KR20220154565A - Method and program for correcting distortion of point cloud data acquired underwater - Google Patents

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Abstract

A method for correcting distortion of point cloud data obtained underwater according to one embodiment of the present invention comprises the steps of: placing a scanner with a camera receiving a light source generating laser light to transmit the light to the outside, and a camera receiving the laser light reflected by an external target underwater, and obtaining underwater point cloud data related to the position of the target placed underwater by using the scanner; optimizing a plurality of geometric parameters included in a preset distortion correction formula; and correcting the underwater point cloud data through a distortion correction equation in which the plurality of geometric parameters are optimized.

Description

수중 취득 점군 데이터 왜곡 보정 방법 및 프로그램{METHOD AND PROGRAM FOR CORRECTING DISTORTION OF POINT CLOUD DATA ACQUIRED UNDERWATER}Underwater acquired point cloud data distortion correction method and program {METHOD AND PROGRAM FOR CORRECTING DISTORTION OF POINT CLOUD DATA ACQUIRED UNDERWATER}

본 발명은 수중 취득 점군 데이터 왜곡 보정 방법 및 프로그램에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 3차원 스캐너를 수중에서 사용하여 얻어진 수중 취득 점군 데이터의 왜곡을 보정하는 수중 취득 점군 데이터 왜곡 보정 방법 및 프로그램에 관한 것이다.The present invention relates to a method and program for correcting distortion of point cloud data acquired underwater, and more particularly, to a method and program for correcting distortion of point cloud data acquired underwater obtained by using a three-dimensional scanner underwater. .

원전 핵심설비 해체 공정 중 방사화 정도가 심한 내부구조물은 수중에서 절단 작업이 수행된다. 내부구조물의 수중 절단 작업에 로봇을 적용하여 안전성과 생산성을 향상하고자 할 경우 로봇에 정확한 작업위치를 지시하기 위해 작업 대상에 대한 3차원 위치 계측은 필수적이다. 이러한 3차원 위치 계측에는 삼각법 기반의 3차원 스캐너가 사용될 필요가 있다.During the nuclear power plant core facility dismantling process, internal structures with a high degree of radiation are cut underwater. In order to improve safety and productivity by applying a robot to the underwater cutting of internal structures, it is essential to measure the 3D position of the work target in order to instruct the robot on the exact working position. A trigonometry-based 3D scanner needs to be used for such 3D location measurement.

그러나 3차원 스캐너를 수중에서 사용할 경우 레이저가 진행하는 경로에서 매질이 변경되고 매질이 변경되는 경계면에서 굴절현상이 발생한다. 따라서 공기중에서 사용될 목적으로 제작된 3차원 스캐너를 통해서는 수중에 위치하는 대상체의 정확한 3차원 위치를 계측하기 어렵다.However, when a 3D scanner is used underwater, the medium changes in the path the laser travels, and refraction occurs at the boundary where the medium changes. Therefore, it is difficult to accurately measure the 3D position of an underwater object using a 3D scanner designed to be used in the air.

한편, 수중용으로 개발된 3차원 스캐너가 존재하지만 아직 그 활용 분야가 적어 공기중에서 사용되는 일반 상용 3차원 스캐너에 비해 성능은 낮으면서 가격은 높은 문제가 있다. 특히 원전 핵심설비 해체 공정에서는 내방사선 성능이 요구되는데, 종래 수중 3차원 스캐너 중에는 이를 만족하는 제품은 아직까지 선보이지 못하고 있는 실정이다.On the other hand, there are 3D scanners developed for underwater use, but their application fields are still small, so there is a problem of low performance and high price compared to general commercial 3D scanners used in the air. In particular, radiation resistance performance is required in the process of dismantling core facilities of nuclear power plants. Among conventional underwater 3D scanners, products that satisfy this requirement have not yet been introduced.

등록특허 제10-1740538호Registered Patent No. 10-1740538

본 발명은 전술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 수중에서 취득되어 형상이 왜곡된 점군의 정확한 3차원 위치를 산출하는 수중 취득 점군 데이터 왜곡 보정 방법 및 프로그램을 제공하는 것이다.The present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art, and an object of the present invention is to provide a method and program for correcting distortion of point cloud data obtained underwater that calculates an accurate 3-dimensional position of a point cloud acquired underwater and distorted in shape. .

본 발명의 일 측면에 따르면, 레이저 광을 생성하여 외부로 발신하는 광원 및 외부의 타겟에 반사된 레이저 광을 수신하는 카메라를 구비하는 스캐너를 수중에 배치하고, 상기 스캐너를 이용하여 수중에 배치된 타겟의 위치와 관련된 수중 점군 데이터를 취득하는 단계; 사전에 설정된 왜곡 보정 계산식에 포함된 복수의 지오메트리 파라메타를 최적화하는 단계 및 상기 수중 점군 데이터를 상기 복수의 지오메트리 파라메타가 최적화된 왜곡 보정 계산식을 통해 보정하는 단계를 포함하는 수중 취득 점군 데이터 왜곡 보정 방법이 제공된다.According to one aspect of the present invention, a scanner having a light source generating and emitting laser light and a camera receiving laser light reflected on an external target is disposed underwater, and the scanner is disposed underwater using the scanner. Acquiring underwater point cloud data related to the position of the target; Optimizing a plurality of geometric parameters included in a preset distortion correction formula, and correcting the underwater point cloud data through a distortion correction formula in which the plurality of geometric parameters are optimized. Provided.

이때, 상기 복수의 지오메트리 파라메타는 매질 변경면과 관련되어 있을 수 있다.In this case, the plurality of geometric parameters may be related to the medium change surface.

또한, 상기 복수의 지오메트리 파라메타는 상기 카메라의 렌즈 시스템의 원점 좌표 기준 상기 광원의 좌표를 포함할 수 있다.Also, the plurality of geometric parameters may include the coordinates of the light source based on the origin coordinates of the lens system of the camera.

또한, 상기 광원에 의해 생성된 레이저 광은 제 1 윈도우를 통과하여 외부로 발신되고, 상기 타겟에 반사된 레이저 광은 제 2 윈도우를 통과하여 상기 카메라에 수신되며, 상기 복수의 지오메트리 파라메타는 상기 제 1 윈도우 및 상기 제 2 윈도우와 관련된 파라메타를 더 포함할 수 있다.In addition, the laser light generated by the light source passes through a first window and is emitted to the outside, the laser light reflected on the target passes through a second window and is received by the camera, and the plurality of geometric parameters are Parameters related to the first window and the second window may be further included.

또한, 상기 제 1 윈도우 및 상기 제 2 윈도우와 관련된 파라메타는 상기 원점에서 상기 제 1 윈도우까지의 거리, 상기 원점에서 상기 제 2 윈도우까지의 거리, 상기 제 1 윈도우의 법선 벡터 및 상기 제 2 윈도우의 법선 벡터를 포함할 수 있다.In addition, parameters related to the first window and the second window may include a distance from the origin to the first window, a distance from the origin to the second window, a normal vector of the first window, and a Can contain normal vectors.

또한, 상기 제 1 윈도우의 법선 벡터는 (txl, tyl, 1)로 정의(여기서, txl는 상기 제 1 윈도우의 법선을 x-z면에 투영했을 때 투영된 벡터와 z축이 이루는 각도의 탄젠트 값이고, tyl은 상기 제 1 윈도우의 법선을 y-z면에 투영했을 때 투영된 벡터와 z축이 이루는 각도의 탄젠트 값을 의미)될 수 있다.In addition, the normal vector of the first window is defined as (t xl , t yl , 1) (where t xl is the angle between the vector projected and the z-axis when the normal of the first window is projected onto the xz plane) It is a tangent value, and t yl may mean a tangent value of an angle between a projected vector and the z-axis when the normal of the first window is projected onto the yz plane.

또한, 상기 제 2 윈도우의 법선 벡터는 (txc, tyc, 1)로 정의(여기서, txc는 상기 제 2 윈도우의 법선을 x-z면에 투영했을 때 투영된 벡터와 z축이 이루는 각도의 탄젠트 값이고, tyc는 상기 제 2 윈도우의 법선을 y-z면에 투영했을 때 투영된 벡터와 z축이 이루는 각도의 탄젠트 값을 의미)될 수 있다.In addition, the normal vector of the second window is defined as (t xc , t yc , 1) (where t xc is the angle between the projected vector and the z-axis when the normal of the second window is projected onto the xz plane) It is a tangent value, and t yc may mean a tangent value of an angle between a projected vector and the z-axis when the normal of the second window is projected onto the yz plane.

또한, 상기 최적화하는 단계는 상기 스캐너의 외형 정보로부터 상기 복수의 지오메트리 파라메타 각각의 초기값을 추정하는 단계를 포함할 수 있다.The optimizing may include estimating an initial value of each of the plurality of geometric parameters from external shape information of the scanner.

또한, 상기 최적화하는 단계는 상기 복수의 지오메트리 파라메타 각각을 상기 초기값을 기준으로 변화시키며 상기 복수의 지오메트리 파라메타 각각에 대해 수정값을 추정하는 단계를 포함할 수 있다.The optimizing may include changing each of the plurality of geometric parameters based on the initial value and estimating a correction value for each of the plurality of geometric parameters.

또한, 상기 수정값을 추정하는 단계에서, 상기 복수의 지오메트리 파라메타 중 임의의 지오메트리 파라메타에 대한 수정값은 해당 지오메트리 파라메타를 제외한 나머지 지오메트리 파라메타를 고정시켜 놓은 상태에서 해당 지오메트리 파라메타만을 변화시키는 과정을 통해 추정될 수 있다.In addition, in the step of estimating the correction value, the correction value for a certain geometric parameter among the plurality of geometric parameters is estimated through a process of changing only the corresponding geometric parameter while the remaining geometric parameters excluding the corresponding geometric parameter are fixed It can be.

또한, 상기 최적화하는 단계는 상기 복수의 지오메트리 파라메타 각각에 대한 수정값을 추정한 상태에서 상기 복수의 지오메트리 파라메타를 동시에 변화시켜가며 오차를 최소화시켜주는 상기 복수의 지오메트리 파라메타 각각의 최적값을 추정하는 단계를 더 포함할 수 있다.In addition, the optimizing step is a step of estimating an optimal value of each of the plurality of geometric parameters that minimizes an error by simultaneously changing the plurality of geometric parameters in a state in which correction values for each of the plurality of geometric parameters are estimated. may further include.

본 발명의 다른 일 측면에 따르면, 레이저 광을 생성하여 외부로 발신하는 광원 및 외부의 타겟에 반사된 레이저 광을 수신하는 카메라를 구비하는 스캐너를 수중에 배치하고, 상기 스캐너를 이용하여 수중에 배치된 타겟의 위치와 관련된 수중 점군 데이터를 취득하는 단계; 사전에 설정된 왜곡 보정 계산식에 포함된 복수의 지오메트리 파라메타를 최적화하는 단계 및 상기 수중 점군 데이터를 상기 복수의 지오메트리 파라메타가 최적화된 왜곡 보정 계산식을 통해 보정하는 단계를 컴퓨터 상에서 실행하도록 매체에 저장된 수중 취득 점군 데이터 왜곡 보정 프로그램이 제공된다.According to another aspect of the present invention, a scanner having a light source generating and emitting laser light and a camera receiving laser light reflected on an external target is disposed underwater, and the scanner is disposed underwater using the scanner. acquiring underwater point cloud data related to the location of the target; An underwater acquisition point cloud stored in a medium to execute on a computer the steps of optimizing a plurality of geometric parameters included in a preset distortion correction formula and correcting the underwater point cloud data through the distortion correction formula in which the plurality of geometric parameters are optimized. A data distortion correction program is provided.

본 발명의 실시예에 따른 수중 취득 점군 데이터 왜곡 보정 방법 및 프로그램에 의하면, 복수의 지오메트리 파라메타를 포함하는 계산식과 최적화 과정을 통해 산출된 복수의 지오메트리 파라메타의 최적값을 이용하여 수중에서 취득된 점군 데이터에 포함된 왜곡이 정확하게 보정될 수 있다. According to the method and program for correcting distortion of point cloud data acquired underwater according to an embodiment of the present invention, point cloud data acquired underwater using the optimal values of a plurality of geometric parameters calculated through a calculation formula including a plurality of geometric parameters and an optimization process The distortion included in can be accurately corrected.

도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 수중 취득 점군 데이터 왜곡 보정 방법의 순서도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 수중 취득 점군 데이터 왜곡 보정 방법에서 점군 데이터의 취득을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 수중에서 취득된 타겟의 스캔이미지를 나타낸 도면이다.
도 4는 수중에서 취득된 스캔 점군을 나타낸 도면이다.
도 5는 복수의 지오메트리 파라메타를 포함하는 왜곡 보정 계산식을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 공기중에서 취득된 타겟의 스캔이미지를 나타낸 도면이다.
도 7은 공기중에서 취득된 스캔 점군을 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 수중 취득 점군 데이터 왜곡 보정 방법에서 최적화하는 단계의 순서도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 수중 취득 점군 데이터 왜곡 보정 방법에 따라 왜곡이 보정된 점군의 이미지의 예를 나타낸 도면이다.1 is a flowchart of a distortion correction method for underwater acquired point cloud data according to an embodiment of the present invention.
2 is a diagram for explaining acquisition of point cloud data in a method for correcting distortion of point cloud data acquired underwater according to an embodiment of the present invention.
3 is a diagram showing a scanned image of a target acquired underwater.
4 is a diagram showing a scanned point cloud acquired underwater.
5 is a diagram for explaining a distortion correction calculation formula including a plurality of geometric parameters.
6 is a diagram showing a scanned image of a target acquired in the air.
7 is a diagram showing a scanned point cloud acquired in air.
8 is a flowchart of an optimization step in a distortion correction method for underwater acquired point cloud data according to an embodiment of the present invention.
9 is a diagram illustrating an example of a point cloud image in which distortion is corrected according to a method for correcting distortion of point cloud data acquired underwater according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 도면에서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, embodiments of the present invention will be described in detail so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. This invention may be embodied in many different forms and is not limited to the embodiments set forth herein. In order to clearly describe the present invention, parts irrelevant to the description are omitted in the drawings, and the same reference numerals are assigned to the same or similar components throughout the specification.

본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 설명하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.In this specification, terms such as "include" or "have" are intended to describe the presence of features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof described in the specification, but one or more other features It should be understood that the presence or addition of numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof is not precluded.

도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 수중 취득 점군 데이터 왜곡 보정 방법의 순서도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 수중 취득 점군 데이터 왜곡 보정 방법에서 점군 데이터의 취득을 설명하기 위한 도면이다.1 is a flowchart of a distortion correction method for underwater acquired point cloud data according to an embodiment of the present invention. 2 is a diagram for explaining acquisition of point cloud data in a method for correcting distortion of point cloud data acquired underwater according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 일 실시예에 따른 수중 취득 점군 데이터 왜곡 보정 방법은 수중에서 취득된 점군 데이터의 왜곡이 복수의 지오메트리 파라메타를 포함하는 계산식과, 최적화 과정을 통해 산출된 복수의 지오메트리 파라메타의 최적값을 이용하여 정확하게 보정될 수 있게 해준다. 이에 따라 본 발명의 일 실시예에 의할 경우 공기중에서 사용될 목적으로 제작된 스캐너를 수중에서 사용할 때, 형상이 왜곡된 점군의 정확한 3차원 위치를 산출하는 것이 가능해진다.A method for correcting distortion of point cloud data obtained underwater according to an embodiment of the present invention uses a calculation formula including a plurality of geometric parameters for the distortion of point cloud data acquired in water and an optimal value of a plurality of geometric parameters calculated through an optimization process This allows it to be accurately calibrated. Accordingly, according to an embodiment of the present invention, when a scanner manufactured for use in air is used underwater, it is possible to calculate an accurate 3-dimensional position of a distorted point cloud.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 수중 취득 점군 데이터 왜곡 보정 방법은, 레이저 광을 생성하여 외부로 발신하는 광원(11) 및 외부의 타겟(30)에 반사된 레이저 광을 수신하는 카메라(12)를 구비하는 스캐너(10)를 수중에 배치하고, 스캐너(10)를 이용하여 수중에 배치된 타겟의 위치와 관련된 수중 점군 데이터를 취득하는 단계(S10), 사전에 설정된 왜곡 보정 계산식에 포함된 복수의 지오메트리 파라메타를 최적화하는 단계(S20) 및 상기 수중 점군 데이터를 상기 복수의 지오메트리 파라메타가 최적화된 왜곡 보정 계산식을 통해 보정하는 단계(S30)를 포함한다.Referring to FIGS. 1 and 2, a method for correcting distortion of point cloud data acquired underwater according to an embodiment of the present invention includes a light source 11 generating and transmitting laser light to the outside and a laser reflected by an external target 30. A step of arranging a scanner 10 having a camera 12 for receiving light in the water and acquiring underwater point cloud data related to the position of a target placed in the water using the scanner 10 (S10). Optimizing a plurality of geometric parameters included in the set distortion correction equation (S20) and correcting the underwater point cloud data through the distortion correction equation in which the plurality of geometric parameters are optimized (S30).

수중 점군 데이터를 취득하는 단계(S10)에서, 스캐너(10)와 타겟(30)은 수중에 배치된다. 이때, 스캐너(10)는 공기중 사용을 전제로 제작된 것으로, 방수 케이스(20)에 의해 수밀성이 확보된 상태에서 수중에 배치될 수 있다.In step S10 of acquiring underwater point cloud data, the scanner 10 and the target 30 are placed underwater. At this time, the scanner 10 is manufactured on the premise of use in the air, and can be placed underwater in a state in which watertightness is secured by the waterproof case 20 .

광원(11)에 의해 생성된 레이저 광은 제 1 윈도우(21)를 통과하여 외부로 발신되고, 타겟(30)에 반사된 레이저 광은 제 2 윈도우(22)를 통과하여 카메라(12)에 수신될 수 있다. 예를 들면, 제 1 윈도우(22) 및 제 2 윈도우(22)는 방수 케이스(20)에서 스캐너(10)가 배치되는 수납공간을 구비하는 본체(23)의 일측면에 배치될 수 있다.The laser light generated by the light source 11 passes through the first window 21 and is emitted to the outside, and the laser light reflected by the target 30 passes through the second window 22 and is received by the camera 12 It can be. For example, the first window 22 and the second window 22 may be disposed on one side of the main body 23 having a storage space in which the scanner 10 is disposed in the waterproof case 20 .

도 3은 수중에서 취득된 타겟의 스캔이미지를 나타낸 도면이다. 도 4는 수중에서 취득된 스캔 점군을 나타낸 도면이다.3 is a diagram showing a scanned image of a target acquired underwater. 4 is a diagram showing a scanned point cloud acquired underwater.

도 3과 도 4를 참조하면, 타겟(30)으로 격자 무늬의 플레이트가 선택되어 있다. 도 3은 스캐너(10)로부터 소정 거리 떨어진 위치에 타겟(30)이 고정된 상태에서 카메라(12)에 의해 얻어진 이미지이며, 도 4는 타겟(30)의 위치를 소정의 범위에서 50㎜ 간격으로 변경해가며 각 위치에서 카메라(12)에 의해 얻어진 타겟(30)의 스캔이미지를 모두 나타낸 것이다.Referring to FIGS. 3 and 4 , a plaid plate is selected as the target 30 . 3 is an image obtained by the camera 12 in a state in which the target 30 is fixed at a position at a predetermined distance from the scanner 10, and FIG. 4 shows the position of the target 30 at intervals of 50 mm in a predetermined range. It shows all the scanned images of the target 30 obtained by the camera 12 at each position while changing.

수중 점군 데이터는 광원(11)에서 생성된 레이저 광이 공기중에서 제 1 윈도우(21)를 통해 수중으로 진행하고, 수중에서 타겟(30)에 반사되어 제 2 윈도우(22)를 통해 공기중으로 진행한 후 카메라(12)에 도달함으로써 얻어진다. 따라서 수중 점군 데이터는 매질이 변경되는 경계면에서 발생하는 굴절현상으로 인한 왜곡을 내포하고 있다.In the underwater point cloud data, the laser light generated by the light source 11 travels underwater through the first window 21 in the air, is reflected by the target 30 in the water, and travels into the air through the second window 22. After reaching the camera 12, it is obtained. Therefore, underwater point cloud data contains distortion due to the refraction phenomenon that occurs at the interface where the medium is changed.

복수의 지오메트리 파라메타를 최적화하는 단계(S20)에서, 사전에 설정된 왜곡 보정 계산식에 포함된 복수의 지오메트리 파라메타를 최적화된다. 여기서, 상기 왜곡 보정 계산식은 수중 점군 데이터에 내포된 왜곡을 제거하기 위한 계산식을 의미한다.In the step of optimizing a plurality of geometric parameters ( S20 ), a plurality of geometric parameters included in a preset distortion correction formula are optimized. Here, the distortion correction formula means a formula for removing distortion included in underwater point cloud data.

일반적으로 3차원 스캐너에서 타겟의 위치와 관련하여 얻어진 점군 데이터의 왜곡을 보정하기 위해서는 해당 스캐너의 데이터 처리 알고리즘, 레이저 광원 위치와 카메라 광학계의 초점거리와 같은 파라메타가 요구된다. 그러나 이러한 정보는 3차원 스캐너 제조사의 노하우로 비공개 사항인 경우가 많다.In general, in order to correct the distortion of point cloud data obtained in relation to the position of a target in a 3D scanner, parameters such as the data processing algorithm of the scanner, the position of the laser light source, and the focal length of the camera optical system are required. However, this information is often a non-public matter due to the know-how of the 3D scanner manufacturer.

그러나 본 발명의 일 실시예는 스캐너의 데이터 처리 알고리즘, 레이저 광원 위치와 카메라 광학계의 초점거리와 같은 파라메타를 블랙박스로 가정하고, 매질 변경 면과 관련된 지오메트리 파라메타를 정의하여 사용한다. 다시 말하면, 상기 왜곡 보정 계산식은 매질 변경면과 관련된 복수의 지오메트리 파라메타를 포함하여 구성될 수 있다.However, an embodiment of the present invention assumes parameters such as a data processing algorithm of a scanner, a position of a laser light source, and a focal length of a camera optical system as a black box, and defines and uses geometry parameters related to a changing surface of a medium. In other words, the distortion correction formula may include a plurality of geometry parameters related to the changing medium surface.

더욱 상세하게, 상기 왜곡 보정 계산식은 상기 복수의 지오메트리 파라메타를 이용한 삼각법 기반의 위치 계산식으로 얻어질 수 있다. 즉, 상기 왜곡 보정 계산식은 스캐너(10)의 내부 알고리즘을 블랙박스로 가정하고 일반적인 삼각법 기반 3차원 위치 계산식에 매질 변경 면을 추가하여 구축될 수 있다. More specifically, the distortion correction formula may be obtained as a position calculation formula based on trigonometry using the plurality of geometric parameters. That is, the distortion correction formula may be constructed by assuming that the internal algorithm of the scanner 10 is a black box and adding a medium change surface to a general trigonometry-based 3D position formula.

도 5를 참조하면, 광원(11)에 의해 생성된 레이저 광은 제 1 윈도우(21)를 통과하여 외부로 발신되고, 타겟(30)에 반사된 레이저 광은 제 2 윈도우(22)를 통과하여 카메라(12)에 수신된다. 그러므로 광원(11)에서 출발한 레이저 광은 제 1 윈도우(21)에 진입하면서 굴절하고 수중으로 나갈 때 굴절하며, 타겟(30)에 반사되어 제 2 윈도우(22)에 진입하면서 굴절하고 다시 공기중으로 진행하면서 굴절하여 총 4번 굴절한다. 따라서 매질 변경면은 제 1 윈도우(21) 및 제 2 윈도우(22)에서 각각 2개씩 정의될 수 있다(이때, Ppc는 감지된 좌표, Pw는 실제 좌표가 될 수 있음).Referring to FIG. 5 , the laser light generated by the light source 11 passes through the first window 21 and is emitted to the outside, and the laser light reflected by the target 30 passes through the second window 22 It is received by the camera 12. Therefore, the laser light departing from the light source 11 is refracted while entering the first window 21, refracted when going out into the water, reflected by the target 30, refracted while entering the second window 22, and then returned to the air. It refracts as it progresses, refracting a total of 4 times. Accordingly, two media changing planes may be defined in each of the first window 21 and the second window 22 (at this time, P pc may be a sensed coordinate and P w may be an actual coordinate).

이러한 사실을 전제로, 본 발명의 일 실시예에서, 상기 복수의 지오메트리 파라메타는 카메라(12)의 렌즈 시스템의 원점 좌표 기준 광원(11)의 좌표, 제 1 윈도우(21) 및 제 2 윈도우(22)와 관련된 파라메타를 포함할 수 있다.Based on this fact, in one embodiment of the present invention, the plurality of geometric parameters are the origin coordinates of the lens system of the camera 12, the coordinates of the reference light source 11, the first window 21 and the second window 22 ) and related parameters.

이때, 제 1 윈도우(21) 및 제 2 윈도우(22)와 관련된 파라메타는 상기 원점에서 제 1 윈도우(21)까지의 거리(dl), 상기 원점에서 제 2 윈도우(22)까지의 거리(dc), 제 1 윈도우(21)의 법선 벡터 및 제 2 윈도우(22)의 법선 벡터를 포함할 수 있다.At this time, the parameters related to the first window 21 and the second window 22 are the distance from the origin to the first window 21 (dl), the distance from the origin to the second window 22 (dc) , the normal vector of the first window 21 and the normal vector of the second window 22 may be included.

제 1 윈도우(21)의 법선 벡터는 (txl, tyl, 1)로 정의(여기서, txl는 상기 제 1 윈도우(21)의 법선을 x-z면에 투영했을 때 투영된 벡터와 z축이 이루는 각도의 탄젠트 값이고, tyl은 제 1 윈도우(21)의 법선을 y-z면에 투영했을 때 투영된 벡터와 z축이 이루는 각도의 탄젠트 값을 의미)될 수 있다.The normal vector of the first window 21 is defined as (t xl , t yl , 1) (where t xl is the vector projected when the normal of the first window 21 is projected onto the xz plane and the z axis It is the tangent value of the angle formed, and t yl means the tangent value of the angle formed by the projected vector and the z-axis when the normal line of the first window 21 is projected onto the yz plane).

또한, 제 2 윈도우(22)의 법선 벡터는 (txc, tyc, 1)로 정의(여기서, txc는 상기 제 2 윈도우(22)의 법선을 x-z면에 투영했을 때 투영된 벡터와 z축이 이루는 각도의 탄젠트 값이고, tyc는 제 2 윈도우(22)의 법선을 y-z면에 투영했을 때 투영된 벡터와 z축이 이루는 각도의 탄젠트 값을 의미)될 수 있다.In addition, the normal vector of the second window 22 is defined as (t xc , t yc , 1) (where t xc is the vector projected when the normal of the second window 22 is projected onto the xz plane and z It is the tangent value of the angle formed by the axis, and t yc means the tangent value of the angle formed by the projected vector and the z-axis when the normal line of the second window 22 is projected onto the yz plane).

정리하면, 본 발명의 일 실시예에서 지오메트리 파라메타는 다음과 같이 정의될 수 있다.In summary, in one embodiment of the present invention, the geometry parameters can be defined as follows.

1) 카메라 렌즈 시스템 원점 좌표 기준 광원 위치: (x, y, z)1) Position of light source relative to camera lens system origin coordinates: (x, y, z)

2) 원점~카메라 관찰창 거리: dc2) Origin-camera observation window distance: dc

3) 광원~광원 관찰창 거리: dl3) Distance between light source and light source observation window: dl

4) 카메라 관찰창 법선 벡터: (txc, tyc, 1)4) Camera observation window normal vector: (t xc , t yc , 1)

txc = tan(θnc), tyc = tan(

Figure pat00001
nc) txc = tan(θ nc ), tyc = tan(
Figure pat00001
nc )

5) 광원 관찰창 법선 벡터: (txl, tyl, 1)5) Light source observation window normal vector: (txl, tyl, 1)

txl = tan(θnl), tyl = tan(

Figure pat00002
nl) txl = tan(θ nl ), tyl = tan(
Figure pat00002
nl )

여기서, θnc 제 2 윈도우(22)의 법선 벡터를 x-z 면에 투영했을 때 투영된 벡터와 z 축이 이루는 각도이고

Figure pat00003
nc는 제 2 윈도우(22)의 법선 벡터를 y-z 면에 투영했을 때 투영된 벡터와 z 축이 이루는 각도이다. 또한, θnl은 제 1 윈도우(21)의 법선 벡터를 x-z 면에 투영했을 때 투영된 벡터와 z 축이 이루는 각도이고
Figure pat00004
nl은 제 1 윈도우(21)의 법선 벡터를 y-z 면에 투영했을 때 투영된 벡터와 z 축이 이루는 각도이다.Here, θ nc is the angle formed by the projected vector and the z-axis when the normal vector of the second window 22 is projected onto the xz plane,
Figure pat00003
nc is an angle between the projected vector and the z axis when the normal vector of the second window 22 is projected onto the yz plane. Also, θ nl is When the normal vector of the first window 21 is projected onto the xz plane, the angle formed by the projected vector and the z axis is
Figure pat00004
nl is an angle between the projected vector and the z axis when the normal vector of the first window 21 is projected onto the yz plane.

도 5에는 위와 같이 정의되는 지오메트리 파라메타를 이용하여, 카메라 측에 설치된 제 2 윈도우(22)의 내측면(매질이 공기에서 유리로 변경)(Glass Plane_camera), 카메라(12) 측에 설치된 제 2 윈도우(22)의 외측면(매질이 유리에서 물로 변경)(Water Plane_camera), 광원(11) 측에 설치된 제 1 윈도우(21)의 내측면(매질이 공기에서 유리로 변경)(Glass Plane_laser), 광원(11) 측에 설치된 제1 윈도우(21)의 외측면(매질이 유리에서 물로 변경)(Water Plane_laser) 각각에 대해 도출된 왜곡 보정 계산식이 나타나 있다.In Figure 5, using the geometric parameters defined as above, the inner surface of the second window 22 installed on the camera side (the medium is changed from air to glass) (Glass Plane_camera), the second window installed on the camera 12 side (22) (medium changed from glass to water) (Water Plane_camera), the inner surface of the first window 21 installed on the light source 11 side (medium changed from air to glass) (Glass Plane_laser), light source (11) The distortion correction calculation formula derived for each outer surface of the first window 21 installed on the side (the medium is changed from glass to water) (Water Plane_laser) is shown.

제 1 윈도우(21)의 두께가 균일하다고 가정하면 제 1 윈도우(21)의 내측면 및 외측면은 각각 평행하므로 계수 A,B,C(평면의 노멀 벡터)는 같고 D가 제 1 윈도우(21)의 두께 만큼 달라지게 된다. 마찬가지로 제 2 윈도우(22)의 두께가 균일하다고 가정하면 제 2 윈도우(22)의 내측면 및 외측면은 각각 평행하므로 계수 A,B,C(평면의 노멀 벡터)는 같고 D가 제 2 윈도우(22)의 두께 만큼 달라지게 된다.Assuming that the thickness of the first window 21 is uniform, since the inner and outer surfaces of the first window 21 are parallel, the coefficients A, B, and C (normal vectors of the plane) are the same, and D is the first window 21 ) will vary by the thickness of Likewise, assuming that the thickness of the second window 22 is uniform, since the inner and outer surfaces of the second window 22 are parallel, the coefficients A, B, and C (normal vectors of the plane) are the same, and D is the second window ( 22) will vary as much as the thickness.

한편, 제 2 윈도우(22)의 내측면에서 이상적인 θ값은 0도이고, 제 1 윈도우(21)의 내측면에서 이상적인 θ값은 18.8 도가 될 수 있다. 또한, 제 2 윈도우(22)의 내측면 및 제 1 윈도우(21)의 내측면에서 이상적인

Figure pat00005
값은 0도가 될 수 있다.Meanwhile, an ideal θ value on the inner surface of the second window 22 may be 0 degrees, and an ideal θ value on the inner surface of the first window 21 may be 18.8 degrees. In addition, on the inner surface of the second window 22 and the inner surface of the first window 21, the ideal
Figure pat00005
The value can be 0 degrees.

이와 같이 정의된 복수의 지오메트리 파라메타를 포함하는 왜곡 보정 계산식을 통해 상기 수중 점군 데이터의 왜곡을 보정하기 위해서는 상기 복수의 지오메트리 파라메타를 최적화할 필요가 있다.In order to correct the distortion of the underwater point cloud data through the distortion correction formula including the plurality of geometric parameters defined as described above, it is necessary to optimize the plurality of geometric parameters.

상기 복수의 지오메트리 파라메타의 최적화를 위해 공기중에 취득된 스캔이미지가 비교 데이터로 사용될 수 있다. 즉, 레이저 광을 생성하여 외부로 발신하는 광원(11) 및 외부의 타겟(30)에 반사된 레이저 광을 수신하는 카메라(12)를 구비하는 스캐너(10)를 공기중에 배치하고, 스캐너(10)를 이용하여 공기중에 배치된 타겟의 위치와 관련된 수중 점군 데이터를 취득하여 활용될 수 있다.For optimization of the plurality of geometric parameters, scan images obtained in the air may be used as comparison data. That is, a scanner 10 having a light source 11 generating and transmitting laser light to the outside and a camera 12 receiving laser light reflected by an external target 30 is disposed in the air, and the scanner 10 ) can be used to obtain and utilize underwater point cloud data related to the position of the target placed in the air.

도 6은 공기중에서 취득된 타겟의 스캔이미지를 나타낸 도면이다. 또한, 도 7은 공기중에서 취득된 스캔 점군을 나타낸 도면이다.6 is a diagram showing a scanned image of a target acquired in the air. 7 is a diagram showing a scanned point cloud acquired in the air.

도 6과 도 7을 참조하면, 타겟(30)으로 격자 무늬의 플레이트가 선택되어 있다. 도 6은 스캐너(10)로부터 소정 거리 떨어진 위치에 타겟(30)이 고정된 상태에서 카메라(12)에 의해 얻어진 이미지이며, 도 7은 타겟(30)의 위치를 소정의 범위에서 50㎜ 간격으로 변경해가며 각 위치에서 카메라(12)에 의해 얻어진 타겟(30)의 스캔이미지를 모두 나타낸 것이다.Referring to FIGS. 6 and 7 , a grid patterned plate is selected as the target 30 . 6 is an image obtained by the camera 12 in a state in which the target 30 is fixed at a position at a predetermined distance from the scanner 10, and FIG. 7 shows the position of the target 30 at intervals of 50 mm in a predetermined range. It shows all the scanned images of the target 30 obtained by the camera 12 at each position while changing.

도 8을 참조하면, 최적화하는 단계(S20)는 스캐너(10)의 외형 정보로부터 상기 복수의 지오메트리 파라메타 각각의 초기값을 추정하는 단계(S21), 상기 복수의 지오메트리 파라메타 각각을 상기 초기값을 기준으로 변화시키며 상기 복수의 지오메트리 파라메타 각각에 대해 수정값을 추정하는 단계(S22) 및 상기 복수의 지오메트리 파라메타 각각에 대한 수정값을 추정한 상태에서 상기 복수의 지오메트리 파라메타를 동시에 변화시켜가며 오차를 최소화시켜주는 상기 복수의 지오메트리 파라메타 각각의 최적값을 추정하는 단계(S23)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 8 , the optimizing step (S20) is a step (S21) of estimating the initial value of each of the plurality of geometric parameters from the external shape information of the scanner 10, and each of the plurality of geometric parameters is based on the initial value , and estimating a correction value for each of the plurality of geometric parameters (S22), and simultaneously changing the plurality of geometric parameters while estimating the correction value for each of the plurality of geometric parameters, thereby minimizing the error Note may include estimating an optimal value of each of the plurality of geometric parameters (S23).

초기값을 추정하는 단계(S21)에서, 상기 복수의 지오메트리 파라메타 각각의 초기값은 스캐너(10)의 외형 정보로부터 추정될 수 있다. 예를 들면, 상기 외형 정보는 스캐너(10)의 제조사에서 제공하는 초점거리 등의 정보가 될 수 있다.In the step of estimating the initial value (S21), the initial value of each of the plurality of geometric parameters may be estimated from external shape information of the scanner 10. For example, the external information may be information such as a focal length provided by a manufacturer of the scanner 10 .

수정값을 추정하는 단계(S22)에서 상기 복수의 지오메트리 파라메타 각각에 대해 수정값은 상기 복수의 지오메트리 파라메타 각각을 상기 초기값을 기준으로 변화시키며 추정될 수 있다. 더욱 상세하게, 상기 복수의 지오메트리 파라메타 중 임의의 지오메트리 파라메타에 대한 수정값은 해당 지오메트리 파라메타를 제외한 나머지 지오메트리 파라메타를 고정시켜 놓은 상태에서 해당 지오메트리 파라메타만을 변화시키는 과정을 통해 추정될 수 있다.In the step of estimating the correction value (S22), the correction value for each of the plurality of geometric parameters may be estimated by changing each of the plurality of geometric parameters based on the initial value. More specifically, the correction value for a certain geometric parameter among the plurality of geometric parameters can be estimated through a process of changing only the corresponding geometric parameter in a state in which the other geometric parameters excluding the corresponding geometric parameter are fixed.

최적값을 추정하는 단계(S23)에서, 상기 복수의 지오메트리 파라메타 각각의 최적값은 상기 복수의 지오메트리 파라메타 각각에 대한 수정값을 추정한 상태에서 상기 복수의 지오메트리 파라메타를 동시에 변화시켜가며 오차를 최소화시키는 과정을 통해 추정될 수 있다.In the step of estimating the optimal value (S23), the optimal value of each of the plurality of geometric parameters is minimized by simultaneously changing the plurality of geometric parameters while estimating the correction value for each of the plurality of geometric parameters can be estimated through the process.

정리하면, 본 발명의 일 실시예에서, 상기 복수의 지오메트리 파라메타의 최적값은 스캐너(10)의 외형 정보로부터 초기값을 추정한 후, 각 지오메트리 파라메타를 넓은 범위에서 1개씩 변화시키면서 오차를 최소화시키는 값을 추정하여 수정값을 추정한 다음, 추정된 수정값에서 출발하여 복수의 지오메트리 파라메타를 동시에 변화시켜 오차를 최소화시키는 과정을 통해 산출될 수 있다.In summary, in one embodiment of the present invention, the optimal value of the plurality of geometric parameters is obtained by estimating the initial value from the external shape information of the scanner 10, and then changing each geometric parameter one by one in a wide range while minimizing the error. It may be calculated through a process of estimating a correction value by estimating a value and then simultaneously changing a plurality of geometric parameters starting from the estimated correction value to minimize an error.

보정하는 단계(S30)에서, 상기 수중 점군 데이터는 상기 복수의 지오메트리 파라메타가 최적화된 왜곡 보정 계산식을 통해 보정될 수 있다. 앞서 살펴본 바와 같은 단계를 통해 상기 왜곡 보정 계산식에 포함된 복수의 지오메트리 파라메타가 최적화되면, 상기 왜곡 보정 계산식을 통해 수중 점군 데이터에 포함된 왜곡을 보정할 수 있다.In the correcting step (S30), the underwater point cloud data may be corrected through a distortion correction formula optimized for the plurality of geometric parameters. When the plurality of geometric parameters included in the distortion correction formula are optimized through the steps described above, the distortion included in the underwater point cloud data can be corrected through the distortion correction formula.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 수중 취득 점군 데이터 왜곡 보정 방법에 따라 왜곡이 보정된 점군의 이미지를 나타낸 도면이다. 도 9에 나타난 이미지는 타겟(30)이 소정의 위치에 있을 때 얻어진 수중 점군 데이터를 보정하여 얻어진 결과를 나타낸 것이다.9 is a diagram illustrating an image of a point cloud in which distortion is corrected according to a method for correcting distortion of point cloud data acquired underwater according to an embodiment of the present invention. The image shown in FIG. 9 shows the result obtained by correcting the underwater point cloud data obtained when the target 30 is in a predetermined position.

본 발명의 일 실시예에 따른 수중 취득 점군 데이터 왜곡 보정 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 즉, 본 발명은 수중 취득 점군 데이터 왜곡 보정 프로그램을 함께 제공한다.A method for correcting distortion of point cloud data obtained in water according to an embodiment of the present invention may be implemented in the form of program instructions that can be executed through various computer means and recorded in a computer readable medium. That is, the present invention provides an underwater acquisition point cloud data distortion correction program.

본 발명의 일 실시예에 따른 수중 취득 점군 데이터 왜곡 보정 프로그램은, 레이저 광을 생성하여 외부로 발신하는 광원(11) 및 외부의 타겟(30)에 반사된 레이저 광을 수신하는 카메라(12)를 구비하는 스캐너(10)를 수중에 배치하고, 스캐너(10)를 이용하여 수중에 배치된 타겟(30)의 위치와 관련된 수중 점군 데이터를 취득하는 단계(S10), 사전에 설정된 왜곡 보정 계산식에 포함된 복수의 지오메트리 파라메타를 최적화하는 단계(S20) 및 상기 수중 점군 데이터를 상기 복수의 지오메트리 파라메타가 최적화된 왜곡 보정 계산식을 통해 보정하는 단계(S30)를 컴퓨터 상에서 실행하도록 매체에 저장된다.An underwater acquisition point cloud data distortion correction program according to an embodiment of the present invention includes a light source 11 generating and transmitting laser light to the outside and a camera 12 receiving laser light reflected by an external target 30. A step of arranging the scanner 10 provided in the water and acquiring underwater point cloud data related to the position of the target 30 placed in the water by using the scanner 10 (S10), which is included in a preset distortion correction calculation formula. The step of optimizing the plurality of geometric parameters (S20) and the step of correcting the underwater point cloud data through a distortion correction calculation formula in which the plurality of geometric parameters are optimized (S30) are stored in a medium so as to be executed on a computer.

취득하는 단계(S10), 최적화하는 단계(S20) 및 보정하는 단계(S30)는 본 발명의 일 실시예에 따른 수중 취득 점군 데이터 왜곡 보정 방법과 관련하여 살펴본 바와 같다.Acquiring (S10), optimizing (S20), and correcting (S30) are the same as those described in relation to the underwater acquired point cloud data distortion correction method according to an embodiment of the present invention.

한편, 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령 및 데이터 구조 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다. 예를 들면, 컴퓨터 판독 가능 기록 매체는 하드 디스크와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 될 수 있다.Meanwhile, the computer readable medium may include any one or more of program instructions and data structures. For example, computer-readable recording media include magnetic media such as hard disks, optical media such as CD-ROMs and DVDs, and magneto-optical media such as floptical disks. magneto-optical media), flash memory, and the like, hardware devices specially configured to store and execute program instructions.

본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시예에 의해 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있을 것이다. 그러나 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.Although one embodiment of the present invention has been described, the spirit of the present invention is not limited by the embodiments presented herein, and those skilled in the art who understand the spirit of the present invention, within the scope of the same spirit, the addition of components, Other embodiments may be easily suggested by changes, deletions, additions, and the like. However, it will be said that this is also within the scope of the present invention.

10: 스캐너
11: 광원 12: 카메라
20: 방수 케이스
21: 제 1 윈도우 22: 제 2 윈도우
30: 타겟 10: Scanner
11: light source 12: camera
20: waterproof case
21: first window 22: second window
30: target

Claims (12)

레이저 광을 생성하여 외부로 발신하는 광원 및 외부의 타겟에 반사된 레이저 광을 수신하는 카메라를 구비하는 스캐너를 수중에 배치하고, 상기 스캐너를 이용하여 수중에 배치된 타겟의 위치와 관련된 수중 점군 데이터를 취득하는 단계;
사전에 설정된 왜곡 보정 계산식에 포함된 복수의 지오메트리 파라메타를 최적화하는 단계 및
상기 수중 점군 데이터를 상기 복수의 지오메트리 파라메타가 최적화된 왜곡 보정 계산식을 통해 보정하는 단계를 포함하는 수중 취득 점군 데이터 왜곡 보정 방법.A scanner having a light source generating and transmitting laser light and a camera receiving the laser light reflected by an external target is disposed in the water, and underwater point cloud data related to the position of the target placed in the water is obtained by using the scanner. Acquiring;
optimizing a plurality of geometric parameters included in a preset distortion correction formula; and
and correcting the underwater point cloud data through a distortion correction formula in which the plurality of geometric parameters are optimized. 제 1 항에 있어서,
상기 복수의 지오메트리 파라메타는 매질 변경면과 관련되어 있는 수중 취득 점군 데이터 왜곡 보정 방법.According to claim 1,
Wherein the plurality of geometric parameters are related to the changing medium surface. 제 2 항에 있어서,
상기 복수의 지오메트리 파라메타는 상기 카메라의 렌즈 시스템의 원점 좌표 기준 상기 광원의 좌표를 포함하는 수중 취득 점군 데이터 왜곡 보정 방법.According to claim 2,
The plurality of geometric parameters include the coordinates of the light source based on the coordinates of the origin of the lens system of the camera. 제 3 항에 있어서,
상기 광원에 의해 생성된 레이저 광은 제 1 윈도우를 통과하여 외부로 발신되고, 상기 타겟에 반사된 레이저 광은 제 2 윈도우를 통과하여 상기 카메라에 수신되며,
상기 복수의 지오메트리 파라메타는 상기 제 1 윈도우 및 상기 제 2 윈도우와 관련된 파라메타를 더 포함하는 수중 취득 점군 데이터 왜곡 보정 방법.According to claim 3,
The laser light generated by the light source passes through a first window and is emitted to the outside, and the laser light reflected by the target passes through a second window and is received by the camera;
The plurality of geometric parameters further include parameters related to the first window and the second window. 제 4 항에 있어서,
상기 제 1 윈도우 및 상기 제 2 윈도우와 관련된 파라메타는 상기 원점에서 상기 제 1 윈도우까지의 거리, 상기 원점에서 상기 제 2 윈도우까지의 거리, 상기 제 1 윈도우의 법선 벡터 및 상기 제 2 윈도우의 법선 벡터를 포함하는 수중 취득 점군 데이터 왜곡 보정 방법.According to claim 4,
Parameters related to the first window and the second window include a distance from the origin to the first window, a distance from the origin to the second window, a normal vector of the first window, and a normal vector of the second window. A method for correcting distortion of underwater acquired point cloud data comprising a. 제 5 항에 있어서,
상기 제 1 윈도우의 법선 벡터는 (txl, tyl, 1)로 정의(여기서, txl는 상기 제 1 윈도우의 법선을 x-z면에 투영했을 때 투영된 벡터와 z축이 이루는 각도의 탄젠트 값이고, tyl은 상기 제 1 윈도우의 법선을 y-z면에 투영했을 때 투영된 벡터와 z축이 이루는 각도의 탄젠트 값을 의미)되는 수중 취득 점군 데이터 왜곡 보정 방법.According to claim 5,
The normal vector of the first window is defined as (t xl , t yl , 1) (where t xl is the tangent value of the angle between the projected vector and the z-axis when the normal of the first window is projected onto the xz plane) , wherein t yl denotes the tangent value of the angle between the projected vector and the z axis when the normal of the first window is projected onto the yz plane). 제 5 항에 있어서,
상기 제 2 윈도우의 법선 벡터는 (txc, tyc, 1)로 정의(여기서, txc는 상기 제 2 윈도우의 법선을 x-z면에 투영했을 때 투영된 벡터와 z축이 이루는 각도의 탄젠트 값이고, tyc는 상기 제 2 윈도우의 법선을 y-z면에 투영했을 때 투영된 벡터와 z축이 이루는 각도의 탄젠트 값을 의미)되는 수중 취득 점군 데이터 왜곡 보정 방법.According to claim 5,
The normal vector of the second window is defined as (t xc , t yc , 1) (where t xc is the tangent value of the angle formed by the projected vector and the z-axis when the normal of the second window is projected onto the xz plane) , wherein t yc denotes the tangent value of an angle between the projected vector and the z axis when the normal of the second window is projected onto the yz plane). 제 5 항에 있어서,
상기 최적화하는 단계는 상기 스캐너의 외형 정보로부터 상기 복수의 지오메트리 파라메타 각각의 초기값을 추정하는 단계를 포함하는 수중 취득 점군 데이터 왜곡 보정 방법.According to claim 5,
The optimizing step includes estimating an initial value of each of the plurality of geometric parameters from external shape information of the scanner. 제 8 항에 있어서,
상기 최적화하는 단계는 상기 복수의 지오메트리 파라메타 각각을 상기 초기값을 기준으로 변화시키며 상기 복수의 지오메트리 파라메타 각각에 대해 수정값을 추정하는 단계를 포함하는 수중 취득 점군 데이터 왜곡 보정 방법.According to claim 8,
The optimizing step includes changing each of the plurality of geometric parameters based on the initial value and estimating a correction value for each of the plurality of geometric parameters. 제 9 항에 있어서,
상기 수정값을 추정하는 단계에서, 상기 복수의 지오메트리 파라메타 중 임의의 지오메트리 파라메타에 대한 수정값은 해당 지오메트리 파라메타를 제외한 나머지 지오메트리 파라메타를 고정시켜 놓은 상태에서 해당 지오메트리 파라메타만을 변화시키는 과정을 통해 추정되는 수중 취득 점군 데이터 왜곡 보정 방법.According to claim 9,
In the step of estimating the correction value, the correction value for any geometric parameter among the plurality of geometric parameters is estimated through the process of changing only the corresponding geometric parameter while fixing the other geometric parameters except for the corresponding geometric parameter Acquired point cloud data distortion correction method. 제 10 항에 있어서,
상기 최적화하는 단계는 상기 복수의 지오메트리 파라메타 각각에 대한 수정값을 추정한 상태에서 상기 복수의 지오메트리 파라메타를 동시에 변화시켜가며 오차를 최소화시켜주는 상기 복수의 지오메트리 파라메타 각각의 최적값을 추정하는 단계를 더 포함하는 수중 취득 점군 데이터 왜곡 보정 방법.According to claim 10,
The optimizing step further includes estimating an optimal value of each of the plurality of geometric parameters that minimizes an error by simultaneously changing the plurality of geometric parameters in a state in which correction values for each of the plurality of geometric parameters are estimated. A method for correcting distortion of underwater acquired point cloud data comprising: 레이저 광을 생성하여 외부로 발신하는 광원 및 외부의 타겟에 반사된 레이저 광을 수신하는 카메라를 구비하는 스캐너를 수중에 배치하고, 상기 스캐너를 이용하여 수중에 배치된 타겟의 위치와 관련된 수중 점군 데이터를 취득하는 단계;
사전에 설정된 왜곡 보정 계산식에 포함된 복수의 지오메트리 파라메타를 최적화하는 단계 및
상기 수중 점군 데이터를 상기 복수의 지오메트리 파라메타가 최적화된 왜곡 보정 계산식을 통해 보정하는 단계를 컴퓨터 상에서 실행하도록 매체에 저장된 수중 취득 점군 데이터 왜곡 보정 프로그램.A scanner having a light source generating and transmitting laser light and a camera receiving the laser light reflected by an external target is disposed in the water, and underwater point cloud data related to the position of the target placed in the water is obtained by using the scanner. Acquiring;
optimizing a plurality of geometric parameters included in a preset distortion correction formula; and
An underwater acquisition point cloud data distortion correction program stored in a medium to execute on a computer the step of correcting the underwater point cloud data through a distortion correction calculation formula in which the plurality of geometric parameters are optimized.
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