여러 가지의 지도투영법이 사용되고 있지만 지구를 왜곡 없이 평면으로 나타낼 수 있는 방법은 없다. 이러한 투영에 따른 왜곡을 극복하고 좌표계에 의한 지형에 대한 수치정보를 연속적으로 표현하기 위하여 본 논문에서 한반도 지역에 대한 지도 정확성과 투영특성 및 최적의 방법모색, 왜곡오차의 원인, 위치변위 및 정도 향상 등에 대한 것을 연구하였다.
전국 규모의 연속적인 자료구조를 가진 기본지리정보의 생산 및 구축을 효율적으로 수행하기 위해서는 하나의 원점을 가진 좌표계의 도입이 요구된다. 이를 위해서 우리나라는 한반도 전역을 포괄하는 한국형 UTM 좌표계(UTM-K)를 도입하였으며, 본 연구에서는 UTM-K 좌표계에서 설정된 투영중앙 자오선 및 투영중앙 자오선의 축척계수에 대한 왜곡정도를 분석하였다. 투영왜곡의 분석을 위해서 2005년 말까지 제작된 1/25,000 수치지도들의 중심 경위도 좌표를 이용하여 투영으로 인한 축척계수를 계산하고, 이를 왜곡정도의 지표로 사용하였다. 그 결과, 현행 UTM-K에서 정의한 것을 근거로 했을 경우 지도투영으로 인한 축척계수의 누적 왜곡량은 $23.744{\times}10^{-2}$로 나타났다. 반면에 투영중앙 자오선이 $127^{\circ}\;42'$이고, 이때의 축척계수가 0.99994로 설정했을 경우 $5.1435{\times}10^{-2}$의 최소 누적 왜곡량을 보였다.
어안렌즈는 사각이 넓어서 터널 내부 벽면의 영상을 취득하는 데 유용하다. 원통투영의 원리를 이용하여 어안렌즈터널 영상을 우리의 눈에 익숙한 일반 영상으로 변환시킬 수 있는데, 이 과정에서 여러 종류의 왜곡이 발생하게 된다. 본 논문은 투영영상의 터널 바닥면과 벽면 사이 경계선에서 발생하는 왜곡을 다루고 있다. 경계선 왜곡의 발생 원인을 분석하고 모형을 제작하여 보정량 계산식을 유도하였다. Visual C++로 제작한 소프트웨어를 이용하여 계산된 보정량을 투영영상에 적용한 결과 경계선이 보정된 영상을 얻을 수 있었다. 투영영상에 나타난 다른 왜곡에 대한 연구가 추가된다면 어안렌즈 영상을 통해 실제 터널 벽면과 유사한 영상을 얻을 수 있을 것으로 기대된다.
본 논문에서는 집적영상의 획득 과정에서 발생하는 기하학적 왜곡 중 투영 왜곡을 교정하는 방법을 제안한다. 제안된 방법에서는 집적영상의 스펙트럼 특성을 이용하여 왜곡 교정을 수행한다. 집적영상의 요소영상들이 대체로 주기적으로 반복됨에 따라 집적영상을 푸리에 변환하였을 경우 그 스펙트럼이 임펄스열로 나타난다. 반면, 왜곡이 존재하는 영상에서는 임펄스열이 뚜렷하게 나타나지 않는 특성이 있다. 따라서 집적영상의 푸리에 변환을 통해 얻어진 스펙트럼의 특성을 이용하여 투영 왜곡 파라미터를 찾아내고 이를 이용하여 교정하는 방법을 제안한다. 실험을 통하여 제안된 방법이 왜곡을 효과적으로 교정하는지 검증한다.
우리나라는 1910년대 토지조사사업에서 설정된 횡원통상사투영법을 사용하고 있다. 그러나 이 투영법은 수학적 유도 방법과 절차에 따라 다른 형태의 투영함수가 존재하며, 대표적인 것이 측지 및 공공측량에 사용하는 Gauss-Kruger(GK) 함수와 지적 분야의 Gauss-Schreiber(GS) 함수이다. 또한 이들 함수들은 실제 전산 구현 방법과 계수 선택에 따라 그 형태의 차이가 있어 투영변환 계산 결과에 영향을 미친다. 본 연구에서는 횡원통상사투영의 GS 계열 2가지와 3가지 GK 정 역변환 함수를 과학기술계산용 소프트웨어인 MATLAB에 의해 구현하고, 이들 특성 비교를 위한 다양한 수치시험을 수행 하였다. 그 결과를 바탕으로 투영 범위에 따른 투영함수의 정확도, 변환좌표의 차이, 축척계수에 의한 왜곡 특성을 분석 하였다. 이와 함께 4계로 이루어진 투영체계에 대해 GS 및 GK 함수를 통해 투영변환을 실시하고, 좌표의 일치성 및 투영 면적왜곡을 정량적으로 분석하여 그 결과를 요약하였다.
표면영상유속계는 매우 간편하고 신속하게 하천의 유속장을 측정하는 기법이지만 하천의 넓은 구역을 카메라로 촬영하기 때문에 영상왜곡이 필연적으로 발생한다. 이러한 왜곡을 보정하기위해 많이 사용되고 있는 2차원 투영좌표변환법을 이용하여 유속을 분석하였다. 하지만 2차원 투영좌표변환법의 경우 표정점이 수표면의 높이와 같은 위치에 존재하지 않으면 유속 분석 결과에 큰 오차를 유발시킨다. 홍수 시 하천의 수위가 급변할 경우 표정점을 수위 변화에 맞추어 이동시키면서 영상을 촬영한다는 것은 현실적으로 불가능하다. 이러한 문제점을 극복하기위해 하천의 수위 변화에 대응하는 영상왜곡 보정 기법 개발이 필요하다. 이에 본 연구에서는 기존의 2차원 투영좌표변환법을 개선하기 위해 제방근처의 표정점 4개와 카메라의 좌표와 카메라와 수표면까지의 연직거리를 이용한 영상왜곡 보정식을 개발하였다. 그리고 표정점과 수표면의 높이를 다양하게 변화시키면서 개발한 보정식을 적용하였다. 표정점이 수위에 맞게 설정된 경우를 기준으로 수위보다 높게 설정된 표정점에 대하여 보정식을 적용한 경우의 유속은 표정점이 수위보다 높게 설정된 경우의 유속과 비교한 결과 오차가 크게 개선되었음을 확인하였다. 따라서 하천에 CCTV를 고정적으로 설치하여 유량을 산정할 경우 본 연구에서 제시한 표정점 보정식을 활용한다면 수위가 급변하는 상황에서도 정확한 표면유속을 산정할 수 있을 것으로 기대한다.
한국형 UTM 좌표계는 현행 좌표계의 문제점 및 한계를 극복할 수 있으며 GIS를 기반으로 하는 첨단 산업에도 다양하게 적용 될 수 있도록 도입되었다. 본 연구에서는 한반도 전역에 적용 가능한 최적의 UTM-K 투영 중앙자오선과 축척계수를 결정하기 위하여 여러 가지 조합을 설정한 후 각각의 경우에 발생하는 지도의 누적 투영 왜곡량을 비교함으로써 결론을 도출하였다. 남한 지역에 적용하기 위해 도입된 현행 UTM-K에서 정의한 기준을 한반도 전역에 적용해 본 결과, 지도 투영으로 인한 누적 투영 왜곡량은 $47.0837{\times}10^{-2}$로 나타났다. 반면에 투영 중앙 자오선을 $127^{\circ}26'$, 축척계수를 0.99991로 설정했을 경우 누적 투영 왜곡량이 $21.0495{\times}10^{-2}$으로 최소값을 보였다. 따라서 한반도 전역에 적용할 최적의 UTM-K 투영 자오선은 $127^{\circ}26'$, 축척계수는 0.99991라는 결론을 얻었다.
최근 다양한 분야(건축, 디자인, 영화관)에서 활용되는 디스플레이 기술들은 대체로 평면에 투영하는 프로젝션 기술을 사용하고 있다. 예외적으로 평면이 아닌 곡면에 투영하는 경우도 있었으나, 기술적인 제약으로 왜곡된 영상을 보정하여 사용하는 경우는 드문 상태이다. 그리고 상호작용의 경우는 기계적 장치에 의존한 초보적 형태가 주류를 이루고 있다. 본 논문에서는 프로젝션 기술 중에서 원통형 곡면상으로의 투영 기법과 모션인식을 반영한 상호작용 기법에 대해서 논하고자 한다. 3D 영상을 곡면에 왜곡 없이 투영하기 위하여, 본 논문에서는 '2-pass 렌더링' 기법을 이용하였다. 이 기법에서는 현재 렌더링 된 영상을 텍스쳐로 저장한 다음 원통형 물체에 매핑시켜 곡면에 적합한 영상으로 보정한다. 그리고 기계적 장치에 의존하지 않는 상호작용을 위해, 카메라를 통하여 실시간으로 사용자 정보(위치, 방향 값)를 입력 받아 원통형 스크린과 매칭되는 좌표 값을 계산한다. 위와 같은 기법들을 구현하기 위한 실험으로 미디어 아트 작품을 제작하였으며, 투영과 상호작용에 관한 알고리즘을 작품에 적용하였다. 이 작품은 하나의 프로젝터를 사용하여 1/4 원통형 곡면으로의 투영과 상호작용을 수행하였다. 본 연구의 결과는 미디어 아트 작품의 프로젝션 모듈로 사용 될 수 있으며, 공연장 건축, 실내디자인, 체감형 인터랙티브 게임, 가상현실 영화관 등 다양한 분야에 적용 될 수 있다.
본 논문에서는 스테레오 정합시에 발생하는 투영적인 왜곡을 해결하기 위해 윈도우 와핑(warping)을 이용한 새로운 스테레오 정합방법을 제안한다. 투영된 영역에의 왜곡은 고정된 윈도우를 사용해서는 변위값을 추정하기 어렵기 때문에 본 논문에서는 블록정합 시에 윈도우 와핑기법을 사용한다. 와핑이 이루어지는 지점은 이전에 구해진 변위값의 신뢰성에 근거해서 구해진다. 초기의 신뢰성과 변위값은 계층적인 정합에서 구해진다. 실험의 결과는 제안한 방법이 정합이 향상되었음을 보여준다.
본 논문에서는 스테레오 정합시에 발생하는 투영적인 왜곡을 해결하기 위해 윈도우 와핑(warping)을 이용한 새로운 스테레오 정합방법을 제안한다. 투영된 영역에의 왜곡은 고정된 윈도우를 사용해서는 변위값을 추정하기 어렵기 때문에 본 논문에서는 블록정합 시에 윈도우 와핑기법을 사용한다. 와핑이 이루어지는 지점은 이전에 구해진 변위값의 신뢰성에 근거해서 구해진다. 초기의 신뢰성과 변위값은 계층적인 정합에서 구해진다. 실험의 결과는 제안한 방법이 정합이 향상되었음을 보여준다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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