자율주행 시뮬레이터를 위한 대체재로 게임 엔진을 통한 가상 환경 모의 연구가 수행되고 있다. 하지만 게임 엔진에서는 자율 주행에 필요한 센서를 기기에 맞게 사용자가 직접 모델링을 해줘야 하기 때문에 개발 비용이 크게 작용된다. 특히, Ray 를 활용한 3D LIDAR 는 GPU(Graphics Processing Unit) 사용량이 많은 작업이기 때문에 저비용 시뮬레이터를 위해서는 저비용 3D LIDAR 모의가 필요하다. 본 논문에서는 낮은 컴퓨터 연산을 사용하는 C++ 기반 3D LIDAR 모의 프레임 워크를 제안한다. 제안된 3D LIDAR 는 다수의 언덕으로 이루어진 비포장 Map 에서 성능을 검증 하였으며, 성능 검증을 의해 본 논문에서 생성된 3D LIDAR 로 간단한 LPP(Local Path Planning) 생성 방법도 소개한다. 제안된 3D LIDAR 프레임 워크는 저비용 실시간 모의가 필요한 자율 주행 분야에 적극 활용되길 바란다.
Many algorithms for processing LIDAR data are being developed for diverse applications not limited to patch segmentation, bare-earth filtering and building extraction. However, since we cannot exactly know the true locations of LIDAR points, it is difficult to assess the performance of a LIDAR data processing algorithm. In this paper, we thus attempted the performance assessment of the segmentation algorithm developed by Lee (2006) using the LIDAR data generated through simulation based on sensor modelling. Consequently, based on simulation, we can perform the performance assessment of a LIDAR processing algorithm more objectively and quantitatively with an automatic procedure.
A study on Nacelle Lidar (Light detection and ranging) measurement error and the data reliability verification was carried out at Haengwon wind farm on Jeju Island. For measurement data error processing, the characteristics of Nacelle Lidar measurements were analyzed by dividing into three parts, which are weather conditions (temperature, humidity, atmosphere, amount of precipitation), mechanical movement (rotation of wind turbine blades, tilt variation of Nacelle Lidar) and Nacelle Lidar data availability. After processing the measurement error, the reliability of Nacelle Lidar data was assessed by comparing with wind data by an anemometer on a met mast, which is located at a distance of 200m from the wind turbine with Nacelle Lidar. As a result, various weather conditions and mechanical movement did not disturb reliable data measurement. Nacelle Lidar data with availability of 95% or more could be used for checking Nacelle Lidar wind data reliability. The reliability of Nacelle Lidar data was very high with regression coefficient of 98% and coefficient of determination of 97%.
라이다데이터를 이용한 다양한 활용알고리즘이 개발되고 있지만, 대부분의 제안된 알고리즘은 정성적인 검증만이 수행되고 있다. 알고리즘의 객관적이고 정량적인 검증을 위해서는 대상에 대한 참값(true value)을 알아야 하지만, 라이다데이터는 데이터 특성상 참값을 알기 어렵다. 본 연구에서는 모의 라이다데이터는 분할 알고리즘의 성능을 평가할 수 있는 참값을 가지고 있다는 점에 착안하여, 모의 라이다데이터를 이용하여 분할 알고리즘의 성능을 보다 객관적/정량적으로 평가해보고자 하였다. 이를 위해 먼저, 1) 분할 알고리즘의 결과를 객관적으로 가늠할 수 있는 정량적인 평가요소들을 정의하고, 2) 3차원 도시모델을 입력 데이터로 모의 라이다데이터를 생성한 후, 3) 분할알고리즘을 적용하여 객체표면을 나타내는 평면패치를 생성하였다. 마지막으로 4) 성능평가지표를 기준으로 생성된 패치에 대한 분석을 자동화하여 수행하였다.
본 논문에서는 현대 자율 주행 차량 경진대회에 적용되었던 LIDAR 기반의 다중 물체 추적 알고리즘을 소개한다. 물체 추적은 자율 주행 차량이 외부 환경을 인지하는데 중요한 역할을 한다. 본 논문의 물체 추적 알고리즘은 동시에 여러 개의 물체를 추적할 수 있도록 Multiple Data Association 방식을 사용하였고 순수하게 LIDAR만으로 동작하기 때문에 밤과 낮 모든 경우에 적용 가능하다. 알고리즘은 Clustering, Data Association, State Estimation, Data Arrangement 총 4단계로 이루어져 있으며 본 논문에서는 각 단계별로 알고리즘의 동작 방식을 소개한다. 실제 구현에는 Velodyne사의 HDL-32e이 사용되었고 실제 주행에서 교차로 내의 차량 추적 및 선행 차량의 동향을 추적하는데 적용되었다.
지능형 로봇 기술은 더 나은 생활을 위한 현대 기술의 집약체이다. 산업, 생활, 정밀 기술 등 다양한 분야에서 응용이 가능한 확장성 넓은 분야이다. 해당 분야의 추적 기술은 LIDAR를 활용하는 방향으로 활발한 연구가 진행 중이다. LIDAR는 사방의 거리를 정확하게 측정할 수 있는 유용한 센서지만, LIDAR만으로는 로봇의 성능을 최대화할 수는 없다. 본 논문은 LIDAR 추적을 연장하여 Vision 기술의 융합에 관련하여 서술한다. Vision 기술의 융합을 통한 향상된 기능을 가지는 추적 로봇 설계 방법을 제안한다.
Airborne LIDAR (Light Detection and Ranging) technology has reached a degree of the required accuracy in mapping professions, and advanced LIDAR systems are becoming increasingly common in the various fields of application. LiDAR data constitute an excellent source of information for reconstructing the Earth's surface due to capability of rapid and dense 3D spatial data acquisition with high accuracy. However, organizing the LIDAR data and extracting information from the data are difficult tasks because LIDAR data are composed of randomly distributed point clouds and do not provide sufficient semantic information. The main reason for this difficulty in processing LIDAR data is that the data provide only irregularly spaced point coordinates without topological and relational information among the points. This study introduces an efficient and robust method for automatic extraction of building footprints using airborne LIDAR data. The proposed method separates ground and non-ground data based on the histogram analysis and then rearranges the building boundary points using convex hull algorithm to extract building footprints. The method was implemented to LIDAR data of the heavily built-up area. Experimental results showed the feasibility and efficiency of the proposed method for automatic producing building layers of the large scale digital maps and 3D building reconstruction.
암반 내 구조물을 시공하는 경우 역학적 안정성을 평가하기 위하여 암반의 특성을 조사한다. 이 경우 암반의 특성은 주로 암반 내 절리의 특성에 의하여 좌우된다. 지금까지는 암반 내 절리의 특성을 조사하기 위하여 암반이 노출된 사면이나 노두에 접근하고 육안으로 직접 관찰하였다. 이때 급사면과 같은 곳에서 접근의 문제, 작업의 안전 문제, 많은 시판이 걸리는 문제, 조사시간에 비하여 얻은 정보량의 부족, 정보의 재현 문제, 측정 오차 문제 등의 제한이 있었다. 따라서 이와 같은 문제를 개선하기 위하여 LIDAR (light detection and ranging)로 암반을 스캔하여 얻은 포인트 클라우드(point cloud)글 Split-FX 소프트웨어로 처리한 결과 절기의 방향과 간격 및 절리면의 거칠기 등 절리의 특성을 정확하고 효율적으로 분석할 수 있었다.
최근 자율 주행 분야의 연구에서 LIDAR를 활용한 분류 기법들이 연구되고 있다. 그러나 2D 영상 처리와 비교하여, 대량의 3D 포인트를 사용하는 분류 알고리즘의 성능을 평가하기 위한 지상 검증자료를 쉽게 획득하기 어렵다. 본 연구는 LIDAR를 가상 공간에서 시뮬레이션 함으로써 감지한 물체의 정보를 기록함으로써 3D 포인트 클라우드를 사용하는 다양한 분류 알고리즘의 검증을 위한 지상검증자료를 생성하는 기법을 설명한다. 본 기법은 실제 LIDAR를 사용하는 것보다 적은 비용으로 다양한 환경에서의 분류 알고리즘 성능 검증을 가능하게 한다.
본 논문에서는 라이다(LIDAR) 센서와 일반 카메라 (RGB 센서)가 획득한 영상들을 정합하고, 일반 카메라가 획득한 컬러 영상에 해당하는 깊이맵을 생성하는 방법을 제시한다. 본 연구에서는 Slamtec사의 RPLIDAR A3 와 일반 디지털 카메라를 활용하고, 두 종류의 센서가 획득 및 제공하는 정보의 특징 및 형태는 서로 다르다. 라이다 센서가 제공하는 정보는 라이다부터 객체 또는 주변 물체들까지의 거리이고, 디지털 카메라가 제공하는 정보는 2차원 영상의 Red, Green, Blue 값이다. 두 개의 서로 다른 종류의 센서를 활용하여 정보를 정합할 경우 객체 검출 및 추적에서 더 좋은 성능을 보일 수 있는 가능성이 있고, 자율주행 자동차, 로봇 등 시각정보처리 기술이 필요한 영역에서 활용도가 높은 것으로 기대한다. 두 종류의 센서가 제공하는 정보들을 정합하기 위해서는 각 센서가 획득한 정보를 가공하고, 정합에 적합하도록 처리하는 과정이 필요하다. 본 논문에서는 두 센서가 획득하는 정보들을 정합한 결과를 제공할 수 있는 전처리 방법을 실험 결과와 함께 제시한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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