KR101289885B1 - 건물의 모델링을 위한 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

항공영상을 이용하여 건물 모델링을 하는 건물 모델링 장치는 벽면 이미지 취득부 및 벽면 이미지 가공부를 포함한다. 벽면 이미지 취득부는 항공영상을 통해 건물에 대한 3차원 건물모델의 정보를 수신하며, 3차원 건물모델의 정보를 이용하여 각 건물의 벽면에 대한 벽면 텍스쳐 이미지를 취득한다. 벽면 이미지 가공부는 벽면 이미지 취득부로부터 벽면 텍스쳐 이미지를 수신하며, 벽면 텍스쳐 이미지에 포함된 폐색영역을 보정하기 위해 텍셀 이미지를 설정하며, 텍셀 이미지를 폐색영역의 이미지에 합성하여 최종 벽면 이미지를 생성한다.
항공영상, 벽면, 벽면 텍스쳐 이미지, 모델링, 폐색영역, 인접수목 폐색 스텐실 이미지, 인접벽면 폐색 스텐실 이미지

Description

건물의 모델링을 위한 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR MODELING BUILDING}
본 발명은 건물의 모델링을 위한 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 항공영상을 이용하여 3차원 건물의 모델링 시 건물 벽면의 이미지를 항공영상에서 취득하여 가공할 수 있는 장치 및 방법에 관한 것이다.
본 발명은 지식경제부의 IT원천기술개발사업의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다[과제관리번호: 2007-F-042-03, 과제명: 3차원 GIS기반 전파분석 고도화 기술 개발].
최근 3차원 공간정보를 이용하여 지형이나 지세를 수치상으로 표현하여 실제 지상시설물과 지하매설물 등의 관련정보를 지속적으로 관리하며, 도시경관계획, 재해관리 시스템, 네비게이션 및 인터넷 지도 서비스 등과 같이 다양한 응용분야에 적용하고 있다.
이러한 3차원 공간정보에서 가장 핵심적인 3차원 건물모델을 구축하는 방법으로는 수치지도와 건물 대장의 층수 정보를 이용하는 방법, 센서모델링을 수반하는 스테레오 입체 영상을 이용하는 방법, 건물의 그림자 또는 기복변위 관측방법을 이용하여 한 장의 영상만으로 건물모델을 취득하는 방법 및 항공기에 탑재된 레이저 거리측정 장비로 지표면을 이루는 점들의 높이값을 직접 취득한 라이다(Light Detection And Ranging, LiDAR) 데이터를 이용하는 방법 등이 있다.
이러한 방법 중에서 건물 벽면의 이미지 취득을 위한 방법으로는 건물의 기하학적 3차원 정보만을 취득 한 후, 건물벽면에 임의의 가상 이미지를 매핑하거나 현장에 나가 건물벽면의 이미지들을 직접 촬영하여 일일이 수작업으로 입력하는 방법보다는 스테레오 입체 영상 또는 단영상을 이용하여 건물의 3차원 정보 취득과 동시에 영상으로부터 건물의 해당벽면 이미지를 직접 취득하는 방법이 보다 신속하게 건물을 모델링 할 수 있어 주로 사용된다.
하지만 영상을 이용하는 이러한 방법의 경우, 상공에서 지표면 방향으로 촬영되어야 하므로 영상의 주점 근처에 분포하는 건물들이나 벽면 방향이 카메라 방향과 일치하지 않는 건물의 경우 좋은 품질의 이미지를 취득하기 힘들다. 뿐만 아니라, 도심밀집지역 등에서는 벽면 이미지가 인접건물 및 수목에 의해 가려지거나 건물자체의 그림자 등이 심각한 잡음요소로 작용하게 되는 것과 같은 이유로 보다 좋은 품질의 건물의 이미지를 취득하기 힘든 문제점이 있다.
따라서, 건물 벽면의 모델링을 위해 신속하고 현실감 있게 잡음의 영향이 최소화된 건물 벽면의 이미지를 취득하기 위한 기술이 요구된다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 항공영상을 이용하여 3차원 건물의 모델링 시 건물 벽면의 이미지를 항공영상에서 취득할 수 있는 건물의 모델링을 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따른 항공영상을 이용하여 건물 모델링을 하는 장치에 있어서,
상기 항공영상을 통해 상기 건물에 대한 3차원 건물모델의 정보를 수신하며, 상기 3차원 건물모델의 정보를 이용하여 상기 각 건물의 벽면에 대한 벽면 텍스쳐 이미지를 취득하는 벽면 이미지 취득부, 그리고 상기 벽면 이미지 취득부로부터 상기 벽면 텍스쳐 이미지를 수신하며, 상기 벽면 텍스쳐 이미지에 포함된 폐색영역을 보정하기 위해 텍셀 이미지를 설정하며, 상기 텍셀 이미지를 상기 폐색영역의 이미지에 합성하여 최종 벽면 이미지를 생성하는 벽면 이미지 가공부를 포함한다.
또한, 본 발명의 다른 특징에 따른 항공영상을 이용하여 건물 모델링을 하는 방법에 있어서,
상기 항공영상을 통해 상기 건물에 대한 3차원 건물모델의 정보를 수신하는 단계, 상기 3차원 건물모델의 정보를 이용하여 상기 건물의 벽면에 대한 벽면 텍스쳐 이미지를 취득하는 단계, 상기 벽면 텍스쳐 이미지에 포함된 폐색영역의 보정을 위한 텍셀 이미지를 설정하는 단계, 그리고 상기 폐색영역의 이미지에 상기 텍셀 이미지를 합성하여 최종 벽면 이미지를 생성하는 단계를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 항공영상을 이용하여 3차원 건물의 모델링 시 항공영상으로부터 건물 벽면의 이미지를 취득하며, 건물 벽면의 이미지에 존재하는 다양한 잡음요소를 보정 및 복원함에 따라 보다 현실감 있고 신속하게 건물을 모델링 할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 항공영상으로부터 건물 벽면의 이미지를 취득하므로 보다 저렴한 비용으로 건물을 모델링 할 수 있다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 건물의 모델링을 위한 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 건물의 모델링을 위한 건물 모델링 장치(100)는 영상 수신부(110), 벽면 이미지 취득부(120) 및 벽면 이미지 가공부(130)를 포함한다.
영상 수신부(110)는 항공영상을 수신하며, 항공영상을 통해 이미 구축되어 있는 건물모델의 정보를 입력 받는다. 그리고 영상 수신부(110)는 건물모델의 정보를 벽면 이미지 취득부(120)로 전달한다. 여기서 건물모델의 정보는 한 장의 항공영상에서 각 3차원 건물모델들의 그림자 관측 또는 기복변위 관측을 통해 건물의 높이를 획득하여 구축되거나, 또는 두 장 이상의 스테레오 입체영상을 이용하는 방법으로 구축되는 3차원 정보이며, 이러한 3차원 정보의 구축방법은 이미 공지되어 있는 기술이므로 구체적인 설명은 생략한다.
벽면 이미지 취득부(120)는 영상 수신부(110)로부터 건물모델의 정보를 수신한다. 벽면 이미지 취득부(120)는 3차원 건물모델의 정보를 2차원 역투영을 통해 해당 건물모델의 각 벽면에 대한 벽면 텍스쳐 이미지를 취득하여 벽면 이미지 가공부(130)로 전달한다. 여기서 벽면 텍스쳐 이미지는 항공영상에서 건물모델의 정보를 통해 획득한 건물 벽면에 대한 2차원 이미지이다. 이때, 복수의 항공영상을 이용하여 동일 건물모델에 대한 벽면 텍스쳐 이미지를 취득하는 경우, 건물모델의 촬영자세에 따른 건물모델의 벽면 이미지의 유효성을 판단하여 벽면 텍스쳐 이미지를 설정하므로 최적의 벽면 텍스쳐 이미지를 선별할 수 있다.
벽면 이미지 가공부(130)는 벽면 이미지 취득부(120)로부터 취득된 벽면 텍스쳐 이미지를 전달받으며, 벽면 텍스쳐 이미지에 포함된 잡음요소를 보정 및 복원하여 최종 벽면 이미지를 생성한다. 여기서 잡음요소는 벽면 자체의 그림자, 인접한 수목(樹木)(이하 "인접수목"이라고 함)의 폐색영역 및 인접한 벽면(이하 "인접벽면"이라고 함)에 의한 폐색영역 등과 같은 요소를 포함하며, 구체적인 설명은 후 술한다.
구체적으로, 벽면 이미지 가공부(130)는 그림자 보정부(131), 폐색영역 검출부(132), 텍셀 이미지 설정부(133) 및 최종 이미지 생성부(134)를 포함한다.
그림자 보정부(131)는 벽면 텍스쳐 이미지에서 해당 벽면의 그림자 영향을 최소화 하기 위해 그림자 보정을 수행한다.
폐색영역 검출부(132)는 그림자 보정부(131)에서 그림자 보정이 수행된 벽면 텍스쳐 이미지를 수신하여 인접수목 폐색영역 및 인접벽면 폐색영역을 검출한다. 그리고 폐색영역 검출부(132)는 인접수목 폐색영역에 해당하는 화소를 표시하여 인접수목 폐색 스텐실 이미지를 생성한다. 폐색영역 검출부(132)는 벽면과 벽면에 인접한 인접벽면에 대한 벽면 텍스쳐 영역 정보를 이용하여 중첩영역을 계산하고, 중첩영역을 표시하여 인접벽면 스텐실 이미지를 생성한다. 폐색영역 검출부(132)는 인접수목 폐색 스텐실 이미지와 인접벽면 스텐실 이미지를 합성하여 병합 폐색 스텐실 이미지를 생성한다.
텍셀 이미지 설정부(133)는 병합 폐색 스텐실 이미지에서 폐색영역의 상한선을 검출하며, 검출된 폐색영역의 상한선을 탐색 기준선(Base Line, BL)으로 설정하고, 탐색 기준선(BL)로부터 위쪽 방향, 즉 폐색영역이 존재하지 않는 방향으로 이동하면서 텍셀 이미지를 설정한다. 여기서 텍셀(texture element, texel) 이미지는 컴퓨터그래픽에서 텍스처 데이터를 구성하는 최소 단위로 폴리곤에 이미지를 사용해 현실감을 주는 텍스처 매핑(mapping)에 사용하는 이미지를 구성하는 각각의 요소이며, 무늬소라고 불리기도 한다. 본 발명의 실시예에서 언급하는 텍셀 이미지는 건물 벽면의 폐색영역을 복원하기 위해 폐색영역의 상한선의 위쪽 방향에서 해당 건물 벽면의 일부로 설정되는 이미지이다. 텍셀 이미지의 설정에 대한 구체적인 설명은 후술한다.
최종 이미지 생성부(134)는 병합 폐색 스텐실 이미지의 폐색영역에 텍셀 이미지를 합성하여 최종 벽면 이미지를 생성한다.
이하 벽면 텍스쳐 이미지에 포함된 잡음요소를 보정 및 가공하여 최종 벽면 이미지를 생성하는 방법에 대하여 도 2 내지 도 14를 참고하여 구체적으로 설명한다.
도 2는 도 1에 도시한 건물 모델링 장치의 벽면 이미지 취득부에서 벽면 텍스쳐 이미지를 취득하는 순서를 나타내는 도면이다. 도 3은 도 2의 벽면 이미지 취득부에서 텍스쳐 유효도의 계산방법을 설명하기 위한 한 예를 나타내는 도면이다. 도 4a 내지 도 4d는 도 2의 벽면 이미지 취득부에서 벽면 텍스쳐 이미지를 설정하는 한 예를 나타내는 도면이다.
도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 건물 모델링 장치(100)의 벽면 이미지 취득부(120)는 영상 수신부(110)로부터 건물모델의 정보를 수신한다(S200). 벽면 이미지 취득부(120)는 3차원 건물모델의 정보의 2차원 역투영을 통해 해당 건물모델의 각 벽면에 대한 영상 상의 벽면 텍스쳐 영역을 계산한다(S210). 본 발명의 실시예에 따른 벽면 텍스쳐 영역은 직사각형 형태의 3차원 상의 건물벽면을 영상 위에 역투영하여 형성된 변형된 사각 폴리곤 형태이다. 이때 복수의 항공영상으로부터 건물모델의 정보가 수신되었으므로 동일 벽면에 대해 각 각의 영상에서 해당 벽면의 서로 다른 벽면 이미지들을 취득하게 되는데 상공에서 지표면 방향으로 촬영되는 항공영상의 특성상 영상의 주점과 가까운 건물일수록 벽면 이미지의 품질이 좋지 못하며 주점에서 멀리 떨어져 있다 하더라도 벽면의 방향이 카메라의 방향과 틀어질수록 양질의 벽면 이미지의 취득에 어려움이 발생한다.
벽면 이미지 취득부(120)는 이러한 촬영자세에 따른 건물 벽면 이미지의 유효성을 판단하기 위해 도 3에서와 같이 해당 건물모델의 각 벽면에 대한 영상상의 벽면 텍스쳐 영역에서 건물을 구성하는 각 벽면의 법선 벡터(
Figure 112009064862605-pat00001
)과 벽면의 중심으로부터 영상의 주점을 향하는 벡터(
Figure 112009064862605-pat00002
)와의 관계로 텍스쳐 유효도(Validation Factor: VF)를 계산하며, 텍스쳐 유효도는 수학식 1과 같다(S220).
Figure 112009064862605-pat00003
벽면 이미지 취득부(120)는 동일 벽면에 대해 여러 장의 영상이 이용 가능한 경우 각각의 영상에서 텍스쳐 유효도(VF)가 최대인 벽면 이미지를 선택하고 이를 직사각형 이미지 형태로 리샘플링(resampling)한 벽면 텍스쳐 이미지를 벽면 이미지 가공부(130)로 전달한다(S230).
예를 들어 벽면 이미지 취득부(120)는 도 4a 내지 도 4d에 도시된 촬영위치 및 자세가 서로 다른 여러 장의 항공영상에서 관측된 동일 건물에 대해 음영 표시된 건물앞면의 텍스쳐 유효도(VF)를 수학식 1을 이용하여 계산한다. 벽면 이미지 취득부(120)는 도 4a 내지 도 4d 중 건물에 대한 텍스쳐 유효도(VF)가 최대인 도 4c의 벽면 이미지를 선택하여 직사각형 이미지 형태로 리샘플링한 벽면 텍스쳐 이미지를 벽면 이미지 가공부(130)로 전달한다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 벽면 텍스쳐 이미지에서 발생하는 잡음요소들의 한 예를 나타내는 도면이다.
도 5에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에서는 벽면 텍스쳐 이미지에서 발생하는 잡음요소들로 셀프 쉐이딩 벽면, 인접수목 폐색, 인접벽면 폐색영역 및 인접 그림자가 포함된다.
셀프 쉐이딩(self shading)은 해당 벽면(500)의 법선 벡터(
Figure 112009064862605-pat00004
)와 태양(600)의 방위각의 단위 벡터(
Figure 112009064862605-pat00005
)가 마주하는 각이 소정 범위 이상을 벗어나게 되어 벽면 자체의 그림자에 의해 이미지가 훼손되는 것이며, 이러한 벽면을 셀프 쉐이딩 벽면이라고 한다.
인접수목 폐색영역은 해당 벽면(500)에 인접한 수목(樹木)(700)에 의해 폐색이 발생하는 것이며, 인접벽면 폐색영역은 해당 벽면(500)에 인접한 벽면(800)에 의해 폐색이 발생하는 것이다. 여기서 폐색영역은 잡음요소 중의 하나로 장애 요소, 예를 들어 수목(700) 및 인접 벽면(800) 등에 의해 정상적이지 못한 훼손된 이미지로 표현되는 영역이다.
인접 그림자는 해당 벽면(500)에 인접한 벽면(800)에 의해 발생하는 그림자에 의해 이미지가 훼손되는 것이다.
도 6은 도 1에 도시한 건물 모델링 장치의 벽면 이미지 가공부에서 최종 벽면 텍스쳐 이미지를 생성하는 순서를 나타내는 도면이다.
도 6에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 건물 모델링 장치(100)의 벽면 이미지 가공부(130)는 벽면 이미지 취득부(120)로부터 벽면 텍스쳐 이미지를 전달받는다. 벽면 이미지 가공부(130)의 그림자 보정부(131)는 벽면 텍스쳐 이미지에서 해당 벽면의 그림자 영향을 최소화 하기 위해 그림자 보정을 수행한다(S600). 그리고 폐색영역 검출부(132)는 폐색영역 추출 및 텍스쳐 복원작업의 수행을 위한 시간이 길어질 수 있으므로 모든 건물과 벽면에 대하여 일괄적으로 보정작업을 수행하지 않으며 건물의 높이나 또는 텍스쳐 유효도 등의 정보를 이용하여 가공 대상 벽면인지의 여부를 먼저 판단한다(S610).
해당 건물의 벽면이 가공 대상 벽면인 경우, 폐색영역 검출부(132)는 해당 벽면에 포함되어 있는 인접수목 폐색영역을 검출한다(S620). 그리고 폐색영역 검출부(132)는 인접벽면 폐색영역을 검출한다(S630). 텍셀 이미지 설정부(133)는 검출된 인접수목 폐색영역 및 인접벽면 폐색영역을 고려하여 텍셀 이미지를 설정한다. 최종 이미지 생성부(134)는 인접수목 폐색영역 및 인접벽면 폐색영역에 텍셀 이미지를 반복적으로 합성하여 최종 벽면 이미지를 생성한다(S640).
한편, 해당 건물의 건물의 벽면이 가공 대상 벽면이 아닌 경우, 벽면 이미지 가공부(130)는 폐색영역 추출 및 복원 과정을 수행하지 않는다.
도 7은 도 1에 도시한 벽면 이미지 가공부의 그림자 보정부에서 그림자 보정을 수행하는 방법을 나타내는 순서도이다.
도 7에 도시한 바와 같이, 발명의 실시예에 따른 건물 모델링 장치(100)에서 벽면 이미지 가공부(130)의 그림자 보정부(131)는 벽면 이미지 취득부(120)로부터 벽면 텍스쳐 이미지를 전달받으며(S601), 해당 벽면의 법선 벡터 및 태양의 방위각 간의 내적 계산을 이용하여 전달된 벽면 텍스쳐 이미지의 해당 벽면이 셀프 쉐이딩 벽면인지의 여부를 판단한다(S602).
해당 벽면이 셀프 쉐이딩 벽면인 경우, 그림자 보정부(131)는 벽면의 법선 벡터와 태양의 방위각을 이용하여 셀프 쉐이딩 보정을 수행한다(S603).
한편, 해당 벽면이 셀프 쉐이딩 벽면이 아닌 경우, 그림자 보정부(131)는 태양과 해당 벽면 및 인접 벽면간의 기하학적 배치에 의해 인접벽면의 그림자가 해당벽면에 발생된 것으로 판단하여 영상처리 기법을 통해 우선 인접벽면의 그림자 영역을 검출한다(S604). 그리고 그림자 보정부(131)는 검출된 인접벽면의 그림자 영역만을 대상으로 하여 그림자 영역 보정을 수행한다(S605).
도 8은 도 1에 도시한 벽면 이미지 가공부의 폐색영역 검출부에서 인접수목 폐색영역을 검출하는 방법을 나타내는 순서도이다.
도 8에 도시한 바와 같이, 발명의 실시예에 따른 건물 모델링 장치(100)에서 벽면 이미지 가공부(130)의 폐색영역 검출부(132)는 그림자 보정이 완료되면, 그림자 보정이 완료된 벽면 텍스쳐 이미지를 수신한다(S621). 폐색영역 검출부(132)는 인접수목에 의한 폐색영역을 검출하기 위해 수목에 대한 화소(pixel)를 탐색한다(S622). 즉, 폐색영역 검출부(132)는 수목에 대한 화소를 탐색하기 위해 색상정보를 활용하는 방법 또는 텍스쳐 엔트로피를 활용하는 방법 등을 이용하여 수목에 대한 화소를 탐색한다.
폐색영역 검출부(132)는 추출된 수목에 대한 화소들을 "0"으로 설정하며, 나머지 화소들을 "1"로 설정하여 인접수목에 의한 폐색 스텐실 이미지(이하, "인접수목 폐색 스텐실 이미지"라고 함)를 제작한다(S623). 이때, 폐색 스텐실 이미지는 입력된 벽면 텍스쳐 이미지와 동일한 크기의 폐색정보를 포함한다. 본 발명의 실시예에서는 수목에 대한 화소들을 "0"으로 설정하며, 나머지 화소들을 "1"로 설정하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며 수목에 대한 화소들을 "1"으로 설정하며, 나머지 화소들을 "0"으로 설정할 수도 있다.
도 9는 도 1에 도시한 벽면 이미지 가공부의 폐색영역 검출부에서 인접벽면 폐색영역을 검출하는 방법을 나타내는 순서도이다.
도 9에 도시한 바와 같이, 발명의 실시예에 따른 건물 모델링 장치(100)에서 벽면 이미지 가공부(130)의 폐색영역 검출부(132)는 벽면 이미지 취득부(120)로부터 해당 벽면과 인접벽면에 대한 벽면 텍스쳐 영역에 대한 정보를 요청하여 전달받는다(S631).
폐색영역 검출부(132)는 해당 벽면과 인접벽면에 대한 벽면 텍스쳐 영역 정보 사이의 중첩 영역을 계산한다(S632). 즉, 폐색영역 검출부(132)는 해당 벽면의 벽면 텍스쳐 영역 정보와 함께 인접벽면의 벽면 텍스쳐 영역 정보들을 입력 받아 텍스쳐 영역 간의 교차연산(Intersection)을 통해 중첩영역을 계산한다. 이때, 폐색영역 검출부(132)는 인접벽면의 벽면 텍스쳐 영역의 효율적인 검색을 위해 해당 벽면으로부터 주점방향의 인접 벽면에 대한 벽면 텍스쳐 영역들 만을 검색하는 식 으로 검색 범위를 제한하여 검색시간을 최소화한다.
폐색영역 검출부(132)는 계산된 중첩영역에 대응하는 화소들을 "0"으로 설정하며, 중첩되지 않은 화소들을 "1"로 설정하여 인접벽면에 의한 폐색 스텐실 이미지(이하, "인접벽면 폐색 스텐실 이미지"라고 함)를 제작한다(S633). 본 발명의 실시예에서는 중첩영역에 대응하는 화소들을 "0"으로 설정하며, 중첩되지 않은 화소들을 "1"로 설정하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며 중첩영역에 대응하는 화소들을 "1"으로 설정하며, 중첩되지 않은 화소들을 "0"로 설정할 수도 있다. 이때, 폐색영역 검출부(132)는 벽면 텍스쳐 이미지가 아직 직사각형 형태로 리샘플링되지 않은 상태로 해당 벽면과 인접벽면에 대한 벽면 텍스쳐 영역 사이의 중첩영역이 계산되므로 교차연산 이후에 인접벽면 폐색 스텐실 이미지를 직사각형 형태로 리샘플링을 수행한다.
도 10은 도 1에 도시한 벽면 이미지 가공부의 텍셀이미지 설정부 및 최종 이미지 생성부에서 최종 벽면 이미지를 생성하는 방법을 나타내는 순서도이다. 도 11은 본 발명의 실시예에 따른 병합 폐색 스텐실 이미지의 한 예를 나타내는 도면이다. 도 12는 도 1에 도시한 벽면 이미지 가공부의 텍셀 이미지 설정부에서 텍셀 이미지를 설정하는 한 예를 나타내는 도면이다. 도 13은 본 발명의 실시예에 따른 인접수목 폐색영역을 복원한 최종 벽면 이미지의 한 예를 나타내는 도면이다. 도 14는 본 발명의 실시예에 따른 인접벽면 폐색영역을 복원한 최종 벽면 이미지의 한 예를 나타내는 도면이다.
도 10에 도시한 바와 같이, 발명의 실시예에 따른 벽면 이미지 가공부(130) 의 폐색영역 검출부(132)는 인접수목 폐색 스텐실 이미지와 인접벽면 폐색 스텐실 이미지를 병합하여 병합 폐색 스텐실 이미지를 생성하며, 병합 폐색 스텐실 이미지의 한 예는 도 11에 도시한 바와 같다(S641).
도 10및 도 12를 참고하면, 텍셀 이미지 설정부(133)는 병합 폐색 스텐실 이
미지에서 폐색영역의 상한선을 검출하며, 검출된 폐색영역의 상한선을 탐색 기준선(Base Line, BL)으로 설정한다(S642). 여기서, 폐색영역의 상한선은 병합 폐색 스텐실 이미지에서 폐색영역의 가장 위쪽 끝으로 설정된다.
텍셀 이미지 설정부(133)는 탐색 기준선(BL)로부터 위쪽 방향으로 이동하면서 해당 화소의 선분의 y축 방향의 변화도(gradient)가 최대가 되는 화소선분을 텍셀 하한선(Lower Line, LL)으로 설정한다(S643). 이때, y축 방향 변화도는 Horizontal Prewitt Operator와 같은 미분연산자를 이용하여 산출할 수 있다.
텍셀 이미지 설정부(133)는 텍셀 하한선(LL)으로부터 위쪽 방향으로 텍셀 하한선(LL)과의 교차상관관계(Cross-correlation) 값이 최대가 되는 텍셀 상한선(Upper Line, UL)을 설정한다(S644). 이때, 텍셀 상한선(UL)을 중심으로 소정의 범위로 마스크를 설정하고 마스크 내의 전체 화소에 대하여 비정규 교차상관(un-normalized cross-correlation)을 적용하여 매칭 정확도를 높이며, 정규화되지 않은 교차상관관계는 수학식 2에 의해 계산한다. 즉, 텍셀 이미지 설정부(133)는 텍셀 하한선(LL)으로부터 위로 한 라인(line)씩 이동하면서 교차상관을 계산하며 비정규 교차상관이 최대인 d번째 라인(line)을 텍셀 상한선(UL)으로 설정한다.
Figure 112009064862605-pat00006
여기서, i는 마스크 내의 화소를 나타내는 인덱스이며, d는 교차상관을 계산하는 대상 라인(line)의 인덱스이다.
그리고 텍셀 이미지 설정부(133)는 텍셀 하한선(LL)에서 텍셀 상한선(UL)까지의 이미지의 조각을 해당 벽면 텍스쳐 이미지에 대한 텍셀 이미지로 설정하여 최종 이미지 생성부로 전달한다(S645).
최종 이미지 생성부(134)는 텍셀 이미지 설정부(133)로부터 텍셀 이미지를 전달받고, 텍셀 하한선(LL) 아래의 폐색영역에 설정된 텍셀을 반복적으로 합성하여 인접수목에 의한 폐색영역 및 인접벽면 폐색영역을 복원하여 최종 벽면 이미지를 생성한다(S646).
예를 들어, 도 13에 도시한 바와 같이, 텍셀 이미지 설정부(133)는 병합 폐색 스텐실 이미지에서 해당 건물의 벽면 텍스쳐 이미지에 인접수목에 의한 폐색영역이 존재하는 경우, 해당 벽면 텍스쳐 이미지에 대한 텍셀 이미지를 설정한다. 그리고, 최종 이미지 생성부(134)는 인접수목에 의한 폐색영역에 텍셀 이미지를 반복적으로 합성하여 인접수목에 의한 폐색영역을 복원하여 최종 벽면 이미지를 생성한다.
다른 예로, 도 14에 도시한 바와 같이, 텍셀 이미지 설정부(133)는 병합 폐색 스텐실 이미지에서 해당 건물의 벽면 텍스쳐 이미지에 인접벽면 폐색영역이 존 재하는 경우, 해당 벽면 텍스쳐 이미지의 텍셀 이미지를 설정한다. 그리고, 최종 이미지 생성부(134)는 인접벽면 폐색영역에 대응하여 설정된 텍셀 이미지를 반복적으로 합성하여 인접벽면 폐색영역을 복원하여 최종 벽면 이미지를 생성한다.
이와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 건물 모델링 장치(100)는 항공영상을 이용하여 3차원 건물의 모델링 시 항공영상의 3차원 건물모델의 정보에서 해당 건물의 벽면 텍스쳐 이미지를 설정하고, 벽면 텍스쳐 이미지를 가공하여 설정된 텍셀 이미지를 반복적으로 합성하여 잡음요소가 최소화된 최종 벽면 이미지를 생성함에 따라 보다 현실감 있고 신속하게 건물을 모델링 할 수 있다. 그리고, 항공영상으로부터 건물 벽면의 이미지를 취득하므로 보다 저렴한 비용으로 건물을 모델링 할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명의 실시예는 장치 및 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하는 프로그램 또는 그 프로그램이 기록된 기록 매체를 통해 구현될 수도 있다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 건물의 모델링을 위한 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1에 도시한 건물 모델링 장치의 벽면 이미지 취득부에서 벽면 텍스쳐 이미지를 취득하는 순서를 나타내는 도면이다.
도 3은 도 2의 벽면 이미지 취득부에서 텍스쳐 유효도의 계산방법을 설명하기 위한 한 예를 나타내는 도면이다.
도 4a 내지 도 4d는 도 2의 벽면 이미지 취득부에서 벽면 텍스쳐 이미지를 설정하는 한 예를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 벽면 텍스쳐 이미지에서 발생하는 잡음요소들의 한 예를 나타내는 도면이다.
도 6은 도 1에 도시한 건물 모델링 장치의 벽면 이미지 가공부에서 최종 벽면 텍스쳐 이미지를 생성하는 순서를 나타내는 도면이다.
도 7은 도 1에 도시한 벽면 이미지 가공부의 그림자 보정부에서 그림자 보정을 수행하는 방법을 나타내는 순서도이다.
도 8은 도 1에 도시한 벽면 이미지 가공부의 폐색영역 검출부에서 인접수목 폐색영역을 검출하는 방법을 나타내는 순서도이다.
도 9는 도 1에 도시한 벽면 이미지 가공부의 폐색영역 검출부에서 인접벽면 폐색영역을 검출하는 방법을 나타내는 순서도이다.
도 10은 도 1에 도시한 벽면 이미지 가공부의 텍셀이미지 설정부 및 최종 이 미지 생성부에서 최종 벽면 이미지를 생성하는 방법을 나타내는 순서도이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 병합 폐색 스텐실 이미지의 한 예를 나타내는 도면이다.
도 12는 도 1에 도시한 벽면 이미지 가공부의 텍셀 이미지 설정부에서 텍셀 이미지를 설정하는 한 예를 나타내는 도면이다.
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 인접수목 폐색영역을 복원한 최종 벽면 이미지의 한 예를 나타내는 도면이다.
도 14는 본 발명의 실시예에 따른 인접벽면 폐색영역을 복원한 최종 벽면 이미지의 한 예를 나타내는 도면이다.

Claims (12)

  1. 항공영상을 이용하여 건물 모델링을 하는 장치에 있어서,
    상기 항공영상을 통해 상기 건물에 대한 3차원 건물모델의 정보를 수신하며, 상기 3차원 건물모델의 정보를 이용하여 상기 각 건물의 벽면에 대한 벽면 텍스쳐 이미지를 취득하는 벽면 이미지 취득부, 그리고
    상기 벽면 이미지 취득부로부터 상기 벽면 텍스쳐 이미지를 수신하며, 상기 벽면 텍스쳐 이미지에 포함된 폐색영역을 보정하기 위해 텍셀 이미지를 설정하며, 상기 텍셀 이미지를 상기 폐색영역의 이미지에 합성하여 최종 벽면 이미지를 생성하는 벽면 이미지 가공부
    를 포함하는 건물 모델링 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 벽면 이미지 취득부는,
    상기 3차원 건물모델의 정보의 2차원 역투영을 통해 상기 건물의 벽면에 대한 벽면 텍스쳐 영역을 계산하며, 상기 벽면 텍스쳐 영역에서 상기 건물의 벽면의 텍스쳐 유효도를 계산하여 상기 벽면 텍스쳐 이미지를 취득하는 건물 모델링 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 텍스쳐 유효도는,
    상기 벽면의 법선벡터와 상기 벽면의 중심으로부터 영상의 주점을 향하는 벡터를 이용하여 계산되는 건물 모델링 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 벽면 이미지 가공부는,
    상기 벽면 텍스쳐 이미지의 그림자 보정을 수행하는 그림자 보정부,
    상기 벽면 텍스쳐 이미지의 벽면이 가공 대상인지의 여부를 판단하여, 상기 폐색영역을 검출하는 폐색영역 검출부,
    상기 폐색영역을 보정하기 위해 상기 텍셀 이미지를 생성하는 텍셀 이미지 설정부, 그리고
    상기 폐색영역의 이미지에 상기 텍셀 이미지를 합성하여 상기 최종 벽면 이미지를 생성하는 최종 이미지 생성부
    를 포함하는 건물 모델링 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 폐색영역은 인접수목 폐색영역 및 인접벽면 폐색영역을 포함하며,
    상기 폐색영역 검출부는,
    상기 폐색영역이 상기 인접수목 폐색영역인 경우, 인접수목에 해당하는 화소를 표시하여 인접수목 폐색 스텐실 이미지를 생성하며,
    상기 폐색영역이 상기 인접벽면 폐색영역인 경우, 상기 벽면과 상기 벽면에 인접한 인접벽면에 대한 벽면 텍스쳐 영역 정보를 이용하여 중첩영역을 계산하고, 상기 중첩영역을 표시하여 인접벽면 스텐실 이미지를 생성하는 건물 모델링 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 텍셀 이미지 설정부는,
    상기 인접수목 폐색 스텐실 이미지와 상기 인접벽면 폐색 스텐실 이미지를 합성하여 병합 폐색 스텐실 이미지를 생성하며, 상기 병합 폐색 스텐실 이미지에서 상기 폐색영역이 포함되지 않는 일부 영역을 상기 텍셀 이미지로 설정하는 건물 모델링 장치.
  7. 항공영상을 이용하여 건물 모델링을 하는 방법에 있어서,
    상기 항공영상을 통해 상기 건물에 대한 3차원 건물모델의 정보를 수신하는 단계,
    상기 3차원 건물모델의 정보를 이용하여 상기 건물의 벽면에 대한 벽면 텍스쳐 이미지를 취득하는 단계,
    상기 벽면 텍스쳐 이미지에 포함된 폐색영역의 보정을 위한 텍셀 이미지를 설정하는 단계, 그리고
    상기 폐색영역의 이미지에 상기 텍셀 이미지를 합성하여 최종 벽면 이미지를 생성하는 단계
    를 포함하는 건물 모델링 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 벽면 텍스쳐 이미지를 취득하는 단계는,
    상기 3차원 건물모델의 정보의 2차원 역투영을 통해 상기 건물의 벽면에 대한 벽면 텍스쳐 영역을 계산하는 단계, 그리고
    상기 벽면 텍스쳐 영역에서 상기 건물의 벽면의 텍스쳐 유효도를 계산하여 상기 벽면 텍스쳐 이미지를 취득하는 단계를 포함하는 건물 모델링 방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 텍셀 이미지를 설정하는 단계는,
    상기 벽면 텍스쳐 이미지의 그림자를 보정하는 단계,
    상기 벽면 텍스쳐 이미지의 벽면이 가공 대상인지의 여부를 판단하여 상기 폐색영역을 검출하는 단계, 그리고
    상기 폐색영역의 보정을 위한 상기 텍셀 이미지를 생성하는 단계
    를 포함하는 건물 모델링 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 폐색영역은 인접수목 폐색영역 및 인접벽면 폐색영역을 포함하는 건물 모델링 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 폐색영역을 검출하는 단계는,
    상기 폐색영역이 상기 인접수목 폐색영역인 경우, 인접수목에 해당하는 화소를 표시하여 인접수목 폐색 스텐실 이미지를 생성하는 단계, 그리고
    상기 폐색영역이 상기 인접벽면 폐색영역인 경우, 상기 벽면과 상기 벽면에 인접한 인접벽면에 대한 벽면 텍스쳐 영역 정보를 이용하여 중첩영역을 계산하고, 상기 중첩영역을 표시하여 인접벽면 스텐실 이미지를 생성하는 단계를 포함하는 건물 모델링 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 텍셀 이미지를 생성하는 단계는,
    상기 인접수목 폐색 스텐실 이미지와 상기 인접벽면 스텐실 이미지를 합성하여 병합 폐색 스텐실 이미지를 생성하는 단계, 그리고
    상기 병합 폐색 스텐실 이미지에서 상기 폐색영역이 포함되지 않는 일부 영역을 상기 텍셀 이미지로 설정하는 단계를 포함하는 건물 모델링 방법.
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