측량용 카메라의 경우에는 내부표정을 위해 사진지표 뿐만 아니라 렌즈에 관련된 다양한 매개변수들이 제작사의 정밀 검정을 통해 제공된다. 반면에 비측량용 카메라는 정확한 위치를 알고 있는 다수의 기준점을 이용하여 사용자가 직접 카메라 검정을 통해 내부표정요소를 구하여야 한다. 측량용 카메라는 한번 검정된 내부표정 결과를 장기간 지속적으로 활용하고 있는 것에 반하여, 비측량용 카메라의 경우에는 아직까지 장기간에 따른 내부표정요소의 안정성이 충분히 규명되지 않은 상태이다. 따라서, 비측량용 카메라의 경우 사전측량작업을 할 때마다 내부표정요소를 구하기 위한 작업을 별도로 수행하는 경우가 많다. 이는 다량의 기준점을 이용해야 하므로 매우번거로운 작업이며, 비측량용 카메라의 활용에 장애가 되어 왔다. 본 연구에서는 일반 디지털 카메라에 대해 6개월간에 걸쳐 25회의 카메라 검정과 관측을 주기적으로 실험하여 내부표정요소를 구하고, 이를 분석함으로써 비측량용 카메라의 내부표정요소가 장기간 동안 어느 정도 안정한지를 검토하였다.
본 연구에서는 각기 다른 방법으로 내부표정 요소를 산출하였다. 내부표정 요소를 영상처리 과정에 적용하여 총 5개의 DSM(Digital Surface Models)을 제작한 뒤 정확도를 평가하였다. 내부표정 요소를 DSM 정확도의 독립변수로 활용하기 위해 DSM의 정확도에 영향을 줄 수 있는 비행요소와 외부표정 요소를 단일 고정변수로 설정하였다. 연구결과, campaign 3-2의 RMSE가 0.0305 m로 가장 양호한 결과를 보였다. 따라서 실험실 환경에서 카메라 검정 시스템을 이용하여 내부표정 요소를 확인한 뒤, 최적화를 통해 획득한 수정된 내부표정 요소를 이용해 DSM을 제작하는 것이 가장 정확도가 높은 DSM을 구축하는 방법으로 판단된다.
근거리 사진측량에서 스테레오 카메라를 이용하여 3차원 위치를 결정하기 위해 카메라의 내부표정요소뿐만 아니라 카메라 간의 상호표정요소를 결정하는 카메라 캘리브레이션이 선행되어야 한다. 카메라 캘리브레이션을 수행하고 나서 시간이 흐르면 비측량용 카메라의 경우 내부적인 불안정성이나 외부적인 요인에 의해 내부표정요소와 상호표정요소가 변할 수 있다. 본 연구에서는 스테레오 카메라 안정성을 평가하기 위해 두 대의 단일 카메라와 스테레오 카메라의 안정성을 분석뿐만 아니라 검사점을 이용하여 3차원 위치 정확도를 평가하였다. 4개월간 3회의 카메라 캘리브레이션을 수행한 실험을 통해 단일 카메라의 안정성을 평가한 결과 평균제곱근오차는 ±0.001mm로 나타났으며, 스테레오 카메라의 평균제곱근오차는 ±0.012mm ~ ±0.025mm로 나타났다. 또한, 검사점을 이용한 거리정확도를 평가한 결과 ±1mm로 나타나 다시기에 걸쳐 추정한 스테레오 카메라의 내부표정요소와 상호표정요소는 안정적인 것으로 판단되었다.
This study aims to establish interior orientation for various types of sensors including frame cameras, panoramic cameras, line cameras, and whisk-broom scanners. To do so, this study suggests the classification of components of interior orientation of which elements are different according to the sensors. This is entailed by incorporation of sensor characteristics into mathematical models of interior orientation parameters are suggested for being used as guidelines in recovering systematic distortions. Finally, the potential errors resulted from the assumption of regarding sensor model of whisk-broom scanner model as that of push-broom scanner are discussed.
최근 건설을 비롯한 다양한 분야에서 수치사진측량이 활발히 이용되고 있는 가운데 각종 산업분야에도 폭넓게 이용되고 있다. 디지털 카메라를 수치사진측량에 적용하기 위해서는 카메라의 정확한 초점거리, 렌즈왜곡계수, 주점의 위치를 구하는 내부표정 과정이 필수적이다. 따라서 본 연구에서는 내부표정시 구해지는 내부표정요소 값의 안정성을 평가하기 위하여 일정 시간간격과 춤을 사용하여 동일한 내부표정 과정을 수행하였으며, 줌의 배율에 따른 방사왜곡계수와 렌즈주점의 변화 양상을 분석하였다. 방사왜곡 계수 $k_1,k_2$의 경우 모두 줌의 배율이 커짐에 따라 0에 수렴하는 변화를 확인할 수 있었으며 렌즈주정의 위치변화량은 줌의 배율이 커질수록 일정한 상관관계를 보이며 주점 이동량 $x_p$, $y_p$의 변동폭이 커짐을 확인 할수 있었다.
영상을 기반으로 하는 3차원 위치결정에서 카메라는 핵심적인 요소이며 이러한 카메라의 내부적인 특성을 제대로 결정하는 카메라 캘리브레이션 작업은 대상물의 3차원 좌표를 결정하기 위해서 필수적으로 선행되어야 할 과정이다. 본 연구에서는 캘리브레이션을 위한 체크보드의 크기와 형태에 영향을 받지 않고 반자동으로 카메라의 내부표정요소를 결정하는 방법론을 제안하였다. 제안한 방법론은 쿼터니언을 이용한 외부표정요소 추정, 캘리브레이션 타겟의 인식, 번들블록조정을 통한 내부표정요소 매개변수 결정으로 구성되어 있다. 체스보드 형태의 캘리브레이션 타겟을 이용하여 내부표정요소를 결정한 후 소규모 3차원 모형에 대한 3차원 위치를 결정하였으며 검사점을 이용한 정확도 평가를 통해서 수평위치와 수직위치 오차는 각각 약 ${\pm}0.006m$와 ${\pm}0.007m$를 얻을 수 있었다.
항공용 Multi-looking 카메라는 1대의 사진기 몸체에 5대의 카메라를 설치하여 동시에 1장의 연직사진과 4개의 경사사진을 획득하므로, 연직방향으로 촬영된 일반 항공사진에 비해 현장에 대한 다양한 정보를 제공한다. 연직사진용 카메라에 대한 경사사진용 카메라의 기하학적 관계는6개의 외부표정요소에 의해 모델링 될 수 있으며, 그 기하학적 관계가 결정되면 경사사진에 대한 외부표정요소는 연직사진의 외부표정요소로부터 계산될 수 있다. Multi-looking 카메라에서의 연직카메라와 경사카메라의 상대적 외부표정요소를 검사하기 위하여, 실내 캘리브레이션 타깃을 설치한 후 하나의 비측정용 디지털카메라를 사용하여 세 지점에서 촬영방향 바꿔가며 14장의 사진을 취득하였다. 카메라 자체검정에 의해 카메라의 내부표정요소와 각 사진에 대한 외부표정요소가 추정되었고, 연직사진에 대한 경사사진의 상대적 외부표정요소가 각 사진에 대한 외부표정요소로부터 계산되었다. 상대적 외부표정요소 중 회전각과 투영중심점 위치에 대한 오차가 지상좌표 추정에 미치는 영향이 각각 분석되었다.
This study examined the feasibility of using an automatic lens distortion correction (ALDC) camera as the payload for a photogrammetric unmanned aerial vehicle (UAV) system. First, lens distortion for the interior orientation (IO) parameters was estimated. Although previous studies have largely ignored decentering distortion, this study revealed that more than 50% of the distortion of the ALDC camera was caused by decentering distortion. Second, we compared the accuracy of bundle adjustment for camera calibration using three image types: raw imagery without the ALDC option; imagery corrected using lens profiles; and imagery with the ALDC option. The results of image triangulation, the digital terrain model (DTM), and the orthoimage using the IO parameters for the ALDC camera were similar to or slightly better than the results using self-calibration. These results confirm that the ALDC camera can be used in a photogrammetric UAV system using only self-calibration.
본 논문은 지상기준점 좌표를 사용하지 않고 여러 대의 CCD 카메라와 GPS만을 이용하여 피사체의 크기를 측정할 수 있는 근접사진측량모델의 개발에 관한 것이다. 카메라 렌즈의 왜곡보정모델과 CCD 카메라의 사양으로 구성되는 내부표정 요소와 상호표정과 축척보정을 통한 모델좌표계상의 외부표정요소 계산으로 구성되는 사진측량모델을 개발하였다. 개발된 모델을 검증하기 위하여 피사체의 크기측정실험을 수행하였으며 측정 결과를 실측 결과와 비교하여 정확도를 평가하였다. 평가 결과 본 연구를 통하여 개발한 근접사진측량모델을 이용할 경우 높은 정확도의 피사체 크기 측정이 가능한 것으로 나타났다.
Spatially referenced mobile mapping (MM) images contain rich information of man-made objects , e.g. road centerlines, buildings, light poles, traffic signs ,billboards and line trees etc. Therefore, the applications in transportation, urban 3D reconstruction, utility management are implemented increasingly. It’s a fundamental issue lies in MM image process that how to orient this image in the object space including interior orientation of camera and the exterior orientation of image. In this paper, the algorithm of automatic acquirement of DC (Digital Camera) parameters based on MM images is illustrated. And then, the mapping between image space and object space for MM images is described.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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