KR100467466B1 - Method for obtaining the geometry coordinate of a target point - Google Patents

Method for obtaining the geometry coordinate of a target point Download PDF

Info

Publication number
KR100467466B1
KR100467466B1 KR10-2002-0032722A KR20020032722A KR100467466B1 KR 100467466 B1 KR100467466 B1 KR 100467466B1 KR 20020032722 A KR20020032722 A KR 20020032722A KR 100467466 B1 KR100467466 B1 KR 100467466B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
point
coordinates
observation
ray
altitude
Prior art date
Application number
KR10-2002-0032722A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20030095496A (en
Inventor
신동석
박원규
이해연
이영란
Original Assignee
(주)쎄트렉아이
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by (주)쎄트렉아이 filed Critical (주)쎄트렉아이
Priority to KR10-2002-0032722A priority Critical patent/KR100467466B1/en
Publication of KR20030095496A publication Critical patent/KR20030095496A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR100467466B1 publication Critical patent/KR100467466B1/en

Links

Classifications

    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02BHYDRAULIC ENGINEERING
    • E02B7/00Barrages or weirs; Layout, construction, methods of, or devices for, making same
    • E02B7/20Movable barrages; Lock or dry-dock gates
    • E02B7/40Swinging or turning gates
    • E02B7/44Hinged-leaf gates

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Processing Or Creating Images (AREA)
  • Instructional Devices (AREA)

Abstract

본 발명은 영상좌표로부터 목적점의 지리좌표를 획득하는 방법, 및 상기 획득방법을 구현하는 프로그램을 기록한 컴퓨터로 판독가능한 정보기록매체에 관한 것으로, 특히 고해상도 위성영상의 시뮬레이션에 대해서 2차원 위성영상의 좌표로부터 3차원 지리좌표를 획득하는 기술에 관한 것이다. 본 발명에 따르면 2차원 영상좌표로부터 3차원 지리좌표를 획득함에 있어서 무한반복 및 오지점 수렴 문제를 해결할 수 있는 장점이 있다.The present invention relates to a method of obtaining geographic coordinates of an object point from an image coordinate, and to a computer-readable information recording medium having recorded thereon a program for implementing the acquisition method. A technique for obtaining three-dimensional geographic coordinates from coordinates. According to the present invention, there are advantages in solving the infinite repetition and the point convergence problem in obtaining three-dimensional geographic coordinates from two-dimensional image coordinates.

Description

관측 목적점의 지리좌표 획득방법 {Method for obtaining the geometry coordinate of a target point}Method for obtaining the geometry coordinate of a target point}

본 발명은 영상좌표로부터 목적점의 지리좌표를 획득하는 방법, 및 상기 획득방법을 구현하는 프로그램을 기록한 컴퓨터로 판독가능한 정보기록매체에 관한 것으로, 특히 고해상도 위성영상의 시뮬레이션에 대해서 2차원 위성영상의 좌표로부터 3차원 지리좌표를 획득하는 기술에 관한 것이다.The present invention relates to a method of obtaining geographic coordinates of an object point from an image coordinate, and to a computer-readable information recording medium having recorded thereon a program for implementing the acquisition method. A technique for obtaining three-dimensional geographic coordinates from coordinates.

지구를 관측한 위성영상에 있어서, 2차원 위성영상 상의 좌표(영상좌표)와 실제 3차원 지리상의 좌표(지리좌표) 사이의 관계를 수립하는 과정을 카메라 모델링이라고 하는데, 이 모델링의 결과는 영상을 촬영하는 센서의 초점, 지표면 상의 목적점(target point), 그리고 초점과 목적점을 연결하는 광선(ray)으로 표현된다. 이 광선은 대기 굴절과 같은 복잡한 물리현상을 고려하지 않는다면 일반적으로 직선으로 모델링된다.In the satellite image of the earth, the process of establishing the relationship between the coordinates (image coordinates) and the actual three-dimensional geographical coordinates (geographic coordinates) on the two-dimensional satellite image is called camera modeling. It is represented by the focus of the sensor to be photographed, a target point on the ground surface, and a ray connecting the focus and the target point. This ray is generally modeled as a straight line without considering complex physics such as atmospheric refraction.

카메라 모델링에 있어서, 영상좌표로부터 목적점의 지리좌표를 알아내는 과정을 직접 모델링이라고 하고, 지리좌표로부터 영상좌표를 알아내는 과정을 간접모델링이라고 부른다. 불행하게도, 관측 시스템의 비선형/시변 특성 및 지형 표면의 불규칙성으로 인해서 직접 모델링이나 간접 모델링 중 어느 것도 해가 명확히 구해지지는 않으며, 따라서 비선형 시스템의 일반적인 문제해결 이론에 따라서 반복 연산에 의해 수렴해(converged solution)를 얻는다.In camera modeling, the process of finding geographic coordinates of an object point from image coordinates is called direct modeling, and the process of finding image coordinates from geographic coordinates is called indirect modeling. Unfortunately, due to the nonlinear / time-varying nature of the observation system and the irregularities of the terrain surface, neither direct modeling nor indirect modeling is clearly solved, and thus converged by iterative computation according to the general problem solving theory of nonlinear systems. get a converged solution.

한편, 카메라 모델링의 중요한 목적 중의 하나는 위성영상과 지표 고도모델을 이용하여 관측 대상물에 대한 정사투영영상(ortho-image)을 얻는 것이다. 도1을 참조하여 정사투영영상에 대하여 설명한다. 도1에 도시된 바와 같이 위성관측 시스템의 초점(110)은 지표면(120)을 스캐닝하여 영상을 획득하는데, 위성관측 시스템은 지표면(120)이 소정의 고도 기준(170)에 위치하는 것으로 간주하고 스캐닝 이미지를 생성하므로 도1에서 실제 목적점(130)의 지리좌표와 가상 목적점(140)으로 대표되는 영상좌표 사이에는 고도(150)와 입사각(θ)에 의해 정해지는 소정의 오차(160)가 존재하게 된다. 위성영상의 각 픽셀에 대해서 이러한 오차가 존재하며, 이러한 오차가 결합되어 전체적으로 영상왜곡을 형성한다. 정사투영영상은 이러한 왜곡을 제거한 영상으로서 목적점(130)이 원래 위치에 나타나도록 한 영상을 말한다.On the other hand, one of the important objectives of camera modeling is to obtain ortho-images of observation objects using satellite images and surface elevation models. An orthographic image is described with reference to FIG. 1. As shown in FIG. 1, the focal point 110 of the satellite observation system acquires an image by scanning the ground surface 120. The satellite observation system assumes that the ground surface 120 is positioned at a predetermined altitude reference 170. Since the scanning image is generated, a predetermined error 160 determined by the altitude 150 and the incident angle θ between the geographic coordinates of the actual objective point 130 and the image coordinate represented by the virtual objective point 140 in FIG. Will be present. This error exists for each pixel of the satellite image, and these errors are combined to form the image distortion as a whole. The orthographic projection image is an image from which such distortion is removed and refers to an image in which the destination point 130 appears at the original position.

이러한 정사투영영상을 획득함에 있어서 전술한 직접 모델링 방식, 즉 영상좌표로부터 목적점의 지리좌표를 알아내는 방식은 두 가지 단점을 가지고 있다는 사실이 알려져 있는데, 첫째는 반복 연산이 요구된다는 점이고 둘째는 영상 밝기 값에 대한 매핑이 부정확하다는 점이다. 특히, 두 번째 단점은 제품의 품질에 부정적인 영향을 미치는데, 이 문제는 각 영상 픽셀에 대해 투영된 실제 목적점의 위치가 지리좌표 상에 불규칙하게 배치되는 경우에 특히 현저하다.It is known that the above-described direct modeling method, that is, the method of finding the geographic coordinates of the target point from the image coordinates, has two disadvantages in obtaining the orthographic images. The first is that iterative operation is required and the second is image. The mapping to brightness values is incorrect. In particular, the second disadvantage has a negative effect on the quality of the product, which is particularly noticeable when the position of the actual target point projected for each image pixel is irregularly placed on the geographical coordinates.

지리정보는 위성으로 스캐닝하지 않고서도 미리 다른 방법으로 획득할 수 있기 때문에 소정의 지역에 대하여 정사투영영상과 지표고도모델을 미리 생성할 수 있다. 이렇게 기 생성된 정사투영영상과 지표고도모델을 사용하여 역으로 원시 위성영상을 생성할 수 있는데, 이렇게 생성된 영상 데이터는 일반적으로 지구관측 시스템을 실제로 발사하기 전에 미리 영상 데이터의 응용 알고리즘을 개발할 목적으로 제공된다.Since geographical information can be obtained in advance by other methods without scanning by satellite, it is possible to generate orthoimages and surface elevation models in advance for a predetermined region. Raw satellite images can be generated by using ortho-images and surface elevation models, which are generated. In general, the generated image data is intended to develop an application algorithm of image data before actual launch of the earth observation system. Is provided.

원시 위성영상을 얻기 위해서는 지표 고도정보 및 정사투영영상으로부터 원시 영상 좌표계 상의 밝기 값을 결정하여야 하고, 따라서 전술하였던 영상 밝기 값의 매핑 문제가 이 경우에는 간접 모델링, 즉 지리좌표로부터 영상좌표를 알아내는 과정에 적용된다. 즉, 지리좌표로부터 영상좌표를 알아내는 과정에는 반복 연산이 요구되는 문제점과 영상 밝기 값에 대한 매핑이 부정확하다는 문제점이 존재하고, 따라서 전술한 원시 위성영상을 생성함에 있어서 영상의 밝기 값을 실제 영상에 보다 가깝게 하기 위해서는 직접 모델링 기법, 즉 영상좌표로부터 목적점의 지리좌표를 알아내는 방식을 사용하는 것이 더 바람직하다.In order to obtain the raw satellite image, it is necessary to determine the brightness value on the raw image coordinate system from the surface elevation information and the orthographic image. Therefore, in the case of the mapping problem of the above-described image brightness value, in this case, indirect modeling, that is, the image coordinate from the geographical coordinate Applies to course That is, in the process of finding the image coordinates from the geographic coordinates, there are problems in that iterative operation is required and mapping of the image brightness values is incorrect. In order to be closer to, it is more preferable to use a direct modeling technique, that is, a method of finding the geographical coordinates of the target point from the image coordinates.

직접 모델링 기법에서 2차원의 영상좌표로부터 3차원의 목적점 지리좌표를 결정하기 위해서는 종래로 광선추적 알고리즘(ray tracing algorithm)을 사용하였다. 이 광선추적 알고리즘은 고도가 급격하게 변동하는 지형에 대해서는 오류를 일으킬 수 있는 단점이 있는데, 도2를 참조하여 이를 설명한다.In the direct modeling method, a ray tracing algorithm has been conventionally used to determine the three-dimensional geographic coordinates from two-dimensional image coordinates. This ray tracing algorithm has a disadvantage that an error may occur in a terrain where the altitude changes rapidly, which will be described with reference to FIG.

도2는 종래기술의 광선추적 알고리즘을 도시하는 도면이다. 광선추적 알고리즘에 의하면, 도2(a)에 도시된 바와 같이, 광선은 지표면 상의 목적점을 정확히 추적하여 수렴할 것으로 기대된다. 그러나, 도2(b)에 도시되는 바와 같이, 지표면의 경사각이 광선의 입사각보다 큰 경우에는 수렴이 일어나지 않는데, 더욱이 이 경우에는 광선추적 알고리즘이 소정의 발산 조건을 통해서 종료되는 것이 아니라 무한히 반복 진행된다. 또한, 도2(c)에 도시되는 바와 같이, 광선이 복수의 지점에서 지표면과 교차하는 경우에는 광선추적 알고리즘은 잘못된 지점으로 수렴한다. 즉, 원래의 목적점(A)가 다른 점(B)로 잘못 해석되어 잘못된 점(B)으로 수렴하고, 그 결과 시뮬레이션 영상에 있어서 잘못된 밝기 값이 할당된다.Fig. 2 is a diagram showing a ray tracing algorithm of the prior art. According to the ray tracing algorithm, as shown in Fig. 2 (a), the ray is expected to converge by accurately tracking the desired point on the ground surface. However, as shown in Fig. 2 (b), convergence does not occur when the inclination angle of the ground surface is larger than the incident angle of the light beam. Furthermore, in this case, the ray tracing algorithm does not end through a predetermined divergence condition but proceeds indefinitely. do. Also, as shown in Fig. 2 (c), when the ray intersects the ground surface at a plurality of points, the ray tracing algorithm converges to the wrong point. That is, the original destination point A is misinterpreted as another point B, converges to the wrong point B, and as a result, an incorrect brightness value is assigned to the simulated image.

종래기술의 광선추적 알고리즘에 대한 이들 문제점(도2[b], 도2[c])은 고도가 급격히 변화하는 지형에 대해서 발생하는데, 실제로 고해상도의 수치지표모델(digital surface model: DSM)에서는 이와 같이 고도가 급격히 변화하는 지형이 다수 존재하며, 따라서 종래기술의 광선추적 알고리즘은 고해상도 위성영상의 시뮬레이션에는 적용하기가 곤란하다.These problems (Fig. 2 [b] and Fig. 2 [c]) with the prior art ray tracing algorithms arise for terrains with rapidly varying altitudes, which is not the case with high resolution digital surface models (DSM). As described above, there are many terrains in which the altitude changes rapidly. Therefore, the ray tracing algorithm of the prior art is difficult to apply to the simulation of high resolution satellite images.

이에, 본 발명은 고해상도 위성영상의 시뮬레이션에 대해서 소위 광선추종 알고리즘(ray following algorithm)에 의해 2차원의 영상좌표로부터 3차원의 목적점 지리좌표를 획득하는 방법을 제공하는 데에 그 목적이 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a method for obtaining three-dimensional object point geographic coordinates from two-dimensional image coordinates using a so-called ray following algorithm for simulation of a high resolution satellite image.

도1은 정사투영영상의 개념을 설명하기 위한 도면.1 is a view for explaining the concept of an orthographic image.

도2는 종래기술의 광선추적 알고리즘을 도시하는 도면.2 illustrates a ray tracing algorithm of the prior art.

도3은 급격한 고도 변화를 갖는 지형에 본 발명의 광선추종 알고리즘이 양호하게 적용되는 예를 도시하는 도면.Fig. 3 is a diagram showing an example in which the ray-tracking algorithm of the present invention is well applied to a terrain having a sharp elevation change.

도4는 본 발명에 따른 지리좌표 획득방법에서 광선의 벡터방정식을 얻기 위한 도면.4 is a diagram for obtaining a vector equation of a ray in a method of obtaining geographic coordinates according to the present invention.

도5는 본 발명에 따른 지리좌표 획득방법의 예를 도시하는 흐름도.5 is a flowchart showing an example of a method of obtaining geographic coordinates according to the present invention.

도6은 본 발명에 따른 지리좌표 획득방법에서 바람직한 rmin값을 얻기 위한 삼각기하학을 도시하는 도면.6 is a diagram showing triangular geometry for obtaining a preferable r min value in a method of obtaining geographic coordinates according to the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

310: 위성의 초점310: focus of the satellite

320: 지표면320: surface

330: 목적점330: destination point

340: 광선340: rays

350: 증가치350: increase

360, 370: 추가적인 교차점360, 370: additional intersection

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail the present invention.

도3은 급격한 고도 변화를 갖는 지형(320)에 본 발명의 광선추종 알고리즘이 양호하게 적용되는 예를 도시하는 도면이다. 도3의 지형(320)은 급격한 고도 변화를 갖는 지형으로서, 도시된 바와 같이 복수의 교차점(330, 360, 370)을 가지고 있으므로 전술한 바와 같이 종래기술의 광선추적 알고리즘은 도2(c)처럼 잘못된 지점(370)으로 수렴한다.3 is a diagram showing an example in which the ray tracing algorithm of the present invention is well applied to a terrain 320 having a sharp elevation change. The terrain 320 of FIG. 3 is a terrain having a sharp change in altitude, and has a plurality of intersections 330, 360, and 370 as shown. Converging to the wrong point 370.

본 발명의 광선추종 알고리즘에 따르면, 도3에 도시된 바와 같이 소정의 고도에서부터 광선을 추종하면서 지형고도와 광선고도를 비교하는데, 지형고도가 광선고도보다 더 높을 때 본 알고리즘은 종료된다. 이 종료 지점을 직접 모델링의 결과로 볼 수 있다. 이와 같은 광선추종 기법을 사용함으로써, 고해상도 수치지표모델에 대해서 종래기술의 광선추적 알고리즘에서 발생하는 무한반복 문제(도2[b])와 오지점 수렴 문제(도2[c])를 완전히 해결할 수 있다.According to the ray tracing algorithm of the present invention, as shown in Fig. 3, the topographic altitude and the light altitude are compared while following the light beam from a predetermined altitude, and the algorithm is terminated when the topographic altitude is higher than the light altitude. This end point can be seen as the result of direct modeling. By using such a ray tracing technique, the infinite repetition problem (Fig. 2 [b]) and the point convergence problem (Fig. 2 [c]) which occur in the ray tracing algorithm of the prior art can be completely solved for the high resolution numerical indicator model. have.

도3에서 초점(310)과 목적점(330)을 연결하는 광선(340)에서 소정의 고도로부터 시작(지점[0])하여 광선(340)을 추종하면서 소정의 증분치(350)만큼씩 아래로 이동한다. ([0], [1], [2], ...) 광선을 추종하면서 광선고도와 지형고도를 비교하면 지점([0]) 내지 지점([3])에서는 광선고도가 지형고도보다 더 높지만, 목적점(330)을 통과한 바로 다음 지점([4])에서는 광선고도보다 지형고도가 더 높다. 본 발명의 광선추종 알고리즘은 이 조건을 검출하여 목적점(330)의 검출에 이용한다. 도3에 도시된 바와 같이 광선(340)과 지형(320)은 복수의 교차점(330, 360, 370)을 가지고 있으나 본 발명의 광선추종 알고리즘에 의하면 올바른목적점(330)의 좌표를 얻을 수 있다.In FIG. 3, the light ray 340 connecting the focal point 310 and the destination point 330 starts at a predetermined altitude (point [0]) and follows the light ray 340 and is lowered by a predetermined increment 350. Go to. ([0], [1], [2], ...) Comparing light elevation with topographic elevation while following a ray, at point ([0]) to point ([3]), the light elevation is higher than the topographic elevation. Although high, the terrain elevation is higher than the light elevation at the next point [4] after passing through the destination point 330. The ray tracing algorithm of the present invention detects this condition and uses it for detection of the target point 330. As shown in FIG. 3, the ray 340 and the terrain 320 have a plurality of intersections 330, 360, and 370, but according to the ray tracking algorithm of the present invention, the coordinates of the correct target point 330 can be obtained. .

도4 내지 도6를 참조하여 본 발명에 따른 광선추종 알고리즘을 수학적으로 모델링한 예를 설명한다. 종래의 사진측량 기법에서와 같이 지구를 평면으로 가정하고 고도 변수(Z)의 조절을 통해 광선과 지표면과의 교차점을 결정한다면 모델링 작업은 용이한 반면 오차가 큰 문제가 있다. 따라서, 보다 정확한 결과를 얻기 위해서는 지구를 타원형으로 가정하여야 하며, 이에 본 명세서에서는 관측시스템 및 지구 타원체의 모든 비선형 특성을 모델링함에 있어서 지구중심 좌표계(Earth Centered of Rotation) 기준 프레임을 사용한다. 이 지구중심 좌표계에서는 원점은 지구중심이고, Z축은 북극이며, X축은 경도 0, 즉 영국의 그리니치 천문대의 방향이고, Y축은 오른손 법칙에 의해 경도 90도의 방향이다.An example of mathematically modeling a ray follower algorithm according to the present invention will be described with reference to FIGS. 4 to 6. As in the conventional photogrammetry, if the earth is assumed to be a plane and the intersection point between the ray and the surface is determined by adjusting the altitude variable (Z), modeling is easy but there is a big error. Therefore, in order to obtain more accurate results, the earth should be assumed to be elliptical, and in this specification, an Earth Centered of Rotation reference frame is used in modeling all nonlinear characteristics of the observation system and the ellipsoid of the earth. In this geocentric coordinate system, the origin is the Earth's center, the Z axis is the North Pole, the X axis is 0 longitude, the direction of the Greenwich Observatory in England, and the Y axis is 90 degrees longitude by the right hand rule.

먼저, 도4를 참조하여 본 발명에 따른 광선을 벡터방정식으로 표현한다. 도시된 바와 같이, 3차원 벡터 (xs, ys, zs)와 (xd, yd, zd)를 각각 초점의 위치를 나타내는 벡터 및 광선의 정규화된 방향벡터라고 가정하면, 광선의 벡터방정식은 수학식 1과 같이 표현된다.First, referring to FIG. 4, a light ray according to the present invention is represented by a vector equation. As shown, assuming that the three-dimensional vectors (x s , y s , z s ) and (x d , y d , z d ) are the vectors representing the position of the focus and the normalized direction vectors of the rays, respectively, The vector equation is expressed as in Equation 1.

여기서, 실수 r은 광선의 사이즈, 즉 위성(초점)으로부터 목표점까지의 거리를 결정하므로, 변수 r을 적절히 제어함으로써 광선을 추종할 수 있다.Here, the real number r determines the size of the light beam, that is, the distance from the satellite (focus) to the target point, so that the light ray can be followed by appropriately controlling the variable r.

본 발명의 광선추종 알고리즘에 따르면 광선을 추종해 나가는 각각의 지점에 대해서 지형고도를 얻어야 한다. 일반적으로, 수치지표모델은 위도(φ)와 경도(λ)에 의해 관리되므로, 광선 지점의 지구중심좌표(x, y, z)는 수학식 2와 같이 위도(φ), 경도(λ), 고도(h)에 대한 값으로 변환된다.According to the ray tracing algorithm of the present invention, a topographic altitude must be obtained for each point following the ray. In general, since the numerical indicator model is managed by the latitude (φ) and the longitude (λ), the geocentric coordinates (x, y, z) of the beam point are the latitude (φ), longitude (λ), Converted to a value for altitude h.

여기서, a, b, e는 각각 지구 타원체의 장반경(semi-major), 단반경(semi-minor), 그리고 이심률(eccentricity)이고, θ는 수학식 3과 같이 정의된다. 수학식 2에서 고도(h)는 전술한 광선고도에 해당한다.Here, a, b, and e are the semi-major, semi-minor, and eccentricity of the earth ellipsoid, respectively, and θ is defined as in Equation 3. In Equation 2, the height h corresponds to the above-described light altitude.

수학식 2 및 수학식 3에서 만일 수치지표모델에서 사용하는 데이터가 WGS-84 이외의 다른 측지기준에 기초하고 있다면, 측지기준을 변환하는 프로세스가 요구된다. 또한, 수치지표모델의 고도레벨이 지구 타원체면이 아니라 평균 해수면을 기준으로 한 것이라면, 지오이드(Geoid) 모델이 추가되어야 한다.In Equations 2 and 3, if the data used in the numerical indicator model are based on geodetic criteria other than WGS-84, a process of converting geodetic criteria is required. In addition, if the altitude level of the numerical model is based on the average sea level and not the ellipsoid surface, a geoid model should be added.

도5를 참조하여 본 발명에서 사용하는 광선추종 알고리즘을 다음과 같이 요약한다. 먼저, 단계(510)에서는 본 발명의 광선추종 알고리즘을 위한 초기조건을 설정한다. 초기조건의 하나로서 바람직하게는 광선 상에서 시작 지점에 대응하는 rmin값을 결정한다. 이 값은 바람직하게는 도6에 도시한 삼각기하학(triangular geometry)에 의해 수학식 4와 같이 결정된다.Referring to Fig. 5, the ray tracking algorithm used in the present invention is summarized as follows. First, in step 510, the initial conditions for the ray tracing algorithm of the present invention are set. As one of the initial conditions, the r min value corresponding to the starting point on the ray is preferably determined. This value is preferably determined as shown in equation (4) by the triangular geometry shown in FIG.

여기서, Hfocus는 초점의 고도값이고, Hmax는 수치지표모델의 고도 중에서 최대값, 즉 최대 고도값이며, θi는 지구 타원체에 대한 광선의 입사각이다. Hmax값의 결정은 사전 지식을 이용할 수도 있고 혹은 수치지표모델의 각 격자값(높이값)을 비교함으로써 구할 수도 있다. 수학식 4의 입사각(θi)이 90도인 경우에는 수치지표모델로부터 초기 투사점의 위도, 경도, 고도가 바로 얻어지므로 더 이상 광선추종 알고리즘을 진행할 필요가 없고, 90도가 아니라면 다음으로 진행한다.Here, H focus is the altitude value of the focus, H max is the maximum value, that is, the maximum altitude value of the altitude of the numerical indicator model, and θ i is the angle of incidence of the light ray on the earth ellipsoid. The determination of the H max value can be obtained by using prior knowledge or by comparing each grid value (height value) of the numerical indicator model. If the incidence angle θ i of Equation 4 is 90 degrees, since the latitude, longitude, and altitude of the initial projection point are directly obtained from the numerical indicator model, it is no longer necessary to proceed with the ray tracking algorithm.

또한, 단계(510)에서는 초기조건의 하나로서 바람직하게는 광선추종에 있어서 r의 증분치인 Δr(350)을 적절히 결정한다. 일반적으로 증분치(Δr)의 값이 작을수록 본 발명의 광선추종 알고리즘은 많은 계산량을 요구하고, 반면 증분치(Δr)의 값을 크게 설정하면 수치지표모델의 급격한 높이 불연속 지역을 놓칠 위험이 존재한다. 이런 의미에서, 증분치(Δr)의 값은 바람직하게는 수치지표모델 격자의 해상도로부터 수학식 5와 같이 결정된다. 다만, 구현에 따라서는 사전 지식이나 경험에 의해서 증분치(Δr)의 값을 정할 수도 있다.Further, in step 510, as one of the initial conditions, Δr 350, which is preferably an increment of r in ray tracing, is appropriately determined. In general, the smaller the value of the incremental value (Δr), the more the light-tracking algorithm of the present invention requires a large amount of calculation, while the larger the value of the incremental value (Δr), there is a risk of missing the sudden height discontinuity region of the numerical indicator model. do. In this sense, the value of the increment Δr is preferably determined from Equation 5 from the resolution of the numerical indicator model lattice. However, depending on the implementation, the incremental value Δr may be determined by prior knowledge or experience.

여기서, DDSM은 수치지표모델 격자의 해상도이고 입사각(θi)은 도6에 정의된 바와 같다.Here, D DSM is the resolution of the numerical indicator model lattice and the incident angle θ i is as defined in FIG. 6.

이어서, 단계(520)에서는 이번에 사용할 변수 r의 값을 결정한다. 처음 시작할 경우에는 r의 값은 바람직하게는 rmin으로 결정하고, 그렇지 않은 경우에는 수학식 6을 참조하여 후술하는 바와 같이 소정의 증분치(Δr)만큼 증가시켜 설정한다.Next, in step 520, the value of the variable r to be used is determined. In the first case, the value of r is preferably determined as r min , and in other cases, the value of r is increased by a predetermined increment Δr as described later with reference to Equation 6.

이어서, 단계(530)에서는 변수 r의 값으로부터 광선에서 현재의 지구중심좌표(x, y, z)를 결정하고, 이 값을 수학식 2에 대입하여 위도/경도/고도(φ, λ, h)를 구한다. 전술한 바와 같이, 단계(530)에서 계산되는 고도값(h)은 광선고도에 해당한다.Subsequently, in step 530, the current geocentric coordinates (x, y, z) are determined from the value of the variable r in the light beam, and the values are substituted into Equation (2) for latitude / longitude / altitude (φ, λ, h). ) As described above, the altitude value h calculated in step 530 corresponds to the light altitude.

이어서, 단계(540)에서는 단계(530)에서 구한 위도/경도(φ, λ)에 대응되는 지형고도(H)를 수치지표모델로부터 획득한다. 이 경우, 지표고도는 일반적으로 지구타원체면을 기준으로 한 값인데, 필요한 경우에는 지오이드를 이용한 변환을 이용한다.In operation 540, the terrain elevation H corresponding to the latitude / longitude φ and λ obtained in operation 530 is obtained from the numerical indicator model. In this case, the surface altitude is generally a value based on the ellipsoid plane, and if necessary, a transformation using a geoid is used.

단계(550)에서는, 단계(540)에서 구한 지형고도(H)와 단계(540)에서 구한 광선고도(h)를 비교하고 그 비교결과에 따라 적절히 분기한다. 먼저, 지형고도(H)가 광선고도(h)보다 작은 경우에는 전술한 단계(520)로 진행하여 변수 r을 재설정하고 전술한 단계(530??560)를 다시 수행하는데, 이는 아직 광선이 지표면보다 위에 있다고 판단하였기 때문이다. 반면, 지형고도(H)가 광선고도(h)보다 크거나 같은 경우에는 본 알고리즘에 따른 광선추종은 사실상 종료되는데, 이는 광선이 지표면과 최초로 교차하였음을 검출하였기 때문이다.In step 550, the topographical altitude H obtained in step 540 is compared with the light altitude altitude h obtained in step 540, and branches accordingly. First, if the terrain altitude H is less than the light altitude h, go to step 520 described above to reset the variable r and perform step 530 ?? 560 again, which indicates that the ray is still at ground surface. Because we judged that we are higher. On the other hand, when the terrain altitude H is greater than or equal to the light altitude h, the ray tracing according to the present algorithm is actually terminated because it has detected that the ray intersects the ground for the first time.

선택적인 소정의 후처리 단계(560)로서, 직접 모델링의 최종 결과(φ, λ, h)는 광선 상에서 이전 지점에서의 결과와 현재 지점에서의 결과를 적절히 이용함으로써 보다 정확한 값을 갖도록 조정할 수 있다. 일반적으로는 양 지점 사이의 고도값으로부터 인터폴레이션(interpolation)을 적절히 수행한다.As an optional predetermined post-processing step 560, the final results φ, λ, h of direct modeling can be adjusted to have more accurate values by appropriately using the results at the previous point and the results at the current point on the ray. . In general, interpolation is properly performed from an altitude value between both points.

전술한 단계(520)에서는 이번에 사용할 변수 r의 값을 결정하는데, 광선추종의 프로세스를 한번 수행할 때마다 광선 상에서 목적점의 위치는 단계(510)에서 정한 소정의 증분치만큼 수학식 6과 같이 아래로 이동하고, 이어서 본 발명에 따른 광선추종 알고리즘은 전술한 단계(530??560)를 다시 수행한다.In the above-described step 520, the value of the variable r to be used is determined at this time. Each time the ray tracking process is performed, the position of the target point on the ray is as shown in Equation 6 by the predetermined increment determined in the step 510. Moving down, the ray tracking algorithm according to the present invention then performs step 530 ?? 560 described above again.

본 발명의 목적점 지리좌표의 획득방법에 따르면 2차원의 영상좌표로부터 3차원의 지리좌표를 획득함(직접 모델링)에 있어서 종래기술의 광선추적 알고리즘에 따른 획득방법에서 발생하는 두 가지 문제점, 즉 무한반복 문제(도1[b])와 오지점 수렴 문제(도1[c])를 해결할 수 있는 장점이 있다.According to the method for obtaining geographic coordinates of the present invention, two problems that occur in the acquisition method according to the conventional ray tracing algorithm in acquiring three-dimensional geographic coordinates from two-dimensional image coordinates (direct modeling), namely There is an advantage that can solve the infinite repetition problem (Fig. 1 [b]) and the point convergence problem (Fig. 1 [c]).

Claims (10)

관측초점과 관측 목적점을 연결하는 광선을 통해 2차원 영상좌표로부터 상기 관측 목적점의 3차원 지리좌표를 획득하는 방법에 있어서,In the method for obtaining the three-dimensional geographic coordinates of the observation point from the two-dimensional image coordinates through the light beam connecting the observation focus point and the observation point, 지리좌표 탐색의 초기조건을 설정하는 제1 단계; 상기 광선이 상기 관측 목적점을 교차하는 지점을 반복적으로 탐색하여 상기 교차지점을 획득하는 제2 단계; 및 상기 교차지점으로부터 상기 관측 목적점의 지리좌표를 계산하는 제3 단계를 포함하여 구성되고,A first step of setting an initial condition of geographic coordinate search; A second step of repeatedly searching for a point at which the ray intersects the observation target point to obtain the intersection point; And a third step of calculating a geographical coordinate of the observation target point from the intersection point. 상기 제2 단계는, 상기 광선 상에서 특정 추종지점을 선택하고 상기 선택된 추종지점의 3차원 좌표를 결정하는 제2a 단계; 상기 추종지점의 좌표에 대응하는 상기 광선에 대한 광선고도(h)를 결정하는 제2b 단계; 상기 추종지점의 좌표에 대응하는 상기 추종지점에 대한 지형고도(H)를 결정하는 제2c 단계; 및 상기 광선고도와 상기 지형고도를 비교하여 상기 지형고도가 상기 광선고도 이상이면 상기 교차지점을 획득한 것으로 처리하고 그렇지 않으면 상기 제2a 단계로 진행하여 반복 탐색이 수행되도록 하는 제2d 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 관측 목적점의 지리좌표 획득방법.The second step may include: selecting a specific tracking point on the ray and determining 3D coordinates of the selected tracking point; Determining a light ray elevation h for the light ray corresponding to the coordinate of the tracking point; Determining a topographic elevation (H) for the tracking point corresponding to the coordinate of the tracking point; And a second step of comparing the light elevation with the topographical altitude if the topographical elevation is equal to or greater than the light altitude, and processing the acquired intersection point; otherwise, proceeding to step 2a to perform the repetitive search. Method of obtaining geographic coordinates of the observation point, characterized in that the configuration. 삭제delete 제1항에 있어서, 상기 광선은 벡터방정식The method of claim 1, wherein the light ray is a vector equation [여기서, r은 상기 광선 상의 추종지점을 결정하는 변수; (xd, yd, zd)는 상기 광선의 방향벡터; (xs, ys, zs)는 상기 관측초점의 위치]으로 나타내고, 상기 제1 단계 초기조건의 설정은 상기 변수 r의 초기값(r0)과 증분치(Δr)를 수학식[Where r is a variable for determining a tracking point on said ray; (x d , y d , z d ) are the direction vectors of the rays; (x s , y s , z s ) is the position of the observation focal point], and the setting of the first stage initial condition is based on the initial value (r 0 ) and the increment value (Δr) of the variable r. r0= F1(Hfocus, Hmax, θi)r 0 = F 1 (H focus , H max , θ i ) Δr = F2(DDSM, θi)Δr = F 2 (D DSM , θ i ) [여기서, Hfocus는 상기 관측초점의 고도; Hmax는 상기 관측 목적점에 대한 수치지표모델의 고도 중 최대값; DDSM은 상기 관측 목적점에 대한 수치지표모델 격자의 해상도; θi는 상기 광선의 지구 타원체에 대한 입사각]에 따라 설정하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 관측 목적점의 지리좌표 획득방법.[Wherein H focus is the altitude of the observation focal point; H max is the maximum value of the altitude of the numerical indicator model for the observation point; D DSM is the resolution of the numerical model grid for the observation point; [theta] i is set according to the incident angle of the light to the ellipsoid of the earth]. 제3항에 있어서, 상기 변수 r의 초기값과 증분치는 각각 수학식The method of claim 3, wherein the initial value and the increment value of the variable r are respectively 에 따라 설정되는 것을 특징으로 하는 관측 목적점의 지리좌표 획득방법.Method of obtaining geographic coordinates of the observation point, characterized in that set according to. 삭제delete 삭제delete 제3항에 있어서, 상기 제2a 단계는 변수 r의 이전 값에 상기 증분치를 가산하여 변수 r의 현재 값을 결정하고 상기 변수 r의 현재 값을 상기 광선의 벡터방정식에 대입하여 상기 추종지점의 지구중심좌표(x, y, z)를 결정하여 수행되고, 상기 제2b 단계는 상기 추종지점의 지구중심좌표를 수학식4. The method of claim 3, wherein the step 2a adds the increment value to the previous value of the variable r to determine the current value of the variable r and substitutes the current value of the variable r into the vector equation of the ray to follow the earth of the following point. The center coordinates (x, y, z) are determined and the step 2b is performed by calculating the geocentric coordinates of the following point. [여기서, a, b, e는 각각 지구 타원체의 장반경, 단반경, 이심률; θ는[Where a, b, and e are the major, minor, and eccentric ratios of the ellipsoids of the earth, respectively; θ is ]에 대입하여 상기 추종지점의 위도(φ)와 경도(λ)와 광선고도(h)를 계산하여 수행되며, 상기 제2c 단계는 상기 계산된 위도와 경도를 상기 관측 목적점에 대한 수치지표모델에 대입하여 상기 추종지점에 대한 지형고도(H)를 결정하여 수행되는 것을 특징으로 하는 관측 목적점의 지리좌표 획득방법. ] To calculate the latitude (φ), the longitude (λ) and the light altitude (h) of the following point, and the step 2c is a numerical index model for the observed point. Geographical coordinates acquisition method of the target point of observation, characterized in that performed by determining the terrain altitude (H) for the tracking point by substituting to. 제3항에 있어서, 상기 제3 단계는 변수 r의 현재 값을 상기 광선의 벡터방정식에 대입하여 상기 추종지점의 지구중심좌표를 계산하고, 상기 계산된 지구중심좌표 값을 상기 관측 목적점의 지리좌표로 결정하는 것을 특징으로 하는 관측 목적점의 지리좌표 획득방법.4. The method of claim 3, wherein the third step substitutes the current value of the variable r into the vector equation of the ray to calculate the geocentric coordinates of the following point, and calculates the geocentric coordinates of the observed point. Method of obtaining geographic coordinates of an observation point, characterized in that determined by the coordinates. 제3항에 있어서, 상기 제3 단계는 변수 r의 현재 값과 바로 이전 값을 상기 광선의 벡터방정식에 각각 대입하여 각각에 대한 지구중심좌표 값을 계산하고, 상기 계산된 두 결과를 인터폴레이션 처리하여 상기 관측 목적점의 지리좌표를 계산하는 것을 특징으로 하는 관측 목적점의 지리좌표 획득방법.4. The method of claim 3, wherein the third step substitutes the current value and the immediately previous value of the variable r into the vector equation of the ray, respectively, and calculates the geocentric coordinate values for each, and interpolates the two calculated results. And obtaining a geographical coordinate of the observation target point. 제1항, 제3항, 제4항, 제7항 내지 제9항 중 어느 하나의 항에 따른 관측 목적점의 지리좌표 획득방법을 구현하는 프로그램을 기록한 컴퓨터로 판독가능한 정보기록매체.A computer-readable information recording medium having recorded thereon a program that implements a method for acquiring a geographical coordinate of an objective point for observation according to any one of claims 1, 3, 4, and 7-9.
KR10-2002-0032722A 2002-06-12 2002-06-12 Method for obtaining the geometry coordinate of a target point KR100467466B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2002-0032722A KR100467466B1 (en) 2002-06-12 2002-06-12 Method for obtaining the geometry coordinate of a target point

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2002-0032722A KR100467466B1 (en) 2002-06-12 2002-06-12 Method for obtaining the geometry coordinate of a target point

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20030095496A KR20030095496A (en) 2003-12-24
KR100467466B1 true KR100467466B1 (en) 2005-01-24

Family

ID=32386713

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR10-2002-0032722A KR100467466B1 (en) 2002-06-12 2002-06-12 Method for obtaining the geometry coordinate of a target point

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100467466B1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111241224A (en) * 2020-01-10 2020-06-05 福瑞泰克智能系统有限公司 Method, system, computer device and storage medium for target distance estimation

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000019954A (en) * 1998-07-01 2000-01-21 Nissan Motor Co Ltd Stereoscopic topographic display device
KR20000023621A (en) * 1997-05-09 2000-04-25 하기와라 가즈토시 Map database device, map displaying device and recording medium having and using height data efficiently
JP2000322593A (en) * 1999-05-12 2000-11-24 Denso Corp Map display device
KR20030088563A (en) * 2002-05-13 2003-11-20 조우니테크 주식회사 Fabricating method of cubic map for mountains

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20000023621A (en) * 1997-05-09 2000-04-25 하기와라 가즈토시 Map database device, map displaying device and recording medium having and using height data efficiently
JP2000019954A (en) * 1998-07-01 2000-01-21 Nissan Motor Co Ltd Stereoscopic topographic display device
JP2000322593A (en) * 1999-05-12 2000-11-24 Denso Corp Map display device
KR20030088563A (en) * 2002-05-13 2003-11-20 조우니테크 주식회사 Fabricating method of cubic map for mountains

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111241224A (en) * 2020-01-10 2020-06-05 福瑞泰克智能系统有限公司 Method, system, computer device and storage medium for target distance estimation

Also Published As

Publication number Publication date
KR20030095496A (en) 2003-12-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107316325B (en) Airborne laser point cloud and image registration fusion method based on image registration
KR100912715B1 (en) Method and apparatus of digital photogrammetry by integrated modeling for different types of sensors
JP6775969B2 (en) Information processing equipment, information processing methods, and programs
US20020164067A1 (en) Nearest neighbor edge selection from feature tracking
WO2018061010A1 (en) Point cloud transforming in large-scale urban modelling
CN107527382B (en) Data processing method and device
CN113050116B (en) Robot positioning method, apparatus, robot, and readable storage medium
KR102275572B1 (en) Method and apparatus for matching 3-dimensional geographic information using heterogeneous altitude aerial images
JP6860620B2 (en) Information processing equipment, information processing methods, and programs
CN113393577B (en) Oblique photography terrain reconstruction method
CN111400830A (en) Machining and calibrating method and device for three-dimensional blank workpiece
JP2020008802A (en) Three-dimensional map generation device and three-dimensional map generation method
Dold Extended Gaussian images for the registration of terrestrial scan data
CN116758234A (en) Mountain terrain modeling method based on multipoint cloud data fusion
CN114255285B (en) Video and urban information model three-dimensional scene fusion method, system and storage medium
KR102159134B1 (en) Method and system for generating real-time high resolution orthogonal map for non-survey using unmanned aerial vehicle
CN111260712B (en) Depth estimation method and device based on refocusing polar line graph neighborhood distribution
JP6991700B2 (en) Information processing equipment, information processing method, program
KR100467466B1 (en) Method for obtaining the geometry coordinate of a target point
JP7347696B2 (en) Training device, control method, and program
CN114608540A (en) Measurement network type determining method of digital photogrammetric system
CN113421292A (en) Three-dimensional modeling detail enhancement method and device
CN116704138B (en) Method and device for establishing oblique photography three-dimensional model
KR102602147B1 (en) Method and apparatus for rendering lidar data usning cyclegan
JPS6280768A (en) Stereoscopic image processing system

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20121211

Year of fee payment: 9

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140103

Year of fee payment: 10

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20141216

Year of fee payment: 11

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20151222

Year of fee payment: 12

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170103

Year of fee payment: 13

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20171226

Year of fee payment: 14

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20181122

Year of fee payment: 15

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20191119

Year of fee payment: 16