KR100911931B1 - Method and apparatus for generating 3d building model - Google Patents

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Abstract

3차원 건물 모델 생성 장치는 3차원 건물 모델을 생성하고자 하는 임의 지역의 단일 위성 영상과 단일 위성 영상의 촬영 조건을 포함한 영상 메타 데이터 파일로부터 임의 지역의 건물의 3차원 정보를 수집한다. 그런 후에, 3차원 건물 모델 생성 장치는 수집된 건물의 3차원 정보를 이용하여 건물의 외곽 텍스쳐링을 포함한 임의 지역의 3차원 건물 모델을 생성한다.The apparatus for generating a 3D building model collects 3D information of a building of an arbitrary region from an image metadata file including a single satellite image of an arbitrary region and a shooting condition of a single satellite image for generating a 3D building model. Thereafter, the 3D building model generating device generates a 3D building model of an arbitrary area including the outer texturing of the building by using the collected 3D information of the building.

3차원 건물 모델, 위성 영상, 지붕면, 수직입면, 반자동, 텍스쳐링 3D building model, satellite imagery, roof surface, vertical elevation, semi-automatic, texturing

Description

3차원 건물 모델 생성 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR GENERATING 3D BUILDING MODEL}Method and apparatus for generating 3D building model {METHOD AND APPARATUS FOR GENERATING 3D BUILDING MODEL}

본 발명은 3차원 건물 모델 생성 방법 및 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a method and apparatus for generating a three-dimensional building model.

본 발명은 정보통신부 및 정보통신연구진흥원의 IT원천기술개발사업의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다[과제관리번호:2007-F-042-01, 과제명: 3차원 GIS기반 전파분석 고도화 기술 개발].The present invention is derived from the research conducted as part of the IT source technology development project of the Ministry of Information and Communication and the Ministry of Information and Telecommunication Research and Development. [Task Management No.:2007-F-042-01, Project Name: 3D GIS-based Radio Analysis Enhancement Technology] Development].

이코노스(IKONOS) 위성이나 퀵 버드(Quickbird) 위성의 출현으로 인해 고해상도 위성 영상이 상용화됨에 따라 위성 영상으로부터 3차원 건물 정보를 취득하기 위한 많은 연구가 진행되고 있다. As high resolution satellite images are commercialized due to the emergence of IKONOS satellites and Quickbird satellites, many studies are being conducted to acquire 3D building information from satellite images.

3차원 건물 정보를 취득하기 위한 방법으로는 수치 지도와 건물 대장의 층수 정보를 이용하는 방법, 센서 모델링을 수반하는 스테레오 입체 영상을 이용하는 방법 및 항공기에 탑재된 레이저 거리 측정 장비로 지표면을 이루는 점들의 높이값을 직접 취득한 레이더(LiDAR) 데이터를 이용하는 방법이 있다. The methods for acquiring three-dimensional building information include the use of digital maps and the number of floors of the building book, the use of stereoscopic images with sensor modeling, and the height of the points that form the ground surface with laser distance measuring equipment mounted on the aircraft. There is a method using the RaDAR data obtained directly from the value.

수치 지도와 건물 대장의 층수 정보를 이용하는 방법은 가장 손쉽게 활용이 가능하여 널리 사용되는 방법이나, 층간 높이가 일정하지 않은 건물들에 대해서는 정확도가 현저히 낮으며, 특히 층수 정보가 없는 건물에 대해서는 적용이 불가능하다. 한편, 스테레오 입체 영상을 이용하는 방법은 상대적으로 정확도는 높으나 지표면 상의 동일 지역을 촬영한 두 장 이상의 영상을 사용해야 하기 때문에 원시 데이터 비용이 많이 들며, 센서 모델링 등의 복잡한 전처리 과정이 필요하다. 마지막으로, 레이더 데이터를 이용하는 방법은 전자의 두 방법에 비해 가장 정확한 3차원 건물 정보를 취득할 수 있으나, 레이더 데이터의 취득 비용이 가장 고가이며, 레이더 데이터의 원시 점데이터의 처리를 위한 복잡한 전처리 과정이 필요하다는 단점이 있다.Using the digital map and the floor information of the building ledger is the most widely used and the most widely used method. However, the accuracy is very low for buildings with non-floor height, especially for buildings without floor information. impossible. On the other hand, the method of using stereo stereoscopic images is relatively accurate, but since two or more images of the same area on the ground surface must be used, raw data is expensive and complex preprocessing such as sensor modeling is required. Finally, the method using radar data can acquire the most accurate three-dimensional building information compared to the former two methods, but the acquisition cost of radar data is the most expensive, and the complicated preprocessing process for processing raw point data of radar data There is a disadvantage that this is necessary.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 복잡한 전처리 과정 없이도 보다 정확한 3차원 건물 모델을 생성할 수 있는 3차원 건물 모델 생성 방법 및 장치를 제공하는 것이다.The technical problem to be solved by the present invention is to provide a method and apparatus for generating a three-dimensional building model that can generate a more accurate three-dimensional building model without a complicated preprocessing process.

본 발명의 한 실시 예에 따르면, 3차원 건물 모델을 생성하는 방법이 제공된다. 이 방법은, 상기 3차원 건물 모델을 생성하고자 하는 지역의 단일 위성 영상과 상기 단일 위성 영상의 촬영 조건이 수록된 영상 메타 데이터 파일로부터 상기 지역에 위치하는 건물의 3차원 정보를 수집하는 단계, 그리고 수집된 상기 건물의 3차원 정보를 이용하여 상기 건물의 외곽 텍스쳐링이 포함된 3차원 건물 모델을 생성하는 단계를 포함한다.According to an embodiment of the present invention, a method of generating a 3D building model is provided. The method includes collecting and collecting three-dimensional information of a building located in the area from a single satellite image of an area where the three-dimensional building model is to be generated and an image metadata file containing the shooting conditions of the single satellite image. And generating a 3D building model including the outer texturing of the building using the 3D information of the building.

본 발명의 다른 한 실시 예에 따르면, 3차원 건물 모델을 생성하는 방법은, 상기 3차원 건물 모델을 생성하고자 하는 지역의 단일 위성 영상을 단일 위성 영상 데이터로 변환하는 단계, 상기 단일 위성 영상 데이터로부터 상기 지역에 위치하는 건물들을 유사 건물군으로 분류하는 단계, 상기 유사 건물군에 속하는 건물의 지붕면 정보를 추출하는 단계, 상기 단일 위성 영상의 촬영 조건을 포함한 영상 메타 데이터 파일 및 추출된 상기 건물의 지붕면 정보로부터 상기 건물의 수직입면 정보를 추출하는 단계, 추출된 상기 건물의 수직입면 정보로부터 상기 건물의 밑면 위치 정보 및 높이 정보를 추출하는 단계, 그리고 추출된 상기 정보들로부터 상기 지 역의 3차원 건물 모델을 생성하는 단계를 포함한다.According to another embodiment of the present invention, the method for generating a 3D building model, converting a single satellite image of the area to be generated into the single satellite image data, from the single satellite image data Classifying the buildings located in the area into a similar building group, extracting roof surface information of a building belonging to the similar building group, an image metadata file including shooting conditions of the single satellite image, and the extracted building Extracting the vertical elevation information of the building from the roof surface information, extracting the bottom position information and the height information of the building from the extracted vertical elevation information of the building, and from the extracted information Generating a dimensional building model.

본 발명의 또 다른 실시 예에 따르면, 임의 지역의 3차원 건물 모델을 생성하는 장치가 제공된다. 이 장치는 입력부, 그리고 건물 모델 생성부를 포함한다. 입력부는 사용자로부터 상기 임의 지역의 단일 위성 영상과 상기 단일 위성 영상의 촬영 조건을 포함한 영상 메타 데이터 파일을 입력받는다. 그리고 건물 모델 생성부는 상기 단일 위성 영상과 상기 영상 메타 데이터 파일로부터 상기 임의 지역의 건물의 3차원 정보를 수집하고, 수집된 상기 건물의 3차원 정보를 이용하여 상기 지역의 3차원 건물 모델을 생성한다.According to another embodiment of the present invention, an apparatus for generating a 3D building model of an arbitrary region is provided. The device includes an input unit and a building model generator. The input unit receives an image metadata file including a single satellite image of the arbitrary region and a shooting condition of the single satellite image from a user. The building model generator collects 3D information of the building of the arbitrary area from the single satellite image and the image metadata file, and generates a 3D building model of the area by using the collected 3D information of the building. .

본 발명의 실시 예에 의하면, 고해상도의 단일 위성 영상 및 단일 위성 영상의 촬영 조건 정보만을 필요로 하고 복잡한 전처리 과정이 필요 없으므로, 3차원 건물 모델 추출 비용을 줄일 수 있으며, 넓은 지역에 대해 일관된 정확도로 신속하게 3차원 건물 모델의 구축이 가능해진다. 특히, 고해상도의 단일 위성 영상 이외의 정보 획득이 용이하지 않은 비접근 지역의 3차원 건물 모델 구축에도 유용하게 사용될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, since it requires only high resolution single satellite image and shooting condition information of a single satellite image and does not require a complicated preprocessing process, it is possible to reduce the cost of extracting a 3D building model and to maintain a consistent accuracy for a large area. It is possible to construct a three-dimensional building model quickly. In particular, it can be usefully used for building a 3D building model in an inaccessible area where information other than high resolution single satellite image is not easy to obtain.

또한, 건물 밑면의 위치 정보와 높이 정보 뿐만 아니라 건물의 지붕면 및 벽면의 텍스쳐링도 동시에 자동 추출되므로, 보다 현실적인 3차원 건물 모델의 구축이 가능하며, 건물의 지붕면 및 수직입면 추출을 가능하게 하는 반자동 기능을 포함하고 있으므로, 비전문가도 쉽게 사용할 수 있다.In addition, texturing of the roof and walls of the building, as well as the location information and height information of the base of the building is automatically extracted at the same time, it is possible to construct a more realistic three-dimensional building model, and to extract the roof and vertical elevation of the building It includes a semi-automatic feature, making it easy for non-experts.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention. As those skilled in the art would realize, the described embodiments may be modified in various different ways, all without departing from the spirit or scope of the present invention. In the drawings, parts irrelevant to the description are omitted in order to clearly describe the present invention, and like reference numerals designate like parts throughout the specification.

명세서 및 청구범위 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "…부", "…기", "모듈", "블록" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.Throughout the specification and claims, when a part is said to "include" a certain component, it means that it can further include other components, without excluding other components, unless specifically stated otherwise. In addition, the terms “… unit”, “… unit”, “module”, “block”, etc. described in the specification mean a unit that processes at least one function or operation, which is hardware or software or a combination of hardware and software. It can be implemented as.

이제 본 발명의 실시 예에 따른 3차원 건물 모델 생성 방법 및 장치에 대하여 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.Now, a method and apparatus for generating a 3D building model according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 3차원 건물 모델 생성 장치의 개략적인 블록 구성도이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 3차원 건물 모델 생성 장치의 동작을 나타낸 흐름도이다.1 is a schematic block diagram of a three-dimensional building model generating apparatus according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a flow chart showing the operation of the three-dimensional building model generating apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 3차원 건물 모델 생성 장치(100)는 입력부(110), 건물 모델 생성부(120) 및 저장부(130)를 포함한다.As shown in FIG. 1, the 3D building model generating apparatus 100 according to an exemplary embodiment of the present invention includes an input unit 110, a building model generating unit 120, and a storage unit 130.

도 2를 보면, 입력부(110)는 3차원 건물 모델을 생성하고자 하는 임의 지역 을 촬영한 고해상도의 단일 위성 영상과 촬영 당시의 정보를 포함하고 있는 영상 메타 데이터 파일을 사용자로부터 입력받는다(S210). 여기서, 영상 메타 데이터 파일은 촬영 당시의 촬영 조건이 수록된 매체로써, 본 발명의 실시 예에서의 촬영 조건은 촬영 당시의 위성체의 방위각과 고도각, 태양의 방위각과 고도각 및 이들 정보들을 고해상도 단일 위성 영상의 방위각과 일치시키기 위한 단일 위성 영상의 네 꼭지점의 지리 좌표를 포함한다.Referring to FIG. 2, the input unit 110 receives an image metadata file including a high resolution single satellite image photographing an arbitrary area for generating a 3D building model and information at the time of photographing from a user (S210). Here, the image metadata file is a medium in which shooting conditions at the time of shooting are recorded, and the shooting conditions in the embodiment of the present invention include azimuth and altitude angles of the satellite body at the time of shooting, azimuth and altitude angles of the sun, and the information of the high resolution single satellite. It contains the geographic coordinates of four vertices of a single satellite image to match the azimuth of the image.

건물 모델 생성부(120)는 단일 위성 영상과 영상 메타 데이터 파일을 이용하여 건물 외곽 텍스쳐링을 포함하는 3차원 건물 모델을 생성하여 저장부(130)에 저장한다. The building model generation unit 120 generates a 3D building model including building exterior texturing using a single satellite image and an image metadata file, and stores the 3D building model in the storage unit 130.

구체적으로, 본 발명의 실시 예에 따른 건물 모델 생성부(120)는 영상 가공부(122), 유사 건물군 정의부(124), 정보 추출부(126) 및 건물 모델 생성 제어부(128)를 포함한다. In detail, the building model generator 120 according to an embodiment of the present invention includes an image processor 122, a similar building group definition unit 124, an information extractor 126, and a building model generation controller 128. do.

영상 가공부(122)는 단일 위성 영상을 활용 가능한 영상 데이터로 가공한다(S220). 이때, 영상 가공부(122)는 고해상도의 흑백 영상과 저해상도의 칼라 영상을 융합하여 고해상도의 칼라 영상을 생성한 후 데이터 타입을 변경하고, 사용자 관측이 용이하도록 영상 품질을 향상시킨 후, 내부 포맷으로 변환하여 저장부(130)에 저장한다. The image processor 122 processes the single satellite image into usable image data (S220). At this time, the image processing unit 122 generates a high resolution color image by fusing a high resolution black and white image and a low resolution color image, changing the data type, and improving the image quality to facilitate user observation. The conversion is stored in the storage unit 130.

유사 건물군 정의부(124)는 가공된 단일 위성 영상 데이터로부터 유사 건물군을 정의한다(S230). 즉, 유사 건물군 정의부(124)는 가공된 단일 위성 영상 데이터로부터 각 건물들을 아파트 지역, 상가 건물 지역, 주택 밀집 지역 등으로 건물 군으로 분류할 수 있으며, 이는 사용자에 의해 분류될 수도 있다. 이와 같이 유사 건물군으로 건물들이 분류되면, 한 번에 한 종류씩의 건물 모델을 추출할 수 있으므로, 보다 효율적인 작업 관리가 가능해질 수 있다. The similar building group defining unit 124 defines a similar building group from the processed single satellite image data (S230). That is, the similar building group defining unit 124 may classify each building into a building group from the processed single satellite image data into an apartment area, a shopping mall area, a dense housing area, etc., which may be classified by a user. When buildings are classified into similar building groups as described above, one type of building model can be extracted at a time, thereby enabling more efficient work management.

정보 추출부(126)는 분류된 유사 건물군 단위로 건물의 3차원 정보를 수집한다(S240). 즉, 정보 추출부(126)는 사용자로부터 입력되는 건물 정보로부터 건물 지붕면을 추출하고, 추출된 건물 지붕면으로부터 건물의 수직입면을 추출하며, 추출된 건물의 지붕면과 건물의 수직입면으로부터 실제 건물의 높이와 건물 밑면의 위치 정보를 추출한다. 여기서, 건물 지붕면은 사용자의 관측이 가능한 건물의 윗면을 나타내며, 이러한 건물의 지붕면은 지표면과 항상 수평인 것으로 정의한다. 건물의 수직입면은 건물 지붕면을 이루는 정점들로부터 지표면에 수직인 선분을 의미하며, 이러한 건물의 수직입면은 태양의 위치에 따라 지표면에 그림자의 외곽선을 투영한다.The information extracting unit 126 collects 3D information of a building in units of classified similar building groups (S240). That is, the information extraction unit 126 extracts the building roof surface from the building information input from the user, extracts the vertical elevation of the building from the extracted building roof surface, and actually extracts the roof surface of the extracted building from the vertical elevation of the building. Extract the height of the building and the location of the base of the building. Here, the roof surface of the building represents the upper surface of the building that can be observed by the user, and the roof surface of the building is always defined as being horizontal with the ground surface. The vertical elevation of a building refers to a line segment perpendicular to the earth's surface from the vertices of the building's roof surface. The vertical elevation of the building projects the shadow outline on the earth's surface according to the sun's position.

건물 모델 생성 제어부(128)는 추출된 건물의 3차원 정보를 이용하여 건물의 외곽 텍스쳐링을 포함한 건물의 3차원 모델을 생성한다(S250). 즉, 3차원 건물 모델 생성 시에 사용자로부터 입력되는 건물 정보는 단일 위성 영상에서의 실제 건물과 정확히 중첩되므로, 건물 모델 생성 제어부(128)는 단일 위성 영상으로부터 실제 건물 지붕면의 텍스쳐링 및 벽면의 텍스쳐링을 추출할 수 있다. 이때, 본 발명의 실시 예에서는 단일 위성 영상을 이용하므로, 텍스쳐링이 관측되지 않는 건물 벽면이 존재할 수 있다. 이 경우, 건물 모델 생성 제어부(128)는 해당 벽면의 맞은 편 벽면에서 관측되는 텍스쳐링을 복사한다. 또한, 건물 모델 생성 제어부(128)는 생성된 3차원 건물 모델을 모델 파일로 변환하여 저장부(130)에 저장한다(S260). 이와 같이, 본 발명의 실시 예에서는 단일 위성 영상만을 이용하여 번거로운 전처리 과정이 없이도 3차원 건물 모델을 생성할 수 있다.The building model generation controller 128 generates a 3D model of the building including the outer texturing of the building using the extracted 3D information of the building (S250). That is, since the building information input from the user at the time of generating the 3D building model is exactly overlapped with the actual building in the single satellite image, the building model generation control unit 128 may texture the actual building roof surface and the wall surface texture from the single satellite image. Can be extracted. In this case, since an embodiment of the present invention uses a single satellite image, there may exist a wall of a building where texturing is not observed. In this case, the building model generation control unit 128 copies the texturing observed on the opposite wall surface of the corresponding wall surface. In addition, the building model generation control unit 128 converts the generated three-dimensional building model into a model file and stores it in the storage unit 130 (S260). As described above, in the exemplary embodiment of the present invention, a three-dimensional building model may be generated without a cumbersome preprocessing process using only a single satellite image.

저장부(130)는 생성된 3차원 건물 모델을 모델 파일로 저장하고 있으며, 3차원 건물 모델 생성에 필요한 모든 정보들을 저장하고 있다.The storage unit 130 stores the generated 3D building model as a model file, and stores all information necessary for generating the 3D building model.

다음으로, 정보 추출부(126)에서 건물의 3차원 정보를 추출하는 방법에 대해 도 3 내지 도 6을 참조하여 설명한다.Next, a method of extracting three-dimensional information of a building by the information extraction unit 126 will be described with reference to FIGS. 3 to 6.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 건물의 3차원 정보의 추출 방법을 나타낸 흐름도이고, 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 건물의 지붕면을 반자동으로 추출하는 방법을 나타낸 흐름도이며, 도 5 및 도 6은 각각 본 발명의 실시 예에 따른 건물의 수직입면을 추출하는 방법을 나타낸 흐름도이다.3 is a flowchart illustrating a method of extracting 3D information of a building according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a flowchart illustrating a method of semi-automatically extracting a roof surface of a building according to an embodiment of the present invention. And FIG. 6 is a flowchart illustrating a method of extracting a vertical elevation of a building according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 3에 도시한 바와 같이, 정보 추출부(126)는 정의된 유사 건물군 단위로 도 4에 도시한 바와 같은 방법으로 건물의 지붕면을 추출한다(S310).As shown in FIG. 3, the information extracting unit 126 extracts the roof surface of the building by the method as illustrated in FIG. 4 in units of defined similar building groups (S310).

도 4를 보면, 건물의 지붕면을 추출하기 위해, 정보 추출부(126)는 사용자로부터 직사각형 지붕면에서 마주보는 임의의 두 정점을 입력받는다(S410). 두 정점을 잇는 직선을 지름으로 하는 원 안에 다른 두 정점도 포함하게 되므로, 정보 추출부(126)는 이러한 관계를 이용하여 건물 지붕면의 모든 정점을 포함하는 관심 영역을 정의한다(S420). 그런 후에, 정보 추출부(126)는 탐색 효율을 최대화하기 위해 정의된 관심 영역 안에서 선소들을 추출하고(S430), 추출된 선소 공간 상에서 사용자로부터 입력받은 두 정점을 중심으로 초기 탐색 방향을 정의한다(S440). 정 보 추출부(126)는 정의된 초기 탐색 방향을 일정 각도만큼 회전시키면서 주어진 탐색 방향에서의 선소의 개수를 계산한다(S450). 정보 추출부(126)는 가장 많은 선소가 발견되는 탐색 방향을 건물 벽면의 방향으로 정의하고(S460), 정의된 건물 벽면의 방향과 사용자로부터 입력받은 두 정점이 이루는 직사각형 기하 구조를 분석하여 직사각형 지붕면의 나머지 두 정점을 추출한다(S470). 정보 추출부(126)는 사용자로부터 입력받은 두 정점과 추출된 나머지 두 정점으로부터 직사각형 지붕면을 추출한다. 한편, 정보 추출부(126)는 도 4와 같이 건물 지붕면을 반자동으로 추출하는 방법 이외에 건물 지붕 폴리곤을 구성하는 각 정점들을 사용자로부터 직접 입력받아, 건물의 지붕면을 추출할 수도 있다.Referring to FIG. 4, in order to extract a roof surface of a building, the information extracting unit 126 receives two arbitrary vertices facing from a rectangular roof surface from a user (S410). Since the other two vertices are also included in a circle having a diameter of a straight line connecting two vertices, the information extracting unit 126 uses this relationship to define a region of interest including all vertices of the building roof surface (S420). Thereafter, the information extracting unit 126 extracts line elements within the defined region of interest in order to maximize search efficiency (S430), and defines an initial search direction based on two vertices input from the user on the extracted line element space (S430). S440). The information extracting unit 126 calculates the number of elements in the given search direction while rotating the defined initial search direction by a predetermined angle (S450). The information extracting unit 126 defines the search direction in which the most elements are found as the direction of the building wall (S460), and analyzes the rectangular geometric structure formed by the defined building wall direction and the two vertices inputted from the user to form a rectangular roof. The remaining two vertices of the face are extracted (S470). The information extracting unit 126 extracts a rectangular roof surface from the two vertices input from the user and the remaining two vertices. Meanwhile, the information extracting unit 126 may extract the roof surface of the building by directly receiving respective vertices constituting the building roof polygon from the user in addition to the method of semi-automatically extracting the building roof surface as shown in FIG. 4.

이와 같이 하여 건물의 지붕면을 추출한 후, 정보 추출부(126)는 영상 메타 데이터 파일로부터 수직입면의 증가 방향과 건물 그림자와 수직입면과의 관계식, 수직입면의 길이와 건물의 실제 높이와의 관계식을 수립한다(S320).After extracting the roof surface of the building in this manner, the information extraction unit 126 extracts the relationship between the direction of increase of the vertical elevation and the shadow of the building and the vertical elevation from the image metadata file, and the relationship between the length of the vertical elevation and the actual height of the building. To establish (S320).

그런 후에, 정보 추출부(126)는 수립된 관계식을 이용하여 도 5에 도시된 바와 같은 방법으로 건물의 수직입면을 추출한다(S330).Thereafter, the information extracting unit 126 extracts the vertical elevation of the building by the method as shown in FIG. 5 using the established relational expression (S330).

도 5를 보면, 정보 추출부(126)는 단일 위성 영상의 실제 건물의 그림자를 추출하고(S510), 건물 지붕면과 수직입면이 구성하는 건물 모델의 가상의 그림자를 생성한다(S520). 그런 후에, 정보 추출부(126)는 단일 위성 영상의 실제 건물의 그림자와 가상의 그림자가 정확하게 정합할 때까지 건물의 지붕면으로부터 수직입면을 지표면 방향으로 점차적으로 증가시킨다(S530). 이때, 단일 위성 영상에서의 건물 그림자와 가상의 그림자가 정확하게 정합할 때의 수직입면이 실제 건물의 수직 입면이 되므로, 정보 추출부(126)는 이때의 수직입면을 추출한다(S540).Referring to FIG. 5, the information extractor 126 extracts a shadow of an actual building of a single satellite image (S510), and generates a virtual shadow of a building model constituted by a building roof surface and a vertical elevation (S520). Thereafter, the information extracting unit 126 gradually increases the vertical elevation from the roof surface of the building to the ground surface direction until the shadow of the actual building and the virtual shadow of the single satellite image are correctly matched (S530). At this time, since the vertical elevation when the building shadow and the virtual shadow accurately match the single satellite image becomes the vertical elevation of the actual building, the information extraction unit 126 extracts the vertical elevation at this time (S540).

또한, 정보 추출부(126)는 도 6과 같은 방법으로 건물의 수직입면을 추출할 수도 있다. In addition, the information extraction unit 126 may extract the vertical elevation of the building in the same manner as in FIG. 6.

도 6을 보면, 정보 추출부(126)는 단일 위성 영상에서의 실제 건물의 그림자를 추출하고(S610), 건물 지붕면과 수직입면이 구성하는 건물 모델의 가상의 그림자를 생성한다(S620). 그런 후에, 정보 추출부(126)는수직입면을 추출된 건물의 지붕면으로부터 지표면 방향으로 점차적으로 증가시키면서 실제 건물의 그림자와 가상의 그림자의 중첩 화소수를 계산한다(S630). 이 중첩 화소수는 일정하게 증가하다가 실제 건물의 그림자와 정합된 이후에는 다시 감소하므로, 중첩 화소수가 최대일 때의 수직입면이 실제 건물의 수직입면이 된다. 따라서, 정보 추출부(126)는 중첩 화소수가 최대일 때의 수직입면을 추출한다(S640).Referring to FIG. 6, the information extractor 126 extracts a shadow of an actual building from a single satellite image (S610), and generates a virtual shadow of a building model constituted by a building roof surface and a vertical elevation (S620). Thereafter, the information extracting unit 126 calculates the number of overlapping pixels between the shadow of the actual building and the virtual shadow while gradually increasing the vertical elevation from the roof surface of the extracted building (S630). Since the number of overlapping pixels increases constantly and then decreases again after matching with the shadow of the actual building, the vertical elevation when the number of overlapping pixels is maximum becomes the vertical elevation of the actual building. Therefore, the information extraction unit 126 extracts the vertical elevation when the number of overlapping pixels is maximum (S640).

한편, 인접 건물에 의해 그림자가 가려져 정확한 그림자 관측이 불가능할 경우, 정보 추출부(126)는 그림자들간의 정합을 보조하는 방법으로 건물의 밑면간의 정합도 함께 이용하면 보다 정확한 건물의 수직입면을 추출할 수 있다.On the other hand, when shadows are not covered by adjacent buildings and accurate shadow observation is impossible, the information extraction unit 126 may extract vertical elevations of buildings more accurately by using matching between the bases of buildings as a method of assisting the matching between shadows. Can be.

이어서, 정보 추출부(126)는 수립된 관계식들을 이용하여 추출된 건물의 수직입면으로부터 실제 건물의 높이를 산출하고, 추출된 건물 지붕면을 추출된 수직 입면의 증가 방향만큼 수평 이동시켜 건물 밑면의 위치 좌표를 추출한다.Subsequently, the information extracting unit 126 calculates the height of the actual building from the vertical elevation of the extracted building by using the established relations, and horizontally moves the extracted building roof surface by the increasing direction of the extracted vertical elevation of the building bottom. Extract the position coordinates.

이와 같이 하여, 각 유사 건물군 단위로 건물 밑면의 위치 정보 및 높이 정보를 포함하는 건물의 3차원 정보를 수집한다(S330).In this way, three-dimensional information of the building including the location information and the height information of the base of the building is collected in units of similar buildings (S330).

본 발명의 실시 예는 이상에서 설명한 장치 및/또는 방법을 통해서만 구현되 는 것은 아니며, 본 발명의 실시 예의 구성에 대응하는 기능을 실현하는 프로그램 또는 그 프로그램이 기록된 기록 매체를 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시 예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다.An embodiment of the present invention is not implemented only through the above-described apparatus and / or method, but may be implemented through a program that realizes a function corresponding to the configuration of the embodiment of the present invention or a recording medium on which the program is recorded. This implementation can be easily implemented by those skilled in the art to which the present invention pertains based on the description of the above-described embodiments.

이상에서 본 발명의 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리 범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리 범위에 속하는 것이다.Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements of those skilled in the art using the basic concepts of the present invention defined in the following claims are also provided. It belongs to the scope of rights.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 3차원 건물 모델 생성 장치의 개략적인 블록 구성도이고, 1 is a schematic block diagram of a three-dimensional building model generating apparatus according to an embodiment of the present invention,

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 3차원 건물 모델 생성 장치의 동작을 나타낸 흐름도이고,2 is a flowchart illustrating an operation of an apparatus for generating a 3D building model according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 건물의 3차원 정보의 추출 방법을 나타낸 흐름도이고, 3 is a flowchart illustrating a method of extracting 3D information of a building according to an embodiment of the present invention;

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 건물의 지붕면을 반자동으로 추출하는 방법을 나타낸 흐름도이고, 4 is a flowchart illustrating a method for semi-automatically extracting the roof surface of a building according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 5 및 도 6은 각각 본 발명의 실시 예에 따른 건물의 수직입면을 추출하는 방법을 나타낸 흐름도이다.5 and 6 are flowcharts illustrating a method of extracting a vertical elevation of a building according to an exemplary embodiment of the present invention, respectively.

Claims (12)

삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 3차원 건물 모델을 생성하는 방법에 있어서,In the method for generating a three-dimensional building model, 상기 3차원 건물 모델을 생성하고자 하는 지역의 단일 위성 영상을 단일 위성 영상 데이터로 변환하는 단계,Converting the single satellite image of the area where the 3D building model is to be generated into single satellite image data, 상기 단일 위성 영상 데이터로부터 상기 지역에 위치하는 건물들을 유사 건물군으로 분류하는 단계,Classifying buildings located in the area into similar building groups from the single satellite image data; 상기 유사 건물군에 속하는 건물의 지붕면 정보를 추출하는 단계,Extracting roof surface information of a building belonging to the similar building group; 상기 단일 위성 영상의 촬영 조건을 포함한 영상 메타 데이터 파일 및 추출 된 상기 건물의 지붕면 정보로부터 상기 건물의 수직입면 정보를 추출하는 단계,Extracting vertical elevation information of the building from the image metadata file including the shooting conditions of the single satellite image and the extracted roof surface information of the building, 추출된 상기 건물의 수직입면 정보로부터 상기 건물의 밑면 위치 정보 및 높이 정보를 추출하는 단계, 그리고Extracting bottom surface location information and height information of the building from the extracted vertical elevation information of the building, and 추출된 상기 정보들로부터 상기 지역의 3차원 건물 모델을 생성하는 단계Generating a 3D building model of the area from the extracted information 를 포함하는 3차원 건물 모델 생성 방법.3D building model generation method comprising a. 제5항에 있어서,The method of claim 5, 상기 지붕면 정보를 추출하는 단계는,Extracting the roof surface information, 사용자로부터 상기 건물의 지붕면 중 마주보는 두 정점을 입력받는 단계, 그리고Receiving two vertices of the roof facing the building from a user, and 상기 입력받은 두 정점으로부터 상기 지붕면의 나머지 정점을 추출하는 단계Extracting remaining vertices of the roof surface from the received two vertices 를 포함하는 3차원 건물 모델 생성 방법.3D building model generation method comprising a. 제6항에 있어서,The method of claim 6, 상기 나머지 정점을 추출하는 단계는,Extracting the remaining vertices, 입력받은 상기 두 정점을 잇는 직선을 지름으로 하는 관심 영역 내에서 선소를 추출하는 단계,Extracting a line within a region of interest having a diameter of a straight line connecting the two vertices received; 상기 추출된 선소 공간 상에서 초기 탐색 방향을 정의하는 단계,Defining an initial search direction on the extracted line space; 정의된 상기 초기 탐색 방향을 일정 각도만큼 회전시키면서 선소 수를 계산하는 단계,Calculating the number of lines while rotating the defined initial search direction by an angle, 각 초기 탐색 방향에서 계산된 상기 선소 수로부터 건물 방향을 정의하는 단계, 그리고Defining a building direction from the number of lines calculated in each initial search direction, and 상기 입력받은 두 정점과 상기 건물 방향으로부터 상기 나머지 정점을 추출하는 단계Extracting the remaining vertices from the received two vertices and the building direction 를 포함하는 3차원 건물 모델 생성 방법.3D building model generation method comprising a. 제6항에 있어서,The method of claim 6, 상기 수직입면 정보를 추출하는 단계는,Extracting the vertical elevation information, 상기 단일 위성 영상으로부터 상기 건물의 그림자를 추출하는 단계, 그리고Extracting the shadow of the building from the single satellite image, and 추출된 상기 건물의 지붕면으로부터 지표면 방향으로 상기 건물의 수직입면을 증가시키면서 생성되는 가상의 그림자와 상기 건물의 그림자로부터 상기 건물의 수직입면 정보를 추출하는 단계Extracting vertical elevation information of the building from an imaginary shadow generated by increasing the vertical elevation of the building from the extracted roof surface of the building and the surface of the building; 를 포함하며,Including; 상기 그림자와 수직입면과의 관계식은 상기 영상 메타 데이터 파일로부터 수립되는 3차원 건물 모델 생성 방법.The relationship between the shadow and the vertical elevation is a three-dimensional building model generation method is established from the image metadata file. 제8항에 있어서,The method of claim 8, 상기 건물의 수직입면 정보는 상기 건물의 그림자와 상기 가상의 그림자의 정합도로부터 출되는 3차원 건물 모델 생성 방법.The vertical elevation information of the building is a three-dimensional building model generation method that is emitted from the matching of the shadow of the building and the virtual shadow. 제8항에 있어서,The method of claim 8, 상기 건물의 수직입면 정보는 상기 건물의 그림자와 상기 가상의 그림자의 중첩 화소수로부터 추출되는 3차원 건물 모델 생성 방법.And the vertical elevation information of the building is extracted from the number of overlapping pixels of the shadow of the building and the virtual shadow. 임의 지역의 3차원 건물 모델을 생성하는 장치에 있어서,In the apparatus for generating a three-dimensional building model of any area, 사용자로부터 상기 임의 지역의 단일 위성 영상과 상기 단일 위성 영상의 촬영 조건을 포함한 영상 메타 데이터 파일을 입력받는 입력부, An input unit for receiving an image metadata file including a single satellite image of the arbitrary region and a shooting condition of the single satellite image from a user, 상기 단일 위성 영상을 가공하여 단일 위성 영상 데이터로 변환하는 영상 가공부,An image processing unit which processes the single satellite image and converts the single satellite image into single satellite image data; 상기 단일 위성 영상 데이터로부터 상기 임의 지역의 건물을 복수의 건물군으로 분류하는 유사 건물군 정의부,A similar building group definition unit for classifying a building of a certain area into a plurality of building groups from the single satellite image data; 상기 영상 메타 데이터 파일로부터 수립되는 관계식을 이용하여 상기 건물의 지붕면과 수직입면을 추출하고, 추출된 상기 지붕면과 수직입면으로부터 밑면의 위치 및 높이를 추출하는 정보 추출부, 그리고An information extraction unit for extracting the roof surface and the vertical elevation of the building using the relational formula established from the image metadata file, and extracting the position and the height of the base surface from the extracted roof surface and the vertical elevation; 추출된 상기 정보들을 이용하여 상기 건물의 텍스쳐링이 포함된 상기 임의 지역의 3차원 건물 모델을 생성하는 건물 모델 생성 제어부Building model generation control unit for generating a three-dimensional building model of the arbitrary region including the texturing of the building using the extracted information 를 포함하는 3차원 건물 모델 생성 장치.3D building model generating device comprising a. 삭제delete
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102576986B1 (en) 2022-10-20 2023-09-11 이어진 Building VR content provision system

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20110064540A (en) 2009-12-08 2011-06-15 한국전자통신연구원 Apparatus and method for creating textures of building
KR101448567B1 (en) * 2012-10-17 2014-10-15 (주)쓰리디랩스 Map Handling Method and System for 3D Object Extraction and Rendering using Image Maps
WO2015066714A1 (en) * 2013-11-04 2015-05-07 Aurora Solar Inc. Estimation of three-dimensional models of roofs from spatial two-dimensional graphs
US10192004B2 (en) 2013-11-04 2019-01-29 Aurora Solar Inc. Estimation of three-dimensional models of roofs from spatial two-dimensional graphs
CN113223159B (en) * 2021-05-27 2022-08-23 哈尔滨工程大学 Single remote sensing image three-dimensional modeling method based on target texture virtualization processing
KR102529622B1 (en) * 2021-12-21 2023-05-04 동아대학교 산학협력단 Simulation apparatus for crowd behavior based on 3d virtual space
CN116580419A (en) * 2023-07-13 2023-08-11 江西慧航工程咨询有限公司 AI-based building model testing method

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003047026A (en) * 2001-08-02 2003-02-14 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Image collection system and guiding apparatus for collecting image

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003047026A (en) * 2001-08-02 2003-02-14 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Image collection system and guiding apparatus for collecting image

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102576986B1 (en) 2022-10-20 2023-09-11 이어진 Building VR content provision system

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