KR101826364B1 - 컬러 지상 라이다 측량 데이터를 이용하여 건물의 3차원 모델링 데이터를 자동으로 생성하기 위한 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 컬러 지상 라이다 측량 데이터를 이용하여 건물의 3차원 모델링 데이터를 자동으로 생성하기 위한 방법에 관한 것으로서, 컬러 지상 라이다를 이용하여 측량된 LAS 파일에서 건물의 최고 높이 및 건물의 영역을 추출한 후, 해당 건물의 반사강도 값에 매칭되는 컬러를 추출하여, 건물의 표면에 맵핑함으로써 자동으로 대상 건물의 3차원 모델링 데이터를 생성하기 위한 컬러 지상 라이다 측량 데이터를 이용하여 건물의 3차원 모델링 데이터를 자동으로 생성하기 위한 방법에 관한 것이다.
본 발명의 컬러 지상 라이다 측량 데이터를 이용하여 건물의 3차원 모델링 데이터를 자동으로 생성하기 위한 방법은 3차원 모델링을 위한 대상 건물의 최고 높이에 대응하는 선형 데이터를 생성하는 제1 단계와 컬러 라이다 데이터 중 상기 대상 건물의 모서리 좌표를 이용하여 상기 대상 건물의 건물 영역을 추출하는 제2 단계와 추출된 상기 건물 영역을 격자화하고, 격자화된 상기 건물 영역에 매칭되는 반사강도 값을 이용하여 상기 건물 영역에 대응하는 색상을 추출하는 제3 단계 및 추출된 색상을 상기 건물 영역에 맵핑하여 상기 대상 건물의 3차원 모델링 데이터를 생성하는 제4 단계를 포함함에 기술적 의의가 있다.

Description

컬러 지상 라이다 측량 데이터를 이용하여 건물의 3차원 모델링 데이터를 자동으로 생성하기 위한 방법{Method for generating three-dimensional modeling data of the structure using color groud lidar measurement data}
본 발명은 컬러 지상 라이다 측량 데이터를 이용하여 건물의 3차원 모델링 데이터를 자동으로 생성하기 위한 방법에 관한 것으로서, 컬러 지상 라이다를 이용하여 측량된 LAS 파일에서 건물의 최고 높이 및 건물의 영역을 추출한 후, 해당 건물의 반사강도 값에 매칭되는 컬러를 추출하여, 건물의 표면에 맵핑함으로써 자동으로 대상 건물의 3차원 모델링 데이터를 생성하기 위한 컬러 지상 라이다 측량 데이터를 이용하여 건물의 3차원 모델링 데이터를 자동으로 생성하기 위한 방법에 관한 것이다.
최근 고해상도 위성영상을 이용한 지도 서비스가 확대되고 있으며, 지상에서 촬영한 영상을 이용한 로드뷰 또는 스트리트 뷰 등의 거리 정보 서비스도 새롭게 제공되고 있다.
위성영상을 이용한 지도 서비스는 상공에서 촬영한 영상데이터에 건물명, 도로명 등을 표시하여 사용자에게 제공하는 서비스이며, 지상에서 촬영한 영상을 이용한 로드뷰 또는 스트리트뷰는 사용자가 실제 거리에 있는 듯한 시점에서 주변의 경관을 사실적으로 보여줄 수 있는 서비스이다.
그러나, 이러한 서비스를 제공하기 위한 3차원 건물 모델링은 일반적으로 수작업으로 각 건물의 4방향을 촬영하여 별도의 모델링 툴을 이용하여 3차원 건물 모델링을 제작하였으나, 이러한 방법은 카메라를 이용하여 영상정보를 획득하고, 레이저 장치를 이용하여 주변 경관에 대한 측량 데이터를 획득한 이후, 각각의 영상정보 및 측량 데이터를 수작업에 의해 결합함으로써 많은 시간이 소요되는 문제점이 있다.
또한, 이러한 종래의 방법은 3차원 건물 모델링 데이터의 생성을 자동화할 수 없는 문제점이 있다.
상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명은 컬러 지상 라이다 장치에서 촬영된 컬러 라이다 데이터를 이용하여 측량된 대상 건물의 3차원 모델링 데이터를 생성하기 위한 목적이 있다.
또한, 본 발명은 컬러 지상 라이다 장치에서 단 한 번의 측량으로 생성되는 컬러 라이다 데이터를 이용하여 건물영역을 생성하고 생성된 건물영역에 색상을 맵핑함으로써 대상 건물의 3차원 모델링 데이터를 생성하기 위한 다른 목적이 있다.
또한, 본 발명은 컬러 지상 라이다 장치에서 측량된 컬러 라이다 데이터를 이용하여 대상 건물의 3차원 모델링 데이터를 자동으로 생성하기 위한 또 다른 목적이 있다.
또한, 본 발명은 컬러 지상 라이다 장치에서 측량된 컬러 라이다 데이터를 이용하는 3차원 모델링 장치를 제공함으로써, 대상 건물의 3차원 모델링 데이터를 생성하고 이를 이용하여 대상 건물의 3차원 모델링을 수행하기 위한 비용을 절감하기 위한 또 다른 목적이 있다.
본 발명의 상기 목적은 3차원 모델링 데이터를 자동으로 생성하기 위한 방법에 있어서, 상기 3차원 모델링을 위한 대상 건물의 최고 높이에 대응하는 선형 데이터를 생성하는 제1 단계와 컬러 라이다 데이터 중 상기 대상 건물의 모서리 좌표를 이용하여 상기 대상 건물의 건물 영역을 추출하는 제2 단계와 추출된 상기 건물 영역을 격자화하고, 격자화된 상기 건물 영역에 매칭되는 반사강도 값을 이용하여 상기 건물 영역에 대응하는 색상을 추출하는 제3 단계 및 추출된 색상을 상기 건물 영역에 맵핑하여 상기 대상 건물의 3차원 모델링 데이터를 생성하는 제4 단계를 포함하여 이루어지는 컬러 지상 라이다 측량 데이터를 이용하여 건물의 3차원 모델링 데이터를 자동으로 생성하기 위한 방법에 의해 달성된다.
따라서, 본 발명의 컬러 지상 라이다 측량 데이터를 이용하여 건물의 3차원 모델링 데이터를 자동으로 생성하기 위한 방법은 컬러 지상 라이다 장치에서 촬영된 컬러 라이다 데이터만을 이용하여 측량된 대상 건물의 3차원 모델링 데이터를 생성할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 컬러 지상 라이다 장치에서 단 한 번의 측량으로 생성되는 컬러 라이다 데이터를 이용하여 건물영역을 생성하고 생성된 건물영역에 색상을 맵핑함으로써 대상 건물의 3차원 모델링을 수행할 수 있는 3차원 모델링 데이터를 생성하는 다른 효과가 있다.
또한, 본 발명은 컬러 지상 라이다 장치에서 측량된 컬러 라이다 데이터를 이용하여 대상 건물의 3차원 모델링을 자동으로 수행할 수 있는 3차원 모델링 데이터를 생성하는 또 다른 효과가 있다.
또한, 본 발명은 컬러 지상 라이다 장치에서 측량된 컬러 라이다 데이터를 이용하여 대상 건물의 3차원 모델링 데이터를 생성하는 3차원 모델링 장치를 제공함으로써, 대상 건물의 3차원 모델링을 수행하기 위한 비용을 절감할 수 있는 또 다른 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 3차원 모델링 장치를 나타내기 위한 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 3차원 모델링 방법을 나타내기 위한 순서도,
도 3은 본 발명의 3차원 모델링 방법 중 선형 데이터를 생성하는 방법을 나타내기 위한 순서도,
도 4는 본 발명의 3차원 모델링 방법 중 건물 영역을 생성하는 방법을 나타내기 위한 순서도,
도 5는 본 발명의 3차원 모델링 방법 중 반사강도를 이용하여 건물 영역에 대한 색상을 추출하는 방법을 나타내기 위한 순서도,
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 컬러 라이다 장치를 이용하여 측정된 라이다 데이터의 영상을 나타내기 위한 예시도,
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 건물 영역의 격자화를 나타내기 위한 예시도,
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 격자화된 건물 영역에 반사강도를 이용하여 추출된 색상을 맵핑하는 것을 나타내기 위한 예시도이다.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 3차원 모델링 장치를 나타내기 위한 구성도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 3차원 모델링 장치(100)는 컬러 라이다 장치(200)에서 측정되어 생성된 컬러 라이다 데이터를 LAS 파일로 저장하는 데이터베이스(110)를 포함하며, 데이터베이스(110)는 3차원 모델링 데이터를 생성하기 위한 대상 건물에 해당하는 POI의 층수 정보를 포함하고 있다. POI 층수 정보는 층수 정보는 건물의 최고 층수 또는 건물의 최고 높이 중 어느 하나 이상의 정보가 포함되어 있는 것이 바람직하다.
건물영역 생성부(120)는 데이터베이스(110)에 저장된 POI 층수 정보를 이용하여 제1 높이값을 생성하고, 컬러 라이다 데이터를 이용하여 제2 높이값을 생성한 뒤, 상호 비교하여 가장 큰 높이값을 이용하여 대상 건물의 선형 데이터를 생성한다. 또한, 건물영역 생성부(120)는 컬러 라이다 데이터를 이용하여 모서리 좌표를 추출하고, 추출된 모서리 좌표를 이용하여 대상 건물의 건물영역을 추출한다.
또한, 건물영역 생성부(120)는 추출된 건물영역 중 각각의 면에 대해 격자화를 수행한다. 격자화는 각각의 건물영역의 면을 픽셀값으로 분할하는 것으로서, 반사강도 추출부(140)에서 생성된 대표 색상을 건물영역에 맵핑하는 경우에 사용된다.
반사강도 추출부(140)는 데이터베이스(110)에 저장된 컬러 라이다 데이터 중에서 반사강도 값을 추출하고, 추출된 반사강도 값 중에서 주변의 반사강도와 동일하거나 유사한 반사강도 값을 그룹핑한다. 또한, 그룹핑된 반사강도 값 중에서 대표 색상을 추출하고, 추출된 대표 색상을 그룹핑된 반사강도 값에 매칭한다.
컬러 라이다 데이터 중에서 반사강도는 라이다(240)에서 측량된 데이터로써, 측량 대상의 표면 재질 및 색상에 따라 다양한 반사강도 값이 생성되며, 이는 도 6에 도시된 바와 같이 나타낼 수 있다.
3차원 모델링 생성부(130)는 반사강도 추출부(140)에서 추출된 대표 색상을 건물영역 생성부(120)에서 생성된 격자화된 건물영역에 맵핑하여 대상 건물의 3차원 모델링 데이터를 생성할 수 있다. 즉, 반사강도 추출부(140)에서 그룹핑된 대표 색상은 건물영역 생성부(120)에서 생성된 격자화된 건물영역의 각각의 면에 맵핑된다.
한편, 컬러 라이다 장치(200)는 대상 건물을 측량하기 위한 차량 등에 탑재되며, 차량과 대상 건물의 위치정보를 생성하기 위한 GPS(Global Positioning System)(210), INS(Inertial Navigation System)(220), DMI(Distance Measurement Indicator)(230)를 포함하고 있으며, 주변 경관을 측량할 수 있는 라이다(240)를 포함하고 있다.
라이다(240)는 주변 경관을 측량함에 따라 컬러 라이다 데이터를 생성할 수 있으며, 생성된 컬러 라이다 데이터는 3차원 모델링 장치(100)의 데이터베이스(110)에 저장된다.
도 2는 본 발명에 따른 3차원 모델링 방법을 나타내기 위한 순서도이다. 도 3은 본 발명의 3차원 모델링 방법 중 선형 데이터를 생성하는 방법을 나타내기 위한 순서도이다. 도 4는 본 발명의 3차원 모델링 방법 중 건물 영역을 생성하는 방법을 나타내기 위한 순서도이다. 도 5는 본 발명의 3차원 모델링 방법 중 반사강도를 이용하여 건물 영역에 대한 색상을 추출하는 방법을 나타내기 위한 순서도이다. 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 컬러 라이다 장치를 이용하여 측정된 라이다 데이터의 영상을 나타내기 위한 예시도이다. 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 건물 영역의 격자화를 나타내기 위한 예시도이다. 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 격자화된 건물 영역에 반사강도를 이용하여 추출된 색상을 맵핑하는 것을 나타내기 위한 예시도이다.
도 2 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 컬러 라이다 장치(200)를 이용하여 생성되는 컬러 라이다 데이터는 LAS 파일로 생성되어 3차원 모델링 장치(100) 내의 데이터베이스(110)에 저장된다. 데이터베이스(110)에는 POI에 해당하는 층수 정보가 함께 저장되어 있으며, 층수 정보는 건물의 최고 층수 또는 건물의 최고 높이 중 어느 하나 이상의 정보가 포함되어 있는 것이 바람직하다.
컬러 라이다 데이터는 컬러 라이다 장치(200)에서 측정되는 데이터로써, 도 6의 (a), (b)에 도시된 바와 같이 3차원 영상으로 나타나며, 각각의 면은 다수의 점들로 이루어져 있으며, 각각의 점 좌표를 LAS 파일로 저장한다.
3차원 모델링 장치(100)는 3차원 모델링 데이터를 생성하기 위한 대상 건물의 선형 데이터를 생성한다(S100). 대상 건물의 선형 데이터를 생성은 도 3과 같이 수행될 수 있다.
건물영역 생성부(120)는 데이터베이스(110)에 저장된 POI 층수 정보를 이용하여 대상 건물의 제1 높이값을 설정하며(S110), 데이터베이스(110)에 저장된 컬러 라이다 데이터를 이용하여 대상 건물의 제2 높이값을 설정한다(S120).
건물영역 생성부(120)는 설정된 제1 높이값과 제2 높이값을 상호 비교하여, 더 큰 높이값을 이용하여 대상 건물의 선형 데이터를 생성한다(S130).
건물영역 생성부(120)는 데이터베이스(110)에 저장된 컬러 라이다 데이터 중에서 대상 건물의 모서리 좌표를 추출하고, 생성된 대상 건물의 선형 데이터를 이용하여 대상 건물의 건물영역을 생성한다(S200).
대상 건물의 건물영역 생성은 도 7의 (a)와 같이 생성할 수 있으며, 도 7에서는 일반적인 건물의 형태인 직육면체를 나타내고 있으나, 대상 건물의 컬러 라이다 데이터에 따라 다양한 형태의 건물영역을 생성할 수 있다.
단계 S200은 도 4에 도시된 바와 같이 수행될 수 있는데, 건물영역 생성부(120)는 데이터베이스(110)에 저장된 컬러 라이다 데이터를 이용하여 대상 건물의 모서리 영역을 생성하고(S210), 생성된 모서리 영역과 선형 데이터를 이용하여 대상 건물의 건물 영역을 추출한다(S220).
이후, 건물영역 생성부(120)는 생성된 건물 영역을 격자화(픽셀화)하고, 컬러 라이다 데이터 중에서 대상 건물의 반사강도 값을 이용하여 건물 영역에 대한 색상을 추출한다(S300).
건물영역 생성부(120)에서 생성된 건물 영역을 격자화 하는 것은 도 7의 (b)와 같이 나타낼 수 있다. 생성된 건물 영역 각각의 면은 다수의 격자 형태로 분할된다.
단계 S300은 도 5에 도시된 바와 같이 수행될 수 있는데, 건물영역 생성부(120)는 생성된 건물 영역의 각각의 면에 대한 격자화(픽셀화)를 수행한다(S310). 단계 S310 이후, 반사강도 추출부(140)는 데이터베이스(110)에 저장된 컬러 라이다 데이터에서 반사강도 값을 추출하고, 추출된 반사강도 값 중에서 주변 반사강도 값이 동일하거나 유사한 반사강도를 갖는 반사강도 값을 하나 이상 그룹핑한다(S320). 반사강도 추출부(140)는 하나 이상 그룹핑된 반사강도 값에 대한 대표 색상을 추출하여 해당 반사강도 그룹에 매칭한다(S330).
단계 S320 및 S330은 도 8의 (a), (b) 및 (c)와 같이 나타낼 수 있는데, (a)는 격자화된 간물영역의 반사강도 값을 추출하여, 건물영역 각각의 격자에 반사강도 값을 매칭하는 것을 나타내고, (b)는 각각의 격자에 매칭된 반사강도 값을 동일하거나 유사한 반사강도끼리 그룹핑하는 것을 나타내고 있다. 한편, (c)는 그룹핑된 하나 이상의 격자 중에서 대표 색상을 추출하고, 추출된 대표 색상을 그룹핑된 격자에 매칭하는 것을 나타내고 있다.
다음으로 3차원 모델링 장치(100)의 3차원 모델링 생성부(130)는 반사강도 추출부(140)에서 생성된 대표 색상을 건물영역 생성부(120)에서 생성된 건물영역에 맵핑하여 대상 건물에 대한 3차원 모델링 데이터를 생성한다(S400).
본 발명은 이상에서 살펴본 바와 같이 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.
100 : 3차원 모델링 장치 110 : 데이터베이스
120 : 건물영역 생성부 130 : 3차원 모델링 생성부
140 : 반사강도 추출부 200 : 컬러 라이다 장치
210 : GPS(Blobal Positioning System)
220 : INS(Inertial Navigation System)
230 : DMI(Distance Measurement Indicator)
240 : LiDAR

Claims (6)

  1. 3차원 모델링 데이터를 자동으로 생성하기 위한 방법에 있어서,
    상기 3차원 모델링을 위한 대상 건물의 최고 높이에 대응하는 선형 데이터를 생성하는 제1 단계;
    컬러 라이다 데이터 중 상기 대상 건물의 모서리 좌표를 이용하여 상기 대상 건물의 건물 영역을 추출하는 제2 단계;
    추출된 상기 건물 영역을 격자화하고, 격자화된 상기 건물 영역에 매칭되는 반사강도 값을 이용하여 상기 건물 영역에 대응하는 색상을 추출하는 제3 단계; 및
    추출된 색상을 상기 건물 영역에 맵핑하여 상기 대상 건물의 3차원 모델링 데이터를 생성하는 제4 단계를 포함하며,
    상기 제1 단계는 POI 층수 정보를 이용하여 상기 대상 건물의 제1 높이값을 설정하는 제1 과정; 상기 컬러 라이다 데이터를 이용하여 상기 대상 건물의 제2 높이값을 설정하는 제2 과정; 및 상기 제1 높이값 및 상기 제2 높이값 중 더 큰 높이값에 대응하는 선형 데이터를 생성하는 제3 과정을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 컬러 지상 라이다 측량 데이터를 이용하여 건물의 3차원 모델링 데이터를 자동으로 생성하기 위한 방법.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2 단계는
    상기 컬러 라이다 데이터를 이용하여 상기 대상 건물의 모서리 영역을 생성하는 제1 과정; 및
    상기 선형 데이터와 상기 모서리 영역을 이용하여 상기 대상 건물의 건물 영역을 추출하는 제2 과정
    을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 컬러 지상 라이다 측량 데이터를 이용하여 건물의 3차원 모델링 데이터를 자동으로 생성하기 위한 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제3 단계는
    상기 건물 영역을 격자화하는 제1 과정;
    상기 컬러 라이다 데이터 중 상기 건물 영역에 대응하는 반사강도를 추출하여 동일 또는 유사한 반사강도 값을 그룹핑하는 제2 과정; 및
    상기 그룹핑된 반사강도에 대응하는 대표 색상을 추출하는 제3 과정
    을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 컬러 지상 라이다 측량 데이터를 이용하여 건물의 3차원 모델링 데이터를 자동으로 생성하기 위한 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 컬러 라이다 데이터는 컬러 라이다 장치로부터 생성된 LAS 파일로써 데이터베이스에 저장되며, 상기 LAS 파일은 상기 컬러 라이다 장치에서 측정된 상기 대상 건물의 좌표 데이터와 반사강도 값을 포함하는 것을 특징으로 하는 컬러 지상 라이다 측량 데이터를 이용하여 건물의 3차원 모델링 데이터를 자동으로 생성하기 위한 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 컬러 라이다 장치는 GPS(Global Positioning System), INS(Inertial Navigation System), DMI(Distance Measurement Indicator) 및 LiDAR를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 컬러 지상 라이다 측량 데이터를 이용하여 건물의 3차원 모델링 데이터를 자동으로 생성하기 위한 방법.
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