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  1. 2008.11.25 디지털 항공사진카메라 등 항공 측량 장비의 종류 (8)
  2. 2007.11.18 비디오로 3D 모델 생성 (2)
공간정보2008. 11. 25. 11:51
항공사진측량용 장비를 잘 정리해둔 문서가 있어서 공유하고자 합니다.

저도 전공이 항공사진측량이라서 장비에 대해서는 조금 알고 있다고 생각했는데, 아래에 있는 문서를 보니, 제가 모르는 장비들이 엄청 많습니다.

이 문서는 글래스고우 대학교 Gordon Petrie 교수가 작성한 것으로, 제목은 Airborne Digital Data Capture Systems, 즉, 항공 디지털 측량시스템이며, 총 쪽수가 60쪽 이상입니다.


일단 대략적인 내용을 살펴보면 다음과 같습니다.

Part I – 프레임방식의 항공사진용 디지털 카메라(Airborne Digital Frame Cameras)
(a) 단독카메라(렌즈와 센서가 1개) (Single Cameras – with a Single Lens & Area Array)
(i) 소형(Small-Format)
(ii) 중형(Medium-Format)
(iii) 대형(Large-Format)
(iv) 단계별 촬영방식(Stepping Frame)
(b) 다중카메라(렌즈와 센서가 복수) (Multiple Cameras – with Multiple Lenses & Area Arrays)
(i) 다중 분광 카메라(Multi-Spectral)
(ii) 다중 경사 카메라(Multiple Obliques)
(iii) 다중 수직 카메라(Multiple Verticals)
(iv) 다중 수직/경사 카메라(Multiple Verticals & Obliques)

Part II – 라인 스캐너 방식의 항공사진용 디지털 카메라(Airborne Digital Line Scanners)
(a) 단독 라인 스캐너(Single Line Scanners)
(i) 흑백(Monochrome)
(ii) 칼라(Colour)
(iii) 초고 분광 스캐너(Hyper-Spectral Line Scanners)
(iv) 파노라마방식(Panoramic Line Scanners.)
(b) 3방향 라인 스캐너(Three-Line Stereo Line Scanners)

Part III – 항공 레이다 기술(Airborne Radar Technologies)

Part IV – 항공 레이저 스캐너(Airborne Laser Scanners)
(a) 지상용 항공레이저 스캐너(Airborne Topographic Laser Scanners)
(i) 상용 시스템(Commercial System Suppliers)
(ii) 주문자제작 시스템(Custom-Built Systems)
(iii) 연구중인 시스템(Research Systems)
(b) 연근해 측량용 항공레이저 스캐너(Airborne Bathymetric Laser Scanners)
(i) 상용 시스템(Commercial System Suppliers)
(ii) 연구중인 시스템(Research Systems)

제목만 봐도 아주 대단하다 싶습니다. 게다가 이 문서가 2007년 9월에 발표된 자료이니, 지금 시점에서는 이보다 더 좋은 기기도 있을 수 있습니다. (제가 알고 있는 것도 있구요)

더 자세한 내용은 직접 읽어보시구요... 제가 재미있게 본 몇가지 장비만 소개해 드리겠습니다.

첫번째 Red One이라는 장비인데요, 일반 카메라가 아니고 초고해상도 비디오로, 해상도가 4520 x 2540 (1,100만 화소)까지 나온답니다. 1초당 50-60 프레임을 촬영한다고 하고요. 현재 개발중이라고 하네요.

사용자 삽입 이미지

다음으로는 단계별 촬영방식(Stepping) 프레임 카메라의 촬영원리입니다. 아래와 같은 방식으로 촬영을 해서 촬영범위를 넓게 하는 방식인데, 아마도 정찰목적으로 활용하면 좋을 듯 싶습니다.

사용자 삽입 이미지

다음은 네덜란드의 Track'Air라는 회사에서 개발한 MIDAS 시스템입니다. 얼마전 노르웨이 오슬로의 완벽 3D 모델 자동생성이라는 글에서 소개시켜드린 스웨덴의 C3 Technologies에서 이 시스템을 사용하고 있다고 합니다. 경사사진 촬영용 카메라입니다. 잘 보시면 카메라가 5개 달린 걸 보실 수 있을 것입니다.

사용자 삽입 이미지

다음은 파노라마 방식의 스캐너 촬영 원리를 나타낸 그림입니다. 비행기가 날라가면서, 좌우 방향으로 스캐닝하여 넓은 지역을 촬영하는 방식입니다. 지금은 작년 7월 구글에 인수된 ImageAmerica에서 개발한 장비가 바로 이런 방식입니다.

사용자 삽입 이미지

다음은 Optech이라는 회사에서 개발한 항공레이저스캐너(LIDAR)인 ALTM의 모식도입니다. LIDAR는 이 회사가 제일 유명하며, 우리나라에도 몇대 도입되어 있습니다. 예전에 동아일보에 Optech을 소개하는 기사가 떴었습니다. 한번 읽어보시길...

사용자 삽입 이미지

머... 너무 많아서 어차피 모두 정리하지 못합니까 대충 이정도 해야겠네요. 관심있으신 분들은 직접 다운로드 받아 읽어보시길...


민, 푸른하늘
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Posted by 푸른하늘 푸른하늘이

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  1. 오랫만에 너무 전문적인 글을 올리신 듯..

    근데, 박사 학위 분야가 항공사진측량학이 아니시잖아요? ㅋㅋㅋ

    2008.11.27 00:37 [ ADDR : EDIT/ DEL : REPLY ]
  2. 굿

    좋은 자료 감사합니다

    2009.04.14 23:53 [ ADDR : EDIT/ DEL : REPLY ]
  3. 인하공대 지리정보공학과생

    좋은자료 많이보고갑니다
    블로그에 흥미롭고 유익한정보들이많네요
    자주들리겠습니다 감사합니다

    2009.05.13 00:54 [ ADDR : EDIT/ DEL : REPLY ]
  4. 인하공대 지리정보공학과 얼짱

    과제에 많이 참고되었습니다
    감사합니당 ^*^

    2010.05.27 10:21 [ ADDR : EDIT/ DEL : REPLY ]

공간정보/3D City2007. 11. 18. 15:31
구글어스나 버추얼어스에서 볼 수 있는 것처럼, 도시를 3차원으로 재구성하는 것은 현재 아주 뜨거운 주제입니다. 이를 위해서 디지털항공사진측량, 항공 LIDAR 등 다양한 첨단 기술들이 동원되고 있지만, 아직도 자동 처리는 이루어지지 못하고 있습니다. 도시 공간자체가 너무 복잡하기 때문입니다.

이와 비슷한 주제이기는 하지만, 방향이 약간 다른 분야가 도로에서 보이는 시설물들을 3차원으로 재구성하는 것입니다. 사람들은 2차원적으로 활동할 수 밖에 없기 때문에 하늘에서 내려다보는 도시의 모습과 일상생활에서 마주 대하는 도시의 모습이 다를 수 밖에 없습니다. 따라서 우리가 길에서 보는 도시의 모습을 3차원으로 만드는 것이 훨씬 더 다양하게 응용될 수 있다고 생각됩니다.

길가에서 보이는 모습을 2차원으로 구성하는 기술의 대표적인 예가 스트릿뷰(StreetView)입니다. 스트릿뷰는 일정한 간격으로 파노라마사진을 찍은 뒤, 소프트웨어적으로 지도상의 위치와 파노라마사진을 연결시키는 방식입니다. 즉, 2차원으로 구성하는 기술은 거의 완성되었다고 볼 수 있습니다. 이제 스트릿뷰에 관한 한 자금만 있으면 언제든지 서비스를 시작할 수 있습니다.(참고 : 스트릿뷰 지원 도시 추가, 짝퉁 스트릿뷰, 중국의 짝퉁 스트릿뷰 서비스 - city8.com)

한편, 얼마 전에 비디오와 지도를 결합하자!는 글에서 소개시켜 드린 기술은 스트릿뷰와 비슷하면서도 약간 다른 기술입니다. 비디오를 단순히 위치와 연결시킨 것이죠. 스트릿뷰는 일정한 간격으로 촬영하지만 360도+240도를 모두 볼 수 있어 비디오 방식보다는 스트릿뷰가 더 효과적이라고 생각됩니다.

길가에서 보이는 모습을 3차원으로 재구성하기위한 기술은 여러가지가 있습니다. 그중 가장 오래된 기술이 Mobile Mapping System 혹은 GPS Van 이라고 부르는 기술입니다. GPS와 INS(관성항법장치)를 사용하여 차량의 위치와 자세를 계산하고, 입체사진을 찍어서 그로부터 3차원 위치를 계산하는 기술입니다. 물론, 비디오나 레이저스캐너 등의 기계를 함께 달아 보조적으로 이용하기도 합니다.
사용자 삽입 이미지

그러나, 현재까지는 이 모바일 매핑시스템 기술도 3차원을 구성하는데는 아직까지 한계가 있습니다. 사진에 찍힌 대상물의 3차원 위치는 어느정도 수준까지 계산이 가능하지만, 3차원 모델을 재구성하는 것은 거의 수작업으로 이루어지고 있다는 것입니다.

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그런데, Digital Urban 블로그에서 재미있는 기술을 읽게 되었습니다. 비디오를 촬영하여 이를 3차원 모델로 전환할 수 있다는 것입니다. 북 캐롤라이나 대학교(University of North Carolina, Chapel Hill)와 켄터키 대학교(University of Kentucky)에서 개발한 기술인데, 아직 완벽한 것은 아니더라도, 상당히 장래성이 있어 보입니다. 자세한 내용은 Urban 3D Modelling from Video을 보시면 됩니다.

물론 위치와 자세를 잡기 위해서 GPS와 관성항법장치(INS : Inertial Navigation System)을 이용해야 하고요. 비디오는 아래와 같이 4개를 달았다고 합니다. 3개는 수평방향으로 전방, 직방, 후방으로 달았고, 나머지 하나는 윗부분을 촬영할 수 있도록 상향으로 달았습니다.
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아래 비디오는 촬영된 비디오 영상입니다. 약간은 중복되지만, 기본적으로 중복이 되지 않도록 하였고, 따라서 동일한 비디오의 프레임만으로 3D를 구성합니다.

아래는 최종 결과입니다. 일부분에서 구멍이 있기는 하지만, 이정도 수준의 3D 모델을 자동 구성할 수 있다면 상당히 기대가 됩니다.

아래는 촬영된 지역 전체를 3D 모델로 구성한 것인데, 나무까지도 3D 모델로 구성되어 있습니다.

정말 대단한 기술인 것 같습니다. 위치 정확도가 얼마나 높은지는 언급이 되어 있지 않으나, 필요하다면 기존 제작되어 있는 수치지도를 기준으로 약간만 편집한다면 실용적으로 전혀 문제가 되지 않을 수준일 듯 싶습니다.

이러한 결과물을... 구글어스나 버추얼어스처럼 항공사진을 기반으로 만들어진 3D 모델에 덧붙일 수 있다면 정말 활용도가 높아지겠다 싶습니다. 이렇게까지 개발될 수 있다면... 스트릿뷰 기술이 필요없게 될지도 모르는 일이죠.

민, 푸른하늘
Posted by 푸른하늘 푸른하늘이

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  1. 이거 제가 2000년도에 한번 해봤는데 이론적으로는 아주 훌륭한데 실제로 필드에서 적용하는데는 아주 즐~~ 입니다.
    이유는 공습경보라도 내려놓고 "모두 다비켜~" 하고 찍지 않는 이상 나중에 컴퓨터 프로세싱하다 포기해버린다는...ㅡㅜ

    2007.11.21 22:32 [ ADDR : EDIT/ DEL : REPLY ]
    • 사실 그렇죠. 근데, 아래 비디오를 보면 나무까지 모델링 시켜뒀더군요. 그래서 대단하다고 말씀드린 겁니다

      2007.11.22 08:29 [ ADDR : EDIT/ DEL ]