최근 가상도시, 위치기반시스템 등 여러 분야에서 도심지역의 고해상도 DSM의 수요가 증가하고 있다. 고해상도 DSM을 획득하는데 항공 라이다 측량은 가장 효율적이고 경제적인 방법으로 인정받고 있다. 그러나 레이저 펄스는 도시건물의 모서리와 코너보다는 주로 표면에서 반사되기 때문에 일반적으로 라이다 DSM은 명확한 수직 breakline을 포함하기 힘들다. 이에 본 연구에서는 라이다 데이터와 항공영상의 결합을 통해서 고품질의 도시지역 DSM을 생성하는 새로운 방법을 제안하고자 한다. 제안된 방법은 (1) 서로 다른 두 센서에서 획득된 라이다 데이터와 영상의 기하 정합, (2) 라이다 데이터를 이용한 영상정합, (3) 영상정합을 통해 획득된 지상점과 라이다 데이터를 이용한 DSM 생성순으로 이루어진다. 영상 정합을 위한 지상점의 초기값으로 대상지의 평균고도를 높이로 사용하는 것이 아니라 라이다 데이터로부터 얻어진 높이를 사용한다면 영상 정합이 아주 정밀하게 이루어 질 수 있다. 이와 함께 정합된 영상으로부터 얻어진 지상점은 라이다 데이터 보다 더 높은 밀도를 갖게 된다. 따라서 DSM 생성을 위한 격자에 라이다 데이터와 영상정합의 결과로 얻어진 지상점 모두를 내삽에 이용하여 DSM을 생성하고자 한다.
항공라이다를 이용한 도시지역 3차원 모델링에 대한 연구가 활발히 진행되고 있으며, 이를 위한 최적 점밀도 결정은 도시지 역 3차원 모델링의 성과 및 효율적인 항공라이다 활용을 위해 매우 중요 하다. 본 연구는 도시지역 항공라이다의 최적 점 밀도 결정을 위해 표본 점 밀도를 선정 하였다. 각 표본 점 밀도별 DSM 및 건물 외곽선을 이용해 최적 점 밀도 결정을 위한 시각적 평가 및 정확도 검사를 실시하였으며, 도시지역 항공라이다를 위한 최적 점 밀도를 제시 하였다.
본 논문에서는 신속하고 정확하게 건물의 외곽선을 추출하기 위해서 항공 라이다 데이터를 타일 단위지형 분류 기법을 이용하여 분류하고, 건물 관련 타일의 항공영상으로부터 에지 정보를 추출하여 정확하게 건물 외곽선을 추출하는 기법을 제안한다. 제안된 건물 외곽선 추출 기법에서는 대부분의 연산을 타일 단위로 수행하고 항공영상의 특징 추출 범위를 건물 영역에 집중시킴으로써 건물의 외곽선을 정확하게 추출하는 과정의 처리속도를 개선하였다.
최근 들어, 라이다 기술의 발전에 따라 정확한 거리 측정이 가능해지면서 라이다 기반의 3차원 객체 탐지 네트워크에 대한 관심이 증가하고 있다. 기존의 네트워크는 복셀화 및 다운샘플링 과정에서 공간적인 정보 손실이 발생해 부정확한 위치 추정 결과를 발생시킨다. 본 연구에서는 고수준 특징과 높은 위치 정확도를 동시에 획득하기 위해 어텐션 기반 융합 방식과 카메라-라이다 융합 시스템을 제안한다. 먼저, 그리드 기반의 3차원 객체 탐지 네트워크인 Voxel-RCNN 구조에 어텐션 방식을 도입함으로써, 다중 스케일의 희소 3차원 합성곱 특징을 효과적으로 융합하여 3차원 객체 탐지의 성능을 높인다. 다음으로, 거짓 양성을 제거하기 위해 3차원 객체 탐지 네트워크의 탐지 결과와 이미지상의 2차원 객체 탐지 결과를 결합하는 카메라-라이다 융합 시스템을 제안한다. 제안 알고리즘의 성능평가를 위해 자율주행 분야의 KITTI 데이터 세트를 이용하여 기존 알고리즘과의 비교 실험을 수행한다. 결과적으로, 차량 클래스에 대해 BEV 상의 2차원 객체 탐지와 3차원 객체 탐지 부분에서 성능 향상을 보였으며 특히 Voxel-RCNN보다 차량 Moderate 클래스에 대하여 정확도가 약 0.47% 향상되었다.
국토의 구성 및 변화를 파악하기 위해서 항공 라이다 데이터의 효율적 처리를 통해 정확하게 지표의 유행(land-cover type)을 분류할 수 있는 지능형 지형 분류기(intelligent topographical classifier)의 필요성이 증대되고 있다. 본 연구에서는 정확하고 효율적인 지형 분류기 개발을 용이하게 하기 위해 데이터마이닝 도구인 WEKA를 연동시켜 항공 라이다 데이터를 가공처리하고 다양한 데이터마이닝 기법을 활용한 비교 실험을 통해 정확성이 높은 지형 분류기 제작을 지원하는 소프트웨어 시스템을 개발하였다. 본 연구에서 개발한 지형 분류기 제작 지원 시스템은 항공 영상 이미지 위에 라이다 데이터를 중첩시키는 기능, 효율적인 처리를 위한 타일링 기능, 부분 영역의 3차원 시각화 기능, 타일의 특정 추출 기능, WEKA 입력 자동 생생 기능, 분류 모델의 분류 규칙 집합을 C++ 프로그램으로 자동 코딩하여 분류기로 변환하는 기능, 타일별 지형 분류 결과 표시 기능 등이 구현되어 있다. 또한, 연동된 WEKA틀 이용해서는 분별력이 높은 특정 정보 선정 기능, 다양한 분류 기법을 적용한 지형 분류 모델 생성 기능, 지형 분류 규칙 집합 생생 기능 등을 활용하여 지형 분류기 제작을 지원할 수 있다. 따라서 항공 라이다 데이터를 이용하여 지형의 유형을 분류하는 지능형 지형 분류기를 개발하고자 하는 사용자는 본 연구에서 개발한 지형 분류기 제작 지원 시스템을 활용하여 해당 지형의 특성에 맞고 분류기 개발 목적에 부합하는 지형 분류기를 용이하게 효과적으로 개발할 수 있다.
국토교통부는 공항의 지상조업 근로자 근무환경을 개선하기 위하여 2019년 11월부터 40개 과제를 발굴·시행하는 등 노력해 왔으나, 근원적인 안전관리체계 개선이 필요하다는 판단에 따라, 노조와 지상조업사 등 관계기관과 간담회를 통해 수렴한 의견을 바탕으로 국토교통부는 승객이동, 항공기 견인 등 항공운항의 필수 역할을 하는 지상조업의 서비스 및 안전성을 높이기 위해 '지상조업 안전관리 강화방안'을 수립했다. 본 논문은 공항에서 지상조업 시 안전하고 신속하게 할 수 있도록 하는 '공항용 원격 주행 멀티카트' 기술을 제안한다. 현장이 아닌 컨트롤러를 이용한 원격으로 주행하여 지상조업자의 안전을 보장하고, 카트에 멀티파츠를 장착하여 지장조업 장비의 유지 보수를 편리하게 관리하며 라이다 센서, 카메라, 적외선 센서 등을 이용하여 장애물을 피하는 멀티카트를 구현하여 공항 지상조업의 발전을 선도할 것이다.
제방선 지도화는 하천지역의 환경보호와 하천 범람 방지, 그리고 하천 개발에 있어 매우 중요하다. 라이다(LiDAR)와 항공 정사영상(aerial ortho-image)과 같은 원격탐사 데이터의 활용은 대상 지역에 접근하지 않고도 대상 지역에 관한 지형 정보를 얻을 수 있다는 점 때문에, 하천 지도화 작업에 효율적이다. 라이다 자료는 얕은 물을 관통하는 능력과 높은 수직 정확도 때문에 하천구역 지도화 작업에 활용되어 오고 있다. 영상자료의 활용 또한 영상처리 기법을 이용하여 여러 특징들을 추출할 수 있다는 점 때문에 하천 지도화 작업에 효율적이다. 본 논문에서는 라이다와 항공 정사영상을 각각 활용하여 3차원 제방선 지도화 작업을 수행하였다. 그리고 지상 실측정보들을 통해 두 자료로부터 추출된 제방선들의 정확도를 측정하고, 두 측정 결과들을 비교한다. 통계적인 결과에서 나타나듯이 라이다를 활용하여 추출된 3차원 제방선이 항공 정사영상을 활용하여 추출된 3차원 제방선에 비해 수평 및 수직 정확도가 훨씬 더 높다는 것을 보여준다.
타일로 분할된 항공 라이다 데이터로 부터 데이터마이닝 기법을 이용한 지표면 분류 결과에 따라 건물을 포함하는 타일에 대해 적용할 건물영역 추출 기법을 제안한다. 본 기법은 재귀적 경계점 추출 알고리즘과 경계점 연결을 통해 경계선을 형성하고 경계선을 타일의 외벽과 연결해 건물영역의 외곽을 추출한다. 제안된 기법으로 추출된 건물 영역을 실제 항공사진과 비교하여 제시하고 재귀적 경계점 추출 알고리즘의 실행시간을 단축시키기 위해 사용된 지형정보 인덱스의 실행시간 단축 효과 분석이 제시된다.
본 논문에서는 항공 라이다 데이터를 이용하여 지형의 유형을 분류하는 과정에서 지형의 특성에 따라 지형 분류의 판정 단위를 가변적으로 변화시키는 동적 가변 윈도우 기반 지형 분류 기법을 제안한다. 제안된 동적 가변 윈도우 기반 지형 분류 기법에서는 지형의 특성과 반복 패턴에 따라 지형 분류의 판정 단위를 가변적으로 결정하여 지형 분류에 소요되는 시간을 감소시키고자 하였다. 또한, 본 논문에서는 실험을 통하여 동적 가변 윈도우 기반 지형 분류 기법의 시간효율과 정확도를 분석하고 최적의 최대 판정 윈도우 크기를 제시하였다. 실험 결과에 따르면 제안된 동적 가변 윈도우 기반 지형 분류 기법은 고정 윈도우 크기를 이용하는 기법과 유사한 정도의 정확성을 유지하면서도 빠른 지형 분류가 가능한 것으로 판명되었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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