KR101184005B1 - 도화원도 심볼 자동검수를 통한 수치 도화원도 갱신 방법 - Google Patents

도화원도 심볼 자동검수를 통한 수치 도화원도 갱신 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 도화원도 심볼 자동검수를 통한 수치 도화원도 갱신 방법에 관한 것으로, 작업자가 1차적으로 마무리 진 도화원도에서 추출된 심볼과 원본 영상으로부터 추출된 심볼을 상호 비교하여, 도화원도에서 발생한 누락 또는 오류를 수정하여, 현장작업에 소요되는 불필요한 시간 및 비용을 절약할 수 있으며, 보다 정확한 수치지도를 제작할 수 있는 효과가 있다.

Description

도화원도 심볼 자동검수를 통한 수치 도화원도 갱신 방법{Drawing Update Method through examining symbol}
본 발명은 도화원도 갱신 방법에 관한 것으로, 작업자의 작업 능률을 향상시키며, 수치지도의 정확도를 향상시킬 수 있는 도화원도 심볼 자동검수를 통한 수치 도화원도 갱신 방법에 관한 것이다.
종래 수치지도를 제작하는 방법은 항공사진을 촬영하고, 지상기준점을 이용하여 스테레오 영상 상에 나타나는 지형 지물에 대하여 도화사가 일일이 수작업을 통하여 건물이나, 도로, 하천, 댐, 가로수, 맨홀 등을 수치도화기를 통하여 도화하게 된다.
이렇게 도화 작업을 거쳐 제작된 지도를 도화원도라 부르는데, 도화원도에는 작업자의 실수나 누락으로 인하여 표현하지 못한 레이어나 심볼 등이 발생하고, 이를 보완하기 위하여 현장에 직접 나가 도화원도의 도화된 내용과 실제 내용이 일치하는 지를 검수하는 작업을 수행한다.
즉 종래에는 1차적으로 제작한 도화원도를 종이 출력하여 실제 도화 작업이 이루어진 현장에 가서 도화원도에 그려진 내용과 실제 지형 지물이 일치하는 지를 확인하고, 잘못 그려져 있거나 누락이 발생한 지형 지물에 대해서 현장에서 직접 측량을 수행하여 업데이트 하는 방법이다.
이때 지형 지물의 속성정보를 조사하는 목적도 있기 때문에 현장조사는 필요하겠지만 1차적으로 제작한 도화원도의 정확도가 높다면 잘못 그려지거나 누락된 지형 지물을 재측량하는 데 드는 시간과 비용은 줄일 수 있다.
따라서 상기 도화원도의 누락이나 오류를 미리 검수함으로써, 현장조사의 작업 효율을 향상시키며, 수치지도의 정확성을 높일 수 있는 방법의 필요성이 꾸준히 제기되고 있는 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 과제를 해결하기 위한 발명으로서, 작업자의 작업 능률을 향상시키며, 수치지도의 정확도를 향상시킬 수 있는 도화원도 심볼 자동검수를 통한 수치 도화원도 갱신 방법을 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명은, 원본 영상에서 탬플릿 영상을 생성하는 탬플릿 영상 생성 단계; 상기 탬플릿 영상이 원본 영상과 동일한 패턴이 있는 지를 확인하는 이미지 매칭 단계; 좌?우측 스테레오 영상과, 좌?우측 스테레오 영상의 외부표정요소를 이용하여, 대상객체의 지상 3차원 좌표를 추출하는 기능을 하는 대상객체 3차원 좌표 추출 단계; 상기 추출된 3차원 좌표에 대상객체에 대한 심볼을 표기하는 대상객체 심볼화 단계; 상기 대상객체의 심볼 좌표와 도화원도에서 추출된 심볼 좌표를 비교하고, 도화원도에 대한 누락여부를 확인하는 심볼 비교 단계; 상기 비교 분석을 통하여 도화원도에 심볼의 누락이나 정정이 필요한 경우 도화원도에 대한 심볼 갱신 작업을 수행하는 도화원도 갱신 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 이미지 매칭 단계는 영역기준정합 이미지 매칭 기법을 통해 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 작업자가 1차적으로 마무리 진 도화원도에서 추출된 심볼과 원본 영상으로부터 추출된 심볼을 상호 비교하여, 도화원도에서 발생한 누락 또는 오류를 수정하여, 현장작업에 소요되는 불필요한 시간 및 비용을 절약할 수 있으며, 보다 정확한 수치지도를 제작할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 도화원도갱신장치를 나타낸 구성도이고,
도 2는 본 발명에 따른 수치 도화원도 갱신 방법을 설명하기 위한 단계도이고,
도 3은 본 발명에 따른 탬플릿 영상 생성 단계를 설명하기 위한 설명도이고,
도 4는 본 발명에 따른 이미지 매칭 단계를 설명하기 위한 설명도이고,
도 5는 본 발명에 따른 대상객체 3차원 좌표 추출 단계를 설명하기 위한 설명도이고,
도 6은 본 발명에 따른 심볼 비교 단계를 설명하기 위한 설명도이고,
도 7은 본 발명에 따른 도화원도 갱신 단계를 설명하기 위한 설명도이다.
이하 첨부도면에 의거하여 본 발명에 따른 수치 도화원도 갱신 방법을 상세히 설명하면 다음과 같다.
우선 본 발명에 따른 수치 도화원도 갱신 방법에 사용되는 도화원도갱신장치(DA)를 설명한다.
상기 도화원도갱신장치(DA)는 탬플릿영상생성부(10)와, 이미지매칭부(20)와, 지상좌표추출부(30)와, 심볼화부(40)와, 도화원도비교부(50)와, 갱신도화원도저장부(60)를 갖춘다.
상기 탬플릿영상생성부(10)는, 원본 영상에서 대상객체의 이미지 샘플을 추출하여 탬플릿 영상으로 생성한다. 이때 원본 영상은 지상에 대해 항공촬영된 단사진 영상인 것이 바람직하다. 또한 탬플릿 영상은 원본 영상에서 방향성을 타지 않고 일정한 패턴을 지니고 있는 대상객체의 이미지를 탬플릿 영상으로 생성하는 것이 바람직하다.
상기 이미지매칭부(20)는 탬플릿 영상이 원본 영상과 동일한 패턴이 있는 지를 확인한다.
본 실시예에서는 영역기준정합 이미지 매칭 기법이 사용되며, 이에 따라 이미지매칭부(20)는 대상객체추출모듈(21)과 동일대상객체추출모듈(22)를 갖추고서, 좌?우측 스테레오 영상과 탬플릿 영상의 매칭을 통해, 좌?우측 영상의 대상객체를 각각 추출한다.
이때 상기 좌?우측 스테레오 영상은, 대상객체의 3차원 좌표를 계산하기 위하여, 항공기의 좌측 및 우측에 각각 설치된 카메라를 통해 지상에 대해 촬영된 스테레오 입체시가 가능한 좌?측 스테레오 영상이며, 이때의 스테레오 영상은 외부표정요소가 결정된 영상이다.
상기 대상객체추출모듈(21)은 탐색영역이 되는 좌측 스테레오 영상 및 우측 스테레오 영상과, 기준영역이 되는 탬플릿 영상을 매칭시킴으로써, 일정 범위 이내의 상관계수값을 갖는 대상객체를 좌측 스테레오 영상 및 우측 스테레오 영상으로부터 각각 추출한다.
상기 동일대상객체추출모듈(22)은 좌측스테레오 영상으로부터 추출된 대상객체와 동일한 대상객체를 우측 스테레오 영상으로부터 추출하는 기능을 수행한다. 즉 좌측 스테레오 영상과 우측 스테레오 영상의 대상객체의 개수가 동일하도록 탐색영역인 우측 스테레오 영상으로부터, 기준영역인 좌측 스테레오 영상으로부터 추출한 대상객체와 일정 범위 이내의 상관계수값을 갖는 대상객체를 동일한 대상객체로 판단하여 추출한다. 이에 따라 추출된 좌측 스테레오 영상과 우측 스테레오 영상의 대상객체의 개수가 동일하게 된다.
상기 지상좌표추출부(30)는 좌?우측 스테레오 영상과, 좌?우측 스테레오 영상의 외부표정요소를 이용하여, 대상객체의 지상 3차원 좌표를 추출한다.
구체적으로 상기 지상좌표추출부(30)는 좌?우측 스테레오 영상의 대상객체의 사진좌표, 좌?우측 스테레오 영상의 외부표정요소를 이용하여 대상객체의 지상 3차원 좌표를 추출한다.
상기 심볼화부(40)는 지상좌표추출부(30)를 통해 추출된 3차원 좌표에 대상객체에 대한 심볼을 표기하여, 벡터 데이터로 생성한다.
상기 도화원도비교부(50)는 이미지 매칭 기법을 통하여 추출된 심볼의 3차원 지상좌표에 대하여, 도화원도에서 추출된 심볼 레이어 좌표와 비교하고, 누락된 심볼 레이어를 확인한다.
상기 갱신도화원도저장부(60)는 비교 분석을 통하여 심볼의 누락이나 정정이 필요한 레이어에 대하여 해당 레이어를 캐드 프로그램 등을 통하여 활성화한 후 심볼에 대해 업데이트 한다. 이때 캐드 포맷은 dwg, dxf 파일 포맷이 바람직하다.
이하 상기 도화원도갱신장치(DA)를 이용한 수치 도화원도 갱신 방법을 설명하면 다음과 같다.
우선 수치지도 제작을 위한 항공기를 이용하여 항공촬영을 하고, 이러한 작업을 통해 영상 이미지를 획득하고, 수치도화기(미도시)를 이용하여 항공영상에 따른 도화원도를 제작한다.
(S1) 탬플릿 영상 생성 단계
수치지도에 표현하는 많은 대상객체의 이미지 중에 원본 영상에서 방향성을 타지 않고 일정한 패널을 지니고 있는 대상객체의 이미지를 대상으로 탬플릿 영상을 생성한다. 한편 본 실시예에서는 대상객체는 맨홀, 하수구, 가로등, 가로수 등이 될 수 있다.
상기 탬플릿 영상를 생성하는 방법은 원본 영상에서 대상객체가 포함되어 있는 이미지를 이미지가 꽉 차게 절단하여 영상파일로 저장한다.(도 3참조)
이때 동일한 대상객체 이미지에 대한 탬플릿 영상은 1개만 제작해도 되고 동일한 대상객체 이미지라 할지라도 모양이나 형상의 차이가 있는 것은 여러 개의 탬플릿 영상을 제작한다. 여기서 탬플릿 영상은 5픽셀*5픽셀 또는 7픽셀*7픽셀 또는 15픽셀*15픽셀과 같이 정사각형 형태의 홀수 픽셀수로 저장한다.
(S2) 이미지 매칭 단계
상기 탬플릿 영상이 원본 영상과 동일한 패턴이 있는 지를 확인한다.
본 실시예에서는 영역기준정합 이미지 매칭 기법을 사용한다.
상기 영역기준정합 이미지 매칭 기법은 영상의 밝기값의 분포의 유사성을 이용한 상관도를 계산하여 두 영상의 유사성을 판별한다. 두 영상이 동일한 영상이면 상관도가 1이 나오고 두 영상이 정 반대이면 상관도가 -1, 그리고 나머지는 1과 -1 사이의 상관도로 표현된다.
이때 상기 상관도를 나타내는 수학식 1은 다음과 같다.
Figure 112012006792854-pat00001
Figure 112012006792854-pat00002
: 기준 영역의 평균 밝기 값 ,
Figure 112012006792854-pat00003
: 탐색영역의 평균 밝기 값
R : 상관도
이에 따라 상기 대상추출모듈(21)은 탐색영역이 되는 좌측 스테레오 영상 및 우측 스테레오 영상과, 기준영역이 되는 탬플릿 영상을 매칭시킴으로써, 일정 범위 이내의 상관계수값을 갖는 대상객체를 좌측 스테레오 영상 및 우측 스테레오 영상으로부터 각각 추출한다.
또한 상기 동일대상객체추출모듈(22)은 좌측스테레오 영상으로부터 추출된 대상객체와 동일한 대상객체를 우측 스테레오 영상으로부터 추출하는 기능을 수행한다. 즉 도 4에 도시된 바와 같이, 좌측 스테레오 영상과 우측 스테레오 영상의 대상객체의 개수가 동일하도록 탐색영역인 우측 스테레오 영상으로부터, 기준영역인 좌측 스테레오 영상으로부터 추출한 대상객체와 일정 범위 이내의 상관계수값을 갖는 대상객체를 동일한 대상객체로 판단하여 추출한다. 이에 따라 추출된 좌측 스테레오 영상과 우측 스테레오 영상의 대상객체의 개수가 동일하게 된다.
상기와 같이 영역기준정합 이미지 매칭 기법을 통해 탬플릿 영상을 원본 영상에 일정하게 컨벌루션 시키면서 탬플릿 영상과 동일한 패턴이 있는 지를 확인할 수 있다.
한편 상기 탬플릿 영상이 여러 개이면 각각의 탬플릿 영상에 대하여 수행되어 진다.
(S3) 대상객체 3차원 좌표 추출 단계
상기 지상좌표추출부(30)는 좌?우측 스테레오 영상과, 좌?우측 스테레오 영상의 외부표정요소를 이용하여, 대상객체의 지상 3차원 좌표를 추출한다.
구체적으로 상기 지상좌표추출부(30)는 좌?우측 스테레오 영상의 대상객체의 사진좌표, 좌?우측 스테레오 영상의 외부표정요소를 이용하여 도 5와 같이 대상객체의 지상 3차원 좌표를 추출한다.
이때 상기 3차원 좌표는 아래의 수학식 2와 같은 공선조건식을 이용한 공간후방교회법을 용하여 추출하며, 사진 측량용 카메라 렌즈의 왜곡보정식을 이용하는 카메라 검정자료를 추가할 수 있다.
Figure 112012006792854-pat00004
x,y : 영상의 사진좌표
f : 사진의 초점거리
X,Y,Z : 대상물의 좌표
X0,Y0,Z0 : 촬영당시 카메라 주점좌표
w,p,k : 촬영당시 카메라 회전량
참고로, 공선 조건식이란, 공간상의 임의의 점(또는 대상물의 점;XP,YP,ZP)과 그에 대응하는 사진상의 점(또는 상점: x,y) 및 사진기의 촬영중심(X0,Y0,Z0)이 동일 직선상에 있어야 하는 조건으로서, 3점의 지상 기준점을 이용하여 투영중심 0의 좌표(X0,Y0,Z0)와 표정인자(k,p,w)를 후방교회법에 의하여 구하고, 외부표정요소와 상점(x,y)를 이용하여 새로운 지상점의 좌표(x,y,z)를 구하는 것을 의미한다.
(S4) 대상객체 심볼화 단계
상기 심볼화부(40)은 지상좌표추출부(30)를 통해 추출된 3차원 좌표에 대상객체에 대한 심볼을 표기하여, 벡터 데이터로 생성한다.
이때 상기 도화사는 벡터 데이터로 생성된 대상객체를 제외한 다른 대상객체에 대하여, 도화작업을 수행하면 된다.
(S5) 심볼 비교 단계
상기 이미지 매칭을 통하여 추출된 심볼의 3차원 지상좌표에 대하여, 도 6과 같이 수치 도화원도에서 추출된 심볼 레이어 좌표와 비교를 수행하고, 누락 및 오류 여부에 대한 내용을 확인한다.
(S6) 도화원도 갱신 단계
상기 비교 분석을 통하여 심볼의 누락이나 정정이 필요한 레이어에 대하여 도 7과 같이 해당 레이어를 캐드 프로그램 등을 통하여 활성화한 후 심볼에 대한 업데이트 작업을 수행한다.
이때 중복된 심볼은 삭제하고 누락된 심볼을 추가하는 방식으로 레이어를 업데이트한 후 캐드 포맷을 저장한다. 캐드 포맷은 dwg, dxf 파일 포맷이 바람직하다.
한편 상기 갱신된 도화원도를 바탕으로 현장조사를 실시한다. 이때 현장 검수 단계에서는 지형 지물에 대한 속성정보의 조사만 이루어지고 별도의 수치지도 제작기(미도시)를 통해 수치지도가 제작된다.
10; 탬플릿영상생성부 20; 이미지매칭부
21; 대상객체추출모듈 22; 동일대상객체추출모듈
30; 지상좌표추출부 40; 심볼화부
50; 도화원도비교부 60; 갱신도화원도저장부

Claims (2)

  1. 원본 영상에서 탬플릿 영상을 생성하는 탬플릿 영상 생성 단계(S1);
    상기 탬플릿 영상이 원본 영상과 동일한 패턴이 있는 지를 확인하는 이미지 매칭 단계(S2);
    좌?우측 스테레오 영상과, 좌?우측 스테레오 영상의 외부표정요소를 이용하여, 대상객체의 지상 3차원 좌표를 추출하는 기능을 하는 대상객체 3차원 좌표 추출 단계(S3);
    상기 추출된 3차원 좌표에 대상객체에 대한 심볼을 표기하는 대상객체 심볼화 단계(S4);
    상기 대상객체의 심볼 좌표와 도화원도에서 추출된 심볼 좌표를 비교하고, 도화원도에 대한 누락여부를 확인하는 심볼 비교 단계(S5);
    상기 비교 분석을 통하여 도화원도에 심볼의 누락이나 정정이 필요한 경우 도화원도에 대한 심볼 갱신 작업을 수행하는 도화원도 갱신 단계(S6);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 도화원도 심볼 자동검수를 통한 수치 도화원도 갱신 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 이미지 매칭 단계(S2)는 영역기준정합 이미지 매칭 기법을 통해 이루어지는 것을 특징으로 하는 도화원도 심볼 자동검수를 통한 수치 도화원도 갱신 방법.
KR1020120008181A 2012-01-27 2012-01-27 도화원도 심볼 자동검수를 통한 수치 도화원도 갱신 방법 KR101184005B1 (ko)

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