문제 정의

• 후)10km 미만인">10km미만인 시스템의 경우 mini- UAV로 분류될 수 있다. 본 연구에서는 UAV 시장조사를 통해 mini-UAV의 조건을 만족하는 중저가 근접(Close-range) 무인 헬기를 platform으로 채택하고자 한다. 대부분의 mini-UAV 시스템은 사전에 지정된 비행경로대로 자동 비행이 가능하고 원격으로 후)영상georeferencing에">영상 georeferencing에 전파한다. 본 연구에서는 중저가의 UAV platform에 저가 GPS/MEMS IMU, 중저가 디지털 카메라를 탑재한 모니터링 시스템을 설계하여 이로부터 획득되는 영상을 GCP 없이 AT(Aerial Triangulation)를 이용하여 georeferencing할 때 기대되는 정확도를 확인하고자 한다. 이를 위해 시스템 설계를 통해 도출된 센서 사양에 부합하는 본 연구에서는 지상기준점 없이 AT를 수행하여 위치/자세 정보를 보정하고자 한다. 따라서 기준점이 없이 식(6)의 rank deficiency를 제거하기 위해 GPS/MEMS IMU 데이터를 이용하여 중저가의 mini-UAV에 저가 GPS/MEMS IMU, 중급의 디지털 카메라를 탑재하여 이로부터 획득되는 위치/자세 정보를 aerial triangulation으로 보정하여 영상을 georeferencing해봄으로써 중저가 시스템의 이용가능성을 검증하는 것을 연구의 목표로 설정하였다. Platform은

  가설 설정

  • 후)400m 로">400m로 비행경로는 800m 길이의 1개 스트립과 500m 길이의 2개 스트립으로 나누어 시뮬레이션 데이터를 생성하였다. UAV는 정해진 경로를 따라 36km/h의 속도로 비행하고 초당 2개의 영상을 획득하는 시나리오를 가정하였다. 이때 중복도는 200m의 비행고도에서 95%, 400m의

    제안 방법

    • 본 연구에서는 mini-UAV에 기반한 공중모니터링 시스템으로부터 획득되는 센서 데이터에 지상기준점 없이 AT를 수행하여 georeferencing된 결과를 확인하였다. Georeferencing을 위해 공중모니터링 시스템으로부터 획득되는 영상, GPS/MEMES IMU로부터의 위치/자세 정보를 시뮬레이션 하였고 시뮬레이션 데이터에 AT를 수행하여 UAV의 위치/자세를 보정하고 영상을 georeferencing하였다. 그 결과 영상의 후)조정계 산하여">조정계산하여 영상을 georeferencing 한다. 그 방법의 주요 과정은 (1) Bundle Block Adjustment 기반의 AT의 수학적 모델을 수립하고, (2) 이로부터 GPS/IMU 정보를 이용한 무기준점 AT의 수학적 모델을 유도하고, (3) AT 수행을 위한 초기값을 설정하고, (4) 최소제곱법을 적용하여 외부표정변수를 추정한다.
    • 본 연구에서는 mini-UAV에 기반한 공중모니터링 시스템으로부터 획득되는 센서 데이터에 지상기준점 없이 AT를 수행하여 georeferencing된 결과를 확인하였다. Georeferencing을 위해 AT는 2개 이상의 영상에 대하여 영상이 획득된 순간에 카메라의 위치와 자세를 결정하는 수학적 과정으로 영상 georeferencing 방법 중에 하나이다. 본 연구에서는 지상기준점(GCP: Ground Control Point) 없이 AT를 수행하여 저가의 GPS/MEMS IMU로부터 주어진 영상의 외 부표정변수와 지상점 좌표를 조정계산하여 영상을 georeferencing 한다. 그 방법의 주요 과정은 (1) Bundle Block Adjustment 기반의 AT의 수학적 모델을 수립하고, 후)비행 고도">비행고도 200m, 400m와 비행경로 800m 스트립 1개, 500m 스트립 2개로 나눠 설계된 총 4개의 실험 조합에 따라 외부표정변수, 지상점과 영상점 좌표의 측정값과 참값을 시뮬레이션 하였다. 생성된 시뮬레이션 데이터 중 측정값에 대하여 Bundle Block Adjustment에 기반한 AT를 수행하여 외부표정변수(위치/자세)와 지상점 좌표를 보정하였다.
    • ">시뮬레이션 하였다. 생성된 시뮬레이션 데이터 중 측정값에 대하여 Bundle Block Adjustment에 기반한 AT를 수행하여 외부표정변수(위치/자세)와 지상점 좌표를 보정하였다. 그 결과는 그림 6과 같은 순서로 참값과 비교하여 분석한다.
    • 본 연구에서는 중저가의 UAV platform에 저가 GPS/MEMS IMU, 중저가 디지털 카메라를 탑재한 모니터링 시스템을 설계하여 이로부터 획득되는 영상을 GCP 없이 AT(Aerial Triangulation)를 이용하여 georeferencing할 때 기대되는 정확도를 확인하고자 한다. 이를 위해 시스템 설계를 통해 도출된 센서 사양에 부합하는 센서데이터를 시뮬레이션하고 시뮬레이션 데이터에 대하여 AT를 수행하여 저가의 GPS/MEMS IMU로부터 주어진 위치/자세를 보정하고 이를 이용해 영상 georeferencing을 수행한다.
    • 저가의 GPS/MEMS IMU는 일반적으로 mini-UAV에 탑재되는 GPS/IMU의 정확도를 고려하여 roll and pitch angle 정확도가 1~2°, heading angle 정확도가 3~5°, 수평 위치 정확도가 2.5m, 수직 위치 정확도가 5m와 비슷한 센서들 중에 별도의 위치/자세 결정 기술이 필요 없는 상황을 시뮬레이션하고자 일체형을 채택하였다.
    • 후)초기 값은">초기값은 GPS/MEMS IMU로 취득된 개별 영상을 취득한 시점의 데이터를 이용하여 설정한다. 지상점 좌표의 초기값을 결정하기 위해서 먼저 하나의 지상점이 나타나는 다수의 영상에 대해서 개별적으로 그림 2에서 나타난 것과 같이 개별 영상의 외부표정변수 초기값과 영상점 좌표의 측정값을 공선조건식에 대입하여 개별 영상의 투영중심과 영상점을 연장하는 하나의 직선을 생성한다. 즉, 하나의 후)측정 오차에는">측정오차에는 drift를 고려하지 않았다. 지상점의 측정오차는 5cm의 표준편차를 갖도록 생성하였으며 영상점의 측정오차는 카메라 detector의 한 픽셀 사이즈가 3.45㎛임을 고려하여 3.45㎛의 표준편차를 갖도록 생성하였다.
    • 이렇게 시뮬레이션된 외부표정변수, 지상점, 영상점은 참값이며 AT를 수행한 후 그 결과를 검증하기 위해 사용할 것이다. 참값의 외부표정변수, 지상점, 영상점에 각각 측정 오차를 가산하여 측정된 외부표정변수 즉, GPS/MEMS IMU에서 획득된 카메라의 위치/자세와 지상점, 영상점의 측정좌표를 생성하였다. 센서의 정확도를 고려하여 GPS의

      대상 데이터

      • 후)이용 가능성을">이용가능성을 검증하는 것을 연구의 목표로 설정하였다. Platform은 수직 이착륙이 가능한 회전익 UAV (helicopter) 범주에서 payload가 30kg을 넘지 않고 비교적 안정적인 비행이 가능한 SWISS UAV사의 NEO S-300을 선택하였다. 그림 1은 NEO S-300의 외형이다.
      • 후)비행 고도와">비행고도와 경로를 설정한다. 본 연구에서는 다양한 조합으로 실험을 수행하여 그 영향을 확인하고자 비행고도는 200m, 400m로 비행경로는 800m 길이의 1개 스트립과 500m 길이의 2개 스트립으로 나누어 시뮬레이션 데이터를 생성하였다. UAV는 정해진 경로를 따라 36km/h의 속도로 비행하고 초당 2개의 영상을 획득하는 시나리오를 가정하였다.
      • 5m이며 자세 결정 오차는 heading, roll, pitch가 각각 2°이다. 선정된 카메라는 소형 디지털 카메라 (small format digital camera)로 17mm의 초점거리 렌즈를 창착하여 200m 고도에서 촬영하였을 때 GSD(Ground Sampling Distance)가 약 41cm이고 초당 최대 10장의 영상을 획득할 수 있다. 각 센서의 추가적인 제원은 표 2에서 살펴볼 수 있다.
      • 후)관리분야에서는">관리 분야에서는 실시간 모니터링이 중요한 요구사항이다. 이에 따라 수자원 관리와 관개 통제에 UAV 시스템으로부터 획득된 다중 스펙트럽 영상을 이용하였다(Haiyang et al,, 2008). 이밖에도

        이론/모형

        • 후)결정 하게">결정하게 된다. 본 연구에서는 Bundle Block Adjustment(McGlone, 2004)를 이용하여 AT를 수행한다.