KR102461770B1 - Interpolation method within an irregular rectangle and its device - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 불규칙 사각형 내에서의 내삽 방법 및 그 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 불규칙 사각형 내 임의의 위치에 해당하는 내삽 좌표를 찾을 수 있는 불규칙 사각형 내에서의 내삽 방법 및 그 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a method and apparatus for interpolation within an irregular quadrangle, and more particularly, to an interpolation method and apparatus within an irregular quadrangle that can find interpolation coordinates corresponding to an arbitrary position within an irregular quadrangle.
3차원 지리정보 시스템(GIS, Geographic Information System)은 자연물과 인공물의 3차원 공간상 위치와 속성정보를 컴퓨터로 가시화하고 이들 데이터를 입력하고 편집하고 분석할 수 있는 컴퓨터 시스템이다. 3차원 지리정보 시스템(GIS)은 지리적으로 참조 가능한 모든 형태의 정보를 효과적으로 수집, 저장, 갱신, 조정, 분석, 표현할 수 있도록 설계된 컴퓨터의 하드웨어와 소프트웨어 및 지리적 자료를 모아, 이들을 이용할 수 있다.A 3D Geographic Information System (GIS) is a computer system that can visualize the location and attribute information of natural and artificial objects in 3D space with a computer, and input, edit, and analyze these data. A three-dimensional geographic information system (GIS) collects and utilizes computer hardware and software and geographic data designed to effectively collect, store, update, coordinate, analyze, and present all types of geographically referenceable information.
3차원 지리정보시스템에서, 지형의 변화는 주로 수치표고모델(DEM: Digital Elevation Model) 또는 불규칙 삼각망(TIN)으로 표현되며, 3차원 구조물은 와이어-프레임 모델(wire-frame model), 표면 모델(surface model) 또는 솔리드 모델(solid model)과 같은 모델들을 이용하여 표현된다. In a 3D geographic information system, changes in topography are mainly expressed by a Digital Elevation Model (DEM) or an irregular triangular network (TIN), and the 3D structure is a wire-frame model and a surface model. It is expressed using models such as a surface model or a solid model.
일반적으로, 3차원 지리정보시스템은 3차원 세밀도(LOD)의 효과적인 운영을 위해 삼각형 격자(Grid) 방식의 수치 표고모델(DEM)을 이용하여 지형을 표현한다. In general, a 3D geographic information system expresses topography using a triangular grid-type numerical elevation model (DEM) for effective operation of 3D detail (LOD).
도 1은 일반적인 3차원 지형정보의 구조에 관한 예시도이다.1 is an exemplary diagram of a structure of general three-dimensional topographic information.
수치 표고모델(DEM)은 구축이 용이하고 세밀도(LOD)의 레벨을 변환할 때 단순한 계산식을 이용하므로 성능예상이 가능하다. 또한, 동일한 세밀도(LOD) 레벨에서 가시화 정보를 제공할 경우 동일한 구조체를 재사용함으로써 시스템 부하와 연산속도가 일정하다. The numerical elevation model (DEM) is easy to construct and uses a simple calculation formula when converting the level of detail (LOD), so it is possible to predict performance. In addition, when visualization information is provided at the same level of detail (LOD), the system load and operation speed are constant by reusing the same structure.
수치 표고모델(DEM)을 이용하여 지형을 표현하는 방식에는 격자(Grid) 방식뿐 아니라 불규칙 삼각망의 TIN(Triangulated Irregular Network) 방식도 있다. A method of expressing the terrain using a numerical elevation model (DEM) includes not only the grid method but also the Triangulated Irregular Network (TIN) method of irregular triangular networks.
TIN에서 DEM으로의 변환 과정은 삼각형의 세 점의 z값을 가지고 내삽법을 사용하여 삼각형 내부의 임의의 격자에 대한 고도값(z값)을 구하는 것이다. The conversion process from TIN to DEM is to obtain the elevation value (z value) for an arbitrary grid inside the triangle by using the interpolation method with the z values of the three points of the triangle.
도 2는 TIN을 이용한 내삽법 적용의 예를 설명하기 위한 도면이다. 2 is a diagram for explaining an example of applying an interpolation method using TIN.
도 2에 도시된 바와 같이, 주어진 삼각형의 세 점 p1, p2, p3에서 (i, j)번째 격자의 z값을 위해 p'점의 고도값을 내삽법을 이용하여 구한다. As shown in FIG. 2 , the elevation value of the point p' is obtained using interpolation for the z value of the (i, j)-th grid at three points p1, p2, and p3 of a given triangle.
세 점을 각각 p1(x1, y1, z1), p2(x2, y2, z2), p3(x3, y3, z3)라 하고, 구하고자 하는 임의 점을 p'(x', y', z')라 가정한다. 이어, p(i, j) 격자의 위치로부터 x', y'를 계산한다. 이어, z'를 구하기 위해서 선형 내삽(Linear interpolation) 방법, 즉 선형 방정식 z=ax+by+c을 적용한다. 삼각형의 세 점 p1, p2, p3를 대입함으로서 상수 a, b, c가 얻어진다. 선형 방정식에 p'의 (x', y')을 대입하여 z'값을 구한다. p(i, j) 격자의 고도값은 z'가 된다. Let the three points be p1(x1, y1, z1), p2(x2, y2, z2), p3(x3, y3, z3), respectively, and the desired point is p'(x', y', z' ) is assumed. Then, x', y' is calculated from the position of the p(i, j) grid. Next, in order to obtain z', a linear interpolation method, that is, a linear equation z=ax+by+c is applied. By substituting the three points p1, p2, and p3 of the triangle, constants a, b, and c are obtained. By substituting (x', y') of p' into the linear equation, the z' value is obtained. The elevation value of the p(i, j) grid is z'.
한편, 수치 표고모델(DEM)은 해상도 이내의 지형기복과 구조물 간의 경계를 표현하는데 제약이 많다. 또한 개활지 등 지형변화가 많지 않은 지형에서는 일정한 격자 간격으로 고도를 표현하므로 불가피하게 큰 용량을 가지게 된다.On the other hand, the numerical elevation model (DEM) has many limitations in expressing the boundary between topographic relief and structures within the resolution. In addition, in terrain where there is not much topographical change, such as open land, the altitude is expressed at regular grid intervals, so it inevitably has a large capacity.
즉, 일반적인 내삽법의 경우 구현이 어렵고, 내삽을 위해 장시간 소요되는 문제점이 있다. 또한 큰 규모의 행렬을 풀어야 하므로, 좌표계 변환 등의 선행 작업이 필요한 실정이다. That is, in the case of a general interpolation method, it is difficult to implement, and there is a problem that it takes a long time for interpolation. In addition, since it is necessary to solve a large-scale matrix, prior work such as coordinate system transformation is required.
이에 본 발명의 기술적 과제는 이러한 점에 착안한 것으로, 본 발명의 목적은 이미 알려져 있는 사각형 유한요소 내삽법을 활용하기 위해 불규칙 사각형 내 임의의 위치에 해당하는 내삽 좌표를 찾을 수 있는 불규칙 사각형 내에서의 내삽 방법을 제공하는 것이다. Accordingly, the technical problem of the present invention is based on this point, and an object of the present invention is to find interpolation coordinates corresponding to arbitrary positions within an irregular quadrangle in order to utilize a known quadrangular finite element interpolation method within an irregular quadrangle. to provide an interpolation method of
본 발명의 다른 목적은 상기한 불규칙 사각형 내에서의 내삽 방법을 수행하는 불규칙 사각형 내에서의 내삽 장치를 제공하는 것이다. Another object of the present invention is to provide an interpolation device within an irregular quadrangle that performs the above-described interpolation method within an irregular quadrangle.
상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위하여 일 실시예에 따른 불규칙 사각형 내에서의 내삽 방법은, (x1, y1), (x2, y2), (x3, y3) 및 (x4, y4)로 정의되는 불규칙 사각형의 좌표값들과, 상기 불규칙 사각형의 네 모퉁이들 각각에 대응하는 제1 특성값(v1), 제2 특성값(v2), 제3 특성값(v3) 및 제4 특성값(v4)을 좌표값-특성값 입력부가 입력받는 단계; 가중치 획득부가 이중선형 사변형 요소 형상 함수의 제1 가중치(N1), 제2 가중치(N2), 제3 가중치(N3) 및 제4 가중치(N4)을 연산하여 획득하는 단계; 및 내삽값 획득부가 상기 제1 내지 제4 가중치들을 내삽 연산식에 대입하여 내삽값(v)을 획득하는 단계를 포함한다. 상기 제1 내지 제4 가중치들(N1, N2, N3, N4)은, , , 및 에 의해 정의되고, (여기서, , , )이고, , , , , , , 및 이고, 이고, 상기 내삽 연산식은, 에 의해 정의되는 것을 특징으로 한다. In order to realize the object of the present invention, the interpolation method within an irregular quadrangle according to an embodiment is defined as (x1, y1), (x2, y2), (x3, y3) and (x4, y4) Coordinate values of the irregular quadrangle, and a first feature value v1, a second feature value v2, a third feature value v3, and a fourth feature value v4 corresponding to each of the four corners of the irregular quadrangle receiving a coordinate value-characteristic value input unit; obtaining, by a weight obtaining unit, a first weight (N1), a second weight (N2), a third weight (N3), and a fourth weight (N4) of the bilinear quadrilateral element shape function; and obtaining, by an interpolation value obtaining unit, the interpolation value v by substituting the first to fourth weights into an interpolation expression. The first to fourth weights N1, N2, N3, and N4 are , , and is defined by (here, , , )ego, , , , , , , and ego, and the interpolation formula, characterized by being defined by
본 실시예에서, A=0의 조건을 만족하면, 일 수 있다. In this embodiment, if the condition of A = 0 is satisfied, can be
본 실시예에서, a3=a4=0의 조건을 만족하면, 일 수 있다. In this embodiment, if the condition of a 3 =a 4 =0 is satisfied, can be
본 실시예에서, a3=ξ=0의 조건을 만족하면, 일 수 있다. In this embodiment, if the condition of a 3 =ξ = 0 is satisfied, can be
본 실시예에서, a3≠0, a4≠0및 a3+a4ξ=0의 조건을 만족하면, 일 수 있다. In this embodiment, if the conditions of a 3 ≠ 0, a 4 ≠ 0 and a 3 +a 4 ξ=0 are satisfied, can be
본 실시예에서, 상기 내삽값(v)은 지형의 높이에 해당하는 z값, 지형, 온도, 습도, 유속 중 어느 하나를 포함하는 특성값일 수 있다. In the present embodiment, the interpolation value v may be a characteristic value including any one of a z value corresponding to the height of the terrain, topography, temperature, humidity, and flow velocity.
상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위하여 다른 실시예에 따르면, 네 모퉁이의 좌표들 각각이 (x1, y1), (x2, y2), (x3, y3) 및 (x4, y4)로 정의되는 불규칙 사각형 내부에서 내삽 좌표를 계산하는 불규칙 사각형 내에서의 내삽 방법은, 제1 도출부가 ξ에 대한 2차 방정식으로 을 도출하는 단계 - 여기서, , , , , , , , , , , 이다; 상기 2차 방정식에서 A가 0인 것으로 체크되면, 제1 내삽값 계산부가 의 수식을 이용하여 ξ를 계산하는 단계; 상기 2차 방정식에서 A가 0이 아닌 것으로 체크되면, 상기 제1 내삽값 계산부가 의 수식을 이용하여 ξ를 계산하는 단계; 제2 도출부가 η에 대한 수식으로 을 도출하는 단계; 상기 η에 대한 수식에서 a3=a4=0인 것으로 체크되면, 제2 내삽값 계산부가 According to another embodiment, in order to realize the object of the present invention, each of the coordinates of the four corners is (x1, y1), (x2, y2), (x3, y3) and (x4, y4) are irregular The interpolation method within an irregular rectangle that calculates the interpolation coordinates inside the rectangle, the first derivation unit is a quadratic equation for ξ. Steps to derive - where, , , , , , , , , , , to be; When it is checked that A is 0 in the quadratic equation, the first interpolation value calculation unit calculating ξ using the formula of ; When it is checked that A is not 0 in the quadratic equation, the first interpolation value calculation unit calculating ξ using the formula of ; The second derivation part is a formula for η deriving; When it is checked that a 3 =a 4 =0 in the formula for η, the second interpolation value calculation unit
의 수식을 이용하여 η를 계산하는 단계; 상기 η에 대한 수식에서 a3=0이고 a4≠0인 것으로 체크되면, 상기 제2 내삽값 계산부가 의 수식을 이용하여 η를 계산하는 단계; 상기 η에 대한 수식에서 a3≠0, a4≠0이면서 분모가 0으로 체크되면, 상기 제2 내삽값 계산부가 의 수식을 이용하여 η를 계산하는 단계; 상기 η에 대한 수식에서 a3≠0, a4≠0이면서 분모가 0이 아닌 것으로 체크되면, 상기 제2 내삽값 계산부가 의 수식을 이용하여 η를 계산하는 단계; 및 내삽 좌표 획득부가 상기 계산된 ξ값과 η값을 이용하여 내삽 좌표(ξ, η)를 획득하는 단계를 포함한다. calculating η using the formula of ; When it is checked that a 3 =0 and a 4 ≠ 0 in the formula for η, the second interpolation value calculation unit calculating η using the formula of ; When a 3 ≠ 0 and a 4 ≠ 0 in the formula for η and the denominator is checked as 0, the second interpolation value calculation unit calculating η using the formula of ; When it is checked that a 3 ≠ 0 and a 4 ≠ 0 in the formula for η and the denominator is not 0, the second interpolation value calculation unit calculating η using the formula of ; and obtaining interpolated coordinates (ξ, η) by an interpolation coordinate obtaining unit using the calculated values of ξ and η.
상기한 본 발명의 다른 목적을 실현하기 위하여 일실시예에 따른 불규칙 사각형 내에서의 내삽 장치는, (x1, y1), (x2, y2), (x3, y3) 및 (x4, y4)로 정의되는 불규칙 사각형의 좌표값과, 상기 불규칙 사각형의 네 모퉁이들 각각에 대응하는 제1 특성값(v1), 제2 특성값(v2), 제3 특성값(v3) 및 제4 특성값(v4)을 입력받는 좌표값-특성값 입력부; 이중선형 사변형 요소 형상 함수의 제1 가중치(N1), 제2 가중치(N2), 제3 가중치(N3) 및 제4 가중치(N4)을 연산하여 획득하는 가중치 획득부; 및 상기 제1 내지 제4 가중치들을 내삽 연산식에 대입하여 내삽값(v)을 획득하는 내삽값 획득부를 포함한다. 상기 제1 내지 제4 가중치들(N1, N2, N3, N4)은, , , 및 에 의해 정의되고, (여기서, , , )이고, , , , , , , 및 이고, 이고, 상기 내삽 연산식은, 에 의해 정의되는 것을 특징으로 한다. In order to realize another object of the present invention, the interpolation apparatus within an irregular quadrangle according to an embodiment is defined as (x1, y1), (x2, y2), (x3, y3) and (x4, y4). coordinate values of the irregular quadrangle, and a first characteristic value (v1), a second characteristic value (v2), a third characteristic value (v3), and a fourth characteristic value (v4) corresponding to each of the four corners of the irregular quadrangle a coordinate value-characteristic value input unit receiving an input; a weight obtaining unit obtaining by calculating a first weight (N1), a second weight (N2), a third weight (N3), and a fourth weight (N4) of the bilinear quadrilateral element shape function; and an interpolation value obtaining unit configured to obtain an interpolation value v by substituting the first to fourth weights into an interpolation expression. The first to fourth weights N1, N2, N3, and N4 are , , and is defined by (here, , , )ego, , , , , , , and ego, and the interpolation formula, characterized by being defined by
본 실시예에서, 상기 내삽값(v)은 지형의 높이에 해당하는 z값, 지형, 온도, 습도, 유속 중 어느 하나를 포함하는 특성값일 수 있다. In the present embodiment, the interpolation value v may be a characteristic value including any one of a z value corresponding to the height of the terrain, topography, temperature, humidity, and flow velocity.
상기한 본 발명의 다른 목적을 실현하기 위하여 다른 실시예에 따르면, 네 모퉁이의 좌표들 각각이 (x1, y1), (x2, y2), (x3, y3) 및 (x4, y4)로 정의되는 불규칙 사각형 내부에서 내삽 좌표를 계산하는 불규칙 사각형 내에서의 내삽 장치는, ξ에 대한 2차 방정식으로 을 도출하는 제1 도출부 - 여기서, , , , , , , , , , , 이다; 상기 2차 방정식에서 A가 0인 것으로 체크되면, 의 수식을 이용하여 ξ를 계산하고, 상기 2차 방정식에서 A가 0이 아닌 것으로 체크되면, 의 수식을 이용하여 ξ를 계산하는 제1 내삽값 계산부; η에 대한 수식으로 을 도출하는 제2 도출부; 상기 η에 대한 수식에서 a3=a4=0인 것으로 체크되면, 의 수식을 이용하여 η를 계산하고, 상기 η에 대한 수식에서 a3=0이고 a4≠0인 것으로 체크되면, 의 수식을 이용하여 η를 계산하고, 상기 η에 대한 수식에서 a3≠0, a4≠0이면서 분모가 0으로 체크되면, 의 수식을 이용하여 η를 계산하고, 상기 η에 대한 수식에서 a3≠0, a4≠0이면서 분모가 0이 아닌 것으로 체크되면, 의 수식을 이용하여 η를 계산하는 제2 내삽값 계산부; 및 상기 계산된 ξ값과 η값을 이용하여 내삽 좌표(ξ, η)를 획득하는 내삽 좌표 획득부를 포함한다. According to another embodiment, each of the coordinates of the four corners is defined as (x1, y1), (x2, y2), (x3, y3) and (x4, y4) An interpolation device within an irregular rectangle that calculates interpolation coordinates inside an irregular rectangle is a quadratic equation for ξ. A first derivation unit for deriving , , , , , , , , , , to be; If A is checked as 0 in the quadratic equation, Calculate ξ using the formula of and if A is checked as non-zero in the quadratic equation, a first interpolation value calculation unit for calculating ξ using the equation of ; as a formula for η a second derivation unit for deriving If it is checked that a 3 =a 4 =0 in the formula for η, Calculate η using the formula of , and if it is checked that a3 = 0 and a 4 ≠ 0 in the formula for η, η is calculated using the formula of , and if a 3 ≠ 0 and a 4 ≠ 0 in the formula for η is calculated using the formula of a second interpolation value calculation unit for calculating η using the formula of ; and an interpolation coordinate obtaining unit for obtaining interpolated coordinates (ξ, η) using the calculated values of ξ and η.
이러한 불규칙 사각형 내에서의 내삽 방법 및 그 장치에 의하면, 이미 알려져 있는 사각형 유한요소 내삽법을 활용하기 위해 불규칙 사각형 내 임의의 위치(x, y)에 해당하는 좌표(ξ, η)를 찾는 방법을 통해 임의의 불규칙 사각형 내부에서의 내삽값을 찾을 수 있다. According to the interpolation method and the device within such an irregular quadrangle, a method of finding the coordinates (ξ, η) corresponding to an arbitrary position (x, y) in an irregular quadrangle in order to utilize the known quadrangular finite element interpolation method It is possible to find the interpolation value inside an arbitrary irregular rectangle.
도 1은 일반적인 3차원 지형정보의 구조에 관한 예시도이다.
도 2는 TIN을 이용한 내삽법 적용의 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 불규칙 사각형 내에서의 내삽 장치가 사용될 수 있는 시스템을 설명하기 위한 블록도이다.
도 4a는 일반적으로 지형을 삼각형 격자로 표현하는 것을 설명하기 위한 도면이다. 도 4b는 본 발명에 따라 지형을 사각형 격자로 표현하는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 u 벡터 및 v 벡터를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 불규칙 사각형 내에서의 내삽 장치를 설명하기 위한 블록도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 불규칙 사각형 내에서의 내삽 장치를 설명하기 위한 블록도이다.
도 8a 및 도 8b는 본 발명의 일실시예에 따른 불규칙 사각형 내에서의 내삽 방법을 설명하기 위한 흐름도이다. 1 is an exemplary diagram of a structure of general three-dimensional topographic information.
2 is a diagram for explaining an example of applying an interpolation method using TIN.
3 is a block diagram for explaining a system in which the interpolation apparatus within an irregular quadrangle according to the present invention can be used.
4A is a diagram for explaining a general representation of a topography with a triangular grid. Figure 4b is a diagram for explaining the representation of the topography in a rectangular grid according to the present invention.
5 is a diagram for describing a u vector and a v vector.
6 is a block diagram illustrating an interpolation apparatus within an irregular quadrangle according to an embodiment of the present invention.
7 is a block diagram illustrating an interpolation apparatus within an irregular quadrangle according to another embodiment of the present invention.
8A and 8B are flowcharts illustrating an interpolation method within an irregular quadrangle according to an embodiment of the present invention.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명을 보다 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings. Since the present invention can have various changes and can have various forms, specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail in the text. However, this is not intended to limit the present invention to the specific disclosed form, it should be understood to include all modifications, equivalents and substitutes included in the spirit and scope of the present invention.
각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다. In describing each figure, like reference numerals have been used for like elements. In the accompanying drawings, the dimensions of the structures are enlarged than the actual size for clarity of the present invention.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. Terms such as first, second, etc. may be used to describe various elements, but the elements should not be limited by the terms. The above terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, a first component may be referred to as a second component, and similarly, a second component may also be referred to as a first component. The singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise.
본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. In the present application, terms such as "comprise" or "have" are intended to designate that a feature, number, step, operation, component, part, or a combination thereof described in the specification exists, but one or more other features It is to be understood that it does not preclude the possibility of the presence or addition of numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.
또한, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. In addition, unless otherwise defined, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which the present invention belongs. Terms such as those defined in a commonly used dictionary should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related art, and should not be interpreted in an ideal or excessively formal meaning unless explicitly defined in the present application. does not
도 3은 본 발명에 따른 불규칙 사각형 내에서의 내삽 장치가 사용될 수 있는 시스템을 설명하기 위한 블록도이다. 3 is a block diagram for explaining a system in which the interpolation apparatus within an irregular quadrangle according to the present invention can be used.
도 3을 참조하면, 예시적인 시스템에서, 표면 지형의 재구성은 적절한 프로그램이 로딩되어 있는 프로세서(100)에 의해 수행된다. 프로그램은 하드디스크와 같은 영구 저장 장치(500)에서 저장될 수 있으며, DRAM(미도시)와 같은 랜덤 액세스 메모리로부터 수행될 수 있다. Referring to FIG. 3 , in the exemplary system, reconstruction of the surface topography is performed by
프로세서(100)는 입력 모듈(200)을 통해 수신된 측정치에 대해 동작한다. 입력 모듈(200)은 측정 시스템(300)으로부터 수신될 수 있다. 측정 시스템(300)은 본 발명의 시스템 외부에 있을 수 있으며, 이 경우에 측정치는 적절한 통신 시스템(예를 들어, 유선이나 무선 LAN 또는 인터넷과 같은 광역 네트워크)을 통해 수신될 수 있다.
측정 시스템(300)은 표면을 재구성하는 시스템의 일부인 것이 바람직하다. 유리하게, 측정 시스템(300)은, 편향 간섭법 시스템(deflectometry system)일 수 있다. 상세한 설명을 위해, 측정점의 2차원 그리드에 대해 측정치가 제공되어 있는 것으로 가정하며, 여기서 각 점에 대해, x 방향과 y 방향으로의 기울기는 주어져 있다. 본 방법은 예를 들어, r, φ 그리드를 사용하여 다른 적절한 좌표 시스템에도 동일하게 작용한다. 상기 그리드는 깔끔하게 배열될 필요가 없는데, 예를 들어 2 방향으로의 측정점이 등거리 x, y 그리드를 형성하는 것이 필요치 않으며, 측정점(FEM 메쉬에서 유한 요소에 속하는 노드와 유사) 사이에 연결이 수립될 수 있는 것만으로 충분하다. The
입력 모듈(200)은 유저로부터 입력을 수신할 수도 있다. 입력 모듈(200)의 디바이스로는 마우스(400)와 키보드(450) 등이 도시되어 있다. 디스플레이를 포함할 수 있는 출력 디바이스(600)를 통해 유저에 대한 출력이 공급될 수 있다. 특히, 상기한 입력 모듈(200)은 표면의 정확한 재구성이 요구되는 표면(및/또는 그리드)의 영역을 유저로 하여금 표시하게 할 수 있다. 다른 영역에 대해서는, 종래의 재구성이 발생할 수 있다. 그러한 종래의 재구성은 선택된 영역의 에지를 재구성하는데 사용될 수 있다. The
이하에서는, 본 발명에 따른 재구성 방법을 기술한다. Hereinafter, a reconstruction method according to the present invention will be described.
도 4a는 일반적으로 지형을 삼각형 격자로 표현하는 것을 설명하기 위한 도면이다. 도 4b는 본 발명에 따라 지형을 사각형 격자로 표현하는 것을 설명하기 위한 도면이다. 4A is a diagram for explaining a general representation of a topography with a triangular grid. Figure 4b is a diagram for explaining the representation of the topography in a rectangular grid according to the present invention.
도 4a 및 도 4b를 참조하면, xy 평면상에 배치되는 불규칙한 형상의 지형의 경우 정형화된 표준 격자인 삼각형 격자나 사각형 격자로 표현할 수 있다. Referring to FIGS. 4A and 4B , in the case of an irregularly shaped topography disposed on the xy plane, it can be expressed as a triangular grid or a square grid, which are standardized standard grids.
삼각형 격자나 사각형 격자는 표준함수로 변환되는 수평 축인 ξ축과 수직 축인 η축으로 표현된다. A triangular or rectangular grid is expressed by the ξ axis, which is a horizontal axis, and the η axis, which is a vertical axis, which are converted into a standard function.
불규칙 사각형의 경우, 내부의 내삽값(v)은 아래의 수식 1과 같다. In the case of an irregular quadrangle, the internal interpolation value (v) is as shown in
[수식 1][Formula 1]
여기서, 내삽값(v)은 좌표값일 수도 있고, 특성값일 수 있다. 상기한 좌표값은 평면 좌표상의 x값일 수도 있고, y값일 수도 있다. 또한, 상기한 특성값은 지형의 높이에 해당하는 z값, 온도값, 습도값, 유속값 등일 수 있다. Here, the interpolation value v may be a coordinate value or a characteristic value. The above-mentioned coordinate value may be an x value or a y value on a plane coordinate. In addition, the characteristic value may be a z value, a temperature value, a humidity value, a flow velocity value, etc. corresponding to the height of the terrain.
수식 1에서 N1, N2, N3, N4 각각은 아래의 수식 2와 같다. In
[수식 2][Equation 2]
상기한 수식 2는 이중선형 사변형 요소 형상 함수(Bilinear quadrilateral element shape function)를 정의한다.
상기한 이중선형 사변형 요소 형상 함수를 이용하여 불규칙 사각형 네 모퉁이 점의 x 좌표들(x1, x2, x3, x4)이 주어졌을 때 내부 임의 점의 내삽 x좌표는 아래의 수식 3과 같다. When the x-coordinates (x1, x2, x3, x4) of the four corner points of the irregular quadrangle are given using the above-described bilinear quadrilateral element shape function, the interpolated x-coordinate of an internal arbitrary point is as shown in Equation 3 below.
[수식 3][Equation 3]
상기한 수식 3을 다시 정리하면, 아래의 수식 4와 같다. If the above Equation 3 is rearranged, it is as Equation 4 below.
[수식 4][Equation 4]
여기서, , , 및 이다. here, , , and to be.
불규칙 사각형 네 모퉁이 점의 y 좌표들(y1, y2, y3, y4)에 대해서도 동일하게 유도되므로 내부 임의 점의 내삽 y좌표는 아래의 수식 5와 같다. Since the y-coordinates (y1, y2, y3, y4) of the four corner points of the irregular quadrangle are derived in the same way, the interpolated y-coordinate of an internal arbitrary point is as shown in Equation 5 below.
[수식 5][Equation 5]
여기서, , , 및 이다. here, , , and to be.
본 발명은 상기한 내삽 과정을 역으로 이용해서 불규칙 사각형 내부의 임의 점(x, y)이 주어졌을 때 내삽 좌표(ξ, η)를 찾는 것이다. The present invention is to find the interpolation coordinates (ξ, η) when an arbitrary point (x, y) inside an irregular rectangle is given by using the above-described interpolation process in reverse.
그러면, 이하에서 2차 방정식을 이용하여 내삽 좌표(ξ, η)를 찾는 과정을 설명한다. Then, a process of finding the interpolated coordinates (ξ, η) using a quadratic equation will be described below.
임의 점의 x 좌표는 아래 수식 6과 같이 정의될 수 있다. The x-coordinate of an arbitrary point can be defined as in Equation 6 below.
[수식 6][Equation 6]
수식 6을 η로 정리하면 아래 수식 7과 같다. If Equation 6 is arranged as η, it is as
[수식 7][Equation 7]
또한 임의 점의 y 좌표는 아래 수식 8과 같이 정의될 수 있다. Also, the y-coordinate of an arbitrary point may be defined as in Equation 8 below.
[수식 8][Equation 8]
수식 8을 정리하면, 아래의 수식 9와 같이 ξ에 대한 2차 방정식을 얻을 수 있다.By rearranging Equation 8, a quadratic equation for ξ can be obtained as shown in Equation 9 below.
[수식 9][Equation 9]
ξ에 대한 2차 방정식 및 ξ에 대한 해는 수식 10과 같이 간략히 표현할 수 있다. The quadratic equation for ξ and the solution to ξ can be expressed briefly as in Equation 10.
[수식 10][Equation 10]
여기서, , , 이다. 또한, , , , 이다.here, , , to be. In addition, , , , to be.
상기한 수식 10에서 A=0이라면, 일차방정식이 되므로 아래 수식 11과 같다. If A = 0 in Equation 10, it becomes a linear equation, so it is as Equation 11 below.
[수식 11][Equation 11]
A=0인 경우를 살펴보면 아래의 수식 12와 같다. If A = 0, the following Equation 12 is shown.
[수식 12][Equation 12]
이를 다시 정리하면 아래의 수식 13과 같다. To rearrange this, Equation 13 is given below.
[수식 13][Equation 13]
도 5은 u 벡터 및 v 벡터를 설명하기 위한 도면이다. 5 is a diagram for describing a u vector and a v vector.
도 5에서와 같이, u 벡터 및 v 벡터를 고려한다면, 다음 수식 14와 같다. As shown in FIG. 5 , if the u vector and the v vector are considered, the following Equation 14 is obtained.
[수식 14][Equation 14]
따라서, 아래 수식 15와 같이 벡터 성분으로 수식 13을 재작성할 수 있다.Therefore, Equation 13 can be rewritten as a vector component as shown in Equation 15 below.
[수식 15][Equation 15]
다시 수식 15를 정리하면 아래의 수식 16과 같다. If Equation 15 is rearranged, Equation 16 below is obtained.
[수식 16][Equation 16]
이는 u×v=0, 즉 두 벡터가 평행할 때를 의미한다.This means that u × v = 0, that is, when the two vectors are parallel.
수식 10 또는 수식 11로 구한 ξ를 수식 7에 대입하여 η를 구한다. Substitute ξ obtained by Equation 10 or Equation 11 into
여기서, 수식 7의 분모가 영이라면 값을 구할 수가 없다. 분모가 영인 경우를 자세히 살펴보자. Here, if the denominator of
첫번째, a3=a4=0인 경우이다. 이를 수식 6에 대입하면, x=a1+a2ξ인 경우에 해당한다. 따라서, ξ=(x - a1)/a2이며, 이를 수식 8에 대입하여 정리하면 다음 수식 17과 같다. First, a 3 =a 4 =0. Substituting this into Equation 6, it corresponds to the case where x = a 1 +a 2 ξ. Therefore, ξ=(x - a 1 )/a 2 , and substituting it into Equation 8 and rearranging it, Equation 17 is as follows.
[수식 17][Equation 17]
두번째, a3=ξ=0인 경우이며, 이를 수식 6에 대입하면, x=a1일 때이다. ξ=0을 수식 8에 대입하여 정리하면 수식 18과 같다. Second, a 3 =ξ = 0, and substituting this into Equation 6, it is when x = a 1 . By substituting ξ=0 into Equation 8 and rearranging it, Equation 18 is the same.
[수식 18][Equation 18]
세번째, a3≠0, a4≠0이지만, a3+a4ξ=0인 경우이다. ξ=-a3/a4를 수식 6에 대입하면, x=a1-(a2a3)/a4일 때에 해당한다. 수식 8에 ξ를 대입하고 정리하면 다음 수식 19와 같다. Third, a 3 ≠ 0 and a 4 ≠ 0, but a 3 +a 4 ξ=0. When ξ=-a 3 /a 4 is substituted into Equation 6, it corresponds to the case when x=a 1 -(a 2 a 3 )/a 4 . Substituting ξ into Equation 8 and rearranging it, Equation 19 is as follows.
[수식 19][Equation 19]
수식 7에서 분모가 0인 경우에 이해를 돕기 위해, 수식 6을 ξ에 대해 정리하면, 아래의 수식 20과 같다.In order to help understanding when the denominator is 0 in
[수식 20][Equation 20]
이를 수식 8에 대입하고 정리하면, η에 대한 아래 수식 21과 같은 2차 방정식을 얻을 수 있다. Substituting this into Equation 8 and rearranging it, a quadratic equation for η as shown in Equation 21 below can be obtained.
[수식 21][Equation 21]
마찬가지로, A'=0인 경우, 일차방정식을 형성하며, 따라서 아래 수식 22와 같은 해를 얻을 수 있다. Similarly, when A' = 0, a linear equation is formed, and thus a solution such as Equation 22 below can be obtained.
[수식 22][Equation 22]
A'=0인 경우를 살펴보면 수식 23과 같다. A case where A' = 0 is shown in Equation 23.
[수식 23][Equation 23]
도 5에서와 같이 p, q 벡터를 고려한다면, 아래 수식 24와 같은 결과를 얻을 수 있다. If the p and q vectors are considered as in FIG. 5 , a result as shown in Equation 24 below can be obtained.
[수식 24][Equation 24]
수식 24는 p×q=0 즉, 두 벡터가 평행할 때를 의미한다.Equation 24 means p × q = 0 , that is, when two vectors are parallel.
상기한 결과를 바탕으로 이차방정식의 해를 이용하여 내삽 좌표(ξ, η)를 찾는 과정을 정리하면 아래와 같다. 이하에서 설명되는 내삽 좌표(ξ, η)를 찾는 과정은 프로그램적으로 구현될 수 있다. Based on the above results, the process of finding the interpolated coordinates (ξ, η) using the solution of the quadratic equation is summarized as follows. The process of finding the interpolated coordinates (ξ, η) described below may be implemented programmatically.
ξ에 대한 2차방정식은 아래와 같다. The quadratic equation for ξ is as follows.
ξ에 대한 2차방정식에서 A≠0인 경우, 아래의 근의 공식을 이용하여 ξ 값을 구한다. If A≠0 in the quadratic equation for ξ, find the value of ξ using the root formula below.
ξ에 대한 2차방정식에서 A=0인 경우, 아래의 수식을 이용하여 ξ 값을 구한다. If A=0 in the quadratic equation for ξ, obtain the value of ξ using the following equation.
한편, η는 기본적으로 아래의 수식을 이용하여 구한다.Meanwhile, η is basically obtained using the following equation.
이때, 분모가 0일 때 문제가 발생한다. a3와 a4를 도 5에서의 p, q 성분으로 수식을 작성하면, 아래의 수식과 같다. In this case, a problem arises when the denominator is 0. When a 3 and a 4 are written as p and q components in FIG. 5 , the following equation is obtained.
p 벡터 및 q 벡터가 서로 평행하면서 수직축과 평행하다면, p1=q1=0이며, 따라서 a3=a4=0이다. 이때는 아래의 수식을 이용하여 η를 계산한다. If the p vector and the q vector are parallel to each other and parallel to the vertical axis, then p 1 =q 1 =0, so a 3 =a 4 =0. In this case, η is calculated using the following formula.
p 벡터 및 q 벡터의 성분 p1, q1이 크기는 같고 서로 반대방향이라면, a3=0이다. 이때 x=a1인 점이 주어진다면 ξ=0이며, 이 경우 아래의 수식을 이용하여 η를 계산한다. If the components p 1 and q 1 of the p vector and the q vector are equal in magnitude and opposite to each other, then a 3 =0. At this time, if a point with x=a 1 is given, ξ=0, and in this case, η is calculated using the following equation.
a3≠0, a4≠0이면서 분모가 0이라면, 아래의 수식을 이용하여 η를 계산한다.If a 3 ≠ 0, a 4 ≠ 0 and the denominator is 0, calculate η using the following formula.
도 6는 본 발명의 일실시예에 따른 불규칙 사각형 내에서의 내삽 장치를 설명하기 위한 블록도이다. 6 is a block diagram illustrating an interpolation apparatus within an irregular quadrangle according to an embodiment of the present invention.
도 6를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 불규칙 사각형 내에서의 내삽 장치는 좌표값-특성값 입력부(110), 가중치 획득부(112) 및 내삽값 획득부(114)를 포함하여, 불규칙 사각형의 네 모퉁이의 좌표들 각각이 (x1, y1), (x2, y2), (x3, y3) 및 (x4, y4)로 정의되는 불규칙 사각형 내부에서 내삽 좌표를 계산한다. 본 실시예에서, 내삽 장치가 좌표값-특성값 입력부(110), 가중치 획득부(112) 및 내삽값 획득부(114)로 구성된 것으로 설명하였으나, 이는 설명의 편의를 위해 논리적으로 구분하였을 뿐 하드웨어적으로 구분한 것은 아니다. 즉 본 실시예에서 예시되는 좌표값-특성값 입력부(110), 가중치 획득부(112) 및 내삽값 획득부(114) 각각은 별도의 소프트웨어적으로 구현될 수도 있고, 통합적인 소프트웨어적으로 구현될 수도 있다. 한편, 도 6에서 설명되는 내삽 장치는 도 3에 도시된 프로세서(100) 내에 프로그램적으로 또는 소프트웨어적으로 구현되어 탑재될 수도 있다. Referring to FIG. 6 , an interpolation apparatus within an irregular quadrangle according to an embodiment of the present invention includes a coordinate value-characteristic
좌표값-특성값 입력부(110)는 (x1, y1), (x2, y2), (x3, y3) 및 (x4, y4)로 정의되는 불규칙 사각형의 좌표값과, 상기 불규칙 사각형의 네 모퉁이들 각각에 대응하는 제1 특성값(v1), 제2 특성값(v2), 제3 특성값(v3) 및 제4 특성값(v4)을 입력받는다. 상기한 특성값들(v1, v2, v3, v4) 각각은 지형의 높이에 해당하는 z값일 수도 있고, 온도값이나 습도값, 유속값일 수도 있다. The coordinate value-characteristic
가중치 획득부(112)는 이중선형 사변형 요소 형상 함수의 제1 가중치(N1), 제2 가중치(N2), 제3 가중치(N3) 및 제4 가중치(N4)을 연산하여 획득한다. 상기 제1 내지 제4 가중치들(N1, N2, N3, N4)은, , , 및 에 의해 정의된다. 이때, 이다. 여기서, , , 이다. 또한 , , , , , , 및 이고, 이다. The
내삽값 획득부(114)는 상기 제1 내지 제4 가중치들(N1, N2, N3, N4)을 내삽 연산식에 대입하여 내삽값(v)을 획득한다. 상기 내삽 연산식은, 에 의해 정의된다. 상기 내삽값(v)은 지형의 높이에 해당하는 z값을 포함할 수 있다. 다른 한편, 상기 내삽값(v)은 온도값, 습도값, 유속값 중 어느 하나를 포함할 수 있다. The interpolation
도 7는 본 발명의 다른 실시예에 따른 불규칙 사각형 내에서의 내삽 장치를 설명하기 위한 블록도이다. 7 is a block diagram illustrating an interpolation apparatus within an irregular quadrangle according to another embodiment of the present invention.
도 7를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 불규칙 사각형 내에서의 내삽 장치는 제1 도출부(120), 내삽 좌표(ξ, η)의 ξ를 계산하는 제1 내삽값 계산부(122), 제2 도출부(124), 내삽 좌표(ξ, η)의 η를 계산하는 제2 내삽값 계산부(126) 및 내삽 좌표 획득부(128)를 포함하여, 네 모퉁이의 좌표들 각각이 (x1, y1), (x2, y2), (x3, y3) 및 (x4, y4)로 정의되는 불규칙 사각형 내부에서 내삽 좌표를 계산한다. 본 실시예에서, 내삽 장치가 제1 도출부(120), 제1 내삽값 계산부(122), 제2 도출부(124), 제2 내삽값 계산부(126) 및 내삽 좌표 획득부(128)로 구성된 것으로 설명하였으나, 이는 설명의 편의를 위해 논리적으로 구분하였을 뿐 하드웨어적으로 구분한 것은 아니다. 즉 본 실시예에서 예시되는 제1 도출부(120), 제1 내삽값 계산부(122), 제2 도출부(124), 제2 내삽값 계산부(126) 및 내삽 좌표 획득부(128) 각각은 별도의 소프트웨어적으로 구현될 수도 있고, 통합적인 소프트웨어적으로 구현될 수도 있다. 한편, 도 7에서 설명되는 본 발명의 다른 실시예에 따른 내삽 장치는 도 3에 도시된 프로세서(100) 내에 프로그램적으로 또는 소프트웨어적으로 구현되어 탑재될 수도 있다. Referring to FIG. 7 , an interpolation apparatus within an irregular quadrangle according to another embodiment of the present invention includes a
제1 도출부(120)는 ξ에 대한 2차 방정식으로 을 도출한다. 여기서, , , , , , , , , , , 이다. The
제1 내삽값 계산부(122)는 상기 2차 방정식에서 A가 0인 것으로 체크되면, 의 수식을 이용하여 ξ를 계산하고, 상기 2차 방정식에서 A가 0이 아닌 것으로 체크되면, 의 수식을 이용하여 ξ를 계산한다. When the first interpolation
제2 도출부(124)는 η에 대한 수식으로 을 도출한다. The
제2 내삽값 계산부(126)는 상기 η에 대한 수식에서 a3=a4=0인 것으로 체크되면, 의 수식을 이용하여 η를 계산하고, 상기 η에 대한 수식에서 a3=0이고 a4≠0인 것으로 체크되면, 의 수식을 이용하여 η를 계산하고, 상기 η에 대한 수식에서 a3≠0, a4≠0이면서 분모가 0으로 체크되면, 의 수식을 이용하여 η를 계산하고, 상기 η에 대한 수식에서 a3≠0, a4≠0이면서 분모가 0이 아닌 것으로 체크되면, 의 수식을 이용하여 η를 계산한다. If the second interpolation
내삽 좌표 획득부(128)는 상기 계산된 ξ값과 η값을 이용하여 내삽 좌표(ξ, η)를 획득한다. The interpolated coordinate obtaining
도 8a 및 도 8b는 본 발명의 일실시예에 따른 불규칙 사각형 내에서의 내삽 방법을 설명하기 위한 흐름도이다. 8A and 8B are flowcharts illustrating an interpolation method within an irregular quadrangle according to an embodiment of the present invention.
도 7, 도 8a 및 도 8b를 참조하면, 내삽 좌표(ξ, η)의 ξ에 대한 2차 방정식으로 을 도출한다(단계 S102). 여기서, , , , , , , , , , , 이다. 상기한 ξ에 대한 2차 방정식의 도출은 제1 도출부(120)에 의해 수행될 수 있다. 7, 8A and 8B, as a quadratic equation for ξ of interpolated coordinates (ξ, η) is derived (step S102). here, , , , , , , , , , , to be. The derivation of the quadratic equation for ξ may be performed by the
단계 S102에서 도출된 2차 방정식에서 A가 0인 조건을 만족하는지의 여부를 체크한다(단계 S104). 상기한 A가 0인 조건을 만족하는지의 여부에 대한 체크는 제1 내삽값 계산부(122)에 의해 수행될 수 있다. It is checked whether or not the condition in which A is 0 in the quadratic equation derived in step S102 is satisfied (step S104). A check as to whether or not the condition A is 0 may be performed by the first interpolation
단계 S104에서 A가 0인 조건을 만족하는 것으로 체크되면, 의 수식을 이용하여 ξ를 계산한다(단계 S106). 상기한 단계 S106에서 수행되는 ξ의 계산은 제1 내삽값 계산부(122)에 의해 수행될 수 있다. If it is checked that A satisfies the condition of 0 in step S104, Calculate ξ using the formula of (step S106). The calculation of ξ performed in step S106 may be performed by the first interpolation
단계 S104에서 A가 0인 조건을 만족하지 않은 것으로 체크되면, 의 수식을 이용하여 ξ를 계산한다(단계 S108). 상기한 단계 S108에서 수행되는 ξ의 계산은 제1 내삽값 계산부(122)에 의해 수행될 수 있다.If it is checked in step S104 that the condition that A is 0 is not satisfied, Calculate ξ using the formula of (step S108). The calculation of ξ performed in step S108 may be performed by the first interpolation
단계 S106 또는 단계 S108에 이어, 내삽 좌표(ξ, η)의 η에 대한 수식으로 을 도출한다(단계 S110). 상기한 η에 대한 수식의 도출은 제2 도출부(124)에 의해 수행될 수 있다. Following step S106 or step S108, as an expression for η of the interpolated coordinates (ξ, η) is derived (step S110). The derivation of the above-described equation for η may be performed by the
단계 S110에서 도출된 η에 대한 수식에서 a3=a4=0의 조건을 만족하는지의 여부를 체크한다(단계 S112). 상기한 a3=a4=0의 조건을 만족하는지에 대한 체크는 제2 내삽값 계산부(126)에 의해 수행될 수 있다. In the equation for η derived in step S110, it is checked whether the condition of a 3 =a 4 =0 is satisfied (step S112). A check as to whether the condition of a 3 =a 4 = 0 is satisfied may be performed by the second
단계 S112에서 a3=a4=0인 조건을 만족하는 것으로 체크되면, 의 수식을 이용하여 η를 계산한다(단계 S114). 상기한 단계 S114에서 수행되는 η의 계산은 제2 내삽값 계산부(126)에 의해 수행될 수 있다. If it is checked that the condition of a 3 =a 4 = 0 is satisfied in step S112, Calculate η using the formula of (step S114). The calculation of η performed in step S114 may be performed by the second interpolation
단계 S112에서 a3=a4=0의 조건을 만족하지 않은 것으로 체크되면 상기 η에 대한 수식에서 a3=0이고 a4≠0의 조건을 만족하는지의 여부를 체크한다(단계 S116). 상기한 단계 S116의 동작은 제2 내삽값 계산부(126)에 의해 수행될 수 있다. If it is checked in step S112 that the condition of a 3 =a 4 =0 is not satisfied, it is checked whether the condition of a 3 =0 and a 4 ≠ 0 is satisfied in the equation for η (step S116). The operation of step S116 may be performed by the second
단계 S116에서 a3=0이고 a4≠0인 조건을 만족하는 것으로 체크되면, 의 수식을 이용하여 η를 계산한다(단계 S118). 상기한 단계 S118에서 수행되는 η의 계산은 제2 내삽값 계산부(126)에 의해 수행될 수 있다. If it is checked in step S116 that a 3 = 0 and a 4 ≠ 0 condition is satisfied, Calculate η using the formula of (step S118). The calculation of η performed in step S118 may be performed by the second interpolation
단계 S116에서 a3=0이고 a4≠0인 조건을 만족하지 않으면, 상기 η에 대한 수식에서 a3≠0, a4≠0이면서 분모가 0인 조건을 만족하는지의 여부를 체크한다(단계 S120). 상기한 단계 S120의 동작은 제2 내삽값 계산부(126)에 의해 수행될 수 있다. If the condition for a 3 =0 and a 4 ≠ 0 is not satisfied in step S116, it is checked whether the condition for a 3 ≠ 0, a 4 ≠ 0 and the denominator is 0 in the formula for η is satisfied (step S116) S120). The operation of step S120 may be performed by the second
단계 S120에서 a3≠0, a4≠0이면서 분모가 0인 조건을 만족하는 것으로 체크되면, 의 수식을 이용하여 η를 계산한다(단계 S122). 상기한 단계 S122에서 수행되는 η의 계산은 제2 내삽값 계산부(126)에 의해 수행될 수 있다.If it is checked that the condition that a 3 ≠ 0, a 4 ≠ 0 and the denominator is 0 in step S120 is satisfied, Calculate η using the formula of (step S122). The calculation of η performed in step S122 may be performed by the second interpolation
단계 S120에서 a3≠0, a4≠0이면서 분모가 0인 조건을 만족하지 않은 것으로 체크되면, 의 수식을 이용하여 η를 계산한다(단계 S124). 상기한 단계 S124에서 수행되는 η의 계산은 제2 내삽값 계산부(126)에 의해 수행될 수 있다. If it is checked that a 3 ≠ 0, a 4 ≠ 0 and the denominator is 0 in step S120 is not satisfied, Calculate η using the formula of (step S124). The calculation of η performed in step S124 may be performed by the second interpolation
단계 S114, 단계 S118, 단계 S122 및 단계 S124에 이어, 상기 계산된 ξ값과 η값을 이용하여 내삽 좌표(ξ, η)를 획득한다(단계 S126). 상기한 단계 S126에서 내삽 좌표(ξ, η)의 획득은 내삽 좌표 획득부(128)에 의해 수행될 수 있다. Following step S114, step S118, step S122, and step S124, the interpolated coordinates (ξ, η) are obtained using the calculated values of ξ and η (step S126). In step S126, the interpolation coordinates (ξ, η) may be obtained by the interpolation coordinate obtaining
이상에서 설명된 바와 같이, 본 발명에 따르면 이미 알려져 있는 사각형 유한요소 내삽법을 활용하기 위해 불규칙 사각형 내 임의의 위치(x, y)에 해당하는 좌표(ξ, η)를 찾는 방법을 통해 임의의 불규칙 사각형 내부에서의 내삽값을 찾을 수 있다. As described above, according to the present invention, in order to utilize the known rectangular finite element interpolation method, arbitrary You can find the interpolation value inside an irregular rectangle.
또한 본 발명에 따르면 수치지도에 의해 추출된 불규칙한 표고점에 불규칙 형상의 사각망과 내삽법을 이용하여 격자형 DEM을 생성할 수 있다. In addition, according to the present invention, a grid-type DEM can be generated using an irregular rectangular mesh and interpolation method at irregular elevation points extracted by a numerical map.
이상에서는 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although the above has been described with reference to the embodiments, those skilled in the art can variously modify and change the present invention within the scope without departing from the spirit and scope of the present invention described in the claims below You will understand.
100 : 프로세서 110 : 좌표값-특성값 입력부
112 : 가중치 획득부 114 : 내삽값 획득부
120 : 제1 도출부 122 : 제1 내삽값 계산부
124 : 제2 도출부 126 : 제2 내삽값 계산부
128 : 내삽 좌표 획득부 200 : 입력 모듈
300 : 측정 시스템 400 : 마우스
450 : 키보드 500 : 영구 저장 장치
600 : 출력 디바이스100: processor 110: coordinate value-characteristic value input unit
112: weight acquisition unit 114: interpolation value acquisition unit
120: first derivation unit 122: first interpolation value calculation unit
124: second derivation unit 126: second interpolation value calculation unit
128: interpolation coordinate acquisition unit 200: input module
300: measuring system 400: mouse
450: keyboard 500: persistent storage
600: output device
Claims (10)
가중치 획득부가 이중선형 사변형 요소 형상 함수의 제1 가중치(N1), 제2 가중치(N2), 제3 가중치(N3) 및 제4 가중치(N4)을 연산하여 획득하는 단계; 및
내삽값 획득부가 상기 제1 내지 제4 가중치들을 내삽 연산식에 대입하여 내삽값(v)을 획득하는 단계를 포함하되, 상기 제1 내지 제4 가중치들(N1, N2, N3, N4)은,
, , 및 에 의해 정의되고,
(여기서, ,
,
)이고,
,
,
,
,
,
,
및
이고,
이고,
상기 내삽 연산식은, 에 의해 정의되는 것을 특징으로 하는 불규칙 사각형 내에서의 내삽 방법. Coordinate values of an irregular quadrangle defined by (x1, y1), (x2, y2), (x3, y3), and (x4, y4), and a first characteristic value ( v1), the second characteristic value (v2), the third characteristic value (v3), and the fourth characteristic value (v4) receiving the coordinate value-characteristic value input unit;
obtaining, by a weight obtaining unit, a first weight (N1), a second weight (N2), a third weight (N3), and a fourth weight (N4) of the bilinear quadrilateral element shape function; and
and obtaining, by an interpolation value obtaining unit, the interpolation value v by substituting the first to fourth weights into an interpolation expression, wherein the first to fourth weights N1, N2, N3, N4 include,
, , and is defined by
(here, ,
,
)ego,
,
,
,
,
,
,
and
ego,
ego,
The interpolation formula is, An interpolation method within an irregular rectangle, characterized in that defined by
인 것을 특징으로 하는 내삽 방법. According to claim 1, If the condition of A = 0 is satisfied,
An interpolation method, characterized in that
인 것을 특징으로 하는 불규칙 사각형 내에서의 내삽 방법.According to claim 1, If the condition of a 3 =a 4 =0 is satisfied,
Interpolation method within an irregular rectangle, characterized in that
인 것을 특징으로 하는 불규칙 사각형 내에서의 내삽 방법.The method according to claim 1, wherein if the condition of a 3 =ξ = 0 is satisfied,
Interpolation method within an irregular rectangle, characterized in that
인 것을 특징으로 하는 불규칙 사각형 내에서의 내삽 방법.The method according to claim 1, wherein a 3 ≠ 0, a 4 ≠ 0 and a 3 +a 4 ξ=0 if the conditions are satisfied,
Interpolation method within an irregular rectangle, characterized in that
이중선형 사변형 요소 형상 함수의 제1 가중치(N1), 제2 가중치(N2), 제3 가중치(N3) 및 제4 가중치(N4)을 연산하여 획득하는 가중치 획득부; 및
상기 제1 내지 제4 가중치들을 내삽 연산식에 대입하여 내삽값(v)을 획득하는 내삽값 획득부를 포함하되, 상기 제1 내지 제4 가중치들(N1, N2, N3, N4)은,
,
,
및
에 의해 정의되고,
(여기서, ,
,
)이고,
,
,
,
,
,
,
및
이고,
이고,
상기 내삽 연산식은, 에 의해 정의되는 것을 특징으로 하는 불규칙 사각형 내에서의 내삽 장치. Coordinate values of an irregular quadrangle defined by (x1, y1), (x2, y2), (x3, y3), and (x4, y4), and a first characteristic value (v1) corresponding to each of the four corners of the irregular quadrangle ), a second characteristic value (v2), a third characteristic value (v3), and a fourth characteristic value (v4), a coordinate value-characteristic value input unit;
a weight obtaining unit obtaining by calculating a first weight (N1), a second weight (N2), a third weight (N3), and a fourth weight (N4) of the bilinear quadrilateral element shape function; and
and an interpolation value obtaining unit that obtains an interpolation value v by substituting the first to fourth weights into an interpolation expression, wherein the first to fourth weights N1, N2, N3, and N4 include:
,
,
and
is defined by
(here, ,
,
)ego,
,
,
,
,
,
,
and
ego,
ego,
The interpolation formula is, Interpolation device within an irregular rectangle, characterized in that defined by.
제1 도출부가 ξ에 대한 2차 방정식으로 을 도출하는 단계 - 여기서,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
이다;
상기 2차 방정식에서 A가 0인 것으로 체크되면, 제1 내삽값 계산부가 의 수식을 이용하여 ξ를 계산하는 단계;
상기 2차 방정식에서 A가 0이 아닌 것으로 체크되면, 상기 제1 내삽값 계산부가 의 수식을 이용하여 ξ를 계산하는 단계;
제2 도출부가 η에 대한 수식으로 을 도출하는 단계;
상기 η에 대한 수식에서 a3=a4=0인 것으로 체크되면, 제2 내삽값 계산부가 의 수식을 이용하여 η를 계산하는 단계;
상기 η에 대한 수식에서 a3=0이고 a4≠0인 것으로 체크되면, 상기 제2 내삽값 계산부가 의 수식을 이용하여 η를 계산하는 단계;
상기 η에 대한 수식에서 a3≠0, a4≠0이면서 분모가 0으로 체크되면, 상기 제2 내삽값 계산부가 의 수식을 이용하여 η를 계산하는 단계;
상기 η에 대한 수식에서 a3≠0, a4≠0이면서 분모가 0이 아닌 것으로 체크되면, 상기 제2 내삽값 계산부가 의 수식을 이용하여 η를 계산하는 단계; 및
내삽 좌표 획득부가 상기 계산된 ξ값과 η값을 이용하여 내삽 좌표(ξ, η)를 획득하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 불규칙 사각형 내에서의 내삽 방법. In the interpolation method within an irregular rectangle, which calculates the interpolation coordinates inside the irregular rectangle where the coordinates of the four corners are each defined as (x1, y1), (x2, y2), (x3, y3) and (x4, y4) ,
The first derivation is a quadratic equation for ξ Steps to derive - where,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
to be;
When it is checked that A is 0 in the quadratic equation, the first interpolation value calculation unit calculating ξ using the formula of ;
When it is checked that A is not 0 in the quadratic equation, the first interpolation value calculation unit calculating ξ using the formula of ;
The second derivation part is a formula for η deriving;
When it is checked that a 3 =a 4 =0 in the formula for η, the second interpolation value calculation unit calculating η using the formula of ;
When it is checked that a 3 =0 and a 4 ≠ 0 in the formula for η, the second interpolation value calculation unit calculating η using the formula of ;
When a 3 ≠ 0 and a 4 ≠ 0 in the formula for η and the denominator is checked as 0, the second interpolation value calculation unit calculating η using the formula of ;
When it is checked that a 3 ≠ 0 and a 4 ≠ 0 in the formula for η and the denominator is not 0, the second interpolation value calculation unit calculating η using the formula of ; and
and acquiring interpolated coordinates (ξ, η) using the calculated ξ and η values by an interpolation coordinate obtaining unit.
ξ에 대한 2차 방정식으로 을 도출하는 제1 도출부 - 여기서, ,
,
,
,
,
,
,
,
,
, 및
이다;
상기 2차 방정식에서 A가 0인 것으로 체크되면, 의 수식을 이용하여 ξ를 계산하고, 상기 2차 방정식에서 A가 0이 아닌 것으로 체크되면, 의 수식을 이용하여 ξ를 계산하는 제1 내삽값 계산부;
η에 대한 수식으로 을 도출하는 제2 도출부;
상기 η에 대한 수식에서 a3=a4=0인 것으로 체크되면, 의 수식을 이용하여 η를 계산하고, 상기 η에 대한 수식에서 a3=0이고 a4≠0인 것으로 체크되면, 의 수식을 이용하여 η를 계산하고, 상기 η에 대한 수식에서 a3≠0, a4≠0이면서 분모가 0으로 체크되면, 의 수식을 이용하여 η를 계산하고, 상기 η에 대한 수식에서 a3≠0, a4≠0이면서 분모가 0이 아닌 것으로 체크되면, 의 수식을 이용하여 η를 계산하는 제2 내삽값 계산부; 및
상기 계산된 ξ값과 η값을 이용하여 내삽 좌표(ξ, η)를 획득하는 내삽 좌표 획득부를 포함하는 것을 특징으로 하는 불규칙 사각형 내에서의 내삽 장치. In an interpolator within an irregular rectangle that calculates the interpolation coordinates inside an irregular rectangle where the coordinates of the four corners are each defined by (x1, y1), (x2, y2), (x3, y3) and (x4, y4) ,
As a quadratic equation for ξ A first derivation unit for deriving ,
,
,
,
,
,
,
,
,
, and
to be;
If A is checked as 0 in the quadratic equation, Calculate ξ using the formula of and if A is checked as non-zero in the quadratic equation, a first interpolation value calculation unit for calculating ξ using the equation of ;
as a formula for η a second derivation unit for deriving
If it is checked that a 3 =a 4 =0 in the formula for η, Calculate η using the formula of , and if it is checked that a3 = 0 and a 4 ≠ 0 in the formula for η, η is calculated using the formula of , and if a 3 ≠ 0 and a 4 ≠ 0 in the formula for η is calculated using the formula of a second interpolation value calculation unit for calculating η using the formula of ; and
and an interpolation coordinate obtaining unit for obtaining interpolated coordinates (ξ, η) by using the calculated values of ξ and η.
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---|---|---|---|
KR1020220060442A KR102461770B1 (en) | 2022-05-17 | 2022-05-17 | Interpolation method within an irregular rectangle and its device |
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Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH11328442A (en) * | 1998-03-13 | 1999-11-30 | Monolith:Kk | Method for forming surface of three-dimensional object |
JP2006059061A (en) * | 2004-08-19 | 2006-03-02 | Asahi Koyo Kk | Three-dimensional data processing method, device and program |
KR100896712B1 (en) | 2008-11-24 | 2009-05-11 | 삼아항업(주) | System for producing digital elevation model and digital terrain model using numerical map and method therefor |
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2022
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Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
A study on terrain interpolation using fractal techniques, Journal of the Society of Civil Engineers, 2006.09. * |
프랙탈 기법을 이용한 지형 보간에 관한 연구, 토목학회논문집, 2006.09. |
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