KR100959943B1 - 3차원 모델 데이터를 기반으로 하는 항공촬영이미지의 수직영상 보정방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 3차원 모델 데이터를 기반으로 하는 항공촬영이미지의 수직영상 보정방법에 관한 것으로, 이미지를 편집처리하는 애플리케이션에 출력된 항공촬영이미지에서, 애플리케이션은 수정지상물이미지(20a)를 선택해서 평면부와 측면부를 구분하고, 평면부와 측면부의 각 모서리를 기준점(a1 내지 a6)으로 설정해서 해당 기준점(a1 내지 a6)의 좌표값을 확인하는 수정대상 기준점 설정단계; 애플리케이션은 수정지상물이미지(20a)를 포함한 항공촬영이미지에서 기준지상물이미지(10a)를 선택하고, 선택된 기준지상물이미지(10a)의 모서리를 기준점(b1 내지 b4)으로 설정해서 해당 기준점(b1 내지 b4)의 좌표값을 확인하는 기준대상 기준점 설정단계; 애플리케이션은 기준지상물(10)과 수정지상물(20) 간의 중심거리(d)와, 상기 항공촬영이미지 촬영시 항공기의 고도(h2)와, 수정지상물(20)의 실제 높이(h1) 정보를 입력받고,

수학식을 통해 연산 처리해서, 항공기 카메라의 촬영방향과 수정지상물(20)의 배치방향의 각인 촬영각(θ)을 확인하는 촬영각 연산단계; 애플리케이션은 수정지상물이미지(20a)의 평면부 폭(w2)을 수정대상 기준점(a1 내지 a6)의 좌표값을 통해 확인하고,

수학식을 통해 연산 처리해서, 수정된 평면부 폭(L2)을 확인하는 수정대상 범위연산단계; 애플리케이션은 수정지상물이미지(20a)의 수정 전 평면부 이미지를 기준점(a3 내지 a6)을 따라 분리해서 수정된 평면부 폭(L2)에 맞춰 그 크기를 조정하고, 수정지상물이미지(20a)의 측면부 이미지는 제거하며, 기준지상물이미지(10a)와 직접 마주하는 모서리(a1, a2)에 맞춰서 수정된 평면부를 합성하는 수정대상 이미지보정단계; 애플리케이션은 수정지상물이미지(20a)가 포함된 다른 항공촬영이미지를 검색해서, 수정지상물이미지(20a)의 측면부 이미지 제거로 형성된 음영부분(D)에 실제이미지를 합성하는 이미지 합성단계; 및 애플리케이션은 실제이미지가 합성된 항공촬영이미지의 데이터를 갱신하는 수직영상 데이터갱신단계;를 포함하는 것이다.

Description

3차원 모델 데이터를 기반으로 하는 항공촬영이미지의 수직영상 보정방법{Revision method of picture image based on the three-dimensional model data}

본 발명은 3차원 모델 데이터를 기반으로 하는 항공촬영이미지의 수직영상 보정방법에 관한 것이다.

일반적인 지도 또는 내비게이션의 배경(이하 '지도')은 촬영기술 및 영상이미지 처리기술의 발달에 힘입어 실사를 기반으로 제작된다. 따라서, 이렇게 제작된 지도를 이용하는 사용자는 자신이 위치한 주변형세와 지도의 모습이 정확히 일치하므로, 상기 지도의 고유한 기능인 길안내를 효과적으로 활용할 수 있다.

한편, 지도의 배경은 통상적으로 항공촬영된 이미지를 통해 이루어진다. 즉, 일정고도에 위치한 항공기가 지상을 촬영하면서, 도 1(종래 항공사진 지도의 모습을 보인 이미지)에 도시한 바와 같은 항공촬영이미지를 확보하는 것이다. 물론, 항공촬영은 고도에 따라 그 촬영면적이 한정되므로, 넓은 범위에 대한 지도제작을 위해서는 동일 구간에 대한 다수 개의 항공촬영이미지를 확보하고, 이 항공촬영이미지를 잇는 별도의 편집 및 도화업무를 진행해야 한다.

그런데, 항공촬영이미지는 지상으로부터 일정한 고도에 위치한 항공기에서 촬영된 것이므로, 항공기의 연직 방향에 위치한 지상물을 제외하곤 이와 인접하는 다른 지상물들은 측면이 포함돼 촬영될 수밖에 없다. 참고로, 도 1의 좌측 상단에 위치한 흰색 밑줄의 "강남제일빌딩" 건물과, 우측 상단에 위치한 흰색 밑줄의 "풍림산업" 건물과, 좌측 하단에 위치한 흰색 밑줄의 "메리츠타워" 건물이 각각 옥상(평면부)만이 아닌 측면까지 촬영되었음을 확인할 수 있다.

한편, 지도 제작을 위해서는 전술한 바와 같이 다수 개의 항공촬영이미지를 서로 연결해 잇는 작업을 해야 하는데, 이 과정에서 다른 위치에서 촬영된 항공촬영이미지를 부분적으로 적용한다. 결국, 앞서 제시한 3개의 건물을 통해 알 수 있듯이, 종래 지도 제작방법을 통해 제작된 지도는 동일한 지도임에도 불구하고 인접하는 3개의 건물이 전혀 다른 방향으로 기울어져 보이게 된다.

따라서, 사용자는 낯선 지역에 대한 지도 해석에 어려움을 겪게 되고, 이를 통해 지도 이용에 불편을 느끼게 된다.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제를 해소하기 위해 안출된 것으로, 실사를 촬영한 항공촬영이미지를 기반으로 하는 지도 제작시, 건물 등과 같은 지상물의 평면모습만을 지도에 표현해서, 이웃하는 다른 지상물에 대한 시각적인 간섭을 방지함은 물론, 지상물의 배치모습을 사용자가 정확히 확인해 이해할 수 있도록 하는 3차원 모델 데이터를 기반으로 하는 항공촬영이미지의 수직영상 보정방법의 제공을 기술적 과제로 한다.

상기의 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은,
이미지를 편집처리하는 애플리케이션에 출력된 항공촬영이미지에서, 애플리케이션은 수정지상물이미지를 선택해서 평면부와 측면부를 구분하고, 평면부와 측면부의 각 모서리를 기준점으로 설정해서 해당 기준점의 좌표값을 확인하는 수정대상 기준점 설정단계;
애플리케이션은 수정지상물이미지를 포함한 항공촬영이미지에서 기준지상물이미지를 선택하고, 선택된 기준지상물이미지의 모서리를 기준점으로 설정해서 해당 기준점의 좌표값을 확인하는 기준대상 기준점 설정단계;
애플리케이션은 기준지상물과 수정지상물 간의 중심거리와, 상기 항공촬영이미지 촬영시 항공기의 고도와, 수정지상물의 실제 높이 정보를 입력받고,

수학식을 통해 연산 처리해서, 항공기 카메라의 촬영방향과 수정지상물의 배치방향의 각인 촬영각을 확인하는 촬영각 연산단계;
애플리케이션은 수정지상물이미지의 평면부 폭을 수정대상 기준점의 좌표값을 통해 확인하고,

수학식을 통해 연산 처리해서, 수정된 평면부 폭을 확인하는 수정대상 범위연산단계;
애플리케이션은 수정지상물이미지의 수정 전 평면부 이미지를 기준점을 따라 분리해서 수정된 평면부 폭에 맞춰 그 크기를 조정하고, 수정지상물이미지의 측면부 이미지는 제거하며, 기준지상물이미지와 직접 마주하는 모서리에 맞춰서 수정된 평면부를 합성하는 수정대상 이미지보정단계;
애플리케이션은 수정지상물이미지가 포함된 다른 항공촬영이미지를 검색해서, 수정지상물이미지의 측면부 이미지 제거로 형성된 음영부분에 실제이미지를 합성하는 이미지 합성단계; 및
애플리케이션은 실제이미지가 합성된 항공촬영이미지의 데이터를 갱신하는 수직영상 데이터갱신단계;

를 포함하는 3차원 모델 데이터를 기반으로 하는 항공촬영이미지의 수직영상 보정방법이다.

삭제

삭제

삭제

삭제

삭제

삭제

삭제

상기의 본 발명은, 완성된 지도에 표시되는 경사진 지상물을 편집해서 해당 지상물의 정확한 평면모습만이 출력되도록 하고, 이렇게 제작된 지도를 통해 도심지와 같이 수많은 지상물(건물)이 위치한 지역에 대한 길안내를 효과적으로 수행할 수 있는 효과가 있다.

이하 본 발명을 첨부된 예시도면에 의거하여 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 수직영상 보정방법을 순차 도시한 플로우차트이고, 도 3은 본 발명에 따른 수직영상 보정방법 적용을 위한 항공촬영모습을 개략적으로 도시한 도면이고, 도 4는 본 발명에 따른 수직영상 보정방법에 따라 보정된 지상물의 모습을 도시한 도면인 바, 이를 참조해 설명한다.

본 발명에 따른 수직영상 보정방법은 항공촬영시 촬영되는 지상물의 측면부를 보정해서, 지도로서 완성된 항공촬영이미지가 지상물의 평면만을 정확히 표시할 수 있도록 하고, 이를 통해 상기 항공촬영이미지가 지도의 기능을 효과적으로 수행할 수 있도록 한다.

수직영상 보정방법에 대해 도 2의 플로우차트를 참조해서 순차 설명한다.

S11; 수정대상 선택단계

다양한 지상물(10, 20)이 출력되는 항공촬영이미지에서 수정하고자 하는 수정지상물(20)을 선택한다. 이때, 상기 항공촬영이미지는 이미지데이터의 출력과 편집 기능을 갖는 공지,공용의 애플리케이션에 의해 출력될 수 있다.

이러한 애플리케이션에는 주지된 '포토샵(어도비 시스템즈사에서 개발한 레스터 그래픽 편집기)'과 같은 이미지 에디터 프로그램이 제시될 수 있을 것이다.

S12; 수정대상 기준점 설정단계

수정지상물(20)이 선택되면, 항공촬영이미지에서 수정지상물(20)의 수정지상물이미지(20a)가 점유하고 있는 범위를 확인하고, 수정지상물이미지(20a)가 갖는 모서리를 기준점(a1 내지 a6)으로 설정한다. 물론, 기준점(a1 내지 a6)으로 선택되는 모서리는 도 4(a)에 도시한 바와 같이 수정지상물이미지(20a)의 평면부와 측면부의 경계부에 위치한 모서리(a3, a4)도 포함된다.

수정지상물이미지(20a)의 기준점(a1 내지 a6)이 설정되면, 이 기준점(a1 내지 a6)을 기준으로 수정지상물이미지(20a)의 전체 폭(w1)과 평면부 폭(w2)을 각각 연산한다.

참고로, 기준점(a1 내지 a6)이 설정되며 상기 애플리케이션은 해당 지점에 대한 좌표값을 확인하게 되는데, 이 좌표값들을 이용해 공지,공용의 연산방법으로 수정지상물이미지(20a)의 전체 폭(w1)과 평면부 폭(w2)을 연산할 수 있다. 여기서, 전체 폭(w1)과 평면부 폭(w2)이란, 수정지상물이미지(20a)의 기울어진 방향으로의 전체 및 평면부의 길이가 될 것이다.

S13; 기준대상 선택단계

비행중인 항공기에서 지상을 촬영할 시에는 도 3에 도시한 바와 같이 특정 지상물의 평면이 정확히 촬영될 수 있다. 즉, 해당 지점에서 촬영된 기준지상물(10)의 이미지는 정확히 그 평면이 촬영되는 것이다. 물론, 기준지상물(10)의 평면만을 100%로 촬영해서 항공촬영이미지에 출력할 수는 없으므로, 사용자가 육안으로 확인할 때 평면으로 지각되면서 주변 도로를 식별할 수 있다면 기준지상물(10)로 선택되기에 충분하다 할 것이다.

한편, 사용자는 전술한 조건을 충족하는 기준지상물(10)을 기준대상으로 선택하되, 수정대상으로 선택된 수정지상물(20)의 위치를 고려해 선택하는 것이 바람직하다. 즉, 기준지상물(10)은 수정지상물(20)의 측면이 보이게 기울어진 방향과 동일직선상에 위치하는 지상물을 선택해서 이를 기준대상으로 하는 것이다.

S14; 기준대상 기준점 설정단계

기준지상물(10)이 선택되면, 항공촬영이미지에서 기준지상물이미지(10a)가 점유하고 있는 범위를 확인하고, 기준지상물이미지(10a)가 갖는 모서리를 기준점(b1 내지 b4)으로 설정한다.

상기 기준점(b1 내지 b4)이 설정되면, 이 기준점(b1 내지 b4)을 기준으로 전술한 바와 같이, 애플리케이션의 기능을 활용해 기준지상물이미지(10a)의 평면 폭(L1)을 연산한다.

S15; 촬영각 연산단계

기준지상물(10)이 선택되면, 도 3에 도시한 바와 같이 촬영중인 항공기가 기 준지상물(10)의 직상방에 위치하면서 해당 기준지상물(10)을 촬영하는 것으로 구조화한다.

한편, 기준지상물(10)과 수정지상물(20) 간의 실제 중심거리(d)를 확인한다. 중심거리(d)는 기준지상물이미지(10a)의 기준점(b1 내지 b4) 내 중심점과 수정지상물이미지(20a) 평면부의 기준점(a3 내지 a6) 내 중심점 간 거리를 연산한 후, 그 결과값을 항공촬영이미지의 축척 정도로 환산해 얻을 수 있다. 아울러, 항공촬영이미지 촬영시 항공기의 고도(h2)와, 수정지상물(20)의 실제 높이(h1)를 확인한다.

계속해서, 항공기에서 촬영된 수정지상물(20)의 촬영각(θ)을 연산한다. 여기서 촬영각(θ)이란 카메라의 촬영방향과 수정지상물(20)의 배치방향의 각을 가리키는 것이다. 따라서, 항공기가 기준지상물(10)의 직상방에 위치하면서 항공기의 카메라가 기준지상물(10)을 촬영하는 촬영각(θ)은 '0도'가 될 것이다.

촬영각(θ) 연산을 위해서는 아래의 [수학식 1]을 이용한다.

S16; 수정대상 범위연산단계

도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이, 항공기의 카메라가 수정지상물(20)의 직상방에 위치하지 못하면, 촬영된 수정지상물이미지(20a)는 수정지상물(20)의 평면 부와 측면부가 포함돼 출력된다. 즉, 수정지상물이미지(20a)가 점유하는 것처럼 보이는 항공촬영이미지 내 면적은, 수정지상물(20)이 지상을 점유하는 평면적을 항공촬영이미지의 축척 정도로 연산해 얻은 면적과 차이가 있는 것이다.

이를 좀 더 상세히 설명하면, 수정지상물이미지(20a)는 항공촬영시 수정지상물(20)이 비스듬히 촬영되면서 그 수정지상물이미지(20a)에 수정지상물(20)의 평면부와 측면부가 포함되고, 이로 인해 수정지상물(20)이 실제로 점유하지 않은 지상부분이 수정지상물(20)에 의해 가려진다. 이렇게 촬영된 항공촬영이미지에는 수정지상물(20)이 가린 부분도 수정지상물(20)의 일부분으로 확인되어서, 수정지상물이미지(20a)는 수정지상물(20)의 실제 모습보다 큰 구조물로 보이게 된다. 물론, 이러한 오류는 수정지상물이미지(20a)에 인접하는 도로까지 가려 보이지 않게 하므로, 당해 항공촬영이미지를 기반으로 제작된 지도를 이용하는 사용자는 지도이용에 혼란을 느끼게 된다.

따라서, 이러한 문제점을 해소하기 위해 항공촬영이미지에 출력된 수정지상물이미지(20a)의 크기를 보정해서, 항공기가 수정지상물(20)의 직상방에서 촬영한 것과 같은 효과를 발하는 항공촬영이미지 수정을 진행한다.

이를 위해서는 보정해야 할 항공촬영이미지 내 수정지상물이미지(20a)의 평면부 폭(w2)과, 촬영각(θ)을 [수학식 2]에 대입해서, 수정지상물(20)의 평면을 직상방에서 촬영했을 때의 수정된 평면부 폭(L2)을 연산한다.

S17; 수정대상 이미지보정단계

이렇게 확인된 수정지상물(20) 평면부의 수정된 평면부 폭(L2)에 맞춰 보정된 수정지상물이미지(20a')를 완성한다. 수정지상물이미지(20a')는 기존의 수정지상물이미지(20a)의 측면부는 제거되고, 평면부의 크기는 수정된 평면부 폭(L2)에 맞춰 보정된다.

여기서, 수정지상물이미지(20a')의 도화는 다음과 같이 진행된다.

우선, 기존의 수정지상물이미지(20a)의 평면부만을 절개해 독립된 평면이미지로 확보한다. 이렇게 확보된 평면이미지는 기존의 수정지상물이미지(20a) 평면부의 폭(w2) 대비 수정된 수정지상물이미지(20a')의 수정된 평면부 폭(L2)의 비율에 따라 변형되는데, 이러한 변형은 공지,공용의 이미지변형기술을 적용할 수 있다.

참고로, 이미지변형기술이라 함은 '포토샵(어도비 시스템즈사에서 개발한 레스터 그래픽 편집기)', 마이크로소프트사의 대표적인 운영체제인 윈도우의 그래픽 편집기인 '그림판', 통상적이 워드프로그램에서 이미지를 '붙여넣기'하는 기술 등에서 널리 적용되는 기능으로, 사용자는 상기 기능을 통해 이미지의 가로 및 세로 길이의 비율을 결정해서 결정된 비율로 이미지의 크기를 조정할 수 있다.

한편, 수정된 평면부를 합성할 때의 기준은 기준지상물이미지(10a)와 직접 마주하는 모서리(a1, a2)로 한다. 이는 수정지상물이미지(20a)의 기울어진 모습과는 상관없이 기준지상물이미지(10a)와 비교해 지상에서 항시 고정된 위치이기 때문이다.

S18; 이미지합성단계

도 4에 도시한 바와 같이, 수정지상물이미지(20a')의 수정이 완료되면, 기존의 수정지상물이미지(20a)가 점유해 출력되지 못했던 음영부분(D)의 처리가 요구된다. 이를 위해 음영부분(D)의 실제이미지가 촬영된 다른 항공촬영이미지를 검색해서 애플리케이션을 이용해 출력하고, 이렇게 출력된 다른 항공촬영이미지에서 상기 실제이미지를 절개해 음영부분(D)의 크기와 해상도로 수정한다.

실제이미지와 항공촬영이미지의 크기 및 해상도가 일치하면, 다른 항공촬영이미지에서 절개된 음영부분(D)의 실제이미지를 수정지상물이미지(20a')를 포함한 항공촬영이미지의 음영부분(D)에 합성해서, 도 5(본 발명에 따른 수직영상 보정방법에 따라 보정된 수직영상을 보인 이미지)에 도시한 바와 같이 음영부분(D)을 제거하고, 완전한 수직영상이 출력되도록 한다.

S19; 수직영상 데이터갱신단계

수정지상물이미지(20a')의 보정이 완료되면, 실제이미지가 합성된 항공촬영이미지 데이터를 갱신한다.

도 1은 종래 항공사진 지도의 모습을 보인 이미지이고,

도 2는 본 발명에 따른 수직영상 보정방법을 순차 도시한 플로우차트이고,

도 3은 본 발명에 따른 수직영상 보정방법 적용을 위한 항공촬영모습을 개략적으로 도시한 도면이고,

도 4는 본 발명에 따른 수직영상 보정방법에 따라 보정된 지상물의 모습을 도시한 도면이고,

도 5는 본 발명에 따른 수직영상 보정방법에 따라 보정된 수직영상을 보인 이미지이다.

Claims (2)

1. 이미지를 편집처리하는 애플리케이션에 출력된 항공촬영이미지에서, 애플리케이션은 수정지상물이미지(20a)를 선택해서 평면부와 측면부를 구분하고, 평면부와 측면부의 각 모서리를 기준점(a1 내지 a6)으로 설정해서 해당 기준점(a1 내지 a6)의 좌표값을 확인하는 수정대상 기준점 설정단계;

   애플리케이션은 수정지상물이미지(20a)를 포함한 항공촬영이미지에서 기준지상물이미지(10a)를 선택하고, 선택된 기준지상물이미지(10a)의 모서리를 기준점(b1 내지 b4)으로 설정해서 해당 기준점(b1 내지 b4)의 좌표값을 확인하는 기준대상 기준점 설정단계;

   애플리케이션은 기준지상물(10)과 수정지상물(20) 간의 중심거리(d)와, 상기 항공촬영이미지 촬영시 항공기의 고도(h2)와, 수정지상물(20)의 실제 높이(h1) 정보를 입력받고,

   

   수학식을 통해 연산 처리해서, 항공기 카메라의 촬영방향과 수정지상물(20)의 배치방향의 각인 촬영각(θ)을 확인하는 촬영각 연산단계;

   애플리케이션은 수정지상물이미지(20a)의 평면부 폭(w2)을 수정대상 기준점(a1 내지 a6)의 좌표값을 통해 확인하고,

   

   수학식을 통해 연산 처리해서, 수정된 평면부 폭(L2)을 확인하는 수정대상 범위연산단계;

   애플리케이션은 수정지상물이미지(20a)의 수정 전 평면부 이미지를 기준점(a3 내지 a6)을 따라 분리해서 수정된 평면부 폭(L2)에 맞춰 그 크기를 조정하고, 수정지상물이미지(20a)의 측면부 이미지는 제거하며, 기준지상물이미지(10a)와 직접 마주하는 모서리(a1, a2)에 맞춰서 수정된 평면부를 합성하는 수정대상 이미지보정단계;

   애플리케이션은 수정지상물이미지(20a)가 포함된 다른 항공촬영이미지를 검색해서, 수정지상물이미지(20a)의 측면부 이미지 제거로 형성된 음영부분(D)에 실제이미지를 합성하는 이미지 합성단계; 및

   애플리케이션은 실제이미지가 합성된 항공촬영이미지의 데이터를 갱신하는 수직영상 데이터갱신단계;

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 모델 데이터를 기반으로 하는 항공촬영이미지의 수직영상 보정방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 기준지상물(10)과 수정지상물(20) 간의 중심거리(d)는, 기준지상물이미지(10a)의 기준점(b1 내지 b4) 내 중심점과 수정지상물이미지(20a) 평면부의 기준점(a3 내지 a6) 내 중심점 간 거리를 연산한 후, 그 결과값을 항공촬영이미지의 축척 정도로 환산한 결과인 것을 특징으로 하는 3차원 모델 데이터를 기반으로 하는 항공촬영이미지의 수직영상 보정방법.

Images