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ICP 기법을 이용한 MSS 및 UAV 간 점군 데이터 자동정합
Automatic Registration of Point Cloud Data between MMS and UAV using ICP Method 원문보기

한국지리정보학회지 = Journal of the Korean Association of Geographic Information Studies, v.22 no.4, 2019년, pp.229 - 240  

김재학 ((주)지오스토리 신사업기획팀) ,  이창민 (강원대학교 건축.토목.환경공학부) ,  김형준 (강원대학교 건축.토목.환경공학부) ,  이동하 (강원대학교 건축.토목.환경공학부)

초록
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건설, 의료, 컴퓨터 그래픽스, 도시공간 관리 등 다양한 분야에서 3차원 공간모델이 이용되고 있다. 특히 측량 및 공간정보 분야에서는 최근 스마트시티, 정밀도로지도 구축 등과 같은 고품질의 3차원 공간정보에 대한 수요가 폭발적으로 증가하면서, 이를 보다 손쉽고, 간편하게 취득하기 위하여 MMS, UAV와 같은 관측기술이 활발히 활용되고 있다. 하지만 두 자료를 통합하여 3차원 모델링을 수행하기 위해서는, 두 관측기술 적용 시 발생하는 원시자료 취득센서, 점군 자료생성 방식 및 관측정확도 간의 차이를 효율적으로 보정할 수 있는 최적의 정합방법이 필요하다. 본 연구에서는 일반적인 3차원 모델의 자동정합에 사용되는 ICP(Iterative Closet Point) 기법을 통한 MMS와 UAV 점군 데이터 간 자동정합 성능을 판단하기 위하여, 여의도 지역을 연구대상지역으로 설정하고 UAV 영상을 취득 후 점군 자료로 변환하였다. 그 후 대상지역을 총 4개의 구역으로 구분하여 MMS 관측을 수행하였으며, UAV 점군 자료를 기반으로 각 구역에서 관측된 MMS 점군 자료와 수동정합하고 이를 ICP 기반으로 자동정합한 결과와 비교하였다. 보다 엄밀하게 ICP 기반의 자동정합 성능을 판단하기 위하여 각 구역별로 데이터 중첩률, 노이즈 레벨 등의 변수를 다르게 하여 비교를 수행하였다. 결론적으로 ICP 기반의 자동정합 시 데이터 중첩률이 높고, 노이즈 레벨이 낮을수록 더 높은 정확도로 정합될 수 있다는 것을 알 수 있었다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

3D geo-spatial model have been widely used in the field of Civil Engineering, Medical, Computer Graphics, Urban Management and many other. Especially, the demand for high quality 3D spatial information such as precise road map construction has explosively increased, MMS and UAV techniques have been ...

주제어

표/그림 (12)

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 연구에서는 국내 도심지(여의도 일대)에서 수집된 점군 자료군을 활용하여 각각의 변수들에서 점군 자료 자동정합 성능을 알아보았다. 표 2에 표현된 총 5쌍의 점군 자료군를 대상으로 정합을 실시하였으며, 각각의 경우에 대하여 정합오차를 산출하기 위해 미리 설정한 타겟 포인트를 활용하여 수동으로 정합한 결과와 비교하였다.
  • 본 연구에서는 이를 해결하기 위하여 일반적인 3차원 모델의 자동정합에 사용되는 ICP(Iterative Closet Point) 기법을 활용하여 MMS와 UAV 점군 자료 간 자동정합 시 자료별 중첩률과 노이즈 레벨이 미치는 영향을 분석하였다. 먼저 여의도 지역을 연구대상지역으로 설정하고 UAV 영상을 취득 후 점군 자료로 변환하였다.
  • 본 연구에서는 이를 해결하기 위하여 일반적인 3차원 모델의 자동정합에 사용되는 ICP(Iterative Closet Point) 기법을 활용하여 MMS와 UAV 점군 자료 간 자동정합 시 자료별 중첩률과 노이즈 레벨이 미치는 영향을 분석하였다. 먼저 여의도 지역을 연구대상지역으로 설정하고 UAV 영상을 취득 후 점군 자료로 변환하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
온전한 3차원 공간모델을 생성하기 위해 필요한 과정은? 일반적으로 3차원 모델링은 비접촉식 광학스캐너 또는 영상자료를 통해 측정된 대상의 3차원 형상을 복원하는 기술이다(Jung and Chang, 2014). 이러한 관측센서들은 한 번의 측정을 통해 관측대상물의 일정 부분의 형상만을 측정할 수 있는데, 온전한 3차원 공간모델을 생성하기 위해서는 여러 번의 측정 혹은 서로 다른 센서를 통해서 얻어진 데이터를 하나로 정합하는 과정이 필요하다. 특히 MMS나 UAV 관측자료들의 일반적인 취득형태가 점군 데이터(point cloud)로 얻어지기 때문에 이기종 센서 간 효율적적인 점군 정합(point cloud registration)이 필수적인 사항이다(Kim et al.
3차원 모델링이란? 일반적으로 3차원 모델링은 비접촉식 광학스캐너 또는 영상자료를 통해 측정된 대상의 3차원 형상을 복원하는 기술이다(Jung and Chang, 2014). 이러한 관측센서들은 한 번의 측정을 통해 관측대상물의 일정 부분의 형상만을 측정할 수 있는데, 온전한 3차원 공간모델을 생성하기 위해서는 여러 번의 측정 혹은 서로 다른 센서를 통해서 얻어진 데이터를 하나로 정합하는 과정이 필요하다.
MMS는 무엇을 하기에 가장 적합한 방법으로 여겨지고 있는가? MMS는 지형정보 및 시설물정보 데이터베이스를 구축, 유지, 관리하기 위해 요구되는 기존측량 방법과 대비하여 비용 및 시간 면에서 경제적인 효율성 및 향후 활용성을 높이기 위한 첨단정보 시스템이다. CCD 카메라, 레이저 스캐너, 비디오 카메라 등의 Vision System과 GPS 수신기, IMU, DMI 등의 Navigation 및 Positioning System을 탑재하여, 도로상에서 실시간으로 다양하고 복잡한 지형지물정보를 획득하기에 가장 적합한 방법으로 여겨지고 있다(Park and Lee, 2014).
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참고문헌 (12)

  1. Kang, J.A. and Hwang, J.R., 2014, A study on the user satisfaction surveys and analysis for improvement of the VWorld service, Journal of the Korea Spatial Information Society, 22(6):23-32. 

  2. Schnabel, R., Wahl, R., and Klein, R.. 2007, Efficient RANSAC for point­cloud shape detection. In Computer graphics forum, 26(2):214-226. Oxford, UK: Blackwell Publishing Ltd. 

  3. Jung, S.W. and Chang, M.H., 2014, Research of Real-Time 3D point Cloud Registration Algorithm using 2D image, 2014 Conference of Korean Society for Precision Engineering, pp.232-233. 

  4. Kim, G., Lee, J., Park, S. and Ko, K., 2018, A Modified Method for Registration of 3D Point Clouds with a Low Overlap Ratio, J Korea Comput Graph Soc, 24(5):11-19. 

  5. Fouche G.J. and Malekian, R., 2018, Drone as an Autonomous Aerial Sensor System for Motion Panning, Measurement, 119:142-155. 

  6. KIM, J., KIM, S., Choi, J. and Park, J., 2019, 3D Reconstruction of Traffic Accident Scene Using Drone & Pix4D, Transactions of the Korean Society of Automotive Engineers, 27(12):941-947. 

  7. Rhee, S., Hwang, Y. and Kim, S., 2018, A Study on Point Cloud Generation Method from UAV Image Using Incremental Bundle Adjustment and Stereo Image Matching Technique, Korean Journal of Remote Sensing, 2018, 34(6-1):941-951. 

  8. Deng, F., 2011, Registration between Multiple Laser Scanner Data Sets, Laser Scanning, Theory and Applications, pp. 449-472. 

  9. Bendels G., Degener P., Wahl R., Koertgen M. and Klein R., 2004, Image-based Registration of 3D-Range Data Using Feature Surface Elements, In: Proceedings of The 5th International Symposium of Virtual Reality, Archaeology and Cultural Heritage, VAST 2004. 

  10. Besl, P.J. and Mckay, N.D., 1992, AMethod For Reigstration of 3D Shapes, IEEE Trans. On PAMI, 14(2):239-256. 

  11. Park, J., Kim, P., Cho, Y.K., and Kang, J., 2019, Framework for automated registration of UAV and UGV point clouds using local features in images, Autom. Constr., 98:175-182. 

  12. Zhu, H., Guo, B., Zou, K., Li, Y., Yuen, K.V., Mihaylova, L. and Leung, H., 2019, A review of point set registration: From pairwise registration to groupwise registration, Sensors, 19:1-20. 

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