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모바일 로봇 내에 탑재된 컴퓨팅 장치의 프로세서에 의해 수행되는 전역 위치인식을 위한 방법으로서,전역 지도 이미지를 복수의 쿼리 서브맵 이미지들로 분할하는 단계;각 쿼리 서브맵 이미지의 기하학적 특징을 나타내는 히스토그램 값을 계산하는 단계;각 쿼리 서브맵 이미지의 구조적 특징 정보를 나타내는 반사 대칭 스코어를 계산하는 단계;상기 히스토그램 값과 상기 반사 대칭 스코어를 기반으로 각 쿼리 서브맵 이미지와 데이터베이스에 저장된 서브맵 이미지들 사이의 서브맵 유사도를 계산하는 단계; 및상기 서브맵 유사도를 기반으로 상기 쿼리 서브맵 이미지와 가장 유사한 서브맵 이미지를 선정하여, 상기 선정된 서브맵 이미지에 포함된 좌표 정보를 기반으로 상기 모바일 로봇의 전역 위치인식을 수행하는 단계를 포함하는 모바일 로봇의 전역 위치인식을 위한 방법
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제1항에서,상기 전역 지도 이미지를 복수의 쿼리 서브맵 이미지들로 분할하는 단계는,상기 모바일 로봇에 탑재된 센서를 이용하여 상기 전역 지도 이미지를 생성하는 단계;상기 전역 지도 이미지 상에서 상기 모바일 로봇의 이동 경로가 분기되는 포인트를 정의하는 정션 포인트(junction point)를 추출하는 단계; 및상기 전역 지도 이미지를 상기 정션 포인트를 중심으로 일정한 반경을 갖는 상기 복수의 쿼리 서브맵 이미지들로 분할하는 단계를 포함하는 모바일 로봇의 전역 위치인식을 위한 방법
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제2항에서,상기 정션 포인트를 추출하는 단계는,이미지 처리 기법을 기반으로 상기 전역 지도 이미지를 에지 지도 이미지(edge map image)로 변환하는 단계; 및상기 에지 지도 이미지 내에서 중심 픽셀과 상기 중심 픽셀을 둘러싸는 의 주변 픽셀들로 이루어진 n×n 이미지 패치를 가정할 때, 상기 중심 픽셀의 픽셀값이 적어도 3개의 주변 픽셀들의 픽셀값과 다른 경우, 상기 중심 픽셀을 상기 정션 포인트로서 추출하는 단계를 포함하는 모바일 로봇의 전역 위치인식을 위한 방법
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제1항에서,각 쿼리 서브맵 이미지의 기하학적 특징을 나타내는 히스토그램 값을 계산하는 단계는,각 쿼리 서브맵 이미지에서 상기 모바일 로봇이 이동할 수 없는 경계 영역의 기하학적 특징을 나타내는 경계 히스토그램 값을 계산하는 단계; 및각 쿼리 서브맵 이미지에서 상기 모바일 로봇이 이동할 수 있는 자유 공간 영역의 기하학적 특징을 나타내는 자유 공간 히스토그램 값을 계산하는 단계를 포함하는 모바일 로봇의 전역 위치인식을 위한 방법
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제4항에서,상기 경계 히스토그램 값을 계산하는 단계는,이미지 처리 기법을 기반으로 각 쿼리 서브맵 이미지를 에지 지도 이미지로 변환하는 단계;상기 에지 지도 이미지 내에서 상기 경계 영역을 형성하는 경계 포인트들을 샘플링 하는 단계;상기 샘플링된 경계 포인트들을 쌍으로 구성하여 복수의 경계 포인트 쌍들을 생성하는 단계; 및각 경계 포인트 쌍에 포함된 2개의 경계 포인트들 사이의 거리값을 기반으로 상기 경계 히스토그램 값을 계산하는 단계를 포함하는 모바일 로봇의 전역 위치인식을 위한 방법
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제4항에서,상기 자유 공간 히스토그램 값을 계산하는 단계는,이미지 처리 기법을 기반으로 각 쿼리 서브맵 이미지를 에지 지도 이미지로 변환하는 단계;상기 에지 지도 이미지 내에서 상기 자유 공간 영역을 형성하는 자유 공간 포인트들을 추출하는 단계;상기 추출된 자유 공간 포인트들 중에서 최단 경로 거리(shortest path distance) 값을 갖는 2개의 자유 공간 포인트들을 쌍으로 구성하여 복수의 자유 공간 포인트 쌍들을 생성하는 단계; 및각 자유 공간 포인트 쌍의 상기 최단 경로 거리 값을 기반으로 상기 자유 공간 히스토그램 값을 계산하는 단계를 포함하는 모바일 로봇의 전역 위치인식을 위한 방법
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제1항에서,상기 반사 대칭 스코어를 계산하는 단계는,이미지 처리 기법을 기반으로 각 쿼리 서브맵 이미지를 에지 지도 이미지로 변환하는 단계;상기 에지 지도 이미지에서 일정 길이를 갖는 선분들의 각도를 기반으로 반사 대칭축을 검출하는 단계;이미지 블러드(image blurred) 기법을 기반으로 상기 에지 지도 이미지를 블러드 이미지로 변환하는 단계; 및상기 블러드 이미지와 상기 검출된 반사 대칭축을 기준으로 반전(filp)된 블러드 이미지 사이의 유사도를 상기 반사 대칭 스코어로서 계산하는 단계를 포함하는 모바일 로봇의 전역 위치인식을 위한 방법
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제7항에서,상기 반사 대칭축을 검출하는 단계와 상기 에지 지도 이미지를 블러드 이미지로 변환하는 단계 사이에 상기 검출된 반사 대칭축이 수직하게 정렬되도록 상기 에지 지도 이미지를 회전시키는 단계를 더 포함하는 모바일 로봇의 전역 위치인식을 위한 방법
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제1항에서,상기 서브맵 유사도를 계산하는 단계는,각 쿼리 서브맵 이미지의 상기 히스토그램 값과 상기 데이터베이스에 저장된 서브맵 이미지들의 상기 기하학적 특징을 나타내는 히스토그램 값들 사이의 제1 차이값을 계산하는 단계;각 쿼리 서브맵 이미지의 상기 반사 대칭 스코어와 상기 데이터베이스에 저장된 서브맵 이미지들의 구조적 특징을 나타내는 반사 대칭 스코어들 사이의 제2 차이값을 계산하는 단계; 및상기 제1 및 제2 차이값을 기반으로 상기 서브맵 유사도를 계산하는 단계를 포함하는 모바일 로봇의 전역 위치인식을 위한 방법
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제9항에서,상기 제1 차이값을 계산하는 단계는,각 쿼리 서브맵 이미지에서 상기 모바일 로봇이 이동할 수 없는 경계 영역의 상기 기하학적 특징을 나타내는 경계 히스토그램 값과 상기 서브맵 이미지들에서 상기 모바일 로봇이 이동할 수 없는 경계 영역의 상기 기하학적 특징을 나타내는 경계 히스토그램 값들 사이의 차이값을 계산하는 단계; 및각 쿼리 서브맵 이미지에서 상기 모바일 로봇이 이동할 수 있는 자유 공간 영역의 상기 기하학적 특징을 나타내는 자유 공간 히스토그램 값과 상기 모바일 로봇이 이동할 수 있는 자유 공간 영역의 상기 기하학적 특징을 나타내는 자유 공간 히스토그램 값들 사이의 차이값을 계산하는 단계를 포함하는 모바일 로봇의 전역 위치인식을 위한 방법
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로봇의 전역 위치인식을 위한 컴퓨팅 장치로서,점유 격자 지도 이미지를 복수의 쿼리 서브맵 이미지들로 분할하는 이미지 분할기;각 쿼리 서브맵 이미지의 기하학적 특징을 나타내는 히스토그램 값을 계산하고, 각 쿼리 서브맵 이미지의 대칭 특징을 나타내는 반사 대칭 스코어를 계산하는 특징 추출기;상기 히스토그램 값과 상기 반사 대칭 스코어를 기반으로 각 쿼리 서브맵 이미지와 데이터베이스에 저장된 서브맵 이미지들 사이의 유사도를 계산하는 서브맵 유사도 계산기; 및상기 서브맵 유사도를 기반으로 상기 쿼리 서브맵 이미지와 가장 유사한 서브맵 이미지를 선정하여, 상기 선정된 서브맵 이미지에 포함된 좌표 정보를 기반으로 상기 로봇의 전역 위치인식을 수행하는 전역 위치인식 처리기를 포함하는 모바일 로봇의 전역 위치인식을 위한 컴퓨팅 장치
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제11항에서, 상기 이미지 분할기는,상기 점유 격자 지도 이미지 상에서 상기 모바일 로봇의 이동 경로가 분기되는 정션 포인트를 기준으로 상기 점유 격자 지도 이미지를 복수의 쿼리 서브맵 이미지들로 분할하는 것인 모바일 로봇의 전역 위치인식을 위한 컴퓨팅 장치
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제11항에서,상기 특징 추출기는,각 쿼리 서브맵 이미지에서 상기 모바일 로봇이 이동할 수 없는 경계 영역의 분포 특징을 정량화한 경계 히스토그램 값을 계산하는 제1 기하학적 특징 추출기;각 쿼리 서브맵 이미지에서 상기 모바일 로봇이 이동할 수 있는 자유 공간 영역의 분포 특징을 정량화한 자유 공간 히스토그램 값을 계산하는 제2 기하학적 특징 추출기; 및각 쿼리 서브맵 이미지의 대칭성을 정량화한 반사 대칭 스코어를 계산하는 구조적 특징 추출기를 포함하는 모바일 로봇의 전역 위치인식을 위한 컴퓨팅 장치
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제11항에서,상기 서브맵 유사도 계산기는,각 쿼리 서브맵 이미지에서 경계 영역의 기하학적 특징을 정량화한 경계 히스토그램 값과 상기 데이터베이스에 저장된 서브맵 이미지에서 경계 영역의 기하학적 특징을 정량화한 경계 히스토그램 값의 차이값을 계산하는 제1 감산기각 쿼리 서브맵 이미지에서 자유 공간 영역의 기하학적 특징을 정량화한 자유공간 히스토그램 값과 상기 데이터베이스에 저장된 서브맵 이미지의 자유 공간 영역의 기하학적 특징을 정량화한 경계 히스토그램 값의 차이값을 계산하는 제2 감산기: 및각 쿼리 서브맵 이미지의 대칭성을 정량화한 상기 반사 대칭 스코어와 상기 데이터베이스에 저장된 서브맵 이미지의 대칭성을 정량화한 반사 대칭 스코어의 차이값을 계산하는 제3 감산기를 포함하는 모바일 로봇의 전역 위치인식을 위한 컴퓨팅 장치
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제14항에서, 상기 서브맵 유사도 계산기는,상기 제1 내지 제3 감산기에 의해 계산된 차이값들을 연산하여 각 쿼리 서브맵 이미지와 상기 서브맵 이미지들 사이의 유사도를 계산하는 것인 모바일 로봇의 전역 위치인식을 위한 컴퓨팅 장치
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제14항에서,상기 서브맵 유사도 계산기는,상기 제1 감산기에 의해 계산된 차이값과 상기 제2 감산기에 의해 계산된 차이값을 합산하는 가산기를 더 포함하고,상기 제3 감산기에 의해 계산된 차이값을 가중치로서 상기 가산기에 의해 합산된 값과 연산하여 각 쿼리 서브맵 이미지와 상기 서브맵 이미지들 사이의 유사도를 계산하는 것인 모바일 로봇의 전역 위치인식을 위한 컴퓨팅 장치
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모바일 로봇 내에 탑재된 컴퓨팅 장치의 프로세서에 의해 수행되는 전역 위치인식을 위한 방법으로서,전역 지도 이미지로부터 분할된 각 쿼리 서브맵 이미지에서 상기 모바일 로봇이 이동할 수 없는 경계 영역의 분포 특징을 정량화한 경계 히스토그램 값을 계산하는 단계;각 쿼리 서브맵 이미지에서 상기 모바일 로봇이 이동할 수 있는 자유 공간 영역의 분포 특징을 정량화한 자유 공간 히스토그램 값을 계산하는 단계;각 쿼리 서브맵 이미지에서 추출된 대칭축을 기준으로 각 쿼리 서브맵 이미지의 대칭성을 정량화한 반사 대칭 스코어를 계산하는 단계;각 쿼리 서브맵 이미지의 상기 경계 히스토그램 값, 상기 자유 공간 히스토그램 값 및 상기 반사 대칭 스코어와 데이터베이스로부터 입력된 서브맵 이미지들의 경계 히스토그램 값, 자유 공간 히스토그램 값 및 반사 대칭 스코어를 비교하여 상기 데이터베이스에 저장된 서브맵 이미지들 중에서 각 쿼리 서브맵 이미지와 가장 유사한 서브맵 이미지를 선정하는 단계; 및상기 선정된 서브맵 이미지에 포함된 좌표 정보를 기반으로 상기 모바일 로봇의 전역 위치인식을 수행하는 단계를 포함하는 모바일 로봇의 전역 위치인식을 위한 방법
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제17항에서,상기 전역 지도 이미지는 2D 또는 3D 점유 격자 지도 이미지인 것인 모바일 로봇의 전역 위치인식을 위한 방법
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