KR101117761B1 - 레이저 격자패턴을 이용한 3차원 해저면 복원장치 및 이를 이용한 해저면 복원방법 - Google Patents

레이저 격자패턴을 이용한 3차원 해저면 복원장치 및 이를 이용한 해저면 복원방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 레이저 격자패턴을 이용한 3차원 해저면 복원장치에 관한 것이다. 이러한 레이저 격자패턴을 이용한 3차원 해저면 복원장치, 해저면의 대상면을 촬영하는 수중카메라; 상기 수중카메라가 촬영한 대상면의 영상에 레이저 격자패턴을 투사하는 레이저 프로젝터; 상기 수중카메라와 상기 레이저 프로젝터의 3차원 위치를 결정하는 위치결정부; 상기 수중카메라와 상기 레이저 프로젝터의 3차원 위치와, 상기 대상면과 상기 레이저 프로젝터와의 상대위치를 이용하여 상기 대상면을 평면화한 가상평면의 좌표를 도출하는 가상평면좌표계 도출부; 상기 수중카메라와 상기 레이저 프로젝터의 3차원 위치를 이용하여 상기 가상평면의 기하학적 자세를 결정하는 자세결정부; 상기 가상평면의 기하학적 자세에 기반하고, 상기 영상에 투사된 상기 격자패턴의 형상을 이용하여 상기 대상면의 실제좌표를 상기 가상평면의 좌표로부터 3차원적으로 복원하여 상기 영상의 3차원 실제영상을 복원하는 복원재생부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

레이저 격자패턴을 이용한 3차원 해저면 복원장치 및 이를 이용한 해저면 복원방법{3-D submarine topography reconstitution device and the method for reconstituting 3-D submarine topography using the same}
본 발명은 레이저 격자패턴을 이용한 3차원 해저면 복원장치 및 이를 이용한 해저면 복원방법에 관한 것으로, 특히 해저면의 대상면을 수중카메라로 촬영하고 그 촬영영상에 레이저 격자패턴을 투사하여 대상면을 3차원적으로 복원하도록 한 레이저 격자패턴을 이용한 3차원 해저면 복원장치 및 이를 이용한 해저면 복원방법에 관한 것이다.
일반적으로, 해저지형, 해저에 설치된 구조물 등을 관측, 검사할 때 그 지형 및 구조물을 형상을 파악하기 위해서 수중카메라를 이용하여 대상물을 촬영한다. 예를 들어, 해저에 매설된 파이프 또는 케이블의 보수가 필요한 경우에, 파이프 또는 케이블의 설치 위치를 정확히 파악하고, 손상부위를 파악하기 위해서 수중카메라를 이용한 근접 촬영이 필요하다. 그러나, 수중카메라의 촬영 영상으로 획득한 해저면의 영상은 수중에서 일어나는 빛의 굴절, 밀도변화 등에 의해 왜곡될 수 있다. 특히 해저면 영상은 육상과 다른 굴절양상을 보이며 광량이 부족하여 정밀한 왜곡보정이 용이하지 않기 때문에, 해저면의 정확한 좌표를 결정하는데 한계가 있다.
본 발명은 상술한 바와 같은 사항을 고려하여 안출된 것으로, 해저면의 정확한 좌표를 추출하기 위하여 수중카메라와 레이저 프로젝터를 이용하여 해저면을 3차원적으로 복원하도록 한 레이저 격자패턴을 이용한 3차원 해저면 복원장치 및 이를 이용한 해저면 복원방법을 제공함을 그 목적으로 한다. 즉, 본 발명은 피사체에 인공적인 격자패턴을 투사하여 명확하게 대상면의 형상을 복원하는 장치 및 방법을 제공한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 레이저 격자패턴을 이용한 3차원 해저면 복원장치는, 해저면의 대상면을 촬영하는 수중카메라; 상기 수중카메라가 촬영한 대상면의 영상에 레이저 격자패턴을 투사하는 레이저 프로젝터; 상기 수중카메라와 상기 레이저 프로젝터의 3차원 위치를 결정하는 위치결정부; 상기 수중카메라와 상기 레이저 프로젝터의 3차원 위치와, 상기 대상면과 상기 레이저 프로젝터와의 상대위치를 이용하여 상기 대상면을 평면화한 가상평면의 좌표를 도출하는 가상평면좌표계 도출부; 상기 수중카메라와 상기 레이저 프로젝터의 3차원 위치를 이용하여 상기 가상평면의 기하학적 자세를 결정하는 자세결정부; 상기 가상평면의 기하학적 자세에 기반하고, 상기 영상에 투사된 상기 격자패턴의 형상을 이용하여 상기 대상면의 실제좌표를 상기 가상평면의 좌표로부터 3차원적으로 복원하여 상기 영상의 3차원 실제영상을 복원하는 복원재생부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 가상평면좌표계 도출부는 상기 대상면의 영상과 상기 격자패턴을 중첩하여 상기 대상면 영상의 모서리 부분의 좌표를 추출하는 외곽좌표결정부와, 상기 모서리 부분의 좌표를 연결하여 상기 가상평면을 결정하고 상기 가상평면의 좌표계를 도출하는 좌표계결정부를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 복원재생부는 상기 가상평면좌표로부터 상기 격자패턴의 각 격자의 3차원 좌표를 계산하는 격자별복원부와, 상기 격자별복원부에 의해 복원된 상기 각 격자의 3차원 좌표를 조합하여 상기 대상면의 영상을 3차원적으로 구현하는 영상모델구축부를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 수중카메라가 상기 대상면과 인접한 인접대상면을 재촬영하고, 상기 인접대상면의 3차원 좌표가 상기 격자패턴을 이용하여 상기 복원재생부에 의해 복원되면, 상기 대상면의 3차원 좌표와 상기 인접대상면의 3차원 좌표를 조합하는 조합영상추출부를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 격자패턴이 상기 영상에 투사되어 중첩된 중첩영상을 저장하는 저장부를 구비하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 위치결정부는 USBL(Utra Short base line) 및/또는 IMU(Inertial Measurement Unit)인 것이 바람직하다.
한편, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따른 레이저 격자패턴을 이용한 3차원 해저면 복원방법은, 수중카메라를 이용하여 해저면의 대상면을 촬영하는 단계; 상기 수중카메라가 촬영한 대상면의 영상에 레이저 프로젝터를 이용하여 격자패턴을 투사하는 단계; 상기 수중카메라와 상기 레이저 프로젝터의 3차원 위치를 결정하는 단계; 상기 수중카메라와 상기 레이저 프로젝터의 3차원 위치와, 상기 대상면과 상기 레이저 프로젝터와의 상대위치를 이용하여 상기 대상면을 평면화한 가상평면의 좌표를 도출하는 단계; 상기 수중카메라와 상기 레이저 프로젝터의 3차원 위치를 이용하여 상기 가상평면의 기하학적 자세를 결정하는 단계; 상기 가상평면의 기하학적 자세에 기반하고, 상기 영상에 투사된 상기 격자패턴의 형상을 이용하여 상기 대상면의 실제좌표를 상기 가상평면의 좌표로부터 3차원적으로 복원하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 가상평면의 좌표를 도출하는 단계는 상기 대상면의 영상과 상기 격자패턴을 중첩하여 상기 대상면 영상의 모서리 부분의 좌표를 추출하는 외곽좌표결정단계와, 상기 모서리 부분의 좌표를 연결하여 상기 가상평면을 결정하고 상기 가상평면의 좌표계를 도출하는 좌표계결정단계를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 복원단계는 상기 가상평면좌표로부터 상기 격자패턴의 각 격자의 3차원 좌표를 계산하는 격자별복원단계와, 상기 격자별복원단계에 의해 복원된 상기 각 격자의 3차원 좌표를 조합하여 상기 대상면의 영상을 3차원적으로 구현하는 영상모델구축단계를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 수중카메라가 상기 대상면과 인접한 인접대상면을 재촬영하고, 상기 인접대상면의 3차원 좌표가 상기 격자패턴을 이용하여 상기 복원재생부에 의해 복원되면, 상기 대상면의 3차원 좌표와 상기 인접대상면의 3차원 좌표를 조합하는 조합영상추출단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 격자패턴이 상기 영상에 투사되어 중첩된 중첩영상을 저장하는 저장단계를 구비하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 레이저 격자패턴을 이용한 3차원 해저면 복원장치 및 이를 이용한 해저면 복원방법은, 수중카메라의 영상에 레이저 격자패턴을 투사하여 상기 격자패턴을 분석함으로써 대상면을 3차원적으로 구현하므로, 대상면의 위치좌표를 정확하고 용이하게 추출할 뿐만 아니라 저렴한 비용으로 해저면을 3차원적으로 복원하는 효과를 제공한다.
도1은 본 발명 실시예에 따른 해저면 복원장치의 블럭도,
도2는 수중카메라가 촬영한 영상에 레이저 격자패턴을 투사하는 모습을 개략적으로 보인 도면,
도3은 가상평면을 보여주는 개략적인 도면,
도4는 본 발명의 실시예에 따른 해저면 복원방법의 흐름도,
도5는 도4의 요부를 발췌하여 도시한 도면이다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도1은 본 발명 실시예에 따른 해저면 복원장치의 블럭도이고, 도2는 수중카메라가 촬영한 영상에 레이저 격자패턴을 투사하는 모습을 개략적으로 보인 도면이다. 도3은 가상평면을 보여주는 개략적인 도면이고, 도4는 본 발명의 실시예에 따른 해저면 복원방법의 흐름도이며, 도5는 도4의 요부를 발췌하여 도시한 도면이다.
먼저, 도1을 참조하면, 본 발명 일 측면에 따른 레이저 격자패턴을 이용한 해저면 복원장치는, 수중카메라(10), 레이저 프로젝터(20), 위치결정부(30), 가상평면좌표계 도출부(40), 자세결정부(50), 복원재생부(60)를 포함한다.
상기 수중카메라(10)는 해저면(B)을 촬영하기 위한 것으로, 원하는 해저면(B)의 대상면을 촬영한다.
상기 레이저 프로젝터(20)는 상기 수중카메라(10)가 촬영한 대상면의 영상(RI)에 레이저 격자패턴(P)을 투사한다. 상기 레이저 프로젝터(20)에 의해 투사된 격자패턴(P)을 이용하여 상기 수중카메라(10)의 촬영 영상(RI)을 3차원적으로 복원하는 것이 본 발명의 주요한 특징이다.
상기 위치결정부(30)는 상기 수중카메라(10)와 상기 레이저 프로젝터(20)의 3차원 위치를 결정하기 위해서 구비된다. 도2에 도시된 바와 같이, 상기 수중카메라(10)와 상기 레이저 프로젝터(20)는 해수면 아래로 내려지고, 상기 수중카메라(10)와 상기 레이저 프로젝터(20)의 위치 및 자세는 USBL(Utra Short base line) 및/또는 IMU(Inertial Measurement Unit)을 이용하여 결정된다.
상기 가상평면좌표계 도출부(40)는 상기 수중카메라(10)와 상기 레이저 프로젝터(20)의 3차원 위치와, 상기 대상면과 상기 레이저 프로젝터(20)와의 상대위치를 이용하여 대상면을 평면화한 가상평면(VI)의 좌표를 도출한다.
상기 가상편면 좌표계 도출부는 외곽좌표결정부(41)와, 좌표계결정부(42)를 포함한다.
도2에 도시된 바와 같이, 상기 외곽좌표결정부(41)는 대상면의 영상(RI)과 격자패턴(P)을 중첩된 상태에서, 상기 대상면 영상(RI)의 모서리(C1,C2,C3,C4) 부분의 좌표를 추출한다. 수중카메라(10)에 의해서 대상면을 촬영하면, 해저면(B)은 3차원적으로 입체적 형상을 가지므로, 상기 대상면의 영상(RI)에서 그 외곽선은 곡선으로 이루어진다. 이때, 상기 외곽좌표결정부(41)는 이러한 영상(RI)에서 모서리(C1,C2,C3,C4) 부분의 좌표를 추출하는 것이다.
상기 좌표계결정부(42)는 상기 모서리(C1,C2,C3,C4) 부분의 좌표를 연결하여 가상평면(VI)을 결정하고, 상기 가상평면(VI)의 좌표계를 도출한다. 즉, 상기한 바와 같이 수중카메라(10)에 의해 촬영된 영상(RI)의 외곽선은 대상면이 3차원적으로 굴곡이 있으므로, 그 굴곡에 따라 긔 외곽선이 곡선으로 이루어진다. 이때, 도3에 도시된 바와 같이, 상기 좌표계결정부(42)는 상기 모서리(C1,C2,C3,C4) 부분의 좌표를 연결하여 평탄화된 가상평면(VI)을 결정하고, 그 가상평면(VI)의 좌표계를 도출한다.
상기 자세결정부(50)는 상기 수중카메라(10)와 상기 레이저 프로젝터(20)의 3차원 위치를 이용하여 상기 가상평면(VI)의 기하학적 자세를 결정한다. 본 실시예에 따라, 상기 수중카메라(10)와 상기 레이저 프로젝터(20)의 3차원 위치는 USBL 및/또는 IMU에 의해서 결정되고, 상기 가상평면(VI)이 수평면에 대하여 기울어진 각도(α)를 이용하여 평면인 가상평면(VI)의 자세가 결정된다.
상기 복원재생부(60)는 상기 가상평면(VI)의 기하학적 자세를 기반으로, 상기 영상(RI)에 투사된 상기 격자패턴(P)의 형상을 이용하여 상기 대상면의 실제좌표를 상기 가상평면(VI)의 좌표로부터 3차원적으로 복원하여 대상면의 3차원적 실제영상을 복원한다.
구체적으로, 상기 복원재생부(60)는 격자별복원부(61)와, 영상모델구축부(62)를 포함한다.
상기 격자별복원부(61)는 상기 가상평면좌표로부터 상기 격자패턴(P) 중 각 격자의 3차원 좌표를 계산한다. 즉, 상기 가상평면(VI)의 좌표계가 가상평면좌표계 도출부(40)의 좌표계결정부(42)에 의해 추출되므로, 가상평면(VI) 외곽선의 내측에 존재하는 지점들의 3차원 좌표는 상기 가상평면(VI)의 좌표계로부터 도출될 수 있다.
구체적으로, 상기 격자별복원부(61)는 각 격자 내의 위치한 임의 지점이 격자패턴(P)의 어디에 위치하는가를 우선 판단하고 이에 근거하여 가상평면(VI) 좌표계를 이용하여 그 임의지점의 위치를 계산한다. 이때 격자패턴(P)을 분석하여 그 임의지점이 가상평면(VI)으로부터 돌출되어 있는지 함몰되어 있는지를 판단한다.
예컨대, 격자패턴(P)의 간격이 상대적으로 넓은가 또는 좁은가에 따라 3차원 형상이 다르다. 도3을 참조하면, 격자패턴(P)의 간격이 좁은 부분(E1)은 상대적으로 격자패턴(P)의 간격이 넓은 부분(E2)보다 가상평면(VI)으로부터 함몰되어 있는 것을 판단될 수 있다. 이렇게 얻어진 격자 내의 임의지점을 조합하여, 각 격자의 3차원 위치를 계산한다.
상기 영상모델구축부(62)는 상기 격자별복원부(61)에 의해 복원된 상기 각 격자의 3차원 좌표를 조합하여 상기 대상면의 영상(RI)을 3차원적으로 구현한다. 즉, 상기 영상모델구축부(62)는 상기 각 격자별로 얻어진 3차원 좌표를 모두 조합하는 기능을 수행한다.
본 실시예에 따른 레이저 격자패턴을 이용한 해저면 복원장치는, 조합영상추출부(70)와, 저장부(80)를 더 구비한다.
상기 조합영상추출부(70)는 상기 수중카메라(10)가 상기 대상면과 인접한 인접대상면을 재활영할 때 그 인접대상면의 3차원 영상을 상기 대상면과 합성하는 기능을 수행한다. 구체적으로, 상기 인접대상면의 3차원 좌표는 상술한 대상면의 3차원 복원과정을 그대로 반복하여 얻어진다. 즉, 인접대상면을 수중카메라(10)가 촬영하면, 상기 격자패턴(P)을 이용하여 복원재생부(60)에 의해 인접대상면의 3차원 좌표가 복원되고, 이때 상기 인접대상면의 3차원 좌표와 상기 대상면의 3차원 좌표를 조합한다.
필요로 하는 대상면적이 상대적으로 넓은 경우에, 수중카메라(10)는 그 대상면적을 분할하여 복수회 촬영하고, 상기 조합영상추출부(70)에 의해 전 범위의 3차원 좌표를 복원하게 된다.
상기 저장부(80)는 수중카메라(10)에 의해 촬영된 영상(RI)에 레이저 프로젝터(20)가 격자패턴(P)을 투사할 때, 영상(RI)과 격자패턴(P)이 중첩된 중첩영상을 저장하는 기능을 수행한다. 대상면의 촬영 영상(RI)에 격자패턴(P)이 중첩되어 있는 중첩영상을 저장해 둠으로써, 기기의 일시적 고장 또는 처리 오류시 중첩영상을 재활용할 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 측면에 의하면, 레이저 격자패턴을 이용한 해저면 복원방법이 제안된다. 이하, 상기 해저면 복원방법에 대하여 상세히 설명한다.
도4를 참조하면, 본 발명의 다른 측면에 따른, 레이저 격자패턴을 이용한 해저면 복원방법은, 수중카메라(10)를 이용하여 해저면(B)의 대상면을 촬영하는 단계(S1), 상기 수중카메라(10)가 촬영한 대상면의 영상(RI)에 레이저 프로젝터(20)를 이용하여 격자패턴(P)을 투사하는 단계(S2), 상기 수중카메라(10)와 상기 레이저 프로젝터(20)의 3차원 위치를 결정하는 단계(S3), 상기 수중카메라(10)와 상기 레이저 프로젝터(20)의 3차원 위치와, 상기 대상면과 상기 레이저 프로젝터(20)와의 상대위치를 이용하여 상기 대상면을 평면화한 가상평면(VI)의 좌표를 도출하는 단계(S4), 상기 수중카메라(10)와 상기 레이저 프로젝터(20)의 3차원 위치를 이용하여 상기 가상평면(VI)의 기하학적 자세를 결정하는 단계(S5), 및 상기 가상평면(VI)의 기하학적 자세에 기반하고, 상기 영상(RI)에 투사된 상기 격자패턴(P)의 형상을 이용하여 상기 대상면의 실제좌표를 상기 가상평면(VI)의 좌표로부터 3차원적으로 복원하는 단계(S6)를 포함한다.
상기 수중카메라(10)를 이용하여 대상면을 촬용하여 영상(RI)을 취득하는 단계(S1)와, 격자패턴(P)을 투사하는 단계(S2), 수중카메라(10)와 레이저 프로젝터(20)의 3차원 위치를 결정하는 단계(S3)는 각각 수중카메라(10), 레이저 프로젝터(20), 및 위치결정부(30)에 의해 수행된다. 상기 수중카메라(10), 레이저 프로젝터(20), 및 위치결정부(30)의 각 기능은 상술한 해저면 복원장치에서 상술한 바 구체적인 설명은 생략한다. 본 실시예에서, 상기 위치결정부(30)는 USBL 및/또는 IMU가 사용된다.
도5를 참조하면, 상기 가상평면(VI)의 좌표를 도출하는 단계(S4)는 외곽좌표결정단계(S41)와, 좌표계결정단계(S42)를 포함한다.
상기 외곽좌표결정단계(S41)는 대상면의 영상(RI)과 격자패턴(P)을 중첩하여 상기 대상면 영상(RI)의 모서리(C1,C2,C3,C4) 부분의 좌표를 추출하는 단계이고, 상기 좌표계결정단계(S42)는 상기 모서리(C1,C2,C3,C4) 부분의 좌표를 연결하여 상기 가상평면(VI)을 결정하고 상기 가상평면(VI)의 좌표계를 도출하는 단계이다. 상기 외곽좌표결정단계(S41)는 외곽좌표결정부(41)에 의해 수행되고, 상기 좌표계결정단계(S42)는 좌표계결정부(42)에 의해 수행된다.
상기 자세결정단계(S5)는 가상평면(VI)의 기하학적 자세를 결정하는 단계로, USBL 및/또는 IMU에 의해서 결정된 상기 수중카메라(10)와 상기 레이저 프로젝터(20)의 3차원 위치와, 상기 가상평면(VI)이 수평면에 대하여 기울어진 각도(α)를 이용하여 평면인 가상평면(VI)의 자세가 결정한다.
상기 대상면의 실제좌표를 상기 가상평면(VI)의 좌표로부터 3차원적으로 복원하는 단계(S6)는 상기 가상평면(VI)의 기하학적 자세에 기반하여, 상기 영상(RI)에 투사된 상기 격자패턴(P)의 형상을 이용하여 상기 대상면의 실제좌표를 3차원적으로 복원한다.
구체적으로, 상기 복원 단계(S6)는 격자별복원단계(S61)와, 영상모델구축단계(S62)를 포함한다.
상기 격자별복원단계(S61)는 상기 가상평면(VI) 좌표로부터 상기 격자패턴(P)의 각 격자의 3차원 좌표를 계산한다. 상기 격자별복원단계는 각 격자 내의 위치한 임의 지점의 위치를 계산하고 조합하여 각 격자의 3차원 위치를 계산한다. 상기 각 격자 내의 임의 지점의 위치는 가상평면(VI)의 좌표계로부터 격자패턴(P)을 분석하여 얻어진다. 즉, 격자 내의 임의지점는 가상평면(VI)의 좌표계를 기준으로 구하되, 그 임의지점이 가상평면(VI)으로부터 돌출되어 있는지 또는 함몰되어 있는지에 관한 3차원 정보는 격자패턴(P)의 패턴을 분석하여 얻어진다.
예컨대, 격자패턴(P)의 간격이 상대적으로 넓은가 또는 좁은가에 따라 3차원 형상이 다르다. 도3을 참조하면, 격자패턴(P)의 간격이 좁은 부분(E1)은 상대적으로 격자패턴(P)의 간격이 넓은 부분(E2)보다 가상평면(VI)으로부터 함몰되어 있는 것을 판단될 수 있다.
상기 영상모델구축단계(S62)는 상기 격자별복원단계(S61)에 의해 복원된 상기 각 격자의 3차원 좌표를 조합하여 상기 대상면의 영상(RI)을 3차원적으로 구현하는 단계이다. 즉, 각 격자별로 얻어진 3차원 좌표를 모두 조합하여 전체 영상(RI)을 구현한다.
본 발명에 따른 해저면 복원방법은 조합영상수출단계(S7)와, 저장단계(S8)를 더 구비한다.
상기 조합영상추출단계(S7)는 수중카메라(10)가 상기 대상면과 인접한 인접대상면을 재촬영할 때 그 인접대상면의 3차원 영상을 상기 대상면과 합성하는 단계이다. 따라서, 조합영상추출단계(S7)는 인접한 인접대상면을 촬영할 필요가 없는 경우에는 생략되는 단계이다.
구체적으로, 상기 인접대상면의 3차원 좌표는 상술한 대상면의 3차원 복원과정을 그대로 반복하여 얻어진다. 인접대상면을 수중카메라(10)가 촬영하면, 상기 격자패턴(P)을 이용하여 인접대상면의 3차원 좌표가 복원되고, 이때 상기 인접대상면의 3차원 좌표와 상기 대상면의 3차원 좌표를 조합한다.
필요로 하는 대상면적이 상대적으로 넓은 경우에, 수중카메라(10)는 그 대상면적을 분할하여 복수회 촬영하고, 상기 조합영상추출단계(S7)에 의해 전 범위의 3차원 좌표를 복원하게 된다.
상기 저장단계(S8)는 수중카메라(10)에 의해 촬영된 영상(RI)에 레이저 프로젝터(20)가 격자패턴(P)을 투사할 때, 영상(RI)과 격자패턴(P)이 중첩된 중첩영상을 저장한다. 상기 중첩영상을 저장해 둠으로써 중첩영상을 백업하여 다른 처리 프로세서의 오류시 재활용가능한 기능을 수행한다. 본 실시예에 따르면, 상기 저장단계(S8)는 수중카메라(10)의 영상(RI)에 레이저 프로젝터(20)가 격자패턴(P)을 투사할 때 생성되는 중첩영상을 가상평면좌표 도출단계(S4) 이전에 저장한다. 물론, 그 처리 순서는 상기 예로 제한되지는 않는다.
이처럼, 본 발명에 따른 레이저 격자패턴을 이용한 해저면 복원장치 및 이를 이용한 해저면 복원방법은, 해저면(B)의 3차원적 영상(RI)을 간편하게 복원하는 효과를 제공한다. 즉, 수중카메라(10)가 촬영한 영상(RI)을 3차원적으로 복원하기 위해서 먼저 격자패턴(P)이 중첩된 영상을 통해 가상평면(VI)을 도출하고, 가상평면(VI)의 좌표계로부터 각 격자의 3차원 좌표를 확보하며, 각 격자별 3차원 좌표를 조합하여 대상면 전체의 3차원 좌표를 확보하게 된다. 따라서, 가상평면(VI)의 좌표계를 용이하게 도출할 수 있으며, 격자패턴(P)의 분석을 통하여 3차원 형상을 용이하게 확보할 수 있다.
이상, 본 발명을 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명의 범주를 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 많은 변형이 제공될 수 있다.
10... 수중카메라 20... 레이저 프로젝터
30... 위치결정부 40... 가상평면좌표계도출부
41... 외곽좌표결정부 42... 좌표계결정부
50... 자세결정부 60... 복원재생부
61... 격자별복원부 62... 영상모델구축부
70... 조합영상추출부 80... 저장부
P... 격자패턴 VI... 가상평면
B... 해저면 RI... 영상

Claims (11)

  1. 해저면의 대상면을 촬영하는 수중카메라(10);
    상기 수중카메라(10)가 촬영한 대상면의 영상에 레이저 격자패턴을 투사하는 레이저 프로젝터(20);
    상기 수중카메라(10)와 상기 레이저 프로젝터(20)의 3차원 위치를 결정하는 위치결정부(30);
    상기 수중카메라(10)와 상기 레이저 프로젝터(20)의 3차원 위치와, 상기 대상면과 상기 레이저 프로젝터(20)와의 상대위치를 이용하여 상기 대상면을 평면화한 가상평면의 좌표를 도출하는 가상평면좌표계 도출부(40);
    상기 수중카메라(10)와 상기 레이저 프로젝터(20)의 3차원 위치를 이용하여 상기 가상평면의 기하학적 자세를 결정하는 자세결정부(50);
    상기 가상평면의 기하학적 자세에 기반하고, 상기 영상에 투사된 상기 격자패턴의 형상을 이용하여 상기 대상면의 실제좌표를 상기 가상평면의 좌표로부터 3차원적으로 복원하여 상기 영상의 3차원 실제영상을 복원하는 복원재생부(60);를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 격자패턴을 이용한 3차원 해저면 복원장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 가상평면좌표계 도출부(40)는 상기 대상면의 영상과 상기 격자패턴을 중첩하여 상기 대상면 영상의 모서리 부분의 좌표를 추출하는 외곽좌표결정부(41)와, 상기 모서리 부분의 좌표를 연결하여 상기 가상평면을 결정하고 상기 가상평면의 좌표계를 도출하는 좌표계결정부(42)를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 격자패턴을 이용한 3차원 해저면 복원장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 복원재생부(60)는 상기 가상평면좌표로부터 상기 격자패턴의 각 격자의 3차원 좌표를 계산하는 격자별복원부(61)와, 상기 격자별복원부(61)에 의해 복원된 상기 각 격자의 3차원 좌표를 조합하여 상기 대상면의 영상을 3차원적으로 구현하는 영상모델구축부(62)를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 격자패턴을 이용한 3차원 해저면 복원장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 수중카메라(10)가 상기 대상면과 인접한 인접대상면을 재촬영하고, 상기 인접대상면의 3차원 좌표가 상기 격자패턴을 이용하여 상기 복원재생부(60)에 의해 복원되면, 상기 대상면의 3차원 좌표와 상기 인접대상면의 3차원 좌표를 조합하는 조합영상추출부(70)를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 격자패턴을 이용한 3차원 해저면 복원장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 격자패턴이 상기 영상에 투사되어 중첩된 중첩영상을 저장하는 저장부(80)를 구비하는 것을 특징으로 하는 레이저 격자패턴을 이용한 3차원 해저면 복원장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 위치결정부(30)는 USBL(Utra Short base line) 또는 IMU(Inertial Measurement Unit)인 것을 특징으로 하는 레이저 격자패턴을 이용한 3차원 해저면 복원장치.
  7. 수중카메라(10)를 이용하여 해저면의 대상면을 촬영하는 단계;
    상기 수중카메라(10)가 촬영한 대상면의 영상에 레이저 프로젝터(20)를 이용하여 격자패턴을 투사하는 단계;
    상기 수중카메라(10)와 상기 레이저 프로젝터(20)의 3차원 위치를 결정하는 단계;
    상기 수중카메라(10)와 상기 레이저 프로젝터(20)의 3차원 위치와, 상기 대상면과 상기 레이저 프로젝터(20)와의 상대위치를 이용하여 상기 대상면을 평면화한 가상평면의 좌표를 도출하는 단계;
    상기 수중카메라(10)와 상기 레이저 프로젝터(20)의 3차원 위치를 이용하여 상기 가상평면의 기하학적 자세를 결정하는 단계;
    상기 가상평면의 기하학적 자세에 기반하고, 상기 영상에 투사된 상기 격자패턴의 형상을 이용하여 상기 대상면의 실제좌표를 상기 가상평면의 좌표로부터 3차원적으로 복원하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 격자패턴을 이용한 3차원 해저면 복원방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 가상평면의 좌표를 도출하는 단계는 상기 대상면의 영상과 상기 격자패턴을 중첩하여 상기 대상면 영상의 모서리 부분의 좌표를 추출하는 외곽좌표결정단계와, 상기 모서리 부분의 좌표를 연결하여 상기 가상평면을 결정하고 상기 가상평면의 좌표계를 도출하는 좌표계결정단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 격자패턴을 이용한 3차원 해저면 복원방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 복원단계는 상기 가상평면좌표로부터 상기 격자패턴의 각 격자의 3차원 좌표를 계산하는 격자별복원단계와, 상기 격자별복원단계에 의해 복원된 상기 각 격자의 3차원 좌표를 조합하여 상기 대상면의 영상을 3차원적으로 구현하는 영상모델구축단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 격자패턴을 이용한 3차원 해저면 복원방법.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 수중카메라(10)가 상기 대상면과 인접한 인접대상면을 재촬영하고, 상기 인접대상면의 3차원 좌표가 상기 격자패턴을 이용하여 복원되면, 상기 대상면의 3차원 좌표와 상기 인접대상면의 3차원 좌표를 조합하는 조합영상추출단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 격자패턴을 이용한 3차원 해저면 복원방법.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 격자패턴이 상기 영상에 투사되어 중첩된 중첩영상을 저장하는 저장단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 레이저 격자패턴을 이용한 3차원 해저면 복원방법.
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