특징점-서펠 융합을 이용한 이동체의 위치 추정 및 지도 작성 방법 및 장치
Method and apparatus for estimating location of a moving object and generating map using fusion of point feature and surfel feature
특허 요약
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 특징점-서펠 융합을 이용한 이동체의 위치 추정 및 지도 작성 방법 및 장치는, RGB-D 이미지를 이용하여 획득한 특징점(point feature)과 서펠(surface element, surfel)을 이용하여 위치를 추정하고 지도를 작성(simultaneous localization and mapping, SLAM)함으로써, 패턴이 적어 이동체의 위치를 파악하기 힘든 환경에서도 이동체의 위치 이동량을 계산하고 그에 따른 지도 작성을 원할하게 수행할 수 있다.
청구항
번호청구항
1

이동체에 장착된 RGB-D 센서를 통해 RGB-D 이미지 프레임을 획득하는 단계;상기 RGB-D 이미지 프레임을 기반으로 상기 RGB-D 이미지 프레임의 특징점(point feature)을 추출하고, 상기 이동체의 위치를 추적하는 단계;추적한 상기 이동체의 위치를 기반으로 새로운 키프레임(keyframe)의 생성 여부를 결정하는 단계;상기 새로운 키프레임을 생성하는 것으로 결정되면, 상기 RGB-D 이미지 프레임을 상기 새로운 키프레임으로 하여 그래프에 추가하는 단계;상기 RGB-D 이미지 프레임을 기반으로 상기 RGB-D 이미지 프레임의 서펠(surface element, surfel)을 추출하는 단계; 상기 RGB-D 이미지 프레임의 특징점 중에서 기존 특징점 랜드마크와 매칭되지 않은 특징점을 새로운 특징점 랜드마크로 하여 상기 그래프에 추가하고, 상기 RGB-D 이미지 프레임의 서펠 중에서 기존 서펠 랜드마크와 매칭되지 않은 서펠을 새로운 서펠 랜드마크로 하여 상기 그래프에 추가하는 단계; 및상기 추가된 특징점 랜드마크와 상기 추가된 서펠 랜드마크를 이용하여, 상기 그래프의 지역 최적화를 수행하는 단계로서, 여기서 상기 지역 최적화는 상기 추가된 특징점 랜드마크 및 서펠 랜드마크와 관련되는 키프레임에 해당하는 범위에서 수행하는 단계를 포함하는 특징점-서펠 융합을 이용한 이동체의 위치 추정 및 지도 작성 방법.

2

제1항에서,상기 서펠 추출 단계는,상기 RGB-D 이미지 프레임을 기반으로 획득한 수퍼픽셀(superpixel)을 이용하여 서펠 후보를 생성하고, 수퍼픽셀에 속한 픽셀들의 깊이 정보를 이용하여 서펠 후보 중에서 상기 RGB-D 이미지 프레임의 서펠을 추출하며,서펠의 위치를 이용하여 상기 RGB-D 이미지 프레임의 서펠과 상기 기존 서펠 랜드마크와의 연관을 수행하는 것을 포함하는,특징점-서펠 융합을 이용한 이동체의 위치 추정 및 지도 작성 방법.

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제2항에서,상기 서펠 추출 단계는,수퍼픽셀에 속한 모든 픽셀에 대해 서펠과의 거리를 획득하고, 획득한 거리의 합이 미리 설정된 임계값보다 작은 서펠을 서펠 후보 중에서 추출하여 상기 RGB-D 이미지 프레임의 서펠을 획득하며,상기 RGB-D 이미지 프레임의 서펠의 중심점과 상기 기존 서펠 랜드마크의 중심점 사이의 거리, 상기 RGB-D 이미지 프레임의 서펠의 중심점과 상기 기존 서펠 랜드마크 간의 수직 거리와 상기 기존 서펠 랜드마크의 중심점과 상기 RGB-D 이미지 프레임의 서펠 간의 수직 거리의 평균값, 상기 RGB-D 이미지 프레임의 서펠의 반지름 및 상기 기존 서펠 랜드마크의 반지름을 기반으로 상기 RGB-D 이미지 프레임의 서펠과 상기 기존 서펠 랜드마크와의 연관을 수행하는 것을 포함하는,특징점-서펠 융합을 이용한 이동체의 위치 추정 및 지도 작성 방법.

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제1항에서,상기 새로운 키프레임으로 상기 그래프에 추가된 상기 RGB-D 이미지 프레임의 특징점과 서펠을 기반으로 루프를 검출하고, 상기 루프가 검출되면 상기 루프에 대한 정보를 상기 그래프에 추가하는 단계; 및상기 루프가 검출되면, 전체 키프레임을 대상으로 상기 그래프의 전역 최적화를 수행하는 단계;를 더 포함하는 특징점-서펠 융합을 이용한 이동체의 위치 추정 및 지도 작성 방법.

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제4항에서,상기 루프 검출 단계는,상기 새로운 키프레임으로 상기 그래프에 추가된 상기 RGB-D 이미지 프레임의 특징점에 대한 기술자를 이용하여 이전 키프레임 중에서 프레임 후보를 획득하고, 상기 새로운 키프레임으로 상기 그래프에 추가된 상기 RGB-D 이미지 프레임의 서펠과 상기 프레임 후보의 서펠을 기반으로 상기 루프를 검출하는 것을 포함하는,특징점-서펠 융합을 이용한 이동체의 위치 추정 및 지도 작성 방법.