KR101349375B1 - Method of automatic three dimensional plotting of building for three dimensional geographic information system - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 지상 건물의 3차원 공간영상도화에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 항공촬영된 영상으로부터 타겟이 설치된 지상 건물의 입체 외곽선을 자동으로 판독 및 추출하고 공간영상도화 데이타에 자동으로 반영시킬 수 있어 3차원 공간영상도화 작업을 신속하고 능률적으로 하면서도 오류를 방지할 수 있는 3차원 지리정보 데이타를 생성할 수 있는 3차원 지리정보시스템용 건물의 자동 3차원 공간영상 자동도화방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a three-dimensional spatial image drawing of a ground building, and more particularly, it is possible to automatically read and extract a three-dimensional outline of a ground building on which a target is installed from an aerial photographed image and automatically reflect the spatial image drawing data. The present invention relates to an automatic three-dimensional spatial image automatic drawing method of a building for a three-dimensional geographic information system that can generate three-dimensional geographic information data that can prevent errors while quickly and efficiently performing three-dimensional spatial image drawing.
근래의 컴퓨터와 소프트웨어의 발전, 정밀 광학 기계 및 레이저 계측기기의 발달 등으로 수치지도 제작이 가능하게 되고 발전되면서 종래의 아날로그 방식 지도제작에서 디지탈 방식의 지도제작으로 지도 제작의 패러다임이 급속히 바뀌고 있다. With the recent development of computers and software, the development of precision optics and laser measuring devices, digital map production has become possible, and the development of the mapping paradigm is rapidly changing from conventional analog mapping to digital mapping.
영상도화는 항공촬영된 이미지를 해당 데이타로 처리하여 지도로 제작하는 분야의 기술이고, 지도의 각 지점에 경도, 위도, 해발 등의 좌표정보가 포함된 수치지도는 평면의 2차원 수치지도와 입체의 3차원 수치지도가 있을 수 있다.Image drawing is a technology in the field of processing aerial photographed image with corresponding data and making it into a map.A digital map including coordinate information such as longitude, latitude, and sea level at each point of the map is a two-dimensional digital map and three-dimensional map. There may be a three-dimensional numerical map of.
수치지도란 지형지물 기타 지도상에 표시되어야할 각종의 지형공간 정보를 전산처리가 가능한 형태로 제작한 수치화된 지도로, 컴퓨터를 이용한 분석 편집이 가능한 것이다.A digital map is a digitized map that is produced in a form capable of computerized processing of various geospatial information to be displayed on a feature or other map, and can be analyzed and edited using a computer.
수치지도는 디지탈 방식 모든 지도의 기본이 되는 지리정보로 그 활용성이 대단히 크고, 축척변환이 자유롭고, 왜곡이 발생하지 않으며, 각종 GIS 데이타와 통합 사용이 가능한 등의 장점을 가지며, 종이지도에 비해 경제적이지만, 여전히 많은 비용과 노력, 시간을 필요로 하므로 보다 경제적인 수치지도 제작방법을 위한 노력이 이루어지고 있다.Digital maps are the geographic information that is the basis of all digital maps. They are very useful for use, freely scale, free from distortion, and integrated with various GIS data. Although it is economical, it still requires a lot of cost, effort, and time, and thus efforts are being made for a more economic way of producing digital maps.
한편, 지리정보시스템의 사용에 있어서 보다 실제적이고 현실감 있는 정보를 제공해줄 수 있는 지도모델에 대한 요구가 높아지고 있다. 2차원 수치지도의 경우, 공간 정보 가운데 표현하지 못하는 부분이 많지만, 3차원 수치지도는 이런 부분을 포함하여 나타낼 수 있도록 하므로, 지도에 익숙하지 않은 사람도 쉽게 인지하도록 높은 가독성을 가지고, 표현할 수 있는 정보량이 많고 다양하여, 다양한 분야로의 활용 가능성이 높은 3차원 수치지도에 대한 수요가 증가하고 있다. On the other hand, the demand for a map model that can provide more realistic and realistic information in the use of geographic information system is increasing. In the case of two-dimensional digital maps, many parts of spatial information cannot be expressed, but the three-dimensional digital maps can be included to represent these parts, so that people who are not familiar with maps can easily recognize and express them. There is an increasing demand for 3D digital maps, which have a large amount of information and are highly applicable to various fields.
가령, 3차원 수치지도는 도시계획 등에서 건물높이를 확인하기 위한 보조자료 참조가 불필요하게 하고, 환경 및 재해 관련 예측 및 예방계획 수립, 도로건설 등 토목 설계에서의 활용, 정보통신분야의 인프라 구축을 위한 정보 제공, 차량 네비게이션 시스템의 정보 제공, 비행장 설계 등에서 매우 편리하게 사용될 수 있다. For example, 3D digital maps eliminate the need for reference materials to identify building heights in urban planning, establish predictions and preventive plans related to the environment and disasters, utilize them in civil design such as road construction, and build infrastructure in the ICT sector. It can be used very conveniently in providing information for a vehicle, providing information of a vehicle navigation system, and designing an aerodrome.
그러나, 기존의 수치지도 제작은 대부분 2차원 수치지도 제작과정을 기본으로 하여 이루어지는 것이며, 3차원 수치지도 제작을 위한 도구의 개발이 아직 충분히 이루어지지 못한 부분이 많다. 또한, 3차원 수치지도는 2차원 수치지도에 비해 더욱 방대한 정보를 표현하기 위해 지도작성을 위한 작업의 양도 매우 많아지는 것이므로 기존의 2차원 수치지도 제작을 위한 획득된 3차원 기초 데이타를 충분히 활용하고, 스크린이나 종이지도에 표현되는 지형지물의 입체적인 형태를 자동적으로 작성할 수 있는 자동도화방법이 요청되고 있다. However, the existing digital map production is mostly made on the basis of the two-dimensional digital map production process, and there are many parts in which the development of the tool for the production of the three-dimensional digital map has not been sufficiently made yet. In addition, since the amount of work for mapping is much greater in order to express more extensive information than the two-dimensional digital map, the three-dimensional digital map is fully utilized. In addition, there is a need for an automatic drawing method that can automatically create a three-dimensional form of a feature represented on a screen or paper map.
3차원 수치지도의 제작에 있어서도 2차원 수치지도를 위한 해석도화 전(前) 단계 및 해석도화의 상당부분의 단계는 그대로 이루어질 수 있다. 가령, 항공촬영에서 얻은 항공사진자료를 이용하는 경우, 항공사진을 일부 중첩되게 다른 각도에서 촬영하여 그 분석, 처리를 통해 대상 지역의 각 지점에 대한 3차원적 좌표를 얻어내고 이를 기반으로 2차원 혹은 3차원 수치지도를 작성하게 된다. 따라서, 도화해석을 통해 2차원 수치지도와 3차원 수치지도의 구분이 이루어지게 된다고 할 수 있다. Even in the production of a three-dimensional digital map, the pre-analysis step for a two-dimensional digital map and a substantial part of the analysis map can be performed as it is. For example, when using aerial photographs obtained from aerial photography, aerial photographs are taken at some overlapping angles and analyzed and processed to obtain three-dimensional coordinates for each point in the target area, based on which two-dimensional or You will create a 3D digital map. Therefore, it can be said that the two-dimensional digital map and the three-dimensional digital map are distinguished through the drawing analysis.
도화란 대상 지역의 각종 지형지물을 묘사하는 작업을 의미하며, 도화란 모니터상으로는 그리는 작업이 이루어질 수 있지만 종이에 선을 그리는 작업이 아니고 실질적으로는 대상에 대한 데이타를 처리하는 것이므로 개념적인 작업이 된다.A drawing is a work that describes various features of a target area. A drawing is a work that can be done on a monitor, but it is a conceptual work because it is not a line drawing on paper but is actually processing data about an object. .
3차원 수치지도는 지형과 지물을 이루는 각 레이어들을 3차원적으로 표현하게 되며, 대표적인 레이어인 건물에 대해서도 건물 입체 도화가 이루어진다. 건물 입체 도화란 인공지표물 중에서 건물을 입체적으로 도화하는 것을 의미한다. 건물입체 도화를 위한 건물 형상 데이타는 실생활에 필요한 정보를 가장 직관적으로 파악할 수 있도록 하는 중요한 데이타 가운데 하나이며, 사무공간과 주거의 고층화가 이루어진 도시에서 특히 중요도가 높아진다.The three-dimensional digital map expresses each layer of the terrain and features three-dimensionally, and the building stereoscopic drawing is also performed for the building, which is a representative layer. Building three-dimensional drawing means the three-dimensional drawing of a building among artificial landmarks. Building shape data for building three-dimensional image is one of the important data to be able to grasp the information necessary for real life most intuitively, especially in the city where office space and residential high-rises are made high.
도화 작업에서는 여러가지 프로그램을 이용하여 항공촬영 결과에 의해 획득한 래스터 자료(raster data)를 수치지도에 보편적으로 사용되는 벡터 자료로 변환시키는 벡터화작업이 통상 이루어진다.In the drawing operation, a vectorization operation is usually performed to convert raster data obtained by aerial photographing results into vector data commonly used in digital maps using various programs.
기존에 2차원 수치지도를 위해 건물 평면 도화를 실시할 때, 수동으로 건물 외곽선을 추출하여 그리거나, 프로그램을 이용하여 반자동으로 건물의 외곽선을 결정하는 방법을 많이 사용하였다. 이런 수동 작업이나 반자동 작업은 작업자의 노력과 시간을 필요로하므로 수치지도 작성의 비용과 시간을 증가시키는 요인으로 작용하게 된다. 3차원 수치지도를 위한 건물 입체 도화에서는 그려야할 외곽선의 양이 훨씬 많아지므로 수동적 작업이 이루어지면 필요한 비용과 시간이 더욱더 커진다. In the past, when drawing a building plan for a two-dimensional digital map, many methods of extracting and drawing building outlines or semi-automatically determining building outlines using a program have been used. This manual work or semi-automatic work requires the effort and time of the worker, which increases the cost and time of digital mapping. In building stereoscopic drawings for 3D digital maps, the amount of outlines to be drawn is much greater, so the manual work is more expensive and time consuming.
최근에는 이미지 프로세싱의 발전의 성과를 반영하고 각 레이어의 특성을 이용하여 자동으로 건물평면 도화를 실시하는 프로그램이 사용되기도 한다. 그러나, 이러한 이미지 프로세싱에 의한 자동화는 나름대로의 한계를 가져 아직도 복잡한 도심구역에서의 건물평면 도화도 쉽지 않고, 건물 입체 도화에서는 작업 자체의 복잡성 때문에 자동화 작업에서 오류가 발생되기 더 쉽다.Recently, a program that reflects the progress of the image processing development and automatically performs the building plan drawing using the characteristics of each layer is used. However, the automation by image processing has its own limitations, and it is still difficult to plan buildings in complex urban areas, and in building three-dimensional drawings, errors are more likely to occur in automation tasks due to the complexity of the work itself.
따라서, 자동으로 건물 입체 도화를 위한 외곽선을 추출하면서도 기존 자동도화의 오류 발생을 방지할 수 있는 건물 입체의 자동도화방법이 요청되고 있다.
Therefore, there is a need for an automatic drawing method of a building stereoscopic which can prevent the occurrence of an error of the existing automatic drawing while automatically extracting an outline for building stereoscopic drawing.
본 발명은 건물의 자동 3차원 공간도화에 있어서 상술한 종래의 건물 자동도화방법의 문제점을 보완하여 자동으로 건물의 3차원적 표현을 위한 외곽선을 추출할 수 있으면서도 기존 자동도화의 오류 발생을 방지할 수 있는 건물의 자동 3차원 공간도화방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
The present invention can compensate for the problems of the conventional building automatic drawing method in the automatic three-dimensional spatial drawing of the building, while automatically extracting the outline for the three-dimensional representation of the building while preventing the occurrence of errors in the existing automatic drawing. An object of the present invention is to provide an automatic three-dimensional spatial diagramming method for buildings.
상기 목적을 달성하기 위한 건물의 자동 3차원 공간도화방법은,The automatic three-dimensional spatial drawing method of the building to achieve the above object,
3차원 수치지도 작성을 위하여 지형지물 가운데 건물의 입체(3차원) 다면체 혹은 입체(3차원) 폴리곤(하나의 면을 나타내는 개별 폴리곤이 다수 결합하여 입체적 형상을 나타내는 형태)을 자동으로 그리는 자동도화시스템을 이용한 건물의 자동 3차원 공간도화방법으로서,An automatic drawing system that automatically draws three-dimensional (three-dimensional) polyhedrons or three-dimensional (three-dimensional) polygons of a building among three features to form a three-dimensional digital map. Automatic 3D spatial drawing method of building using
자동도화시스템은 타겟제원이 저장되는 타겟제원 정의부, 항공촬영을 통해 얻은 영상에 기준점측량 작업이 이루어져 도출된 도화용 좌표데이타를 연관시켜 결과물을 저장하는 항공영상자료 취득부, 지형지물에 대한 수치표고자료를 상기 자동도화시스템의 외부로부터 입력받아 저장하는 수치표고자료 저장부, 표정요소에 대한 정보를 입력받아 상기 항공영상자료 취득부에서 받은 항공영상자료에 대한 표정을 실시하는 표정부, 상기 표정부에서 표정을 실시한 결과물에 상기 수치표고자료 저장부의 수치표고자료를 적용하여 정사영상을 얻는 한편으로 타겟을 포함한 건물 3차원 폴리곤의 기준점으로 타겟이 설치된 건물 변곡점(절곡점을 포함하여 건물 윤곽선이 뚜렷하게 방향을 바꾸는 점)의 고도 및 해당 위치 지표면의 고도를 확인하는 정사영상 구성부, 정사영상 구성부에서 작성된 정사영상 정보에 포함되는 3차원 래스터 데이타를 3차원 벡터데이타로 변환 및 재구성하는 3차원 벡터변환부를 구비하고, 상기 3차원 벡터변환부는 정사영상에서 상기 타겟제원 정의부에서 얻은 타겟제원을 이용하여 건물 부분에 대해 인식하고 건물 부분의 입체 윤곽을 나타내는 경계선 혹은 윤곽선이 3차원 폴리곤을 이루도록 처리하는 3차원 건물형상판독부를 구비하며,The automatic drawing system includes a target specification definition unit which stores the target specification, an aerial image data acquisition unit which stores the result by correlating the drawing coordinate data obtained by performing a point surveying operation to the image obtained through aerial photography, and a figure for the feature. Numerical elevation data storage unit for receiving the elevation data received from the outside of the automatic drawing system, the expression unit for performing the expression on the aerial image data received from the aerial image data acquisition unit receives the information on the expression element, the table Building inflection points (including bend points) are clearly defined as the reference point of the building's three-dimensional polygons, including targets. An orthoimage to determine the altitude of the point) And a three-dimensional vector conversion unit for converting and reconstructing three-dimensional raster data included in the ortho-image information created by the orthoimager to three-dimensional vector data, wherein the three-dimensional vector conversion unit defines the target specification in the orthoimage. It is equipped with a three-dimensional building shape reading unit that recognizes the building part by using the target specifications obtained from the department, and processes the boundary line or contour that represents the three-dimensional outline of the building part to form a three-dimensional polygon.
상기 표정부에서 표정요소와 상기 항공영상자료 취득부로부터의 항공영상자료를 이용하여 표정을 실시하는 표정단계,An expression step of performing an expression using an expression element in the expression unit and aerial image data from the aerial image data acquisition unit;
상기 정사영상 구성부가 상기 표정부에서 표정을 실시한 결과물과 상기 수치표고자료 저장부에서 얻은 수치표고자료를 이용하여 수치지도 제작 대상 영역의 모든 위치에서의 고도 정보를 포함하는 정사영상으로 구성하는 정사영상 구성단계,The orthoimage comprises an orthoimage including the altitude information at all positions of the digital map production area by using the result of the facial expression by the facial expression unit and the numerical elevation data obtained from the numerical elevation data storage unit. Configuration steps,
상기 3차원 벡터변환부에서 고도 정보를 포함하는 정사영상에 대한 3차원 래스터 데이타를 3차원 벡터데이타로 변환하는 3차원 벡터화단계를 구비하여 이루어지며, And a three-dimensional vectorization step of converting the three-dimensional raster data of the orthoimage including the altitude information into three-dimensional vector data in the three-dimensional vector conversion unit.
상기 3차원 벡터화단계는 상기 3차원 건물형상판독부에서 상기 고도 정보를 포함하는 정사영상과 상기 타겟제원 정의부의 타겟제원을 이용하여 상기 고도 정보를 포함하는 정사영상의 건물형상을 자동으로 3차원 폴리곤을 이루도록 처리하는 3차원 건물형상판독단계를 구비하여 이루어진다.The three-dimensional vectorization step automatically three-dimensional polygons of the building image of the orthoimage including the altitude information using the orthoimage including the altitude information in the three-dimensional building shape reading unit and the target specifications of the target specification definition unit. It is provided with a three-dimensional building shape reading step of processing to achieve.
이때, 3차원 건물형상판독단계는 밴드추출부, 타겟추출부, 건물추출부가 구비되는 3차원 건물형상판독부에 의해 이루어지며, At this time, the three-dimensional building shape reading step is made by a three-dimensional building shape reading unit provided with a band extraction unit, a target extraction unit, a building extraction unit,
상기 밴드추출부가 상기 정사영상에서 상기 타겟 검출에 적합한 밴드의 영상를 추출하는 밴드 추출 단계, A band extraction step of extracting an image of a band suitable for detecting the target from the orthogonal image by the band extracting unit;
상기 타겟추출부가 상기 밴드의 영상에서 건물 후보 영역을 이루는 픽셀 가운데 타겟제원 특성을 나타내는 픽셀 그룹을 타겟 후보로서 산출하는 단계, 타겟제원 상의 면적과 픽셀 그룹의 영상을 환산한 면적과의 비교를 통해 차이 값이 허용 오차범위 내에 들어가는 지를 확인하여 타겟들을 확인하는 단계, 정사영상 구성부의 작업결과물인 고도를 포함하는 정사영상 정보를 통해 얻을 수 있는 타겟에 대한 래스터 데이타를 벡터데이타로 자동 변환하여 벡터화한 타겟 패턴 데이타를 얻는 단계, Calculating, by the target extracting unit, a pixel group indicating a target specification characteristic among pixels constituting the building candidate region in the band image, comparing the area of the target specification with the area converted from the image of the pixel group; Identifying targets by checking whether the value falls within the tolerance range. Vectorized targets by automatically converting raster data about targets that can be obtained through orthoimage information including altitude which is the work result of the orthoimage component. Obtaining pattern data,
상기 건물추출부가 벡터화한 타겟 패턴 데이타를 이용하고, 정사영상 구성부의 작업 결과인 정사영상 정보를 이용하여 건물의 변곡점에 대한 3차원 래스터 데이타를 추출하고, 이 변곡점 주변으로 타겟의 가지 방향을 포함한 타겟제원 속성에 따라 가지 방향의 연장선을 포함하는 2 이상의 연장선, 가령 수평면에서 서로 각을 이루는 두 가지 방향 연장선과 연직이나 경사방향 연장선을 생성하되 다른 타겟이나 그 타겟에서 나온 연장선이나, 지표면, 추가적으로는 해당 건물의 다른 타겟들을 연결하여 이루어지는 개별 폴리곤 면 가운데 하나와 유효 오차를 고려하여 실질적으로 만날 때까지 연장하고, 이렇게 실질적으로 만나는 연장선인 유효 연장선을 추출하여 이들 유효 연장선을 모서리선으로 하는, 다시 말하면 이들 유효 연장선으로 둘러싸인 건물의 3차원 폴리곤을 확정하여 3차원 벡터데이타로 변환 저장하는 건물 3차원 폴리곤화 단계를 구비하여 이루어질 수 있다. Using the target pattern data vectorized by the building extracting unit, extracting the 3D raster data of the inflection point of the building using the orthoimage information that is the result of the orthogonal image construction unit, and the target including the branch direction of the target around the inflection point. Depending on the nature of the specification, two or more extension lines, including extension lines in the branch direction, may be created, such as two extension lines perpendicular to each other in the horizontal plane, and perpendicular or inclined extension lines, but not from another target or the target, One of the individual polygon faces made by connecting the other targets of the building and extends until they meet substantially, taking into account the effective error, and extracting the effective extension lines, which are these substantially encountered extensions, in other words Gun surrounded by effective extension Determine the three-dimensional polygon to be made by having a conversion building a three-dimensional polygon screen and storing a three-dimensional vector data.
이러한 3차원 벡터데이타로의 변환 저장하는 데이타 처리에 따라 이후 지면이나 스크린 상에 수치지도를 가시적으로 구현하는 때에 건물을 3차원(입체) 폴리곤으로 인식할 수 있게 된다.According to the data processing that is converted into three-dimensional vector data, the building can be recognized as a three-dimensional (three-dimensional) polygon when the digital map is visually implemented on the ground or the screen.
본 발명에서 건물 3차원(입체) 윤곽선인 3차원 폴리곤을 자동으로 그리는 단계가 이루어진 다음에 이를 기반으로 만들어지는 3차원 수치 지도를 사용자가 디스플레이 상이나 종이지도로서 구현되는 것을 보게 된다. 구현을 위해서는 2차원 수치지도와 달리, 바라보는 방향과 고도에 따라 지도상의 대상 영역을 보여주는 구현 프로그램이 필요하게 된다.In the present invention, after the step of automatically drawing the three-dimensional polygon of the building three-dimensional (stereoscopic) contour is made, the user sees the three-dimensional digital map created based on the display or the paper map. Unlike the 2D digital map, an implementation program is needed to show the target area on the map according to the direction and altitude.
본 발명에서 각 단계의 영상 혹은 영상자료는 실질적으로는 적절한 프로그램과 하드웨어를 통해 모니터 스크린이나 지면에 가시적 영상을 나타낼 수 있도록 하는 정보를 가지지만 자체로는 가시적이지 않은 집합적 데이타 혹은 데이타 파일을 의미한다고 볼 수 있다.In the present invention, the image or image data of each step means a collective data or data file that has information for displaying a visual image on a monitor screen or the ground through an appropriate program and hardware. It can be said that.
3차원 폴리곤을 자동으로 그리는 단계는 수치지도 제작상의 벡터화 작업 혹은 벡터 편집작업에서 작업대상 영상으로 가령 정사영상을 내장하는 도화 작업자의 컴퓨터 시스템에서 작업용 모니터 스크린 상에 구현되어 3차원 폴리곤이 자동으로 그려지는 도화작업을 확인할 수 있다.The step of automatically drawing three-dimensional polygons is implemented on a working monitor screen in a computer operator's computer system that embeds an ortho-image as a target image in vector mapping or vector editing in digital mapping, so that three-dimensional polygons are automatically drawn. You can check the drawing process.
본 발명에서 건물의 입체 형상의 변곡점을 이루는 복수 개소에 소정 제원의 타겟을 설치하고, 항공찰영을 통해 상기 타겟 검출이 가능한 형태의 항공영상정보를 획득하는 것은 전체 도화 작업을 위해 당연히 이루어져야 하는 과정으로서, 일반 주체나 통상의 항공촬영 주체 및 촬영장비들에 의해 수행될 수 있다.In the present invention, a target having a predetermined specification is installed at a plurality of places forming an inflection point of a three-dimensional shape of a building, and obtaining aerial image information in a form capable of detecting the target through aerial inspection is a process that must be made for the entire drawing operation. It may be performed by a general subject or an ordinary aerial photographing subject and photographic equipment.
본 발명에서 표정작업이나 정사영상 및 정사영상의 각 위치의 고도 및 표고를 획득하는 구성작업을 하는 표정부나 정사영상 구성부는 기존 수치도화 작업에서와 같이 해석도화기 및 이와 결합되는 컴퓨터 장치, 도화용 프로그램이 결합되어 구성된 총합체의 해당 기능부라고 할 수 있으며, 경우에 따라서는 미리 작성된 수치표고 모델의 입력이 이루어진 상태에서 이루어지며, 해당 기능부의 구분은 주로 시스템을 이루는 소프트웨어의 부분 프로그램에 따라 이루어진다고 볼 수 있다. In the present invention, the expression unit or the orthogonal image unit for constructing the facial expression or the orthoimage and the orthogonal image to obtain the altitude and elevation of each position, as in the conventional numerical drawing operation, the analysis device and the computer device coupled thereto It can be said that the functional part of the total body composed of combined programs. In some cases, it is made in the state of inputting the pre-written numerical elevation model. The division of the functional part is mainly made by the partial program of the software constituting the system. And can be seen.
본 발명에서 3차원 벡터변환부는 정상영상 구성작업의 결과로 얻어진 작업대상 데이타 및 해당 도화프로그램과 이들을 내장하는 컴퓨터 장치를 요소로서 구비하여 이루어지고, 3차원 벡터변환부의 3차원 건물형상판독부와 이를 이루고 있는 밴드추출부, 타겟추출부, 건물추출부도 전체 도화프로그램을 구성하는 부분 프로그램들에 의해 개념적으로 구분되어 이루어지는 것이라 볼 수 있다.In the present invention, the three-dimensional vector conversion unit is provided with the object data obtained as a result of the normal image construction work, the drawing program, and a computer device embedded therein, the three-dimensional building shape reading unit and the three-dimensional vector conversion unit The band extractor, target extractor, and building extractor are also conceptually divided by the partial programs constituting the entire drawing program.
가령, 타겟에 관한 정보를 이용하여 건물 영역 및 건물 전체 형상을 인식하고 수치지도 상에 구현될 입체 폴리곤을 확정, 작성하는 작업은 컴퓨터 시스템 내에서 수치도화 제작을 위한 도화해석 및 벡터화 프로그램 내의 부분적 프로그램으로서 건물 3차원 이미지 프로세싱 프로그램을 이용하여 자동 수행될 수 있다.For example, using the information on the target to recognize the building area and the overall shape of the building, and to determine and create the three-dimensional polygons to be implemented on the digital map, the partial program in the drawing analysis and vectorization program for the digital drawing production in the computer system It can be performed automatically using a building three-dimensional image processing program.
본 발명에서 타겟을 설치하는 위치는 정사영상 내의 건물이 점유하는 영역의 외부와의 경계선 즉, 윤곽선에서 꺾이는 부분인 절곡점 혹은 변곡점을 이루는 위치 외에도 정사영상의 건물 영역 내의 입체적 윤곽 형성에 중요한 변곡점 혹은 기준점 들이 포함되도록 한다. 타겟의 드러나는 표면은 소정 밴드에서 현저하게 인식될 수 있는 색상, 반사도 등 광학적 특성을 가지는 재질 및 형태가 되도록 하는 것이 좋다. 타겟을 인식하기에 적합한 밴드의 선택은 가령 타겟이 레드(R) 색상이라면 밴드도 R 밴드를 선택하는 방식으로 이루어질 수 있다.In the present invention, the position where the target is installed is an inflection point or an important inflection point that is important for forming a three-dimensional contour in the building area of the orthoimage, in addition to the position of forming a bending point or inflection point that is a boundary line with the outside of the area occupied by the building in the orthogonal image. Make sure the reference points are included. The exposed surface of the target may be made of a material and shape having optical properties such as color and reflectivity that can be remarkably recognized in a predetermined band. Selection of a band suitable for recognizing a target may be performed by selecting an R band if the target is a red (R) color, for example.
타겟은 건물의 형태에 따라 적절한 갯수로 설치할 수 있으며, 건물 윤곽선의 볼록한 각진 부분인 변곡점이나 오목한 각진 부분인 변곡점 상에 설치할 수 있고, 볼록한 각진 부분과 오목한 각진 부분을 구분할 수 있도록 서로 다른 표면특성, 밴드 인식 특성을 가지도록 설치할 수 있다. The target can be installed in an appropriate number according to the shape of the building, and can be installed on the inflection point which is the convex angled part or the concave angled part of the building outline, and the different surface characteristics, to distinguish the convex angled part and the concave angled part, It can be installed to have band recognition characteristics.
변곡점에 설치되는 타겟의 형태는 건물 외곽선상의 변곡점 혹은 각진 지점을 중심으로 건물 외곽선이 뻗어지는 두 방향을 가리키는 두 가지를 구비하여 이루어지고, 두 가지가 이루는 각은 90도를 기본으로 하지만 일정 각도씩 증감된 타겟도 가능하며 형태를 달리하는 타겟도 가능하다.The shape of the target installed at the inflection point is composed of two points that point to the two directions in which the building outline extends from the inflection point or the angular point on the outline of the building, and the angle formed by the two is based on 90 degrees. Increased or decreased targets are also possible, but different targets are possible.
특히, 3차원 입체도화를 위한 타겟은 두 개의 가지 외에 수평면에 대해 경사지거나 수직한 가지를 더 가지는 3차원적 구성을 가지도록 하거나, 수평에서 벗어난 경사방향이나 수직방향 가지를 대신하여 변곡점의 특징을 나타낼 수 있는 색깔이나 다른 형태의 표지를 가지도록 할 수도 있다. 컴퓨터 프로그램은 이런 타겟제원 특성을 파악하여 연장선을 그릴 때 수평한 가지 방향, 수직방향, 경사방향의 연장선을 그리고, 고도가 다른 어느 타겟과 어느 타겟을 연결할 것인가를 판단하여 자동도화과정에 반영할 수 있다.In particular, the target for three-dimensional stereoscopic drawing has a three-dimensional configuration having two branches in addition to the inclined or vertical branches with respect to the horizontal plane, or instead of the inclined or vertical branches off the horizontal features of the inflection point You may want to have a color or other form of marker that can be displayed. The computer program can identify the characteristics of these target specifications and draw horizontal extension lines in the vertical, vertical, and inclined directions when drawing extension lines, and determine which targets are connected to which of different altitudes and reflect them in the automatic drawing process. have.
타겟은 건물이 이루는 3차원 폴리곤을 이루는 하나의 개별 폴리곤 면 내의 영역임을 알리기 위해 건물을 이루는 개별 폴리곤 내의 한 점에 추가로 설치될 수 있으며, 이런 속성의 타겟도 표면 특성이나 형태를 각진 부분에 설치되는 타겟과 다르게 형성하여 설치할 수 있다.
The target can be additionally installed at a point within the individual polygons of the building to indicate that it is an area within a single polygonal plane of the building's three-dimensional polygons. Targets of this attribute also install surface characteristics or shapes at angled parts. Can be formed differently from the target to be installed.
본 발명에 따르면, 건물의 3차원적 윤곽선 인식이 명확해질 수 있으므로 건물 입체 도화작업이 자동적으로 이루어져 신속하고 능률적, 경제적인 도화작업이 가능하면서도 동시에 도화작업이 정확하게 이루어질 수 있다.According to the present invention, since the three-dimensional contour recognition of the building can be clear, the building three-dimensional drawing operation is made automatically, and the drawing operation can be done quickly and efficiently and economically, and at the same time, the drawing operation can be made accurately.
본 발명은 종래의 건물 자동도화방법의 문제점을 보완하기 위해 기존의 자동도화방법과 결합하여 추가적으로 이루어지면서 자동으로 건물의 입체적 윤곽선을 확인, 오류 검출 및 보정을 할 수 있고, 기존 자동도화 방법을 대체하여 독립적으로 이루어지면서 자동으로 건물의 3차원적 외곽선을 그리는 것도 가능하다.
The present invention is additionally made in combination with the existing automatic drawing method to supplement the problems of the conventional automatic drawing method, it is possible to automatically check the three-dimensional contour of the building, error detection and correction, and replace the existing automatic drawing method It is possible to draw three-dimensional outlines of buildings automatically while being made independently.
도1은 본 발명의 자동도화방법이 이루어지기 위한 자동도화시스템의 개략적 구성을 나타내는 구성개념도,
도2은 본 발명에 따른 자동도화방법의 일 실시예를 나타내는 흐름도,
도3a 내지 도3c는 타겟을 이용한 수치지도제작용 건물평면의 자동도화방법에 사용되는 타겟의 형태 및 설치 형태를 예시한 도면,
도4은 본 발명 방법의 일 실시예에서의 가능한 건물형상 판독단계가 구비할 수 있는 세부단계 구성예를 나타내는 흐름도,
도5는 건물 폴리곤화가 이루어지는 과정을 설명하기 위해 과정의 각 단계를 나타내는 도면이다.1 is a conceptual diagram showing the schematic configuration of an automatic drawing system for the automatic drawing method of the present invention;
2 is a flowchart showing an embodiment of an automatic drawing method according to the present invention;
Figures 3a to 3c is a view illustrating the form and installation form of the target used in the automatic drawing method of the digital mapping building plane using the target,
4 is a flowchart showing an example of the detailed step configuration that a possible building shape reading step in one embodiment of the method of the present invention may have.
5 is a diagram illustrating each step of the process in order to explain the process of building polygonization.
이하 도면을 참조하면서 실시예을 통해 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 자동도화시스템은 크게 자동도화용 컴퓨터 시스템(100)과 해석도화기(200)로 구분되고, 컴퓨터 시스템은 정보, 데이타부(110)와 프로그램부(120)으로 구분된다.As shown in FIG. 1, an automatic drawing system according to an embodiment of the present invention is largely divided into an automatic
정보, 데이타부(110)는 타겟제원이 저장되는 타겟제원 정의부(111), 항공영상자료가 저장되는 항공영상자료 취득부(113), 수치표고자료 저장부(115), 수치지도를 저장하는 수치지도 저장부(117)를 구비하여 이루어진다.The information and
프로그램부(120)는 표정요소에 대한 정보를 입력받아 항공영상자료에 대한 표정을 실시하는 표정부(121), 표정을 실시한 결과물고 수치표고자료를 이용하여 각 위치의 고도 자료를 포함하는 정사영상으로 구성하는 정사영상 구성부(123), 정사영상 정보을 이루는 래스터 데이타를 3차원 벡터데이타로 변환 및 재구성하는 3차원 벡터변환부(125)를 구비하며, 3차원 벡터변환부에는 정사영상에서 건물 해당 부분에 대해 인식하고 건물 해당 부분의 경계선 혹은 윤곽선을 입체 폴리곤을 이루도록 처리하는 3차원 건물형상 판독부(1251)가 구비되고, 3차원 건물형상 판독부(1251)는 밴드추출부(1251a), 타겟추출부(1251b), 건물추출부(1251c)를 구비한다.The
단, 도1의 구성에서 프로그램부는 실질적으로는, 컴퓨터 시스템 내에서 각 단계별로 프로그램을 실행시키고, 컴퓨터 저장장치에서 프로그램이 저장된 부분 외의 정보, 데이타부나 해석도화기와 같은 다른 부분과 연결하여 정보를 주고받고 처리하는 처리장치를 포함하는 개념이라고 볼 수 있다. However, in the configuration of FIG. 1, the program unit substantially executes the program for each step in the computer system, and connects the information by connecting with other parts such as data, data interpreter, or analysis part other than the part where the program is stored in the computer storage device. It can be seen as a concept that includes a processing device for transmitting and receiving.
이런 자동도화시스템에 의해 도2에 도시된 타겟제원 저장단계(S1), 항공영상자료 저장단계(S2); 표정 단계(S4); 수치표고자료 저장부에 지형 DEM(digital elevation model) 자료와 같은 수치표고자료를 저장하는 수치표고자료 저장단계(S5); 정사영상 제작단계(S6); 제작된 정사영상의 건물에 대한 3차원 벡터화단계(S7)를 구비하여 이루어지며, 3차원 벡터화단계는 3차원 건물형상 판독단계(S71)를 구비하고, 3차원 건물형상 판독단계는 밴드 추출 단계(S711), 타겟 추출 단계(S712)와 건물 3차원 폴리곤화 단계(S713)을 구비하여 이루어진다.A target specification storage step S1 and an aerial image data storage step S2 shown in FIG. 2 by such an automatic drawing system; Facial expression step S4; A digital elevation data storage step of storing digital elevation data such as terrain digital elevation model (DEM) data in the digital elevation data storage unit (S5); Ortho-image production step (S6); A three-dimensional vectorization step (S7) for the building of the ortho-image is made, the three-dimensional vectorization step includes a three-dimensional building shape reading step (S71), and the three-dimensional building shape reading step includes a band extraction step ( S711), the target extraction step (S712) and the building three-dimensional polygonalization step (S713).
이때, 타겟제원 저장단계(S1)에는 타겟제원을 정의, 결정하고, 타겟을 제작하고, 대상 건물에 타겟을 설치하는 것을 전제로 이루어지며, At this time, the target specification storage step (S1) is made on the premise to define and determine the target specifications, to produce a target, and to install the target in the target building,
3차원 벡터화단계에서는 3차원 건물형상 판독단계에 이어 건물 3차원 폴리곤에 대해 수치지도에서의 건물 레이어 속성을 등록시켜 줌으로써 건물의 자동 3차원 공간도화방법을 일단락할 수 있다. In the three-dimensional vectorization step, after the three-dimensional building shape reading step, the automatic three-dimensional spatial mapping method of the building can be completed by registering the building layer property in the digital map for the three-dimensional building polygon.
또한, 통상적으로 이런 3차원 공간자동도화가 이루어지면 이에 대해 오류검사를 함으로써 최종적인 완성이 이루어지게 된다. In addition, when such three-dimensional space automation is usually made, the final completion is achieved by performing an error check.
결과적으로 완성된 3차원 수치지도에서는 이런 건물 3차원 폴리곤은 디스플레이 화면이나 지면을 통해 가시적으로 구현될 수 있으며, 3차원 수치지도를 스크린이나 지면에 구현하는 표현 프로그램은 2차원 수치지도에서와 달리 기준위치와 기준고도 및 바라본 방향을 입력하여 3차원 수치지도를 나타내게 된다. 이런 표현은 기존의 3차원 내비게이션의 뷰 프로그램에 따라 모니터에 나타나는 화면과 유사한 형태를 가지게 된다. As a result, in the completed 3D digital map, these building 3D polygons can be visually realized on the display screen or on the ground, and the expression program that implements the 3D digital map on the screen or ground is different from the 2D digital map. The location, the reference altitude, and the direction viewed are displayed to display a three-dimensional numerical map. This representation has a form similar to that displayed on the monitor according to the view program of the existing three-dimensional navigation.
이상 본 발명 실시예의 단계를 보다 구체적으로 살펴보면, 본 발명을 위해 먼저 타겟의 제원을 정하여 타겟을 제작하고 제작된 타겟을 건물에 설치하여야 한다. Looking more specifically at the steps of the embodiment of the present invention, for the present invention, first, the specifications of the target should be determined to manufacture the target, and the manufactured target should be installed in the building.
타겟제원에는 형태와 크기, 색채, 특정 밴드에 대한 표면 반사도 등이 포함될 수 있다. 형태로서 가장 많이 사용될 수 있는 것이 ㄱ자형 표지이다. ㄱ자형 표지는 건물의 외곽선의 변곡점에 위치하는 중심에서 뻗는 두 가지가 서로 90° 각도를 이루도록 형성되는 것이 통상이지만 내각이 90°외에 각도를 달리하여 형성할 수도 있고, 이를테면 10°단위로 각도가 달라짐을 인식할 수 있도록 제원을 달리하여 표지가 설치될 수도 있다. 타겟을 통해 파악된 건물의 외곽선의 변곡점에서의 평면상의 위치뿐 아니라 타겟이 설치된 고도와 설치된 지점의 지표고도를 파악하게 된다.Target specifications may include shape and size, color, surface reflectivity for specific bands, and the like. The most commonly used form is the L-shaped marker. The L-shaped cover is usually formed so that the two extending from the center located at the inflection point of the building's outline form an angle of 90 ° to each other, but the inside angle may be formed at an angle other than 90 °. Marks may be installed with different specifications to recognize the difference. In addition to the planar position at the inflection point of the outline of the building identified by the target, the elevation of the target and the elevation of the installed point are identified.
타겟은 항공촬영시 및 도화해석 단계에서의 인식도를 감안하여 충분히 인식될 수 있는 크기로 형성하는 것이 필요하지만 너무 크게 형성하면 제작 및 설치 비용이 늘어나게 된다. 타겟은 내구성과 표면특성을 고려하여 주로 금속 패널이나 합성수지 패널을 이용하여 형성하고, 별도로 제작하여 건물에 부착할 수도 있지만 타겟 자체를 페인트 도포 형태로 형성과 동시에 건물과 일체로 설치하는 방식도 생각할 수 있다. 타겟의 표면은 통상의 항공촬영 환경에서 전반적으로 두드러지게 인식될 수 있도록 하며, 이런 경우, 제원상 타겟의 크기를 줄이는 것이 가능하게 된다. The target needs to be formed in a size that can be sufficiently recognized in consideration of the recognition in the aerial shooting and the picture analysis step, but if it is formed too large, the manufacturing and installation costs increase. The target can be formed mainly by using metal panels or synthetic resin panels in consideration of durability and surface characteristics, and can be manufactured separately and attached to the building, but it is also possible to think of the method of forming the target itself in the form of paint coating and installing it integrally with the building. have. The surface of the target makes it possible to be noticeably recognized generally in a conventional aerial shooting environment, in which case it is possible to reduce the size of the target in terms of specifications.
타겟은 건물의 형태에 따라 적절한 갯수로 설치할 수 있으며, 건물 윤곽선의 볼록한 각진 부분인 꼭지점이나 오목한 각진 부분인 꼭지점을 위주로 설치할 수 있고, 볼록한 각진 부분과 오목한 각진 부분을 구분할 수 있도록 이들에 설치되는 타겟은 서로 다른 제원, 가령 서로 다른 표면특성, 밴드 상의 인식 특성을 가지도록 설치할 수 있다. The targets can be installed in an appropriate number according to the shape of the building.The targets can be installed around the vertices that are convex angles or concave angles of the building outline, and the targets that are installed on them so as to distinguish the convex angles and the concave angles. Can be installed to have different specifications, for example different surface characteristics, recognition characteristics on a band.
특히, 3차원 입체도화를 위한 타겟은 두 개의 가지 외에 수평면에 대해 경사지거나 수직한 가지를 더 가지는 3차원적 구성을 가지도록 하거나, 수평에서 벗어난 가지를 대신하여 변곡점의 특징을 나타낼 수 있는 색깔이나 표지를 가지도록 할 수도 있다.In particular, the target for the three-dimensional stereoscopic drawing has a three-dimensional configuration that has a branch inclined or perpendicular to the horizontal plane in addition to the two branches, or a color that can characterize the inflection point in place of the off-branched branches. You can also have a cover.
타겟은 건물 입체를 표현하는 다수의 개별 폴리곤 가운데 지붕이나 최상단 폴리곤의 영역 내임을 알리기 위해 이 폴리곤 내의 한 점에 추가로 설치될 수 있으며, 이런 속성의 타겟도 표면 특성이나 형태를 각진 부분에 설치되는 타겟과 다르게 가령 X자 형태나 ㅁ자 형태로 형성하여 설치할 수 있다. 도화작업의 결과로 얻어진 영상에서 이런 속성의 타겟이 입체 건물의 대표면인 지붕이나 최상단을 나타내는 개별 폴리곤의 영역 밖에 위치한다면 그 건물 폴리곤 도화작업은 잘못된 것으로 오류 수정이 이루어지도록 할 수도 있다.A target can be additionally installed at a point within this polygon to indicate that it is within the area of the roof or topmost polygon of a number of individual polygons representing the building geometry. Unlike the target, for example, it can be formed in the form of X or ㅁ. If the target of this property is located outside the area of the roof or top of individual polygons representing the top surface of a three-dimensional building in the image obtained as a result of the drawing, the drawing of the building polygon may be wrong and error correction may be made.
도3a 내지 도3c는 타겟을 이용한 수치지도제작용 건물평면의 자동도화방법에 사용되는 타겟의 형태 및 설치 형태를 예시한 것이다. 여기서 도3a의 타겟(21)의 형상은 ㄱ자형이고, 내각은 건물상단의 외부 형상에 맞추어 변곡점에서 가지 사이의 각을 더해주거나 감해주어 다각형 형상에도 적용 가능하게 제작한다. 도3b는 건물(22)에 타겟(21)을 설치한 경우의 평면도이며, 도3c는 타겟을 설치한 건물의 사시도이다.3A to 3C illustrate the shape and installation form of the target used in the automatic drawing method of the digital mapping building plane using the target. Here, the shape of the
타겟이 설치된 다음에 수치지도 작성을 위해 통상 이루어지는 것과 같은 항공촬영, 표정 등의 작업이 이루어지며, 표정 전에 표정을 위한 지상기준점 측량이나 사진기준점 측량도 통상의 수치지도 제작과정과 비슷한 방식으로 이루어질 수 있다. After the target is installed, operations such as aerial photography and facial expressions, which are normally performed for creating a digital map, are performed, and ground reference point surveying or photographic reference point surveying for facial expressions before facial expressions can be performed in a similar manner to a normal digital map production process. have.
항공영상자료 저장단계(S2)를 위해서는, 항공기나 인공위성으로 촬영된 사진 및 위성영상을 획득하는 사전작업이 전제된다. 이런 항공사진영상을 이용하여 정사투영 영상을 제작하는 경우, 촬영된 대상지역에 대하여 촬영된 사진상의 2차원 정보를 3차원적으로 해석하기 위해서는 작업대상지역 전체에 대하여 적어도 2장 이상의 서로 다른 각도의 사진이 촬영되어야 한다.For the aerial image data storage step (S2), a preliminary operation of acquiring photographs and satellite images taken by aircraft or satellites is premised. In the case of producing an orthographic image using such aerial photographs, in order to interpret two-dimensional information on a photographed photograph three-dimensionally with respect to a photographed subject region, at least two different angles of the entire subject region are applied. Photo must be taken.
사진촬영은 지도 편집을 위해 각 영상이 인근지역 영상과 중복 항공기의 진행방향에서 중첩되는 종중복(Endoverlap) 60%, 하나의 비행경로와 다음 비행경로 간을 연결하기 위한 횡중복(Sidelap) 30%로 촬영을 하게 된다.Photographing consists of 60% Endoverlap where each image is overlapped in the direction of the aircraft with overlapping images for map editing, and 30% Sidelap to connect between one flight path and the next. Will be taken.
항공촬영된 사진의 필름은 스캐닝 과정을 거쳐 파일로 저장된다. 스캐닝 과정에서는 원 영상을 파장 대역별로 대개는 R,G,B나 근적외선 파장에 해당하는 밴드별 영상을 구분하여 얻을 수 있다. 특정 밴드는 특정 지형지물을 잘 파악할 수 있도록 하는 속성을 가질 수 있으므로 밴드별 영상을 구분하여 얻는 것은 그런 점을 이용하기 위한 것이다. Films of aerial photographs are scanned and saved as files. In the scanning process, an original image may be obtained by dividing an image of each band corresponding to an R, G, or B or near infrared wavelength. Since a specific band may have a property to identify a specific feature well, it is to use such a point to obtain a band-specific image.
항공사진은 이미지 자료로서 좌표값을 가지고 있지 않기 때문에 이미지에서 식별이 용이한 지점에 대하여 현지 지상측량을 실시하여야 하고 기준점을 근거로 이미지의 화소점에 대해 좌표값을 대응시키는 작업이 기준점 측량 작업을 통해 이루어진다.Since aerial photographs do not have coordinates as image data, local ground surveys should be conducted at points that can be easily identified in the image. Is done through.
측량에는 많은 시간과 비용이 소요되므로 수치 지형도에서 식별이 용이한 지점에 대하여 지상기준점을 추출하게 된다. 통상적으로 지상기준점은 도로의 교차점이나, 교량, 수로 또는 도로 굴곡부 정점 및 산 정상부 등 사진상 판별이 용이한 점 중에서 선정하고, 이러한 기준점의 위치를 보다 정확히 선정하기 위해서는 영상처리가 요구된다.Since surveying is time-consuming and expensive, ground reference points are extracted from points that can be easily identified from digital topographic maps. In general, the ground reference point is selected from the point of easy photographic identification such as the intersection of roads, bridges, waterways or road bends and mountain peaks, and image processing is required to more accurately select the position of the reference point.
가령, 어두운 영상에 대해서 히스토그램 균등화, 계조값이 뚜렷하지 않았을 경우, 한계값(Thresholding)에 의한 대비기법 및 경계선을 뚜렷이 보이도록 하는 필터링 등의 기법이 사용될 수 있다. 지상기준점은 대상 영역 내에 고르게 분포되도록 선정하여야 하고, 보간법을 응용한 소프트웨어를 이용하여 적은 지상기준점으로도 위치보정이 가능하다. For example, histogram equalization for dark images, contrast techniques based on thresholding, and filtering to make the boundary visible clearly may be used. The ground control point should be selected to be distributed evenly within the target area, and the position correction can be performed even with a small ground control point using the software applying the interpolation method.
이러한 기준점 측량 작업은 기준점의 입력, 기준점의 편집 및 기준점의 배치로 이루어지고, 기준점의 입력은, 입력되는 포맷이 기준점 ID, X, Y, Z의 ASCⅡ 형태로 입력되어 내부 포맷으로 변환될 수 있다. This reference point surveying operation consists of inputting a reference point, editing a reference point, and arranging the reference point, and the inputting of the reference point may be converted into an internal format by inputting an input format in the form of ASCII of reference point ID, X, Y, and Z. .
기준점의 편집에서는, 기준점에 대하여 평면점과 표고점으로 구분하고, 또한 ASCⅡ 파일로 좌표를 입력하는 작업에 오류가 있을 경우에는 편집을 하여야 하며, 기준점의 추가, 삭제를 하게 된다.In the editing of the reference point, the reference point is divided into a plane point and an elevation point, and if there is an error in inputting coordinates into an ASCII file, an edit is required, and the reference point is added or deleted.
기준점의 배치는, 입력된 기준점을 평면점과 표고점으로 구분하여, 대상영역으로 가장자리 지역에 평면점이 위치되도록 하고 대상영역 내부에는 표고점이 고르게 분포되도록 할 수 있다. 또한, 정확도의 향상을 위하여 각 사진마다 일정 갯수의 공액점(Tie Point)을 배치하고, 중첩영역에 위치하도록 하여 촬영 경로에 따른 오차가 발생하지 않도록 한다. The arrangement of the reference point may divide the input reference point into a plane point and an elevation point so that the plane point is positioned in the edge region as the target area, and the elevation point may be evenly distributed inside the target area. In addition, in order to improve the accuracy, a certain number of conjugate points (Tie Points) are arranged for each picture and positioned in an overlapping area so that an error according to a photographing path does not occur.
표정단계(S4)와 관련하여, 표정을 위해서는 표정요소가 입력되어야 하며, 통상 내부 표정과 외부 표정으로 나뉘며, 외부 표정은 상호표정과 기하표정 혹은 절대표정으로 구분된다. 내부표정은 사진촬영에서 발생하는 왜곡들과 스캐닝시 발생하는 왜곡들을 보정하고 영상에서 관측된 대상물의 좌표를 사진기 투영중심을 원점으로 하는 좌표계로 변환시키는 것을 말한다. 이러한 왜곡은 렌즈 제작과정과 아날로그 사진을 수치화하는 과정에서 그 원인을 찾을 수 있게 된다. Regarding the facial expression step S4, the facial expression element must be input for the facial expression, and is usually divided into an internal facial expression and an external facial expression, and the external facial expression is divided into a mutual expression, a geometric expression, or an absolute expression. Internal expression corrects distortions in photographing and distortions in scanning, and converts the coordinates of an object observed in the image into a coordinate system whose origin is the camera projection center. This distortion can be found in the lens manufacturing process and the digitization of analog photographs.
렌즈는 제작당시 계획했던 이상적인 형상으로 구현할 수 없으므로 빛이 렌즈를 통과하면서 원래 목표했던 지점과 달리 굴절되어 영상에 왜곡이 발생한다. 또한, 항공사진을 수치화하는 과정에서 항공사진의 필름의 물리적인 변화 등 다양한 요소에 의해 영상에 왜곡이 발생하며 카메라 초점거리, 주점의 좌표, 지표(Fiducial Marks) 및 방사 왜곡값(Radial Distortion Value)을 입력값으로 내부표정을 실시할 수 있다.Since the lens cannot be realized with the ideal shape that was planned at the time of manufacture, the light is refracted, unlike the original point, as the light passes through the lens, causing distortion in the image. In addition, in the process of digitizing aerial photographs, distortion occurs in the image due to various factors such as physical changes in the film of the aerial photographs, and the camera focal length, the coordinates of the tavern, the fiducial marks, and the radial distortion value. You can perform internal expression as an input value.
외부표정은 항공사진 및 위성영상 촬영 당시의 기하를 재현하기 위한 것을 말한다. 여기서 기하를 구성하는 요소들을 외부표정 6요소{Ω, Φ(Phi), Κ(Kappa), X, Y, Z}라 하며, 기존의 여러 방법으로 표정요소를 결정하게 된다.External expression refers to reproducing the geometry at the time of photographing aerial photographs and satellite images. Here, the elements constituting the geometry are called the external expression 6 elements {Ω, Φ (Phi), Κ (Kappa), X, Y, Z}, and the expression elements are determined by various methods.
상호표정 및 절대표정을 실시하여 종시차 제거 후, 모형과 대상과의 관계를 설정하게 된다. 시차란, 한 쌍의 사진상에 있어서, 동일점에 대한 상점이 연직하에서 만나야 되는 일점에서 생기는 종횡의 시각적인 오차를 말하며, 비행방향(x방향)의 시차를 횡시차, 비행방향에 직각인 방향(y방향)의 성분을 종시차라 한다.Cross-expression and absolute expression are performed to remove the time difference and establish the relationship between the model and the object. A parallax is a visual error of a vertical and horizontal direction occurring at a point where a store to the same point must meet vertically in a pair of photographs, and the parallax of the flying direction (x direction) is transverse parallax and the direction perpendicular to the flying direction ( The component in the y direction is referred to as the longitudinal difference.
이때, 상호표정(Relative Orientation)은 서로 다른 각도의 한 쌍의 사진 사이의 상대적인 경사관계를 정하는 것으로 한 대상물에 대하여 중복되는 지역에서 동일지점으로 판단되는 지점에 대한 매칭작업을 통해 종시차를 소거하게 된다. 사진당 3점씩 한 대상물당 6표정점이 사용되며, 가능한 한 사진에 대해서 왜곡이 적은 중심지역에서 그리고 골고루 퍼지게 하여 표정점을 설정하게 된다.Relative Orientation sets the relative inclination relationship between a pair of photographs at different angles, eliminating the time difference by matching the points determined to be the same point in the overlapping area with respect to one object. do. Six markers per object are used, three points per picture, and the facial expression points are set to spread as evenly as possible in the central area with less distortion for the picture.
절대표정(Absolut Orientaion)은 경사와 축척을 바로잡아 지형과 모형이 상이형이 되도록 하는 작업으로 절대표정의 과정중에 모형과 대상 공간사이의 관계가 설정된다. 영상에 대해서 이와 상응하는 대상공간에 대한 기준점(또는 절대좌표)의 관측값을 필요로 한다.Absolut Orientaion is the process of correcting the slope and scale to make the terrain and the model different, and the relationship between the model and the target space is established during the process of absolute expression. For the image, the observation of the reference point (or world coordinate) for the corresponding object space is required.
수치에 의하여 지형의 상태를 나타낸 자료를 통칭하여 수치표고자료라 하며 수치표고 자료는 지표면에 일정간격으로 분포된 지점의 높이 값을 수치로 기록한 것으로, 지형의 분석에 이용되며, 각종 모델링이나 각종 자료의 생성에 기초자료가 된다.The data indicating the state of the terrain by the numerical value is called numerical elevation data. The numerical elevation data is a numerical record of the height value of the points distributed on the surface at regular intervals, and is used for the analysis of the terrain. This is the basis for the creation of.
수치표고자료가 만들어지고 저장되는 방식은 크게 몇 가지로 요약될 수 있으며, 격자로서 저장되는 방식의 수치표고모형(Elevation Digtal Model), 높이가 같은 지점을 연속적으로 연결하여 만든 등고선에 의한 방식, 단층에 의한 프로파일방식 및 불규칙한 삼각형에 의한 방식(Triangular Irregular Network) 등이 그것이다.The ways in which numerical elevation data are created and stored can be summarized in several ways.The Elevation Digtal Model, which is stored as a grid, by contour lines created by connecting points of the same height continuously, fault The profile method and the triangular Irregular Network (Triangular Irregular Network).
지형 DEM 자료 등 수치표고자료 저장 단계(S5)에서는 항공사진의 기복편위를 보정하기 위한 자료로 사용하기 위하여 일정 축척의 지형도로부터 등고선 및 표고점을 추출하여 수치표고모형(Elevation Digtal Model)을 제작하게 되고, TIN방식을 이용하여 표면을 처리한 후 일정격자의 표고자료를 추출하여 입력하거나, 별도 제작된 지형 DEM 자료를 입력할 수 있다.In the storage of numerical elevation data such as terrain DEM data (S5), an elevation digtal model is produced by extracting contours and elevation points from a topographic map of a certain scale in order to use them as data to correct the relief of aerial photographs. After processing the surface by using the TIN method, it is possible to extract and input the elevation data of a certain lattice, or input the separately produced terrain DEM data.
정사영상 제작 단계(S6)는 사진의 촬영당시에 사진기의 특성인 중심투영 또는 지상의 기복에 의하여 발생하는 편위를 수정하여 정사투영화 한 것으로, 이상에서 살펴본 항공영상자료 표정 결과 및 수치표고자료를 이용하여 제작될 수 있다.Ortho-image production step (S6) is an ortho-projection by modifying the deviation caused by the center projection or ground ups and downs of the characteristics of the camera at the time of taking the picture, using the aerial image data facial expression results and numerical elevation data Can be produced.
따라서, 이렇게 얻은 정사영상의 각 위치에 대해서는 지표 고도와 건물과 같은 시설물의 상단 고도를 기준위치에서의 수치를 인근 측정값 및 보간법을 적용하여 얻을 수 있다. Therefore, for each position of the orthoimage obtained in this way, the numerical value at the reference position can be obtained by applying the neighboring measurement value and the interpolation method to the elevation of the surface and the upper elevation of the facility such as the building.
다음으로, 제작된 정사영상 내의 건물에 대해 3차원 벡터화단계가 이루어지면서(S7) 그 과정에서 지형지물 가운데 3차원 건물형상 판독 단계(S71)가 이루어진다.Next, while the three-dimensional vectorization step is performed for the building in the produced orthoimage (S7), the three-dimensional building shape reading step (S71) is performed among the features in the process.
이 3차원 건물형상 판독 단계에서 정사영상 내에서 타겟을 인식하는 타겟 추출 단계(S712)가 이루어지고, 각 타겟의 설치 위치(평면좌표)에서의 고도 및 지표고도가 파악되고, 이들 타겟에 의해 추출되는 건물 변곡점을 서로 연결하여 건물의 외곽선 혹은 입체 폴리곤이 획정되고 3차원 벡터데이타로 저장되는 건물 3차원 폴리곤화 단계(S713)가 이루어진다.In this three-dimensional building shape reading step, a target extraction step (S712) for recognizing the target in the orthoimage is performed, and the altitude and the surface elevation at the installation position (plane coordinates) of each target are grasped and extracted by these targets. Building 3D polygonalization step S713 is performed by connecting the building inflection points to each other to define an outline of the building or a three-dimensional polygon and store it as three-dimensional vector data.
정사영상 내에서 타겟을 인식하는 단계는 일종의 이미지 프로세싱 프로그램을 통해 이루어질 수 있고, 이 프로그램 내에서 타겟의 제원에 의해 타겟을 인식할 수 있도록 컴퓨터 하드웨어와 소프트웨어로 이루어진 컴퓨터 지도제작 시스템에는 자료가 미리 입력되고, 입력된 자료를 이용하여 비교작업을 통해 정사영상 내에서 타겟을 인식하여 그 변곡점과 가지 방향을 알게 된다.Recognition of the target in the orthoimage may be accomplished through a kind of image processing program, in which the data is pre-populated in a computer mapping system composed of computer hardware and software to recognize the target by the specification of the target. By using the input data, the target is recognized in the orthoimage through the comparison and the inflection point and the branch direction are known.
가령, 평지 위의 단순한 직육면체 건물의 경우, 건물 상단 평면에서 대각선 방향의 꼭지점에 두 개의 ㄱ자형 타겟을 설치하면 건물추출부를 이루는 3차원 이미지 프로세싱 프로그램은 타겟의 각각에 있는 두 가지 방향으로 두 꼭지점에서 연장선을 긋고, 이 연장선이 만나는 두 지점을 타겟에 준하는 기준점을 파악하여 건물 상단 평면에 4개의 기준점을 정하고, 이들 기준점이 이루는 직사각형을 건물 평면으로 인식하고, 이들 기준점에서 연직하방으로 지표면에 연직선을 그어 지표면과 연직선이 만나는 4 점을 지표상 건물의 하단으로 생각하며, 직사각형을 이루는 건물 상단의 네 모서리선(연장선)과, 연직선이 이루는 건물 측면의 4 모서리선과 지표상의 4점이 연결하여 만들어지는 직사각형의 네 모서리선이 직육면체 건물의 입체 폴리곤을 이루도록 한다.For example, in a simple cuboid building on a flat surface, if you install two L-shaped targets at diagonal vertices in the top plane of the building, the three-dimensional image processing program that forms the building extractor will be located at two vertices in two directions on each of the targets. Draw extension lines, identify the reference points corresponding to the targets at the two points where the extension lines meet, define four reference points on the top plane of the building, recognize the rectangles that make up these reference points as the building plane, and place vertical lines on the ground surface vertically downward from these reference points. The four points where the ground surface and the vertical line meet each other are considered as the bottom of the building on the ground, and the four corner lines (extension lines) on the top of the building, which form a rectangle, and the four corners on the side of the building formed by the vertical line, and the four points on the ground are connected. The four edges of the square to form the solid polygon of the cuboid do.
건물이 높이 방향으로 단을 이루어 폭이 줄어드는 다수 직육면체가 겹쳐져 쌓인 형상을 이루는 경우, 각 단마다 타겟을 설치하여 각 레벨마다 타겟들이 평면 폴리곤을 이루도록 하고, 이들 평면 폴리곤이 2차원 수치지도의 등고선 형태로 파악되면서 건물 실제 형태를 파악하여 각 단을 이루는 직육면체를 12개의 모서리선으로 나타내고, 건물 전체의 모서리선들을 벡터 데이타로 변환, 표현하여 지도를 나타내는 방향에 따라 이들을 실제 형태대로 표현할 수 있다. In the case where the building is formed by stacking a number of cuboids having a step width in the height direction and overlapping, the targets are installed at each level so that the targets form a planar polygon at each level, and the planar polygons are contours of a two-dimensional digital map. It is possible to grasp the actual shape of the building and represent the rectangular parallelepiped that forms each stage as 12 edges, and convert the edges of the whole building into vector data and express them according to the direction of the map.
이들 건물의 형태를 보다 정확히 표현하기 위해서는 타겟의 설치 갯수 및 서로 다른 입체적 처리 방법을 부여한 타겟의 종류를 늘리고, 이들을 처리하는 프로그램을 정교화하는 것이 필요하지만 비용이 증가할 수 있으므로 타겟의 이용은 일부 건물에 한정하여 실시되고, 기존의 3차원 자동도화방법의 보조적인 수단으로 사용될 수도 있다. In order to express the shape of these buildings more accurately, it is necessary to increase the number of targets installed and the types of targets given different three-dimensional processing methods, and to refine the program for processing them, but the cost may be increased. The present invention is limited to and may be used as an auxiliary means of the existing three-dimensional automatic drawing method.
프로그램 내에서는 타겟들에 의해 건물 외곽선이 바로 그려질 수도 있지만, 몇 가지 전형적인 건물 형태에 대해서는 표준모델을 설정하고, 프로그램이 대상이 표준 모델에 해당된다고 판단되면 표준모델을 건물의 일 방향으로의 신장, 3차원 회전을 통해 건물의 형태를 이미 일반화된 모델에 의해 대체하는 방식으로 벡터데이타 변화, 처리가 이루어져 건물 입체 자동도화의 능률을 높이도록 할 수도 있다.Within the program, building outlines may be drawn directly by targets, but for some typical building types, a standard model is set up, and the program extends the standard model to one direction of the building if it determines that the object is a standard model. In addition, the vector data can be changed and processed by replacing the shape of the building with the generalized model through the three-dimensional rotation.
이런 단계에서 타겟을 인식하기 위해 가령 타겟을 판독하기에 가장 적합한 밴드가 근적외석 밴드라면 근적외선 밴드(근적외선 밴드의 영상)를 추출하는 밴드 추출 단계(S711)가 먼저 이루어진다. In this step, in order to recognize the target, for example, if the band most suitable for reading the target is a near infrared band, a band extraction step (S711) of extracting a near infrared band (image of the near infrared band) is performed first.
그리고, 밴드 연산에 의해 영상에서 건물영역의 후보에 해당하는 밝기값을 가진 픽셀들을 추출하고, 타겟 영역과 동일 면적(여기서는 면적이지만 타겟의 다른 제원, 속성을 통해 인식하는 것도 가능하다)을 가지는 픽셀 그룹을 추출함으로써 타겟을 인식하는 단계가 이루어질 수 있다.Then, pixels having brightness values corresponding to candidates for the building area are extracted from the image by band operation, and pixels having the same area as the target area (here, the area can be recognized through other specifications or properties of the target). Recognizing the target may be accomplished by extracting the group.
건물을 입체 폴리곤으로 표현하는 단계는 인식보다는 작도를 주 기능으로 하지만 역시 일종의 이미지 프로세싱 프로그램을 통해 이루어질 수 있다.The representation of the building in three-dimensional polygons is primarily a drawing rather than a recognition, but can also be accomplished through some kind of image processing program.
수치지도 제작을 위한 도화해석 단계를 위한 전체적 도화를 위한 수단(tool)의 하나로서 도화 프로그램은 기존의 도화 프로그램에 건물평면 자동도화작업을 위한 기능부로서 위의 이미지 프로세싱 프로그램과 같은 부속 프로그램이 추가된 형태로 이루어질 수 있다고 볼 때, 이런 경우, 작업자가 이 부속 프로그램 실행을 선택을 하면, 가령, 도화해석 단계에서 내부 표정 및 외부 표정을 실시하고, 정사영상으로 얻어진 대상 이미지 혹은 대상 래스터형 데이타에 대해 부속 프로그램을 적용시킨다.The drawing program is one of the tools for the overall drawing for the drawing analysis step for the digital mapping. The drawing program is a function part for the automatic drawing plan of the building plane, and the sub-program such as the image processing program is added to the existing drawing program. In this case, if the operator selects to execute this sub-program, for example, the internal and external expressions are performed at the drawing analysis stage, and the target image or the target raster-type data obtained as the orthoimage is performed. Apply subprograms to the
부속 프로그램이 실행되면서 대상 이미지 혹은 대상 데이타에서 미리 규정된 제원, 속성에 들어맞는 타겟들이 인식되고, 인식된 이들 타겟의 절곡점에서 타겟의 가지 방향으로 연장하여 한 무리의 타겟들을 단순히 서로 연결하거나, 타겟의 가지를 연장하여 서로 교차되는 점으로서 타겟이 아닌 점이 있다면 그 점들을 포함하여 타겟들을 서로 연결하여 폐곡선을 형성하도록 하는 폴리곤화 작업이 일종의 벡터 데이타로의 변환 작업의 하나로서 이루어지게 된다. When the sub-program is executed, targets matching the predefined specifications and attributes are recognized in the target image or the target data, and at the bending points of the recognized targets, they extend in the direction of the target to simply connect a group of targets to each other, If there is a point that extends the branch of the target and crosses each other and is not a target, a polygonalization operation of connecting the targets to each other to form a closed curve including the points is performed as one kind of conversion into vector data.
이상은 간단한 예시를 나타낸 것이지만 타겟의 종류가 제원에 따라 몇 가지로 분류되어 있고, 이미지 프로세싱 프로그램이 서로 다른 종류의 타겟을 달리 취급하여 미리 정해진 규칙에 의해 자료를 처리하여 폴리곤을 형성하고 경우에 따라서는 정오를 확인하는 작업까지 이루어질 수도 있다.The above is a simple example, but the types of targets are classified into several categories, and the image processing program treats different types of targets differently and processes data according to predetermined rules to form polygons. May be done until noon is confirmed.
도4는 본 발명 방법의 일 실시예에서의 가능한 건물형상 판독단계(S71)가 구비할 수 있는 세부단계 구성예를 나타내는 흐름도이다. Fig. 4 is a flowchart showing an example of the detailed step configuration that a possible building shape reading step S71 in one embodiment of the method of the present invention can have.
여기서는 먼저 밴드 추출 단계(S711), 타겟 추출 단계(S712)로서, 밴드 연산을 통해 얻는 영상 전체에서 건물 후보 영역의 영상의 픽셀 가운데 타겟제원 정의부에서 얻은 타겟제원을 이용하여 타겟제원 특성을 나타내는 픽셀 그룹을 타겟 후보로서 산출하고(S7121), 타겟제원상의 면적과 영상을 환산한 면적 비교를 통해 비교 차값이 허용 오차범위 내에 들어가는 지를 확인하여 타겟들을 확인하고(S7122), 타겟을 이용하여 건물 변곡부의 타겟 위치 및 고도를 포함하는 레스터 데이타를 추출하고, 타겟들에 대해 레스터 데이타를 벡터 데이타로 자동 변환하여 벡터화한 타겟 패턴을 얻게 된다(S7123). 이후에 타겟 패턴을 이용하여 건물의 변곡점 래스터 데이타를 추출하는 단계(S7131), 건물 변곡점 주변에 타겟 가지 방향 등을 고려하여 연장선을 생성하는 단계(S7132), 연장선이 만나는 지점을 고려하여 건물 3차원 폴리곤 확정 및 데이타 변환단계(S7133)를 구비하여 건물 3차원 폴리곤화 단계(S713)가 이루어질 수 있다.In this case, first, the band extraction step (S711) and the target extraction step (S712), the pixel representing the target specification characteristics using the target specification obtained from the target specification definition unit among the pixels of the image of the building candidate region in the entire image obtained through the band operation The group is calculated as a target candidate (S7121), and the targets are identified by checking whether the comparison difference falls within an allowable error range by comparing the area of the target specification and the converted image (S7122), and using the target, the building inflection part The raster data including the target location and the altitude are extracted, and the raster data is automatically converted into the vector data for the targets to obtain a vectorized target pattern (S7123). Thereafter, extracting the inflection point raster data of the building using the target pattern (S7131), generating an extension line in consideration of the direction of the target branch around the building inflection point (S7132), and considering the point where the extension line meets the building 3D The building 3D polygonalization step S713 may be performed by including a polygon determination and data conversion step S7133.
도5는 건물 3차원 폴리곤화가 이루어지는 하나의 예시적 과정을 설명하기 위해 과정의 각 단계를 나타내는 도면으로, 식별번호 401은 항공사진에 찍혀있는 건물의 영상을 도시한 상태, 402는 레스터 데이타의 벡터 데이타로의 변환을 통해 영상 속의 타겟을 레스터형 데이타에서 벡터형 데이타로 변환시킨 상태로 타겟이 부각된 이미지를 도시한 상태, 403은 일종의 폴리곤을 이루고 있는 타겟 패턴에서 변곡 중심점을 추출하여 이들을 먼저 씸라인으로 연결한 상태, 404는 씸라인만을 추출한 상태, 405는 씸라인을 건물 영역의 외곽선(건물외벽)과 일치시켜 건물 변곡점을 얻기 위한 한 방법으로서 축척변환을 한 상태, 406은 축척변환을 통해 건물의 상단의 4개의 변곡점인 a(Xa, Ya, Za), b(Xb, Yb, Zb), c(Xc, Yc, Zc), d(Xd, Yd, Zd)을 추출하고, 이 점들에서 각각 아래로 연직선을 그어 지표면과 만나는 점을 도출하고 이렇게 도출된 8개의 점들에 의해 그려지는 직육면체 형태의 건물 입체 폴리곤을 작성하여 도시한 상태를 나타낸다.Fig. 5 is a diagram showing each step of the process for explaining one exemplary process of building three-dimensional polygonization, in which
변환된 데이타는 도로나, 기타 지형 지물을 나타내는 각종 레이어에 대한 구분 작업의 결과와 통합되고, 벡터화 작업이 완료되면 변환된 데이타 형태로 3차원 도화원도에 해당하는 3차원 수치지도의 전단계 결과물이 얻어진다. The transformed data is integrated with the result of the classification of various layers representing roads and other features, and when the vectorization is completed, the result of the previous stage of the three-dimensional digital map corresponding to the three-dimensional drawing circle is obtained in the converted data form. Lose.
앞서도 실시예를 통해 살펴보듯이 가장 이상적으로는 각 건물의 상단이 하단과 동일한 형태로 이루어지고 상단이 동일 레벨의 평면을 이루며, 직사각형 구조를 가지는 것이 타겟의 설치 및 판독 작업을 용이하게 진행하기 위해 적합하지만, 현실의 건물은 상단이 동일 레벨 평면으로 이루어지지 않을 수 있고, 복잡한 다각형의 이루어질 수 있으므로 타겟은 촬영시의 인식 가능성과 정사영상에서의 정확한 판독가능성을 고려하여 제작 설치하는 것이 필요하다.As described above through the embodiment, most ideally, the upper end of each building is formed in the same shape as the lower end, and the upper end forms the same level plane, and has a rectangular structure to facilitate the installation and reading operation of the target. Although suitable, the real building may not be made of the same level plane at the top and may be made of a complicated polygon, so that the target needs to be manufactured and installed in consideration of the recognition possibility at the time of shooting and the correct readability of the orthoimage.
즉, 타겟은 항공촬영 상에서 인식가능하다면 레벨을 달리하여 설치될 수도 있다. 직육방체가 아닐 경우, 건물 입체의 특징을 가장 잘 표시할 수 있는 3차원 좌표상의 기준점(변곡점)에 타겟을 설치하게 된다.That is, the target may be installed at different levels if it is recognizable on aerial photography. In the case of non-cuboid, the target is installed at the reference point (inflection point) on the three-dimensional coordinates that can best display the characteristics of the building geometry.
수치지도 작성을 위한 도화해석 과정의 3차원 벡터화단계 혹은 벡터 편집 과정에서 3차원 건물형상 판독단계에 이어 건물 3차원 폴리곤에 대해 수치지도에서의 건물 레이어 속성을 등록시켜 줌으로써 건물의 3차원 공간자동도화를 실시하는 단계를 일단락할 수 있다. 또한, 통상적으로 이런 3차원 공간자동도화가 이루어지면 이후에 이에 대해 오류검사를 함으로써 3차원 자동도화 작업의 완성이 이루어지게 된다. 3D vectorization of buildings by registering the properties of building layers in digital maps for 3D polygons following the 3D vectorization step of drawing analysis process for digital map or reading 3D building shape in vector editing process The step of carrying out can be completed. In addition, when such a three-dimensional space automatic painting is usually made, the error check is subsequently performed to complete the three-dimensional automatic painting work.
이상으로 본 발명의 몇 가지 부분에 대해서만 상세히 설명하면서 본 발명을 설명하였지만 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시양태일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백한 것이다. 따라서, 본 발명의 실싱적인 범위는 첨부된 청구항들과 그 것들의 등가물에 의하여 정해진다고 할 것이다.
While the present invention has been described with reference to only a few parts of the present invention in detail, for those skilled in the art, these specific techniques are only preferred embodiments, and thus the scope of the present invention is limited. The point is obvious. Therefore, the practical scope of the present invention will be defined by the appended claims and equivalents thereof.
21: 타겟 22: 건물
100: 컴퓨터 시스템 110: 정보, 데이타부
111: 타겟제원 정의부 113: 항공영상 취득부
115: 수치표고자료 저장부 117: 수치지도 저장부
120: 프로그램부 121: 표정부
123: 정사영상 구성부 125: 벡터변환부
1251: 건물영상 판독부 200: 해석도화기 21: target 22: building
100: computer system 110: information, data section
111: target specification definition unit 113: aerial image acquisition unit
115: numerical elevation data storage 117: numerical map storage
120: program unit 121: facial expression unit
123: an orthoimager 125: a vector converter
1251: building image reader 200: analysis
Claims (1)
자동도화시스템은, 타겟제원이 입력되어 저장되는 타겟제원 정의부, 항공촬영을 통해 얻은 영상에 기준점측량 작업이 이루어져 도출된 도화용 좌표데이타를 연관시켜 결과물을 저장하는 항공영상자료 취득부, 지형지물에 대한 수치표고자료를 상기 자동도화시스템의 외부로부터 입력받아 저장하는 수치표고자료 저장부, 상기 항공영상자료 취득부에서 얻은 항공영상자료와 표정요소에 대한 정보를 이용하여 표정을 실시하는 표정부, 표정을 실시한 결과물에 상기 수치표고자료 저장부에서 얻은 수치표고자료를 적용하여 수치지도 작성 대상지역의 모든 지점에서의 고도 정보를 포함하는 정사영상을 구성하는 정사영상 구성부, 상기 정사영상을 이루는 래스터 데이타를 3차원 벡터 데이타로 변환 및 재구성하는 3차원 벡터변환부를 구비하고, 상기 3차원 벡터변환부는 상기 타겟제원 정의부에서 받은 상기 타겟제원을 이용하여 상기 정사영상에서 건물 부분에 대해 인식하고 상기 건물 부분의 경계선 혹은 윤곽선을 3차원 폴리곤을 이루도록 처리하는 3차원 건물형상판독부를 구비하고,
상기 타겟제원 정의부에 의하여 상기 자동도화시스템의 외부로부터 타겟제원을 입력하여 저장하는 타겟제원 저장 단계,
상기 항공영상자료 취득부에 의하여 항공촬영된 영상과 기준점 측량 작업으로 확보된 도화용 좌표데이타를 연관시켜 얻은 결과물을 저장하는 항공영상자료 저장 단계,
상기 표정부에 의하여 상기 항공영상자료 취득부로부터 입력된 상기 항공영상자료와 표정요소로 표정을 실시하는 표정단계,
상기 수치표고자료 저장부에 의하여 상기 수치표고자료를 입력하고 할당된 영역에 저장하는 수치표고자료 저장 단계,
상기 정사영상 구성부에 의하여 상기 수치표고자료 저장부로부터 받은 수치표고자료와 상기 표정부로부터 받은 상기 항공영상자료에 대한 표정 결과물을 이용하여 수치지도 작성 대상지역의 모든 지점에서의 고도정보를 포함하는 정사영상으로 구성하는 정사영상 제작단계,
상기 3차원 벡터변환부에 의하여 상기 고도정보를 포함하는 정사영상에 대한 래스터 데이타를 3차원 벡터데이타로 변환하는 3차원 벡터화단계를 구비하여 이루어지며,
상기 3차원 벡터화단계는 밴드추출부와 타겟추출부와 건물추출부가 구비된 상기 3차원 건물형상판독부에 의해 상기 고도정보를 포함하는 정사영상과 상기 타겟제원을 이용하여 상기 고도정보를 포함하는 정사영상의 건물형상을 자동으로 3차원 폴리곤으로 처리하는 3차원 건물형상판독단계를 구비하여 이루어지고,
상기 3차원 건물형상판독단계는 상기 밴드추출부가 레드밴드(R), 그린밴드(G), 블루밴드(B), 근적외선 밴드 가운데 상기 고도정보를 포함하는 정사영상에서 타겟을 검출할 수 있는 밴드의 영상을 추출하는 밴드 추출 단계,
상기 타겟추출부가 상기 타겟제원 정의부에서 인출한 타겟제원 정보를 바탕으로 상기 밴드의 영상에서 건물 후보 영역을 이루는 픽셀 가운데 상기 타겟의 제원 특성을 나타내는 픽셀 그룹을 타겟에 대한 후보로서 산출하고, 상기 타겟제원 상의 면적과 상기 픽셀 그룹의 영상을 환산하여 얻는 면적과의 비교를 통해 차이 값이 허용 오차범위 내에 들어가는 지를 확인하여 상기 타겟을 확인하고, 상기 정사영상 구성부의 상기 고도정보를 포함하는 정사영상 정보를 통해 얻을 수 있는 상기 타겟에 대한 래스터 데이타를 벡터데이타로 자동 변환하여 벡터화한 타겟 패턴을 얻는 타겟 추출 단계,
상기 건물추출부에 의하여 건물의 3 차원 폴리곤을 확정하고 할당된 영역에 저장하는 건물 3차원 폴리곤화 단계를 포함하며,
상기 건물 3차원 폴리곤화 단계는
상기 건물추출부가 상기 타겟 패턴 데이타를 이용하고 상기 정사영상 구성부의 작업결과인 상기 정사영상 정보를 이용하여 건물의 변곡점에 대한 3차원 래스터 데이타를 추출하는 건물 변곡점 래스터 데이타 추출단계,
상기 건물추출부가 상기 변곡점을 기점으로 상기 타겟의 가지 방향 연장선을 포함하여 상기 타겟제원의 속성에 따른 연장선 가운데 2 이상의 연장선을 생성하되 상기 2 이상의 연장선 가운데 다른 타겟, 다른 타겟에서 나온 연장선, 지표면 가운데 하나와 만나는 유효 연장선을 확인하는 건물 변곡점 주변 연장선 생성단계,
상기 건물추출부가 상기 유효 연장선을 모서리로 하는 건물의 3차원 폴리곤을 확정하여 3차원 벡터데이타로 변환 저장하는 건물 3차원 폴리곤 확정 및 데이타 변환단계를 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 3차원 지리정보시스템용 건물의 자동 3차원 공간영상 자동도화방법. An automatic 3D spatial drawing method of buildings by an automatic drawing system that automatically draws 3D (three-dimensional) polygons of a building among features to create a digital map for a 3D geographic information system.
The automatic drawing system includes a target specification definition unit in which a target specification is input and stored, an aerial image data acquisition unit storing a result by associating drawing coordinate data obtained by performing a reference point survey operation to an image obtained through aerial photography, and a feature A digital elevation data storage unit for receiving and storing the digital elevation data from the outside of the automatic drawing system, an expression unit for performing an expression using information on the aerial image data and expression elements obtained from the aerial image data acquisition unit, An orthoimage component which constitutes an orthoimage including altitude information at all points of the digital map preparation area by applying the numerical elevation data obtained from the numerical elevation data storage unit to the result of the expression, and the raster forming the orthoimage. A three-dimensional vector conversion unit for converting and reconstructing the data into three-dimensional vector data; The circle vector converting unit includes a three-dimensional building shape reading unit which recognizes the building part in the orthoimage and processes the boundary line or contour of the building part to form a three-dimensional polygon by using the target specification received from the target specification defining unit. ,
A target specification storage step of inputting and storing a target specification from the outside of the automatic drawing system by the target specification definition unit;
An aerial image data storing step of storing a result obtained by associating the aerial photographed image by the aerial image data acquiring unit with the drawing coordinate data secured by the reference point surveying operation;
An expression step of performing an expression with the aerial image data and an expression element inputted from the aerial image data acquisition unit by the expression unit;
A numerical elevation data storage step of inputting the numerical elevation data by the numerical elevation data storage unit and storing the numerical elevation data in an allocated area;
It includes altitude information at all points of the target area to create a digital map using the numerical elevation data received from the digital elevation data storage unit and the facial expression result of the aerial image data received from the facial expression unit by the orthoimage composition unit. Ortho-image production stage consisting of ortho-images,
And a three-dimensional vectorization step of converting raster data of an orthoimage including the altitude information into three-dimensional vector data by the three-dimensional vector conversion unit.
The three-dimensional vectorization step includes an orthoimage including the altitude information and the altitude information using the target specification by the three-dimensional building shape reading unit having a band extracting unit, a target extracting unit, and a building extracting unit. It is equipped with a three-dimensional building shape reading step of automatically processing the building shape of the image into a three-dimensional polygon,
In the 3D building shape reading step, the band extracting unit includes a band capable of detecting a target in an orthogonal image including the altitude information among a red band (R), a green band (G), a blue band (B), and a near infrared band. A band extraction step of extracting an image,
The target extracting unit calculates, as a candidate for the target, a group of pixels representing the specification characteristics of the target among the pixels forming the building candidate region in the band image based on the target specification information extracted by the target specification defining unit. Orthoimage information including the altitude information of the ortho-image component to identify the target by checking whether a difference value falls within an allowable error range by comparing an area on a specification with an area obtained by converting an image of the pixel group. A target extraction step of automatically converting raster data for the target obtained through the vector data into vector data to obtain a vectorized target pattern;
And a building three-dimensional polygonalization step of determining a three-dimensional polygon of the building by the building extraction unit and storing the three-dimensional polygon of the building in an allocated area.
The building three-dimensional polygonization step
A building inflection point raster data extraction step of extracting three-dimensional raster data of an inflection point of a building using the orthoimage information, which is the result of the orthogonal image construction unit, by the building extraction unit using the target pattern data;
The building extracting unit generates two or more extension lines among extension lines according to the properties of the target specification including branch direction extension lines of the target from the inflection point, but the other one of the two or more extension lines, an extension line from another target, and one of the ground surfaces. Generating an extension line around the inflection point of the building to identify an effective extension line
The building extracting unit comprises a building 3D polygon determination and data conversion step of determining and storing the 3D polygon of the building with the effective extension line as a 3D vector data for the 3D geographic information system. Automatic 3D spatial image automatic drawing method of building.
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