KR102204651B1

KR102204651B1 - 사진기준점 측량좌표에 따른 수치지형도 제작 공간영상도화 시스템

Info

Publication number: KR102204651B1
Application number: KR1020200135109A
Authority: KR
Inventors: 김태연
Original assignee: (주)지스페이스코리아
Priority date: 2020-10-19
Filing date: 2020-10-19
Publication date: 2021-01-19

Abstract

본 발명은 사진기준점 측량좌표에 따른 수치지형도 제작 공간영상도화 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 지상물의 측면이 촬영된 항공촬영이미지로부터 평면이미지를 손쉽게 추출해서 수치지도의 배경이 되는 지형이미지 및 수치지형도 제작에 필요한 도화이미지를 보다 쉽고 간편하게 도시할 수 있도록 하는 사진기준점 측량좌표에 따른 수치지형도 제작 공간영상도화 시스템에 관한 것이다.

Description

사진기준점 측량좌표에 따른 수치지형도 제작 공간영상도화 시스템{Spatial image drawing system for producing digital topographic maps according to photo reference point survey coordinates}

본 발명은 공간영상 도화 기술 분야 중 사진기준점 측량좌표에 따른 수치지형도 제작 공간영상도화 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 지상물의 측면이 촬영된 항공촬영이미지로부터 평면이미지를 손쉽게 추출해서 수치지도의 배경이 되는 지형이미지 및 수치지형도 제작에 필요한 도화이미지를 보다 쉽고 간편하게 도시할 수 있도록 하는 사진기준점 측량좌표에 따른 수치지형도 제작 공간영상도화 시스템에 관한 것이다.

수치지도의 배경이 되는 도화이미지는 항공촬영이미지를 기초로 제작된다.

즉, 항공촬영이미지와 동일, 유사한 도화 작업을 진행해서 사용자가 일견해 이해할 수 있는 도화이미지를 완성하는 것이다.

그런데, 항공촬영이미지는 일정한 고도의 항공기에서 지상을 촬영해 이미지화한 것이므로 카메라의 직하방에 위치한 지상물에 대한 촬영이미지를 제외하고 대부분의 지상물은 측면이 촬영될 수밖에 없다.

더욱이, 항공 촬영 중 해당 항공기는 이동 중에 있으므로 평면이미지가 촬영되는 지상물은 랜덤하게 선택될 수밖에 없고, 그외 대부분의 지상물은 측면이 반드시 촬영된다.

결국, 항공촬영이미지에 담긴 대부분의 지상물은 평면이 아닌 측면이 촬영된 상태이고, 도화 작업을 진행하는 사람(이하 '도화 작업자')은 측면이 노출된 지상물 이미지로 가득한 항공촬영이미지를 기초로 도화 작업을 진행해야 하는 곤란함이 있었다.

물론 평면과 측면이 혼재되고 측면의 노출방향 또한 일정하지 않은 항공촬영이미지는 도화 작업자가 지상물의 원형을 확인하는데 어렵게 하므로 도화 작업자는 해당 지상물을 도화할 때 상기 지상물의 실제 모습을 확인하거나, 촬영이미지를 확인해야 하는 번거로움이 있었다.

도 1은 항공촬영이미지와, 상기 항공촬영이미지를 기초로 도시한 도화이미지를 보인 도면인 바, 이를 참조해 설명한다.

도 1(a)에서 확인할 수 있는 바와 같이, 일정한 고도에서 지상을 촬영할 경우 항공촬영이미지에 촬영되는 지상물은 측면이 가시될 수밖에 없다.

따라서, 종래에는 이러한 항공촬영이미지를 기초로 이미지를 도화할 경우, 도 1(b)와 같이 지상물 이미지를 항공촬영이미지의 지상물 이미지와 동일하게 입체형상으로 도시했다.

그런데, 지상물 이미지를 입체형상으로 도시할 경우 실제 지상물의 배치 모습과는 차이가 있거나 또는 실제와는 다른 획일화된 모습으로 도시 및 복사될 수 있으므로 최종적으로 완성된 도화이미지는 항공촬영이미지의 모습과는 상이하게 표현되는 문제가 발생하였다.

또한, 지상물 이미지가 입체형상으로 도시되면서 사용자는 오히려 도화이미지의 이해가 곤란해지는 문제가 발생하였다.

이러한 문제를 해소하기 위해서 도화이미지 제작시에는 지상물을 도 1(c)와 같이 평면이미지만 도시되도록 해서 지상물이 실제 배치 모습과 가능한 동일할 수 있도록 했다.

그러나, 도 1(c)에서 보인 도화이미지는 도화 작업자가 항공촬영이미지를 확인한 후 도화기를 일일이 조작해서 지상물의 평면이미지를 도시 또는 복사해야 하므로 도화 작업에 수작업이 많아지고 번거롭게 되는 문제가 있었다.

대한민국 특허 등록번호 제10-1312650호(2013.09.23.) '영상도화용 지형이미지의 기준점별 합성처리를 위한 도화이미지 처리시스템'

본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술상의 제반 문제점을 감안하여 이를 해결하고자 창출된 것으로, 지상물의 측면이 촬영된 항공촬영이미지로부터 평면이미지를 손쉽게 추출해서 수치지도의 배경이 되는 지형이미지 및 수치지형도 제작에 필요한 도화이미지를 보다 쉽고 간편하게 도시할 수 있도록 하는 사진기준점 측량좌표에 따른 수치지형도 제작 공간영상도화 시스템을 제공함에 그 주된 목적이 있다.

본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로, 항공촬영된 촬영이미지를 저장하는 촬영이미지DB(210), 상기 촬영이미지를 기초로 도화해 제작된 도화이미지를 저장하는 도화이미지DB(220)를 구비한 저장유닛과; 상기 촬영이미지와 도화이미지를 출력하고 도화 작업자의 조작에 대응한 입력값을 생성 및 입력하는 입출력수단(121,122); 상기 입출력수단(121,122)에 출력된 촬영이미지에 대해 내부표정ㆍ상호표정ㆍ절대표정에 대한 표정처리를 순차 진행하는 이미지처리모듈(115)과, 상기 표정처리가 이루어지고 상기 입출력수단에 출력되는 제1촬영이미지의 색깔을 픽셀단위로 확인해서 색깔을 기준으로 상기 제1촬영이미지가 이루는 모양을 확인하는 이미지분석모듈(111)과, 모양이 확인된 상기 제1촬영이미지에서 색깔의 변화가 있는 경계라인을 확인하고 상기 경계라인 중 한 쌍이 일정 비율 이상 평행을 유지하면서 그 중 하나가 폐구간인 것으로 확인되면 상기 한 쌍의 경계라인들로 둘러싸인 구역을 지상물이미지(GI)로 1차 추정하되 폐구간을 이루는 경계라인은 상층경계선(11)으로 정하고 남은 경계라인은 하층경계선(21)으로 정하며 주변에 그림자이미지를 확인해서 1차 추정된 지상물 이미지(GI)를 확정하는 경계확인모듈(112)과, 상기 상층경계선(11)으로 둘러싸인 폐구간을 지상물 이미지(GI)의 평면이미지(20)로 확정하고 상기 하층경계선(21)과 평행하는 상기 상층경계선(11)의 구간이 상기 하층경계선(21)에 맞춰지도록 상기 상층경계선(11)으로 둘러싸인 폐구간을 이동하게 편집해서 상기 평면이미지(20)의 위치가 보정된 제2촬영이미지를 생성 후 상기 입출력수단(121,122)에 출력시키는 보정모듈(113)과, 상기 제2촬영이미지 내 평면이미지(20)의 상층경계선(11)을 따라 마감선을 자동 도시하는 도화모듈(114)을 포함하는 제어수단(110); 상기 저장유닛(200)을 구성하는 촬영이미지DB(210), 도화이미지DB(220) 및 제어수단(110)을 구성하는 이미지분석모듈(111), 경계확인모듈(112), 보정모듈(113), 도화모듈(114), 이미지처리모듈(115)를 포함한 다수의 모듈들이 서브랙 형태로 실장되는 케이스(2000);를 구비한 시스템에 있어서;
상기 케이스(2000)는 일측면에 형성된 개구부(2100)와, 상기 개구부(2100)에 설치된 다수의 선택투기봉(2200)과, 상기 케이스(2000)의 상단면에 설치된 냉각박스(2300)와, 상기 냉각박스(2300)에 장착된 냉각팬(2400)을 더 구비하고;
상기 선택투기봉(2200)은 고흡수성수지 100중량부에 대해, 에보나이트 분말 5.5중량부, 셀레늄 분말 1.5중량부, 100㎛ 입경을 갖는 0.5cm 길이의 열가소성 폴리불화비닐리덴(PVDF) 섬유 2.0중량부를 더 포함하여 성형되며;
상기 냉각팬(2400)은 팬덮개(2401)의 내면에 고정된 회전모터(2402)의 내부축(2403)에 고정되고, 상기 팬덮개(2401)는 팬바디(2404)에 고정되며, 상기 팬바디(2404)는 냉각박스(2300) 상에 고정되고, 상기 냉각팬(2400)의 회전운동에너지는 알티네이터(Alternator)(2410)에 의해 전기에너지로 변환되며, 상기 알티네이터(2410)에서 발생된 교류 전기에너지는 DC컨버터(2420)에 의해 직류 전기로 변환되고, 상기 DC컨버터(2420)에서 변환된 전기는 ESS(Energy Storage System)(2430)에 저장되고;
상기 회전모터(2402)는 양축 모터로서 상기 냉각팬(2400)이 고정되는 내부축(2403)과, 상기 팬덮개(2401)를 관통하여 외부로 노출되는 외부축(2405)으로 이루어지며, 상기 외부축(2405) 상에 알티네이터(2410)가 설치되며;
상기 선택투기봉(2200)이 설치된 케이스(2000)의 안쪽면에는 착탈가능하게 나사체결되는 방진망(4000)이 더 설치되되, 상기 방진망(4000)은 폴리에스테르수지와 이산화티타늄이 8:2의 중량비로 혼합된 상태에서 전기방사되어 나노 원사로 제조된 후 플라즈마처리로 표면개질된 다음 이산화규소(SiO₂)로 코팅된 폴리에스테르 원사를 직조하여 0.05-0.1㎛ 크기의 공극을 갖도록 구성한 것을 특징으로 하는 사진기준점 측량좌표에 따른 수치지형도 제작 공간영상도화 시스템을 제공한다.

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본 발명에 따르면, 지상물의 측면이 촬영된 항공촬영이미지로부터 평면이미지를 손쉽게 추출해서 수치지도의 배경이 되는 지형이미지 및 수치지형도 제작에 필요한 도화이미지를 보다 쉽고 간편하게 도시할 수 있도록 개선된 효과를 얻을 수 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 항공촬영이미지와, 상기 항공촬영이미지를 기초로 도시한 도화이미지를 보인 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 도화기의 모습을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 시스템을 도시한 블록도이다.
도 4는 본 발명에 따른 시스템의 동작순서를 순차 도시한 플로차트이다.
도 5는 본 발명에 따른 시스템의 도화순서를 순차 도시한 플로차트이다.
도 6은 본 발명에 따른 시스템을 통해 도시한 제1이미지를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명에 따른 시스템을 통해 도시한 제2이미지를 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명에 따른 시스템이 촬영이미지에 촬영된 지상물이미지를 처리하는 모습을 보인 도면이다.
도 9는 본 발명에 따른 시스템이 도시한 도화이미지를 보인 도면이다.
도 10은 본 발명에 따른 시스템을 구성하는 케이스의 예시도이다.
도 11은 본 발명에 따른 시스템을 구성하는 냉각팬으로부터 에너지를 회수하는 구성을 보인 개념도이다.
도 12는 본 발명에 따른 시스템을 구성하는 방진망의 예시적인 단면도이다.

이하에서는, 첨부도면을 참고하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하기로 한다.

본 발명 설명에 앞서, 이하의 특정한 구조 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며, 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니된다.

도 2 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 시스템은 수치지도 제작을 위해서 사전에 항공촬영이미지(이하 '촬영이미지')를 처리하는 시스템으로서, 촬영이미지를 기초로 도화이미지를 제작한다.

참고로, 수치지도를 완성하기 위해서는 상기 도화이미지에 등고선 및 각종 정보가 삽입된 지형이미지를 작성해야 하는데, 이를 위해서는 지형이미지의 배경이 되는 도화이미지를 촬영이미지를 기초해서 사전에 작성해야 한다.

이렇게 완성된 지형이미지에는 기준점이 구성되는데, 상기 기준점을 중심으로 서로 이웃하는 지형이미지를 합성 및 연결해서 수치지도의 배경으로 활용될 수 있도록 한다.

본 발명은 이러한 지형이미지를 제작하기 위해 사전에 완성해야 하는 도화이미지를 도화 작업을 통해 제작하는 처리시스템으로서, 보다 정밀하면서 사용자가 지형 이해가 쉽도록 하고, 도화 작업자의 작업 효율과 편의가 향상되도록 한 것이다.

이를 위한 본 발명에 따른 시스템은 도화기(100)와 저장유닛(200)을 포함한다.

이때, 도화기(100)는 도 2에서 보인 바와 같이, 한 쌍의 입출력수단(121, 122)으로 동일한 지점의 촬영이미지와 도화이미지를 출력시키면서 도화 작업자가 도화 작업을 효과적으로 진행할 수 있도록 한다.

일반적으로 촬영이미지는 상부에 위치한 입출력수단(121)에 출력하고, 상기 촬영이미지를 기초로 작업한 도화이미지는 하부에 위치한 입출력수단(122)에 출력될 수 있는데, 이와는 반대로 촬영이미지와 도화이미지가 출력되도록 할 수도 있다.

또한, 촬영이미지를 바탕으로 도화 작업을 진행할 수도 있으므로 모든 입출력수단(121, 122)에 촬영이미지가 출력되고, 이 중 한 곳에서 상기 촬영이미지를 바탕으로 도화이미지를 도시할 수 있도록 할 수 있다.

한편, 저장유닛(200)은 촬영이미지를 저장하는 촬영이미지DB(210)와, 도화이미지를 저장하는 도화이미지DB(220)로 구성된다.

이때, 촬영이미지는 항공촬영된 이미지들로서, 위치와 배율 등에 대한 이미지정보를 링크해 저장한다.

또한, 도화이미지는 촬영이미지를 기초로 도화 작업을 진행해서 완성된 지상 이미지로서, 이웃하는 도화이미지 간의 경계가 자연스럽게 이루어지도록 이미지 간의 배율은 물론 상기 경계에 위한 지상물이미지의 형상을 일체화시킨다.

그리고, 저장유닛(200)은 도화기(100)와 일체로 구성될 수도 있고, 분리될 수도 있다.

이러한 도화기(100)는 입출력수단(121, 122)과 연동하는 제어수단(110)을 더 포함한다.

이때, 입출력수단(121, 122)은 전술한 바와 같이 촬영이미지 및 도화이미지를 출력시킴은 물론, 각종 입력값을 입력시킨다.

상기 입력값은 도화 작업자가 화면을 터치함으로써 입력될 수도 있고, 별도의 입력기기를 통해 입력될 수도 있다.

아울러, 화면 터치방식은 공지, 공용의 터치스크린 기술이 적용될 수 있고, 입력기기 방식은 키보드, 조이스틱 등과 같은 기술이 적용될 수 있다.

계속해서, 제어수단(110)은 촬영이미지와 도화이미지를 상기 입력값에 따라 입출력수단(121, 122)을 통해 출력시키고, 상기 촬영이미지와 도화이미지를 저장유닛(200)에 저장하며, 상기 촬영이미지와 도화이미지를 새롭게 편집되도록 한다.

이를 위한 제어수단(110)은 이미지분석모듈(111)과, 경계확인모듈(112)과, 보정모듈(113)과, 도화모듈(114)과, 이미지처리모듈(115)을 포함한다.

이 경우, 이미지분석모듈(111)은 촬영이미지의 색깔을 분석해서 상기 촬영이미지가 이루는 전체 모양을 분석한다.

그리고, 경계확인모듈(112)은 분석된 촬영이미지에서 지상물 이미지를 구분하고, 더 나아가 상기 지상물 이미지 내부의 경계를 확인한다.

이때, 상기 촬영이미지는 색깔로 촬영이 이루어지므로 상기 경계확인모듈(112)은 상기 촬영이미지의 색깔을 분석해서 이를 기준으로 지상물 이미지와 그 경계를 확인한다.

또한, 보정모듈(113)은 경계가 확인된 지상물 이미지를 편집한다.

상기 경계 확인을 통해 상기 지상물 이미지가 주변배경과 구분됨은 물론 평면과 측면이 구분되었으므로, 보정모듈(113)은 평면이미지와 측면이미지를 구분해서 최종적으로 평면이미지를 제 위치로 배치한다.

아울러, 도화모듈(114)은 보정된 지상물 이미지를 기초로 촬영이미지에 대한 도화 작업을 자동 처리해서 도화이미지를 완성한다.

이 경우, 도화모듈(114)은 지상물에 대한 지상물 이미지를 자동으로 도화하므로 도화 작업자는 수작업으로 지상물 이미지를 도화할 필요가 없고, 이를 통해 도화 작업이 신속하면서 수월해지는 효과가 있다.

그리고, 이미지처리모듈(115)은 각 지역에 대해 다양한 배율로 촬영된 촬영이미지를 표정처리하고 정보를 입력해서 촬영이미지를 일체화 처리한다.

이러한 이미지처리모듈(115)은 촬영이미지를 배경으로 도화 처리하기 위해 통상적으로 선행되는 내부표정, 상호표정 및 절대표정 등을 진행하는 것으로서, 각각에 대한 표정처리를 통해 다수 촬영이미지의 균일화 및 규격화를 완성한다.

도 4는 본 발명에 따른 시스템의 동작순서를 순차 도시한 플로차트인 바, 이를 참조해 설명한다.

[S10; 내부표정 단계]

공지된 바와 같이, 내부표정(Interior Orientation)은 촬영이미지 자체가 지니고 있는 왜곡을 보정하는 것이다.

항공기에서 지상을 촬영한 촬영이미지는 카메라의 특성, 대기의 굴절, 지구의 곡률 등 여러 요인에 의해 왜곡이 발생한다.

이와 같은 왜곡으로 촬영이미지상에서 왜곡이 없는 경우 (x'a,y'a)의 좌표이어야 할 지점이 왜곡으로 인해서 (xa,ya)의 좌표를 갖게 된다.

이와 같이 왜곡을 갖는 항공사진의 각 좌표 (xa,ya)를 왜곡이 보정된 새로운 좌표 (x'a,y'a)로 재배열시키는 것이 내부표정이다.

아날로그 항공사진의 경우 내부표정을 위해서는 항공사진의 주점을 도화기의 출력 중심에 일치시키고 초점거리를 도화기의 눈금에 맞춘다.

즉, 도화기에서 스캐닝된 영상 좌표와 주점을 기준으로 하는 항공사진 좌표와의 관계를 설정함으로써 이루어지는 것이다.

하지만, 도 1에서 보인 도화기(100)를 활용해서 디지털 항공사진에 대한 내부표정 작업은 좌표 정립과 이를 기초로 한 이미지 편집 등을 통해 이루어진다.

따라서, 이미지처리모듈(115)은 입출력수단(121, 122)에 출력된 촬영이미지에 대한 표정처리를 디지털 편집처리로 진행한다.

[S20; 상호표정 단계]

내부표정이 카메라 내부의 광학적 환경을 재현하는 것을 그 목적으로 하는데 비해 외부표정(Exterior Orientation)은 카메라와 대상 물체 사이의 위치 관계를 규정하는데 그 목적을 두고 있다.

외부 표정은 다시 그 목적에 따라 상호표정(Relative Orientation) 및 절대표정(Absolute Orientation)으로 구성된다.

상호표정은 내부표정이 수행된 이후에 수행될 수 있다.

또한, 상호표정은 입체모델의 좌표를 취득함과 동시에 공액점에 대한 종시차를 제거하기 위한 일환으로 수행된다.

상호표정을 통해 모든 종시차가 소거된 한 쌍의 사진은 완전한 입체모델을 형성할 수 있다.

다만, 입체모델은 한쪽 사진을 고정한 상태에서 두 사진의 상대적인 관계를 규정한 것이므로 축척과 수평이 제대로 맞지 않으며 실제의 지형과 정확한 상사 관계를 이루지 못한다.

따라서, 입체모델을 실제의 지형과 맞추기 위해서는 3차원 가상 좌표인 모델좌표를 대상좌표(object space coordinate system)로 변환하는 좌표 변환 과정이 필요하다.

참고로, 상호표정에 쓰이는 요소는 좌우투사기의 x, y, z 각 축 둘레의 회전 ω1, ω2, Ψ1, Ψ2, x1, x2 가운데서 독립된 5개를 취한다.

[S30; 절대표정 단계]

상호표정 단계(S20)에서 맞추지 못한 실제 지형과 이미지 간의 축적, 수준치, 수평위치 등에 대한 상사 관계를 맞추기 위해서 절대표정(Absolute Orientation)을 진행한다.

절대표정 시에는 최소 3점의 지상기준점(예를 들어, 표정점의 좌표)을 알아야 하며 소요되는 점수가 입체 모형수에 비례하여 증가할 수 있다.

따라서, 항공삼각측량을 사용하여 기준점 선정 및 측량과정에서 소요되는 시간 및 경비를 대폭 절감시킬 수 있다.

항공삼각측량은 기준점 측량을 통해 수행된다. 항공삼각측량은 항공사진상에서 무수한 점들의 좌표를 관측한 다음, 소수의 기준점(또는, 지상기준점)을 기준으로 관측된 무수한 점들의 좌표를 전자계산기를 통해 절대 혹은 측지좌표로 환산하는 방법이다.

이상 설명한 촬영이미지에 대한 내부표정, 상호표정 및 절대표정은 이미지처리모듈(115)에 의해 진행되고, 이를 통해 촬영이미지는 균일화 및 규격화되어 실측에 상응하는 축척, 수준치 및 수평위치에 맞도록 처리된다.

도화를 위해 이미지처리모듈(115)이 촬영이미지를 표정처리하는 기술은 해당 기술분야의 공지, 공용 기술이므로 여기서는 각 표정에서 적용되는 연산식과, 법칙 등에 대한 구체적인 설명은 생략한다.

[S40; 도화단계]

이미지처리모듈(115)에 의해 표정처리가 완료된 상기 촬영이미지를 기초로 도화 작업을 진행한다.

본 발명에 따른 시스템은 상기 촬영이미지에 포함된 지상물 이미지를 수정하는데 이에 대한 도화단계를 좀 더 구체적으로 설명한다.

도 5 내지 도 9에 도시된 사항을 참고한다.

[S41; 이미지 모양 확인단계]

이미지분석모듈(111)은 촬영이미지DB(210)를 확인해서 내용 변화가 있는 촬영이미지의 존재 여부를 확인하고, 내용 변화가 있는 촬영이미지가 있는 것으로 확인되면 내용에 변화가 있는 지점에 지상물 이미지(GI)가 보강되었는지 여부를 확인한다.

본 발명에 따른 실시 예에서, 도 6(a)의 갱신 전 촬영이미지에는 갱신구역(Z)에 지상물이 존재하지 않는 것으로 하고, 도 7(a)의 갱신 후 촬영이미지 내 동일한 갱신구역(Z')에는 신축된 지상물이 존재하는 것으로 하였다.

새롭게 확인된 지상물에 대한 지상물 이미지(GI)를 포함하는 도화이미지를 도화하기 위해서, 본 발명에 따른 시스템은 표정처리가 완료된 촬영이미지를 분석해서 지상물 이미지(GI)를 다른 배경과 구분한다.

이를 위해 경계확인모듈(112)은 입출력수단(121, 122)으로 출력되는 촬영이미지의 색깔을 픽셀단위로 분석하고, 이를 통해 1차로 촬영이미지가 이루는 모양을 확인한다.

[S42; 지상물 확인단계]

촬영이미지가 이루는 모양이 확인되면, 경계확인모듈(112)은 색깔의 배치 패턴을 분석해서 배경으로부터 지상물 이미지를 구분한다.

이를 좀 더 구체적으로 설명하면, 도 7 및 도 8에서 보인 바와 같이 촬영이미지에 촬영된 지상물 이미지(GI)는 평면이미지(10)뿐만 아니라 측면이미지(20)까지 노출된다.

한편, 건축물과 같은 일반적인 지상물은 지면과 접하는 하층경계선(21) 부분과, 평면과 측면이 접하는 상층경계선(11) 부분이 동일 또는 유사한 구조를 이룬다.

도 7 및 도 8에서 보인 바와 같이, 지상물 이미지(GI)의 평면이미지(10)와 측면이미지(20)는 명암 및 실제 색상 차이 등으로 인해서 명확한 경계 차이를 보인다.

결국, 경계확인모듈(112)은 촬영이미지의 색깔의 배치패턴을 분석하는 과정에서 특정 지점의 상층경계선(11)과 하층경계선(21)에 반복을 관측하게 되고, 이렇게 관측하게 된 해당 구역을 지상물 이미지(GI)로 1차 추정한다.

따라서, 경계확인모듈(112)은 상층경계선(11)과 하층경계선(21)을 확인하기 위해서, 색깔 분석을 통해 확인된 경계라인 중 한 쌍이 일정 비율 이상 평행을 유지하면서 그 중 하나가 폐구간인 것으로 확인되면 상기 한 쌍의 경계라인들로 둘러싸인 색깔 영역의 구역을 지상물 이미지로 1차 추정한다.

여기서, 한 쌍의 경계라인 중 폐구간을 이루는 경계라인은 상층경계선(11)으로 보고, 남은 하나의 경계라인은 하층경계선(21)으로 본다.

[S43; 명암확인단계]

경계확인모듈(112)은 지상물 이미지(GI)로 1차 추정된 구역에 색깔을 확인해서 그림자의 존재 여부를 판단한다.

지상물은 햇빛에 의해 그림자를 자연 형성시키므로, 항공촬영시 상기 그림자는 당연 촬영되고, 지상물 이미지(GI)에는 그림자이미지가 당연히 형성된다.

따라서, 경계확인모듈(112)은 지상물 이미지(GI)로 1차 추정된 구역을 확인하고, 그림자이미지가 확인되면 지상물 이미지(GI)로 최종 결정한다.

아울러, 지상물 이미지(GI)로 확정된 상기 구역에서 상층경계선(11)과 하층경계선(21)을 기준으로 평면이미지(10)와 측면이미지(20)를 구분한다.

전술한 바와 같이, 하층경계선(21)은 일부만이 확인되는데 반해 상층경계선(11)은 둘레 모두가 확인되므로 평면이미지(10)는 그 형태 모두를 확인하고, 하층경계선(21)은 그 위치를 정확히 확인한다.

참고로, 경계확인모듈(112)은 1차 추정된 지상물 이미지(GI)와 접하면서 주변 배경과 부조화된 암색 계열의 색상은 그림자이미지로 인지하도록 한다.

[S44; 보정단계]

경계확인모듈(112)이 지상물 이미지(GI)와, 지상물 이미지(GI)의 상층경계선(11) 및 하층경계선(21)을 확정하면, 보정모듈(113)은 이를 기초로 지상물 이미지(GI)의 평면이미지(10) 위치를 보정한다.

전술한 바와 같이, 촬영이미지에 촬영된 지상물 이미지(GI)에 측면이미지(20)가 노출된 것은 해당 지상물 이미지(GI)를 경사지게 촬영한 것을 의미하며, 결국 상대적으로 기울어지게 촬영된 것을 의미한다.

이는 곧 해당 지상물 이미지(GI)의 평면이미지(10)가 제 위치를 벗어난 위치에 배치되어 있음을 의미한다.

따라서, 본 발명에 따른 시스템은 평면이미지(10)가 제 위치에 정확히 위치할 수 있도록 자동 보정한다.

이를 위해, 보정모듈(113)은 경계확인모듈(112)이 확인한 상층경계선(11)과 하층경계선(21)을 확인하고, 상층경계선(11)으로 둘러싸인 평면이미지(10)를 하층경계선(21)에 맞춰 이동되도록 한다.

평면이미지(10)의 이동은 입출력수단(21, 22)을 통해 출력되고, 이를 통해 도화 작업자는 보정되는 평면이미지(10)의 위치를 확인하면서 도화 준비를 한다.

[S45; 이미지 도시단계]

상층경계선(11)이 하층경계선(21)의 해당 라인에 일치하도록 평면이미지(10)가 이동하면, 도화모듈(114)은 상층경계선(11)을 따라 마감선이 도시된다.

물론, 상기 마감선은 도화 작업자의 추가 보정을 통해 수정될 수 있고, 이를 통해 실제와 근사한 최적화된 지상물 이미지를 갖는 도화이미지를 완성할 수 있다.

참고로, 도 9(a)는 지상물 이미지(GI)가 확인되지 않는 갱신 전 도화이미지를 도시한 것이고, 도 9(b)는 지상물 이미지(GI)가 확인되는 갱신 후 도화이미지를 도시한 것으로서, 갱신 후 도화이미지는 본 발명에 따른 시스템이 도화 작업사의 별도 작업 없이 지상물이 촬영된 촬영이미지를 기초로 작업할 때 출력되는 결과물이다.

본 발명에 따른 시스템은 이러한 구성과 동작을 기본 전제로 하면서, 저장유닛(200)을 구성하는 촬영이미지DB(210), 도화이미지DB(220) 및 제어수단(110)을 구성하는 이미지분석모듈(111), 경계확인모듈(112), 보정모듈(113), 도화모듈(114), 이미지처리모듈(115)를 포함한 다수의 모듈들은 모두 도 10에 예시된 케이스(2000) 내부에 서브랙 형태로 실장되어 영상처리에 활용된다.

이때, 상기 모듈들은 대량의 정보를 처리해야 하므로 열이 많이 발생되는 바, 이를 냉각시켜 열화를 방지하고, 냉각시 분진이 비산되지 않도록 하여 쇼트를 예방함으로써 본 발명 시스템의 장수명화를 달성하도록 하여야 한다.

이를 위해, 상기 케이스(2000)는 일측에 도어(DR)가 설치되고, 내부에는 앞서 설명한 처리모듈들이 실장되며, 처리모듈들이 가동되면서 발열되는 것을 냉각하기 위해 케이스(2000)의 일측면에는 개구부(2100)가 형성되고, 상기 개구부(2100)에는 다수의 선택투기봉(2200)이 설치되며, 상기 케이스(2000)의 상단면에는 냉각박스(2300)가 설치되고, 상기 냉각박스(2300)에는 냉각팬(2400)이 장착된다.

그리하여, 선택투기봉(2200) 사이로 외기를 도입하여 케이스(2000) 내부를 냉각한 후 냉각팬(2400)을 통해 케이스(2000) 외부로 열기를 배출함으로써 케이스(2000) 내부를 냉각시킬 수 있게 된다.

특히, 본 발명에 따른 시스템은 처리용량(처리할 데이터량)이 매우 크기 때문에 상기 케이스(2000)와 냉각팬(2400)도 소형이 아닌 대형이 사용된다.

더구나, 케이스(2000) 내부로 습기가 다량 유입되면 처리모듈들이 누전되면서 셧다운될 수 있기 때문에 습기유입은 차단할 수 있는 구조를 갖추어야 한다.

이를 위해, 본 발명에서는 선택투기봉(2200)을 고흡수성수지(Super Absorbent Polymer)로 구현함이 바람직하다.

특히, 선택투기봉(2200)의 둘레에는 격자형홈(2210)이 4mm 깊이로 형성되고, 상단과 하단에는 각각 회전축(2212,2214)이 돌출되어 있어 상기 개구부(2100) 상에서 회전가능하게 조립 설치된다.

이때, 상기 선택투기봉(2200)은 서로 접촉되게 배치되어야 한다.

그러면, 격자형홈(2210)의 틈새로 공기가 통기될 수 있으며, 수분이 유입되게 되면 고흡수성수지이므로 수분을 급속히 흡수하여 팽창하면서 수분 유입을 차단하게 된다. 그리고, 수분이 제거되고 증발되어 마르면 다시 원상태로 돌아가게 된다.

이 과정을 통해 수분의 유입은 차단하면서 냉각용 공기만 통과시킬 수 있는 선택적 투기(透氣)가 가능하게 된다.

이에 더하여, 상기 선택투기봉(2200)은 고흡수성수지 100중량부에 대해, 에보나이트 분말 5.5중량부, 셀레늄 분말 1.5중량부, 100㎛ 입경을 갖는 0.5cm 길이의 열가소성 폴리불화비닐리덴(PVDF) 섬유 2.0중량부를 더 포함하여 성형될 수 있다.

이 경우, 상기 에보나이트 분말과 셀레늄 분말 및 PVDF 필라멘트는 모두 정전기 발생을 증가시켜 미세 먼지가 유입될 때 정전기베리어를 형성하여 막 차단 효과를 높이기 위한 것이다. 특히, 셀레늄은 눌림에 따라 분극현상이 커졌다 작아졌다를 반복하기 때문에 정전기 발생을 가속시키는 특징이 있어 더스트 포집에 탁월한 효과를 발휘할 수 있다.

뿐만 아니라, 선택투기봉(2200)은 서로 접촉한 채 회전할 수 있는 구조이므로 그 과정에서 마찰에 의한 정전기 발생이 크게 일어나 먼지나 파티클 등을 포집하여 투과되지 못하도록 차단하는 효과도 크다.

한편, 도 11의 예시와 같이, 본 발명에서는 대형 냉각팬(2400)이 냉각을 위해 가동될 때 회수될 수 있는 회전에너지를 가지고 있음에도 불구하고, 그대로 버려지는 단점이 있어 이를 개량함으로써 회수되는 전기에너지를 저장하여 시스템 운용에 필요한 보조전기로 활용할 수 있다.

예컨대, 도 11의 (a),(b)에 따르면, 상기 냉각팬(2400)에는 냉각팬(2400)의 회전운동에너지를 전기에너지로 변환하는 알티네이터(Alternator)(2410)와, 상기 알티네이터(2410)에서 발생된 교류 전기에너지를 직류로 변환하는 DC컨버터(2420)와, 상기 DC컨버터(2420)에서 변환된 전기를 저장하는 ESS(Energy Storage System)(2430)를 포함한다.

이때, 상기 알티네이터(2410)는 자동차의 발전기인 제너레이터와 같은 개념으로서 제너레이터가 크랭크축의 회전운동에너지를 전기에너지로 변환 발전하는 것과 동일하게 본 발명에 따른 알티네이터(2410)도 냉각팬(2400)의 회전축이 회전할 때 그 회전운동에너지를 전기에너지로 변환 발전하는 것이다.

그리고, 상기 DC컨버터(2420)는 사이리스터와 다이오드의 조합으로 이루어져 교류 → 직류 한 방향으로만 에너지를 전달하는 비가역적 전력변환기이다.

또한, 상기 ESS(2430)는 DC컨버터(2420)에서 변환한 전기에너지를 직류상태로 저장했다가 직류 혹은 교류로 빼 쓸 수 있는 에너지 저장수단이다.

때문에, 본 발명에 따라 대형 냉각팬(2400)으로부터 발생된 회전운동에너지(K), 즉

K = ½Iω², (I는 관성모멘트, ω는 각속도)를 알티네이터(2410)가 전기에너지로 전환시키게 되고, 이 전기에너지는 ESS(2430)에 저장되었다가 MMS차량(1000)에서 필요로 하는 전기,전자기기를 구동시키는데 보조전력으로 사용될 수 있다.

특히, 상기 알티네이터(2410)는 냉각팬(2400)의 팬덮개(2401)에 장착된다.

즉, 냉각팬(2400)은 팬덮개(2401)의 내면에 고정된 회전모터(2402)의 내부축(2403)에 고정되고, 상기 팬덮개(2401)는 팬바디(2404)에 고정되며, 상기 팬바디(2404)는 냉각박스(2300) 상에 고정된다.

이때, 상기 회전모터(2402)는 양축 모터로서, 상기 냉각팬(2400)이 고정되는 내부축(2403)과, 상기 팬덮개(2401)를 관통하여 외부로 노출되는 외부축(2405)으로 이루어지며, 상기 외부축(2405) 상에 알티네이터(2410)가 설치되어 외부축(2405)의 회전운동에너지를 전기에너지로 바꾸게 된다.

이러한 알티네이터(2410)는 이미 자동차의 제너레이터와 같이 공지된 것이므로 구체적인 설명은 생략한다.

이와 같이 구성하게 되면, 회전모터(2402)가 냉각팬(2400)을 회전시키는 것에 그치지 않고, 소모되어 없어져 버리던 회전운동에너지를 알티네이터(2410)를 통해 전기에너지로 회수하여 ESS(2430)에 저장했다가 보조전력으로 사용할 수 있어 에너지 효율을 높일 수 있다.

뿐만 아니라, 도 12에서와 같이 선택투기봉(2200)이 설치된 케이스(2000)의 안쪽면에는 착탈가능하게 나사체결되는 방진망(4000)이 더 설치된다.

상기 방진망(4000)은 상기 선택투기봉(2200)이 설치되는 개구부(2100)를 통해 걸러지지 않고 케이스(2000) 내부로 유입되는 미세먼지까지 확실하게 걸러내도록 하여 처리모듈들의 쇼트를 막고, 열화를 예방하도록 하기 위함이다.

이를 위해, 상기 방진망(4000)은 폴리에스테르 원사를 직조하여 0.05-0.1㎛ 크기의 공극을 갖도록 구성한 것이 특징이다.

이때, 상기 폴리에스테르 원사는 폴리에스테르수지와 이산화티타늄이 8:2의 중량비로 혼합된 상태에서 전기방사되어 나노 원사로 제조되고, 이 나노 원사가 직조되기 전 세척된 후 플라즈마처리로 표면개질하여 디스미어(Desmear)시킨 다음, 이산화규소(SiO₂)로 코팅된다.

이 경우, 이산화티타늄은 자외선 차단효과와 정균기능을 수행하는 특징이 있고, 이산화규소 코팅은 이산화규소를 알카리수에 녹여 용액을 만들고, 이 이산화규소 알카리수 용액에 폴리에스테르 원사를 침지시켜 균일한 코팅이 이루어지도록 한 상태에서 충분히 건조시켜 사용한다.

또한, 본 발명에 따른 방진망은 공극이 0.05-0.1㎛ 크기로 유지되기 때문에 미세먼지(PM 1.0), 초미세먼지(PM 2.5), 비말(PM 5.0), 황사(PM 10) 등을 모두 차단할 수 있게 된다.

아울러, 상기 이산화규소 코팅은 흡습성을 유지하여 빗물이 칠 때 수분을 머금어 코팅층이 팽창되게 함으로써 공극을 막아 빗물이 방진망을 통해 실내로 유입되는 것을 차단하기 위한 것이다.

이 경우, 마른 날에는 흡습한 습기를 뱉어내야 하는데, 그 기능을 효과적으로 수행하기 위해 나노크기로 분쇄된 에보나이트분말과 소나무분말을 8:2의 중량비로 섞어 이산화규소 알카리수 용액 100중량부에 대해 25중량부의 비율로 혼합사용함이 바람직하다.

즉, 에보나이트분말는 3차원 망목구조를 갖기 때문에 조습기능이 있고, 소나무분말은 항균성도 제공하지만 특히, 황이 가류된 고무인 에보나이트와 이산화규소 사이에 개재되어 일종의 흡습과 조습을 조절하는 역할을 담당하게 된다.

이때, 이 혼합분말을 25중량부 초과하여 첨가하게 되면 코팅 불량이 생겨 공극막힘이 생기고 통기성을 떨어뜨리기 때문에 25중량부 이하, 바람직하게는 15중량부-25중량부로 첨가해야 한다.

100; 도화기 110; 제어수단
111; 이미지분석모듈 112; 경계확인모듈
113; 보정모듈 114; 도화모듈
115; 이미지처리모듈 200; 저장유닛
210; 촬영이미지DB 220; 도화이미지DB

Claims

항공촬영된 촬영이미지를 저장하는 촬영이미지DB(210), 상기 촬영이미지를 기초로 도화해 제작된 도화이미지를 저장하는 도화이미지DB(220)를 구비한 저장유닛과; 상기 촬영이미지와 도화이미지를 출력하고 도화 작업자의 조작에 대응한 입력값을 생성 및 입력하는 입출력수단(121,122); 상기 입출력수단(121,122)에 출력된 촬영이미지에 대해 내부표정ㆍ상호표정ㆍ절대표정에 대한 표정처리를 순차 진행하는 이미지처리모듈(115)과, 상기 표정처리가 이루어지고 상기 입출력수단에 출력되는 제1촬영이미지의 색깔을 픽셀단위로 확인해서 색깔을 기준으로 상기 제1촬영이미지가 이루는 모양을 확인하는 이미지분석모듈(111)과, 모양이 확인된 상기 제1촬영이미지에서 색깔의 변화가 있는 경계라인을 확인하고 상기 경계라인 중 한 쌍이 일정 비율 이상 평행을 유지하면서 그 중 하나가 폐구간인 것으로 확인되면 상기 한 쌍의 경계라인들로 둘러싸인 구역을 지상물이미지(GI)로 1차 추정하되 폐구간을 이루는 경계라인은 상층경계선(11)으로 정하고 남은 경계라인은 하층경계선(21)으로 정하며 주변에 그림자이미지를 확인해서 1차 추정된 지상물 이미지(GI)를 확정하는 경계확인모듈(112)과, 상기 상층경계선(11)으로 둘러싸인 폐구간을 지상물 이미지(GI)의 평면이미지(20)로 확정하고 상기 하층경계선(21)과 평행하는 상기 상층경계선(11)의 구간이 상기 하층경계선(21)에 맞춰지도록 상기 상층경계선(11)으로 둘러싸인 폐구간을 이동하게 편집해서 상기 평면이미지(20)의 위치가 보정된 제2촬영이미지를 생성 후 상기 입출력수단(121,122)에 출력시키는 보정모듈(113)과, 상기 제2촬영이미지 내 평면이미지(20)의 상층경계선(11)을 따라 마감선을 자동 도시하는 도화모듈(114)을 포함하는 제어수단(110); 상기 저장유닛(200)을 구성하는 촬영이미지DB(210), 도화이미지DB(220) 및 제어수단(110)을 구성하는 이미지분석모듈(111), 경계확인모듈(112), 보정모듈(113), 도화모듈(114), 이미지처리모듈(115)를 포함한 다수의 모듈들이 서브랙 형태로 실장되는 케이스(2000);를 구비한 시스템에 있어서;
상기 케이스(2000)는 일측면에 형성된 개구부(2100)와, 상기 개구부(2100)에 설치된 다수의 선택투기봉(2200)과, 상기 케이스(2000)의 상단면에 설치된 냉각박스(2300)와, 상기 냉각박스(2300)에 장착된 냉각팬(2400)을 더 구비하고;
상기 선택투기봉(2200)은 고흡수성수지 100중량부에 대해, 에보나이트 분말 5.5중량부, 셀레늄 분말 1.5중량부, 100㎛ 입경을 갖는 0.5cm 길이의 열가소성 폴리불화비닐리덴(PVDF) 섬유 2.0중량부를 더 포함하여 성형되며;
상기 냉각팬(2400)은 팬덮개(2401)의 내면에 고정된 회전모터(2402)의 내부축(2403)에 고정되고, 상기 팬덮개(2401)는 팬바디(2404)에 고정되며, 상기 팬바디(2404)는 냉각박스(2300) 상에 고정되고, 상기 냉각팬(2400)의 회전운동에너지는 알티네이터(Alternator)(2410)에 의해 전기에너지로 변환되며, 상기 알티네이터(2410)에서 발생된 교류 전기에너지는 DC컨버터(2420)에 의해 직류 전기로 변환되고, 상기 DC컨버터(2420)에서 변환된 전기는 ESS(Energy Storage System)(2430)에 저장되고;
상기 회전모터(2402)는 양축 모터로서 상기 냉각팬(2400)이 고정되는 내부축(2403)과, 상기 팬덮개(2401)를 관통하여 외부로 노출되는 외부축(2405)으로 이루어지며, 상기 외부축(2405) 상에 알티네이터(2410)가 설치되며;
상기 선택투기봉(2200)이 설치된 케이스(2000)의 안쪽면에는 착탈가능하게 나사체결되는 방진망(4000)이 더 설치되되, 상기 방진망(4000)은 폴리에스테르수지와 이산화티타늄이 8:2의 중량비로 혼합된 상태에서 전기방사되어 나노 원사로 제조된 후 플라즈마처리로 표면개질된 다음 이산화규소(SiO₂)로 코팅된 폴리에스테르 원사를 직조하여 0.05-0.1㎛ 크기의 공극을 갖도록 구성한 것을 특징으로 하는 사진기준점 측량좌표에 따른 수치지형도 제작 공간영상도화 시스템.