Search

KR-20260062007-A - Apparatus for estimating position using markers

KR20260062007AKR 20260062007 AKR20260062007 AKR 20260062007AKR-20260062007-A

Abstract

본 발명에 따른 마커를 이용한 위치 추정 장치는, 마커 및 상기 마커의 주변 영역을 센싱하여 복수의 포인트 데이터를 포함하는 포인트 클라우드 데이터를 생성하는 라이다 센서부; 및 이동 가능한 상기 위치 추정 장치가 원점인 장치 좌표계 상에서 상기 마커와 접하는 평면의 노멀 벡터를 나타내는 제1 노멀 벡터 데이터 및 상기 장치 좌표계 상에서 상기 마커의 마커 위치를 나타내는 제1 좌표 데이터를 상기 포인트 클라우드 데이터에 기초하여 생성하고, 상기 제1 노멀 벡터 데이터, 상기 제1 좌표 데이터, 원점이 고정된 맵 좌표계 상에서 상기 노멀 벡터를 나타내는 제2 노멀 벡터 데이터 및 상기 맵 좌표계 상에서 상기 마커 위치를 나타내는 제2 좌표 데이터 중 하나 이상을 이용하여 상기 장치 좌표계에서 상기 맵 좌표계로 좌표계 변환하는데 이용되는 좌표계 변환 정보를 산출하고, 상기 좌표계 변환 정보를 이용하여 상기 맵 좌표계 상에서 상기 위치 추정 장치의 장치 위치를 추정하는 프로세서;를 포함할 수 있다.

Inventors

  • 정진용
  • 이승수

Assignees

  • 리보틱스(주)

Dates

Publication Date
20260506
Application Date
20250207

Claims (8)

  1. 위치 추정 장치에 있어서, 마커 및 상기 마커의 주변 영역을 센싱하여 복수의 포인트 데이터를 포함하는 포인트 클라우드 데이터를 생성하는 라이다 센서부; 및 이동 가능한 상기 위치 추정 장치가 원점인 장치 좌표계 상에서 상기 마커와 접하는 평면의 노멀 벡터를 나타내는 제1 노멀 벡터 데이터 및 상기 장치 좌표계 상에서 상기 마커의 마커 위치를 나타내는 제1 좌표 데이터를 상기 포인트 클라우드 데이터에 기초하여 생성하고, 상기 제1 노멀 벡터 데이터, 상기 제1 좌표 데이터, 원점이 고정된 맵 좌표계 상에서 상기 노멀 벡터를 나타내는 제2 노멀 벡터 데이터 및 상기 맵 좌표계 상에서 상기 마커 위치를 나타내는 제2 좌표 데이터 중 하나 이상을 이용하여 상기 장치 좌표계에서 상기 맵 좌표계로 좌표계 변환하는데 이용되는 좌표계 변환 정보를 산출하고, 상기 좌표계 변환 정보를 이용하여 상기 맵 좌표계 상에서 상기 위치 추정 장치의 장치 위치를 추정하는 프로세서;를 포함하는 것을 특징으로 하는 마커를 이용한 위치 추정 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 프로세서는 상기 제1 노멀 벡터 데이터가 나타내는 노멀 벡터 대비, 상기 제2 노멀 벡터 데이터가 나타내는 노멀 벡터가 회전된 회전 각도를 이용하여 상기 좌표계 변환 중에서 회전 변환에 이용되는 회전 변환 정보를 산출하는 것을 특징으로 하는 마커를 이용한 위치 추정 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 프로세서는 상기 제1 좌표 데이터가 나타내는 마커 위치 대비, 상기 제2 좌표 데이터가 나타내는 마커 위치가 이동된 이동 변위를 이용하여 상기 좌표계 변환 중에서 이동 변환에 이용되는 이동 변환 정보를 산출하는 것을 특징으로 하는 마커를 이용한 위치 추정 장치.
  4. 제2항에 있어서, 상기 프로세서는 회전 행렬 데이터인 상기 회전 변환 정보를 산출하고, 상기 회전 변환 정보를 상기 좌표계 변환 정보에 포함시키는 것을 특징으로 하는 마커를 이용한 위치 추정 장치.
  5. 제3항에 있어서, 상기 프로세서는 이동 벡터 데이터인 상기 이동 변환 정보를 산출하고, 상기 이동 변환 정보를 상기 좌표계 변환 정보에 포함시키는 것을 특징으로 하는 마커를 이용한 위치 추정 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 프로세서는 상기 장치 좌표계 상에서 상기 위치 추정 장치의 장치 위치를 나타내는 제3 좌표 데이터에 상기 좌표계 변환 정보를 적용하여 상기 맵 좌표계 상에서 상기 위치 추정 장치의 장치 위치를 나타내는 제4 좌표 데이터를 산출하고, 상기 제4 좌표 데이터를 상기 맵 좌표계 상에서 상기 위치 추정 장치의 장치 위치로 추정하는 것을 특징으로 하는 마커를 이용한 위치 추정 장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 제2 노멀 벡터 데이터 및 상기 제2 좌표 데이터는 미리 설정된 데이터인 것을 특징으로 하는 마커를 이용한 위치 추정 장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 프로세서는 상기 마커로부터 상기 제1 노멀 벡터 데이터의 생성이 불가한 경우, 상기 마커와 상기 위치 추정 장치 간의 이격 거리를 나타내는 제1 이격 거리 데이터, 상기 제1 노멀 벡터 데이터의 생성이 불가한 다른 마커와 상기 위치 추정 장치 간의 이격 거리를 나타내는 제2 이격 거리 데이터 및 상기 제1 노멀 벡터 데이터의 생성이 불가한 또 다른 마커와 상기 위치 추정 장치 간의 이격 거리를 나타내는 제3 이격 거리 데이터를 상기 포인트 클라우드 데이터에 기초하여 생성하고, 상기 맵 좌표계 상에서 상기 마커의 마커 위치로부터 상기 제1 이격 거리 데이터가 나타내는 이격 거리만큼 이격되고, 상기 맵 좌표계 상에서 상기 다른 마커의 마커 위치로부터 상기 제2 이격 거리 데이터가 나타내는 이격 거리만큼 이격되고, 상기 맵 좌표계 상에서 상기 또 다른 마커의 마커 위치로부터 상기 제3 이격 거리 데이터가 나타내는 이격 거리만큼 이격된 위치를 상기 맵 좌표계 상에서 상기 위치 추정 장치의 장치 위치로 나타내는 제4 좌표 데이터를 산출하고, 상기 제4 좌표 데이터를 상기 맵 좌표계 상에서 상기 위치 추정 장치의 장치 위치로 추정하는 것을 특징으로 하는 마커를 이용한 위치 추정 장치.

Description

마커를 이용한 위치 추정 장치{ Apparatus for estimating position using markers } 본 발명은 마커를 이용한 위치 추정 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 장치 좌표계 상에서 마커와 접하는 평면의 노멀 벡터를 나타내는 제1 노멀 벡터 데이터, 장치 좌표계 상에서 마커의 마커 위치를 나타내는 제1 좌표 데이터, 맵 좌표계 상에서의 제2 노멀 벡터 데이터 및 맵 좌표계 상에서의 제2 좌표 데이터를 이용하여 장치 좌표계에서 맵 좌표계로 좌표계 변환하는데 이용되는 좌표계 변환 정보를 산출하고, 좌표계 변환 정보를 이용하여 맵 좌표계 상에서 위치 추정 장치의 장치 위치를 추정함으로써, 신속하고 정확하게 장치 위치의 추정이 가능한 위치 추정 장치에 관한 것이다. 전역 좌표계(global coordinates)에서 생성된 3차원 지도는 전역 자기위치인식(global localization) 기술에서 활용되고 있다. 전역 자기위치인식이란 전역 좌표계에서 생성된 지도로부터 자신의 위치가 어디인지 추정하는 기술로써 좌표계가 불변하기 때문에 추정된 동일한 위치는 불변한다. 전역 좌표계와 달리 국부 좌표계 (local coordinates)에서 생성된 지도는 생성될 때마다 기준되는 좌표계가 변하므로 동일한 위치도 다르게 추정된다. 전역 좌표계에서 생성된 지도는 증강현실 기술에서 불변하고 지속적인 컨텐츠 서비스를 제공하기 위해서 필요하며, 자율주행 기술에서 원하는 목적지까지 길을 안내하는데 반드시 필요하다. 한편, 전역 지도(global map)을 만든다는 것은, 사전에 서비스를 제공하고자 하는 장소에 대하여 SLAM이나 SfM 기술을 활용하여 3차원 지도를 생성하고 그 지도를 전역 좌표계로 활용함으로써 다양한 서비스들이 사용자들에게 제공 가능하게 된다. 따라서 전역 지도를 생성하기 위한 다양한 방법들이 존재하며, 센서는 카메라 또는 라이다(LiDAR)센서를 활용하며, 센서 구동부로는 스캔할 장소의 범위에 따라 사람이 직접 백팩 형식의 구동부를 장착하여 지도를 생성할 데이터를 획득할 수 있고, 로봇이나 자동차, 더 나아가 항공기까지 활용한다. 이때, 센서가 구비된 이동체의 위치를 전역 지도 내에서 추정하기 쉽지 않아 지도 생성을 위해 SLAM을 수행하는 과정에서 오류가 발생하는 문제점이 있다. 도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 위치 추정 시스템에 포함된 마커를 이용한 위치 추정 장치 및 마커를 도시한 사시도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 위치 추정 시스템의 블록도이다. 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 마커를 이용한 위치 추정 장치가 마커로부터 노멀 벡터 데이터 및 좌표 데이터를 생성하는 과정을 설명하기 위한 도면이다. 도 4는 본 발명에 따른 맵 좌표계 상에서 마커의 노멀 벡터 및 위치를 표시한 도면이다. 도 5는 본 발명에 일 실시 예에 따른 마커를 이용한 위치 추정 장치가 맵 좌표계 상에서 위치 추정 장치의 장치 위치를 추정한 결과를 표시한 도면이다. 도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 마커를 이용한 위치 추정 장치가 마커들과의 이격 거리를 이용하여 맵 좌표계 상에서 위치 추정 장치의 장치 위치를 추정하는 과정을 설명하기 위한 도면이다. 도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 마커를 이용한 위치 추정 장치가 다른 실시 예에 따른 마커들로부터 이격 거리 데이터를 생성하는 과정을 설명하기 위한 도면이다. 도 8은 본 발명에 따른 맵 좌표계 상에서 마커들의 위치를 표시한 도면이다. 도 9는 본 발명에 일 실시 예에 따른 마커를 이용한 위치 추정 장치가 맵 좌표계 상에서 위치 추정 장치의 장치 위치를 추정한 결과를 표시한 도면이다. 도 10 및 도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따른 위치 추정 시스템에 포함된 일 실시예에 따른 마커의 예시를 도시한 도면이다. 도 12는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 마커의 사시도이다. 도 13은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 마커의 분리 사시도이다. 도 14는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 마커에 포함된 반사부의 단면도이다. 이하, 본 발명의 다양한 실시 예가 첨부된 도면을 참조하여 기재된다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형 태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 실시 예의 다양한 변경(modification), 균등물(equivalent), 및/또는 대체물(alternative)을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 구성요소에 대 해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다. 본 문서에서, "가진다", "가질 수 있다", "포함한다", 또는 "포함할 수 있다" 등의 표현은 해당 특징(예: 수치, 기능, 작동, 또는 부품 등의 구성요소)의 존재를 가리키며, 추가적인 특징의 존재를 배제하지 않는다. 본 문서에서, "A 또는 B", "A 또는/및 B 중 적어도 하나", 또는 "A 또는/및 B 중 하나 또는 그 이상" 등의 표현 은 함께 나열된 항목들의 모든 가능한 조합을 포함할 수 있다. 예를 들면, "A 또는 B", "A 및 B 중 적어도 하나", 또는 "A 또는 B 중 적어도 하나"는 (1) 적어도 하나의 A를 포함, (2) 적어도 하나의 B를 포함, 또는 (3) 적어도 하나의 A 및 적어도 하나의 B 모두를 포함하는 경우를 모두 지칭할 수 있다. 본 문서에서 사용된 "제1", "제2", "첫째", 또는 "둘째" 등의 표현들은 다양한 구성요소들을, 순서 및/또는 중 요도에 상관없이 수식할 수 있고, 한 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위해 사용될 뿐 해당 구성요소들을 한정하지 않는다. 예를 들면, 제1 주문자 기기와 제2 주문자 기기는 순서 또는 중요도와 무관하게, 서로 다른 주문자 기기를 나타낼 수 있다. 예를 들면, 본 문서에 기재된 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 바꾸어 명명될 수 있다. 어떤 구성요소(예: 제1 구성요소)가 다른 구성요소(예: 제2 구성요소)에 "(기능적으로 또는 통신적으로) 연결되어((operatively or communicatively) coupled with/to)" 있다거나 "접속되어(connected to)" 있다고 언급된 때에는 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나, 다른 구성요소(예: 제3 구성요소)를 통하여 연결될 수 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소(예: 제1 구성요소)가 다른 구성 요소(예: 제2 구성요소)에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는 어떤 구성요소와 다른 구성요소 사이에 다른 구성요소(예: 제3 구성요소)가 존재하지 않는 것으로 이해될 수 있다. 본 문서에서 사용된 표현 "~하도록 구성된(또는 설정된)(configured to)"은 상황에 따라, 예를 들면, "~에 적합 한(suitable for)", "~하는 능력을 가지는(having the capacity to)", "~하도록 설계된(designed to)", "~하도록 변경된(adapted to)", "~하도록 만들어진(made to)", 또는 "~를 할 수 있는(capable of)"과 바꾸어 사용될 수 있다. 용어 "~하도록 구성(또는 설정)된"은 하드웨어적으로 "특별히 설계된(specifically designed to)"것 만을 반드시 의미하지 않을 수 있다. 대신, 어떤 상황에서, "~하도록 구성된 장치"라는 표현은, 그 장치가 다른 장치 또는 부품들과 함께 "~할 수 있는" 것을 의미할 수 있다. 예를 들면, 문구 "A, B, 및 C를 수행하도록 구성 (또는 설정)된 프로세서"는 해당 작동을 수행하기 위한 전용 프로세서(예: 임베디드 프로세서), 또는 메모리에 저장된 하나 이상의 소프트웨어 프로그램들을 실행함으로써, 해당 작동들을 수행할 수 있는 범용 프로세서(generic-purpose processor)(예: CPU 또는 application processor)를 의미할 수 있다. 특히, 본 명세서에서, “~ 장치”는 중앙처리장치(Central Processing Unit (CPU)), 애플리케이션 프로세서(Application Processor (AP)) 및 커뮤니케이션 프로세서(Communication Processor (CP)) 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 본 명세서에서, “~ 장치”는 적어도 하나의 프로세서를 포함하는 모든 종류의 하드웨어 장치를 의미하는 것이고, 실시 예에 따라 해당 하드웨어 장치에서 작동하는 소프트웨어적 구성도 포괄하는 의미로서 이해될 수 있다. 본 문서에서 사용된 용어들은 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 다른 실시 예의 범위를 한 정하려는 의도가 아닐 수 있다. 단수의 표현은 컨텍스트 상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 용어들은 본 문서에 기재된 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가질 수 있다. 본 문서에 사용된 용어들 중 일반적인 사전에 정의된 용어들은 관련 기술의 컨텍스트 상 가지는 의미와 동일 또는 유사한 의미로 해석될 수 있으며, 본 문서에서 명백하게 정의되지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. 경우에 따라서, 본 문서에서 정의된 용어일지라도 본 문서의 실시 예들을 배제하도록 해석될 수 없다. 본 발명의 제1 내지 제n 실시 예(여기서, 'n'은 자연수), 본 발명의 일 실시 예, 본 발명의 다른 실시 예 및 본 발명의 또 다른 실시 예 각각에 포함된 모든 구성들을 모두 포함하는 통합 실시 예가 본 발명으로써 구현될 수 있다. 도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 위치 추정 시스템에 포함된 마커를 이용한 위치 추정 장치 및 마커를 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 위치 추정 시스템의 블록도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 마커를 이용한 위치 추정 장치가 마커로부터 노멀 벡터 데이터 및 좌표 데이터를 생성하는 과정을 설명하기 위한 도면이고, 도 4는 본 발명에 따른 맵 좌표계 상에서 마커의 노멀