본 연구는 비측량용 디지털 비디오 카메라를 이용하여 석조문화재인 석탑을 대상으로 촬영하였다. 비측량용 카메라인 디지털 비디오 카메라는 기존의 측량용 또는 준측량용 카메라에서 하지 못하는 방법이 있으며, 이는 촬영된 동영상을 가지고 분석하고자 하는 부분을 손쉽게 정지영상으로 취득할 수가 있었다. 비측량용인 디지털 비디오 카메라로 문화재 3차원 해석에 있어서 $2mm{\sim}4mm$의 정확도를 얻을 수 있었다. 차후 문화재 원형 보존에 대한 계획의 수행에 있어서 문화재에 대한 자세한 정보를 제공하기 위해 효율적이고 경제적인 방법을 제시하고자 한다.
Recently, the number of the use of Digital Photogrammetry is increasing, the Digital Photogrammetry is used for the acquisition of images, remote sensing and three dimension location. Especially, the three dimension location is more activated to use digital camera for the Digital Photogrammetry. The reason is that it is cheap and easy to use and also it has high confidence. Using non-metric digital camera not metric camera, in this research, to get images and apply the images to the Direct Liner Transformation which is one of the techniques in Digital Photogrammetry to get three dimensional location of a point. Ⅰ programmed the procedure with Visual C++ to get the position of points speedly and I tested possibility whether it can analyze the displacement and the existence of structure with measurement system which is structured by a inexpensive non-metric digital camera.
최근 건설, 도시계획 등 다양한 분야에서 1/1,000 수치지형도 제작에 대한 수요가 증가하고 있다. 이에 따라 고가의 항공사진측량 장비를 대체하는 저가의 비측정용 카메라 활용이 요청되고 있다. 국내에서도 좁은 대상지역을 비측정용 카메라로 촬영하여 대축척 수치지형도를 제작하기 위한 연구가 지속적으로 수행되고 있다. 그러나 비측정용 카메라 정확도의 한계로 입체사진을 이용한 수치도화는 어려운 상황이다. 본 연구에서는 비측정용 카메라를 공공측량에 활용하기 위해 대축척 수치도화 가능성을 검증하고자 하였다. 이를 위해 비측정용 카메라를 이용하여 수치도화한 성과와 지도제작용 DMC카메라를 이용한 성과의 정확도를 비교분석하였다. 표준부가매개변수 8개를 포함한 현장 자체검정을 수행한 후 1/1,000 축척으로 도화한 결과 RMSE가 평면 ${\pm}0.145m$, 표고 ${\pm}0.153m$로 공공측량 정확도에 적합한 것을 확인하였다.
지형공간정보 분야에서 대상물의 3차원 형상에 대한 자료는 기본 자료로 취급되고 있다. 특히, 공간에 관련하여 계획, 유지, 관리 등을 업무를 수행하기 위해서는 다양한 물리적 형상 정보가 필요하다. 종래의 사진측량은 고가의 측량용 카메라와 숙달된 전문가가 운용하는 해석도화기를 이용하여 수행되어 왔으나 최근에는 수치사진측량의 발달로 인하여 저가의 비측량용 디지털 카메라를 이용해 컴퓨터 환경에서 수행하는 것이 가능해졌다. 본 연구에서는 비측량용 디지털 카메라를 이용한 근거리 사진측량에 의해 신속하게 3차원 형상정보를 생성하기 위한 기술을 연구하고, 이를 지형공간정보 분야에 적용할 수 있도록 함으로써, 지형공간정보 분야에서 필요로 하는 3차원 형상에 대한 정보의 취득을 원활하게 하는 것을 목적하였다. 비측량용 카메라 중에서 보급형 컴팩트 디지털 카메라를 사용하고 대상물 내의 단 하나의 길이 성분만을 관측하여 대상물의 3차원 형상을 해석한 결과 1화소 이하의 정확도로 대상물의 크기를 해석할 수 있었다.
최근 비약적인 기술발전을 통해 8,000만 화소급 디지털 카메라가 등장했으며, 비측량용 디지털 카메라가 사진 측량 분야에서 다양하게 활용되고 있다. 본 연구에서는 항공사진과 지상기준점을 이용하여 렌즈 캘리브레이션을 수행하였다. 항공사진은 35mm 렌즈가 장착된 CMOS 2,110만 화소급 비측량용 디지털 카메라를 헬리콥터에 설치하여 취득하였고, 지상기준점은 1:1,000 도화원도에서 선점하였다. 그 결과 렌즈에 대한 초점거리, PPA, 방사왜곡계수를 계산할 수 있었다. 또한 렌즈 캘리브레이션 전후에 항공삼각측량을 수행하여 지상기준점의 평균제곱근오차와 최대 잔차를 비교하였으며, 캘리브레이션 후 정확도가 매우 큰 폭으로 향상됨을 알 수 있었다.
비측정용 사진기로 촬영된 사진으로부터 수치화상처리기법과 컴퓨터를 이용하여 3차원 좌표 및 정보를 추출하는데 있어서는 해결해야 할 과제들이 뒤따르게 된다. 따라서 본 연구에서는 수치사진화상을 얻기위한 비측정용 사진의 스캐닝 방법, 스캐닝 시에 발생하는 기하왜곡의 보정방법, 각 화소에 해당하는 3차원 지상좌표 추출을 위한 공간교차이론의 효율적 적용기법 등을 연구하고 실제 적용을 통하여 제시된 기법의 유효성을 검증할 수 있었다.
본 연구에서는 고해상도의 비측정용 디지털 카메라를 이용하여 강구조 철도교량의 3차원 변형량을 측정하고자 하였다. 변형량 측정은 현장관측 시간을 단축하고, 작업의 효율을 높이기 위해 공면조건에 의한 상호표정 방법(기준 타겟점의 3차원 측량이 필요 없다)을 적용하고자 한다. 이 방법으로 측정한 변형량을 토털스테이션을 이용하여 기준점의 3차원 측량으로 구한 외부표정요소로부터 획득한 변형량과 비교하여, 적용방법의 정확도를 확인하고자 한다.
최근 비 측정용 디지털 카메라의 화소수가 급증하고, 카메라 단가 또한 저렴해져 문화재 및 시설물의 3차원 공간 측량 등에도 이를 활용할 수 있게 되었다. 그러나 비 측정용 카메라를 측량용으로 활용하기 위해서는, 카메라 자체검정을 통해 내부 표정요소를 정확히 계산해내야 한다. 이를 위해서는 적절한 검정 대상지의 구성 및 촬영계획이 선행되어야 한다. 본 연구에서는 지상기준점 수, 사진의 수, 기준점의 차원(2차원 및 3차원)등의 조건에 따른 카메라 자체 검정 정확도에 대하여 분석하였다. 실험 결과, 근거리 사진측량을 위한 자체검정 대상지 구축 시 수직사진을 포함하는 3장 이상의 사진으로 안정된 정확도를 얻을 수 있음을 알 수 있었고, 3차원 복원을 목적으로 하는 경우, 평면상의 지상기준점 10점으로도 높은 정회도의 결과를 얻을 수 있음을 알 수 있었다.
디지털 카메라의 개발과 컴퓨터 프로세서의 발달은 수치영상 획득과 분석과정을 단순화시켜 수치사진측량의 실시간 처리를 가능케 하고 있다. 본 연구에서는 centroid기법을 이용한 상 측정 정확도의 향상을 위해 sub-pixel 측정시스템을 개발하고 이미지의 준 자동 측정을 실현하므로서 보다 효과적인 centroid측정기법과 이에 적합한 타겟의 형상을 결정할 수 있었다. 그리고 수치 영상의 기하학적 내부정확도 향상을 위해 Kodak DCS200 카메라의 렌즈 왜곡보정을 실시하므로서 비측정용 카메라의 단점을 보완할 수 있었다.
본 연구에서는 비측량용 디지털 비디오 카메라를 이용하여 석조문화재인 석탑(단속사지 동 서 삼층석탑)을 대상으로 촬영하였다. 그리고, 촬영된 동영상을 가지고 분석하고자 하는 부분인 정지영상을 손쉽게 취득할 수가 있었다. 비측량용인 디지털 비디오 카메라로 문화재 위치 해석에 있어서 1.8mm∼8.3mm의 정확도를 얻을 수 있었다. 차후 문화재 원형$.$보존에 대한 계획의 수행에 있어서 문화재에 대한 삼차원 정보를 제공하기 위한 효율적인 방법을 제시하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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