KR100977554B1 - 3차원 삼림지역 입체이미지 구축을 위한 수목이미지 합성방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 3차원 삼림지역 이미지 구축을 위한 수목이미지 합성방법에 관한 것으로, 항공촬영이미지가 모니터에 출력될 때 지정되는 픽셀의 위치를 기준으로 상기 항공촬영이미지에 포함된 각 지점에 대한 위치 좌표가 설정되어서, 항공촬영이미지 데이터로서 촬영이미지DB(10)에 저장되는 항공촬영이미지 좌표적용단계; 이미지편집모듈(30)이 촬영이미지DB(10)에서 검색한 항공촬영이미지의 구성 색상을 확인하는 설정범위내 색상분류단계; 이미지편집모듈(30)이 상기 항공촬영이미지의 구성 색상들 중 수목이미지의 색상으로 지정된 색상의 위치를 확인하는 지정색상범위 내 색상분포 확인단계; 이미지편집모듈(30)이 삼림지역의 색상분포와 일치하는 상기 항공촬영이미지 내 범위를 삼림지역으로 확정하고, 좌표설정모듈(50)이 상기 항공촬영이미지의 삼림지역에 삼림좌표를 설정하는 삼림지역범위 삼림좌표확인단계; 입체이미지모듈(60)이 입체이미지 형성을 위한 배경을 완성하고, 좌표설정모듈(50)이 상기 배경을 따라 상부로 갈수록 좌표 간의 간격이 좁아지는 입체좌표를 합성하는 좌표형 입체이미지 생성단계; 입체이미지모듈(60)이 상기 삼림좌표에 해당하는 입체좌표를 확인해서 해당 입체좌표를 입체이미지의 삼림좌표로 확정하는 입체이미지에 삼림좌표 검색단계; 입체이미지모듈(60)이 수목이미지를 저장하는 수목이미지DB(20)에서 상기 삼림지역에 서식하는 수목에 대한 수목이미지를 검색하는 수목이미지 확인단계; 및 입체이미지모듈(60)이 삼림좌표에 상기 수목이미지를 합성하는 수목이미지 합성단계;를 포함하는 것이다.

Description

3차원 삼림지역 입체이미지 구축을 위한 수목이미지 합성방법{Input method for tree image to constructing the 3D woods image}

본 발명은 3차원 삼림지역 입체이미지 구축을 위한 수목이미지 합성방법에 관한 것이다.

주지된 바와 같이, 항공촬영이미지는 일반 영상지도 또는 수치지도 등의 배경으로 활용되고 있다. 하지만, 종래 항공촬영이미지는 항공기에서 연직 방향으로 지면을 촬영한 디지털 이미지이므로, 상기 항공촬영이미지는 2차원의 평면이미지일 수밖에 없다.

한편, 이미지 출력을 기반으로 하는 각종 미디어 또는 영상매체 분야에서 현실화된 3D(입체) 영상물에 대한 요구가 증가하고 있고, 영상지도 또는 수치지도 분야에서도 이러한 영상물의 제공이 요구되고 있다.

그런데, 각종 미디어 또는 영상매체 분야에서 제작되는 원본 영상물은, 통상적인 동영상 카메라를 이용해 대상물을 촬영해서 얻은 입체적인 이미지이므로, 촬영된 내용에 대한 별도의 처리 없이도 이용자는 단말기를 이용해 상기 영상물을 입체적으로 인식할 수 있다. 그러나, 영상지도 또는 수치지도 분야에서 제작되는 항공촬영이미지는 전술한 바와 같이 항공기에서 지면을 촬영해 얻은 2차원의 평면이미지이므로, 이용자가 상기 항공촬영이미지를 입체이미지로 인식하기 위해서는 상기 평면이미지에 대한 전반적인 수정이 불가피하다.

또한, 이용자는 영상지도 또는 수치지도로부터 정확한 위치정보를 제공받을 수 있어야 하므로, 상기 평면이미지를 입체이미지로 처리하는 과정에서 평면이미지와 입체이미지의 위치에 대한 일치가 담보되도록 처리되어야 한다. 즉, 평면이미지가 수정돼 완성된 입체이미지에는, 평면이미지에 포함된 인공구조물 또는 수목이 입체이미지에서도 정확한 제 위치에 표시되어야 하는 것이다.

더욱이 실제 녹지대인 삼림지역에 대한 입체이미지로의 적용은 수목에 대한 현실감 있는 입체화가 곤란하고, 제 위치에 대한 수목이미지 삽입은 위치적인 정확성을 담보할 수 없다는 한계가 있었다.

결국, 삼림지역이 포함된 항공촬영이미지인 상기 평면이미지에 대한 입체이미지 수정이 어려우므로, 종래에는 수정된 입체이미지에서 상기 삼림지역은 녹색으로 일괄 도색처리되고, 이를 통해 최종 완성된 입체이미지는 현실감이 없는 무의미한 형태로 이용자에게 출력되는 문제가 있었다.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제를 해소하기 위해 안출된 것으로, 2차원 이미지인 항공촬영이미지를 근거로 정확한 입체이미지를 완성하되, 삼림지역에는 현실감 있는 수목이미지를 삽입해서 실제와 같은 입체이미지로 완성할 수 있도록 하는 3차원 삼림지역 이미지 구축을 위한 수목이미지 합성방법의 제공을 기술적 과제로 한다.

상기의 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은,

항공촬영이미지가 모니터에 출력될 때 지정되는 픽셀의 위치를 기준으로 상기 항공촬영이미지에 포함된 각 지점에 대한 위치 좌표가 설정되어서, 항공촬영이미지 데이터로서 촬영이미지DB에 저장되는 항공촬영이미지 좌표적용단계;

이미지편집모듈이 촬영이미지DB에서 검색한 항공촬영이미지의 구성 색상을 확인하는 설정범위내 색상분류단계;

이미지편집모듈이 상기 항공촬영이미지의 구성 색상들 중 수목이미지의 색상으로 지정된 색상의 위치를 확인하는 지정색상범위 내 색상분포 확인단계;

이미지편집모듈이 삼림지역의 색상분포와 일치하는 상기 항공촬영이미지 내 범위를 삼림지역으로 확정하고, 좌표설정모듈이 상기 항공촬영이미지의 삼림지역에 삼림좌표를 설정하는 삼림지역범위 삼림좌표확인단계;

입체이미지모듈이 입체이미지 형성을 위한 배경을 완성하고, 좌표설정모듈이 상기 배경을 따라 상부로 갈수록 좌표 간의 간격이 좁아지는 입체좌표를 합성하는 좌표형 입체이미지 생성단계;

입체이미지모듈이 상기 삼림좌표에 해당하는 입체좌표를 확인해서 해당 입체좌표를 입체이미지의 삼림좌표로 확정하는 입체이미지에 삼림좌표 검색단계;

입체이미지모듈이 수목이미지를 저장하는 수목이미지DB에서 상기 삼림지역에 서식하는 수목에 대한 수목이미지를 검색하는 수목이미지 확인단계; 및

입체이미지모듈이 삼림좌표에 상기 수목이미지를 합성하는 수목이미지 합성단계;

를 포함하는 3차원 삼림지역 이미지 구축을 위한 수목이미지 합성방법이다.

상기의 본 발명은 단말기를 통해 최종 출력되는 입체이미지의 영상지도 또는 수치지도를 이용자가 실제 해당 지역과 동일하게 인지해 현 위치를 정확히 인식할 수 있고, 수목이미지 또한 현실감 있게 표현되면서 입체이미지인 영상지도 또는 수치지도에 대한 이용자의 편익이 향상되는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 수목이미지 입력시스템의 모습을 도시한 블록도이고,
도 2는 본 발명에 따른 수목이미지 합성방법을 순차 도시한 플로우차트이고,
도 3 및 도 4는 본 발명의 입력방법에 따라 수목이미지기 입체이미지에 삽입되는 과정을 순차로 보인 이미지이다.

이하 본 발명을 첨부된 예시도면에 의거해 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 수목이미지 입력시스템의 모습을 도시한 블록도이고, 도 2는 본 발명에 따른 수목이미지 합성방법을 순차 도시한 플로우차트인 바, 이를 참조해 설명한다.

본 발명에 따른 수목이미지 입력시스템은 평면이미지(2D 이미지)인 항공촬영이미지 데이터를 저장하는 촬영이미지DB(10)와, 다양한 종의 수목이미지 데이터를 저장하는 수목이미지DB(20)와, 항공촬영이미지 데이터의 정보를 편집하고 입체이미지를 생성하는 이미지편집모듈(30)과, 항공촬영이미지의 픽셀을 분석해서 항공촬영이미지에 촬영된 이미지정보를 분석하는 픽셀분석모듈(40)과, 항공촬영이미지와 입체이미지에 좌표를 설정하는 좌표설정모듈(50)과, 입체이미지를 생성 및 편집 처리하는 입체이미지모듈(60)을 포함한다.

이상 기술한 수목이미지 입력시스템을 기반으로 한 본 발명에 따른 수목이미지 합성방법을 상세히 설명한다.

S11; 항공촬영이미지 좌표적용단계

항공기에서 지면을 촬영해 얻은 항공촬영이미지는 2차원의 평면이미지이다. 이렇게 얻은 항공촬영이미지를 본 발명에 따른 입력시스템이 인식하기 위해서는 항공촬영이미지의 구조가 전산화되어야 한다. 이를 위해 픽셀분석모듈(40)은 촬영이미지DB(10)로부터 검색되어 모니터(미도시함)를 통해 출력되는 해당 항공촬영이미지의 픽셀을 확인하고, 좌표설정모듈(50)은 픽셀분석모듈(40)이 확인한 픽셀을 기준으로 네트 형태의 좌표를 완성해 적용한다.

결국, 항공촬영이미지에 촬영된 각 지점은 전술한 바에 따라 적용된 좌표가 고유하게 지정되어서, 모니터에서 항공촬영이미지의 배율을 조정하거나 일부분을 삭제 편집해도 동일한 지점은 동일한 좌표로써 표현된다.

도 3(본 발명의 입력방법에 따라 수목이미지기 입체이미지에 삽입되는 과정을 순차로 보인 이미지)을 참조해 설명하면, 도 3(a)와 같은 항공촬영이미지를 촬영이미지DB(10)에서 검색해 모니터로 출력하면, 삼림지역을 중심으로 상부에는 건설중인 아파트 단지가 보이고, 하부에는 공원이 보이며, 좌측부에는 세로방향으로 형성된 도로가 보인다. 이렇게 식별가능한 지상물의 이미지는 모니터의 각 픽셀에서 표현되는 색상의 집합에 의해 형상화 및 구분되므로, 상기 픽셀의 위치가 곧 항공촬영이미지에 담긴 각 지상물의 위치와 일치하게 된다. 따라서, 일렬로 배열된 픽셀의 위치를 기준으로 항공촬영이미지의 좌표를 생성할 수 있고, 이렇게 생성한 좌표를 항공촬영이미지 데이터에 저장한다. 물론, 이렇게 생성된 좌표는 항공촬영이미지 전체의 해당 위치에 고유하게 적용되므로, 모니터에 출력되고 있는 항공촬영이미지의 위치를 조정하거나 배율을 조정해도 동일한 지점은 동일한 좌표로 표현될 것이다.

S12; 항공촬영이미지 범위설정단게

항공촬영이미지에서 수목이미지를 삽입할 범위를 설정한다. 도 3(a)에서 보인 바와 같이, 이용자는 항공촬영이미지의 일 지점을 선택해서 주황색의 사각 경계를 설정한다.

이미지편집모듈(30)은 이러한 범위설정을 위해 메뉴를 제시할 수 있다. 즉, 이미지편집모듈(30)은 이용자가 평면이미지인 항공촬영이미지를 입체이미지로 생성하기 위해 대상이 되는 항공촬영이미지를 촬영이미지DB(10)에서 검색할 수 있도록 하고, 해당 항공촬영이미지가 검색되면 포토샵 등과 같은 공지,공용의 애플리케이션이 통상적으로 제공하는 방식과 같이 항공촬영이미지의 일 지점을 선택할 수 있도록 하기 위해 다양한 메뉴를 제시하면서 이를 안내할 수 있는 것이다. 참고로, 항공촬영이미지 데이터는 항공촬영 후 촬영지점에 대한 명칭 또는 실제 GPS좌표 등을 항공촬영이미지 데이터의 명칭으로 해서 촬영이미지DB(10)에 저장될 것이다. 따라서, 이용자는 이미지편집모듈(30)의 안내에 따라 상기 명칭을 키워드로 입력해서 해당하는 항공촬영이미지 데이터를 촬영이미지DB(10)에서 검색하고, 검색되어 출력된 항공촬영이미지에서 입체이미지를 생성할 범위를 설정할 수 있을 것이다.

S13; 설정범위 해상도 조정단계

이미지편집모듈(30)의 안내에 따라 이용자가 입체이미지를 생성할 범위를 설정하면, 이미지편집모듈(30)은 설정된 범위가 도 3(b)에서 보인 바와 같이 모니터의 전체 화면으로 확대되도록 해상도를 변형시킬 수 있다. 물론, 항공촬영이미지의 해상도 조정은 이용자의 편의를 위한 것으로서, 필요에 따라 본 단계는 진행되지 않을 수도 있음은 물론이다.

S14; 설정범위내 색상분류단계

이미지편집모듈(30)은 각 픽셀에 지정된 색상을 픽셀분석모듈(40)을 통해 확인해서 해당 항공촬영이미지에서 삼림지역이 촬영된 부분을 추적한다.

삼림지역는 녹지대이므로, 일정 범위 내 녹색계열이 지정된 픽셀과 그 위치를 확인한다. 참고로, 삼림지역의 추적을 위해 대상이 되는 색상은 항공촬영이미지의 촬영시점과, 해당 삼림지역의 특성에 따라 변경될 수 있다. 즉, 가을에는 항공촬영이미지에 촬영된 삼림지역이 적색, 황색 또는 갈색 등으로 표현될 것이고, 겨울에는 황토색, 목색(나무색) 또는 회색 등으로 표현될 수 있는 것이다. 그러나, 적색, 황색, 갈색, 황토색, 목색 또는 회색 등은 각종 인공구조물 또는 일반 평지 등과는 그 구분에 대한 식별성이 약하므로, 바람직하게는 입체이미지 생성을 위한 대상이 되는 평면이미지는 봄 또는 여름철에 촬영되어서 삼림지역의 색상이 녹색 계열인 것으로 하는 것이 좋을 것이다.

S15; 지정색상 범위 내 색상분포 확인단계

녹색 계열로 지정된 픽셀의 위치 및 범위가 확인되면, 이미지편집모듈(30)은 녹색 계열로 지정된 픽셀의 위치적 특성을 확인해서, 해당 범위가 실제 삼림지역인지 여부를 판단한다. 이를 좀 더 상세히 설명하면, 도 3(a)에 도시한 바와 같이, 녹색 계열로 지정된 픽셀은 중앙에 위치한 삼림지역은 물론 삼림지역의 가장자리를 따라 조성된 잔디밭도 있고, 하부에 위치한 공원의 조경도 있다. 그런데, 녹색 계열로 지정된 픽셀의 위치를 삼림지역으로 판단하고 해당 지점 모두에 수목이미지를 삽입한다면, 평면이미지와 입체이미지의 일치도가 크게 저하되고, 이는 곧 당해 입체이미지에 대한 이용자의 신뢰도를 저해하는 원인이 될 수 있다. 따라서, 항공촬영된 삼림지역의 색상별 특성을 확인해서 녹색 계열로 지정된 픽셀의 범위가 삼림지역인지 아닌지 여부를 구분하는 과정이 필수적이라 할 것이다.

참고로, 도 3(a) 및 (b)에서 보인 바와 같이, 삼림지역는 녹색과 흑색이 불규칙적이지만 반복적으로 구성됨을 알 수 있다. 여기서 흑색은 다양한 수목 사이에 그림자가 맺힌 것이다. 즉, 이러한 반복적인 색상 지정이 이루어진 픽셀의 범위가 바로 삼림지역으로 유추될 수 있는 것이다. 물론, 잔디밭은 이러한 반복성을 색상으로 명확히 확인할 수 없고, 조경 또한 이러한 반복성이 없으므로, 상기 특징은 삼림지역을 확인하는 주요한 기준이 될 수 있을 것이다.

S16; 삼림지역범위 삼림좌표 확인단계

이미지편집모듈(30)에 의한 삼림지역의 범위 확인이 완료되면, 좌표설정모듈(50)은 적용된 좌표를 기준으로 상기 삼림지역의 삼림좌표를 확인하고, 이를 도 3(b) 및 도 4(a)에서 보인 바와 같이 전산적으로 표기한다.

여기서, 전산적인 표기란 수목이미지가 적용될 지점을 확인해서 상기 지점을 삼림좌표로 정하는 것으로, 입체이미지모듈(60)은 상기 지점에 수목이미지를 삽입해 입체이미지를 완성할 것이다.

S17; 좌표형 입체이미지 생성단계

입체이미지모듈(60)은 촬영이미지DB(10)에서 검색된 평면이미지인 상기 항공촬영이미지를 기반으로 도 4(b)에서 보인 입체이미지를 완성한다.

입체이미지모듈(60)은 평면이미지에 상응하는 입체이미지의 배경을 완성하고, 좌표설정모듈(50)은 평면이미지에서 직교하는 형태로 적용된 좌표를 상부로 갈수록 간격이 좁아지는 테이퍼진 형태로 수정해 상기 배경에 합성함으로서, 이용자가 시각적으로 원근감이 인지되도록 하는 입체좌표를 완성한다.

S18; 입체이미지에 삼림좌표 검색단계

전술한 바와 같이 입체이미지모듈(60) 및 좌표설정모듈(50)은 입체이미지로 변형할 평면이미지를 촬영이미지DB(10)에서 검색하고, 검색한 평면이미지의 좌표를 테이퍼진 형태로 수정해서 각 지점에 대한 입체좌표를 설정하며, 삼림지역범위 삼림좌표확인단계(S16)에서 확인한 수목이미지가 위치될 삼림좌표를 상기 입체좌표의 해당 좌표에 지정해서 입체이미지의 삼림좌표로 확정한다.

이를 좀 더 상세히 설명하면, 삼림지역범위 삼림좌표확인단계(S16)에서 좌표설정모듈(50)은 평면이미지에 격자형태의 좌표를 완성하고, 도 4(a)에서 보인 바와 같이 평면이미지의 삼림좌표를 (x, y)로 정한다. 입체이미지모듈(60)은 상기 평면이미지에 완성된 격자형태의 좌표에 상응하면서 상협하광한 형태로 좌표를 좌표설정모듈(50)을 통해 테이퍼지게 설정하고, 평면이미지에서 삼림좌표로 정해진 (x, y)에 상응하는 입체이미지의 좌표를 확인해서 이를 삼림좌표로 확정한다. 물론, 이렇게 정해진 삼림좌표는 입체이미지의 좌표 형상에 맞춰 상부로 갈수록 간격이 좁아지게 됨은 당연할 것이다.

S19; 수목이미지 확인단계

수목이미지DB(20)에 저장된 입체형 수목이미지는 수목의 종류에 따라 다양할 수 있다. 즉, 수목의 다양한 모습에 맞춰 다양한 수목이미지가 도화된 후 수목이미지DB(20)에 저장되는 것이다.

따라서, 평면이미지의 해당 삼림지역에 포함된 수목의 종류를 확인하고, 입체이미지모듈(60)은 수목이미지DB(20)에서 해당하는 동종의 수목이미지를 하나 이상 검색한다.

S20; 수목이미지 합성단계

입체이미지모듈(60)은 선택된 수목의 종류에 해당하는 수목이미지를 입체이미지에 합성해 적용한다. 이때, 삼림지역범위 삼림좌표 확인단계(S16)에서 전산적으로 표기된 삼림좌표에 수목이미지가 합성된다. 물론, 전산적으로 표기된 삼림좌표는 상부로 갈수록 그 간격이 좁아질 것이고, 이를 통해 수목이미지는 상부로 갈수록 밀집된 모습을 보일 것이다.

한편, 상기 수목이미지DB(20)에 저장된 수목이미지는 동일한 종류의 수목이미지가 다양한 모습으로 저장되어서, 동일한 종류의 수목이미지를 입체이미지에 합성하더라도 다양한 모습으로 합성 및 밀집되어 현실감 있는 모습으로 완성될 수 있다.

Claims (2)

1. 항공촬영이미지가 모니터에 출력될 때 지정되는 픽셀의 위치를 기준으로 상기 항공촬영이미지에 포함된 각 지점에 대한 위치 좌표가 설정되어서, 항공촬영이미지 데이터로서 촬영이미지DB(10)에 저장되는 항공촬영이미지 좌표적용단계;
   이미지편집모듈(30)이 촬영이미지DB(10)에서 검색한 항공촬영이미지의 구성 색상을 확인하는 설정범위내 색상분류단계;
   이미지편집모듈(30)이 상기 항공촬영이미지의 구성 색상들 중 수목이미지의 색상으로 지정된 색상의 위치를 확인하는 지정색상범위 내 색상분포 확인단계;
   이미지편집모듈(30)이 삼림지역의 색상분포와 일치하는 상기 항공촬영이미지 내 범위를 삼림지역으로 확정하고, 좌표설정모듈(50)이 상기 항공촬영이미지의 삼림지역에 삼림좌표를 설정하는 삼림지역범위 삼림좌표확인단계;
   입체이미지모듈(60)이 입체이미지 형성을 위한 배경을 완성하고, 좌표설정모듈(50)이 상기 배경을 따라 상부로 갈수록 좌표 간의 간격이 좁아지도록 수정하는 좌표형 입체이미지 생성단계;
   입체이미지모듈(60)이 상기 삼림좌표에 해당하는 입체좌표를 확인해서 해당 입체좌표를 입체이미지의 삼림좌표로 확정하는 입체이미지에 삼림좌표 검색단계;
   입체이미지모듈(60)이 수목이미지를 저장하는 수목이미지DB(20)에서 상기 삼림지역에 서식하는 수목에 대한 수목이미지를 검색하는 수목이미지 확인단계; 및
   입체이미지모듈(60)이 삼림좌표에 상기 수목이미지를 합성하는 수목이미지 합성단계;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 삼림지역 입체이미지 구축을 위한 수목이미지 합성방법.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 수목이미지DB(20)는 동종의 수목에 대한 다양한 모습의 수목이미지를 포함하고, 상기 수목이미지 확인단계에서 입체이미지모듈(60)은 다양한 모습의 수목이미지를 검색하며, 상기 수목이미지 합성단계에서 입체이미지모듈(60)은 다양한 모습의 수목이미지를 상기 삼림좌표에 합성하는 것을 특징으로 하는 3차원 삼림지역 입체이미지 구축을 위한 수목이미지 합성방법.

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