KR20110082904A - 모형항공기와 ｇｐｓ를 이용한 항공사진 촬영 및 이를 통한 3차원 지형정보 제작방법 - Google Patents

모형항공기와 ｇｐｓ를 이용한 항공사진 촬영 및 이를 통한 3차원 지형정보 제작방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20110082904A
KR20110082904A KR1020100002841A KR20100002841A KR20110082904A KR 20110082904 A KR20110082904 A KR 20110082904A KR 1020100002841 A KR1020100002841 A KR 1020100002841A KR 20100002841 A KR20100002841 A KR 20100002841A KR 20110082904 A KR20110082904 A KR 20110082904A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
gps
information
model
ins
data
Prior art date
Application number
KR1020100002841A
Other languages
English (en)
Inventor
이재관
이재영
이재기
최석근
정성혁
Original Assignee
(주) 충청에스엔지
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by (주) 충청에스엔지 filed Critical (주) 충청에스엔지
Priority to KR1020100002841A priority Critical patent/KR20110082904A/ko
Publication of KR20110082904A publication Critical patent/KR20110082904A/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T17/00—Three dimensional [3D] modelling, e.g. data description of 3D objects
    • G06T17/05—Geographic models
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S19/00—Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
    • G01S19/01—Satellite radio beacon positioning systems transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T7/00—Image analysis
    • G06T7/70—Determining position or orientation of objects or cameras
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T2207/00—Indexing scheme for image analysis or image enhancement
    • G06T2207/10—Image acquisition modality
    • G06T2207/10032—Satellite or aerial image; Remote sensing

Abstract

본 발명은 모형항공기와 GPS를 이용한 항공사진 촬영 및 이를 통한 3차원 지형정보 제작방법에 관한 것으로, 도시지역에서 3차원 가상현실 수치지도를 신속하고 정확하게 제작할 수 있도록 100m 이하 고도를 자유롭게 이동 및 촬영하면서 공간정보를 제공하는 GPS(Global Position System)/INS(InertialNavigation System)시스템과 모형항공 촬영시스템을 이용하는 3차원 가상현실 수치지도를 제작할 수 있는 모형항공기와 GPS를 이용한 항공사진 촬영 및 이를 통한 3차원 지형정보 제작방법에 관한 것이다.
이러한 본 발명에 따르면, 지상에서 사진을 촬영하여 제작하는 3차원 가상현실 수치지도 제작방법보다 경제적이며, 작업효율성이 높아 짧은 기간 내에 복잡한 도심지역을 대상으로 구축할 수 있고, 기존 항공사진촬영 비행기를 이용하는 것보다 저고도에서 임으로 축적 및 위치를 조절하여 촬영할 수 있으며, 비행기를 사용하지 않고 모형항공 촬영시스템을 이용함으로 인해 경제적으로 사업을 수행할 수 있다.

Description

모형항공기와 ＧＰＳ를 이용한 항공사진 촬영 및 이를 통한 3차원 지형정보 제작방법{Method for Producing 3-Dimensional Virtual Realistic Digital Map Using Model Plane and GPS}
본 발명은 모형항공기와 GPS를 이용한 항공사진 촬영 및 이를 통한 3차원 지형정보 제작방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 시시각각으로 변화하는 도시지역에서 3차원 가상현실 수치지도를 신속하고 정확하게 제작할 수 있도록 100m 이하 고도를 자유롭게 이동 및 촬영하면서 공간정보를 제공하는 GPS(Global Position System)/INS(InertialNavigation System)시스템과 모형항공기의 촬영시스템을 이용하는 3차원 가상현실 수치지도를 제작할 수 있는 모형항공기와 GPS를 이용한 항공사진 촬영 및 이를 통한 3차원 지형정보 제작방법에 관한 것이다.
종래의 건물 촬영 및 사진 매핑 3차원 건물모델 제작 기술은 대부분 지상에서 촬영하여 영상자료를 확보하여 건물에 사진을 매핑하여 3차원 가상현실 수치지도를 제작하는 방법을 사용한 것으로, 높은 해상도의 고품질 영상정보 및 공간정보를 얻을 수 있는 이점이 있으나 지상의 장애물들로 인하여 지상에서 촬영하고자 할 경우 시야 확보가 어렵고, 건물의 각 면들을 정면에서 촬영하기 위해서 주변 건물들을 찾아 올라가 사진을 촬영하는 번거로움이 발생하는 등 촬영위치를 자유스럽게 설정하거나 이동하기 어려워 결과적으로 특정 지역의 사진 매핑을 위한 영상자료를 확보하고자 하는 경우에도 막대한 비용과 시간이 소요된다.
또 다른 방법으로는 항공기를 이용하여 영상정보를 취득하는 방법이 있다. 촬영기기가 장착된 비행기(airplane)를 이용하여 촬영계획 지역으로 비행기 조종사가 해당 촬영구역 경로를 따라 비행기를 조종하여 이동하면 촬영사가 촬영 장치를 이용해 자료를 취득할 수 있도록 비행기, 촬영장비, 자동항법장치로 구성되어 있다.
그러나 항공촬영시스템을 사용하고자 할 경우 많은 비용이 소요되며, 비행촬영의 안전을 고려하여 500m 이하의 저고도에서의 촬영이 매우 제한되며 높은 고도에서 촬영이 이뤄짐으로 인해 영상의 해상도 및 선명도가 지상촬영에 비해서 상대적으로 나쁜 문제가 있다.
결과적으로 실사와 같은 3차원 건물모델을 생성하기 위해서는 대략 100m 이하의 고도에서 건물들을 촬영하여 3차원 건물모델을 생성할 수 있도록 지원하는 장비 및 방법이 필요하다. 100m 이하의 고도에서 건물 사진 촬영을 통해 취득할 수 있는 방법은 모형 헬기, 모형비행기, 또는 비행선과 같은 모형항공 촬영시스템에 카메라를 장착하여 촬영하는 방법이 있다.
모형헬기나 모형 비행기를 이용할 경우 신속한 이동 및 촬영이 가능하나 자세를 조정하기 쉽지 않다. 그리고, 비행선과 같은 모형항공 촬영시스템을 이용할 경우 이동속도가 느려 촬영시간이 길어지나 부력을 기반으로 이동을 위한 동력원을 이용해 비행하므로 촬영 및 이동시 안정적인 자세 유지가 가능하다. 개개 건물의 3차원 모형 생성 및 사진매핑을 위해서는 측량에 준하는 공간적 고려 및 자료의 추출이 필요하며 이를 위해 GPS(Global Position System)와 INS(Inertial Navigation System)가 사용된다. GPS를 이용한 3차원 위치측정은 GPS위성들로부터 송신되는 전파를 수신하여 각 위성들로부터의 도달되는 시간과 위성신호를 이용해 3차원적인 위치를 계산하는 방법이다.
관성항법(Inertial navigation)이란 운항체(platform)에 부착된 관성 센서의 출력 물리량을 이용해 항체의 위치, 속도 및 자세를 알아내는 것으로 기본원리는 뉴턴의 운동 법칙을 기반으로 힘과 가속도 및 속도, 변위와 관계된 미분 방정식으로부터 항법해를 구하는 것이다. 관성센서는 크게 병진 운동(translational motion)을 감지하는 가속도계(accelerometer)와 회전운동(rotational motion)을 감지하는 자이로(gyroscope)로 구분된다. 관성항법을 이용한 시스템을 통해 운항체의 위치, 속도 및 자세를 알아내는 방법은 GPS 수신기를 이용하여 3차원 좌표를 구하는 방법보다 운항상태에 대해 많은 정보를 얻을 수 있으나 초기화한 시간으로부터 멀어질수록 오차가 누적되어 커지는 단점이 있다.
이러한 단점을 보완하기 위해서 3차원적인 위치정보를 GPS수신기로부터 구하고 운항체의 위치, 속도 및 자세에 대한 정보를 GPS수신간격마다 초기화하여 오차가 누적되어 취득되는 것을 보완한 방식이 GIS/INS 방식으로 GPS 수신기로부터의 정확한 3차원 위치자료와 정교한 운항체의 위치, 속도 및 자세 정보를 두 시스템의 문제점을 해결하면서 동시에 취득할수 있다.
지금까지의 모형항공 촬영시스템을 이용한 촬영시스템의 경우 영상정보를 취득하기 위해 사용하는 사례가 늘고 있으나, 단순하게 카메라를 장착하여 촬영하려는 시도가 있을 뿐 영상자료와 공간정보(GPS/INS 자료)를 동시에 취득하여 활용함으로써 3차원적인 공간정보를 재생산하고자 하는 시도는 현재 이뤄지지 않고 있다.
현재 GPS/INS를 차량에 장착하여 지상에서 촬영과 함께 공간정보를 취득하는 방법이 제안되고 있으나 GPS수신기의 단점중의 하나인 다중반사파(multipath signal)로 인해 건물의 밀집도가 높은 도심지에서는 위치 정확도가 불량해지고 지상에서 촬영한 건물 사진 내의 축척계수는 변화가 심하여 사진매핑의 재료로서 적합하지 않은 단점이 있다.
이에 본 발명은 상기와 같은 문제를 해결학 위한 것으로, 본 발명의 목적은 모형항공기의 촬영시스템 및 GPS/INS 시스템을 이용하여 균일한 축척의 영상자료 및 공간정보(GPS/INS 자료)를 취득하고, 3차원 가상현실 수치지도를 제작함으로써, 기존의 지상에서 사진을 촬영하여 시각화하는 방법과 높은 고도에서 항공사진을 촬영하여 사용하던 두 방법의 문제를 해결하고, 경제적이고 효율적이며 높은 품질의 사진을 얻어 현실과 가장 유사한 3차원 가상현실 수치지도를 제작할 수 있는 모형항공기와 GPS를 이용한 항공사진 촬영 및 이를 통한 3차원 지형정보 제작방법을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 모형항공 촬영시스템 및 GPS/INS 시스템을 이용한 수치지도 제작 방법에 있어서, 촬영 대상들과, 영상에서 보이는 건물의 크기와, 실제건물의 크기와, 촬영축척 및, 촬영될 영상의 공간해상도를 검토하고, 촬영할 건물들의 위치와, 촬영고도 및, 중복도를 고려하여 촬영계획을 수립하는 제1단계와; GPS/INS 모형항공 촬영시스템을 촬영장소로 이동하여 이륙시키는 제2단계와; 상기 모형항공 촬영시스템의 GPS/INS시스템과 송수신시스템을 작동시켜 영상자료를 획득하고, 촬영하고 있는 카메라의 3차원 위치정보(x, y, z) 및 3축각 회전요소에 변화에 대한 자세정보(roll, pitch, yaw)를 지상의 원격 제어기를 통하여 획득하는 제3단계; 상기 제3단계에서 획득된 원격제어기의 위치정보(x, y, z)와 자세정보(roll, pitch, yaw)를 보면서 촬영 시작위치로 GPS/INS 모형항공 촬영시스템을 이동시킨 후 계획된 촬영경로를 이동하며 촬영을 수행하는 제4단계와; 상기 수행된 촬영을 통하여 기록된 카메라의 3차원 위치정보(x, y, z) 및 3축각 회전요소에 변화에 대한 자세정보(roll,pitch, yaw)를 수집하고, 영상자료 및 공간정보 취득을 완료하는 제5단계와; GPS/INS 모형항공 촬영시스템을 회수 장소에 안착시키고, 영상자료 및 공간정보를 PC로 다운로드하는 제6단계와; 수치사진측량시스템에서 상기 다운로드된 영상자료와 공간정보를 결합하고, 사진 매핑을 하여 3차원 건물모델을 생성하는 제7단계; 그리고, 작업구역 내에서 상기 생성된 3차원 건물모델들의 좌표를 저장하고, 저장된 좌표와 사진 매핑 건물 모델들을 결합하여 실제 작업지역과 시각적으로 동일한 3차원 가상현실(VR) 수치지도를 완성하는 제8단계를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 모형항공기와 GPS를 이용한 항공사진 촬영 및 이를 통한 3차원 지형정보 제작방법을 제공한다.
본 발명의 한 형태에 의하면, GPS/INS 비행선 촬영시스템은 수소 및 헬륨과 같은 경량의 기체를 채울 수 있는 비행선(air ship) 기낭 2개를 두 개의 프레임으로 연결하고, 촬영시스템을 탑재하고 있는 곤돌라(s602)를 두 기낭에 연결하도록 두 프레임의 중앙에 위치시켜 기체가 균형 있는 자세를 유지하도록 하며, 곤돌라의 지붕 중앙에 원격 제어장치를, 곤돌라 지붕 상단에 GPS수신 안테나를, 곤돌라 지붕 하단에 MEMS 관성측정장치(Inertial Navigation Unit, IMU)를 장착하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 한 형태에 의하면, 상기 제3단계에서 3차원 위치정보는 GPS위성에서 보내는 전파를 GPS 수신기 안테나에서 수신하여 0과 1로 이산화하는 제3-1단계와; 상기 이상화된 시그널로부터 코드를 추적하여 전파를 발송한 위성정보를 확인하고 수신된 코드로부터 항법에 관련된 데이터를 추출하는 제3-2단계와; 상기 추출된 데이터에 대하여 위성ID, 코드추적자료 및 항법자료를 이용하여 의사거리추정, 이온층으로 인한 지연 및 상대적(differential) 의사거리 보정, GPS위성 위치와 위성시간오차 계산 및 수신기 위치계산을 수행하는 제3-3단계; 그리고, 수신기의 액정화면을 통해 측정지점의 위치좌표를 도시하는 제3-4단계를 통해 결정되는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 또 다른 한 형태에 의하면, 상기 제7단계는, 항공촬영 및 항공측량이 수행된 사진영상자료 및 공간정보(GPS/INS 자료)를 수치사진측량시스템으로 도입하는 제7-1단계와; 상기 제7-1단계에서 도입된 사진영상자료 및 공간정보를 토대로 자료건물모델을 묘사(drawing)하여 3차원 건물 모델을 생성하는 제7-2단계로 이루어진 것을 특징으로 할 수 있다
본 발명에 따르면 지상에서 사진을 촬영하여 제작하는 3차원 가상현실 수치지도 제작방법보다 경제적이며, 작업효율성이 높아 짧은 기간 내에 복잡한 도심지역을 대상으로 구축할 수 있고, 기존 항공사진촬영 비행기를 이용하는 것보다 저고도에서 임으로 축적 및 위치를 조절하여 촬영할 수 있으며, 비행기를 사용하지 않고 모형항공 촬영시스템을 이용함으로 인해 경제적으로 사업을 수행할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 모형항공기와 GPS를 이용한 항공사진 촬영 및 이를 통한 3차원 지형정보 제작방법의 일 실시예를 나타낸 것으로, GPS/INS 모형항공 촬영시스템을 이용한 지상 및 고층건물 측면사진촬영과 공간정보(GPS/INS 자료) 취득방법을 나타낸다.
도 2는 GPS 위성을 이용한 3차원 위치측정 수신기의 구조 및 위치결정 과정을 나타낸다.
도 3은 GPS/INS 모형항공 촬영시스템에서 수신받은 공간정보인 GPS/INS 자료를 이용한 촬영과정을 나타낸다.
도 4는 GPS/INS 모형항공 촬영시스템을 이용한 항공촬영 및 항공측량 방법을 수행하기 위한 시스템 개략도이다.
도 5는 GPS/INS 모형항공 촬영시스템을 이용하여 3대의 카메라로부터 지상 및 좌우에 배치된 건물의 항공촬영과 항공측량과정을 나타낸다.
도 6은 사진측량시스템에서 취득된 자료를 이용한 3차원 가상현실 수치지도 제작과정을 나타낸다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 모형항공기와 GPS를 이용한 항공사진 촬영 및 이를 통한 3차원 지형정보 제작방법을 상세히 설명한다.
도 1은 GPS/INS시스템과 모형항공기의 촬영시스템을 이용한 건물 및 지상의 항공촬영 및 항공측량 방법을 도시한 것이다. 도 1을 참조하면, 모형항공기의 촬영시스템(비행선촬영시스템) 본체에 장착된 INS시스템으로부터 X축은 비행체의 종축(longitudinal axis, roll), Y축은 날개축(right wing, pitch), Z축은 상하축방향(yaw) 회전요소를 나타낸다.
GPS/INS 모형항공기 촬영시스템의 곤돌라에 바닥에 장착된 지상방향을 바라보는 측량용 카메라(metric camera)와 좌측면과 우측면에 장착된 측량용카메라의 정밀한 3차원 위치값은 GPS안테나를 통해 수신된 시그널을 계산한 3차원 위치와 GPS안테나와 카메라 초점 위치의 3차원적인 거리의 차를 보정하여 계산되며 영상자료가 취득되는 순간에 GPS/INS 공간 정보가 함께 취득되게 된다. 3개의 측량용 카메라, GPS안테나, MEMS IMU의 상호 위치는 정밀한 측정을 통해 3차원적 공간에서 상호 간의 거리를 구한다. 취득된 공간정보(GPS/INS 자료)는 무선 송수신 시스템을 통해 조종기에 위치 및 자세가 나타나고, 계획된 수치와 비교를 통해 이동하여 해당 코스에 진입해 계획경로 위치와의 3차원적 위치좌표 비교를 통해 이동하며 항공촬영 및 항공측량을 통해 영상자료 자료 및 공간정보 취득이 수행된다.
도 2는 GPS 위성을 이용한 3차원 위치측정 수신기의 구조 및 위치결정 과정을 도시한 것으로, GPS위성에서 보내는 전파를 GPS 수신기 안테나에서 수신하여 0과 1이라는 숫자로 이산화하는 단계(s201)를 거치고, 수신된 시그널로부터 코드를 추적하여 전파를 발송한 위성정보를 확인하고 수신된 코드로부터 항법에 관련된 데이터를 추출한 후(s202), 위성ID, 코드 추적자료, 항법자료를 이용하여, (1) 의사거리추정, (2)이온층으로 인한 지연 및 상대적(differential) 의사거리 보정, (3) GPS위성 위치 및 위성시간오차 계산 및 (4) 수신기 위치계산을 수행하여(s203), 최종적으로 3차원 위치좌표가 수신기에 보이게 된다(s204).
도 3은 GPS/INS시스템과 모형항공 촬영시스템에서 항공측량 결과를 수신받은 GPS/INS 자료를 이용해 촬영하는 흐름을 보여준다. 촬영지점으로 이동(s301)한 후, GPS/INS 모형항공 촬영시스템의 동체 자세를 조정하는데 수신기에 들어오는 GPS/INS 모형항공 촬영시스템의 위치와 계획된 촬영위치의 평면오차 범위가 2m 이상 벌어지거나, GPS/INS 모형항공 촬영시스템의 자세가 15grade 이상 틀어져 있으면 위치를 조정한 후 3대의 카메라로부터 영상자료 및 공간자료를 취득하고, 다음의 촬영지점으로 이동한다. 이 과정을 반복하여 더 이상 촬영할 지점이 없으면 촬영을 종료하게 된다.
도 4는 본 발명에 따른 GPS/INS 모형항공 촬영시스템을 이용한 영상자료 및 공간정보 취득 방법을 수행하기 위한 시스템의 개략도이다. 항공기를 이용한 영상자료 및 공간자료 획득 방법의 문제점이던 고비용, 과다한 시간소요, 불안정한 자세에서의 데이터취득 등의 단점을 줄이고, 안정적인 자세에서 영상자료 및 공간자료를 취득하기 위한 방법으로서 모형항공 촬영시스템 중 비행선 시스템을 대상으로 하였다.
수소 및 헬륨과 같이 가벼운 기체를 채울 수 있는 모형항공 촬영시스템(air ship)은 기낭 2개를 두 개의 프레임으로 연결하고(s401) 모형항공 촬영시스템 몸체를 구성하여 바람으로 인한 기체의 자세변화를 최소화하도록 하였으며, 추진 엔진 및 3대의 측량용 사진기(metric camera)가 장착된 촬영시스템, 송수신시스템, 제어 시스템을 탑재하고 있는 곤돌라(s402)를 두 기낭을 통해 연결하는 두 프레임의 중앙에 위치시켜 기체가 균형 있는 자세를 유지하도록 하였다.
곤돌라의 지붕 중앙에는 원격 제어장치(s403)를 두어 지상무선조종시스템(s404)을 이용해 모형항공 촬영시스템을 지상에서 무선조종 할 수 있도록 하였고, 모형항공 촬영시스템의 곤돌라 지붕 상단에는 3차원 위치정보자료를 취득하는 GPS수신안테나를 설치하고, 하단에는 모형항공 촬영시스템의 자세정보를 취득하는 INS장비는 가벼운 장비로 초소형정밀가공기술(MEMSㆍmicroelectromechanical systems)을 이용해 만들어진 자이로스코프 장치 즉, MEMS 관성측정장치(Inertial Navigation Unit, IMU)를 두어 구성하였다.
곤돌라에 부착된 카메라는 총 3대로 곤돌라의 측면에 부착된 두 측량용 카메라(s307)는 좌우에 있을 건물의 실제 사진을 얻기 위해서 사용되며, 바닥에 부착된 카메라(s308)는 지상 촬영을 목적으로 한다. GPS안테나와 3대의 카메라, MEMS IMU의 상호 위치는 수치사진측량시스템에서 공간정보로 사용하기 위해 정밀하게 측정하여 3차원적 공간에서 상호간의 거리를 구하였다.
도 5는 GPS/INS 모형항공 촬영시스템을 이용하여 3대의 카메라로부터 지상 및 좌우에 배치된 건물의 영상자료와 공간정보 취득과정을 보여주고 있다. GPS/INS 모형항공 촬영시스템을 이용한 지상 및 건물의 항공촬영 계획 수립(s501)과정에서 촬영 대상들, 영상에서 보이는 건물의 크기와 실제건물의 크기, 촬영축척 또는 촬영될 영상의 공간해상도를 종합적으로 검토하여 촬영할 건물들의 위치, 촬영고도, 중복도를 고려하여 계획을 수립한다.
GPS/INS모형항공 촬영시스템을 촬영장소로 이동하여 이륙한 후(s502), GPS/INS시스템과 송수신시스템을 작동하여 촬영하고 있는 카메라의 3차원 위치정보(x, y, z) 및 3축각 회전요소에 변화에 대한 자세정보(roll, pitch, yaw)를 지상의 원격제어기에서 볼 수 있도록 한다(s503). 원격제어기의 위치좌표와 자세정보를 보면서 촬영 시작위치로 GPS/INS 모형항공 촬영시스템을 이동시킨 후 계획된 촬영경로를 이동하며 해당 촬영 위치 및 자세를 고려하여 계획된 촬영경로를 따라 이동한다(504).
각 지점별 촬영은 도 3에 근거하여 이뤄지며, 매 촬영이 이뤄지는 순간마다 3대의 카메라로부터, 또는 바닥에 고정된 카메라 및 양 측면에 고정된 카메라가 개별적으로 취득되는 순간마다, 영상자료 취득에 사용된 카메라의 3차원 위치정보(x, y,z) 및 3축각 회전요소에 변화에 대한 자세정보(roll, pitch, yaw)를 기록하게 된다(s505). 영상자료 및 공간정보 취득이 완료되면 GPS/INS시스템을 끄고, GPS/INS 모형항공 촬영시스템을 회수하기 편한 장소에 안착시켜 정리하고(s506), 영상자료 및 공간정보는 PC로 다운로드하여(s507) 수치사진측량시스템에서 영상자료와 공간정보를 결합하는 과정(s508)을 거쳐 사진 매핑이 이뤄진 3차원 건물모델을 생성한다(s509).
도 6은 GPS/INS 모형항공 촬영시스템에서 취득된 자료를 이용한 사진 매핑 3차원 건물 모델 생성과정을 보여준다. 항공촬영 및 항공측량이 수행된 사진영상자료 및 공간정보(GPS/INS 자료)를 수치사진측량시스템으로 가져와서(s601), 건물모델을 묘사(drawing)하여(s602) 3차원 건물을 생성하고(s603), 3대의 카메라로부터 취득된 영상자료와 공간정보가 결합된 상황에서 모델의 면들 각각의 위치에 붙어야 할 사진들이 매핑된다. 작업구역 내의 각각의 건물모델들을 동일한 방법으로 작업하여 개개의 건물 모델들을 저장 한 후(s605), 3차원 좌표 공간에 올리면 건물 모델들이 제 위치에 올라온다(s606). 지상을 촬영한 사진영상을 집성한 자료(s607)와 사진 매핑 건물 모델들(s606)을 결합하면 실제 작업지역과 시각적으로 동일한 3차원 가상현실(VR) 수치지도 제작이 완료된다.
본 발명에서, 지상 100m 이하, 예를 들어 30~100m 사이의 고도를 자유롭게 이동하며 지상 및 좌우 건물의 항공촬영 및 항공측량을 수행하는 GPS/INS 모형항공 촬영시스템을 이용한 사진 매핑 3차원 가상현실 수치지도 제작은 지상에서 작업하는 방법과 항공기를 이용하여 촬영하는 두 방법 모두와 비교해 경제적이며 높은 품질의 자료를 얻기 때문에 경제성과 효율성의 양자를 모두 만족시키는 최적의 방법을 제시한다는 점에서 중요한 의미를 갖는다.
이상으로 본 발명 내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는 바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서, 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시양태일뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백할 것이다. 따라서 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항들과 그것들의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.

Claims (3)

  1. 촬영 대상들과, 영상에서 보이는 건물의 크기와, 실제건물의 크기와, 촬영축척 및, 촬영될 영상의 공간해상도를 검토하고, 촬영할 건물들의 위치와, 촬영고도 및, 중복도를 고려하여 촬영계획을 수립하는 제1단계와;
    GPS/INS 모형항공 촬영시스템을 촬영장소로 비행시키는 제2단계와;
    비행중에 상기 모형항공 촬영시스템의 GPS/INS시스템과 송수신시스템을 작동시켜 영상자료를 획득하고, 촬영하고 있는 카메라의 3차원 위치정보(x, y, z) 및 3축각 회전요소에 변화에 대한 자세정보(roll, pitch, yaw)를 지상의 원격 제어기를 통하여 획득하는 제3단계;
    상기 제3단계에서 획득된 원격제어기의 위치정보(x, y, z)와 자세정보(roll, pitch, yaw)를 보면서 촬영 시작위치로 GPS/INS 모형항공 촬영시스템을 이동시킨 후 계획된 촬영경로를 이동하며 촬영을 수행하는 제4단계와;
    상기 수행된 촬영을 통하여 기록된 카메라의 3차원 위치정보(x, y, z) 및 3축각 회전요소에 변화에 대한 자세정보(roll,pitch, yaw)를 수집하고, 영상자료 및 공간정보 취득을 완료하는 제5단계와;
    GPS/INS 모형항공 촬영시스템을 회수 장소에 안착시키고, 영상자료 및 공간정보를 PC로 다운로드하는 제6단계와;
    수치사진측량시스템에서 상기 다운로드된 영상자료와 공간정보를 결합하고, 사진 매핑을 하여 3차원 건물모델을 생성하는 제7단계; 그리고,
    작업구역 내에서 상기 생성된 3차원 건물모델들의 좌표를 저장하고, 저장된 좌표와 사진 매핑 건물 모델들을 결합하여 실제 작업지역과 시각적으로 동일한 3차원 가상현실(VR) 수치지도를 완성하는 제8단계를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 모형항공기와 GPS를 이용한 항공사진 촬영 및 이를 통한 3차원 지형정보 제작방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제3단계에서 3차원 위치정보는,
    GPS위성에서 보내는 전파를 GPS 수신기 안테나에서 수신하여 0과 1로 이산화(discretization)하는 제3-1단계와;
    상기 이산화된 시그널로부터 코드를 추적하여 전파를 발송한 위성정보를 확인하고 수신된 코드로부터 항법에 관련된 데이터를 추출하는 제3-2단계와;
    상기 추출된 데이터에 대하여 위성ID, 코드추적자료 및 항법자료를 이용하여 의사거리추정, 이온층으로 인한 지연 및 상대적(differential) 의사거리 보정, GPS위성 위치와 위성시간오차 계산 및 수신기 위치계산을 수행하는 제3-3단계; 그리고,
    수신기의 액정화면을 통해 측정지점의 위치좌표를 도시하는 제3-4단계를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 모형항공기와 GPS를 이용한 항공사진 촬영 및 이를 통한 3차원 지형정보 제작방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제7단계는,
    항공촬영 및 항공측량이 수행된 사진영상자료 및 공간정보(GPS/INS 자료)를 수치사진측량시스템으로 도입하는 제7-1단계와;
    상기 제7-1단계에서 도입된 사진영상자료 및 공간정보를 토대로 자료건물모델을 묘사(drawing)하여 3차원 건물 모델을 생성하는 제7-2단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 모형항공기와 GPS를 이용한 항공사진 촬영 및 이를 통한 3차원 지형정보 제작방법.
KR1020100002841A 2010-01-12 2010-01-12 모형항공기와 ｇｐｓ를 이용한 항공사진 촬영 및 이를 통한 3차원 지형정보 제작방법 KR20110082904A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100002841A KR20110082904A (ko) 2010-01-12 2010-01-12 모형항공기와 ｇｐｓ를 이용한 항공사진 촬영 및 이를 통한 3차원 지형정보 제작방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100002841A KR20110082904A (ko) 2010-01-12 2010-01-12 모형항공기와 ｇｐｓ를 이용한 항공사진 촬영 및 이를 통한 3차원 지형정보 제작방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20110082904A true KR20110082904A (ko) 2011-07-20

Family

ID=44920736

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020100002841A KR20110082904A (ko) 2010-01-12 2010-01-12 모형항공기와 ｇｐｓ를 이용한 항공사진 촬영 및 이를 통한 3차원 지형정보 제작방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20110082904A (ko)

Cited By (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101223242B1 (ko) * 2012-06-29 2013-01-17 삼부기술 주식회사 지형정보 변화에 따른 영상 이미지의 공간영상 도화 시스템
WO2013177059A1 (en) * 2012-05-22 2013-11-28 Urbach Julian M Portable mobile light stage
KR101348314B1 (ko) * 2013-12-09 2014-01-08 뉴비전엔지니어링(주) 지상물에 대한 지피에스(ｇｐｓ) 위치의 정확성을 향상시킨 수치지도의 실시간 갱신시스템
KR101349254B1 (ko) * 2013-09-05 2014-01-13 새한항업(주) 도화이미지와 지피에스정보가 합성된 수치지도에 적용하는 수치정보 기준점 업데이트 시스템
KR101353613B1 (ko) * 2013-09-05 2014-01-23 네이버시스템(주) 지아이에스 정보 및 기준점 위치 정보 확인을 통한 수치지도 제작 시스템
KR101353608B1 (ko) * 2013-09-30 2014-01-23 공간정보기술 주식회사 수치지형도 갱신을 위한 자동 정위치 편집 시스템의 운용방법
KR101355083B1 (ko) * 2013-08-26 2014-01-27 한국해양개발(주) 지아이에스(ｇｉｓ) 및 기준점 위치정보 확인을 통한 수치지도 제작시스템
KR101362826B1 (ko) * 2013-09-03 2014-02-13 박승철 지형 기준점에 따른 지피에스 좌표 합성 수치지도 제작 시스템
KR101362824B1 (ko) * 2013-09-03 2014-02-13 박승철 지아이에스 및 기준점 위치정보 확인을 통한 수치지도 제작 시스템
KR101441461B1 (ko) * 2014-07-30 2014-11-04 주식회사 지오스토리 Ins 정보와 좌표정보의 속성을 이용한 수치지도 통합 갱신 시스템
KR101492874B1 (ko) * 2014-05-12 2015-02-23 동국지리정보(주) 지아이에스 및 기준점 위치정보 확인을 통한 수치지도 제작 방법을 적용하는 장치
KR101519873B1 (ko) * 2015-02-16 2015-05-14 주식회사 한국지중정보 3차원 하천지형정보 취득 기술 방법이 적용된 하천지형정보 취득장치
KR20170021423A (ko) * 2015-08-17 2017-02-28 전자부품연구원 위성 사진을 이용한 cctv 화면에서의 거리 측정 방법
WO2018186507A1 (ko) * 2017-04-05 2018-10-11 (주)칼리온 가정된 캘리브레이션 모델 없이 측정된 데이터를 이용하여 캘리브레이션을 수행하는 방법 및 상기 방법을 수행하는 3차원 스캐너 캘리브레이션 시스템
KR102013802B1 (ko) 2019-01-30 2019-08-27 대한민국 드론을 이용한 하천 하상 지형 조사 시스템 및 그 구동방법

Cited By (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013177059A1 (en) * 2012-05-22 2013-11-28 Urbach Julian M Portable mobile light stage
US9609284B2 (en) 2012-05-22 2017-03-28 Otoy, Inc. Portable mobile light stage
KR101223242B1 (ko) * 2012-06-29 2013-01-17 삼부기술 주식회사 지형정보 변화에 따른 영상 이미지의 공간영상 도화 시스템
KR101355083B1 (ko) * 2013-08-26 2014-01-27 한국해양개발(주) 지아이에스(ｇｉｓ) 및 기준점 위치정보 확인을 통한 수치지도 제작시스템
KR101362824B1 (ko) * 2013-09-03 2014-02-13 박승철 지아이에스 및 기준점 위치정보 확인을 통한 수치지도 제작 시스템
KR101362826B1 (ko) * 2013-09-03 2014-02-13 박승철 지형 기준점에 따른 지피에스 좌표 합성 수치지도 제작 시스템
KR101353613B1 (ko) * 2013-09-05 2014-01-23 네이버시스템(주) 지아이에스 정보 및 기준점 위치 정보 확인을 통한 수치지도 제작 시스템
KR101349254B1 (ko) * 2013-09-05 2014-01-13 새한항업(주) 도화이미지와 지피에스정보가 합성된 수치지도에 적용하는 수치정보 기준점 업데이트 시스템
KR101353608B1 (ko) * 2013-09-30 2014-01-23 공간정보기술 주식회사 수치지형도 갱신을 위한 자동 정위치 편집 시스템의 운용방법
KR101348314B1 (ko) * 2013-12-09 2014-01-08 뉴비전엔지니어링(주) 지상물에 대한 지피에스(ｇｐｓ) 위치의 정확성을 향상시킨 수치지도의 실시간 갱신시스템
KR101492874B1 (ko) * 2014-05-12 2015-02-23 동국지리정보(주) 지아이에스 및 기준점 위치정보 확인을 통한 수치지도 제작 방법을 적용하는 장치
KR101441461B1 (ko) * 2014-07-30 2014-11-04 주식회사 지오스토리 Ins 정보와 좌표정보의 속성을 이용한 수치지도 통합 갱신 시스템
KR101519873B1 (ko) * 2015-02-16 2015-05-14 주식회사 한국지중정보 3차원 하천지형정보 취득 기술 방법이 적용된 하천지형정보 취득장치
KR20170021423A (ko) * 2015-08-17 2017-02-28 전자부품연구원 위성 사진을 이용한 cctv 화면에서의 거리 측정 방법
WO2018186507A1 (ko) * 2017-04-05 2018-10-11 (주)칼리온 가정된 캘리브레이션 모델 없이 측정된 데이터를 이용하여 캘리브레이션을 수행하는 방법 및 상기 방법을 수행하는 3차원 스캐너 캘리브레이션 시스템
KR102013802B1 (ko) 2019-01-30 2019-08-27 대한민국 드론을 이용한 하천 하상 지형 조사 시스템 및 그 구동방법

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100556103B1 (ko) 자동촬영시스템을 이용한 항공촬영방법
KR20110082904A (ko) 모형항공기와 ｇｐｓ를 이용한 항공사진 촬영 및 이를 통한 3차원 지형정보 제작방법
KR102001728B1 (ko) 스테레오 카메라 드론을 활용한 무기준점 3차원 위치좌표 취득 방법 및 시스템
EP2772725B1 (en) Aerial Photographing System
KR101160454B1 (ko) 무인항공기의 자세 제어를 이용한 3ｄ 공간정보구축 방법
Rinaudo et al. Archaeological site monitoring: UAV photogrammetry can be an answer
WO2018086122A1 (zh) 多路传感数据融合的方法和系统
KR100761011B1 (ko) 카메라형 태양센서를 이용한 관성항법시스템의자세보정장치 및 방법
Kim et al. Feasibility of employing a smartphone as the payload in a photogrammetric UAV system
KR101223242B1 (ko) 지형정보 변화에 따른 영상 이미지의 공간영상 도화 시스템
JP6765512B2 (ja) 飛行経路生成方法、情報処理装置、飛行経路生成システム、プログラム及び記録媒体
CN106017463A (zh) 一种基于定位传感装置的飞行器定位方法
CN206224609U (zh) 用于获取数字城市实景三维建模数据的空地一体化系统
Ahmad et al. Digital aerial imagery of unmanned aerial vehicle for various applications
JP7251474B2 (ja) 情報処理装置、情報処理方法、情報処理プログラム、画像処理装置および画像処理システム
JP2006027331A (ja) 無人飛行体を利用した航空映像情報の収集方法
CN102840852A (zh) 航空摄影图像拾取方法和航空摄影图像拾取装置
CN105910582A (zh) 一种基于gnss/mems定位定向的无地面参考低空三角测量方法
JP6138326B1 (ja) 移動体、移動体の制御方法、移動体を制御するプログラム、制御システム、及び情報処理装置
KR102174827B1 (ko) 지피에스와 아이엔에스를 이용하여 정밀한 이미지를 획득할 수 있는 항공촬영시스템
CN106468547A (zh) 利用多个光学传感器的用于自导飞行器的不依赖全球定位系统（“gps”）的导航系统
KR102075028B1 (ko) 무인기 고속비행 중 정밀위치 영상 획득 장치 및 그를 이용한 정밀위치 획득 방법
CN109477716A (zh) 姿态估计装置、姿态估计方法和观测系统
KR100560699B1 (ko) 모형항공촬영시스템 및 ｇｐｓ/ｉｎｓ 시스템을 이용한3차원 가상현실 수치지도의 제작방법
KR100556104B1 (ko) Ｇｐｓ／ｉｎｓ 비행선을 이용한 항공측량방법

Legal Events

Date Code Title Description
WITN Withdrawal due to no request for examination