KR101890536B1 - 건설 시공 단계에서의 3차원 설계 모델 데이터와 레이저 스캔 데이터 간 비교 분석을 위한 차별적 데이터 감소 방법 및 시스템 - Google Patents

건설 시공 단계에서의 3차원 설계 모델 데이터와 레이저 스캔 데이터 간 비교 분석을 위한 차별적 데이터 감소 방법 및 시스템 Download PDF

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    • G—PHYSICS
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    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
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    • G01B11/25—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures by projecting a pattern, e.g. one or more lines, moiré fringes on the object

Abstract

본 발명은 건설 시공 단계에서의 3차원 설계 모델 데이터와 레이저 스캔 데이터 간 비교 분석을 위한 차별적 데이터 감소 방법 및 시스템에 관한 것으로서, 그 차별적 데이터 감소 방법은, 시공된 건축물을 레이저 스캐너로 스캔하여 레이저 스캔 데이터를 생성하는 단계; 건축물의 3차원 설계 모델 데이터의 데이터 형식을 레이저 스캔 데이터와 동일한 점 데이터 형식으로 변환하여 표면 점 데이터를 생성하는 단계; 레이저 스캔 데이터에 존재하는 중첩 데이터를 제거하는 단계; 표면 점 데이터와 중첩 데이터가 제거된 레이저 스캔 데이터의 표면곡률 값을 산출하는 단계; 그 산출된 표면 곡률값을 기초로 구성요소의 형상 특징을 시각화하는 단계; 그 시각화된 구성요소의 형상 특징을 기초로 개별 점 데이터의 곡률값에 대한 임계값 초과여부를 기준으로 영역을 구분하는 단계; 및 그 구분된 영역에 대해 차별적으로 데이터를 감소하는 단계를 포함한다.
본 발명에 의하면, 3차원 설계 모델 데이터와 레이저 스캔 데이터 간 비교 분석을 위한 구성 요소의 형상 특징을 나타내는 점 데이터가 보존된다. 표면 점 데이터 간 밀도의 균일성 확보가 가능하다. 최소의 점 데이터를 제외한 점 데이터는 제거되어 3차원 설계 모델 데이터와 레이저 스캔 데이터 간 비교 분석 과정의 효율적인 계산을 수행할 수 있다.

Description

건설 시공 단계에서의 3차원 설계 모델 데이터와 레이저 스캔 데이터 간 비교 분석을 위한 차별적 데이터 감소 방법 및 시스템{Method and system for differentially reducing data for comparative analysis between 3D design model data and laser scan data in construction stage}
본 발명은 건설공사에 관한 것으로서, 특히 건설 시공 단계에서의 3차원 설계 모델 데이터와 레이저 스캔 데이터 간 비교 분석을 위한 차별적 데이터 감소 방법 및 시스템에 관한 것이다.
지난 수년간 건설 프로젝트 시공 단계에서의 프로젝트의 상황을 정확하게 파악하기 위해 레이저 스캐닝 기술의 활용에 대한 관심이 커지는 가운데, 관리자의 육안 및 주관적인 판단에 의존한 현장 관리 방식의 부정확성, 비효율성, 객관성 결여 등의 문제를 해결하기 위해 3차원 설계 모델 데이터와 레이저 스캐닝 기술을 활용하여 공정 관리, 정도 관리 등의 다양한 현장 관리에 활용하기 위한 기술 개발 노력이 이루어져 왔다. 건설 프로젝트를 대상으로 확보된 3차원 설계 모델 데이터와 레이저 스캔 데이터는 프로젝트의 특성과 규모에 따라 상이하나, 프로젝트의 대형화, 복잡화에 따라 수백만 개에서부터 수천억 개에 이르는 방대한 양의 점 데이터로 변환 또는 구성된다. 이에 3차원 설계 모델 데이터와 레이저 스캔 데이터 간 비교 시에 원시 데이터를 사용하기에는 상당한 계산량이 요구되므로 비교 분석 과정의 효율적인 계산을 위해 필요한 점 데이터를 선택적으로 추출할 수 있는 데이터 감소의 선행이 필수적이다.
(x, y, z) 좌표로 변환 또는 구성되는 이산 점 데이터를 감소하기 위한 방법은 크게 점 또는 밀도 기반 감소, 삼각 메쉬 기반 감소 방법 등으로 분류된다. 점 또는 밀도 기반 감소 방법은 점 데이터의 밀도에 따른 감소 방법으로 상용 소프트웨어에서 주로 제공되며, 단순하면서도 빠르게 수행 가능한 데이터 감소 방법이다. 점 기반 감소 방법에는 점 데이터의 법선 벡터 (Normal Vector) 또는 형상의 변화량에 해당되는 곡률 (Curvature) 기반 감소 방법 등이 해당되며, 밀도 기반 감소 방법에는 데이터를 구성하는 요소의 표면 상에서 n개의 무게 중심점을 추출하는 균일 감소(Uniform Sampling), 일정 크기의 공간에서 한 점을 추출하는 옥트리(Octree) 분할 기반 감소, 점간 직선거리 기반의 Chordal Deviation 방법 등이 해당된다. 이와 같이 점 데이터의 개별 점이 갖는 속성값 만을 이용하거나, 밀도를 기반으로 하는 방식으로는 주변 점 데이터의 밀도가 매우 낮거나 높은 점 데이터를 제거할 수 있다. 그러나 데이터 감소 결과 3차원 설계 모델 데이터와 레이저 스캔 데이터 간 비교 분석 과정에 필수적으로 요구되는 형상(예: 요소 간 연결부, 모서리 (Edge))이나 작은 요소(플랜트 프로젝트 구성 요소 예시: 소형 밸브, 제어기기 등)의 일부가 유실될 가능성이 높다는 단점이 있다.
또한 삼각 메쉬 기반 감소 방법은 쿼드릭 에러 메트릭(Quadric Error Metric) 기반 감소 방식에 기초하며, 메쉬 상의 한 꼭지점 (Vertex)가 Collapse될 때 국소 평면과의 수직 거리 제곱의 합을 최소화하는 모서리 (Edge)부터 제거하는 점진적 방법 등이 해당된다. 그러나 데이터 감소 이전 대용량의 메쉬 계산이 선행되어야 하며, 레이저 스캔 데이터의 경우 레이저 스캐너의 오차로 인한 원시 데이터의 노이즈, 데이터를 구성하는 요소별 형상의 복잡성 등이 메쉬 생성 시 불필요한 오류를 발생시킬 수 있다는 단점이 있다.
등록특허공보 제10-1364375호(2014.02.11)
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 상술한 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로서, 건설 시공 단계에서의 3차원 설계 모델 데이터와 레이저 스캔 데이터 간 비교 분석 과정의 효율적인 계산을 위해 데이터를 구성하는 요소의 형상 특징을 고려하여 차별적으로 데이터를 감소하는, 건설 시공 단계에서의 3차원 설계 모델 데이터와 레이저 스캔 데이터 간 비교 분석을 위한 차별적 데이터 감소 방법 및 시스템을 제공하는 것이다.
상기 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명에 의한 건설 시공 단계에서의 3차원 설계 모델 데이터와 레이저 스캔 데이터 간 비교 분석을 위한 차별적 데이터 감소 방법은, 시공된 건축물을 레이저 스캐너로 스캔하여 레이저 스캔 데이터를 생성하는 단계; 상기 건축물의 3차원 설계 모델 데이터의 데이터 형식을 상기 레이저 스캔 데이터와 동일한 점 데이터 형식으로 변환하여 표면 점 데이터를 생성하는 단계; 상기 레이저 스캔 데이터에 존재하는 중첩 데이터를 제거하는 단계; 상기 표면 점 데이터와 상기 중첩 데이터가 제거된 레이저 스캔 데이터의 표면곡률 값을 산출하는 단계; 상기 산출된 표면곡률값을 기초로 구성요소의 형상 특징을 시각화하는 단계; 상기 시각화된 구성요소의 형상 특징을 기초로 개별 점 데이터의 곡률값에 대한 임계값 초과여부를 기준으로 영역을 구분하는 단계; 및 상기 구분된 영역에 대해 차별적으로 데이터를 감소하는 단계를 포함한다.
상기 중첩 데이터를 제거하는 단계는 미리 정해 놓은 레이저 스캔 데이터의 점간 직선거리를 임계값으로 설정하는 단계; 및 상기 점 데이터 내 임의의 두 점간 직선거리가 임계값 이하인 데이터를 제거하는 단계를 포함한다. 상기 곡률값 산출은 점 데이터의 법선 벡터를 산출하고 법선 벡터의 변화량을 통해 점 데이터의 곡률값을 산출하는 것임을 특징으로 한다. 상기 구분된 영역에 대해 차별적으로 데이터를 감소하는 단계는 영역별로 점 간격을 달리 정하여 상기 점 간격보다 작은 점들을 제거하여 영역별 점 데이터 간 밀도의 균일성을 확보하는 것을 특징으로 한다. 상기 구분된 영역에 대해 차별적으로 데이터를 감소하는 단계는 구성 요소의 형상을 유지하기 위한 특징점 데이터 외의 점 데이터를 제거하여 점 데이터를 감소하는 것을 특징으로 한다.
상기 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명에 의한 건설 시공 단계에서의 3차원 설계 모델 데이터와 레이저 스캔 데이터 간 비교 분석을 위한 차별적 데이터 감소 시스템은, 3차원 설계 모델 데이터의 데이터 형식을 레이저 스캔 데이터와 동일한 점 데이터 형식으로 변환하여 표면 점 데이터를 생성하고, 상기 레이저 스캔 데이터에 존재하는 중첩 데이터를 제거하는 전처리부; 상기 표면 점 데이터와 중첩 데이터가 제거된 레이저 스캔데이터의 곡률 값을 산출하고, 상기 산출된 곡률값을 기초로 구성요소의 형상 특징을 시각화하는 형상특징 추출부; 상기 시각화된 구성요소의 형상 특징을 기초로 개별 점 데이터의 곡률값에 대한 임계값 초과여부를 기준으로 영역을 구분하는 데이터 분류부; 및 상기 구분된 영역에 대해 차별적으로 데이터를 감소하는 데이터 감소부를 포함한다.
상기 전처리부는 3차원 설계 모델 데이터의 데이터 형식을 레이저 스캔 데이터와 동일한 점 데이터 형식으로 변환하여 상기 레이저 스캔 데이터와 동일한 점 데이터 형식의 표면 점 데이터를 생성하는 데이터 형식 변환부; 상기 레이저 스캔 데이터의 최소 점간 직선거리를 계산하는 점간 직선거리 계산부; 및 상기 레이저 스캔 데이터의 최소 점간 직선거리에 대한 임계값을 설정하고, 상기 점 데이터 내 임의의 두 점간 직선거리가 상기 임계값 이하인 데이터는 제거하는 중복 데이터 제거부를 포함한다.
상기 형상특징 추출부의 곡률값 산출은 점 데이터에 대해 법선 벡터를 산출하고 상기 법선 벡터의 변화량을 통해 점 데이터의 곡률값을 산출하는 것임을 특징으로 한다.
상기 데이터 감소부는 영역별로 점 간격을 달리 정하여 상기 점 간격보다 작은 점들을 제거하여 영역별 점 데이터 간 밀도의 균일성을 확보하는 것을 특징으로 한다. 또한 상기 데이터 감소부는 구성 요소의 형상을 유지하기 위한 특징점 데이터 외의 점 데이터를 제거하여 점 데이터를 감소하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 건설 시공 단계에서의 3차원 설계 모델 데이터와 레이저 스캔 데이터 간 비교 분석을 위한 차별적 데이터 감소 방법 및 시스템에 의하면, 다음과 같은 종래 기술과의 차별성 및 기술 적용의 효과가 있다.
첫째, 3차원 설계 모델 데이터와 레이저 스캔 데이터 간 비교 분석을 위한 구성 요소의 형상 특징을 나타내는 점 데이터가 보존된다. 기존의 점 또는 밀도 기반 방식은 3차원 설계 모델 데이터와 레이저 스캔 데이터 간 비교 분석 과정에 필수적으로 요구되는 형상 특징을 나타내는 점 데이터가 유실될 가능성이 크다.
둘째, 구성하는 요소의 면을 표현하는 점 데이터에 대해 요소의 형상을 유지하기 위한 표면 점 데이터 간 밀도의 균일성 확보가 가능하다.
셋째, 3차원 설계 모델 데이터와 레이저 스캔 데이터 간 비교 분석에 필요한 형상을 유지하기 위한 최소의 점 데이터를 제외한 점 데이터는 제거되어 3차원 설계 모델 데이터와 레이저 스캔 데이터 간 비교 분석 과정의 효율적인 계산을 수행할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 건설 시공 단계에서의 3차원 설계 모델 데이터와 레이저 스캔 데이터 간 비교 분석을 위한 차별적 데이터 감소 시스템의 구성에 대한 일실시예를 블록도로 나타낸 것이다.
도 2는 전처리부(110, 200)의 보다 세부적인 구성을 블록도로 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 건설 시공 단계에서의 3차원 설계 모델 데이터와 레이저 스캔 데이터 간 비교 분석을 위한 차별적 데이터 감소 방법에 대한 일실시예를 흐름도로 나타낸 것이다.
도 4는 S330 단계, 즉 중첩 데이터를 제거하는 단계를 보다 세부적으로 나타낸 것이다.
도 5는 S360단계, 즉 개별 점 데이터의 곡률 임계값을 기준으로 영역을 구분하는 것을 보다 상세하게 나타낸 것이다.
도 6은 3차원 설계모델 데이터를 점 데이터로 변환한 일 예를 나타낸 것이다.
도 7은 레이저 스캔 데이터 내 중첩 데이터를 제거하는 일 예를 나타낸 것이다.
도 8은 산출된 곡률값을 이용해 점 데이터 내 구성 요소의 형상 특징을 시각화한 것에 대한 일 예를 나타낸 것이다.
도 9는 본 발명에 의해 건설 시공 단계에서의 3차원 설계 모델 데이터와 레이저 스캔 데이터 간 비교 분석을 위한 차별적 데이터 감소 방법을 적용 한 결과, 점 데이터 감소에 대한 일 예를 나타낸 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원 시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
본 발명은 건설 프로젝트 시공 단계에서의 3차원 설계 모델 데이터와 레이저 스캔 데이터 간 비교 분석 과정의 효율적인 계산을 위해 데이터를 구성하는 요소의 형상 특성을 고려하여 데이터 감소 방법을 제공한다. 이 때, 다음의 조건을 만족시킬 수 있다. 첫째, 3차원 설계 모델 데이터와 레이저 스캔 데이터 간 비교 분석을 위한 구성 요소의 형상특징을 나타내는 점 데이터가 보존될 수 있다. 예를 들면, 객체간 연결부 (요소간 연결부, 모서리 등) 및 소형 요소 (밸브, 스위치 등)는 원시 데이터의 수가 적어 데이터 감소가 이루어질 경우 데이터 내 요소 인식이 불가하다. 둘째, 이 밖에 구성 요소(배관, 기기 등)의 면을 표현하는 점 데이터는 요소의 형상을 유지하기 위해 표면 점 데이터 간 밀도의 균일성이 확보될 수 있다. 예를 들어, 원기둥 형상의 요소는 옆면의 점 데이터가 반쪽 면에 밀집되어 있을 경우 일반적인 방법을 통한 데이터 감소 시 해당 요소가 반원 기둥의 형상을 나타낼 수 있다. 셋째, 3차원 설계 모델 데이터와 레이저 스캔 데이터 간 비교 분석에 필요한 형상을 유지하기 위한 최소의 점 데이터를 제외한 점 데이터는 제거될 필요가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 건설 시공 단계에서의 3차원 설계 모델 데이터와 레이저 스캔 데이터 간 비교 분석을 위한 차별적 데이터 감소 시스템의 구성에 대한 일실시예를 블록도로 나타낸 것이다.
본 발명에 따른 건설 시공 단계에서의 3차원 설계 모델 데이터와 레이저 스캔 데이터 간 비교 분석을 위한 차별적 데이터 감소 시스템은 전처리부(110), 형상특징 추출부(120), 데이터 분류부(130) 및 데이터 감소부(140)를 포함하여 이루어진다.
전처리부(110)는 3차원 설계 모델 데이터의 데이터 형식을 레이저 스캔 데이터와 동일한 점 데이터 형식으로 변환하여 표면 점 데이터를 생성하고, 상기 레이저 스캔 데이터에 존재하는 중첩 데이터를 제거한다. 도 2는 전처리부(110, 200)의 보다 세부적인 구성을 블록도로 나타낸 것으로서, 데이터 형식 변환부(210), 점간 직선거리 계산부(250) 및 중복 데이터 제거부(260)을 포함하여 이루어진다.
데이터 형식 변환부(210)는 3차원 설계 모델 데이터의 데이터 형식을 레이저 스캔 데이터와 동일한 점 데이터 형식으로 변환하여 상기 레이저 스캔 데이터와 동일한 점 데이터 형식의 표면 점 데이터를 생성한다. 점간 직선거리 계산부(250)는 상기 레이저 스캔 데이터의 최소 점간 직선거리를 계산한다. 중복 데이터 제거부(260)는 상기 레이저 스캔 데이터의 최소 점간 직선거리에 대한 임계값을 설정하고, 상기 점 데이터 내 임의의 두 점간 직선거리가 상기 임계값 이하인 데이터는 제거한다.
전처리부(110)를 보다 상세하게 설명한다. 3차원 설계 모델 데이터(*.nwd, *.nwc, *rvt 등) 내에는 건설 프로젝트의 특성과 규모에 따라 수백 또는 수천 개의 3차원 요소들이 존재하며, 정형 요소부터 비정형 요소까지 각 요소는 수많은 면으로 구성되어 있다. 이처럼 수많은 면으로 구성된 3차원 설계 모델 데이터는 레이저 스캔 데이터와의 비교를 위해 점 데이터 형식의 레이저 스캔 데이터와 동일한 형식으로 변환하는 과정을 거친다.
3차원 설계 모델 데이터가 점 데이터 형식으로 변환되기 위해서는 3차원 객체의 표면 형상을 표현한 STL(STereoLithography) 기반의 파일 형식(*.obj)으로 변환한다. STL의 파일 형식 내에서 3차원 설계 모델 데이터 내 구성 요소의 표면은 수많은 삼각형(face)으로 구성된다. 데이터의 표면을 이루는 수많은 삼각형은 (x, y, z) 좌표로 구성된 3개의 꼭지점과 해당 좌표로 이루어진 삼각형의 법선 벡터로 구성된다. 파일 형식이 변환된 3차원 설계 모델 데이터는 요소들의 표면을 구성하는 수많은 삼각형 모양의 평면에 N개의 점 데이터를 생성하는 방식으로 레이저 스캔 데이터와 동일한 점 데이터 형식으로 변환한다. 도 6은 3차원 설계모델 데이터를 점 데이터로 변환한 일 예를 나타낸 것이다.
또한 레이저 스캔 데이터는 대규모 현장 내의 여러 위치에서 획득되어 하나의 좌표로 정합 되는 과정에 중첩되는 데이터가 존재할 수 있으므로, 계산 과정을 효율화하기 위해 중첩 데이터는 제거한다. 여기서 중첩 데이터는 최소 점간 직선거리 (PD, mm)를 임계값으로 설정함으로써 점 데이터 내 임의의 두 점간 직선거리가 임계값 이하인 데이터는 제거된다. 도 7은 레이저 스캔 데이터 내 중첩 데이터를 제거하는 일 예를 나타낸 것이다.
형상특징 추출부(120)는 상기 표면 점 데이터와 중첩 데이터가 제거된 레이저 스캔데이터의 곡률 값을 산출하고, 상기 산출된 곡률값을 기초로 구성요소의 형상 특징을 시각화한다. 형상특징 추출부(120)의 곡률값 산출은 점 데이터에 대해 법선 벡터를 산출하고 상기 법선 벡터의 변화량을 통해 점 데이터의 곡률값을 산출할 수 있다.
형상특징 추출부(120)를 보다 상세하게 설명한다. 형상특징 추출부(120)는 데이터의 곡률을 기반으로 구성 요소의 형상특징을 추출한다. 형상 추출 과정에서는 점 데이터로부터 구성 요소의 형상을 추출하기 위해 점 데이터의 법선 벡터를 산출하고 법선 벡터의 변화량을 통해 점 데이터의 곡률값을 산출한다. 도 8은 산출된 곡률값을 이용해 점 데이터 내 구성 요소의 형상 특징을 시각화한 것에 대한 일 예를 나타낸 것이다. 점 데이터 내 녹색 영역은 상대적으로 곡률값이 큰 점 데이터를 나타내며, 파란색 영역은 상대적으로 곡률값이 작은 점 데이터를 나타낸다. 도 8에 도시된 바와 같이, 점 데이터 내 구성 요소의 형상 특징을 통해 데이터가 차별적으로 감소되어야 하는 부분을 효과적으로 구분할 수 있다는 장점이 있다.
데이터 분류부(130)는 상기 시각화된 구성요소의 형상 특징을 기초로 개별 점 데이터의 곡률값에 대한 임계값 초과여부를 기준으로 영역을 구분한다.
데이터 감소부(140)는 상기 구분된 영역에 대해 차별적으로 데이터를 감소시키며, 영역별로 점 간격을 달리 정하여 상기 점 간격보다 작은 점들을 제거하여 영역별 점 데이터 간 밀도의 균일성을 확보한다. 또한 데이터 감소부(140)는 구성 요소의 형상을 유지하기 위한 특징점 데이터 외의 점 데이터를 제거하여 점 데이터를 감소시킬 수 있다.
도 3은 본 발명에 따른 건설 시공 단계에서의 3차원 설계 모델 데이터와 레이저 스캔 데이터 간 비교 분석을 위한 차별적 데이터 감소 방법에 대한 일실시예를 흐름도로 나타낸 것이다. 본 발명의 실시예에 따른 데이터 감소 방법은 데이터 형식 동일화 및 중첩 데이터 제거를 위한 데이터 가공 및 처리 과정과 데이터의 곡률을 기반으로 구성 요소의 형상 특징을 추출하기 위한 형상특징 추출 과정, 그리고 데이터 형상을 활용하여 데이터를 차별적으로 감소하기 위한 데이터 감소 과정을 포함하여 이루어 질 수 있다.
도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명에 따른 건설 시공 단계에서의 3차원 설계 모델 데이터와 레이저 스캔 데이터 간 비교 분석을 위한 차별적 데이터 감소 방법에 대한 일실시예를 설명하기로 한다.
먼저, 시공된 건축물을 레이저 스캐너로 스캔하여 레이저 스캔 데이터를 생성한다.(S310단계)
전처리부(110)는 상기 건축물의 3차원 설계 모델 데이터의 데이터 형식을 상기 레이저 스캔 데이터와 동일한 점 데이터 형식으로 변환하여 표면 점 데이터를 생성한다.(S320단계) 또한 전처리부(110)는 상기 레이저 스캔 데이터에 존재하는 중첩 데이터를 제거한다.(S330단계) 도 4는 상기 S330 단계 즉, 중첩 데이터를 제거하는 단계를 보다 세부적으로 나타낸 것으로서, 미리 정해 놓은 레이저 스캔 데이터의 점간 직선거리를 임계값으로 설정하고(S410단계), 상기 점 데이터 내 임의의 두 점간 직선거리가 임계값 이하인 데이터를 제거한다.(S420단계)
형상특징 추출부(120)는 상기 표면 점 데이터와 상기 중첩 데이터가 제거된 레이저 스캔 데이터의 표면곡률 값을 산출하며(S340단계), 상기 산출된 표면곡률 값을 기초로 구성요소의 형상 특징을 시각화한다.(S350단계) 상기 S340단계에서의 곡률값 산출은 점 데이터의 법선 벡터를 산출하고 법선 벡터의 변화량을 통해 점 데이터의 곡률값을 산출할 수 있다.
데이터 분류부(130)는 상기 시각화된 구성요소의 형상 특징을 기초로 개별 점 데이터의 곡률값에 대한 임계값 초과여부를 기준으로 영역을 구분한다.(S360단계) 도 5는 S360단계, 즉 개별 점 데이터의 곡률 임계값을 기준으로 영역을 구분하는 것을 보다 상세하게 나타낸 것으로서, 형상특징 추출부(120)에서 형상특징이 추출되면, 그 추출된 형상특징 값이 미리 설정된 임계값을 초과하는 지 체크하여(510단계), 초과하면 객체간 연결부 및 소형 요소 점 데이터로 분류하고(S520단계), 임계값 보다 작으면 기타요소 표면 점 데이터로 분류한다. (S530단계)
데이터 감소부(140)는 상기 구분된 영역에 대해 차별적으로 데이터를 감소시킨다.(S370단계) 상기 S370단계, 즉 구분된 영역에 대해 차별적으로 데이터를 감소하는 단계는 영역별로 점 간격을 달리 정하여 상기 점 간격보다 작은 점들을 제거하여 영역별 점 데이터 간 밀도의 균일성을 확보할 수 있다. 또한, 상기 구분된 영역에 대해 차별적으로 데이터를 감소하는 단계는 구성 요소의 형상을 유지하기 위한 특징점 데이터 외의 점 데이터를 제거하여 점 데이터를 감소시킬 수 있다.
데이터 감소부(140)를 보다 상세히 설명한다. 데이터 감소부(140)는 데이터 형상을 활용하여 데이터를 차별적으로 감소한다. 데이터 감소부(140)는 형상특징 추출부(120)에서 시각화된 구성 요소의 형상을 이용하여 영역을 구분하고, 구분된 영역에 대해 차별적으로 데이터 감소 기법을 적용한다. 차별적 데이터 감소 기법을 적용하기 위해 곡률값에 대한 임계값(CT)을 설정하여 구성 요소의 형태에 따라 데이터 감소량을 차별적으로 적용한다. 데이터 감소 기법이 차별적으로 적용되는 영역에 있어, 영역별 점 데이터 간 밀도의 균일성을 확보하기 위해 점 간격 전략(Point-spacing Strategy)을 적용하여 데이터를 감소시킨다. 점 간격 전략은 구성 요소의 형상을 유지하기 위한 특징점 데이터 외의 점 데이터를 제거하여 점 데이터를 감소시킨다. 점 간격 전략은 적용되는 전체 영역 내 고밀도 영역에 대한 점 데이터를 감소시키고, 저밀도 영역에 대한 점 데이터는 보존함으로써 데이터 간 밀도의 균일성을 확보할 수 있다는 장점이 있다.
도 9는 본 발명에 의해 건설 시공 단계에서의 3차원 설계 모델 데이터와 레이저 스캔 데이터 간 비교 분석을 위한 차별적 데이터 감소 방법을 적용 한 결과, 점 데이터 감소에 대한 일 예를 나타낸 것이다. 도 9에 도시된 바와 같이, 3차원 설계 모델 데이터와 레이저 스캔 데이터 간 비교 분석 과정의 효율적인 계산을 위해 점 데이터 내 구성 요소의 형상 특징을 나타내는 점 데이터를 제외한 데이터가 효과적으로 제거되어 전체 점 데이터 수가 감소한 것을 알 수 있다.
본 발명은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체에 컴퓨터(정보 처리 기능을 갖는 장치를 모두 포함한다)가 읽을 수 있는 코드로서 구현될 수 있다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록 장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 장치의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광데이터 저장장치 등이 있다. 또한, 본 명세서에서, “부”는 프로세서 또는 회로와 같은 하드웨어 구성(hardware component), 및/또는 프로세서와 같은 하드웨어 구성에 의해 실행되는 소프트웨어 구성(software component)일 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
110 : 전처리부 120 : 형상특징 추출부
130 : 데이터 분류뷰 140 : 데이터 감소부
200 : 전처리부 210 : 데이터 형식 변환부
250 : 점간 직선거리 계산부 260 : 중복 데이터 제거부

Claims (10)

  1. 시공된 건축물을 레이저 스캐너로 스캔하여 레이저 스캔 데이터를 생성하는 단계;
    상기 건축물의 3차원 설계 모델 데이터의 데이터 형식을 상기 레이저 스캔 데이터와 동일한 점 데이터 형식으로 변환하여 표면 점 데이터를 생성하는 단계;
    상기 레이저 스캔 데이터에 존재하는 중첩 데이터를 제거하는 단계;
    상기 표면 점 데이터와 상기 중첩 데이터가 제거된 레이저 스캔 데이터의 표면곡률 값을 산출하는 단계;
    상기 산출된 표면곡률값을 기초로 구성요소의 형상 특징을 시각화하는 단계;
    상기 시각화된 구성요소의 형상 특징을 기초로 개별 점 데이터의 곡률값에 대한 임계값 초과여부를 기준으로 영역을 구분하는 단계; 및
    상기 구분된 영역에 대해 차별적으로 데이터를 감소하는 단계를 포함하는, 건설 시공 단계에서의 3차원 설계 모델 데이터와 레이저 스캔 데이터 간 비교 분석을 위한 차별적 데이터 감소 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 중첩 데이터를 제거하는 단계는
    미리 정해 놓은 레이저 스캔 데이터의 점간 직선거리를 임계값으로 설정하는 단계; 및
    상기 점 데이터 내 임의의 두 점간 직선거리가 임계값 이하인 데이터를 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 건설 시공 단계에서의 3차원 설계 모델 데이터와 레이저 스캔 데이터 간 비교 분석을 위한 차별적 데이터 감소 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 곡률값 산출은
    점 데이터의 법선 벡터를 산출하고 법선 벡터의 변화량을 통해 점 데이터의 곡률값을 산출하는 것임을 특징으로 하는, 건설 시공 단계에서의 3차원 설계 모델 데이터와 레이저 스캔 데이터 간 비교 분석을 위한 차별적 데이터 감소 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 구분된 영역에 대해 차별적으로 데이터를 감소하는 단계는
    영역별로 점 간격을 달리 정하여 상기 점 간격보다 작은 점들을 제거하여 영역별 점 데이터 간 밀도의 균일성을 확보하는 것을 특징으로 하는, 건설 시공 단계에서의 3차원 설계 모델 데이터와 레이저 스캔 데이터 간 비교 분석을 위한 차별적 데이터 감소 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 구분된 영역에 대해 차별적으로 데이터를 감소하는 단계는
    구성 요소의 형상을 유지하기 위한 특징점 데이터 외의 점 데이터를 제거하여 점 데이터를 감소하는 것을 특징으로 하는, 건설 시공 단계에서의 3차원 설계 모델 데이터와 레이저 스캔 데이터 간 비교 분석을 위한 차별적 데이터 감소 방법.
  6. 3차원 설계 모델 데이터의 데이터 형식을 레이저 스캔 데이터와 동일한 점 데이터 형식으로 변환하여 표면 점 데이터를 생성하고, 상기 레이저 스캔 데이터에 존재하는 중첩 데이터를 제거하는 전처리부;
    상기 표면 점 데이터와 중첩 데이터가 제거된 레이저 스캔데이터의 곡률 값을 산출하고, 상기 산출된 곡률값을 기초로 구성요소의 형상 특징을 시각화하는 형상특징 추출부;
    상기 시각화된 구성요소의 형상 특징을 기초로 개별 점 데이터의 곡률값에 대한 임계값 초과여부를 기준으로 영역을 구분하는 데이터 분류부; 및
    상기 구분된 영역에 대해 차별적으로 데이터를 감소하는 데이터 감소부를 포함하는, 건설 시공 단계에서의 3차원 설계 모델 데이터와 레이저 스캔 데이터 간 비교 분석을 위한 차별적 데이터 감소 시스템.
  7. 제6항에 있어서, 상기 전처리부는
    3차원 설계 모델 데이터의 데이터 형식을 레이저 스캔 데이터와 동일한 점 데이터 형식으로 변환하여 상기 레이저 스캔 데이터와 동일한 점 데이터 형식의 표면 점 데이터를 생성하는 데이터 형식 변환부;
    상기 레이저 스캔 데이터의 최소 점간 직선거리를 계산하는 점간 직선거리 계산부; 및
    상기 레이저 스캔 데이터의 최소 점간 직선거리에 대한 임계값을 설정하고, 상기 점 데이터 내 임의의 두 점간 직선거리가 상기 임계값 이하인 데이터는 제거하는 중복 데이터 제거부를 포함하는, 건설 시공 단계에서의 3차원 설계 모델 데이터와 레이저 스캔 데이터 간 비교 분석을 위한 차별적 데이터 감소 시스템.
  8. 제6항에 있어서, 상기 형상특징 추출부의 곡률값 산출은
    점 데이터에 대해 법선 벡터를 산출하고 상기 법선 벡터의 변화량을 통해 점 데이터의 곡률값을 산출하는 것임을 특징으로 하는, 건설 시공 단계에서의 3차원 설계 모델 데이터와 레이저 스캔 데이터 간 비교 분석을 위한 차별적 데이터 감소 시스템.
  9. 제6항에 있어서, 상기 데이터 감소부는
    영역별로 점 간격을 달리 정하여 상기 점 간격보다 작은 점들을 제거하여 영역별 점 데이터 간 밀도의 균일성을 확보하는 것을 특징으로 하는, 건설 시공 단계에서의 3차원 설계 모델 데이터와 레이저 스캔 데이터 간 비교 분석을 위한 차별적 데이터 감소 시스템.
  10. 제6항에 있어서, 상기 데이터 감소부는
    구성 요소의 형상을 유지하기 위한 특징점 데이터 외의 점 데이터를 제거하여 점 데이터를 감소하는 것을 특징으로 하는, 건설 시공 단계에서의 3차원 설계 모델 데이터와 레이저 스캔 데이터 간 비교 분석을 위한 차별적 데이터 감소 시스템.
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