KR100493809B1 - Coordinate Transformation Method of Three-Dimension Image and Data Points Using Reference Coordinate - Google Patents

Coordinate Transformation Method of Three-Dimension Image and Data Points Using Reference Coordinate Download PDF

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KR100493809B1 KR10-2002-0040950A KR20020040950A KR100493809B1 KR 100493809 B1 KR100493809 B1 KR 100493809B1 KR 20020040950 A KR20020040950 A KR 20020040950A KR 100493809 B1 KR100493809 B1 KR 100493809B1
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Abstract

대상물의 3차원 영상 및 측점들로부터 지구표면에서의 방위각과 방향 등에 관한 정보를 얻을 수 있도록, 수준계가 설치되는 수평판과 나침반이 설치되는 진북판으로 이루어지는 기준좌표대와, 대상물 및 수평판과 진북판에 대한 측량을 행하는 레이저스캐너와, 측정한 대상물의 3차원 위치정보를 이용하여 3차원 영상을 구현하고 기준좌표계를 이용하여 3차원 영상 및 측점을 좌표변환하는 컴퓨터를 포함하는 기준좌표계를 이용한 3차원 영상 및 측점의 좌표변환시스템을 제공한다.A reference coordinate table consisting of a horizontal plate on which a level gauge is installed and a true north plate on which a compass is installed so that information about the azimuth and direction on the earth's surface can be obtained from the three-dimensional image and points of the object, 3 using a reference coordinate system including a laser scanner for surveying a plate, and a computer for realizing a 3D image using the 3D position information of the measured object and transforming the 3D image and a point using a reference coordinate system. Provides coordinate transformation system of dimensional image and point.

또 수준계가 설치되는 수평판과 나침반이 설치되는 진북판으로 이루어지는 기준좌표대를 측량하고자 하는 대상물과 근접한 위치에 설치하고, 기준좌표대의 수평판을 수평면으로 맞추고 진북판을 진북방향과 일치하도록 위치맞춤을 행하고, 레이저스캐너를 소정의 각도로 회전시키면서 대상물의 각 측점 및 수평판과 진북판의 3차원 위치정보를 수집하고, 컴퓨터로 각 측점에 대한 3차원 위치정보를 이용하여 대상물의 3차원 영상을 구현하고 수평판 및 진북판의 위치정보를 이용하여 기준좌표계를 설정하고 대상물의 3차원 영상 및 측점을 좌표변환하는 과정으로 이루어지는 기준좌표계를 이용한 3차원 영상 및 측점의 좌표변환방법을 제공한다.In addition, the reference frame consisting of a horizontal plate on which a level gauge is installed and a true north plate on which a compass is installed is installed at a position close to the object to be surveyed. And collecting the three-dimensional position information of each point and the horizontal plate and the true north plate of the object while rotating the laser scanner at a predetermined angle, and using the computer to generate the three-dimensional image of the object using the three-dimensional position information of each point. The present invention provides a coordinate transformation method of a three-dimensional image and a station using a reference coordinate system, which consists of a process of setting a reference coordinate system using position information of the horizontal plate and the true north plate, and transforming the three-dimensional image and the station of the object.

Description

기준좌표계를 이용한 3차원 영상 및 측점의 좌표변환방법 {Coordinate Transformation Method of Three-Dimension Image and Data Points Using Reference Coordinate}Coordinate Transformation Method of Three-Dimension Image and Data Points Using Reference Coordinate}

본 발명은 기준좌표계를 이용한 3차원 영상 및 측점의 좌표변환시스템 및 그 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 대상물에 레이저를 주사하여 측정할 때에 기준좌표값을 함께 측정하므로 각 측점의 3차원 위치정보를 3차원 영상으로 구현한 다음 이를 기준좌표계로 좌표변환할 수 있는 기준좌표계를 이용한 3차원 영상 및 측점의 좌표변환시스템 및 그 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a three-dimensional image and a coordinate transformation system and method of the station using a reference coordinate system, and more particularly, three-dimensional position information of each point because the reference coordinate values are measured together when measuring by scanning a laser on the object The present invention relates to a coordinate transformation system and method for a three-dimensional image and a point using a reference coordinate system capable of implementing a three-dimensional image and then transforming the coordinate into a reference coordinate system.

일반적으로 레이저를 이용하여 대상물(건물, 도로의 사면, 암반의 절리면 등)의 3차원 위치를 측정하는 경우에는 다양한 방법을 사용하며, 대표적으로는 대상물에 주사된 레이저빔이 반사되어 돌아오는 빛과의 간섭여부를 이용하여 측정하는 방법, 주사되는 원래의 빛과 반사되어 돌아오는 빛과의 위상차를 이용하여 측정하는 방법, 펄스광을 이용하여 그 펄스가 대상물에 반사되어 돌아오는 반사펄스를 측정하는 방법 등이 사용된다.In general, various methods are used to measure a three-dimensional position of an object (buildings, slopes, rock joints, etc.) using lasers. Method to measure by using interference of light, method to measure by using the phase difference between original light to be reflected and returning light, and to measure reflected pulse that is reflected back to the object by using pulsed light Method and the like.

종래의 레이저를 이용한 측정방법에 있어서는 레이저 측정기로부터 대상물까지의 거리에 대한 값은 정밀하게 측정이 가능하지만, 대상물과 지구상의 수평면 및 진북방향과의 관계는 알 수 없다. 즉 대상물의 각 측점(측정점)으로부터 레이저 측정기까지의 거리 및 각, 이웃하는 측정점 사이의 거리 및 각 등에 대한 정보는 정밀하게 얻을 수 있지만, 각 측점들이 지표면에서의 수평 및 방위 등의 방향에 대한 정보는 얻을 수 없다. In the conventional laser measuring method, the value of the distance from the laser measuring device to the object can be measured precisely, but the relationship between the object and the horizontal plane on the earth and the true north direction is unknown. That is, information about the distance and angle between each measuring point (measurement point) of the object and the laser measuring device, the distance and angle between neighboring measuring points can be obtained precisely, but the information about the direction such as horizontal and azimuth on the ground surface Can not get.

예를 들면 대상물이 도로의 사면에 위치한 암반의 절리면인 경우에 레이저 측정기로부터 각 측점까지의 거리와 측점 사이의 거리에 대한 측정값은 얻을 수 있지만, 암반 절리면의 주향과 경사에 대한 정보는 얻을 수 없다.For example, if the object is a joint of a rock on a slope of the road, measurements of the distance from the laser meter to each station and the distance between the stations can be obtained, but information about the perimeter and slope of the rock joint may be obtained. none.

본 발명은 이러한 점에 착안하여 수평 및 방위에 대한 정보를 제공하는 기준좌표계를 사용하므로 레이저를 이용하여 측정한 각 측점에 대한 3차원 위치정보를 이용하여 대상물의 3차원 영상을 구현한 다음 이를 기준좌표계에 맞추어 좌표변환하는 것이 가능한 기준좌표계를 이용한 3차원 영상 및 측점의 좌표변환시스템 및 그 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention uses a reference coordinate system that provides information on the horizontal and azimuth by focusing on these points, so that the three-dimensional image of the object is implemented by using three-dimensional position information of each point measured using a laser It is an object of the present invention to provide a coordinate transformation system and method for a three-dimensional image and a station using a reference coordinate system capable of coordinate transformation in accordance with a coordinate system.

본 발명이 제안하는 기준좌표계를 이용한 3차원 영상 및 측점의 좌표변환시스템은 수준계가 설치되는 수평판과 나침반이 설치되는 진북판으로 이루어지고 대상물에 근접된 위치에 설치되는 기준좌표대와, 소정의 각도로 회전하면서 레이저빔을 주사하고 대상물 및 상기한 수평판과 진북판에서 반사되는 빛을 수광하여 측량을 행하는 레이저스캐너와, 상기한 레이저스캐너를 안정적으로 지지하는 지지대와, 상기한 레이저스캐너에서 측정한 대상물의 3차원 위치정보를 이용하여 대상물의 3차원 영상을 구현하고 상기한 수평판 및 진북판의 위치정보를 이용하여 설정하는 기준좌표계를 이용하여 상기한 대상물의 3차원 영상 및 측점을 좌표변환하는 컴퓨터를 포함하여 이루어진다.The coordinate transformation system of the three-dimensional image and the point using the reference coordinate system proposed by the present invention consists of a horizontal plate on which the level gauge is installed and a true north plate on which the compass is installed, and a reference coordinate table installed at a position close to the object, and A laser scanner that scans a laser beam while rotating at an angle and receives and reflects light reflected from the object and the horizontal and true north plates; a support for stably supporting the laser scanner; and a measurement with the laser scanner Coordinate transformation of the three-dimensional image and the point of the object using a reference coordinate system that implements the three-dimensional image of the object by using the three-dimensional position information of one object and sets the position information of the horizontal and true north plates. That is done including the computer.

상기한 지지대와 기준좌표대는 굴곡이 있는 지형에서도 안정적으로 지지할 수 있도록 삼각대로 구성한다.The support and the reference frame is configured as a tripod to be able to stably support even in curved terrain.

그리고 본 발명이 제안하는 기준좌표계를 이용한 3차원 영상 및 측점의 좌표변환방법은 수준계가 설치되는 수평판과 나침반이 설치되는 진북판으로 이루어지는 기준좌표대를 측량하고자 하는 대상물과 근접한 위치에 설치하고, 기준좌표대의 수평판을 수평면으로 맞추고 진북판을 진북방향과 일치하도록 위치맞춤을 행하고, 레이저스캐너를 소정의 각도로 회전시키면서 레이저빔을 대상물 및 기준좌표대의 수평판과 진북판에 주사하고 대상물 및 상기한 수평판과 진북판에서 반사되는 빛을 수광하여 대상물의 각 측점에 대한 3차원 위치정보 및 상기한 수평판과 진북판의 위치정보를 수집하고, 컴퓨터로 상기한 각 측점에 대한 3차원 위치정보를 이용하여 임의의 좌표계로 대상물의 3차원 영상 및 각 측점애 대한 이미지를 구현하고 상기한 수평판과 진북판의 위치정보를 이용하여 기준좌표계를 설정하고 대상물의 3차원 영상 및 측점을 기준좌표계로 좌표변환하는 과정으로 이루어진다.And the coordinate transformation method of the three-dimensional image and the point using the reference coordinate system proposed by the present invention is installed in a position close to the object to be measured, the reference coordinate table consisting of a horizontal plate installed with a level gauge and a true north plate installed with a compass, Align the horizontal plate of the reference frame to the horizontal plane and position the true north plate to match the true north direction, scan the laser beam on the horizontal plate and true north plate of the object and the reference coordinate table while rotating the laser scanner at a predetermined angle. Receives the light reflected from one horizontal plate and true north plate, collects the three-dimensional position information of each point of the object and the position information of the horizontal plate and true north plate, and the three-dimensional position information of each point by computer The 3D image of the object and the image of each point in the arbitrary coordinate system are implemented using Using the location information of bukpan set a reference coordinate system, and comprises a process of coordinate conversion of the three-dimensional image of the object station and the reference coordinate system.

다음으로 본 발명에 따른 기준좌표계를 이용한 3차원 영상 및 측점의 좌표변환시스템 및 그 방법의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.Next, a preferred embodiment of the coordinate transformation system and method for a three-dimensional image and a station using a reference coordinate system according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

먼저 본 발명에 따른 기준좌표계를 이용한 3차원 영상 및 측점의 좌표변환시스템의 일실시예는 도 1∼도 3에 나타낸 바와 같이, 수준계(13)가 설치되는 수평판(12)과 나침반(15)이 설치되는 진북판(14)으로 이루어지고 대상물(2)에 근접된 위치에 설치되는 기준좌표대(10)와, 소정의 각도로 회전하면서 레이저빔을 주사하고 대상물(2) 및 상기한 수평판(12)과 진북판(14)에서 반사되는 빛을 수광하여 측량을 행하는 레이저스캐너(20)와, 상기한 레이저스캐너(20)를 안정적으로 지지하는 지지대(30)와, 상기한 레이저스캐너(20)에서 측정한 대상물(2)의 3차원 위치정보를 이용하여 대상물(2)의 3차원 영상을 구현하고 상기한 수평판(12) 및 진북판(14)의 위치정보를 이용하여 설정하는 기준좌표계를 이용하여 상기한 대상물(2)의 3차원 영상 및 측점을 좌표변환하는 컴퓨터(40)를 포함하여 이루어진다.First, an embodiment of the coordinate transformation system of a three-dimensional image and a station using a reference coordinate system according to the present invention, as shown in Figs. The reference coordinate table 10, which is composed of a true north plate 14, which is installed), is installed at a position proximate to the object 2, and scans the laser beam while rotating at a predetermined angle. The laser scanner 20 which receives and reflects the light reflected by the flat plate 12 and the true north board 14, the support stand 30 which stably supports the said laser scanner 20, The said laser scanner ( Standard for implementing a three-dimensional image of the object (2) using the three-dimensional position information of the object (2) measured in 20) and set using the position information of the horizontal plate 12 and true north plate (14) Computer (4) for coordinate transformation of the three-dimensional image and the point of the object (2) using a coordinate system 0), including.

상기한 기준좌표대(10)에는 굴곡이 있는 지형에서도 안정된 상태로 설치할 수 있도록 3개의 다리(16)를 설치한다.The reference coordinate table 10 is provided with three legs 16 to be installed in a stable state even in a curved terrain.

상기한 3개의 다리(16)는 길이를 변경시킬 수 있도록 구성하며, 서로의 각도를 변경시키는 것도 가능하도록 구성하는 것이, 필요에 따라 다양하게 변화시켜 대응하는 것이 가능하므로 바람직한다.The three legs 16 are configured so that the length can be changed, and it is preferable that the three legs 16 can be configured so as to be able to change the angle of each other, so that various changes can be made as necessary to correspond.

상기한 3개의 다리(16)는 일반적으로 카메라나 측량기구 등에 많이 사용하는 삼각대의 구성을 이용하여 실시하는 것이 가능하므로 상세한 설명은 생략한다.Since the three legs 16 can be implemented using a tripod which is generally used for a camera, a surveying instrument, or the like, the detailed description thereof will be omitted.

그리고 상기한 기준좌표대(10)의 수평판(12)과 진북판(14)의 이웃하는 한쪽 모서리에는 수직판(19)을 설치하여 수평판(12)과 진북판(14)의 위치가 구조적으로 안정된 상태를 유지하도록 구성하는 것이 바람직하다.In addition, a vertical plate 19 is installed at one adjacent edge of the horizontal plate 12 and the true north plate 14 of the reference coordinate table 10 so that the position of the horizontal plate 12 and the true north plate 14 is structural. It is preferable to configure so as to maintain a stable state.

상기한 진북판(14)에 설치하는 나침반(15)은 진북판(14)의 방향을 진북(도북)에 정확하게 일치시키기 위한 것으로, 진북판(14)의 윗면에는 나침반(15)의 N극 및/또는 S극의 일치여부를 확인할 수 있는 표시를 형성하는 것이 바람직하다.The compass 15 installed on the true north board 14 is for precisely matching the direction of the true north board 14 to the true north (dobuk). The north side of the true north board 14 has an N pole and It is desirable to form a display that can confirm whether or not the S poles coincide.

상기한 수평판(12)에 설치하는 수준계(13)는 수평판(14)의 수평여부를 정확하게 맞추기 위한 것으로, 도 3에 나타낸 바와 같이 직각을 이루는 2개의 직선형상으로 구성하는 것도 가능하고, 도 4에 나타낸 바와 같이 십자표시가 있는 원형상으로 구성하는 것도 가능하다.The level gauge 13 installed on the horizontal plate 12 is for precisely adjusting the horizontal level of the horizontal plate 14, and may be configured as two straight lines formed at right angles as shown in FIG. As shown in FIG. 4, it is also possible to comprise a circular shape with a cross mark.

상기한 지지대(30)는 도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 굴곡이 있는 지형에서도 안정적으로 레이저스캐너(20)를 지지할 수 있도록 삼각대형상으로 구성한다.1 and 2, the support 30 is configured in a tripod shape so as to stably support the laser scanner 20 even in curved terrain.

상기한 지지대(30)는 도 1에 나타낸 바와 같이 수평상태로 레이저스캐너(20)를 위치시키는 것도 가능하고, 도 2에 나타낸 바와 같이 수직상태로 레이저스캐너(20)를 지지하는 것이 가능하도록, 각도를 변경시키는 것이 가능하게 구성하는 것이 바람직하다.The support 30 may be positioned to position the laser scanner 20 in a horizontal state as shown in FIG. 1, and may support the laser scanner 20 in a vertical state as shown in FIG. 2. It is desirable to configure so that it is possible to change.

상기한 지지대(30)는 상기한 레이저스캐너(20)를 회전가능하게 지지하는 축지지부(32)와, 상기한 축지지부(32)의 밑면에 설치되는 제1브라켓(33)과, 상기한 제1브라켓(33)과 소정의 각도로 변화시키는 것이 가능하도록 연결되는 제2브라켓(34)과, 상기한 제2브라켓(34)의 밑면에 설치되는 3개의 다리(36)로 이루어진다.The support 30 has an axial support 32 for rotatably supporting the laser scanner 20, a first bracket 33 installed on the bottom of the axial support 32, and the first The second bracket 34 is connected to the first bracket 33 so as to be changed at a predetermined angle, and three legs 36 are provided on the bottom surface of the second bracket 34.

상기한 지지대(30)의 제1브라켓(33)과 제2브라켓(34)은 일정 각도(예를 들면 0.1°단위, 0.5°단위, 1°단위 또는 5°단위 등)단위로 각도를 변경시킨 다음 위치를 고정할 수 있도록 구성한다.The first bracket 33 and the second bracket 34 of the support 30 are changed angle by a predetermined angle (for example, 0.1 ° unit, 0.5 ° unit, 1 ° unit or 5 ° unit, etc.) Configure to fix the next position.

상기한 지지대(30)의 제1브라켓(33)과 제2브라켓(34)의 각도는 최대 90°까지 변경가능하게 구성한다.The angle of the first bracket 33 and the second bracket 34 of the support 30 is configured to be changed up to 90 °.

상기한 지지대(30)의 제1브라켓(33)과 제2브라켓, 3개의 다리(36) 등의 구성은 일반적으로 카메라 또는 측량기구의 삼각대에 사용하는 구성을 이용하여 실시하는 것이 가능하므로 상세한 설명은 생략한다.Since the configuration of the first bracket 33, the second bracket, the three legs 36 and the like of the support 30 can be generally performed using a configuration used for a tripod of a camera or a surveying instrument, a detailed description will be given. Is omitted.

상기한 레이저스캐너(20)는 예를 들면 320°회전가능하게 구성되고, 레이저빔을 주사하는 레이저부(22)와, 반사되어 돌아오는 빛을 수광하는 수광부(24)와, 레이저빔을 주사할 때에 대상물(2)의 촬영을 행하는 카메라부(26)를 포함하여 이루어진다.The laser scanner 20 is rotatable, for example, by 320 °, and includes a laser unit 22 for scanning a laser beam, a light receiving unit 24 for receiving reflected light, and a laser beam for scanning. It comprises a camera unit 26 for photographing the object (2) at the time.

상기에서 레이저부(22)의 미러(mirror)(도면에 나타내지 않음) 및/또는 카메라부(26)의 렌즈(도면에 나타내지 않음)를 소정의 각도(예를 들면 46°정도)로 회전하도록 구성하면, 레이저스캐너(20)가 320°회전하면서 다시 좌우로 46°회전하므로, 구의 일부를 이루는 면적에 대하여 폭넓게 레이저를 주사하는 것이 가능하고 선이 아닌 면에 대하여 측량하는 것이 가능하다.The mirror (not shown) of the laser unit 22 and / or the lens (not shown) of the camera unit 26 are configured to rotate at a predetermined angle (for example, about 46 °). In this case, since the laser scanner 20 rotates again by 46 ° to the left and right while rotating 320 °, it is possible to scan the laser widely with respect to the area constituting a part of the sphere, and to survey the non-line surface.

그리고 상기한 지지대(30)의 제1브라켓(33)과 제2브라켓(34) 사이의 각도를 조절하는 것에 의하여 1개의 지점에 고정된 상태에서 보다 넓은 면적을 측량하는 것이 가능하다.And by adjusting the angle between the first bracket 33 and the second bracket 34 of the support 30 it is possible to survey a larger area in a fixed state at one point.

상기한 카메라부(26)는 CCD 카메라를 이용하여 이루어진다.The camera unit 26 is made using a CCD camera.

상기한 레이저스캐너(20)는 다양한 방식으로 구성하여 사용하는 것이 가능하며, 기본적인 구성은 일반적인 레이저 측정방법에서 사용하는 다양한 시스템을 적용하여 실시하는 것이 가능하므로, 구체적인 구성에 대한 설명은 생략한다.The laser scanner 20 can be configured and used in various ways, and since the basic configuration can be implemented by applying various systems used in a general laser measuring method, a detailed description of the configuration will be omitted.

그리고 본 발명에 따른 기준좌표계를 이용한 3차원 영상 및 측점의 좌표변환방법의 일실시예는 도 5∼도 11에 나타낸 바와 같이, 수준계(13)가 설치되는 수평판(12)과 나침반(15)이 설치되는 진북판(14)으로 이루어지는 기준좌표대(10)를 측량하고자 하는 대상물(2)과 근접한 위치에 설치하고, 기준좌표대(10)의 수평판(12)을 수평면으로 맞추고 진북판(14)을 진북방향과 일치하도록 위치맞춤을 행하고, 레이저스캐너(20)를 소정의 각도(예를 들면 320°×46°×90°)로 회전시키면서 레이저빔을 대상물(2) 및 기준좌표대(10)의 수평판(12)과 진북판(14)에 주사하고 대상물(2) 및 상기한 수평판(12)과 진북판(14)에서 반사되는 빛을 수광하여 대상물(2)의 각 측점에 대한 3차원 위치정보 및 상기한 수평판(12)과 진북판(14)의 위치정보를 수집하고, 컴퓨터(40)로 상기한 각 측점에 대한 3차원 위치정보를 이용하여 대상물(2)의 3차원 영상 및 각 측점의 이미지를 구현하고 상기한 수평판(12)과 진북판(14)의 위치정보를 이용하여 기준좌표계를 설정하고 대상물(2)의 3차원 영상 및 측점을 기준좌표계로 좌표변환하는 과정으로 이루어진다.And one embodiment of the coordinate transformation method of the three-dimensional image and the point using the reference coordinate system according to the present invention, as shown in Figs. 5 to 11, the horizontal plate 12 and the compass 15, the level gauge 13 is installed ) Is installed in a position close to the object (2) to be surveyed, the reference coordinate table 10 consisting of a true north plate 14 is installed, the horizontal plate 12 of the reference coordinate table 10 to the horizontal plane and true north plate Position the laser beam 14 so as to coincide with the true north direction, and rotate the laser scanner 20 at a predetermined angle (for example, 320 ° × 46 ° × 90 °) to move the laser beam to the object 2 and the reference coordinate table. Scanning to the horizontal plate 12 and true north plate 14 of (10) and receiving the light reflected from the object (2) and the horizontal plate 12 and true north plate 14 to each point of the object (2) Collects three-dimensional positional information about and the positional information of the horizontal plate 12 and the true north board 14, and the computer 40 The 3D image and the image of each point are implemented using the 3D position information, and the reference coordinate system is set using the position information of the horizontal plate 12 and the true north plate 14, and the object (2). Coordinate transformation of the 3D image and the point of reference to the reference coordinate system.

상기에서 기준좌표대(10)의 수평판(12)에 설치된 수준계(13)를 이용하여 수평을 맞추면서 3개로 이루어진 다리(16)의 높이 및 각도를 조절하여 설정된 기준위치로 수평판(12)을 위치맞춤한다.The horizontal plate 12 is set to a reference position set by adjusting the height and angle of the three legs 16 while leveling by using the level gauge 13 installed on the horizontal plate 12 of the reference coordinate table 10 above. Position it.

그리고 상기한 진북판(14)에 설치된 나침반(15)을 이용하여 진북판(14)의 방향을 진북(도북)방향으로 위치맞춤한다.Then, using the compass 15 installed in the true north plate 14, the direction of the true north plate 14 is positioned in the true north (dobuk) direction.

즉 상기한 기준좌표대(10)를 도 6에 나타낸 바와 같이 대상물(2)에 근접한 위치에 설치하고 수평판(12)과 진북판(14)을 각각 수평면 및 진북방향으로 위치맞춤한다.That is, as shown in FIG. 6, the reference coordinate table 10 is installed at a position close to the object 2, and the horizontal plate 12 and the true north plate 14 are positioned in the horizontal plane and the true north direction, respectively.

상기와 같이 수평면과 진북방향으로 위치맞춤된 기준좌표대(10)의 수평판(12), 진북판(14), 수직판(19)이 만나는 내부의 꼭지점을 기준좌표계의 기준원점(0,0,0)으로 설정하고, 수평판(12)과 수직판(19)이 만나는 안쪽 모서리를 위도축으로 설정하고, 진북판(14)과 수평판(12)이 만나는 안쪽 모서리를 경도축(또는 진북축)으로 설정하고, 수직판(19)과 진북판(14)이 만나는 안쪽 모서리를 높이축으로 설정한다.The reference point of the reference coordinate system is the internal vertex of the horizontal plate 12, the true north plate 14, and the vertical plate 19 of the reference coordinate table 10 positioned in the horizontal plane and the true north direction as described above. , 0), the inner edge where the horizontal plate 12 and the vertical plate 19 meet as the latitude axis, and the inner edge where the true north plate 14 and the horizontal plate 12 meet as the longitudinal axis (or true north). Axis), and the inner edge where the vertical plate 19 and the true north plate 14 meet is set as the height axis.

즉 레이저스캐너(20)에서 측량한 기준좌표대(10)의 각 측점에 대한 3차원 위치정보를 이용하여 상기한 컴퓨터(40)에서 형상화한 기준좌표대(10)의 수평판(12), 진북판(14), 수직판(19)에 대한 3차원 영상 및 측점을 대상물(2)의 3차원 영상 및 측점에 대한 기준좌표계로 설정한다.That is, the horizontal plate 12 and the true north of the reference coordinate table 10 shaped by the computer 40 using three-dimensional position information of each point of the reference coordinate table 10 surveyed by the laser scanner 20. The three-dimensional image and the station for the plate 14 and the vertical plate 19 are set as the reference coordinate system for the three-dimensional image and the station for the object 2.

상기한 레이저스캐너(20)는 소정의 각도(예를 들면 320°)로 회전하면서 대상물(2)에 대한 스캐닝을 행한 다음, 레이저부(22) 미러(mirror)의 각도를 일정 간격(예를 들면 0.1°)으로 조정하고, 다시 소정의 각도로 회전하면서 스캐닝을 행하는 과정을 반복하여 대상물(2)에 대한 측량을 수행한다. 상기한 레이저스캐너(20)에 의하여 측량이 가능한 각 측점 사이의 간격은 0.1㎜ 정도까지 정밀하게 설정하는 것이 가능하므로, 매우 정확하게 대상물(2)에 대한 3차원 위치정보를 얻을 수 있다.The laser scanner 20 scans the object 2 while rotating at a predetermined angle (for example, 320 °), and then adjusts the angle of the mirror of the laser unit 22 at a predetermined interval (for example, 0.1 °), and then repeats the scanning process while rotating at a predetermined angle to perform surveying on the object 2. Since the interval between each point which can be measured by the said laser scanner 20 can be set to about 0.1 mm precisely, three-dimensional positional information about the object 2 can be obtained very accurately.

상기에서 지지대(30)의 제1브라켓(33)과 제2브라켓(34)의 각도를 조정하면 스캔하여 측량할 수 있는 범위가 매우 폭넓은 범위로 확대된다.By adjusting the angle of the first bracket 33 and the second bracket 34 of the support 30 in the above, the range that can be scanned and surveyed is expanded to a very wide range.

상기와 같이 측량된 대상물(2) 및 기준좌표대(10)의 각 측점에 대한 3차우너 위치정보는 컴퓨터(40)에서 점으로 표시된다(도 7 참조). 상기한 컴퓨터(40)에서는 점으로 표시된 각 측점을 이웃하는 측점끼리 삼각망으로 연결하여 프레임을 만들고(도 8 참조), 프레임에 랜더링처리를 행하므로 면을 구성하는 것에 의하여 대상물(2) 및 기준좌표대(10)를 3차원 영상으로 구현한다(도 9 참조).The three-rower position information for each point of the surveyed object 2 and the reference coordinate table 10 is displayed as a point in the computer 40 (see FIG. 7). In the above-described computer 40, each point indicated by a point is connected to a neighboring point by a triangular net to form a frame (see FIG. 8), and a rendering process is performed on the frame so that the object 2 and the reference are formed by constructing a face. The coordinate table 10 is implemented as a 3D image (see FIG. 9).

상기에서 3차원 영상으로 구현된 기준좌표대(10)는 기준좌표계로 사용하게 된다. 상기와 같이 구현되는 기준좌표계를 기준으로 대상물(2)의 3차원 영상 및 측점을 위도와 경도에 맞추어 좌표변환을 행하면, 실제 대상물(2)의 방향성을 알 수 있다.The reference coordinate table 10 implemented as a three-dimensional image is used as a reference coordinate system. When the coordinate transformation is performed on the three-dimensional image and the point of the object 2 in accordance with the reference coordinate system implemented as described above according to latitude and longitude, the direction of the actual object 2 can be known.

도 10에는 좌표변환을 수행하기 전의 상태를 나타내고, 도 11에는 좌표변환을 수행한 상태를 나타낸다. 즉 직육면체로 표시되는 사용자가 설정한 좌표계(화면상 위도와 경도 및 높이를 나타내는 좌표계)와 기준좌표계가 소정의 각도로 어긋난 상태로 표시되는 도 10과 같은 상태에서 기준좌표계를 사용자가 설정한 좌표계와 방향을 일치시키는 것에 의하여 도 11과 같은 상태로 대상물(2)에 대한 3차원 영상 및 측점의 좌표변환이 이루어진다. 따라서 좌표변환이 매우 용이하게 이루어진다.10 shows a state before performing coordinate transformation, and FIG. 11 shows a state in which coordinate transformation has been performed. That is, the coordinate system set by the user (coordinate system indicating the latitude, longitude, and height on the screen) and the reference coordinate system displayed as a rectangular parallelepiped and the reference coordinate system are shifted at a predetermined angle as shown in FIG. 10. By matching the directions, coordinate transformation of the three-dimensional image and the point on the object 2 is performed in the state as shown in FIG. 11. Therefore, coordinate transformation is made very easy.

상기에서는 본 발명에 따른 기준좌표계를 이용한 3차원 영상 및 측점의 좌표변환시스템 및 그 방법의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다.In the above, a preferred embodiment of the coordinate transformation system and method for a three-dimensional image and a station using a reference coordinate system according to the present invention has been described, but the present invention is not limited thereto, and the claims and the detailed description of the invention and the Various modifications can be made within the scope of the drawings, which also fall within the scope of the present invention.

상기와 같이 이루어지는 본 발명에 따른 기준좌표계를 이용한 3차원 영상 및 측점의 좌표변환시스템 및 그 방법에 의하면, 기준좌표대가 대상물과 일체화된 상태로 레이저스캐너에 의하여 함께 스캔되어 각 측점에 대한 3차원 위치정보가 얻어지므로, 대상물을 3차원 영상화함과 동시에 기준좌표계가 구현된다. 따라서 기준좌표계를 기준으로 사용자가 원하는 좌표계로 대상물의 방향을 자유롭게 좌표변환하는 것이 가능하고, 좌표변환작업이 매우 용이하게 이루어진다.According to the coordinate transformation system and method of the three-dimensional image and the station using the reference coordinate system according to the present invention made as described above, the reference coordinate table is scanned together by the laser scanner in an integrated state with the object, the three-dimensional position for each point Since the information is obtained, the reference coordinate system is realized while the object is three-dimensionally imaged. Therefore, it is possible to freely transform the direction of the object to the coordinate system desired by the user based on the reference coordinate system, and the coordinate conversion operation is made very easy.

도 1은 본 발명에 따른 기준좌표계를 이용한 3차원 영상 및 측점의 좌표변환시스템의 일실시예를 나타내는 사시도.1 is a perspective view showing an embodiment of a coordinate transformation system of a three-dimensional image and a station using a reference coordinate system according to the present invention.

도 2는 본 발명에 따른 레이저스캐너의 일실시예를 나타내는 사시도.Figure 2 is a perspective view showing one embodiment of a laser scanner according to the present invention.

도 3은 본 발명에 따른 기준좌표대의 일실시예를 나타내는 사시도.3 is a perspective view showing an embodiment of a reference coordinate table according to the present invention.

도 4는 본 발명에 따른 기준좌표대의 다른 실시예를 나타내는 사시도.Figure 4 is a perspective view showing another embodiment of the reference coordinate table according to the present invention.

도 5는 본 발명에 따른 기준좌표계를 이용한 3차원 영상 및 측점의 좌표변환방법의 일실시예를 나타내는 순서도.5 is a flowchart illustrating an embodiment of a coordinate transformation method of a 3D image and a station using a reference coordinate system according to the present invention.

도 6은 본 발명에 따른 기준좌표대를 대상물에 근접한 위치에 설치한 상태를 나타내는 사진.Figure 6 is a photograph showing a state in which the reference coordinate table according to the present invention installed in a position close to the object.

도 7은 본 발명에 따른 레이저스캐너를 이용하여 대상물과 기준좌표대의 수평판 및 진북판을 측량한 각 측점을 나타내는 이미지 사진.Figure 7 is an image photograph showing each point of surveying the horizontal plate and true north plate of the object and the reference coordinate table using a laser scanner according to the present invention.

도 8은 도 7에 나타낸 각 측점을 삼각망으로 연결하여 프레임을 구성한 상태를 나타내는 이미지 사진.FIG. 8 is an image photograph showing a state in which a frame is formed by connecting each point shown in FIG. 7 with a triangular net;

도 9는 도 8에 나타낸 프레임을 랜더링처리하여 3차원 영상으로 구현한 상태를 나타내는 이미지 사진.FIG. 9 is an image photograph illustrating a state in which a frame shown in FIG. 8 is rendered and implemented as a 3D image. FIG.

도 10은 도 9의 3차원 영상 및 측점을 좌표변환하기 전의 상태를 나타내는 이미지 사진.FIG. 10 is an image photograph illustrating a state before coordinate transformation of the 3D image and the station of FIG. 9. FIG.

도 11은 도 9의 3차원 영상 및 측점을 좌표변환한 상태를 나타내는 이미지 사진.FIG. 11 is an image photograph illustrating a state in which coordinate transformation is performed on the 3D image and the station of FIG. 9. FIG.

Claims (5)

삭제delete 삭제delete 삭제delete 수준계가 설치되는 수평판과 나침반이 설치되는 진북판으로 이루어지는 기준좌표대를 측량하고자 하는 대상물과 근접한 위치에 설치하고,A reference coordinate table consisting of a horizontal plate on which a level gauge is installed and a true north plate on which a compass is installed, is installed near the object to be surveyed. 기준좌표대의 수평판을 수평면으로 맞추고 진북판을 진북방향과 일치하도록 위치맞춤을 행하고,Align the horizontal plate of the reference frame with the horizontal plane and align the true north plate with the true north direction. 레이저스캐너를 소정의 각도로 회전시키면서 레이저빔을 대상물 및 기준좌표대의 수평판과 진북판에 주사하고 대상물 및 상기한 수평판과 진북판에서 반사되는 빛을 수광하여 대상물의 각 측점에 대한 3차원 위치정보 및 상기한 수평판과 진북판의 위치정보를 수집하고,While rotating the laser scanner at a predetermined angle, the laser beam is scanned on the horizontal plate and the true north plate of the object and reference coordinate table, and the light reflected from the object and the horizontal plate and the true north plate is received. Collect information and location information of the horizontal and true north plates, 컴퓨터로 상기한 각 측점에 대한 3차원 위치정보를 이용하여 대상물의 3차원 영상 및 측점의 이미지를 구현하고 상기한 수평판과 진북판의 위치정보를 이용하여 기준좌표계를 설정하고 대상물의 3차원 영상 및 측점을 좌표변환하는 과정으로 이루어지는 기준좌표계를 이용한 3차원 영상 및 측점의 좌표변환방법.The computer realizes the 3D image of the object and the image of the station using the 3D position information of each point described above, sets the reference coordinate system using the position information of the horizontal plate and the true north plate, and the 3D image of the object. And a coordinate transformation method of a 3D image and a station using a reference coordinate system, which comprises a process of transforming a station. 제4항에 있어서, 상기한 컴퓨터에서 수행하는 좌표변환은The method of claim 4, wherein the coordinate transformation performed by the computer 컴퓨터에서 점으로 표시된 각 측점을 이웃하는 측점끼리 삼각망으로 연결하여 프레임을 만들고,Create a frame by connecting each station represented by a point on your computer with a triangle between neighboring stations, 프레임에 랜더링처리를 행하므로 면을 구성하는 것에 의하여 대상물 및 기준좌표대를 3차원 영상으로 구현하고,Rendering is performed on the frame, so that the object and the reference coordinate table are realized as a 3D image by constructing a plane. 3차원 영상으로 구현된 기준좌표대를 기준좌표계로 사용하고,Using the reference frame implemented as a 3D image as the reference coordinate system, 기준좌표계를 사용자가 설정한 좌표계에 맞추어 좌표변환하는 것에 의하여 3차원 영상 및 측점을 좌표변환하는 과정으로 이루어지는 기준좌표계를 이용한 3차원 영상 및 측점의 좌표변환방법.A coordinate transformation method of a three-dimensional image and a point using a reference coordinate system comprising the step of transforming the three-dimensional image and the station by the coordinate transformation according to the coordinate system set by the user.
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