DSM (Digital Surface Model) is a digital representation of ground surface topography or terrain that is widely used for hydrology, slope analysis, and urban planning. Aerial photogrammetry and LiDAR (Light Detection And Ranging) are main technology for urban DSM generation but high-resolution satellite imagery is the only ingredient for remote inaccessible areas. Traditional automated DSM generation method is based on correlation-based methods but recent study shows that a modern pixelwise image matching method, SGM (Semi-Global Matching) can be an alternative. Therefore this study investigated the application of SGM for Kompsat satellite data of KARI (Korea Aerospace Research Institute). Firstly, the sensor modeling was carried out for precise ground-to-image computation, followed by the epipolar image resampling for efficient stereo processing. Secondly, SGM was applied using different parameterizations. The generated DSM was evaluated with a reference DSM generated by the first pulse returns of the LIDAR reference dataset.
수치사진측량에서 이용되는 대부분의 알고리즘은 수치화된 입체영상이 epipolar 기하상태를 이루고 있다는 가정을 근거로 하고 있으므로, 입체쌍의 주사선이 epipolartjs이 되어야 한다. 그러나 항공사진의 경우는 매 순간의 촬영위치에서 촬영자세가 달라지므로 epipolar 기하상태를 이루지 못한다. 본 연구에서는 한 쌍의 입체항공사진을 주사기(scanner)에 의해 수치영상으로 변환시키고, 절대표정후의 외부표정요소를 이용해 영상 재배열을 수행하는 과정에서 대해 연구하였다. 그 결과 입체수치영상으로부터 epipolar 기하상태의 영상을 생성하였다. 생성된 epipolar 영상은 영상정합 과정에 적용하기 위해 수치영상상관기법으로 영상정합을 실시하였고, 영상정합의 결과를 이용해 수치표고모형을 제작하였다. 영상정합에 의해 생성된 수치표모고형은 해석도화기에 의해 생성된 수치표고모형과 비교하였으며 그 결과 경제적인 방법으로 수치표고모형을 제작하는 방안이 제시되었다.
The stereo geometry establishment based on the precise sensor modeling is prerequisite for accurate stereo data processing. Ground control points are generally required for the accurate sensor modeling though it is not possible over the area where the accessibility is limited or reference data is not available. For the areas, the relative orientation should be carried out to improve the geometric consistency between the stereo data though it does not improve the absolute positional accuracy. The relative orientation requires conjugate points that are well distributed over the entire image region. Therefore the automatic conjugate point extraction is required because the manual operation is labor-intensive. In this study, we applied the method consisting of the key point extraction, the search space minimization based on the epipolar line, and the rigorous outlier detection based on the RPCs (Rational Polynomial Coefficients) bias compensation modeling. We tested different parameters of window sizes for Kompsat-2 across track stereo data and analyzed the RPCs precision after the bias compensation for the cases whether the epipolar line information is used or not. The experimental results showed that matching outliers were inevitable for the different matching parameterization but they were successfully detected and removed with the rigorous method for sub-pixel level of stereo RPCs precision.
We have evaluated the accuracy of digital elevation models of Jeju island generated with three different sensors, NASA JPL TOPSAR, JERS-1 SAR, KOMPSAT-1 EOC using Interferometric SAR and stereo photogrammetry. Characteristics and limitations of each method are described.
현재 무인항공사진측량을 이용한 지도제작의 지형·지물 묘사는 주로 벡터화로 이루어지고 있다. 그러나 벡터화는 평면과 표고 위치를 별도로 취득하기 때문에 시간이 많이 소요되고 수치표면모델에서 표고값을 추출 할 때 과대 오차가 발생될 수 있다. 이에 3차원 공간정보를 동시에 취득가능한 수치도화의 필요성이 증가하고 있으나, 고가의 도화장비가 필요하고 무인항공영상의 수치도화 기술이 불완전한 단점이 있다. 이에 본 연구에서는 저가의 시스템으로 수치도화가 가능한 Menci사의 StereoCAD를 이용하여 지형·지물의 묘사정확도를 분석 평가하였다. 무인항공영상의 취득은 Phantom4 pro에 FC 6310 카메라를 탑재하여 비행고도 90 m에서 GSD (Ground Sample Distance) 3 cm로 촬영하였다. 정확도 분석은 검사점과 점·선·면형 레이어별 모서리에 대한 지상측량결과와 도화결과의 3차원 좌표의 차이를 산출하여 비교하였다. 그 결과 검사점의 RMSE는 평면 0.048 m, 표고 0.078 m이고, 레이어별 RMSE는 평면이 0.104~0.127 m, 표고는 0.086~0.092 m로 나타나 무인항공영상의 입체도화로 1:1,000 수치지형도 제작의 가능성을 입증할 수 있었다.
본 연구에서는 지하광산에서의 굴착면에 대한 입체사진측량기법의 적용성을 검토하기 위하여, LIDAR 시스템에 의한 결과와 비교 검토를 수행하였으며, 이를 위해 현장에서 실시된 총 4회의 시험발파로부터 여굴 분석을 실시하였다. 분석 결과, 두 가지 측량기법으로 해석된 발파 굴착단면의 부피와 면적은 각각 0.81% 및 1.05% 의 근소한 값 차이를 보였으며 이를 통해 입체사진측량기법의 지하광산에 대한 현장 적용성을 확인할 수 있었다. 총 4회의 시험발파로부터 분석된 여굴량은 각각 $29.84m^3$, $22.45m^3$, $14.54m^3$ 및 $5.46m^3$으로서, 1차 시험발파에서 가장 큰 여굴이 발생하였으나 점차 시험발파가 진행되면서 그 양이 줄어듦을 확인할 수 있었다. 이와 같이 본 연구에서 적용한 입체사진측량기법은 굴착단면을 매우 효과적으로 묘사할 수 있으며, 여기서 얻어진 정량적 데이터들은 굴착단면의 부피, 단면적 및 여굴 분석 등에 유용하게 활용될 수 있을 것으로 판단된다.
The purpose of this study was to isolate the observational error included in plane photogrammetric data and suggest more accurate and suitable method for body shape measurement. Three experiments were carried out in this study. First of all, the variables which can be obtained from photogrammetric method were selected among the data which can be measured improperly by direct measurement or showing large deviations between the samples. Secondly, the height, the width and the depth of 50 subjects were measured by plane photogrammetry. The result showed that plane photogrammetric data contain significant observational error even for the same variables, as the angle of which photos had been taken changes. Therefore, in order to reduce the observational error and to measure the human body accurately, three-dimensional measurement, stereo photogrammetry was employed in the last experiment. As it is important to isolateonly the observational error by plane photogrammetry and to exclude the accidental error caused by movement of human body subject, body shape model(manikin) was used as subject. The result showed that the average observational error by plane photogrammetry was more than 4 cm in the height, 0.85-1.29cm in the width and 0.49cm in the depth. In conclusion, it is not adequate to use the height obtained from plane photogrammetric data as human body measurement data. And the width and the depth should be used cautiously, even though they are relatively less significant, the error still can make some difference on clothing construction.
평면 이미지로부터 3차원 정보를 구하기 위해서는 스테레오 이미지가 필요하고, 움직이는 물체의 거동을 3차원적으로 측정하기 위해서는 스테레오 이미지의 정확한 동기가 필수적이다. 또한, 연속적인 거동측정을 위해서는 동시 촬영한 연속 스테레오 이미지가 필요하고, 위치추적의 자동화를 위해서는 영상 매칭이 그 해결책이다. 본 연구에서는 한 대의 비디오 카메라로 움직이는 물체의 연속 스테레오 이미지를 촬영하여, 영상 매칭에 의해 동일 대상물 및 동일 측점의 중심위치를 결정하고, DLT에 의해 3차원 위치를 해석하는 방법을 제시하였다.
지도제작에서 지도의 정확도와 신빙성 (reliability)을 지배하는 주요한 요인은 지형도의 원도(mapase)의 측도과정인 도화작업(stereo-restitution)이라고 할 수 있다. 항공사진의 도화작업의 대부분은 아직까지 아나로그(analogue) 방법에 의하여 수행되고 다. 그러므로 도화작업은 실체도화기(stereo plotter)에 의하여 수행 되므로 도화기를 조종하는 도화사(operator)의 숙연도, 기능의 수준 및 개인습성에 의한 관측오차에 따라서 도화성과의 질에 상당한 영향을 끼치고 있음이 명백하다. 본 연구에서는 도화사의 경역별 개인오차를 도화기종별로 검출하여 분석하였고 또한 도화대상이 지형, 지물의 난역도와 세부상세도에 따르는 결과도 분석하였으며 우리나라에서 답습하고 있는 선도화 후 현지확인의 작업과정이 원도측도의 정확도에 미치는 영향도 고찰하여 보았다.
Although many kinds of stereo matching method have been developed in the field of computer vision and photogrammetry, wrong matches are not easy to avoid. This paper presents a new method to reduce wrong matches after matching, and experimental results are reported. The main idea is to analyze the histogram of the image attribute differences between each pair of image patches matched. Typical image attributes of image patch are the mean and the standard deviation of gray value for each image patch, but there could be other kinds of image attributes. Another idea is to check relative position among potential matches. This paper proposes to use Gaussian blunder filter to detect the suspicious pair of candidate match in relative position among neighboring candidate matches. If the suspicious candidate matches in image attribute difference or relative position are suppressed, then many wrong matches are removed, but minimizing the suppression of good matches. The proposed method is easy to implement, and also has potential to be applied as post processing after image matching for many kinds of matching methods such as area based matching, feature matching, relaxation matching, dynamic programming, and multi-channel image matching. Results show that the proposed method produces fewer wrong matches than before.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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