KR100549511B1

KR100549511B1 - 수치사진측량기술과 레이져 스캐너를 이용한 ｇｉｓ용사진도면의 제작방법

Info

Publication number: KR100549511B1
Application number: KR1020050092967A
Authority: KR
Inventors: 임상문; 권오섭
Original assignee: (주)아세아항측
Priority date: 2005-10-04
Filing date: 2005-10-04
Publication date: 2006-02-08

Abstract

본 발명은 수치사진측량기술과 레이져스캐너를 이용한 GIS용 사진도면의 제작방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 대상물에 대해 측량용 사진기로 사진촬영을 하는 동시 레이져스캐너를 이용하여 레이져 스캐닝을 실시 후 무수히 많은 3차원 포인트 형태의 자료를 취득하여, 선추적형 도면생성과 정사투영사진의 생성을 거쳐 최종적으로 이를 중첩한 사진도면을 제작하는 방법에 관한 것이다.

본 발명에 따르면 GIS와 관련이 있는 대상물에 대하여 측량용 정밀카메라로 사진측량을 실시하는 동시에 레이져스캐너를 이용하여 무수히 많은 3차원 포인트 좌표를 취득하고, 선추적형 도면과 중첩된 GIS용 사진도면을 제작하는 방법을 제공하는 효과가 있다. 또한 본 발명에 따라 제작된 GIS용 사진도면을 3차원 객체의 텍스쳐링(Texturing)에 이용하면 현실감 있는 3차원 가상공간을 만들 수 있고, 이것은 3D GIS 분야에서 3차원 공간을 가장 정밀하고 정확하게 표현할 수 있으므로 3차원 객체의 텍스쳐링에 유용하게 활용될 수 있다.

사진도면, 레이져스캐너, 수치사진측량, 영상도면, 도면제작, 사진측량

Description

수치사진측량기술과 레이져 스캐너를 이용한 ＧＩＳ용 사진도면의 제작방법{Method for Producing Picture Drawing of GIS Using Digital Photogrammetry and Laser Scanning}

도 1은 대상물의 제작 중 또는 제작 후의 공간과 사진기 촬영 위치 및 레이져스캐너의 주사 위치 관계를 도시한 것이다.

도 2는 3차원 대상물을 사진촬영 및 레이져스캐닝 후 선추적형 도면과 중첩한 사진도면을 제작하는 과정을 도시한 것이다.

도 3는 사진촬영 및 레이져 스캐닝에서부터 사진도면제작에 이르는 방법의 흐름도를 나타낸 것이다.

도 4는 사진도면의 최종 형태를 나타낸 것이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

101 : 대상물이 투영될 측면 102 : 대상물이 투영될 평면

103 : 측면스캐닝용 레이져스캐너 위치 104 : 측면촬영용 사진기 위치

105 : 측면스캐닝용 레이져스캐너 위치 106 : 측면촬영용 사진기 위치

발명의 분야

발명의 배경

수치사진측량기술(Digital Photogrammetry)은 사진측량학의 이론을 바탕으로 컴퓨터를 이용하여 현실세계에 적용하는 첨단 기술로써 과거 해석적 방법에서 최근 수치적 방법으로 바뀌고 있다. 해석적 방법에 의해서는 단지 수치지도생산에 한정적으로 사용되었지만, 수치사진측량방법을 이용하면 수치지도 제작은 물론이고, 수치표고모델 및 수치정사사진지도 등 다양한 수치 주제도를 얻을 수 있다.

레이져스캐너(Laser Scanner)란 관측 대상물의 표면에 조밀한 간격으로 무수히 많은 레이저 광선을 주사하여 3차원 좌표값을 포인트 형식으로 얻어내는 첨단측량장비이다. 레이져 스캐너의 기존 용도는 3차원 포인트 좌표를 시각화하고 모델링하는데 주로 사용되고 있으며, 무수히 많은 3차포인트 자체를 이용하여 측면 도 및 평면도의 제작이 가능하지만 시각적인 정보 제공 미흡과 도면해독에 필요한 정량적 형상의 정보제공에 부족함이 존재한다.

GIS(Geographic Information System)란, 지리공간 데이터를 분석·가공하여 교통·통신 등과 같은 지형 관련 분야에 활용할 수 있는 시스템을 의미한다.

GIS는 최근 유비쿼터스(Ubiquitous)의 형태로 발전하고 있다. 이는 유무선의 인터넷기술과 3D GIS기술이 그 근간을 이루며, 여기서 3D GIS기술은 객체에 대한 시각적 형태와 모습을 GIS이용자에게 실시간 제공해주는 역할을 한다.

이때, 사진도면은 3D GIS의 시각화 기술에 있어 정밀하고 정확한 자료의 공급원 구실을 담당하게 된다. 또한, 도시 시설물 관리에 있어 기존 선추적 형태 기반의 관리를 탈피하여 선추적형 관리도면과 중첩한 GIS용 사진도면을 이용하여 한 차원 개선된 시설물 관리를 가능하게 한다.

이에 본 발명자는 정성적 정보가 풍부한 사진을 수치사진측량 기술과 레이져 스캐너에 의해 취득한 3차원 대상물 좌표를 이용하여 중심투영과 기복에 따른 왜곡을 보정하고, 정사투영된 사진을 기준으로 단순선추적 도면을 생성한 후, 선추적형 도면과 정사투영사진을 중첩하여 사진도면을 생성하는 방법을 개발하고 본 발명을완성하기에 이르렀다.

결국 본 발명의 목적은 대상물에 대해 설계도면이 없거나, 설계도면이 존재 하더라도 복잡한 형상을 가진 대상물에 대해 레이져스캐너(Laser Scanner)를 이용 하여, 중심투영왜곡과 기복변위를 제거한 후 선추적형 도면과 중첩된 GIS용 사진도면 제작하는 방법을 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 수치사진 측량기술을 이용하여 GIS용 사진도면을 제작하는 방법에 있어서, (a) 대상물을 사진촬영 및 레이져 스캐닝하고, 촬영 및 스캐닝 면적이 대상물을 포함하는지 확인하는 단계; (b) 절대기준점을 취득하는 제 3단계; (c) 레이져스캐너에 의한 무수히 많은 포인트 좌표를 이용하여 수치기복 모형을 제작하는 단계; (d) 수치사진측량 기술을 이용하여 센서를 모델링 하는 단계; (e) 모델링 하였을 때 허용오차를 점검하는 단계; (f) 폐색영역을 처리하고, 영상정합 및 영상강조를 적용하는 단계; (g) 사진도면을 제작하고, 정사투영된 사진을 기반으로 단순선추적 도면을 생성하는 단계; 및 (h) 선추적형 도면과 중첩하는 단계를 포함하는 수치사진측량기술과 레이져스캐너를 이용한 GIS용 사진도면 제작 방법을 제공한다.

본 발명에 있어서, 상기 (a) 단계는 저면 사진촬영과 레이져스캐닝, 상면 사진촬영과 레이져스캐닝, 우측면 사진촬영과 레이져스캐닝, 좌측면 사진촬영과 레이져스캐닝, 전면 사진촬영과 레이져스캐닝 및 후면 사진촬영과 레이져스캐닝하는 단계를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 할 수 있고, 상기 (g) 단계는 사진저면도 제작, 사진상면도 제작, 사진우측면도 제작, 사진좌측면도 제작, 사진전면도 제작 및 사진후면도 제작을 통하여 정사투영된 사진을 기반으로 단순선추적 도면을 생성하는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명은 현재의 레이져스캐너활용에 있어 한걸음 더 나아가 레이져스캐너에서 취득한 3차원포인트 좌표를 이용하여 사진을 정밀 보정하여 최종적으로 사진도면을 제작하는 것이다.

이하 첨부되는 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 설계도면에 의해 설계대상물이 제작 중 또는 제작 후의 실세계 공간과 사진기의 촬영위치 및 레이져스캐너의 주사 위치 관계를 나타낸 것으로, 측량용 사진기를 사용하여 평면사진과 측면사진을 얻는 단계이다. 평면사진취득을 위해 사진기(104) 및 레이져스캐너(103)를 대상물의 평면(102)방향으로 촬영 및 스캐닝 한다. 측면사진취득을 위해 사진기(106) 및 레이져스캐너(105)를 대상물의 측면(101)방향으로 촬영한다. 단사진이 대상물 면적을 포함하지 않을 경우 일정한 중복을 두어 대상물이 포함될 때까지 촬영을 하게 된다. 레이져 스캐닝 1회 면적이 대상물 면적을 포함하지 않을 경우 일정한 중복을 두어 대상물이 포함될 때까지 스캐닝 한다.

도 2는 3차원 대상물을 사진촬영 후 단순선추적형도면과 중첩한 사진도면을 제작하는 과정을 나타낸 것으로, 사진기 필름면 상에 찍힌 대상물의 형태는 평면일경우의 배열과 측면일 경우의 배열을 나타낸 것이다. 이를 수치영상으로 전환하면 평면사진(201a)과 측면사진(201b)를 얻을 수 있다. 이후 수치사진측량기술과 레이져스캐너가 취득한 3차원 포인트를 이용하여 사진의 왜곡을 보정한 평면왜곡보정사 진(202a)과 측면왜곡보정사진(202b)을 얻고, 이것들을 기반으로하여 대상물의 윤곽선과 치수선을 기입한 평면선추적형도면(203a)와 측면선추적형도면(203b)을 제작하고 이를 중첩하여 평면사진도면(204a)과 측면사진도면(204b)을 얻는다.

도 3은 촬영에서부터 사진도면 제작에 이르는 방법을 나타낸 것이다. 대상물에 관측을 위한 선점 및 답사(301)를 실시하고, 대상물에 대해 평면사진촬영, 평면 레이져 스캐닝, 측면 사진촬영 및 측면 레이져 스캐닝(302)을 실시한다. 촬영면적이 촬영대상면적을 포함하는지 확인하는 단계(303)를 통과하면, 대상물의 특성을 고려하여 줄자, TS, GPS 등을 이용 절대기준점을 취득하는 단계(304)를 거친다. 사진의 왜곡을 보정하기 위한 수치기복모형은 레이져스캐너가 취득한 3차원 포인트를 이용하여 제작(305)하고, 이후 수치사진측량기술을 이용 센서모델링을 실시(306)하고 오차를 점검한다(307). 오차점검에 이상이 없을 시 정사보정을 실시하고, 폐색영역 발생시 인접영상에서 절취하여 붙여넣기를 실시한다(308). 이후 영상정합 및 영상강조(309)를 통하여 시각적 색상왜곡을 제거하고, 육안검수를 실시한다(310). 이상이 없을시 사진평면도 및 사진측면도를 제작(311)하고, 정사투영된 사진을 기반으로 대상물에 대한 윤곽선과 치수를 기입한 단순 선추적형 도면을 생성한다(312). 최종적으로 선추적형 도면과 사진도면을 중첩하여 출력한다(313).

도 4는 최종 사진도면의 형태로써 인덱스, 도면설명, 제작기관, 도면명, 책임자, 도번, 축척, 범례를 포함하는 것을 나타낸다

상기와 같은 방법으로 제작된 GIS용 사진도면은 도시 시설물 관리에 정량적( 위치정보 등)이고 정성적(특성정보 등)인 정보를 별도의 검색과정 없이 즉각적으로 제공하여 관리자의 의사결정을 보조해 줄 수 있다.

사진도면은 기존 선추적형 도면이 제공하지 못한 차별화된 시각적 정보를 제공하며, 건설공사의 반복시공 공정에 대해 본 발명의 방법을 적용하면, 빠른 도면 해독성과 정확성을 가져올 수 있다. 이는 공기절감 및 비용절감의 대안으로 활용할 수도 있다. 또한 문화재 유지관리 및 복원에도 적용이 가능하다. 건설공사 준공도면 제출 시 이러한 사진도면의 제출을 의무화한다면, 차후 준공도면의 열람시 현장감을 줄 수 있어 건설공사 준공 당시의 세부적인 시공 상태를 파악할 수 있는 등 GIS분야의 이용을 넘어 산업 모든 분야에 다양한 활용이 가능하다.

이상으로 본 발명 내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서, 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시양태일뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백할 것이다. 따라서 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항들과 그것들의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.

이상 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 GIS와 관련이 있는 대상물에 대하여 측량용 정밀카메라로 사진측량을 실시하는 동시에 레이져스캐너를 이용하여 무수히 많은 3차원 포인트 좌표를 취득하고, 선추적형 도면과 중첩된 GIS용 사진도면을 제작하는 방법을 제공하는 효과가 있다. 또한 본 발명에 따라 제작된 GIS용 사진도면을 3차원 객체의 텍스쳐링(Texturing)에 이용하면 현실감 있는 3차원 가상공간을 만들 수 있고, 이것은 3D GIS 분야에서 3차원 공간을 가장 정밀하고 정확하게 표현할 수 있으므로 3차원 객체의 텍스쳐링에 유용하게 활용될 수 있다.

Claims

다음 단계를 포함하는 수치사진측량기술과 레이져스캐너를 이용한 GIS용 사진도면의 제작방법:

(a) 대상물을 사진촬영 및 레이져 스캐닝하고, 촬영 및 스캐닝 면적이 대상물을 포함하는지 확인하는 단계;

(b) 절대기준점을 취득하는 제 3단계;

(c) 레이져스캐너에 의한 무수히 많은 포인트 좌표를 이용하여 수치기복 모형을 제작하는 단계;

(d) 수치사진측량 기술을 이용하여 센서를 모델링 하는 단계;

(e) 모델링 하였을 때 허용오차를 점검하는 단계;

(f) 폐색영역을 처리하고, 영상정합 및 영상강조를 적용하는 단계;

(g) 사진도면을 제작하고, 정사투영된 사진을 기반으로 단순선추적 도면을 생성하는 단계; 및

(h) 선추적형 도면과 중첩하는 단계.
제1항에 있어서, 상기 (a) 단계는 저면 사진촬영과 레이져스캐닝, 상면 사진촬영과 레이져스캐닝, 우측면 사진촬영과 레이져스캐닝, 좌측면 사진촬영과 레이져스캐닝, 전면 사진촬영과 레이져스캐닝 및 후면 사진촬영과 레이져스캐닝하는 단계 를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 (g) 단계는 사진저면도 제작, 사진상면도 제작, 사진우측면도 제작, 사진좌측면도 제작, 사진전면도 제작 및 사진후면도 제작을 통하여 정사투영된 사진을 기반으로 단순선추적 도면을 생성하는 것을 특징으로 하는 방법.