라이다 데이터를 이용한 지형 변화 실시간 탐지 방법, 이를 위한 시스템 및 서버에 저장된 컴퓨터프로그램
Method, system and computer program for topographical change detection using LiDAR data
특허 요약
본 발명은 라이다 데이터를 이용한 지형 변화 실시간 탐지 방법 및 이를 위한 시스템으로서, 라이다 데이터를 기초로 절대 좌표를 갖는 점군(Point cloud) 데이터를 실시간 연속적으로 생성하고 노이즈 제거, 데이터 감량, 데이터 정합 및 비교 분석 과정을 통해 실시간 지형 변화를 탐지함으로써 전체적인 처리과정이 단순하고 처리할 데이터 용량을 현저하게 줄여 실시간 지형 변화를 신속하고 효과적으로 탐지할 수 있는 방안을 제시한다.
청구항
번호청구항
1

지형 변화 탐지 장치가, 라이다 데이터를 취득하여 신규 데이터로 설정하는 신규 데이터 취득 단계;상기 지형 변화 탐지 장치가, 상기 신규 데이터의 점군(point cloud)에 대하여 일정 면적당 점밀도를 기초로 노이즈를 판단하여 제거하는 데이터 전처리 단계;상기 지형 변화 탐지 장치가, 전처리된 상기 신규 데이터에 대응되는 기존 지형 정보를 지형 정보 데이터베이스에서 추출하고, 상기 신규 데이터와 상기 기존 지형 정보 간의 차이의 중간값(Median)을 이용하는 로버스트 추정 방법(Robust Estimate Method)인 LMedS(Least Median Squares)을 기반으로 기하관계를 수립하여 데이터를 정합하는 데이터 정합 단계; 및상기 지형 변화 탐지 장치가, 정합된 상기 신규 데이터에 대응되는 기존 지형 정보를 격자 형태로 변환하고 상기 신규 데이터와 상기 기존 지형 정보를 대비하여 지형 변화를 판단하는 지형 변화 판단 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 라이다 데이터를 이용한 지형 변화 실시간 탐지 방법.

2

제 1 항에 있어서,상기 데이터 전처리 단계는,상기 신규 데이터의 점군에 대하여 각 개별 점을 중심으로 기설정된 반경 내의 점밀도를 산출하고, 산출된 점밀도가 기준치 이하로 적으면서 주변 점들과 비교하여 상대적으로 점밀도가 적은 점을 노이즈로 판단하여 제거하는 것을 특징으로 하는 라이다 데이터를 이용한 지형 변화 실시간 탐지 방법.

3

제 1 항에 있어서,상기 데이터 전처리 단계는,상기 신규 데이터의 점군에 대한 영역별 점밀도를 산출하고 기설정 밀도 수준 이상의 점밀도를 갖는 영역을 판단하고 상기 영역에서 기설정 점밀도 수준까지 일부 점들을 제거하여 상기 신규 데이터를 감량하는 데이터 감량 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 라이다 데이터를 이용한 지형 변화 실시간 탐지 방법.

4

제 1 항에 있어서,상기 신규 데이터 취득 단계는,라이다 데이터를 일정 시간 간격의 시계열적으로 연속하여 취득하며,상기 데이터 정합 단계는,과거의 인접 시점의 신규 데이터에 대하여 수립된 기하 관계를 이용하여 현재 시점의 신규 데이터에 대한 기하 관계를 수립하는 것을 특징으로 하는 라이다 데이터를 이용한 지형 변화 실시간 탐지 방법.

5

제 1 항에 있어서,상기 지형 변화 판단 단계는,상기 신규 데이터와 정합된 기존 지형 정보를 격자 형태로 변환하는 단계;상기 신규 데이터에서 각 점의 평면 좌표에 해당하는 지점에 대응되는 격자를 상기 기존 지형 정보에서 파악하고, 해당 지점의 고도 값과 해당 격자의 고도 값의 차이 정도를 판단하는 단계; 및상기 차이 정도와 기설정된 임계치를 대비하여 변화 영역을 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 라이다 데이터를 이용한 지형 변화 실시간 탐지 방법.

6

제 5 항에 있어서,상기 지형 변화 판단 단계는,형태학적(morpohological) 필터링과 연결 성분 분석(Connected Component Analysis)을 통해 기준치 이상으로 흩어진 점들을 제외하고, 기설정된 범위 영역 내의 점들을 그룹핑하여 그룹핑된 각 지점에 대한 상기 차이 정도를 종합하여 지형 변화 유무를 탐지하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 라이다 데이터를 이용한 지형 변화 실시간 탐지 방법.

7

이동형 데이터 수집 장치로부터 라이다 데이터를 획득하여 신규 데이터로 설정하는 테이터 획득부와; 상기 신규 데이터의 점군(point cloud)에 대하여 일정 면적당 점밀도를 기초로 노이즈를 판단하여 제거하는 데이터 전처리부와; 전처리된 상기 신규 데이터에 대응되는 기존 지형 정보를 추출하고, 상기 신규 데이터와 상기 기존 지형 정보 간의 차이의 중간값(Median)을 이용하는 로버스트 추정 방법(Robust Estimate Method)인 LMedS(Least Median Squares)을 기반으로 기하관계를 수립하여 데이터를 정합하는 데이터 정합부와; 정합된 상기 신규 데이터에 대응되는 기존 지형 정보를 격자 형태로 변환하고 상기 신규 데이터와 상기 기존 지형 정보를 대비하여 지형 변화를 판단하는 지형 변화 탐지부를 포함하는 지형 변화 탐지 장치; 및기존 지형 정보를 보유하는 지형 정보 데이터베이스를 포함하는 것을 특징으로 하는 지형 변화 탐지 시스템.

8

제 7 항에 있어서,상기 데이터 전처리부는,상기 신규 데이터의 점군에 대하여 각 개별 점을 중심으로 기설정된 반경 내의 점밀도를 산출하고, 산출된 점밀도가 기준치 이하로 적으면서 주변 점들과 비교하여 상대적으로 점밀도가 적은 점을 노이즈로 판단하여 제거하며,상기 신규 데이터의 점군에 대한 영역별 점밀도를 산출하고 기설정 밀도 수준 이상의 점밀도를 갖는 영역을 판단하고 상기 영역에서 기설정 점밀도 수준까지 일부 점들을 제거하여 상기 신규 데이터를 감량하는 것을 특징으로 하는 지형 변화 탐지 시스템.

9

제 7 항에 있어서,상기 테이터 획득부는,라이다 데이터를 일정 시간 간격의 시계열적으로 연속하여 취득하며,상기 데이터 정합부는,과거의 인접 시점의 신규 데이터에 대하여 수립된 기하 관계를 이용하여 현재 시점의 신규 데이터에 대한 기하 관계를 수립하는 것을 특징으로 하는 지형 변화 탐지 시스템.

10

제 7 항에 있어서,상기 지형 변화 탐지부는,상기 신규 데이터와 정합된 기존 지형 정보를 격자 형태로 변환하고, 상기 신규 데이터에서 각 점의 평면 좌표에 해당하는 지점에 대응되는 격자를 상기 기존 지형 정보에서 파악하여, 해당 지점의 고도 값과 해당 격자의 고도 값의 차이 정도를 기초로 변화 영역을 판단하며,형태학적(morpohological) 필터링과 연결 성분 분석(Connected Component Analysis)을 통해 기준치 이상으로 흩어진 점들을 제외하고, 기설정된 범위 영역 내의 점들을 그룹핑하여 그룹핑된 각 지점에 대한 상기 차이 정도를 종합하여 지형 변화 유무를 탐지하는 것을 특징으로 하는 지형 변화 탐지 시스템.

11

제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 기재된 라이다 데이터를 이용한 지형 변화 실시간 탐지 방법의 각 단계를 수행하기 위해 서버의 저장 매체에 저장된 컴퓨터프로그램.