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[국내논문] 모바일 매핑 시스템의 GEO 로컬라이제이션
The GEO-Localization of a Mobile Mapping System 원문보기

한국측량학회지 = Journal of the Korean Society of Surveying, Geodesy, Photogrammetry and Cartography, v.27 no.5, 2009년, pp.555 - 563  

전재춘 (EARTHMINE INC)

초록
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모바일 매핑 시스템 또는 로봇이 GPS (Global Positioning System)와 다중 스테레오 카메라만 탑재 할 경우, V-SLAM(Vision based Simultaneous Localization And Mapping)에 의한 카메라 외부표정과 3차원 데이터를 GIS데이터와 연계 또는 카메라 외부표정의 누적에러를 제거하기 위해 극부 카메라 좌표계에서 GPS (Global Positioning System) 좌표계로 변환이 필요로 한다. 이 요구사항을 만족시키기 위해, 본 논문은 GPS와 V-SLAM에 의한 3쌍의 카메라의 위치를 이용하여 GPS좌표계에서 카메라 자세를 계산하는 새로운 방법을 제안하였다. 제안한 방법은 간단한 4단계로 구성되어 있다; 1)각 3개의 카메라 위치에 기반한 두 평면 법선벡터가 병렬이되도록 하는 사원수 (quaternion)를 계산한다, 2) 계산된 사원수를 통하여 V-SLAM에 의한 3개의 카메라 위치를 변환한다, 3) 변환된 위치에서 두번째 또는 세번째 점이 GPS에 의한 점과 일치하도록 하는 두번째 사원수를 계산한다, 4)두 사원수의 곱을 통하여 최종 사원수 결정한다. 최종 사원수는 극부 카메라 좌표계에서 GPS좌표계로 변환할 수 있다. 추가적으로, 촬영된 물체 위치에서 카메라를 보는 시야각을 기반으로 물체의 3차원좌표 갱신방법을 제안하였다. 본 논문은 제안한 방법을 시뮬레이션과 실험을 통하여 증명하였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

When a mobile mapping system or a robot is equipped with only a GPS (Global Positioning System) and multiple stereo camera system, a transformation from a local camera coordinate system to GPS coordinate system is required to link camera poses and 3D data by V-SLAM (Vision based Simultaneous Localiz...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • GPS좌표계 변환이 필요하다. 본 논문은 GPS와 V- SLAM에 의한 3쌍의 카메라 위치점을 이용한 좌표변환 방법을 제안하였다. 이 3쌍에서 영상간의 거리는 근접 거리가 될 수도 있고, 원거리일 수도 있다.
  • 본 논문은 RTK GPS와 V-SLAM을 통하여 계산된 3쌍의 카메라 외부표정을 이용하여 GPS 좌표계에서 카메라 자세를 계산하는 방법을 제안했다. 제안한 방법은 각 3 쌍을 기반한 두 평면의 법선벡터가 병렬이 되도록 하는 사원 수와 3쌍의 카메라 위치가 공간상에서 일치되도록 하는 사원수를 곱하여 최종 사원수를 계산 하는 것이다.
  • 하지만, 50m 이상의 물체의 정밀도가 떨어지는 단점이있으며, RTK (Real Time BLinematic) GPS/IMU (Inertial Measuring Unit)에 로컬라이제이션을 의존하고 있기 때문에 GPS 수신 불능지역과 수신 불량지역에서는 3차원 파노라마 간의 중첩오차가 발생하는 문제가 있다. 논문은 건물 내와 같이 GPS 수신불능 지역과 수신 불량지역에서 모바일 매핑 시스템의 로컬라이제이션을 하기위한 것이며, 모바일 매핑 시스템에 탑재된 GPS와 다중스테레오 카메라만을 이용하여 모바일 매핑 시스템 로컬라이제이션을 위한 것이다.
  • 촬영간격이 먼 거리의 경우, 하나의 근접한 물체가 여러 영상 프레임에서 촬영되지 않고 두 영상 프레임 또는 세개의 영상 프레임만 촬영되기 때문에 사후 확률 방법 적용이 용이하지 않다. 본 논문은 물체 위치를 중심으로 스테레오 카메라 시스템을 봐라보는 시각 θ로 융합하여 물체의 3차원 좌표를 추정하는 방법을 제안 하였다.
  • 본 저자가 개발한 카메라 모델 (전재춘, 2008; 전재춘과 Sastry, 2008, 2007)에 기반한 V-SLAM (Vision based Simultaneous Localization And Mapping) (Se 외 2인, 2005) 을 통하여 계산된 카메라 외부표정과 SIFT (Scale Invariant Feature Transform) 특징점 (Lowe, 2004)의 3 차원데이터를 GPS 좌표계로 변환 하기 위해서, 본 논문은 영상 촬영시 동시에 GPS데이터가 수신된 3쌍의 영상을 선택 후, GPS와 V-SLAM에 의한 각 3개의 카메라 위치 기반한 두 평면을 병렬이 되도록 하는 회전과 두평면이 일치 하도록 하는 회전을 통하여 좌표계 변환을 수행 하는 것이다. 각 회전은 사원수(Qumtemion)로 표현할 수 있으며 (Hamilton, 1844), 두 사원수의 곱에 의한 최종 사원 수는 직접적으로 극부 카메라 좌표계에서 GPS좌표계로 변환하는 인자이다.
  • 본장은 본 논문에서 사용된 V-SLAM기반 모바일 매핑시스템의 로컬라이제이션에 대해 소개한다.

가설 설정

  • 그림 3(d)와 같이 일차적으로 GPS와 V-SLAM에 의한 각 3 점을 기반으로 평면 방정식을 만든다. 그림 3(e) 각 평면의 법선벡터의 일치화는사원수를 이용한다. 사원수q1는 두 법선벡터 iiG와 nC의 내적식 cos(nG .
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참고문헌 (17)

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