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문제 정의
- 이와 같이, 영상 획득에서부터 성과 도출에 이르기까지 많은 번거로운 공정을 거쳐야 하는 3차원 영상 분석과정과는 달리 상대적으로 간소화 된 공정을 체계화하여 시스템화하므로써 보다 효율적으로 대상물의 2차원 도면을 작성하고자 하는 것이 본 연구의 목적이다. 이러한 연구성과는 건축물의 실측사업이나 문화재의 발굴조사 그리고 사고 현장의 조사 등의 여러 분야에 그 활용이
제안 방법
- 1.2차원 수치도면 작성을 위해 단-사진을 이용한 영상획득 및 해석공정의 간소화를 이루었다
- 그리고, 시각적 분석 효과를 높이기 위해 컬러 양화 필름을 사용하여 노출 f/ 16, 셔터속도 1/8초로 적정 노출에 주의하여 영상을 획득하였다. RoUei 6008카메라는 35 mm 필름보다 그 포맷이 크며 사용한 필름이 컬러 양화이기 때문에 컬러 음화를 사용하는 35 mm 카메라의 적정노출보다 2단계 높여 촬영을 하였다. 양화필름은 광원이 약하면 세부내용 (detaDX 잃기 쉽기 때문이다.
- 구축한 단-사진 기하보정 시스템의 수행성을 평가하기 위해, 그림 4와 같은 건축물을 대상물로 선정하고 그 중앙부를 해석 대상면으로 영상 처리하였다.
- 원시 컬러영상의 색상은 41개의 컬러 테이블을 이용하여 색상을 변화시킬 수 있도록 메뉴를 구성하였다. 그리고 히스토그램의 조정을 통해 원시 영상의 명암을 조절할 수 있도록 모듈을 구성하였다. 그림 3은 다양한 컬러 테이블을 통해 영상의 색 조절을 가능하게 하는 윈도우 판넬을 나타낸 것이다.
- 획득한 측정점들의 좌표성과는 해석 대상면을 기준 좌표축으로 설정하여 3차원 좌표 변환을 수행한다. 그리고, 구축한 시스템을 이용하여 워핑 기법별 기하보정의 성과를 비교 . 분석하여 2차원 수치도면 작성의 효율적인 수행 방안을 제시한다.
- 다른 일반 카메라 보다 렌즈의 왜곡이 적고 필름의 포맷(6cmX6cm)이 커서 대상물을 해석하기에 용이한 초점거리 80mm의 RoUei 6008 카메라를 이용하였다. 그리고, 시각적 분석 효과를 높이기 위해 컬러 양화 필름을 사용하여 노출 f/ 16, 셔터속도 1/8초로 적정 노출에 주의하여 영상을 획득하였다. RoUei 6008카메라는 35 mm 필름보다 그 포맷이 크며 사용한 필름이 컬러 양화이기 때문에 컬러 음화를 사용하는 35 mm 카메라의 적정노출보다 2단계 높여 촬영을 하였다.
- 분석하였다. 기준점 선택 모듈을 사용하여 획득한 각 측정점들의 성과를 그림 6과 같이 상응하는 영상점에 마우스를 클릭하여 위치시킨 후, 영상 워핑 및 재배열을 수행하였다.
- 단-사진 영상과 기준점 성과를 이용하여 기하 보정을 수행하고 정상투영의 영상을 생성할 수 있도록, IDL(Interactive Data Language)을 이용한 단사진 기하보정 시스템을 구축하였다. 본 시스템에서 사용한 영상포맷은 .
- 단一사진 기하보정 시스템을 이용하여 해석 대상 면에 여러 워핑 기법을 적용하고 그 결과를 비교 . 분석하였다.
- 사용하였다. 대상면과 평행한 방향으로 측정기기의 우측방향을 X축으로 설정하고 촬영 방향을 N축, 높이방향을 Y축으로 하는 직각좌표계를 설정하였으며 측정기기의 위치를 원점으로 하여 3차원 좌표를 획득하였다. 이는 해석하고자 하는 대상면을 기준면으로 하는 좌표성과로 3차원 변환하여 영상분석을 위한 변환 좌표로 사용하였다.
- 모듈을 구성하였다. 마우스를 이용한 기준점 파일 메뉴를 통해 기준점 파일을 획득할 수 있도록 수행 모듈을 구현하였다. 기준점 선택 모듈은 현장에서 측정한 측정점의 좌표성과를 컴퓨터 모니터상의 상응하는 영상 점에 직접적으로 연계시켜 영상 분석을 가능하게 하므로, 사용자는 영상의 기하보정 결과를 현장에서 즉시 알 수 있다.
- 그리고, 구축한 시스템을 이용하여 워핑 기법별 기하보정의 성과를 비교 . 분석하여 2차원 수치도면 작성의 효율적인 수행 방안을 제시한다. 그림 1은 연구수행 흐름도를 간략하게 나타낸 것이다.
- 된다. 이에, 본 시스템에서는 기본적인 소벨(sobel) 연산자와 로버츠(roberts) 연산자를 이용한 에지검출 모듈을 구성하였다. 이는 자동/반자동 선형화 작업의 효과를 나타내어 정사투영 영상의 도면화 작업에 큰 역할을 할 것으로 사료된다.
- 이에, 본 연구에서는 한 장의 영상과 기준점 성과를 이용하여 정사투영의 영상을 생성할 수 있는 기하보정시스템을 구축한다. 단사진 기하보정에 의해 정사투영의 영상을 생성할 경우 기준점의 활용과 워핑 알고리즘이 중요한 인자로 작용한다.
- 측량기기의 자체 메모리에 저장된 기준점 성과를 asct 파일 형식으로 다운로드할 수 있도록 데이터 인터페이스 모듈을 구성하였다. 마우스를 이용한 기준점 파일 메뉴를 통해 기준점 파일을 획득할 수 있도록 수행 모듈을 구현하였다.
- 특히, 건축물과 같이 해석 대상물이 높을 경우, 많은 측정점들의 위치에 타겟(sheet target)을 부착 . 측정하는 것은 매우 어려운 작업으로 많은 시간과 인력을 요하게 되므로, 이를 보다 효율적으로 수행하기 위해 무-타겟 3차원 측정기를 활용하여 측정점들의 좌표성과를 획득한다. 획득한 측정점들의 좌표성과는 해석 대상면을 기준 좌표축으로 설정하여 3차원 좌표 변환을 수행한다.
- 효율적인 2차원 도면 작성의 수행을 목적으로 10 mX 15 m 정도 크기의 건축물을 촬영하였다. 다른 일반 카메라 보다 렌즈의 왜곡이 적고 필름의 포맷(6cmX6cm)이 커서 대상물을 해석하기에 용이한 초점거리 80mm의 RoUei 6008 카메라를 이용하였다.
대상 데이터
- m 정도 크기의 건축물을 촬영하였다. 다른 일반 카메라 보다 렌즈의 왜곡이 적고 필름의 포맷(6cmX6cm)이 커서 대상물을 해석하기에 용이한 초점거리 80mm의 RoUei 6008 카메라를 이용하였다. 그리고, 시각적 분석 효과를 높이기 위해 컬러 양화 필름을 사용하여 노출 f/ 16, 셔터속도 1/8초로 적정 노출에 주의하여 영상을 획득하였다.
- 획득한 필름 영상은 필름 스캐너 (PhotoScan TD, Intergraph祉)를 이용하여 14pjn로 스캔하였으며, 스캔한 영상의 화소수는 약 4000화소X4000화소이다.
이론/모형
- 다양한 워핑 기법을 적용하여 획득한 정사투영의 영상 중 보정 효과가 가장 양호한 델로니 삼각형 워핑 기법을 이용하여 기하보정한 그림 10의 영상과 좌표성과를 토대로 2차원 도면을 작성하였다. 지형분석 프로그램인 MGE(Modular GIS Environment)에서 제공하는 영상처리 소프트웨어 Image Analyst 모듈을 이용하여 그림 11과 같은 2차원 수치도면을 작성할 수 있었다.
- 사용하는 좌표변환 방정식이다. 본 시스템에서는 영상의 기하보정을 위한 모듈의 하나로 영상 재배열을 위한 최근린보간법 (Nearest Neighbor Interpolation)과 워핑기법으로 RST(Rotation, Scale, Translation) 기법, 1차 다항식 (1st polynomial) 그리고 델로니 삼각형 (Denaunay Triangulation)을 사용하였다. RST 워핑 기법은 식 (1) 과같은 affine 변환식을 이용하여 원시 영상의 좌표들에 대한 새로운 좌표를 계산하여 영상을 재배열하게 된다.
성능/효과
- 2. 여러 워핑 기법을 이용한 단-사진 기하보정 시스템 을 구축하여 수치도면 작성을 보다 용이하게 수행할 수 있었다.
- 3. 워핑 기법별 정사투영 영상의 기하보정 효과를 비 교한 결과, 델로니 삼각형 워핑 기법이 가장 양호한 결 과를 나타내었다.
- 4. 좌표 측정기기와의 실시간 데이터 인터페이스 모듈 의 구축은 기하보정 시스템 활용의 실효성을 증대시켰다. 향후, 도면 작성의 자동화를 위한 다양한 영상 처리 기법을 강화한다면 2차원 수치도면 작성의 효율성을 보 다 향상시킬 수 있을 것으로 기대한다.
- 워핑 기법에 의한 결과와는 달리 그 형상이 바르게변환되었음을 인식할 수 있다. 측량성과에 의한 좌표성과와 비교하여도 그 성과에 큰 오차를 나타내지 않았음을 검증할 수 있었다. 그러나, 심한 기복 변화 양상에 비해 상대적으로 기준점의 성과가 적은 지붕부분에서는 그 형상이 바로 나타나지 않음을 알 수 있었다.
후속연구
- 기복이 없이 편평한 부분의 창문들은 그 형상이 바로 나타난 듯 하나 기복의 변화가 있는 영상의 중앙부분의 창문에는 1차 다항식 워핑 기법이 효력을 미치지 못하였다. 따라서 이러한 기법은 교통사고 조사와 같은 기복이 없는 편평한 지역에 대한 정사투영 영상의 생성에 효율적으로 이용될 수 있을 것으로 사료된다.
- 이에, 본 시스템에서는 기본적인 소벨(sobel) 연산자와 로버츠(roberts) 연산자를 이용한 에지검출 모듈을 구성하였다. 이는 자동/반자동 선형화 작업의 효과를 나타내어 정사투영 영상의 도면화 작업에 큰 역할을 할 것으로 사료된다.
- 이와 같이, 간단한 촬영 방법을 사용하여 획득한 영상의 기하보정을 수행할 수 있는 시스템의 구축은 입체 모델의 도화에 의한 2차원 도면 작성시에 발생하는 많은 애로 사항을 해결해 줄 수 있어, 건축물뿐만 아니라 문화 유적지의 도면화 작업, 사고 처리를 위한 도면화 작업 등 다양한 분야에서 그 활용이 가능할 것으로 기대한다.
- 좌표 측정기기와의 실시간 데이터 인터페이스 모듈 의 구축은 기하보정 시스템 활용의 실효성을 증대시켰다. 향후, 도면 작성의 자동화를 위한 다양한 영상 처리 기법을 강화한다면 2차원 수치도면 작성의 효율성을 보 다 향상시킬 수 있을 것으로 기대한다.
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