a wide-area image sensor generating a distorted image, the reference image and the image data from which the distorted image is generated are the distorted images. When plane image data converted into a plane image is used and the reference image uses the plane image data, the first posture data may be defined as a viewing direction of the plane image data.
또 다른 실시예에서, 상기 기준 영상이 레이저 스캔닝 센서로부터 기인하는 경우에, 상기 기준 영상은 상기 레이저 스캔닝 센서로부터 획득되는 포인트 클라우드가 변환된 가상의 영상 데이터를 이용하고, 상기 기준 위치 데이터는 상기 가상의 영상 데이터의 위치 데이터로 정의되며, 상기 제 1 자세 데이터는 상기 가상의 영상 데이터의 시야 방향으로 정의될 수 있다.In another embodiment, when the reference image originates from a laser scanning sensor, the reference image uses virtual image data obtained by converting a point cloud obtained from the laser scanning sensor, and the reference position data is It may be defined as position data of the virtual image data, and the first posture data may be defined as a viewing direction of the virtual image data.
또 다른 실시예에서, 상기 정합부는 상기 선정 영상 데이터와 상기 기준 영상 데이터로부터 특징 기하를 추출하여 비교하여 공통 추정되는 특징 기하들을 상호 정합하거나, 혹은 상기 기준 영상 데이터 내에 지정된 템플릿(template)과 적어도 유사한 상기 선정 영상 데이터를 검색하여, 상기 템플릿들 간의 특성 상관도 분석에 따라 정합하고, 상기 정합 정보는 상기 특징 기하 또는 상기 템플릿이며, 상기 특징 기하 또는 상기 템플릿은 기준 영상 데이터베이스부에 저장될 수 있다.In another embodiment, the matching unit extracts and compares feature geometries from the selected image data and the reference image data to mutually match commonly estimated feature geometries, or is at least similar to a template specified in the reference image data. The selected image data may be searched for and matched according to characteristic correlation analysis between the templates, the matching information may be the feature geometry or the template, and the feature geometry or the template may be stored in a reference image database unit.
또 다른 실시예에서, 상기 보정용 CCTV 기하 정보가 연계된 영상 데이터의 표본용 특징 기하들을 랜덤 샘플링하여, 상기 표본용 특징 기하들 및 상응하는 상기 기준 데이터의 특징 기하들과의 이격량이 최소가 되는 특징 기하를 정합 최적값으로 추정하는 최적값 추정부, 및 상기 정합 최적값으로 추정된 특징 기하와 관련하여 기하 변환된 보정용 CCTV 기하 정보를 최종 보정 CCTV 기하 정보로 추정하는기하 정보 추정부를 더 포함하고, 상기 CCTV 영상 정보의 생성시에 기초되는 정보 중 상기 보정용 CCTV 기하 정보는 상기 최종 보정 CCTV 기하 정보를 사용할 수 있다.In another embodiment, by randomly sampling the sample feature geometries of the video data linked with the CCTV geometry information for correction, the amount of separation between the sample feature geometries and the corresponding feature geometries of the reference data is minimized An optimal value estimator for estimating the geometry as a matching optimal value, and a geometry information estimator for estimating the geometrical transformed CCTV geometry information for correction in relation to the feature geometry estimated as the matching optimal value as the final corrected CCTV geometry information further comprising, Among the information based on generation of the CCTV image information, the correction CCTV geometry information may use the final correction CCTV geometry information.
또 다른 실시예에서, 상기 기준 기하 정보는 상기 기준 위치 데이터로서의 3차원 위치 데이터와 상기 제 1 자세 데이터를 갖는 상기 제 1 외부 기하 데이터로 구성되며, 상기 기준 영상 데이터의 일부 위치와 관련되어 상기 기준 기하 정보의 정밀도가 임계치보다 낮은 경우에, 상기 영상 정보 생성부는 상기 정밀도가 낮은 상기 기준 영상 데이터와 상응하는 상기 CCTV 영상 정보의 보정 영상 데이터를 2차원 기하 모델로 변환한 후에, 2차원 변환된 영상 데이터 내에서 픽셀 데이터 분석을 통한 객체 높이를 추정하거나, 상기 CCTV 장치의 영상 센서의 높이를 특정 높이로 가정하여 객체 높이를 분석하거나, 상기 CCTV 장치의 다수 영상 센서들의 시야 방향과 관련된 자세 데이터를 특정값으로 정의하며 삼각 함수 모델을 이용하여, 객체 높이를 추정하고, 상기 추정된 객체 높이를 상기 보정 CCTV 기하 정보에 반영하여 3차원 위치 데이터를 추정함으로써, 상응하는 상기 CCTV 영상 정보를 생성될 수 있다.In another embodiment, the reference geometric information is composed of three-dimensional position data as the reference position data and the first external geometric data having the first posture data, and is related to a partial position of the reference image data and the reference position data When the precision of the geometric information is lower than the threshold, the image information generating unit converts the corrected image data of the CCTV image information corresponding to the low precision reference image data into a two-dimensional geometric model, then the two-dimensional converted image Estimating the object height through pixel data analysis within the data, analyzing the object height assuming the height of the image sensor of the CCTV device as a specific height, or specifying posture data related to the viewing direction of multiple image sensors of the CCTV device By defining a value and estimating the object height using a trigonometric model, and estimating three-dimensional position data by reflecting the estimated object height in the corrected CCTV geometric information, the CCTV image information corresponding to can be generated. .
본 개시에 대하여 위에서 간략하게 요약된 특징들은 후술하는 본 개시의 상세한 설명의 예시적인 양상일 뿐이며, 본 개시의 범위를 제한하는 것은 아니다.The features briefly summarized above with respect to the present disclosure are merely exemplary aspects of the detailed description of the present disclosure that follows, and do not limit the scope of the present disclosure.
본 발명에 따르면, 부정확하거나 일부 지역에서 누락된 위치와 자세 관련 기하 데이터를 갖는 CCTV 장치의 영상 데이터를 관측 센서와 측위 센서로 구성된 멀티센서 플랫폼으로부터 생성된 기준 영상 데이터의 기준 영상 정보와 정합하여 기하 변환 보정 등을 수행함으로써, CCTV 장치로 취득한 영상 데이터를 편의성과 높은 정밀도의 공간 정보로 생성할 수 있다. According to the present invention, image data of a CCTV device having an inaccurate or missing position and posture-related geometric data in some areas is matched with the reference image information of the reference image data generated from a multi-sensor platform composed of an observation sensor and a positioning sensor to obtain a geometry By performing conversion correction, etc., it is possible to generate image data acquired with a CCTV device as spatial information with convenience and high precision.
또한, 위치와 자세 등의 기하 정보가 변환된 CCTV 장치로부터 획득된 수해 지역의 CCTV 영상과 수해 지역의 평상시의 공간 정보를 연계하여, 수해 발생시에 실시간으로 획득되는 수해 지역의 CCTV 영상으로부터 해당 지역의 침수위를 정확하게 추정할 수 있다. In addition, by linking the CCTV image of the flood-damaged area obtained from the CCTV device in which geometric information such as location and posture has been converted with the spatial information of the flood-damaged area, it is possible to analyze The flood level can be accurately estimated.
아울러, 보정된 위치 및 자세 정보와 CCTV에서 취득된 영상 정보를 연계, 분석하여 영상 내 표출된 객체 정보를 공간정보화하여 지도 서비스와 연계할 수 있다. In addition, it is possible to link and analyze the corrected position and posture information and the image information obtained from CCTV to transform the object information expressed in the image into spatial information and link it with the map service.
이에 더하여 기준 영상 데이터의 구축시에 라이다 등 고가의 센서들을 배제한 저비용의 센서들로부터 취득한 관측 데이터를 가공함으로써, 구축 비용 절감을 달성할 수 있다.In addition, by processing observation data obtained from low-cost sensors excluding expensive sensors such as lidar when constructing the reference image data, it is possible to achieve reduction in construction cost.
이에 더하여, 보정된 CCTV의 위치와 자세 등의 기하 정보를 기준 영상 데이터베이스부 상에 저장하여, 유사 지역의 다른 CCTV의 영상 데이터의 3차원 공간 정보 생성시에 활용함으로써, 다양한 형태의 기준 영상 데이터를 활용할 수 있다. In addition, by storing the corrected geometric information such as the position and posture of the CCTV on the reference image database unit, and using it when generating 3D spatial information of image data of other CCTVs in a similar area, various types of reference image data can be used
이외에도 본 명세서를 통해 당업자라면 파악할 수 있는 구성을 통해 도출되는 효과를 배제하지 않는다. 본 개시에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 개시가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.In addition, the effect derived through the configuration that can be understood by those skilled in the art through the present specification is not excluded. The effects obtainable in the present disclosure are not limited to the above-mentioned effects, and other effects not mentioned may be clearly understood by those of ordinary skill in the art to which the present disclosure belongs from the description below. will be.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 CCTV 장치 기반의 침수위 추정 시스템, 이와 통신하는 CCTV 장치 및 CCTV 관제기에 관한 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 CCTV 장치 기반의 침수위 추정 시스템에서 구현되는 CCTV 장치의 영상 데이터에 대한 CCTV 영상 정보의 생성 및 침수위 추정 방법에 관한 순서도이다.
도 3은 기준 데이터베이스부에 저장된 기준 영상 정보의 일례를 도시한 도면이다.
도 4는 기준 데이터베이스부에 저장된 기준 영상 정보가 영상 촬영 센서로부터 획득되는 경우에 제 1 외부 기하 데이터 및 제 1 내부 기하 데이터에 저장되는 데이터 종류를 예시한 도면이다.
도 5는 기준 데이터베이스부에 저장된 기준 영상 정보가 항공 관측 데이터로부터 획득되는 경우에 특징 기하를 검색, 추출하기 위해 기하 형태를 변환하는 과정을 예시한 도면이다.
도 6은 광역 영상 센서로부터 취득한 영상 데이터의 왜곡을 제거하여 평면 영상 데이터로 변환하는 제 1 과정에 관한 순서도이다.
도 7 및 도 8은 영상 왜곡 제거 및 평면 영상 데이터 변환의 제 1 과정을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 9는 광역 영상 센서로부터 취득한 영상 데이터의 왜곡을 제거하여 평면 영상 데이터로 변환하는 제 2 과정에 관한 순서도이다.
도 10은 영상 왜곡 제거 및 평면 영상 데이터 변환의 제 2 과정을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 11은 기준 영상 데이터베이스부에서 레이저 스캔닝 센서로부터 획득한 포인트 클라우드가 변환된 가상의 영상 데이터가 저장되는 형태를 도시한 도면이다.
도 12는 CCTV 장치의 영상 데이터에 대한 공간 정보의 생성 과정에 있어서, 검색 선정의 다른 실시예에 관한 순서도이다.
도 13은 정합부에서 특징 기하를 이용한 정합 과정을 예시한 도면이다.
도 14는 정합부에서 템플릿 간의 특성 상관도 분석을 이용한 정합 과정을 나타나는 순서도이다.
도 15는 영상 데이터의 2차원 위치 데이터와 대응하는 기준 영상 데이터의 3차원 위치 데이터를 산출하는 과정을 도시한 도면이다.
도 16은 영상 정보 생성부에서 CCTV 영상 데이터의 객체의 높이를 추정하는 과정을 나타내는 순서도이다.
도 17은 CCTV 영상 데이터 내에서 픽셀 데이터 분석을 통한 객체 높이를 추정하는 과정을 설명하는 도면이다.
도 18은 본 발명의 실시예에 따른 침수위 추정 시스템에서 구현되는 침수위 추정의 일례를 도시한 도면이다.
도 19는 CCTV 장치 기반의 침수위 추정 시스템에서 구현되는 공간 정보의 생성 및 갱신 방법에 관한 순서도이다.
도 20은 최종 보정 CCTV 기하 정보 및 객체 정보를 CCTV 영상 정보에 포함하는 신규 공간 정보를 생성하는 일례를 도시한 도면이다.
도 21은 공간 정보의 갱신 과정을 설명하기 위한 도면이다.1 is a configuration diagram of a CCTV device-based flood level estimation system, a CCTV device communicating therewith, and a CCTV controller according to an embodiment of the present invention.
2 is a flowchart of a method for generating CCTV image information for image data of a CCTV device and for estimating a submersion level implemented in a CCTV device-based flood level estimation system according to an embodiment of the present invention.
3 is a diagram illustrating an example of reference image information stored in a reference database unit.
4 is a diagram illustrating types of data stored in first external geometric data and first internal geometric data when reference image information stored in the reference database unit is acquired from an image capturing sensor.
5 is a diagram illustrating a process of transforming a geometric shape in order to search for and extract a feature geometry when reference image information stored in the reference database unit is obtained from aerial observation data.
6 is a flowchart of a first process of converting image data acquired from a wide area image sensor into flat image data by removing distortion.
7 and 8 are diagrams schematically illustrating a first process of image distortion removal and flat image data conversion.
9 is a flowchart illustrating a second process of converting image data acquired from a wide area image sensor into flat image data by removing distortion.
10 is a diagram schematically illustrating a second process of image distortion removal and flat image data conversion.
11 is a diagram illustrating a form in which virtual image data obtained by converting a point cloud obtained from a laser scanning sensor in a reference image database unit is stored.
12 is a flowchart related to another embodiment of search selection in a process of generating spatial information for image data of a CCTV device.
13 is a diagram illustrating a matching process using feature geometry in the matching unit.
14 is a flowchart illustrating a matching process using a characteristic correlation analysis between templates in the matching unit.
15 is a diagram illustrating a process of calculating two-dimensional position data of image data and three-dimensional position data of reference image data corresponding to the two-dimensional position data of image data.
16 is a flowchart illustrating a process of estimating the height of an object of CCTV image data in the image information generating unit.
17 is a view for explaining a process of estimating an object height through pixel data analysis in CCTV image data.
18 is a diagram illustrating an example of estimating the submersion level implemented in the system for estimating the submersion level according to an embodiment of the present invention.
19 is a flowchart of a method for generating and updating spatial information implemented in a CCTV device-based flood level estimation system.
20 is a diagram illustrating an example of generating new spatial information including final corrected CCTV geometry information and object information in CCTV image information.
21 is a diagram for explaining a process of updating spatial information.
이하, 첨부한 도면들 및 후술되어 있는 내용을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되어지는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되어지는 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급되지 않는 한 복수형도 포함된다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자가 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings and the content to be described later. However, the present invention is not limited to the embodiments described herein and may be embodied in other forms. Rather, the embodiments introduced herein are provided so that the disclosed subject matter may be thorough and complete, and that the spirit of the present invention may be sufficiently conveyed to those skilled in the art. Like reference numerals refer to like elements throughout. On the other hand, the terms used herein are for the purpose of describing the embodiments and are not intended to limit the present invention. In this specification, the singular form also includes the plural form unless otherwise specified in the phrase. As used herein, “comprises” and/or “comprising” means that the stated component, step, operation and/or element is the presence of one or more other components, steps, operations and/or elements. or addition is not excluded.
또한, "부"내지 모듈 이란, 일반적으로 논리적으로 분리 가능한 소프트웨어(컴퓨터,프로그램), 하드웨어 등의 부품을 가리킨다. 따라서, 본 실시형태에 있어서의 모듈은 컴퓨터,프로그램에 있어서의 모듈뿐만 아니라, 하드웨어 구성에 있어서의 모듈도 가리킨다. 그 때문에, 본 실시형태는, 그것들을 모듈로서 기능시키기 위한 컴퓨터 프로그램(컴퓨터에 각각의 단계를 실행시키기 위한 프로그램, 컴퓨터를 각각의 수단으로서 기능시키기 위한 프로그램, 컴퓨터에 각각의 기능을 실현시키기 위한 프로그램), 시스템 및 방법의 설명도 겸하고 있다. 다만, 설명의 형편상, 「저장한다」, 「저장시킨다」, 이것들과 동등한 문언을 이용하지만, 이들 문언은, 실시형태가 컴퓨터 프로그램일 경우에는, 기억 장치에 기억시키는, 또는 기억 장치에 기억시키는 것과 같이 제어하는 것을 의미한다. 또한, "부" 내지 모듈은 기능에 일대일로 대응하고 있어도 되지만, 실장에 있어서는, 1 모듈을 1 프로그램으로 구성해도 되고, 복수 모듈을 1 프로그램으로 구성해도 되고, 반대로 1 모듈을 복수 프로그램으로 구성해도 된다. 또한, 복수 모듈은 1 컴퓨터에 의해 실행되어도 되고, 분산 또는 병렬 환경에 있어서의 컴퓨터에 의해 1 모듈이 복수 컴퓨터로 실행되어도 된다. 또한, 1개의 모듈에 다른 모듈이 포함되어 있어도 된다. 또한, 이하, 「접속」이란 물리적인 접속 외에, 논리적인 접속(데이터의 주고받기, 지시, 데이터간의 참조 관계 등)일 경우에도 채용한다. 「미리 정해진」이란, 대상으로 하고 있는 처리 전에 정해져 있음을 말하고, 본 실시형태에 의한 처리가 개시되기 전은 물론이고, 본 실시형태에 의한 처리가 개시된 후에도, 대상으로 하고 있는 처리 전이면, 그 때의 상황, 상태에 따라, 또는 그때까지의 상황, 상태에 따라 정해지는 것의 의미를 포함해서 이용한다.In addition, "unit" or "module" generally refers to logically separable software (computer, program), hardware, and the like parts. Accordingly, the module in the present embodiment refers to not only a module in a computer and a program but also a module in a hardware configuration. Therefore, the present embodiment provides a computer program for making them function as modules (a program for causing the computer to execute each step, a program for making the computer function as each means, a program for making the computer to realize each function) ), systems and methods are also explained. However, for convenience of explanation, "save", "save", and phrases equivalent to these are used, but when the embodiment is a computer program, these words are stored in a storage device or stored in a storage device It means to control as In addition, although "parts" and modules may correspond to functions one-to-one, in implementation, one module may be configured as one program, multiple modules may be configured as one program, or conversely, one module may be configured with multiple programs. do. In addition, a plurality of modules may be executed by one computer, and one module may be executed by a plurality of computers by a computer in a distributed or parallel environment. In addition, another module may be included in one module. In addition, hereinafter, "connection" is employed not only for physical connection but also for logical connection (exchange of data, instruction, reference relationship between data, etc.). "Predetermined" means that it is determined before the target processing, and before the processing according to the present embodiment is started, as well as after the processing according to the present embodiment is started, before the target processing, the It is used with the meaning of being determined according to the situation or state at the time, or by the situation or state up to that time.
또한, 시스템 또는 장치란, 복수의 컴퓨터, 하드웨어, 장치 등이 네트워크(일대 일 대응의 통신 접속을 포함함) 등의 통신 수단에 의해 접속되어 구성되는 것 외에, 1개의 컴퓨터, 하드웨어, 장치 등에 의해 실현될 경우도 포함된다. 「장치」와 「시스템」이란, 서로 동의(同意)의 용어로서 이용한다. 물론이지만, 「시스템」에는, 인위적인 결정인 사회적인 「기구」(사회 시스템)에 지나지 않는 것은 포함하지 않는다.In addition, a system or device means a plurality of computers, hardware, devices, etc. connected by communication means such as a network (including a one-to-one correspondence) and configured by one computer, hardware, device, etc. cases to be realized are included. "Device" and "system" are used as mutually synonymous terms. Of course, "system" does not include things that are nothing more than social "organizations" (social systems) that are artificial decisions.
또한, 각 부 내지 각 모듈에 의한 처리마다 또는 각 부 내지 모듈 내에서 복수의 처리를 행할 경우는 그 처리마다, 대상이 되는 정보를 기억 장치로부터 판독 입력하고, 그 처리를 행한 후에, 처리 결과를 기억 장치에 기입하는 것이다. 따라서, 처리 전의 기억 장치로부터의 판독 입력, 처리 후의 기억 장치에의 기입에 관해서는, 설명을 생략할 경우가 있다. 또한, 여기에서의 기억 장치로서는, 하드디스크, RAM(Random Access Memory), 외부 기억 매체, 통신 회선을 통한 기억 장치, CPU(Central Processing Unit) 내의 레지스터 등을 포함하고 있어도 된다.In addition, for each processing by each unit or each module, or when a plurality of processing is performed within each unit or module, target information is read and inputted from the storage device for each processing, and after performing the processing, the processing result is displayed writing to the memory device. Therefore, the description of read input from the storage device before processing and writing to the storage device after processing may be omitted in some cases. Note that, as the storage device here, a hard disk, random access memory (RAM), an external storage medium, a storage device via a communication line, a register in a CPU (Central Processing Unit), and the like may be included.
이하, 도 1을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 CCTV 장치로부터 취득한 2차원 위치 정보의 영상 데이터를 기준 영상 데이터베이스부의 기준 영상 데이터와 정합하여 소정 처리를 수행함으로써 생성되는 CCTV 장치의 보정 영상 데이터에 기반한 CCTV 영상 정보를 생성하기 위한, CCTV 장치 기반의 침수위 추정 시스템에 대하여 설명하기로 한다. Hereinafter, with reference to FIG. 1, corrected image data of a CCTV device generated by matching the image data of the two-dimensional position information acquired from the CCTV device according to an embodiment of the present invention with the reference image data of the reference image database unit and performing a predetermined process A description will be given of a CCTV device-based flood level estimation system for generating CCTV image information based on .
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 CCTV 장치 기반의 침수위 추정 시스템, 이와 통신하는 CCTV 장치 및 CCTV 관제기에 관한 구성도이다. 1 is a configuration diagram of a CCTV device-based flood level estimation system, a CCTV device communicating therewith, and a CCTV controller according to an embodiment of the present invention.
상기 시스템(100)은 CCTV 장치(102)에서 촬영된 지형, 지물 등의 공간 객체의 영상 데이터 및 속성 정보에 포함된 CCTV 장치(102) 및/또는 영상 데이터의 2차원 위치 데이터를 CCTV 관제기(104)로부터 수신한다. CCTV 관제기(104)는 속성 정보로서 촬영 당시의 추정된 CCTV 장치(102)의 영상 센서(106)의 시야 방향, 영상 센서(106) 고유의 기하 파라미터 등 정보를 수신한다. The
먼저 CCTV 장치(102) 및 CCTV 관제기(104)를 설명하면, CCTV 장치(102)는 영상 센서(106), 통신부(108), 이들을 제어 관리하는 제어부(110)를 포함할 수 있으며, CCTV 관제기(104)는 속성 정보 관리부(111), 영상 저장부(112) 및 제어/통신부(114)를 포함할 수 있다. First, the
CCTV 장치(102)는 영상 센서(106)를 통해 촬영된 영상 데이터를 통신부(108)에 의해 CCTV 관제기(104)에 전송한다. CCTV 관제기(104)는 수신된 영상 데이터에 속성 정보로 저장한 CCTV의 2차원 위치 데이터가 결합된 정보를 유무선 네트워크를 통해 시스템(100)으로 송신하는 장치이다. 속성 정보는 상술한 바와 같이, 영상 센서(106)의 촬영 시간, 영상 센서(106)의 시야 방향 및 고유의 기하 파라미터 등을 더 포함할 수 있으며, 시야 방향과 기하 파라미터가 더 결합된 영상 데이터가 시스템(100)에 송신된다. The
영상 센서(106)는 CCTV 장치(102)에 탑재되어 그 주위의 주변 대상물, 예컨대 지형, 지물을 이미지로 촬영하여 영상 데이터 및 영상 데이터 취득 당시의 영상용 시간 정보를 취득하는 센서들을 복수 구비할 수 있다. 영상 센서(106)는 평면 영상용 센서, 평면 영상용 센서보다 넓은 화각을 갖는 광역 영상 센서, 측량용 또는 비측량용 카메라일 있으며, 이에 제한되지 않는다. 광역 영상 센서는 서로 다른 방향의 시야 방향을 갖는 영상이 조합된 스테레오 영상, 또는 소정 시야각 내에 배치된 카메라의 영상이 결합되는 파노라마 영상을 생성하며, 예컨대 어안 렌즈를 구비하여 어안 렌즈 영상을 생성하는 카메라 또는 다수개의 카메라를 이용한 다중 카메라에 의해 전방위 영상을 출력하는 다중 카메라 시스템 등일 수 있다. 영상 센서(106)가 탑재된 모듈은 줌, 팬, 틸트(tilt) 기능을 더 구비할 수 있다. The
영상 데이터가 왜곡 영상을 발생하는 광역 영상 센서로부터 기인하는 경우에, 영상 데이터는 후술할 검색 선정부(118)에 의해. 왜곡 영상을 평면 영상 데이터로 변환하여 생성되는 평면 영상 데이터를 이용할 수 있으며, 상세 변환 과정은 후술하기로 한다. In the case where the image data originates from a wide-area image sensor that generates a distorted image, the image data is retrieved by the
CCTV 관제기(104)의 속성 정보 관리부(111)는 복수의 CCTV 장치(102)의 속성 정보를 수치 또는 텍스트로 기록된 테이블 형태로 관리하고 제어/통신부(114)에 의해 속성 정보를 영상 데이터에 결합시킨다. The property
속성 정보는 CCTV 장치(102)의 2차원 위치 데이터를 포함하고 있으며, 2차원 위치 데이터는 CCTV 장치(102)의 2차원 좌표, 또는 좌표가 아닌 개략적인 정보로서의 CCTV 장치가 설치된 공간의 명칭 등일 수 있다. 속성 정보는 영상 센서(106)의 촬영 시간을 추가로 가질 수 있다. 경우에 따라, 속성 정보는 영상 센서(106)의 촬영 방향, 각도 등의 시야 방향, 시야각, 영상 센서(106)에 정의된 기하 파라미터를 추가로 포함할 수도 있으나, 통상적인 속성 정보는 대체로 2차원 위치 데이터만을 가지므로, 2차원 위치 데이터만을 갖는 경우와 시야 방향, 기하 파라미터까지 포함하는 경우를 구별하여 영상 데이터를 선정하는 과정을 각각 후술하기로 한다. The attribute information includes two-dimensional location data of the
시야 방향, 시야각을 갖는 자세 데이터(이하, '제 2 자세 데이터' 라 함), 2차원 위치 데이터, 촬영 시간은 외부 기하 데이터(이하, '제 2 외부 기하 데이터' 라 함)를 구성할 수 있으며, 영상 센서(106)에 정의된 기하 파라미터는 내부 기하 데이터(이하, '제 2 내부 기하 데이터' 라 함)를 구성할 수 있다. Posture data having a viewing direction and viewing angle (hereinafter referred to as 'second posture data'), two-dimensional position data, and shooting time may constitute external geometric data (hereinafter referred to as 'second external geometric data'), , the geometric parameters defined in the
제 2 외부 기하 데이터는 영상 센서(106)의 위치와 자세로 인해, 영상 센서(106)의 영상 정보를 취득할 때마다 가변되는 파라미터 값에 기초하여 산출되는 관측 데이터의 오차이며, 이 경우에 소정의 수학식 내지 모델링을 통해 계산될 수 있다. 영상 데이터가 광역 영상 센서로부터 기인하는 경우에, 2차원 위치 데이터는 평면 영상 데이터의 2차원 위치 데이터를 활용하고, 제 2 자세 데이터는 평면 영상 데이터의 시야 방향 및 시야각 등으로 정의될 수 있다. The second external geometric data is an error of observation data calculated based on a parameter value that is changed whenever image information of the
제 2 내부 기하 데이터는 영상 센서(106) 자체의 고유값으로서, 영상 센서(106)의 관측 데이터의 오차와 관련된 기하 파라미터이다. 영상 센서(106)의 기하 파라미터는 초점거리, 주점 위치, 렌즈왜곡 파라미터 및 센서 포맷 크기 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다. The second internal geometric data is an eigenvalue of the
제어/통신부(114)는 영상 센서(106)로부터 취득된 영상 데이터에, 적어도 2차원 위치 데이터, 촬영 시간을 갖는 외부 기하 데이터를 포함하는 CCTV 기하 정보를 생성하여 시스템(100)으로 전송하도록 제어하거나, 시스템(100)으로부터 특정 데이터들을 수신하여 필요한 처리를 수행할 수 있다. The control/
시스템(100)은 기준 영상 데이터베이스부(116), 검색 선정부(118), 정합부(120), 기하 변환부(122), 정합 최적값 추정부(124), CCTV 기하 정보 추정부(126), 영상 정보 생성부(128), 객체 정보 추출부(130), 공간 정보 생성부(132), 공간 정보 갱신부(134), 공간 정보 데이터베이스부(136), 지표면 공간 정보 추출부(138) 및 침수위 추정부(140)를 포함할 수 있다. The
기준 영상 데이터베이스부(116)는 기준 영상의 기준 위치 데이터와, 기준 영상의 획득 시간, 기준 영상을 생성하는데 설정된 시야 방향, 시야각을 정의하는 제 1 자세 데이터를 갖는 제 1 외부 기하 데이터가 포함된 기준 기하 정보와 연계하여 기준 영상 데이터를 저장한다. The reference
기준 위치 데이터는 제 1 외부 기하 데이터의 2차원 위치 데이터보다 정확도가 높은 2차원 위치 데이터 또는 3차원 위치 데이터로 구성될 수 있으며, CCTV 장치(102)의 2차원 위치 데이터의 개략적인 정보가 아닌, XY 좌표계의 2차원 위치 데이터이거나 XYZ 좌표계의 3차원 위치 데이터일 수 있다. 시야 방향 및 시야각은 영상 센서(106)에 설명된 점과 실질적으로 동일하다. 또한, 기준 기하 정보는 기준 영상을 생성하는데 설정된 센서에 정의된 기하 파라미터에 근거한 제 1 내부 기하 데이터를 더 포함할 수 있다. The reference position data may be composed of two-dimensional position data or three-dimensional position data with higher accuracy than the two-dimensional position data of the first external geometric data, rather than the schematic information of the two-dimensional position data of the
기준 영상은 외부로부터 입수되며, 기준 위치 데이터가 적어도 포함되는 영상이며, CCTV 장치(102)로부터 획득된 영상 데이터와 대비가능한 기준 영상 데이터로 가공된다. 기준 영상을 생성하는데 최초 이용되는 센서는 CCTV 장치(102)보다 높은 측위 정확도, 영상 구현 성능을 갖는 영상 획득 기기 및 레이저 스캔닝 센서(예컨대, 라이다(Lidar)) 중 적어도 하나일 수 있다. 기준 영상과 연계된 기준 기하 정보는 각 픽셀 좌표마다, RGB 데이터와 같은 색상 정보, 제 1 외부 기하 데이터 및 제 1 내부 기하 데이터를 포함하고, 기준 기하 정보와 결합되는 기준 영상은 기준 영상 데이터로 저장될 수 있다.The reference image is an image obtained from the outside and includes at least reference position data, and is processed into reference image data that can be contrasted with the image data obtained from the
기준 영상 데이터는 영상 촬영 센서(영상 획득 기기) 및 레이저 스캔닝 센서 중 적어도 어느 하나와 측위 센서를 구비하는 외부 이동형 플랫폼로부터 획득된 영상 정보 및 포인트 클라우드 정보를 센서들 간의 기하 모델을 통해 정합하고 보정하여 융합된 외부 영상 데이터, 혹은, 보정용 CCTV 기하 정보로 보정된 CCTV 영상 정보로 영상 정보 생성부(128) 및/또는 공간 정보 데이터베이스부(136)에 이미 저장된 기존의 CCTV 장치의 보정 영상 데이터일 수 있다. The reference image data matches and corrects image information and point cloud information obtained from an external mobile platform having at least one of an image capturing sensor (image acquisition device) and a laser scanning sensor and a positioning sensor through a geometric model between the sensors. It may be the corrected image data of the existing CCTV device already stored in the image
기준 영상을 생성하는데 최초 이용되는 센서가 영상 촬영 센서인 경우에, 제 1 내부 기하 데이터는 제 2 내부 기하 데이터에서 설명된 영상 센서(106)와 실질적으로 동일하다. 영상 촬영 센서인 경우에, 대상물의 3차원 형상이 2차원으로 투영되는데 활용된 투영 중심과 방향은 기준 영상의 기준 위치 데이터와 시야 방향과 관련되므로, 투영 중심과 방향은 제 1 외부 기하 데이터와 함께 기준 영상 데이터로 저장될 수 있다. 영상 촬영 센서로부터 생성된 기준 영상 데이터의 기준 기하 정보는 기준 위치 데이터로서 2차원 위치 데이터 혹은 3차원 위치 데이터를 포함할 수 있다. When the sensor initially used to generate the reference image is an image capturing sensor, the first internal geometric data is substantially the same as the
기준 영상이 항공 관측 데이터인 경우에, CCTV 장치(102)와 같은 지상 관측 영상 데이터와 상이한 기하를 가지므로, 항공 관측 데이터는 특정 방향의 뷰 형태로 변환될 수 있다. 예를 들어, 항공 관측 데이터의 각 픽셀이 수평 기하를 가진 정사영상 형태로 변환되어 기준 영상으로 채용될 수 있다. When the reference image is aerial observation data, since it has a different geometry from ground observation image data such as the
기준 영상이 왜곡 영상을 발생하는 광역 영상 센서로부터 기인하는 경우에, 기준 영상은 왜곡 영상을 평면 영상 데이터로 변환하여 생성되는 평면 영상 데이터를 이용하며, 기준 위치 데이터는 평면 영상 데이터의 위치 데이터를 활용하고, 제 1 자세 데이터는 평면 영상 데이터의 시야 방향, 시야각 등으로 정의될 수 있다. 상세 변환 과정은 후술하기로 한다. When the reference image originates from a wide-area image sensor that generates a distorted image, the reference image uses planar image data generated by converting the distorted image into planar image data, and the reference position data uses position data of the planar image data. and the first posture data may be defined as a viewing direction, a viewing angle, etc. of the planar image data. A detailed conversion process will be described later.
기준 영상이 레이저 스캔닝 센서로부터 기인하는 경우에, 기준 영상은 레이저 스캔닝 센서로부터 획득되는 포인트 클라우드가 변환된 가상의 영상 데이터를 이용할 수 있다, 3차원 위치 데이터는 가상의 영상 데이터의 3차원 위치 데이터로 정의되며, 제 1 자세 데이터는 상기 가상의 영상 데이터의 시야 방향으로 정의될 수 있다. 포인트 클라우드의 변환은 포인트 클라우드의 반사 강도, 고도값 등을 감안하는 가상 카메라 모델링에 의해 수행될 수 있다. 기준 영상 생성시에 영상 센서가 추가로 관여되는 경우에, 포인트 클라우드의 변환시에 영상 센서로 획득된 색상 데이터가 가상의 영상 데이터에 포함될 수 있다.When the reference image originates from the laser scanning sensor, the reference image may use virtual image data obtained by converting a point cloud obtained from the laser scanning sensor. The 3D position data is a 3D position of the virtual image data. It is defined as data, and the first posture data may be defined as a viewing direction of the virtual image data. Transformation of the point cloud may be performed by virtual camera modeling in consideration of the reflection intensity and elevation value of the point cloud. When the image sensor is additionally involved in generating the reference image, color data obtained by the image sensor when the point cloud is converted may be included in the virtual image data.
최초 이용되는 센서가 레이저 스캔닝 센서인 경우에 제 1 내부 기하 데이터는 예로 들면, 각 레이저의 입사각, 거리 스케일, 거리 방향 오프셋 및 축방향 오프셋 중 적어도 하나일 수 있다. 레이저 스캔닝 센서로 획득한 포인트 클라우드 정보는 3차원 좌표 정보, 레이저 강도 정보, 색상 정보, 클래스 정보, 시간 정보, 센서 관측 정보 전부 또는 일부를 포함한 점의 집합으로 표현될 수 있다. When the first used sensor is a laser scanning sensor, the first internal geometric data may be, for example, at least one of an incident angle of each laser, a distance scale, a distance direction offset, and an axial direction offset. The point cloud information acquired by the laser scanning sensor may be expressed as a set of points including all or part of three-dimensional coordinate information, laser intensity information, color information, class information, time information, and sensor observation information.
기준 영상이 영상 촬영 센서, 레이저 스캔닝 센서, 측위 센서와 같은 멀티센서를 구비하는 외부 이동형 플랫폼으로부터 획득되는 경우에, 센서들 간의 가하 모델의 정합, 보정은 영상 센서 및 레이저 스캔닝 센서(라이다)의 내부 기하 모델, 측위 센서와 데이터 결합을 위한 라이다의 외부 기하 모델, 측위 센서와 데이터 결합을 위한 영상 촬영 센서의 외부 기하 모델을 적용하여 수행될 수 있다. 각 기하 모델은 소정의 수학식으로 정의될 수 있다. 이에 의해, 영상 촬영 센서 및 레이저 스캐닝 센서로부터 획득된 각각의 영상 정보 및 포인트 클라우드 정보가 결합하여 융합될 수 있으며, 포인트 클라우드 정보는 색상 정보를 가질 수 있거나, 영상 정보는 픽셀마다 3차원 위치 좌표를 가질 수 있다. 포인트 클라우드 정보는 상술한 바와 같이, 가상의 영상 데이터로 변환되며, 이 데이터가 기준 영상 데이터로 채용될 수 있다. When a reference image is acquired from an external mobile platform having a multi-sensor such as an imaging sensor, a laser scanning sensor, and a positioning sensor, matching and correction of the applied model between the sensors is performed by the image sensor and the laser scanning sensor (LIDA). ), an external geometric model of LiDAR for combining data with a positioning sensor, and an external geometric model of an image capturing sensor for combining data with a positioning sensor. Each geometric model may be defined by a predetermined equation. Thereby, the respective image information and point cloud information obtained from the image capturing sensor and the laser scanning sensor may be combined and fused, and the point cloud information may have color information, or the image information may contain three-dimensional position coordinates for each pixel. can have As described above, the point cloud information is converted into virtual image data, and this data may be employed as reference image data.
이에 더하여, 기준 영상 데이터베이스부(116)는 기준 영상 데이터에 특정 형태의 객체와 관련된 정보, 즉 객체 정보를 함께 연계하여 격납한다. 예를 들어, 객체는 지도 상에 표시될 필요가 있는 건축물, 자율주행을 위해 인식이 필요한 교통 표지판, 신호등, 차선 등이 해당될 수 있다. 이 경우에, 객체 정보는 대상물의 종류, 전체 모양, 대상물의 적어도 일부를 구성하는 선, 면, 원, 구 등과 같은 특정 기하학적 형상, 색상, 질감 관련 속성을 포함할 수 있다. In addition, the reference
한편, 검색 선정부(118)는 CCTV 장치(102)로부터 취득한 영상 데이터에 관련되어 CCTV 기하 정보를 획득하고, 적어도 기준 위치 데이터 및 2차원 위치 데이터를 참조하여 기준 영상 데이터와 정합 가능한 영상 데이터를 검색하여 선정한다. 검색 선정부(118)는 2차원 위치 데이터가 좌표를 갖는 경우에 기준 위치 데이터의 2차원 좌표를 검색하며, 2차원 위치 데이터가 좌표가 아닌 개략적인 데이터인 CCTV 장치(102)의 설치된 공간의 명칭이면, 기준 영상 데이터베이스부(116)에서 공간의 명칭과 관련된 등록된 기준 위치 데이터를 검색한다.On the other hand, the
기준 위치 데이터는 제 1 외부 기하 데이터의 2차원 위치 데이터보다 정확도가 높은 2차원 위치 데이터 또는 3차원 위치 데이터로 구성될 수 있다. 기준 위치 데이터가 2차원 위치 데이터인 경우에, 검색 선정부(118)는 CCTV 기하 정보 및 기준 기하 정보의 제 2 차원 위치 데이터들을 검색한다. 기준 위치 데이터가 3차원 위치 데이터인 경우에, CCTV 기하 정보의 2차원 위치 데이터와 3차원 위치 데이터로부터 추출된 XY 좌표의 2차원 위치 데이터를 검색한다. The reference position data may be composed of two-dimensional position data or three-dimensional position data having higher accuracy than the two-dimensional position data of the first external geometric data. When the reference position data is the two-dimensional position data, the
이상의 실시예와 달리, CCTV 기하 정보가 제 2 자세 데이터 및 제 2 내부 기하 데이터까지 전부 포함하는 경우에, 검색 선정부(118)는 기준 위치 데이터, 2차원 위치 데이터, 자세 데이터를 포함하는 제 1 및 제 2 외부 기하 데이터, 제 1 및 제 2 내부 기하 데이터를 참조하여 기준 영상 데이터와 정합 가능한 영상 데이터의 후보군을 검색하며, 후보군 중 기준 영상 데이터와 최고의 정합도를 갖는 영상 데이터를 선정한다. Unlike the above embodiment, when the CCTV geometric information includes all of the second posture data and the second internal geometric data, the
구체적으로, 검색 선정부(118)는 기준 위치 데이터 및 2차원 위치 데이터에 기초하여 기준 영상 데이터와 대비가능한 영상 데이터의 후보군을 검색하고, 제 1 및 제 2 자세 데이터를 참조하여 후보군 중 기준 영상 데이터와 최고의 정합도를 갖는 영상 데이터를 선정할 수 있다. Specifically, the
검색 선정부(118)는 CCTV 장치(102)로부터 획득되는 영상 데이터가 광역 영상 센서로부터 기인하는 경우에, 광역 영상의 왜곡을 제거하고 평면 영상 데이터로 변환하는 프로세스를 상술한 최고의 정합도를 갖는 영상 데이터의 선정 과정 전에 실행할 수 있다. When the image data obtained from the
정합부(120)는 선정된 영상 데이터와 기준 영상 데이터를 상호 정합한다. 정합은 특징 기하 추출에 의한 방식 또는 영상 내에 지정된 템플릿(template) 특성에 의한 방식에 의해 구현될 수 있다. The
먼저, 특징 기하 추출에 의한 방식은 기준 영상 데이터와 선정된 영상 데이터 간에 공통되는 소정 형태의 특징 기하들에 기반하여 기준 영상 데이터와 선정 영상 데이터를 정합하고, 특징 기하를 참고하여 공선조건식 등의 기하 모델을 통해 복수의 선정 영상 데이터를 결합할 수 있다. First, in the method by feature geometry extraction, the reference image data and the selected image data are matched based on a predetermined type of feature geometry common between the reference image data and the selected image data, and the geometry such as the collinear conditional expression is referred to by referring to the feature geometry. A plurality of selected image data can be combined through the model.
소정 형태의 특징 기하는 동일한 위치로 추정되는 선정 영상 데이터와 기준 영상 데이터에 표현된 객체의 특정 기하학적 형상에 기초하여 추출될 수 있다. 객체는 예컨대 도로 표지판, 특이 형상의 물체, 건물 경계선 등과 같이 영상 데이터 상에서 점, 선, 면, 기둥 등의 특징 기하가 용이하게 추출가능한 대상물로 랜덤으로 선정될 수 있다. 또한, 특징 기하 추출은 영상 데이터 내 색상 변화를 기반으로 수행할 수 있다. 이러한 특징 기하는 선정 영상 데이터와 기준 영상 데이터 간의 자세 데이터가 다소 상이하더라도 동일한 객체로의 추정 가능성이 높은 소정 형태를 채용하고, 예를 들어 도로 노면에 표시된 차선, 도로 표지, 건물 윤곽 등일 수 있다. The feature geometry of a predetermined shape may be extracted based on a specific geometric shape of an object expressed in the selected image data and the reference image data estimated to be the same location. The object may be randomly selected as an object from which feature geometries such as points, lines, planes, and columns can be easily extracted from image data, such as road signs, objects of unusual shapes, building boundaries, and the like. Also, feature geometry extraction may be performed based on color change in image data. Even if the posture data between the selected image data and the reference image data is slightly different, the characteristic geometry adopts a predetermined shape with a high probability of being estimated as the same object, and may be, for example, a lane marked on a road surface, a road sign, a building outline, and the like.
여기서, 영상 데이터는 색상 정보를 가진 행렬 형태의 데이터 뿐만 아니라 특정 객체를 대표할 수 있는 특징을 지닌 디스크립터(descriptor)로 사용될 수 있다. 특정 객체를 대표하는 특징을 지닌 디스크립터의 경우에, 영상 비교 알고리즘으로서 SIFT(Scale Invariant Feature Transform)을 활용할 수 있다. Here, the image data may be used not only as matrix-type data having color information, but also as a descriptor having a characteristic that can represent a specific object. In the case of a descriptor having a characteristic representing a specific object, SIFT (Scale Invariant Feature Transform) may be used as an image comparison algorithm.
SIFT에 따른 디스크립터를 산출하기 위해서는, 스케일-공간 익스트리마(Scale-space extrema), 키포인트 국소화 및 필터링(Key-point localization & Filtering), 방향성(Orientation) 할당 및 디스크립터 생성의 순서로 진행될 수 있다.In order to calculate the descriptor according to the SIFT, the order of Scale-space extrema, Key-point localization & Filtering, Orientation allocation, and descriptor generation may be performed.
구체적으로, 영상 데이터에서 단순하게 경계를 검출하면, 노이즈를 포함한 에지도 많이 검출되므로, 먼저 Gaussian filter를 여러 레벨로 적용(σ 값을 조절)하여 영상 데이터를 흐림화 처리(blurring)하고, 영상 데이터와 기준 영상 데이터 간의 차를 산출하면, 노이즈에 강인한 특징이 획득된다(DoG: Difference of Gauassian). 현재 크기(scale)에 대한 작업을 마치면, 스케일 변화에 대응이 가능하도록 영상의 크기를 변경하면서 동일한 작업을 수행하여, 서로 다른 크기에서의 강인한 특징인 extrema를 구한다.Specifically, if a boundary is simply detected in image data, many edges including noise are detected. First, a Gaussian filter is applied at various levels (adjusting the σ value) to blur the image data, and the image data When the difference between and the reference image data is calculated, a characteristic robust to noise is obtained (DoG: Difference of Gauassian). When the work on the current scale is completed, the same work is performed while changing the image size to be able to respond to the scale change to obtain extrema, a robust feature at different sizes.
DoG를 통해 비교적 강인한 extrema를 추출했을지라도 여전히 불필요한 정보들도 많이 포함하고 있으므로, 이에 대해 키포인트 국소화 및 필터링을 통해 의미가 있는 정보들만 추출한다. 다음으로 구배(gradient)의 방향에 따른 히스토그램(histogram)을 산출한다.Even though relatively robust extrema is extracted through DoG, it still contains a lot of unnecessary information, so only meaningful information is extracted through keypoint localization and filtering. Next, a histogram according to the direction of the gradient is calculated.
NХN 구배 윈도우에서 m개의 방향으로 NХNХm 차원의 디스크립터를 생성하고, 이 디스크립터를 비교하는 방식으로 영상의 정합 여부를 판단하게 된다.In the NХN gradient window, NХNХm-dimensional descriptors are generated in m directions, and the matching of images is determined by comparing these descriptors.
템플릿 특성에 의한 방식에 의하면, 정합부(120)는 기준 영상 데이터 내에 지정된 템플릿과 적어도 유사한 상기 선정 영상 데이터를 검색하여, 템플릿들 간의 특성 상관도 분석에 따라 정합한다. 템플릿은 예컨대 미리 지정된 표지판, 간판 등의 영상 데이터 내에서 상당 정도 영역을 차지하는 객체일 수 있다. 특성 상관도 분석은 정합 속도를 향상시키기 위해, 푸리에 변환을 통해 영상의 공간적 특성을 주파수 특성으로 변환시켜 유사 특성 영역을 정합하는 방식을 사용할 수 있다. 특징 기하 또는 템플릿은 정합 정보를 구성하며, 정합 정보는 기준 영상 데이터베이스부(116)에 저장될 수 있다. According to the template characteristic method, the
기하 변환부(122)는 공통된 특징 기하들 또는 템플릿에 있어서, 기준 영상 데이터를 참조하는 기하 변환 모델링에 의해 상기 선정 영상 데이터의 상기 CCTV 기하 정보를 기하 변환하여 상기 2차원 위치 데이터보다 정확도가 높은 보정용 위치 데이터가 포함되는 보정 CCTV 기하 정보를 생성한다. The
기하 변환 모델링은 수학식 1과 같은 공선조건식을 이용하거나, 영상 데이터의 기하를 행렬형태로 반영할 수 있는 perspective transformation, affine transformation, homography transformation 중 하나를 대체모델링을 사용할 수 있다.For geometric transformation modeling, one of perspective transformation, affine transformation, and homography transformation, which can reflect the geometry of image data in a matrix form, may be used, or alternative modeling may be used.
[수학식 1][Equation 1]
영상 좌표는 동일 특징 기하 또는 템플릿과 관련된 영상 데이터의 2차원 위치 데이터이며, 대상물 좌표는 동일 특징 기하 또는 템플릿에 대한 기준 영상 데이터의 3차원 위치 데이터이다. 카메라 위치 및 자세는 기준 영상 데이터의 제 1 외부 기하 데이터이고, 주점 위치, 초점 거리, 렌즈 왜곡은 제 1 내부 기하 데이터이다. 이상에서는 기준 위치 데이터가 3차원 위치 데이터인 경우를 예로 들어 기준 영상 데이터가 3차원 위치 데이터로 표현된 실시예를 설명하고 있으나, 기준 위치 데이터가 2차원 위치 데이터인 경우에는 기준 영상 데이터가 2차원 좌표의 2차원 위치 데이터로 표현될 수 있다. The image coordinates are two-dimensional position data of image data related to the same feature geometry or template, and the object coordinates are three-dimensional position data of reference image data for the same feature geometry or template. The camera position and posture are first external geometric data of the reference image data, and the main point position, focal length, and lens distortion are first internal geometric data. In the above description, an embodiment in which the reference image data is expressed as 3D position data has been described by taking the case where the reference position data is 3D position data as an example, but when the reference position data is 2D position data, the reference image data is 2D It can be expressed as two-dimensional position data of coordinates.
정합 최적값 추정부(124)는 보정용 CCTV 기하 정보가 연계된 표본용 영상 데이터의 특징 기하들을 랜덤 샘플링하여, 샘플링된 표본용 특징 기하들 및 상응하는 기준 데이터의 특징 기하들의 상호 이격량이 최소가 되는 표본용 특징 기하를 정합 최적값으로 추정할 수 있다. The matching
구체적으로, 동일 추정되는 표본용 특징 기하마다 이를 공유하는 영상 데이터들을 복수로 샘플링한다. 이러한 샘플링 세트는 서로 상이한 표준용 특징 기하 별로 복수로 획득한다. 이와 동시에, 표본용 특징 기하와 동일 추정되는 특징 기하를 갖는 기준 영상 데이터를 연동하여 선별한다. 이어서, 동일 추정되는 표본용 특징 기하들을 공유하는 영상 데이터들과 기준 영상 데이터를 보정용 CCTV 기하 정보에 따라 배열하는 경우에, 영상 데이터들의 표본용 특징 기하들과 기준 영상 데이터의 특징 기하에서 상호 이격량이 최소로 판단되는 영상 데이터들의 표본용 특징 기하를 정합 최적값으로 추정한다. Specifically, a plurality of image data sharing the same estimated feature geometry for a sample is sampled. A plurality of such sampling sets are acquired for different standard feature geometries. At the same time, reference image data having the same estimated feature geometry as the feature geometry for the sample is linked and selected. Then, in the case of arranging the image data and the reference image data that share the same estimated feature geometries for the sample according to the CCTV geometry information for correction, the mutual distance between the feature geometries for the sample of the image data and the feature geometry of the reference image data is The feature geometry for the sample of the image data judged to be the minimum is estimated as the matching optimal value.
CCTV 기하 정보 추정부(126)는 상술의 정합 최적값으로 추정된 특징 기하와 관련하여 기하 변환된 보정용 CCTV 기하 정보를 최종 보정 CCTV 기하 정보로 추정할 수 있다. The CCTV
영상 정보 생성부(128)는 최종 보정 CCTV 기하 정보 및 특징 기하에 대한 정합 정보에 기초하여, CCTV 장치(102)의 영상 데이터로부터 CCTV 영상 정보를 생성한다. The image
CCTV 영상 정보는 기준 영상 데이터베이스부(116)의 기준 영상 데이터와 같이, 기하 변환에 의해 보정된 영상 데이터 및 이와 연계된 위치 데이터, 보정된 제 2 자세 데이터를 포함하는 보정된 제 2 외부 기하 데이터, 보정된 제 2 내부 기하 데이터를 포함하는 최종 보정 CCTV 기하 정보, 색상 데이터, 시간 데이터 등을 포함할 수 있다.CCTV image information is, like the reference image data of the reference
보정된 영상 데이터와 연계된 위치 데이터는 기준 위치 데이터가 2차원 위치 데이터인 경우에 2차원 위치 좌표로 구성되며, 기준 위치 데이터가 3차원 위치 데이터인 경우에 3차원 위치 좌표로 구성될 수 있다. Position data associated with the corrected image data may be composed of two-dimensional position coordinates when the reference position data is two-dimensional position data, and may be composed of three-dimensional position coordinates when the reference position data is three-dimensional position data.
한편, 기준 기하 정보가 기준 위치 데이터로서의 3차원 위치 데이터와 제 1 자세 데이터를 갖는 제 1 외부 기하 데이터로 구성되며, 영상 데이터의 일부 위치와 관련된 기준 영상 데이터의 기준 기하 정보의 정밀도가 임계치보다 낮은 경우에, 영상 정보 생성부(128)는 정밀도가 낮은 기준 영상 데이터와 상응하는 CCTV 장치(102)의 영상 데이터의 3차원 영상 정보를 2차원 기하 모델로 변환시킬 수 있다. On the other hand, the reference geometric information is composed of three-dimensional position data as reference position data and first external geometric data having first posture data, and the precision of the reference geometry information of the reference image data related to some positions of the image data is lower than the threshold value. In this case, the image
영상 정보 생성부(128)는 2차원 변환된 영상 데이터 내에서 픽셀 데이터 분석을 통한 객체 높이를 추정하거나, CCTV 장치(102)의 영상 센서(106)의 높이를 특정 높이로 가정하여 객체 높이를 분석하거나, CCTV 장치(102)의 다수 영상 센서들의 시야 방향과 관련된 제 2 자세 데이터를 특정값으로 정의하며 삼각 함수 모델을 이용하여 객체 높이 추정할 수 있다. 이에 의해 추정된 객체 높이를 최종 보정 CCTV 기하 정보에 반영하여 3차원 위치 데이터를 추정함으로써 상응하는 영상 데이터의 상기 3차원 영상 정보를 생성할 수도 있다. 이는 기준 영상 데이터가 항공 영상 또는 거리뷰(스트리트뷰) 등과 같이 기준 기하 정보의 낮은 정밀도를 갖는 경우에 적용될 수 있다. The image
객체 정보 추출부(130)는 영상 데이터로부터 기인하는 CCTV 영상 정보로부터 특정 형태의 객체를 추출할 수 있다. The object
구체적으로, 객체 정보 추출부(130)는 CCTV 영상 정보에 포함된 데이터들에 기초하여 추출된 대상물의 속성과 관련된 객체 정보를 추출할 수 있다.Specifically, the object
객체 정보 추출부(130)는 CCTV 영상 정보에 포함된 영상 데이터, 최종 보정 CCTV 기하 정보, 색상 데이터, 시간 데이터 등으로부터 파악된 대상물과 관련된 후보군 데이터를 머신 러닝 기법으로 검출하고, 검출된 후보군 데이터에 순차적으로 추가 기계학습 모델을 적용하여 대상물의 정보를 인식할 수 있다. The object
기계학습은 대상물 객체 검출, 대상물 객체 인식 두 단계로 나누어져 수행되고, 대상물 객체 검출 단계에서는 대상물 객체의 모양, 색상, 질감 등의 벡터와 같은 속성을 기반으로 데이터 내에서 후보군을 기계학습을 통해 검출하고, 검출된 후보군에 순차적으로 추가 기계학습 모델을 적용하여 대상 사물이 나타내는 정보를 인식하여 분류한다.Machine learning is performed in two stages: target object detection and target object recognition. In the target object detection step, candidate groups are detected through machine learning based on properties such as vectors such as shape, color, and texture of the target object. Then, an additional machine learning model is sequentially applied to the detected candidate group to recognize and classify the information indicated by the target object.
공간 정보 생성부(132)는 추출된 객체와 동일한 기준 영상 데이터의 객체에 기초하여, 최종 보정 CCTV 기하 정보 및 기준 영상 데이터에 저장된 객체와 관련된 객체 정보를 CCTV 영상 정보에 포함하는 소정 좌표계, 예컨대 절대좌표계에 따른 신규 공간 정보를 생성하며, 공간 정보 데이터베이스부(136)에 전송하여 저장할 수 있다. 공간 정보는 후술한 공간 데이터로서 상세 정보에 대해서는 이후에 설명한다. The spatial
공간 정보 데이터베이스부(136)는 소정 좌표계, 예컨대 절대 좌표계에 따라, 이종 센서들로부터 기 획득된 관측 데이터와 관측 데이터에 기초하여 도화를 위해 기 생성된 데이터를 공간 데이터로 구조화하여 저장한다. 공간 데이터는 소정 좌표계의 해당 좌표 등에 생성된 데이터로서, 관측 데이터, 내부 기하, 외부 기하, 고유 데이터, 시간 정보, 취득 환경 정보, 이종 센서들 간의 센서 데이터들의 위치 오차로 인한 이격량, 정확도, 정밀도 관련한 확률 정보, 포인트 클라우드 관련 정보, 영상 데이터 관련 정보, 객체 정보 및 지도 관련 정보를 포함할 수 있다. 본 실시예에서는 공간 데이터가 상술한 데이터들 내지 정보들을 전부 포함하는 것으로 기술하고 있으나, 이에 제한되지 않으며, 설계 사양에 따라 상술한 데이터/정보들 중 일부만을 포함하도록 설정될 수 있다. The spatial
공간 정보 갱신부(134)는 공간 정보 데이터베이스부(136)에 이미 저장된 기존 공간 정보가 존재하는 경우에, 동일 위치의 객체 정보에 있어서, 신규 공간 정보가 기존 공간 정보와 상이한지 여부를 판단하고, 판단 결과 상이한 객체 정보에 대하여, 기존 공간 정보를 신규 공간 정보로 갱신할 수 있다.When the existing spatial information already stored in the spatial
지표면 공간 정보 추출부(138)는 보정용 CCTV 기하 정보 및 정합 정보에 기초하여, CCTV 장치(102)의 영상 데이터로부터 생성되는 CCTV 영상 정보를 이용하여, 관심 지역(Region of Interest; ROI)에서의 CCTV 장치(102)의 영상 데이터에 포함된 지표면과 지표면에 인접한 객체에 관한 지표면 공간 정보를 추출한다. CCTV 영상 정보는 3차원 공간 정보(추정된 3차원 위치 데이터로 형성되는 정보도 포함)를 생성하는 영상 정보 생성부(128)에 의해 CCTV 장치(102)의 영상 데이터로부터 생성될 수 있다. 관심 지역은 도 18에서와 같이, 지표면으로부터 수직으로 형성된 형태를 갖는 객체를 포함하도록 선정될 수 있으며, 지표면 공간 정보는 객체의 수직 방향을 따른 3차원 공간 정보를 포함할 수 있다. 지표면 공간 정보는 공간 정보 데이터베이스부(136)에 저장되어 수해 발생시에 해당 관심 지역의 침수위 측정시에 기준값(referenced value)으로 활용될 수 있다. 지표면 공간 정보의 3차원 공간 정보는 공간 정보 데이터베이스부(136)의 소정 좌표계에 부합하도록 설정될 수 있다. 지표면 공간 정보는 공간 정보 데이터베이스부(136)에 기 저장된 객체의 공간 정보로 지정될 수 있으며, 지정된 객체의 공간 정보는 해당 객체와 관련된 관심 지역의 침수위 측정시에 기준값으로 활용될 수 있다. The ground surface spatial
침수위 추정부(140)는 수해 발생시에 실시간으로 획득되는 관심 지역의 영상 데이터에 포함된 객체의 공간 정보를 지표면 공간 정보에 대비하여 관심 지역의 침수위를 추정한다. 침수위 추정부(140)는 도 18에서와 같이, 수해로 인한 수위와 동일 레벨에서 노출된 객체의 3차원 공간 정보와 지표면 공간 정보의 3차원 공간 정보 간의 차에 의해 침수위를 실시간으로 추정할 수 있다. 다른 실시예로, 침수위 추정부(140)는 지표면 공간 정보를 통해 기 등록된 평상시의 객체 영상과 수해 발생시의 객체 영상 간에 차이에 기초하여 영상 분석하여, 영상 간의 차이에 따른 수면의 높이 추정을 실시할 수 있다.The
본 실시예에 따르면, 부정확하거나 일부 지역에서 누락된 위치와 자세에 관련 기하 데이터를 갖는 CCTV 장치(102)의 영상 데이터를 관측 센서와 측위 센서 구성된 멀티센서 플랫폼으로부터 생성된 기준 영상 데이터의 기준 영상 정보와 정합하여 기하 변환 보정 등을 수행함으로써, CCTV 장치로부터 취득한 영상 데이터를 편의성과 높은 정밀도의 공간 정보로 생성할 수 있다. 상세하게는, CCTV 장치(102)의 영상 데이터와 연계되는 2차원 위치 데이터가 낮은 정확도를 갖거나, 애초에 누락되거나, 혹은 개략적인 공간 명칭으로 기록된 경우에, 기준 기하 정보에 의해 보정된 CCTV 영상 정보는 최초 영상 데이터보다 높은 정확도의 좌표로 구성된 위치 데이터를 가질 수 있다. According to this embodiment, the reference image information of the reference image data generated from the multi-sensor platform consisting of the observation sensor and the positioning sensor for the image data of the
특히, 위치와 자세 등의 기하 정보가 변환된 CCTV 장치로부터 획득된 수해 지역의 CCTV 영상과 수해 지역의 평상시의 공간 정보를 연계하여, 수해 발생시에 실시간으로 획득되는 수해 지역의 CCTV 영상으로부터 해당 지역의 침수위를 정확하게 추정할 수 있다. 아울러, 침수위 변화를 실시간 탐지, 추적하여 재난상황 대응계획과 연계하여 기존에 비해 정확한 침수위 정보를 갱신하여 제공할 수 있을 뿐만 아니라, 시간 흐름에 따른 침수위 변동 추이에 대한 정보를 포함함으로써, 체계적인 재난 대응이 이루어질 수 있다. In particular, by linking the CCTV image of the flood-damaged area obtained from the CCTV device in which geometric information such as location and posture has been converted with the usual spatial information of the flood-damaged area, from the CCTV image of the flood-damaged area obtained in real time when a flood occurs, the The flood level can be accurately estimated. In addition, by detecting and tracking changes in the flood level in real time and linking with the disaster response plan, it is possible to update and provide more accurate flood level information compared to the previous one, and by including information on the trend of changes in the flood level over time, A systematic disaster response can be achieved.
또한, 보정된 위치 및 자세 정보와 CCTV에서 취득된 영상 정보를 연계, 분석하여 영상 내 표출된 객체 정보를 공간정보화하여 지도 서비스와 연계할 수 있다. In addition, it is possible to link and analyze the corrected position and posture information and the image information obtained from CCTV to spatialize the object information expressed in the image and link it with the map service.
아울러, 기준 영상 데이터의 구축시에 라이다 등 고가의 센서들을 배제한 저비용의 센서들로부터 취득한 관측 데이터를 가공함으로써, 구축 비용 절감을 달성할 수 있다.In addition, by processing the observation data obtained from low-cost sensors excluding expensive sensors such as lidar when constructing the reference image data, it is possible to achieve reduction in construction cost.
이에 더하여, 본 실시예에서는 정합 최적값 추정부(124)를 통해 동일 추정되는 특징 기하들 간의 상호 이격량이 최소인 특징 기하들로 최종 보정 CCTV 기하 정보 등을 생성하고 있으나, 제 2 외부 기하 데이터가 영상 데이터들 간의 정합을 양호하게 실현할 수 있는 데이터이면, 특징 기하들 간의 상호 이격량이 임계치 이하로 되는 조건을 만족하면, 정합 최적값 추정부(124)는 생략될 수 있다. In addition, in this embodiment, the final corrected CCTV geometry information, etc. is generated with the feature geometries with the minimum amount of mutual separation between the feature geometries estimated to be the same through the matching
이하, 도 2 내지 도 18을 참조하여, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 CCTV 장치 기반의 침수위 추정 시스템에서 구현되는 CCTV 장치의 영상 데이터에 대한 CCTV 영상 정보의 생성 및 침수위 추정 과정에 대해 설명하기로 한다. 본 실시예에서는 정합 최적값 추정부(124)의 기능이 수행되는 점을 포함한다. 그러나 앞서 설명한 바와 같이, 이는 생략될 수 있다. Hereinafter, with reference to FIGS. 2 to 18, FIG. 2 is a process of generating and estimating the flood level of CCTV image information for the video data of the CCTV device implemented in the CCTV device-based flood level estimation system according to an embodiment of the present invention. to explain about In this embodiment, the function of the matching
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 CCTV 장치 기반의 침수위 추정 시스템에서 구현되는 CCTV 장치의 영상 데이터에 대한 CCTV 영상 정보의 생성 및 침수위 추정 방법에 관한 순서도이다.2 is a flowchart of a method for generating CCTV image information for image data of a CCTV device and for estimating a submersion level implemented in a CCTV device-based flood level estimation system according to an embodiment of the present invention.
먼저, 검색 선정부(118)는 CCTV 장치(102)로부터의 취득한 영상 데이터에 관련된 2차원 위치 데이터로 구성된 제 2 외부 기하 데이터를 포함하는 CCTV 기하 정보를 획득한다(S205).First, the
다음으로, 검색 선정부(118)는 기준 위치 데이터와 제 1 자세 데이터를 갖는 제 1 외부 기하 데이터 및 제 1 내부 기하 데이터를 포함하는 기준 영상 데이터의 기준 기하 정보 중 적어도 기준 위치 데이터와 영상 데이터의 2차원 위치 데이터에 기초하여 영상 데이터의 후보군을 검색하여 선정한다(S210).Next, the
2차원 위치 데이터는 CCTV 장치(102)의 2차원 좌표, 또는 좌표가 아닌 개략적인 정보로서의 CCTV 장치가 설치된 공간의 명칭 등일 수 있다. 2차원 위치 데이터를 좌표를 갖는 경우에 3차원 위치 데이터의 2차원 좌표를 검색하며, 2차원 위치 데이터가 좌표가 아닌 개략적인 데이터인 CCTV 장치(102)의 설치된 공간의 명칭이면, 기준 영상 데이터베이스부(116)에서 공간의 명칭과 관련된 등록된 3차원 위치 데이터를 검색한다.The two-dimensional location data may be two-dimensional coordinates of the
기준 위치 데이터는 제 1 외부 기하 데이터의 2차원 위치 데이터보다 정확도가 높은 2차원 위치 데이터 또는 3차원 위치 데이터로 구성될 수 있다. 기준 위치 데이터가 2차원 위치 데이터인 경우에, 검색 선정부(118)는 CCTV 기하 정보 및 기준 기하 정보의 제 2 차원 위치 데이터들을 검색한다. 기준 위치 데이터가 3차원 위치 데이터인 경우에, CCTV 기하 정보의 2차원 위치 데이터와 3차원 위치 데이터로부터 추출된 XY 좌표의 2차원 위치 데이터를 검색한다. The reference position data may be composed of two-dimensional position data or three-dimensional position data having higher accuracy than the two-dimensional position data of the first external geometric data. When the reference position data is the two-dimensional position data, the
기준 영상 데이터는 기준 영상 데이터베이스부(116)에 저장되며, 3차원 위치 데이터와 연계된 기준 영상 데이터의 경우에, 도 3과 같이, 짙은 색으로 표시된 픽셀에서 3차원 위치 데이터를 비롯한 상술의 데이터들이 저장된다. 3차원 위치 데이터는 2차원 위치 데이터, 즉 XY 좌표에서 고도값 Z을 추가한 XYZ 좌표일 수 있다. The reference image data is stored in the reference
이와 같이, 제 1 외부 기하 데이터는 상술한 제 1 자세 데이터를 기준 위치 데이터와 함께 포함하고, 제 1 내부 기하 데이터는 기준 영상을 생성하는데 설정된 센서에 정의된 기하 파라미터에 근거한다. As such, the first external geometric data includes the above-described first posture data together with the reference position data, and the first internal geometric data is based on a geometric parameter defined in a sensor configured to generate a reference image.
기준 영상은 외부로부터 입수됨과 아울러서, 기준 위치 데이터가 적어도 포함되는 영상이며, CCTV 장치(102)로부터 획득된 영상 데이터와 대비가능한 기준 영상 데이터로 가공된다. 기준 영상을 생성하는데 최초 이용되는 센서는 CCTV 장치(102)보다 높은 측위 정확도, 영상 구현 성능을 갖는 영상 획득 기기 및 레이저 스캔닝 센서(예컨대, 라이다(Lidar)) 중 적어도 하나일 수 있다. 기준 영상과 연계된 기준 기하 정보는 각 픽셀 좌표마다, RGB 데이터와 같은 색상 정보, 제 1 외부 기하 데이터 및 제 1 내부 기하 데이터를 포함하고, 기준 기하 정보와 결합되는 기준 영상은 기준 영상 데이터로 저장될 수 있다.The reference image is an image that is obtained from the outside and includes at least reference position data, and is processed into reference image data that can be contrasted with the image data obtained from the
기준 영상 데이터는 영상 촬영 센서(영상 획득 기기) 및 레이저 스캔닝 센서 중 적어도 어느 하나와 측위 센서를 구비하는 외부 이동형 플랫폼으로부터 획득된 영상 정보 및 포인트 클라우드 정보를 센서들 간의 기하 모델을 통해 정합하고 보정하여 융합된 외부 영상 데이터, 혹은, 보정 CCTV 기하 정보로 보정되어 영상 정보로 이미 영상 정보 생성부(128) 및/또는 공간 정보 데이터베이스부(136)에 저장된 기존의 CCTV 장치의 영상 데이터일 수 있다. The reference image data matches and corrects image information and point cloud information obtained from an external mobile platform having at least one of an image capturing sensor (image acquisition device) and a laser scanning sensor and a positioning sensor through a geometric model between the sensors. This may be external image data fused by the fusion, or image data of an existing CCTV device that has been corrected with corrected CCTV geometry information and is already stored in the image
기준 영상을 생성하는데 최초 이용되는 센서가 영상 촬영 센서인 경우에, 제 1 내부 기하 데이터는 제 2 내부 기하 데이터에서 설명된 영상 센서(106)와 실질적으로 동일하다. 영상 촬영 센서인 경우에, 도 4와 같이, 대상물의 3차원 형상이 2차원으로 투영되는데 활용된 투영 중심과 방향은 기준 영상의 3차원 위치 데이터와 시야 방향과 관련되므로, 투영 중심과 방향은 제 1 외부 기하 데이터와 함께 기준 영상 데이터로 저장될 수 있다. 영상 촬영 센서로부터 생성된 기준 영상 데이터의 기준 기하 정보는 기준 위치 데이터로서 2차원 위치 데이터 혹은 3차원 위치 데이터를 포함할 수 있다. When the sensor initially used to generate the reference image is an image capturing sensor, the first internal geometric data is substantially the same as the
기준 영상이 항공 관측 데이터인 경우에, CCTV 장치(102)와 같은 지상 관측 영상 데이터와 상이한 기하를 가지므로, 항공 관측 데이터는 도 5와 같이, 특정 방향의 뷰 형태, 예를 들면 탑 뷰 형상으로 변환될 수 있다. 예를 들어, 항공 관측 데이터의 각 픽셀이 수평 기하를 가진 정사영상 형태로 변환되어 기준 영상으로 채용될 수 있다. When the reference image is aerial observation data, since it has a different geometry from ground observation image data such as the
기준 영상이 왜곡 영상을 발생하는 광역 영상 센서로부터 기인하는 경우에, 기준 영상은 왜곡 영상을 평면 영상 데이터로 변환하여 생성되는 평면 영상 데이터를 이용하며, 기준 위치 데이터는 평면 영상 데이터의 위치 데이터를 활용하고, 제 1 자세 데이터는 평면 영상 데이터의 시야 방향, 시야각 등으로 정의될 수 있다. When the reference image originates from a wide-area image sensor that generates a distorted image, the reference image uses planar image data generated by converting the distorted image into planar image data, and the reference position data uses position data of the planar image data. and the first posture data may be defined as a viewing direction, a viewing angle, etc. of the planar image data.
이와 관련하여 기준 영상 데이터베이스부(116)에서 이루어지는 왜곡 제거와 평면 영상 데이터 생성의 과정에 대해 형성하는 과정을 도 6 내지 도 10을 통해 설명한다. In this regard, a process of removing distortion and generating planar image data performed in the reference
도 6은 광역 영상 센서로부터 취득한 영상 데이터의 왜곡을 제거하여 평면 영상 데이터로 변환하는 제 1 과정에 관한 순서도이며, 도 7 및 도 8은 영상 왜곡 제거 및 평면 영상 데이터 변환의 제 1 과정을 개략적으로 도시한 도면이다. 6 is a flowchart of a first process of converting image data acquired from a wide-area image sensor into flat image data by removing distortion, and FIGS. 7 and 8 are schematic views of a first process of image distortion removal and plane image data conversion. It is the drawing shown.
도 9는 광역 영상 센서로부터 취득한 영상 데이터의 왜곡을 제거하여 평면 영상 데이터로 변환하는 제 2 과정에 관한 순서도이며, 도 10은 영상 왜곡 제거 및 평면 영상 데이터 변환의 제 2 과정을 개략적으로 도시한 도면이다. 9 is a flowchart of a second process of converting image data acquired from a wide-area image sensor to flat image data by removing distortion, and FIG. 10 is a diagram schematically illustrating a second process of image distortion removal and plane image data conversion. am.
제 1 과정과 관련된 도 6을 참조하면, 어안 렌즈를 구비한 광역 영상 센서로 인해 왜곡된 어안 렌즈용 영상 데이터가 입력되는 경우에(S605), 기준 영상 데이터베이스부(116)는 도 7서와 같이, 영상 데이터로부터의 왜곡 영상 데이터와 참조용 평면 영상 데이터 간의 대응 관계를 정의하도록 각 픽셀에 인덱스를 부여한다(S610). Referring to FIG. 6 related to the first process, when image data for a fisheye lens distorted due to a wide-area image sensor equipped with a fisheye lens is input (S605), the reference
다음으로, 기준 영상 데이터베이스부(116)는 인덱스가 부여된 왜곡 영상 데이터를 기 설정된 구간으로 분해한다(S615). Next, the reference
이어서, 기준 영상 데이터베이스부(116)는 참조용 평면 영상 데이터를 참조하여, 분해된 구간의 왜곡 보정 모델을 기반으로 왜곡 영상 데이터의 왜곡을 제거함으로써 평면 영상 데이터를 생성한다(S620). Next, the reference
왜곡 보정 모델은 분해된 구간의 수식 또는 인덱스에 기반한 모델링일 수 있다. The distortion correction model may be modeling based on a formula or an index of the decomposed section.
만약, 전방위 영상 데이터가 입력되면, 기준 영상 데이터베이스부(116)는 도 8의 2번째 단계에서와 같이, 전방위 영상 데이터를 기 설정된 구간으로 분해한다. If the omnidirectional image data is input, the reference
다음으로, 기준 영상 데이터베이스부(116)는 도 8의 3번째 단계에서와 같이, 분해된 전방위 영상을 기 설정된 구간으로 재분해한다. 이어서, 기준 영상 데이터베이스부(116)는 재분해된 구간의 왜곡 보정 모델, 예컨대 수식 또는 인덱스 기반으로 왜곡을 제거하여, 도 8 우측 이미지와 같이, 평면 영상 데이터를 생성한다. Next, the reference
이는 CCTV 장치(102)로부터 수신되는 영상 데이터가 광역 영상 센서로부터 기인하여 왜곡 영상을 포함하는 경우에도 실질적으로 동일한 과정을 실행하며, 이 과정은 영상 데이터를 입력하는 검색 선정부(118)에서 진행될 수 있다. This is substantially the same process even when the image data received from the
한편, 제 2 과정과 관련된 도 9를 참조하면, 전방위 영상을 생성하는 광역 영상 센서로 인해 왜곡된 전방위 영상 데이터가 기준 영상 데이터베이스부(116)로 입력되는 경우에(S905), 기준 영상 데이터베이스부(116)는 영상 데이터로부터의 왜곡 영상 데이터에 기반한 카메라 기하식 기반 왜곡 영상 데이터로부터 가상의 3차원 형상을 복원한다(S910). On the other hand, referring to FIG. 9 related to the second process, when omniazimuth image data distorted due to a wide area image sensor generating an omnidirectional image is input to the reference image database unit 116 (S905), the reference image database unit ( In
다음으로, 기준 영상 데이터베이스부(116)는 가상의 카메라 기하식을 정의하고 기하식을 통해 가상의 평면 카메라에 투영함으로써 평면 영상 데이터를 생성한다(S915).Next, the reference
이와는 달리, 기준 영상이 레이저 스캔닝 센서로부터 기인하는 경우에, 기준 영상은 레이저 스캔닝 센서로부터 획득되는 포인트 클라우드가 변환된 가상의 영상 데이터를 이용할 수 있다, 기준 위치 데이터는 가상의 영상 데이터의 3차원 위치 데이터로 정의되며, 제 1 자세 데이터는 상기 가상의 영상 데이터의 시야 방향으로 정의될 수 있다. Alternatively, when the reference image originates from the laser scanning sensor, the reference image may use point cloud-converted virtual image data obtained from the laser scanning sensor. The reference position data is 3 of the virtual image data. It is defined as dimensional position data, and the first posture data may be defined as a viewing direction of the virtual image data.
포인트 클라우드의 변환은 도 11에서와 같이 도면의 아래에 위치된 포인트 클라우드의 반사 강도, 고도값 등을 감안하는 가상 카메라 모델링에 의해 수행될 수 있다. 그 결과, 가상의 영상 데이터는 도 11의 위의 예시와 같이 생성될 수 있다. 기준 영상 생성시에 영상 센서가 추가로 관여되는 경우에, 포인트 클라우드의 변환시에 영상 센서로 획득된 색상 데이터가 가상의 영상 데이터에 포함될 수 있다. Transformation of the point cloud may be performed by virtual camera modeling in consideration of the reflection intensity and elevation value of the point cloud located below the drawing as shown in FIG. 11 . As a result, virtual image data may be generated as shown in the example of FIG. 11 . When the image sensor is additionally involved in generating the reference image, color data obtained by the image sensor when the point cloud is converted may be included in the virtual image data.
단계 S210에서는 검색 선정부(118)가 기준 위치 데이터와 2차원 위치 데이터만을 참조하여 영상 데이터를 선정하는 것이나, CCTV 기하 정보가 제 2 자세 데이터 및 제 2 내부 기하 데이터까지 전부 포함하는 경우, 검색 선정부(118)는 도 12의 과정으로 진행될 수 있다. 도 12는 CCTV 장치의 영상 데이터에 대한 공간 정보의 생성 방법에 있어서, 검색 선정의 다른 실시예에 관한 순서도이다.
In step S210, the
먼저, 검색 선정부(118)는 CCTV 장치(102)로부터 취득한 영상 데이터에 관련되어 2차원 위치 데이터와 제 2 자세 데이터를 갖는 제 2 외부 기하 데이터와 제 2 내부 기하 데이터를 포함하는 CCTV 기하 정보를 획득한다(S1205)First, the
제 2 외부 기하 데이터는 이동 중인 CCTV 장치(102)의 위치와 자세, 즉 영상 센서(106)의 위치와 자세로 인해, 영상 센서(106)의 영상 정보를 취득할 때마다 가변되는 파라미터 값에 기초하여 산출되는 관측 데이터의 오차이며, 이 경우에 소정의 수학식 내지 모델링을 통해 계산될 수 있다. 제 2 내부 기하 데이터는 센서(104~108) 자체의 고유값으로서, CCTV 장치(102)의 이동 여부에 관계없이 유지되는 파라미터에 기인하는 센서(104~108)마다의 관측 데이터의 오차이다. 센서(104~108) 마다의 기하 파라미터는 상술하여 생략한다. The second external geometric data is based on a parameter value that is changed every time the image information of the
다음으로, 검색 선정부(118)는 기준 위치 데이터와 제 1 자세 데이터를 갖는 제 1 외부 기하 데이터 및 제 1 내부 기하 데이터를 포함하는 기준 영상 데이터의 기준 기하 정보 중 적어도 기준 위치 데이터와 영상 데이터의 2차원 위치 데이터에 기초하여 영상 데이터의 후보군을 검색한다(S1210).Next, the
여기서, 영상 데이터는 색상 정보를 가진 행렬 형태의 데이터 뿐만 아니라 특정 객체를 대표할 수 있는 특징을 지닌 디스크립터(descriptor)로 사용될 수 있다. 특정 객체를 대표하는 특징을 지닌 디스크립터의 경우에, 영상 비교 알고리즘으로서 SIFT(Scale Invariant Feature Transform)를 활용할 수 있다. 이에 대해서는 시스템(100)의 설명에서 상세히 기재하여 생략한다. Here, the image data may be used not only as matrix-type data having color information, but also as a descriptor having a characteristic that can represent a specific object. In the case of a descriptor having a characteristic representing a specific object, SIFT (Scale Invariant Feature Transform) may be used as an image comparison algorithm. This will be described in detail in the description of the
다음으로, 검색 선정부(118)는 2차원 위치 데이터, 3차원 위치 데이터 및 제 1 및 2 자세 데이터를 참조하여 후보군 중 상기 기준 영상 데이터와 최고의 정합도를 갖는 영상 데이터를 선정한다(S1215).Next, the
구체적으로, 기준 영상 데이터와 동일하거나 매우 유사한 2차원 위치 데이터를 갖는 영상 데이터의 시야 방향 및 시야각에 따라 제 1 및 제 2 외부 기하 데이터의 제 1 및 제 2 자세 데이터가 상이하면, 영상 기하로 인해 동일한 특징 기하라도 서로 상이한 기하로 인식되어 기준 영상 데이터와 영상 데이터 간의 정합이 곤란하다. 따라서, 동일한 위치에서 제 1 및 제 2 자세 데이터가 소정 범위 내로 유사한 영상 데이터만을 후보군에서 선정함으로써, 이후 정합 단계의 정확도 및 처리 신속성이 향상될 수 있다. Specifically, if the first and second posture data of the first and second external geometric data are different according to the viewing direction and viewing angle of the image data having the same or very similar two-dimensional position data as the reference image data, the image geometry Even the same feature geometry is recognized as different geometry, so it is difficult to match the reference image data and the image data. Accordingly, by selecting only image data similar to the first and second posture data within a predetermined range at the same position from the candidate group, the accuracy and processing speed of the subsequent matching step may be improved.
도 2를 다시 참조하면, 정합부(120)는 선정된 영상 데이터와 기준 영상 데이터를 상호 정합한다(S215). Referring back to FIG. 2 , the
정합은 도 13에 따른 특징 기하 추출에 의한 방식 또는 도 14에 따른 영상 내에 지정된 템플릿 특성에 의한 방식에 의해 구현될 수 있다. The matching can be implemented by a method by feature geometry extraction according to FIG. 13 or by a method by a template characteristic specified in the image according to FIG. 14 .
도 13은 정합부에서 특징 기하를 이용한 정합 과정을 예시한 도면이고, 도 14는 정합부에서 템플릿 간의 특성 상관도 분석을 이용한 정합 과정을 나타나는 순서도이다. 13 is a diagram illustrating a matching process using feature geometry in the matching unit, and FIG. 14 is a flowchart illustrating the matching process using characteristic correlation analysis between templates in the matching unit.
도 13과 같은 특징 기하 추출에 의한 방식은 기준 영상 데이터와 선정된 영상 데이터 간에 공통되는 소정 형태의 특징 기하들에 기반하여 기준 영상 데이터와 선정 영상 데이터를 정합하고, 특징 기하를 참고하여 공선조건식 등의 기하 모델을 통해 복수의 선정 영상 데이터를 결합할 수 있다. The method by extracting feature geometry as shown in FIG. 13 matches the reference image data and the selected image data based on predetermined types of feature geometries common between the reference image data and the selected image data, and refers to the feature geometry, such as a collinear condition equation, etc. It is possible to combine a plurality of selected image data through the geometric model of .
여기서, 영상 데이터는 색상 정보를 가진 행렬 형태의 데이터 뿐만 아니라 특정 객체를 대표할 수 있는 특징을 지닌 디스크립터(descriptor)로 사용될 수 있다. 특정 객체를 대표하는 특징을 지닌 디스크립터의 경우에, 영상 비교 알고리즘으로서 SIFT를 활용할 수 있다. Here, the image data may be used not only as matrix-type data having color information, but also as a descriptor having a characteristic that can represent a specific object. In the case of a descriptor having a characteristic representative of a specific object, SIFT may be used as an image comparison algorithm.
템플릿 특성에 의한 방식에 대해 도 14를 참고하면, 정합부(120)는 기준 영상 데이터 내에 지정된 템플릿과 적어도 유사한 상기 선정 영상 데이터를 검색한다(S1405). Referring to FIG. 14 for the method based on the template characteristic, the
다음으로, 기준 영상 데이터 및 선정 영상 데이터의 템플릿들 간의 특성 상관도 분석에 따라 정합한다(S1410). 템플릿은 예컨대 미리 지정된 표지판, 간판 등의 영상 데이터 내에서 상당 정도 영역을 차지하는 객체일 수 있다. 특성 상관도 분석은 정합 속도를 향상시키기 위해, 푸리에 변환을 통해 영상의 공간적 특성을 주파수 특성으로 변환시켜 유사 특성 영역을 정합하는 방식을 사용할 수 있다.Next, matching is performed according to the characteristic correlation analysis between the templates of the reference image data and the selected image data (S1410). The template may be, for example, an object occupying a considerable area in image data such as a predetermined sign or signboard. In order to improve the matching speed, the characteristic correlation analysis may use a method of matching a similar characteristic region by converting a spatial characteristic of an image into a frequency characteristic through a Fourier transform.
이어서, 특성 상관 관계가 있는 템플릿들로 기준 영상 데이터와 선정 영상 데이터를 정합한다(S1415). Next, the reference image data and the selected image data are matched with templates having a characteristic correlation (S1415).
도 13에서 설명한 특징 기하 또는 도 14를 통해 설명한 템플릿은 정합 정보를 구성하며, 정합 정보는 기준 영상 데이터베이스부(116)에 저장될 수 있다. The feature geometry described with reference to FIG. 13 or the template described with reference to FIG. 14 constitutes matching information, and the matching information may be stored in the reference
도 2를 다시 참조하면, 기하 변환부(122)는 공통된 특징 기하들 또는 템플릿들에 있어서, 기준 영상 데이터를 참조하는 기하 변환 모델링에 의해 선정 영상 데이터의 CCTV 기하 정보를 기하 변환하여 2차원 위치 데이터보다 정확도가 높은 보정용 위치 데이터가 포함되는 보정 CCTV 기하 정보를 생성한다(S220). Referring back to FIG. 2 , the
기하 변환 모델링은 상술의 수학식 1과 같은 공선조건식을 이용하거나, 영상 데이터의 기하를 행렬형태로 반영할 수 있는 perspective transformation, affine transformation, homography transformation 중 하나를 대체모델링을 사용할 수 있다.For the geometric transformation modeling, one of perspective transformation, affine transformation, and homography transformation that can reflect the geometry of image data in a matrix form may be used, or alternative modeling may be used.
도 15는 영상 데이터의 2차원 위치 데이터와 대응하는 기준 영상 데이터의 기준 위치 데이터를 산출하는 과정을 도시한 도면이다. 공선조건식을 이용한 경우로서, 동일 특징 기하에 있어서, 영상 데이터가 기준 영상 데이터의 3차원 위치 좌표로 기하 변환되어 보정된다. 15 is a diagram illustrating a process of calculating two-dimensional position data of image data and reference position data of reference image data corresponding to the two-dimensional position data of image data. In the case of using the collinear conditional expression, image data is geometrically transformed into three-dimensional position coordinates of the reference image data and corrected in the same feature geometry.
다음으로, 정합 최적값 추정부(124)는 보정용 CCTV 기하 정보가 연계된 영상 데이터의 특징 기하들을 랜덤 샘플링하여, 샘플링된 특징 기하들 및 상응하는 기준 데이터의 특징 기하들의 상호 이격량이 최소가 되는 샘플링 영상 데이터의 특징 기하를 정합 최적값으로 추정한다(S225). 정합 최적값의 구체적인 과정은 상술하여 생략하기로 한다. Next, the matching
이어서, CCTV 기하 정보 추정부(126)는 상술의 정합 최적값으로 추정된 특징 기하와 관련하여 기하 변환된 3차원 CCTV 기하 정보를 최종 보정 CCTV 기하 정보로 추정한다(S230). Next, the CCTV
다음으로, 영상 정보 생성부(128)는 최종 보정 CCTV 기하 정보 및 특징 기하에 대한 정합 정보에 기초하여, CCTV 장치(102)의 영상 데이터에 대해 CCTV 영상 정보를 생성한다(S235). Next, the image
CCTV 영상 정보는 기준 영상 데이터베이스부(116)의 기준 영상 데이터와 같이, 기하 변환에 의해 보정된 영상 데이터 및 이와 연계된 위치 데이터, 보정된 제 2 자세 데이터를 포함하는 보정된 제 2 외부 기하 데이터, 보정된 제 2 내부 기하 데이터를 포함하는 최종 3차원 CCTV 기하 정보, 색상 데이터, 시간 데이터 등을 포함할 수 있다.CCTV image information is, like the reference image data of the reference
보정된 영상 데이터와 연계된 위치 데이터는 기준 위치 데이터가 2차원 위치 데이터인 경우에 2차원 위치 좌표로 구성되며, 기준 위치 데이터가 3차원 위치 데 이터인 경우에 3차원 위치 좌표로 구성될 수 있다. The position data associated with the corrected image data may consist of two-dimensional position coordinates when the reference position data is two-dimensional position data, and may consist of three-dimensional position coordinates when the reference position data is three-dimensional position data. .
도 16 및 도 17을 참조하여 기준 기하 정보가 기준 위치 데이터로서의 3차 원 위치 데이터와 제 1 자세 데이터를 갖는 제 1 외부 기하 데이터로 구성되며, 기준 영상 데이터에 속한 기준 기하 정보의 정밀도가 낮은 경우에 영상 정보 생성부(128)가 수행하는 객체 높이 추정 과정에 대해 설명한다. 16 and 17, when the reference geometric information is composed of three-dimensional one-dimensional position data as reference position data and first external geometric data having first posture data, and the precision of the reference geometry information included in the reference image data is low An object height estimation process performed by the
도 16은 3차원 영상 정보 생성부에서 CCTV 영상 데이터의 객체의 높이를 추정하는 과정을 나타내는 순서도이며, 도 17은 CCTV 영상 데이터 내에서 픽셀 데이터 분석을 통한 객체 높이를 추정하는 과정을 설명하는 도면이다. 16 is a flowchart illustrating a process of estimating the height of an object of CCTV image data in the 3D image information generator, and FIG. 17 is a diagram illustrating a process of estimating the height of an object through pixel data analysis in CCTV image data .
도 16의 과정은 3차원 위치 데이터를 갖는 기준 영상 데이터의 일부 위치와 관련된 기준 기하 정보의 정밀도가 임계치보다 낮은 경우에 수행된다. The process of FIG. 16 is performed when the precision of the reference geometric information related to a partial position of the reference image data having the 3D position data is lower than a threshold value.
먼저, 영상 정보 생성부(128)는 정밀도가 낮은 상기 기준 영상 데이터와 상응하는 CCTV 장치(102)의 영상 데이터의 3차원 영상 정보를 2차원 기하 모델로 변환한다(S1605). First, the image
다음으로, 영상 정보 생성부(128)는 2차원 변환된 영상 데이터 내에서 픽셀 데이터 분석을 통한 객체 높이를 추정하거나, CCTV 장치의 영상 센서의 높이를 특정 높이로 가정하여 객체 높이를 분석하거나, CCTV 장치의 다수 영상 센서들의 시야 방향과 관련된 제 2 자세 데이터를 특정값으로 정의하며 삼각 함수 모델을 이용하여 객체 높이 추정한다(S1610). Next, the image
픽셀 데이터 분석의 경우, 도 17에서와 같이, 영상 데이터 내의 픽셀을 수평 및 수직 픽셀 별로 분석하여 영상 센서(106) 높이, 영상 센서(106)로부터 수평선과 객체 최고지점 간의 각도(h)와 영상 센서(106)의 중심 초점(f)로부터의 연장선과 수평선 간의 각도(a)를 산출하고, 이를 기초로 픽셀 개수, 소실점 등을 감안하여 객체(202)의 높이를 추정한다. 이에 따라 3차원 영상 정보를 수집한다. In the case of pixel data analysis, as in FIG. 17 , pixels in the image data are analyzed for each horizontal and vertical pixel to determine the height of the
계속해서, 영상 정보 생성부(128)는 추정된 객체 높이를 3차원 CCTV 기하 정보에 반영하여 3차원 위치 데이터를 추정함으로써, 상응하는 CCTV 장치(102)의 영상 데이터의 상기 3차원 영상 정보를 생성한다(S1615).Subsequently, the image
다시 도 2를 참조하면, S235 단계 이후에, 지표면 공간 정보 추출부(138)는 보정용 CCTV 기하 정보 및 정합 정보에 기초하여, CCTV 장치(102)의 영상 데이터로부터 생성되는 CCTV 영상 정보를 이용하여, 관심 지역(ROI)에서의 CCTV 장치(102)의 영상 데이터에 포함된 지표면과 지표면에 인접한 객체에 관한 지표면 공간 정보를 추출한다(S240). CCTV 영상 정보는 3차원 공간 정보를 생성하는 영상 정보 생성부(128)에 의해 CCTV 장치(102)의 영상 데이터로부터 생성될 수 있다. Referring back to FIG. 2, after step S235, the ground surface spatial
관심 지역은 도 18에서와 같이, 지표면으로부터 수직으로 형성된 형태를 갖는 객체(도 18의 박스 참조)를 포함하도록 선정될 수 있으며, 지표면 공간 정보는 객체의 수직 방향을 따른 3차원 공간 정보를 포함할 수 있다. 지표면 공간 정보는 공간 정보 데이터베이스부(136)에 저장되어 수해 발생시에 해당 관심 지역의 침수위 측정시에 기준값으로 활용될 수 있다. 지표면 공간 정보는 공간 정보 데이터베이스부(136)에 기 저장된 객체의 공간 정보로 지정될 수 있으며, 지정된 객체의 공간 정보는 해당 객체와 관련된 관심 지역의 침수위 측정시에 기준값으로 활용될 수 있다. 지표면 공간 정보의 3차원 공간 정보는 공간 정보 데이터베이스부(136)의 소정 좌표계에 부합하도록 설정될 수 있다.The region of interest may be selected to include an object (refer to the box of FIG. 18 ) having a shape formed vertically from the ground surface as in FIG. 18 , and the surface spatial information may include 3D spatial information along the vertical direction of the object. can The surface spatial information may be stored in the spatial
다음으로, 침수위 추정부(140)는 수해 발생시에 실시간으로 CCTV 장치(102)에 의해 획득되는 관심 지역의 영상 데이터에 포함된 객체의 공간 정보를 지표면 공간 정보에 대비하여 관심 지역의 침수위를 추정한다(S245).Next, the submersion
침수위 추정부(140)는 도 18에서와 같이, 수해로 인한 수위와 동일 레벨에서 노출된 객체(도 18의 수면과 동일한 레벨 상에서 노출된 수직 형태의 기둥 객체의 노출된 부분)의 3차원 공간 정보와 지표면 공간 정보의 3차원 공간 정보 간의 차에 의해 침수위를 실시간으로 추정할 수 있다. 다른 실시예로, 침수위 추정부(140)는 지표면 공간 정보를 통해 기 등록된 평상시의 객체 영상과 수해발생시의 객체 영상 간에 차이에 기초하여 영상 분석하여, 영상 간의 차이에 따른 수면의 높이 추정을 실시할 수 있다. 이는 객체의 각 지점마다의 3차원 공간 정보가 없는 경우에, 영상 분석을 통해 수면 높이 추정에 의해 침수위를 추정할 수도 있다. As shown in FIG. 18 , the submersion
본 실시예에 따르면, 부정확하거나 일부 지역에서 누락된 위치와 자세 관련 기하 데이터를 갖는 CCTV 장치(102)의 영상 데이터를 관측 센서와 측위 센서 구성된 멀티센서 플랫폼으로부터 생성된 기준 영상 데이터의 3차원 영상 정보와 정합하여 기하 변환 보정 등을 수행함으로써, CCTV 장치(102)로부터 취득한 영상 데이터를 편의성과 높은 정밀도의 3차원 공간 정보로 생성할 수 있다.According to this embodiment, three-dimensional image information of the reference image data generated from the multi-sensor platform composed of the observation sensor and the positioning sensor for the image data of the
특히, 위치와 자세 등의 기하 정보가 변환된 CCTV 장치로부터 획득된 수해 지역의 CCTV 영상과 수해 지역의 평상시의 공간 정보를 연계하여, 수해 발생시에 실시간으로 획득되는 수해 지역의 CCTV 영상으로부터 해당 지역의 침수위를 정확하게 추정할 수 있다. 아울러, 침수위 변화를 실시간 탐지, 추적하여 재난상황 대응계획과 연계하여 기존에 비해 정확한 침수위 정보를 갱신하여 제공할 수 있을 뿐만 아니라, 시간 흐름에 따른 침수위 변동 추이에 대한 정보를 포함함으로써, 체계적인 재난 대응이 이루어질 수 있다. In particular, by linking the CCTV image of the flood-damaged area obtained from the CCTV device in which geometric information such as location and posture has been converted with the usual spatial information of the flood-damaged area, from the CCTV image of the flood-damaged area obtained in real time when a flood occurs, the The flood level can be accurately estimated. In addition, by detecting and tracking changes in the flood level in real time and linking with the disaster response plan, it is possible to update and provide more accurate flood level information compared to the previous one, and by including information on the trend of changes in the flood level over time, A systematic disaster response can be achieved.
아울러, 기준 영상 데이터의 구축시에 라이다 등 고가의 센서들을 배제한 저비용의 센서들로부터 취득한 관측 데이터를 가공함으로써, 구축 비용 절감을 달성할 수 있다. In addition, by processing the observation data obtained from low-cost sensors excluding expensive sensors such as lidar when constructing the reference image data, it is possible to achieve reduction in construction cost.
이하, 도 19 내지 도 21을 참조하여, CCTV 장치 기반의 침수위 추정 시스템에서 구현되는 공간 정보의 생성 및 갱신 방법에 대해 설명하기로 한다. Hereinafter, a method of generating and updating spatial information implemented in a CCTV device-based flood level estimation system will be described with reference to FIGS. 19 to 21 .
도 19는 CCTV 장치 기반의 침수위 추정 시스템에서 구현되는 공간 정보의 생성 및 갱신 방법에 관한 순서도이다.19 is a flowchart of a method for generating and updating spatial information implemented in a CCTV device-based flood level estimation system.
도 20은 최종 보정 CCTV 기하 정보 및 객체 정보를 CCTV 영상 정보에 포함하는 신규 공간 정보를 생성하는 일례를 도시한 도면이다. 20 is a diagram illustrating an example of generating new spatial information including final corrected CCTV geometry information and object information in CCTV image information.
도 21은 공간 정보의 갱신 과정을 설명하기 위한 도면이다.21 is a diagram for explaining a process of updating spatial information.
먼저, 객체 정보 추출부(130)는 영상 데이터로부터 기인하는 CCTV 영상 정보로부터 특정 형태의 객체를 추출한다(S1905). First, the object
구체적으로, 객체 정보 추출부(130)는 CCTV 영상 정보에 포함된 데이터들에 기초하여 추출된 대상물의 속성과 관련된 객체 정보를 추출할 수 있다.Specifically, the object
객체 정보 추출부(130)는 CCTV 영상 정보에 포함된 영상 데이터, 최종 보정 CCTV 기하 정보, 색상 데이터, 시간 데이터 등으로부터 파악된 대상물과 관련된 후보군 데이터를 머신 러닝 기법으로 검출하고, 검출된 후보군 데이터에 순차적으로 추가 기계학습 모델을 적용하여 대상물의 정보를 인식할 수 있다. The object
다음으로, 공간 정보 생성부(132)는 추출된 객체와 동일한 기준 영상 데이터의 객체에 기초하여, 최종 보정 CCTV 기하 정보 및 기준 영상 데이터에 저장된 객체와 관련된 객체 정보를 CCTV 영상 정보에 포함하는 소정 좌표계, 예컨대 절대좌표계에 따른 신규 공간 정보를 생성한다(S1910). Next, the spatial
공간 정보 생성부(132)는 공간 정보 데이터베이스부(136)에 신규 공간 정보를 전송하여 저장할 수 있다. 공간 정보는 소정 좌표계의 해당 좌표 등에 생성된 데이터로서, 관측 데이터, 내부 기하, 외부 기하, 고유 데이터, 시간 정보, 취득 환경 정보, 이종 센서들 간의 센서 데이터들의 위치 오차로 인한 이격량, 정확도, 정밀도 관련한 확률 정보, 포인트 클라우드관련 정보, 영상 데이터 관련 정보, 객체 정보 및 지도 관련 정보를 포함할 수 있다. 본 실시예에서는 공간 정보가 상술한 데이터들 내지 정보들을 전부 포함하는 것으로 기술하고 있으나, 이에 제한되지 않으며, 설계 사양에 따라 상술한 데이터/정보들 중 일부만을 포함하도록 설정될 수 있다. The spatial
도 20에서와 같이, 최종 보정 CCTV 기하 정보 및 객체 정보를 CCTV 영상 정보에 포함하여 신규 공간 정보를 생성하고, 이를 기반으로 도화 과정을 거쳐 우측의 지도로 제작될 수 있다. As shown in FIG. 20, new spatial information is generated by including the final corrected CCTV geometry information and object information in CCTV image information, and based on this, the map on the right can be produced through a drawing process.
다음으로, 공간 정보 갱신부(134)는 공간 정보 데이터베이스부(136)에 이미 저장된 기존 공간 정보가 존재하는 경우에, 동일 위치의 객체 정보에 있어서, 신규 공간 정보가 기존 공간 정보와 상이한지 여부를 판단하고(S1915), 판단 결과 상이한 객체 정보에 대해, 도 20에서와 같이 기존 공간 정보를 신규 공간 정보로 갱신한다(S1925). 판단 결과, 객체 정보가 동일한 경우에 기존 공간 정보를 유지할 수 있다(S1920). Next, when the existing spatial information already stored in the spatial
도 1에 도시된 장치를 구성하는 구성요소 또는 도 2, 6, 9, 12, 14, 16, 19에 도시된 실시예들에 따른 단계는 그 기능을 실현시키는 프로그램의 형태로 컴퓨터 판독가능한 기록 매체에 기록될 수 있다. 여기에서, 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체란, 데이터나 프로그램 등의 정보를 전기적, 자기적, 광학적, 기계적, 또는 화학적 작용에 의해 축적하고, 컴퓨터에서 판독할 수 있는 기록 매체를 말한다. 이러한 기록 매체 중 컴퓨터로부터 분리 가능한 것으로서는, 예를 들면, 휴대용 스토리지(portalbe storage), 플렉시블 디스크, 광자기 디스크, CD-ROM, CD-R/W, DVD, DAT, 메모리 카드 등이 있다. 또한, CCTV 장치 및 컴퓨터에 고정된 기록 매체로서 SSD(Solid State Disk), 하드디스크나 ROM 등이 있다.Components constituting the apparatus shown in FIG. 1 or steps according to the embodiments shown in FIGS. 2, 6, 9, 12, 14, 16, 19 are computer-readable recording media in the form of programs realizing the functions can be recorded in Here, the computer-readable recording medium refers to a computer-readable recording medium in which information such as data or a program is stored by electrical, magnetic, optical, mechanical, or chemical action. Among these recording media, for example, portable storage, flexible disk, magneto-optical disk, CD-ROM, CD-R/W, DVD, DAT, memory card, etc. are available as those that can be separated from the computer. In addition, as a recording medium fixed to a CCTV device and a computer, there is a solid state disk (SSD), a hard disk, or a ROM.
또한, 이상에서, 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합되어 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 그 모든 구성 요소들이 각각 하나의 독립적인 하드웨어로 구현될 수 있지만, 각 구성 요소들의 일부 또는 전부가 선택적으로 조합되어 하나 또는 복수 개의 하드웨어에서 조합된 일부 또는 전부의 기능을 수행하는 프로그램 모듈을 갖는 컴퓨터 프로그램으로서 구현될 수도 있다. In addition, even though it has been described above that all components constituting the embodiment of the present invention operate by being combined into one, the present invention is not necessarily limited to this embodiment. That is, within the scope of the object of the present invention, all the components may operate by selectively combining one or more. In addition, all of the components may be implemented as one independent hardware, but some or all of the components are selectively combined to form a program module that performs some or all of the functions combined in one or a plurality of hardware. It may be implemented as a computer program having
이상에서 대표적인 실시예를 통하여 본 발명에 대하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 권리 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태에 의하여 정해져야 한다.Although the present invention has been described in detail through representative embodiments above, those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains can make various modifications to the above-described embodiments without departing from the scope of the present invention. will understand Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments and should be defined by all changes or modifications derived from the claims and equivalent concepts as well as the claims to be described later.
Claims (11)
CCTV 장치로부터 취득한 영상 데이터와 관련되어 적어도 2차원 위치 데이터를 갖는 제 2 외부 기하 데이터가 포함된 CCTV 기하 정보를 획득하고, 적어도 상기 기준 위치 데이터 및 상기 2차원 위치 데이터를 참조하여 상기 기준 영상 데이터와 정합 가능한 상기 영상 데이터를 검색하여 선정하는 검색 선정부;
상기 기준 영상 데이터와 상기 선정된 영상 데이터 간에 상호 정합하는 정합부;
상기 기준 영상 데이터를 참조하는 기하 변환 모델링에 의해 상기 선정 영상 데이터의 상기 CCTV 기하 정보를 기하 변환하여 상기 2차원 위치 데이터보다 정확도가 높은 보정용 위치 데이터가 포함되는 보정 CCTV 기하 정보를 생성하는 기하 변환부;
상기 영상 정보 생성부에서 상기 보정용 CCTV 기하 정보 및 정합 정보에 기초하여 상기 CCTV 장치의 영상 데이터로부터 생성되는 CCTV 영상 정보를 이용하여, 관심 지역(Region of Interest; ROI)에서의 상기 CCTV 장치의 영상 데이터에 포함된 지표면과 상기 지표면에 인접한 객체에 관한 지표면 공간 정보를 추출하는 지표면 공간 정보 추출부; 및
상기 지표면 공간 정보에 기초하여, 수해 발생시에 상기 관심 지역의 영상 데이터로부터 침수위를 추정하는 침수위 추정부를 포함하는, CCTV 장치 기반의 침수위 추정 시스템.
a reference image database unit for storing reference image data in association with reference position data and reference geometry information including first external geometry data having first posture data defining a viewing direction set to generate a reference image;
Obtain CCTV geometric information including second external geometric data having at least two-dimensional location data in relation to the video data acquired from the CCTV device, and at least the reference video data and the reference video data with reference to the reference location data and the two-dimensional location data a search selection unit that searches for and selects the matching image data;
a matching unit for mutually matching the reference image data and the selected image data;
Geometric transformation unit that geometrically transforms the CCTV geometry information of the selected image data by geometric transformation modeling referring to the reference image data to generate corrected CCTV geometry information that includes position data for correction with higher accuracy than the two-dimensional position data ;
By using the CCTV image information generated from the image data of the CCTV device based on the CCTV geometry information and matching information for correction in the image information generating unit, the video data of the CCTV device in a Region of Interest (ROI) a ground surface spatial information extraction unit for extracting ground surface spatial information on the ground surface included in the , and an object adjacent to the ground surface; and
and a flood level estimator for estimating a flood level from the image data of the region of interest when a flood occurs based on the surface spatial information.
상기 관심 지역은 상기 지표면으로부터 수직으로 형성된 형태를 갖는 객체를 포함하도록 선정되며, 상기 지표면 공간 정보는 상기 객체의 수직 방향을 따른 공간 정보를 포함하는, CCTV 장치 기반의 침수위 추정 시스템.
The method of claim 1,
The region of interest is selected to include an object having a shape formed vertically from the ground surface, and the ground surface spatial information includes spatial information along a vertical direction of the object, CCTV device-based inundation level estimation system.
상기 침수위 추정부는 수해 발생시에 실시간으로 획득되는 상기 관심 지역의 영상 데이터에 포함된 상기 객체의 공간 정보를 상기 지표면 공간 정보에 대비하여 상기 관심 지역의 침수위를 추정하되, 수해로 인한 수위와 동일 레벨에서 노출된 상기 객체의 3차원 공간 정보와 상기 지표면 공간 정보의 3차원 공간 정보 간의 차에 의해 침수위를 실시간으로 추정하거나, 상기 지표면 공간 정보와 관련된 평상시 상기 관심 지역의 객체 영상과 수해 발생시 상기 관심 지역의 객체 영상 간의 차이를 분석하는 영상 분석에 의해, 상기 침수위를 실시간으로 추정하는, CCTV 침수위 추정 시스템.
The method of claim 1,
The submergence level estimator estimates the submergence level of the area of interest by comparing the spatial information of the object included in the image data of the area of interest obtained in real time when a flood occurs, against the spatial information on the ground, but is the same as the water level due to the water damage The inundation level is estimated in real time by the difference between the three-dimensional spatial information of the object exposed at the level and the three-dimensional spatial information of the surface spatial information, or the image of the object of the region of interest in normal times related to the surface spatial information and the occurrence of flood damage A CCTV submersion level estimation system for estimating the submersion level in real time by analyzing the difference between object images in the region of interest.
상기 2차원 위치 데이터는 상기 CCTV 장치의 2차원 좌표 또는 상기 CCTV 장치가 설치된 공간의 명칭을 포함하며, 상기 기준 위치 데이터는 상기 제 1 외부 기하 데이터의 2차원 위치 데이터보다 정확도가 높은 2차원 위치 데이터 또는 3차원 위치 데이터로 구성되고, 상기 기준 위치 데이터가 2차원 위치 데이터인 경우에, 상기 CCTV 영상 정보는 2차원 위치 좌표를 포함하고, 상기 기준 위치 데이터가 3차원 위치 데이터인 경우에, 상기 CCTV 영상 정보는 3차원 위치 좌표를 포함하는, CCTV 장치 기반의 침수위 추정 시스템.
The method of claim 1,
The two-dimensional position data includes two-dimensional coordinates of the CCTV device or the name of a space in which the CCTV device is installed, and the reference position data is two-dimensional position data with higher accuracy than the two-dimensional position data of the first external geometric data. or three-dimensional position data, and when the reference position data is two-dimensional position data, the CCTV image information includes two-dimensional position coordinates, and when the reference position data is three-dimensional position data, the CCTV Video information, including three-dimensional position coordinates, CCTV device-based submergence level estimation system.
상기 제 2 외부 기하 데이터는 상기 영상을 생성하는데 설정된 시야 방향을 정의하는 제 2 자세 데이터를 더 포함하고,
상기 검색 선정부는 상기 기준 위치 데이터 및 상기 2차원 위치 데이터에 기초하여 상기 기준 영상 데이터와 대비가능한 상기 영상 데이터의 후보군을 검색하고, 상기 제 1 및 제 2 자세 데이터를 참조하여 상기 후보군 중 상기 기준 영상 데이터와 최고의 정합도를 갖는 상기 영상 데이터를 선정하는, CCTV 장치 기반의 침수위 추정 시스템.
The method of claim 1,
The second external geometric data further includes second posture data defining a viewing direction set to generate the image,
The search selector searches for a candidate group of the image data that can be contrasted with the reference image data based on the reference position data and the two-dimensional position data, and refers to the first and second posture data for the reference image among the candidate group. A CCTV device-based flood level estimation system that selects the video data with the highest degree of matching with the data.
상기 기준 영상 데이터는 영상 촬영 센서 및 레이저 스캔닝 센서 중 적어도 어느 하나와 측위 센서를 구비하는 외부 이동형 플랫폼으로부터 획득된 영상 정보 및 포인트 클라우드 정보를 상기 센서들 간의 기하 모델을 통해 정합하고 보정하여 융합된 외부 영상 데이터, 혹은, 상기 보정용 CCTV 기하 정보로 보정되어 CCTV 영상 정보로 이미 저장된 보정 영상 데이터인, CCTV 장치 기반의 침수위 추정 시스템.
The method of claim 1,
The reference image data is fused by matching and correcting image information and point cloud information obtained from an external mobile platform having at least one of an image capturing sensor and a laser scanning sensor and a positioning sensor through a geometric model between the sensors. A CCTV device-based flood level estimation system, which is corrected image data already stored as CCTV image information after being corrected with external image data or the CCTV geometry information for correction.
상기 기준 영상 및 상기 영상 데이터 중 적어도 어느 하나가 왜곡 영상을 발생하는 광역 영상 센서로부터 획득되는 경우에, 상기 왜곡 영상이 발생된 상기 기준 영상 및 상기 영상 데이터는 상기 왜곡 영상이 평면 영상으로 변환된 평면 영상 데이터를 이용하며, 상기 기준 영상이 상기 평면 영상 데이터를 이용하는 경우에, 상기 제 1 자세 데이터는 상기 평면 영상 데이터의 시야 방향으로 정의되는, 기준 영상 정보를 이용한 CCTV 장치 기반의 침수위 추정 시스템.
The method of claim 1,
When at least one of the reference image and the image data is obtained from a wide-area image sensor generating a distorted image, the reference image and the image data from which the distorted image is generated are a plane in which the distorted image is converted into a flat image. Using image data, and when the reference image uses the plane image data, the first posture data is defined as a viewing direction of the plane image data, a CCTV device-based flood level estimation system using reference image information.
상기 기준 영상이 레이저 스캔닝 센서로부터 기인하는 경우에, 상기 기준 영상은 상기 레이저 스캔닝 센서로부터 획득되는 포인트 클라우드가 변환된 가상의 영상 데이터를 이용하고, 상기 기준 위치 데이터는 상기 가상의 영상 데이터의 위치 데이터로 정의되며, 상기 제 1 자세 데이터는 상기 가상의 영상 데이터의 시야 방향으로 정의되는, CCTV 장치 기반의 침수위 추정 시스템.
The method of claim 1,
When the reference image originates from the laser scanning sensor, the reference image uses the point cloud-converted virtual image data obtained from the laser scanning sensor, and the reference position data is of the virtual image data. It is defined as position data, and the first posture data is defined as a viewing direction of the virtual image data, a CCTV device-based flood level estimation system.
상기 정합부는 상기 선정 영상 데이터와 상기 기준 영상 데이터로부터 특징 기하를 추출하여 비교하여 공통 추정되는 특징 기하들을 상호 정합하거나, 혹은 상기 기준 영상 데이터 내에 지정된 템플릿(template)과 적어도 유사한 상기 선정 영상 데이터를 검색하여, 상기 템플릿들 간의 특성 상관도 분석에 따라 정합하고, 상기 정합 정보는 상기 특징 기하 또는 상기 템플릿이며, 싱기 특징 기하 또는 상기 템플릿은 기준 영상 데이터베이스부에 저장되는, 기준 영상 정보를 이용한 CCTV 장치 기반의 침수위 추정 시스템.
The method of claim 1,
The matching unit extracts and compares feature geometries from the selected image data and the reference image data to match commonly estimated feature geometries, or searches for the selected image data that is at least similar to a template specified in the reference image data Thus, matching is performed according to the characteristic correlation analysis between the templates, the matching information is the characteristic geometry or the template, and the singi characteristic geometry or the template is stored in the reference image database unit, based on CCTV device using reference image information of the flood level estimation system.
상기 보정용 CCTV 기하 정보가 연계된 영상 데이터의 표본용 특징 기하들을 랜덤 샘플링하여, 상기 표본용 특징 기하들 및 상응하는 상기 기준 데이터의 특징 기하들과의 이격량이 최소가 되는 특징 기하를 정합 최적값으로 추정하는 최적값 추정부; 및
상기 정합 최적값으로 추정된 특징 기하와 관련하여 기하 변환된 보정용 CCTV 기하 정보를 최종 보정 CCTV 기하 정보로 추정하는기하 정보 추정부를 더 포함하고,
상기 CCTV 영상 정보의 생성시에 기초되는 정보 중 상기 보정용 CCTV 기하 정보는 상기 최종 보정 CCTV 기하 정보를 사용하는, CCTV 장치 기반의 침수위 추정 시스템.
The method of claim 1,
By randomly sampling the sample feature geometries of the video data to which the CCTV geometry information for correction is linked, the feature geometry for which the separation amount between the sample feature geometries and the corresponding reference data feature geometries is minimized as a matching optimal value an optimal value estimator for estimating; and
Further comprising a geometry information estimating unit for estimating the geometrical transformed CCTV geometry information for correction in relation to the feature geometry estimated as the matching optimal value as the final corrected CCTV geometry information,
Among the information based on the generation of the CCTV image information, the correction CCTV geometric information uses the final corrected CCTV geometry information, a CCTV device-based flood level estimation system.
상기 기준 기하 정보는 상기 기준 위치 데이터로서의 3차원 위치 데이터와 상기 제 1 자세 데이터를 갖는 상기 제 1 외부 기하 데이터로 구성되며, 상기 기준 영상 데이터의 일부 위치와 관련되어 상기 기준 기하 정보의 정밀도가 임계치보다 낮은 경우에,
상기 영상 정보 생성부는 상기 정밀도가 낮은 상기 기준 영상 데이터와 상응하는 상기 CCTV 영상 정보의 보정 영상 데이터를 2차원 기하 모델로 변환한 후에, 2차원 변환된 영상 데이터 내에서 픽셀 데이터 분석을 통한 객체 높이를 추정하거나, 상기 CCTV 장치의 영상 센서의 높이를 특정 높이로 가정하여 객체 높이를 분석하거나, 상기 CCTV 장치의 다수 영상 센서들의 시야 방향과 관련된 자세 데이터를 특정값으로 정의하며 삼각 함수 모델을 이용하여, 객체 높이를 추정하고, 상기 추정된 객체 높이를 상기 보정 CCTV 기하 정보에 반영하여 3차원 위치 데이터를 추정함으로써, 상응하는 상기 CCTV 영상 정보를 생성하는, CCTV 장치 기반의 침수위 추정 시스템.
The method of claim 1,
The reference geometry information is composed of three-dimensional position data as the reference position data and the first external geometry data having the first posture data, and the precision of the reference geometry information is a threshold value in relation to some positions of the reference image data. If lower than
The image information generator converts the corrected image data of the CCTV image information corresponding to the low-precision reference image data into a two-dimensional geometric model, and then calculates the object height through pixel data analysis in the two-dimensional converted image data. Estimating, analyzing the object height assuming the height of the image sensor of the CCTV device as a specific height, or defining the posture data related to the viewing direction of the multiple image sensors of the CCTV device as a specific value and using a trigonometric model, A CCTV device-based flood level estimation system for estimating an object height and estimating three-dimensional location data by reflecting the estimated object height to the corrected CCTV geometric information to generate the corresponding CCTV image information.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020200113983A KR20220032332A (en) | 2020-09-07 | 2020-09-07 | System for estimating flood level based on CCTV device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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KR20220032332A true KR20220032332A (en) | 2022-03-15 |
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Family Applications (1)
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2020
- 2020-09-07 KR KR1020200113983A patent/KR20220032332A/en unknown
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