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스테레오 영상과 기준데이터를 활용한 관로형 지하시설물 3차원 형상 복원
3D Reconstruction of Pipe-type Underground Facility Based on Stereo Images and Reference Data 원문보기

대한원격탐사학회지 = Korean journal of remote sensing, v.38 no.6 pt.1, 2022년, pp.1515 - 1526  

천장우 (서울시립대학교 공간정보공학과) ,  이임평 (서울시립대학교 공간정보공학과)

초록
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영상 기반 3차원 복원은 실세계 객체의 형태와 색상을 복원하는 것이며, 실내외 환경과 목적에 맞게 영상 센서를 이동플랫폼에 탑재하여 측위 및 매핑의 목적으로 활용한다. 지하공간 사고 발생의 증가로 지하공간 정보의 위치 정확도 문제가 제기되고 있으며, 관로형 지하시설물 내부에서 취득된 영상데이터로부터 3차원 위치 결정과 동시에 내부 손상 등을 파악할 수 있다는 장점으로 영상 기반의 위치 추정 연구가 수행되어오고 있다. 본 연구에서는 관로형 지하시설물 내부에서 취득한 영상과 기준데이터를 함께 사용하여 영상 기반으로 시설물의 3차원 형상을 복원하는 연구를 수행하였다. 스테레오 카메라를 탑재한 무인이동체 시스템을 구성하고, 입구와 출구에 기준데이터가 배치된 관로형 지하시설물 내에서 데이터를 영상 데이터를 취득한다. 취득한 데이터와 기준데이터를 함께 사용하여 지오레퍼런싱 된 3차원 형상으로 복원한다. 복원된 결과의 정확도를 위치와 길이를 통해 검증하였으며, 위치는 20-60 cm의 정확도로 결정되었고 길이는 약 20 cm의 정확도로 추정된 것을 확인하였다. 영상 기반 3차원 복원 방법을 통해 관로형 지하시설물의 위치, 선형을 효과적으로 갱신할 수 있을 것으로 판단된다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Image-based 3D reconstruction is to restore the shape and color of real-world objects, and image sensors mounted on mobile platforms are used for positioning and mapping purposes in indoor and outdoor environments. Due to the increase in accidents in underground space, the location accuracy problem ...

주제어

표/그림 (15)

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 연구에서는 2대의 스테레오 카메라를 탑재한 무인이동체를 관로형 지하시설물 내부에서 운용하여 데이터를 취득하고, 취득한 영상정보로부터 관로형 지하시설물의 3차원 형상을 복원하고자 한다. 3차원 복원 시 관로형 지하시설물 내부에서 취득된 영상과 입출구에 배치된 기준데이터로부터 지오레퍼런싱 된 관로형 지하시설물의 3차원 형상을 복원한다.
  • 본 연구에서는 관로형 지하시설물 내에서 취득한 스테레오 영상과 입/출구의 기준데이터를 함께 활용하여 관로형 지하시설물의 3차원 형상을 복원하는 것을 목적으로 한다. 스테레오 카메라를 탑재한 무인이동체 시스템을 구성하고, 관로형 지하시설물 내에서 영상 데이터를 취득한다.
  • 본 연구에서는 스테레오 카메라를 탑재한 무인이동체 시스템으로부터 취득된 관로형 지하시설물 내부 영상과 기준데이터를 이용하여 관로형 지하시설물의 지오레퍼런싱 된 3차원 형상을 복원하는 연구를 수행하였다.

가설 설정

  • 스테레오 카메라를 탑재한 무인이동체 시스템을 구성하고, 관로형 지하시설물 내에서 영상 데이터를 취득한다. 관로형 지하시설물 입구와 출구에 기준데이터가 확보되어 있는 것으로 가정한다. 기준데이터는 절대좌표를 참조하는 기준점 정보이며, 100 m 길이의 3종 관로형 지하시설물에 적용하여 무인이동체 시스템에 탑재한 스테레오 카메라로 입/출구의 기준데이터가 포함된 영상을 취득한다.
  • 본 연구에서는 관로형 지하시설물의 입구와 출구에 절대좌표를 참조하는 기준데이터를 사용한다. 매설된 지하시설물의 입구와 출구 주변에 고정밀 3차원 위치정보가 배치되어 있다는 것을 가정하였으며, 3차원 위치정보는 절대좌표를 참조한다. 기준데이터로 활용될 수 있는 정보의 유형은 다양하지만 본 연구에서는 기준점 형태로 정의하였다.
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참고문헌 (8)

  1. Chu, C.U., J.Y. Park, H.W. Kim, J.C. Park, S.J. Im, and B.G. Gu, 2007. Recent trends of 3D reconstruction technology, Electronics and Telecommunications Trends, 22(4): 1-11. https://doi.org/10.22648/ETRI.2007.J.220401 

  2. Gunatilake, A., L. Piyathilaka, S. Kodagoda, S. Barclay, and D. Vitanage, 2019. Real-time 3D profiling with RGB-D mapping in pipelines using stereo camera vision and structured IR laser ring, Proc. of 2019 14th IEEE Conference on Industrial Electronics and Applications, Xi'an, China, Jun. 19-21, pp. 916-921. https://doi.org/10.1109/ICIEA.2019.8834089 

  3. Hansen, P., H. Alismail, B. Browning, and P. Rander, 2011. Stereo visual odometry for pipe mapping, Proc. of 2011 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems, San Francisco, CA, Sep. 25-30, pp. 4020-4025. https://doi.org/10.1109/IROS.2011.6094911 

  4. Hansen, P., H. Alismail, P. Rander, and B. Browning, 2015. Visual mapping for natural gas pipe inspection, The International Journal of Robotics Research, 34(4-5): 532-558. https://doi.org/10.1177/0278364914550133 

  5. El Kahi, S., D. Asmar, A. Fakih, J. Nieto, and E. Nebot, 2011. A vison-based system for mapping the inside of a pipe, Proc. of 2011 IEEE International Conference on Robotics and Biomimetics, Karon Beach, Thailand, Dec. 7-11, pp. 2605-2611. https://doi.org/10.1109/ROBIO.2011.6181697 

  6. Kannala, J., S.S. Brandt, and J. Heikkila, 2008. Measuring and modelling sewer pipes from video, Machine Vision and Applications, 19(2): 73-83. https://doi.org/10.1007/s00138-007-0083-1 

  7. Summan, R., G. Dobie, G. West, S. Marshall, C. Macleod, and S.G. Pierce, 2017. The influence of the spatial distribution of 2-D features on pose estimation for a visual pipe mapping sensor, IEEE Sensors Journal, 17(19): 6312-6321. https://doi.org/10.1109/JSEN.2017.2723728 

  8. Shang, Z. and Z. Shen, 2022. Single-pass inline pipeline 3D reconstruction using depth camera array, Automation in Construction, 138: 104231. https://doi.org/10.1016/j.autcon.2022.104231 

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