[논문]남해 가인리 공룡발자국 화석에 대한 디지털 사진 측량 기법의 활용

공달용; 임종덕; 김정률; 김경수

doi:10.5467/jkess.2010.31.2.129

남해 가인리 공룡발자국 화석에 대한 디지털 사진 측량 기법의 활용
Application of Digital Photogrammetry to Dinosaur Tracks from the Namhae Gain-ri Tracksite 원문보기

한국지구과학회지 = Journal of the Korean Earth Science Society, v.31 no.2, 2010년, pp.129 - 138

공달용 (문화재청 국립문화재연구소 자연문화재연구실) , 임종덕 (문화재청 국립문화재연구소 자연문화재연구실) , 김정률 (한국교원대학교 지구과학교육과) , 김경수 (진주교육대학교 과학교육과)

초록
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한반도 남해안 일원에 분포하는 공룡발자국 화석산지는 파도와 조석의 영향을 받아 지속적으로 훼손되고 있다. 이러한 상황에서 공룡발자국 화석의 훼손 및 멸실 등에 대비한 보존 방안과 자료의 확보가 시급하다. 본 연구에서는 천연기념물 제499호 가인리 화석산지의 공룡발자국 화석을 대상으로 디지털 사진 측량 기법을 이용하여 3D 이미지 기록을 획득하였다. 획득한 3D 이미지 자료는 공룡발자국 화석과 화석산지에 대한 형태적 정보의 영구 기록과 보존이 가능하다. 또한 공룡발자국 화석의 변화 양상을 주기적으로 측정하여 그 값을 수치적으로 비교함으로써 시간에 따른 자연적 풍화율을 수치적으로 분석할 수 있다. 이외에도 3D 모델링 기법은 발자국 화석의 형태 분석, 복제 및 전시, 홈페이지 탑재 등을 통하여 다양하게 활용될 수 있다.

Abstract ▼ AI-Helper

A number of dinosaur tracksites located at southern coast of the Korean Peninsula have continuously been damaged by sea-waves and weathering. To protect the dinosaur tracksites from the damage permanently and safely, we need to develop conservation programs as well as to collect data documenting the sites. We specifically applied digital photogrammetry to extensively record and document dinosaur tracks in the Namhae Gain-ri tracksite (Natural Monument No. 499) and were able to obtain 3D images data with it. The data of 3D images enable us to produce permanent documentation and preservation of the morphology of dinosaur tracks and tracksites. Moreover the weathering rate on time can be numerically analyzed by periodic measurements of the dinosaur tracksite and comparison of those measurements. The 3D modeling techniques also can be used in various ways including analyzing morphology of tracks, duplicating replicas for museum exhibitions, and posting the results on the Internet homepage.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구에서는 천연기념물 제499호로 지정된 남해 가인리 화석산지에서 수행된 3D 디지털 형상화 작업을 통해 얻어진 자료를 바탕으로 공룡발자국 화석의 분석에 있어서 3D 디지털 형상의 특징 및 3D 디지털 형상화 기법의 적용 가능성과 활용 방안에 대해 논의하고자 한다.
야외에서 발자국 화석이나 기타 생흔 화석을 연구하는 전통적인 방법은 화석 표본의 직접 채취, 사진 촬영, 스케치, 실리콘이나 석고 또는 수지(resin)를 이용한 발자국 화석의 주형 제작 등의 방법이 있다. 이와 같은 방법은 연구 대상인 발자국 화석에 대한 보 다 정확한 형태를 파악하고, 화석 표본 또는 모형을 확보함으로써 추가적인 연구에 대비하기 위해서 실시된다. 그러나 전통적인 화석 표본 또는 모형의 확보는 발자국(또는 인상)의 깊이, 퇴적물의 특성 및 원래 발자국의 손상 정도를 고려하여야 한다.

가설 설정

발자국 화석에 대한 3D 디지털 이미지를 획득하는 경우에는 1) 화석산지를 훼손하지 않고도 발자국 길이와 폭 등의 측정 정보와 보행렬 분석을 통한 행동 학적 정보 등의 필요한 정보를 얻을 수 있으며, 2) 발자국 화석의 깊이에 따라 등고선을 표현하거나 색 을 입힘으로써 3차원적인 정보를 한 눈에 알 수 있게 표현할 수 있고, 3) 주형 제작에 의한 발자국 화석의 손상을 방지할 수 있다. 특히 3D 이미지에 등 고선이나 색을 입혀 깊이를 표현함으로써 발자국 화석의 보다 정확한 외형을 파악할 수 있으며, 발바닥 형태에 대한 정보를 얻을 수 있다(Figs.

제안 방법

20개의 발자국 화석을 캘리브레이션된 디지털 카메라를 이용하여 서로 다른 지점에서 촬영하여 얻은 2장의 입체 이미지(stereoscopic image pair)를 ShapeMetriX 3D 소프트웨어를 이용하여 합성하였다. 이미지 합성 결과, 각각의 발자국 화석에 대해 30,764 - 49,580개의 포인트 크라우드가 생성되었으며, Range pole을 이용하여 좌표를 입력하고 3D 이미지 파일을 생성하였다(Fig.
디지털 사진 측량 기법을 이용하여 경남 남해군 창선면 가인리의 천연기념물 제499호 가인리 화석산 지의 발자국 화석에 대한 3D 디지털 이미지 형상을 획득하고, 이를 홈페이지에 탑재하여 홍보 및 교육용 자료로 활용할 수 있도록 자료를 제작하였다.
본 연구에서는 디지털 사진 측량 기법을 이용하여 가인리 화석산지의 발자국 화석을 대상으로 컴퓨터 디지털 데이터로 변환하여 저장하였다. 이 자료는 ShapeMetriX3D 소프트웨어를 통하여 3D 이미지로 형상화하였고, 분석을 위해 등고선과 색을 입혀 시각 화하였다.
6). 생성된 3D 이미지를 VRML로 변환한 데이터를 웹상에서 볼 수 있도록 동영상으로 편집하였으며(Fig. 7), 마지막으로 ShapeMetriX3D 프로그램을 이용하여 3D 입체 영상 화면을 구현하고, 플래시 작업을 통하여 화석산지에 대한 소개와 함께 발자국 화석의 입체 영상 화면을 링크시켰다(Fig. 8).
본 연구에서는 디지털 사진 측량 기법을 이용하여 가인리 화석산지의 발자국 화석을 대상으로 컴퓨터 디지털 데이터로 변환하여 저장하였다. 이 자료는 ShapeMetriX3D 소프트웨어를 통하여 3D 이미지로 형상화하였고, 분석을 위해 등고선과 색을 입혀 시각 화하였다. 발자국 화석에 대한 3D 데이터는 단지 컴퓨터에서 입체적인 형상을 나타내주는 것만이 아니라 디지털 데이터로써의 가치를 함께 가진다.
20개의 발자국 화석을 캘리브레이션된 디지털 카메라를 이용하여 서로 다른 지점에서 촬영하여 얻은 2장의 입체 이미지(stereoscopic image pair)를 ShapeMetriX 3D 소프트웨어를 이용하여 합성하였다. 이미지 합성 결과, 각각의 발자국 화석에 대해 30,764 - 49,580개의 포인트 크라우드가 생성되었으며, Range pole을 이용하여 좌표를 입력하고 3D 이미지 파일을 생성하였다(Fig. 5). 3D 이미지 파일의 포인트 데이터를 추 출하여 등고선을 작성하였고 깊이에 따른 색을 입혔다(Fig.

대상 데이터

디지털 사진 측량 기법을 이용하여 연구 지역에서 용각류 발자국 화석 13개를 포함하여 모두 20개의 발자국 화석에 대한 3D 디지털 영상 자료를 획득하였다.
본 연구의 대상 지역은 경남 남해군 창선면 가인리 발자국 화석산지이다(Figs. 1 and 2). 이 지역은 1997년 최초로 발자국 화석이 발견되어 경상남도 도지정 문화재로 지정되었다가 2008년 12월 29일 국가지정 천연기념물 제499호로 승격되었다.

이론/모형

디지털 사진 측량 기법을 통하여 3D 디지털 영상을 얻기 위해서는 캘리브레이션된 디지털 카메라와 데이터 처리용 소프트웨어가 필요하다. 디지털 카메라는 니콘사의 D200 모델을 사용하였으며, 영상 처리용 소프트웨어는 ShapeMetriX 3D를 사용하였다. 3D 이미지를 생성하기 위해서는 측정하고자 하는 면을 바라보고 2군데에서 촬영(stereoscopic image pair)하여 소프트웨어적으로 합성하면 수 백 만개의 3차원 포인트 크라우드(point cloud)가 3차원 이미지와 함께 자동으로 생성된다(Fig.
본 연구에서는 발자국 화석에 대한 3D 디지털 영 상을 얻기 위해서 디지털 사진 측량 기법(digital photogrammetry)을 이용하였다. 디지털 사진 측량은 사진을 찍어서 그 자료로부터 3D 좌표 및 형상을 만들어내는 기술이다.

성능/효과

발자국 화석에 대한 3D 디지털 이미지 형상화 작업은 형상 정보를 수치 데이터로 저장함으로써 화석의 실물 표본을 직접 샘플링하지 않아도 컴퓨터 데이터 형식으로 영구적으로 보존할 수 있다. 저장된 수치 데이터를 이용하여 3D 이미지를 생성해내고 이를 통해 발자국 화석의 깊이를 잘 보여주는 등고선 모델 및 수치범위에 컬러 데이터를 대응시켜 수치의 분포와 변화를 쉽게 확인 할 수 있는 컬러램프(color ramp) 작업을 수행하여 발자국 화석의 형상 정보를 정확히 표현하였고 이를 통해 형태를 분석할 수 있다.

후속연구

또한 사진 촬영이나 스케치의 경우는 발자국 화석 표면의 2차원적인 형태만 기록할 수 있기 때문에 발자국의 깊이와 발바닥의 형상 등과 같은 3차원적인 정보를 표현하기가 어렵다. 마지막으로 실리콘, 석고 또는 수지를 이용한 주형 제작 방법은 발자국 화석의 분포와 형태를 상당 부분 그대로 모방하여 실험실에서 분석과 연구에 유용하게 활용될 수 있다. 하지만 모형을 제작할 때 사용되는 거의 모든 재료들은 발자국 화석에 크고 작은 손상을 유발한다.
그러나 기술의 발전과 함께 3D 스캐닝 시스템은 소요 비용이 줄어들고 있으며, 점차 적용 영역이 확대되어 가고 있다. 이에 따라서 화석을 연구하는 고생물학 분야에서도 대형 척추동물 화석의 골격과 삼엽충, 이매패류 및 완족류와 같은 무척추동물 화석의 연구 분야에서도 3D 디지털 이미지의 적용이 확대될 것이다.
가장 이상적인 경우는 화석 표본 자체를 확보하는 것이다. 화석 표본을 직접 채취할 수 있다면 보다 자세한 관찰 및 측정이 가능하며, 손쉽게 연구를 수행할 수 있고, 추가적인 연구에 대비할 수 있다. 그러나 대부분의 공룡발자국 화석은 상당히 크고, 일반적으로 개개 의 발자국들이 보행렬을 이루고 있는 경우가 많으며, 화석산지를 훼손하여 표본을 직접 채취하는데 상당한 제한점이 따른다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	3D 모델링은 무엇인가?	3D 모델링은 대상 물체의 모양이나 물성 등의 자 료를 컴퓨터 기억장치에 보존하기 위해 수치 데이터 또는 수학 관계식과 같은 데이터로 변환하는 것이다. 컴퓨터로 물체에 대한 수치 데이터를 입력하는 것은 3D 스캐너나 디지털 카메라를 사용하며, 모델링 기법 은 와이어프레임 모델링(wireframe modeling), 서피스 모델링(surface modeling)과 솔리드 모델링(solid modeling) 등이 있다(한정식과 서만철, 2003).
	3D 모델링의 기법으로는 무엇이 있는가?	3D 모델링은 대상 물체의 모양이나 물성 등의 자 료를 컴퓨터 기억장치에 보존하기 위해 수치 데이터 또는 수학 관계식과 같은 데이터로 변환하는 것이다. 컴퓨터로 물체에 대한 수치 데이터를 입력하는 것은 3D 스캐너나 디지털 카메라를 사용하며, 모델링 기법 은 와이어프레임 모델링(wireframe modeling), 서피스 모델링(surface modeling)과 솔리드 모델링(solid modeling) 등이 있다(한정식과 서만철, 2003).
	컴퓨터로 물체에 대한 수치 데이터를 입력하는 것은 어떤 장비를 사용하는가?	3D 모델링은 대상 물체의 모양이나 물성 등의 자 료를 컴퓨터 기억장치에 보존하기 위해 수치 데이터 또는 수학 관계식과 같은 데이터로 변환하는 것이다. 컴퓨터로 물체에 대한 수치 데이터를 입력하는 것은 3D 스캐너나 디지털 카메라를 사용하며, 모델링 기법 은 와이어프레임 모델링(wireframe modeling), 서피스 모델링(surface modeling)과 솔리드 모델링(solid modeling) 등이 있다(한정식과 서만철, 2003).

참고문헌 (35)

권용무, 신미선, 2001, 웹 기반 3차원 가상 문화재 데이터베이스. 데이터베이스 연구, 17, 97-108.
김동현, 1991, 3차원 컴퓨터 그래픽 기술을 이용한 문화재복원. 문화재, 24, 1-28.
김성삼, 2003, 줌 렌즈 CCD 카메라를 이용한 3차원 복원정확도 평가. 한국정보과학회 공동 춘계학술대회, 369-376.
김영경, 2005, 지상 레이저 스캐닝 시스템을 활용한 암반사면과 댐체의 특성 및 안정성 평가에 관한 연구. 배재대학교 석사학위논문, 125 p.
연웅, 임형진, 김윤수, 오성환, 이정엽, 안태욱, 김광희, 나정희, 홍혜진, 이유안, 2005, 중요 동산 문화재 입체 영상화(3D) 사업 결과 보고서. 예맥출판사, 서울, 148 p.
이융남, 김유봉, 김복철, 이윤수, 2004, 남해안 화석지 조사.연구 보고서. 문화재청, 대전, 125 p.
임기욱, 황대훈, 이철환, 김현빈, 이세훈, 백영태, 사이맥스기술연구소, 2003, 가상 현실과 VRML. 정일 출판사, 서울, 329 p.
서승조, 1997, 남해군 창선면 함안층산 공룡 및 익룡족인화석. 진주교육대학교 과학교육연구, 23, 1-10.
문호석, 손명호, 2005, DSS/지능형 시스템 2: 문화재 원형복원 시스템 구축(영상처리와 컴퓨터 그래픽 기술응용을 중심으로). 한국경영정보학회 춘계학술대회, 907-911.
신성모, 2005, 3D Laser Scanner를 이용한 암반사면 불연속면 분석에 관한 연구. 배재대학교 석사학위논문, 81 p.
원용태, 서덕원, 김종서, 곽훈성, 2004, 이미지 기반 모델링과 3차원 스캐닝에 관한 연구. 공학연구, 35, 109-112.
유희욱, 장민호, 2003, 3D scanner를 이용한 디지털 컨텐츠생성. 정보처리학회지, 10, 96-102.

원문보기 상세보기
이정현, 2001, 문화재 3차원 디지털 데이터베이스 구축. Cad and Graphics, 2001년 12월호, 54-57.
장호석, 2009, MBC 공룡의 땅 CG. 비디오플러스, 2009년 3월호, 198-201.
최광남, 2001, 문화재의 과학적 보존: 유물보존과 박물관 환경관리. 대원사, 서울, 230 p.
최원호, 2003, 3차원 스캐닝 시스템을 이용한 디지털 문화재 구축 연구-3D Scanning System을 중심으로. 상명대학교 석사학위논문, 109 p.
한상호, 2009, EBS 다큐멘터리 한반도의 공룡. 신문과 방송, 2009년 2월호, 102-106.
한정식, 서만철, 2003, 사진을 이용한 도전리 마애불 3D Modeling. 문화재과학기술, 2, 65-72.
Arridge, S., Moss, J.P., Linney, A.D., and James, D.R., 1985, Three dimensional digitization of the face and skull. Journal of Maxillofacial Surgery, 13, 136-143.

상세보기
Azuma, Y., Arakawa, Y., Tomida, Y., and Currie, P.J., 2002, Early Cretaceous bird tracks from the Tetori Group, Fukui Prefecture, Japan. Memoir of the Fukui Prefectural Dinosaur Museum, 1, 1-6.

상세보기
Buckley, S.J., Howell, H.D., Enge, H.D., and Kurz, T.H., 2008, Terrestrial laser scanning in geology: Data acquisition, processing and accuracy considerations. Journal of the Geological Society, 165, 625-638.

상세보기
Chen, L.C. and Lin, G.C.I., 1997, An integrated reverse engineering approach to reconstructing free-form surfaces. Computer Integrated Manufacturing Systems, 10, 49-60.

상세보기
Chen, Y.H. and Ng, C.T., 1997, Integrated reverse engineering and rapid prototyping. International Journal of Computers Industrial Engineering, 33, 481-484.

상세보기
Ferrario, V.F., Sforza, C., Serrao, G., and Miani, A.Jr., 1995, A computerized non-invasive method for the assessment of human facial volume. Journal of Cranio-Maxillofacial Surgery, 23, 280-286.

상세보기
Huddart, D., Bennett, M.R., Gonzalez, S., and Velay, X., 2008, Analysis and preservation of Pleistocene human and animal footprints: An example from Toluquilla, Valsequillo Basin (Central Mexico). Ichnos, 15, 232-245.

상세보기
Kim, J.Y., Kim, K.S., Lockley, M.G., and Matthews, N., 2008, Hominid ichnotaxonomy: An exploration of a neglected discipline. Ichnos, 15, 126-139.

상세보기
Kim, J.Y., Kim, S.H., Kim, K.S., and Lockley, M.G., 2006, The oldest record of webbed bird and pterosaur tracks from South Korea (Cretaceous Haman Formation, Changseon and Sinsu Islands): More evidence of high avian diversity in East Aisa. Cretaceous Research, 27, 56-69.

상세보기
Kuroda, T., Motohashi, N., Tominaga, R., and Iwata, K., 1996, Three-dimensional dental cast analyzing system using laser scanning. American Journal of Orthodontics and Dentofacial Orthopedics, 110, 365-369.

상세보기
Kusnoto, B. and Evans, C.A., 2002, Reliability of a 3D surface laser scanner for orthodontic applications. American Journal of Orthodontics and Dentofacial Orthopedics, 122, 342-348.

상세보기
Lin, A.C., Lin, S.Y., and Fang, T.H., 1998, Automated sequence arrangement of 3D point data for surface fitting in reverse engineering. Computers in Industry, 35, 149-173.

상세보기
Lockley, M.G., Kim, J.Y., Kim, K.S., Kim, S.H., Matsukawa, M., Rihui, L., Jianjun, L., and Yang, S.Y., 2008, Minisauripus-the track of a diminutive dinosaur from the Cretaceous of China and South Korea: Implications for stratigraphic correlation and theropod foot morphodynamics. Cretaceous Research, 29, 115-130.

상세보기
Sohmura, T., Kojima, T., Wakabayashi, K., and Takahashi, J., 2000, Use of an ultra high-speed laser scanner for constructing three-dimensional shapes of dentition and occlusion. The Journal of Prosthetic Dentistry, 84, 345-352.

상세보기
Sturzenegger, M. and Stead, D., 2009, Close-range terrestrial digital photogrammetry and terrestrial laser scanning for discontinuity characterization on rock cuts. Engineering Geology, 106, 163-182.

상세보기
Thiruvenkatachari, B., Al-Abdallah, M., Akram, N.C., Sandler, J., and O'Brien, K., 2009, Measuring 3-dimensional tooth movement with a 3-dimesional surface laser scanner. American Journal of Orthodontics and Dentofacial Orthopedics, 135, 480-485.

상세보기
Brooks, O.J., 2001, 디지털 복제와 3D Photography 분야의 현재와 미래. Cad and Graphics, 12월호, 50-69.

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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