KR20060062154A - Building extraction apparatus and method using hough transformation - Google Patents

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KR20060062154A
KR20060062154A KR1020040100908A KR20040100908A KR20060062154A KR 20060062154 A KR20060062154 A KR 20060062154A KR 1020040100908 A KR1020040100908 A KR 1020040100908A KR 20040100908 A KR20040100908 A KR 20040100908A KR 20060062154 A KR20060062154 A KR 20060062154A
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straight line
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KR1020040100908A
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이영진
이창노
정수
김광용
김경옥
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한국전자통신연구원
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Abstract

1. 청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야1. TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION

본 발명은 하프(hough) 변환을 이용한 건물외곽선 추출 장치 및 그 방법에 관한 것임.The present invention relates to an apparatus for extracting building outline using a half transform and a method thereof.

2. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제2. The technical problem to be solved by the invention

본 발명은 항공사진 등에서 하프(hough) 변환을 이용하여 건물의 외곽선을 추출함으로써, 종래의 도화사에 의한 수동 추출 방법에서 소요되는 시간과 비용을 절약할 수 있는 효율적인 건물외곽선 추출 장치 및 그 방법을 제공하는데 그 목적이 있음.The present invention provides an efficient building outline extraction apparatus and method for extracting the outline of a building by using a hough transformation in an aerial photo, which can save time and cost in the manual extraction method by a conventional fuser. The purpose is to provide.

3. 발명의 해결방법의 요지3. Summary of Solution to Invention

본 발명은, 하프(hough) 변환을 이용한 건물외곽선 추출 장치에 있어서, 외부로부터 입력받은 원시영상으로부터 에지(edge) 영상을 생성하기 위한 에지 영상 생성 수단; 상기 에지 영상 생성 수단에서 생성한 에지(edge) 영상 중에서 에지(edge) 후보를 선택하기 위한 에지 후보 선택 수단; 상기 에지 후보 선택 수단에서 선택한 에지(edge) 후보를 분리하고 최적 에지(edge)를 선택하기 위한 최적 에지 선택 수단; 상기 최적 에지(edge) 선택 수단에서 선택한 최적 에지(edge)에 하프(hough) 변환을 적용하여 누적 셀(accumulator cell)을 제작하기 위한 하프 변환 수단; 상기 하프 변환 수단에서 제작한 누적 셀에서 최대길이직선의 방정식을 구하고 그와 관련된 직선의 방정식을 구하기 위한 직선방정식 추출 수단; 및 상기 직선 방정식 추출 수단에서 구한 직선의 방정식을 이용하여 건물의 외곽선을 재구성하기 위한 외곽선 추출 수단을 포함함.According to an aspect of the present invention, there is provided a building outline extracting apparatus using a half transform, comprising: edge image generating means for generating an edge image from a raw image received from an external source; Edge candidate selecting means for selecting an edge candidate from an edge image generated by the edge image generating means; Optimal edge selecting means for separating the edge candidate selected by the edge candidate selecting means and selecting an optimal edge; Half transform means for fabricating an accumulator cell by applying a half transform to an optimal edge selected by the optimum edge selecting means; Linear equation extraction means for obtaining an equation of the maximum length straight line from the cumulative cell produced by the half transform means and obtaining an equation of a straight line associated therewith; And outline extracting means for reconstructing the outline of the building by using the equation of the straight line obtained by the linear equation extracting means.

4. 발명의 중요한 용도4. Important uses of the invention

본 발명은 건물외곽선 추출 장치 등에 이용됨.The present invention is used to extract the building outline.

건물 추출, 하프(hough) 변환, 에지 후보 선택, 최적 에지 선택Building Extraction, Hough Transformation, Edge Candidate Selection, Optimal Edge Selection

Description

하프 변환을 이용한 건물외곽선 추출 장치 및 그 방법{Building extraction apparatus and method using hough transformation} Building extraction apparatus and method using half transformation {Building extraction apparatus and method using hough transformation}             

도 1은 본 발명에 적용되는 파라미터 공간을 설명하기 위한 설명도,1 is an explanatory diagram for explaining a parameter space applied to the present invention;

도 2는 본 발명에 적용되는 하프(hough) 변환의 누적 셀(accumulator cell)에 대한 일예시도,2 is an exemplary view of an accumulator cell of a hough transform applied to the present invention;

도 3은 본 발명에 적용되는 하프(hough) 변환을 설명하기 위한 설명도,3 is an explanatory diagram for explaining a half transform applied to the present invention;

도 4는 본 발명에 따른 하프(hough) 변환을 이용한 건물외곽선 추출 장치의 일실시예 구성도,4 is a configuration diagram of an embodiment of a building outline extraction apparatus using a hough transform according to the present invention;

도 5는 본 발명에 따른 하프(hough) 변환을 이용한 건물외곽선 추출 방법에 대한 일실시예 흐름도,5 is a flow chart of an embodiment of a building outline extraction method using a hough transform according to the present invention;

도 6은 본 발명에 적용되는 하프(hough) 변환의 누적 셀(accumulator cell)에서 최대길이직선과 거의 평행한 직선을 찾는 방식을 설명하기 위한 설명도,6 is an explanatory diagram for explaining a method of finding a straight line substantially parallel to the maximum length straight line in an accumulator cell of a hough transform applied to the present invention;

도 7은 본 발명에 적용되는 하프(hough) 변환의 누적 셀(accumulator cell)에서 평행한 두 직선을 나타내는 일예시도,7 is an exemplary view showing two parallel lines in an accumulator cell of a hough transform applied to the present invention.

도 8은 본 발명에 적용되는 하프(hough) 변환의 누적 셀(accumulator cell)에서 최대길이직선과 거의 직각하는 직선을 찾는 방식을 설명하기 위한 설명도,8 is an explanatory diagram for explaining a method of finding a straight line substantially perpendicular to the maximum length straight line in an accumulator cell of a hough transform applied to the present invention;

도 9는 본 발명에 적용되는 하프(hough) 변환의 누적 셀(accumulator cell)에서 최대길이직선과 임의의 각을 이루는 직선을 찾는 방식을 설명하기 위한 설명도,FIG. 9 is an explanatory diagram for explaining a method of finding a straight line having a maximum length straight line and an arbitrary angle in an accumulator cell of a hough transform applied to the present invention; FIG.

도 10은 본 발명에 따른 하프(hough) 변환을 이용한 건물외곽선 추출 장치 및 방법으로 추출한 건물외곽선을 나타낸 도면이다.10 is a view showing the building outline extracted by the building outline extraction apparatus and method using a hough transform in accordance with the present invention.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for the main parts of the drawings

410 : 에지(edge) 영상 생성부 420 : 에지(edge) 후보 선택부410: edge image generation unit 420: edge candidate selection unit

430 : 최적 에지(edge) 선택부 440 : 하프(hough) 변환부430: optimal edge selection unit 440: half transform unit

450 : 직선방정식 추출부 460 :외곽선 추출부450: linear equation extraction unit 460: outline extraction unit

본 발명은 항공사진 등에서 건물을 추출하기 위한 건물외곽선 추출 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 하프(hough) 변환의 파라미터 공간에서 다양한 조건을 이용하여 건물의 직선요소를 추출하기 위한 건물외곽선 추출 장치 및 그 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a building outline extracting apparatus and method for extracting buildings from aerial photographs, and more particularly, to building outlines for extracting linear elements of buildings using various conditions in a parameter space of a half transform. An extraction apparatus and a method thereof are provided.

일반적으로 도시지역의 대부분을 차지하는 건물에 대한 3차원 위치정보는 지도제작 뿐만 아니라 가상도시 구축, 무선통신망 설계, 카 네비게이션 등의 근간이 되는 정보이다. 그런데 도시가 매우 빠르게 변화하고 있기 때문에 건물의 위치정보를 필요로 하는 사용자에게 정확한 정보를 제공하기 위해서는 지속적인 수정/갱신 작업이 필요하다.In general, the three-dimensional location information of buildings that occupy most of the urban area is the basis of not only mapping but also virtual city construction, wireless communication network design, and car navigation. However, because the city is changing very fast, continuous correction / update work is necessary to provide accurate information to users who need the location information of buildings.

한편, 일반적으로 건물의 위치정보를 획득하는 종래 방식은 사진측량을 통해 얻은 입체영상에서 도화사에 의해 수동으로 이루어진다. 따라서 이러한 종래 방식은 시간과 비용이 매우 많이 소요되는 문제점이 있다.On the other hand, in general, the conventional method of acquiring the location information of the building is made manually by the drafter in the stereoscopic image obtained through photogrammetry. Therefore, this conventional method has a problem that takes a lot of time and money.

따라서 이러한 시간과 비용을 줄이면서 작업을 신속하고 효율적으로 처리하기 위한 자동화에 대한 요구가 증대되고 있으며, 그에 따라 국내·외에서 많은 연구가 수행되고 있다.Therefore, the demand for automation to process the work quickly and efficiently while reducing such time and cost is increasing, and thus a lot of research has been carried out at home and abroad.

그러나 항공사진 등에서 건물을 자동으로 추출하는 방식은 항공사진 등에 포함된 수많은 정보와 사진측량의 원천적인 문제점 즉, 중심투영으로 인한 폐색과 기복변위, 포어쇼터닝(foreshortening) 등으로 인하여 항공사진 등에서의 대상건물의 위치, 대상건물의 특징 등에 따라 그 결과가 많이 다르게 되는 등의 문제점이 있었다.However, the method of automatically extracting buildings from aerial photographs is a source of numerous information and photogrammetry included in aerial photographs, namely, due to obstruction, ups and downs, and foreshortening due to central projection. There was a problem that the result is very different depending on the location of the target building, the characteristics of the target building, and the like.

본 발명은 상기 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 항공사진 등에서 하프(hough) 변환을 이용하여 건물의 외곽선을 추출함으로써, 종래의 도화사에 의한 수동 추출 방법에서 소요되는 시간과 비용을 절약할 수 있는 효율적인 건물외곽선 추출 장치 및 그 방법을 제공하는데 그 목적이 있다. The present invention has been proposed to solve the problems of the prior art, by extracting the outline of the building using a hough transform in the aerial photo, the time and cost required in the manual extraction method by the conventional fuser An object of the present invention is to provide an efficient building outline extraction apparatus and method thereof.                         

또한 본 발명은 항공사진 등으로부터 추출한 에지(edge)로부터 건물의 외곽선에 해당되는 에지(edge)를 추출하기 위해서 하프(hough) 변환의 파라미터 공간에서 건물에 대한 제약조건을 적용하여 다양한 형태의 건물외곽선을 추출하기 위한 건물외곽선 추출 장치 및 그 방법을 제공하는데 다른 목적이 있다.In addition, the present invention by applying the constraints on the building in the parameter space of the half transform in order to extract the edge corresponding to the outline of the building from the edge (edge) extracted from the aerial photo, etc. Another object is to provide an apparatus and method for extracting a building outline for extracting the same.

또한 본 발명은 항공사진 등으로부터 추출한 에지(edge)로부터 하프(hough) 변환을 이용하여 건물외곽선에 해당하는 에지(edge)를 추출하고자 할 때, 불필요한 에지(edge)들을 포함하지 않게 하기 위하여 라이다(LiDAR : Light Detection And Ranging) 데이터에서 획득한 건물의 외곽점과 모폴로지 필터를 이용하여 에지(edge) 후보를 선택하고 기 선택된 에지(edge) 후보와 건물의 외곽점을 이용하여 인접한 에지(edge)를 연결하는 방식으로 최적 에지(edge)를 선택한 다음에 하프(hough) 변환을 수행함으로써, 더욱 정확하게 건물외곽선을 추출할 수 있는 건물외곽선 추출 장치 및 그 방법을 제공하는데 또 다른 목적이 있다.In addition, in the present invention, when the edge corresponding to the building outline is extracted from the edge extracted from the aerial photograph by using a hough transform, the liar is not included. Select edge candidates using the building edge and morphology filter acquired from (LiDAR: Light Detection And Ranging) data, and adjacent edges using the selected edge candidate and the building edge. Another object of the present invention is to provide a building outline extracting apparatus and method for extracting a building outline more accurately by selecting an optimal edge and then performing a hough transformation.

본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
Other objects and advantages of the present invention can be understood by the following description, and will be more clearly understood by the embodiments of the present invention. Also, it will be readily appreciated that the objects and advantages of the present invention may be realized by the means and combinations thereof indicated in the claims.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 장치는, 하프(hough) 변환을 이용한 건물외곽선 추출 장치에 있어서, 외부로부터 입력받은 원시영상으로부터 에지 (edge) 영상을 생성하기 위한 에지 영상 생성 수단; 상기 에지 영상 생성 수단에서 생성한 에지(edge) 영상 중에서 에지(edge) 후보를 선택하기 위한 에지 후보 선택 수단; 상기 에지 후보 선택 수단에서 선택한 에지(edge) 후보를 분리하고 최적 에지(edge)를 선택하기 위한 최적 에지 선택 수단; 상기 최적 에지(edge) 선택 수단에서 선택한 최적 에지(edge)에 하프(hough) 변환을 적용하여 누적 셀(accumulator cell)을 제작하기 위한 하프 변환 수단; 상기 하프 변환 수단에서 제작한 누적 셀에서 최대길이직선의 방정식을 구하고 그와 관련된 직선의 방정식을 구하기 위한 직선방정식 추출 수단; 및 상기 직선방정식 추출 수단에서 구한 직선의 방정식을 이용하여 건물의 외곽선을 재구성하기 위한 외곽선 추출 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided an apparatus for extracting a building outline using a half transform, the apparatus comprising: edge image generating means for generating an edge image from an original image input from the outside; Edge candidate selecting means for selecting an edge candidate from an edge image generated by the edge image generating means; Optimal edge selecting means for separating the edge candidate selected by the edge candidate selecting means and selecting an optimal edge; Half transform means for fabricating an accumulator cell by applying a half transform to an optimal edge selected by the optimum edge selecting means; Linear equation extraction means for obtaining an equation of the maximum length straight line from the cumulative cell produced by the half transform means and obtaining an equation of a straight line associated therewith; And an outline extracting means for reconstructing the outline of the building by using the equation of the straight line obtained by the linear equation extracting means.

한편, 본 발명의 방법은, 하프(hough) 변환을 이용한 건물외곽선 추출 방법에 있어서, 원시영상으로부터 에지(edge) 영상을 생성하는 단계; 상기 생성한 에지(edge) 영상 중에서 에지(edge) 후보를 선택하는 에지 후보 선택 단계; 상기 선택한 에지(edge) 후보를 분리하고 최적 에지(edge)를 선택하는 최적 에지 선택 단계; 상기 선택한 최적 에지(edge)에 하프(hough) 변환을 적용하여 누적 셀(accumulator cell)을 제작하는 단계; 상기 제작한 누적 셀(accumulator cell)에서 최대길이직선의 방정식을 구하고 그와 관련된 직선의 방정식을 구하는 단계; 및 상기 구한 직선의 방정식을 이용하여 건물의 외곽선을 재구성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.On the other hand, the method of the present invention, the building outline extraction method using a hough (Hough), the method comprising: generating an edge (edge) image from the raw image; An edge candidate selection step of selecting an edge candidate from the generated edge image; An optimal edge selection step of separating the selected edge candidate and selecting an optimal edge; Fabricating an accumulator cell by applying a half transform to the selected optimal edge; Obtaining an equation of a maximum length straight line from the produced accumulator cell and obtaining an equation of a straight line associated therewith; And reconstructing the outline of the building using the obtained equation of the straight line.

상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명하기로 한다.The above objects, features and advantages will become more apparent from the following detailed description taken in conjunction with the accompanying drawings, whereby those skilled in the art may easily implement the technical idea of the present invention. There will be. In addition, in describing the present invention, when it is determined that the detailed description of the known technology related to the present invention may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

먼저, 도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명에 적용되는 하프(hough) 변환에 대하여 살펴보면 다음과 같다.First, referring to FIGS. 1 to 3, a hough transform applied to the present invention is as follows.

도 1은 본 발명에 적용되는 파라미터 공간을 설명하기 위한 설명도로서, XY 좌표계에서 임의의 직선 y=a'x+b'가 ab(기울기-절편) 좌표계에서 한 점 (a', b')로 표현된다는 것을 설명하기 위한 도면이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Fig. 1 is an explanatory diagram for explaining a parameter space applied to the present invention, in which an arbitrary straight line y = a'x + b 'in an XY coordinate system has a point (a', b ') in an ab (slope-intercept) coordinate system. It is a figure for explaining that it is represented by.

도 1에 도시된 바와 같이, XY 좌표계에서 임의의 직선 y=a'x+b' 위의 임의의 점 (xi, yi)를 ab(기울기-절편) 좌표계로 변환하면 b=-xia+yi 형태의 직선이 되며, 이 직선은 점 (a', b')를 지난다. 마찬가지로, 같은 직선 위의 임의의 점 (xj, yj)를 ab 좌표계로 변환하면 b=-xja+yj 형태의 직선이 되고, 이 직선 역시 점 (a', b')를 지난다. 즉, 임의의 직선 y=a'x+b' 위의 모든 점은 ab 좌표계에서 직선으로 나타나며, 점 (a', b')에서 교차한다. 이를 정리하면, XY 좌표계의 하나의 점은 ab 좌표계의 하나의 직선에 대응하고, XY 좌표계의 하나의 직선은 ab 좌표계의 하나의 점에 대응한다.As shown in Figure 1, converting any point (x i , y i ) on any straight line y = a'x + b 'in the XY coordinate system to ab (tilt-intercept) coordinate system b = -x i It becomes a straight line of the form a + y i , which passes the point (a ', b'). Likewise, converting any point (x j , y j ) on the same straight line to the ab coordinate system results in a straight line of the form b = -x j a + y j , which also passes the point (a ', b') . That is, all points on any straight line y = a'x + b 'appear as straight lines in the ab coordinate system and intersect at points (a', b '). In summary, one point of the XY coordinate system corresponds to one straight line of the ab coordinate system, and one straight line of the XY coordinate system corresponds to one point of the ab coordinate system.

이러한 원리를 이용하여 직선을 추출하는 방식을 도 2를 참조하여 살펴보면 다음과 같다.Looking at the method of extracting a straight line using this principle as follows with reference to FIG.

도 2는 본 발명에 적용되는 하프(hough) 변환의 누적 셀(accumulator cell)에 대한 일예시도로서, 하프(hough) 변환으로 직선을 추출하기 위하여 ab 좌표계를 누적 셀(accumulator cell)로 나타낸 도면이다.FIG. 2 is an exemplary diagram illustrating an accumulator cell of a hough transform applied to the present invention, in which an ab coordinate system is represented as an accumulator cell in order to extract a straight line by a hough transform. to be.

도 2에 도시된 바와 같이, 원하는 정확도를 얻을 수 있을 정도로 ab 좌표계를 분할하여 누적 셀(accumulator cell)을 제작한다. 여기서, (amax, amin)과 (bmax , bmin)은 기울기와 절편의 예상된 범위를 나타낸다. 여기서, 누적 셀(accumulator cell)은 처음에 모두 0으로 되어있어야 한다. 그리고 영상의 모든 점 (xk, yk)에 대해 a를 amin에서 amax까지 변화시키면서 b를 계산하고, 이에 해당되는 누적 셀(accumulator cell)의 값을 1만큼 증가시킨다. 이후, 모든 점에 대해 연산이 끝났을 때, (ai, bi)에 해당하는 누적 셀(accumulator cell)의 값이 M이라면, 이 값은 XY 좌표계에서 y=aix+bi 직선 위에 놓인 점의 수를 뜻한다. 따라서 누적 셀(accumulator cell)의 로컬 맥시머(local maxima)로 영상에 존재하는 직선의 방정식을 구할 수 있다.As illustrated in FIG. 2, an accumulator cell is manufactured by dividing the ab coordinate system to obtain a desired accuracy. Where (a max , a min ) and (b max , b min ) represent the expected range of slopes and intercepts. Here, the accumulator cell should all be zero. Then, b is calculated for every point (x k , y k ) of the image by changing a from a min to a max , and the value of the corresponding accumulator cell is increased by one. Then, when the operation is finished for all points, if the value of the accumulator cell corresponding to (a i , b i ) is M, this value is placed on the straight line y = a i x + b i in the XY coordinate system. It means the number of points. Therefore, the equation of the straight line existing in the image can be obtained by local maxima of the accumulator cell.

그러나 XY 좌표계에서 수직선은 기울기와 y절편이 무한대이기 때문에 추출이 불가능하다. 이런 문제점을 해결하기 위해서 직선을 다음의 [수학식 1]로 표현한다.However, the vertical line in the XY coordinate system cannot be extracted because the slope and y-intercept are infinite. In order to solve this problem, a straight line is expressed by Equation 1 below.

ρ = c cosθ + r sinθρ = c cosθ + r sinθ

상기 [수학식 1]에서 r, c는 각각 영상의 열(row)과 행(column)을 나타낸다.In Equation 1, r and c represent rows and columns of an image, respectively.

이 때, 직선을 추출하는 원리는 ab 좌표계와 같으며, 이를 도 3을 참조하여 상세히 살펴보면 다음과 같다.At this time, the principle of extracting the straight line is the same as the ab coordinate system, which will be described in detail with reference to FIG.

도 3은 본 발명에 적용되는 하프(hough) 변환을 설명하기 위한 설명도로서, 영상의 모든 점에 대하여 θ를 θmin에서 θmax까지 변화시키면서 ρ를 계산하여 누적 셀(accumulator cell)에서 직선을 찾는 과정을 설명하는 도면이다.FIG. 3 is an explanatory diagram illustrating a half transform applied to the present invention, in which a straight line is formed in an accumulator cell by calculating ρ while changing θ from θ min to θ max for all points of an image. It is a figure explaining a search process.

도 3에 도시된 바와 같이, 영상의 모든 점 (xk, yk)에 대해 θ를 θmin에서 θmax까지 변화시키면서 ρ를 계산하고 이에 해당되는 누적 셀(accumulator cell)의 값을 증가시킨다. 이후, 모든 점에 대해 연산이 끝났을 때, (θi, ρj)에 해당하는 누적 셀(accumulator cell)의 값이 M이라면, 이 값은 열-행(row-column) 좌표계에서 row=-cotθ·column+ρcscθ 직선 위에 놓인 점의 수를 뜻한다.As shown in FIG. 3, p is calculated for each point (x k , y k ) of the image while θ is changed from θ min to θ max , and the value of the corresponding accumulator cell is increased. Then, when the operation is over for all points, if the value of the accumulator cell corresponding to (θ i , ρ j ) is M, then this value is row = -cotθ in the row-column coordinate system. Column + ρcscθ The number of points on a straight line.

도 4는 본 발명에 따른 하프(hough) 변환을 이용한 건물외곽선 추출 장치의 일실시예 구성도이다.Figure 4 is a block diagram of an embodiment of the building outline extraction apparatus using a hough transform in accordance with the present invention.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 하프(hough) 변환을 이용한 건물외곽선 추출 장치는, 외부로부터 입력받은 원시영상으로부터 에지(edge) 영상을 생성하기 위한 에지(edge) 영상 생성부(410), 상기 에지(edge) 영상 생성부(410)에서 생성한 에지(edge) 영상 중에서, 라이다(LiDAR) 데이터에서 획득한 건물의 외곽점 을 이용하여 에지(edge) 후보를 선택하기 위한 에지(edge) 후보 선택부(420), 상기 에지(edge) 후보 선택부(420)에서 선택한 에지(edge) 후보를 분리하고 라이다(LiDAR) 데이터에서 획득한 건물의 외곽점을 최단거리로 연결하는 최적 에지(edge)를 최단거리 알고리즘을 이용하여 선택하기 위한 최적 에지(edge) 선택부(430), 상기 최적 에지(edge) 선택부(430)에서 선택한 최적 에지(edge)에 하프(hough) 변환을 적용하여 누적 셀(accumulator cell)을 제작하기 위한 하프(hough) 변환부(440), 상기 하프(hough) 변환부(440)에서 제작한 누적 셀(accumulator cell)에서 최대길이직선의 방정식을 구하고 이에 평행하거나 일정한 각도를 이루는 직선의 방정식을 구하기 위한 직선방정식 추출부(450), 및 상기 직선방정식 추출부(450)에서 구한 직선의 방정식을 이용하여 건물의 외곽선을 재구성하기 위한 외곽선 추출부(460)를 포함한다. 상기 각 구성요소에 대한 상세한 설명 및 구체적인 동작은 도 5 내지 도 10을 참조하여 상세히 후술하기로 한다.As shown in FIG. 4, the building outline extracting apparatus using a hough transform according to the present invention includes an edge image generator 410 for generating an edge image from an original image received from the outside. In the edge image generated by the edge image generator 410, an edge for selecting an edge candidate using an outer point of a building obtained from LiDAR data edge candidate selection unit 420, the edge candidate selection selected by the edge candidate selection unit 420 is optimal for connecting the outer points of the building obtained from LiDAR data in the shortest distance Hough transform is performed on an optimal edge selector 430 and an optimal edge selected by the optimal edge selector 430 for selecting an edge using a shortest distance algorithm. Hough to make an accumulator cell by applying The linear equation extracting unit for obtaining the equation of the maximum length straight line from the accumulator cell produced by the affected part 440, the hough transform unit 440, and a straight line equation having a parallel or constant angle thereto. 450, and an outline extracting unit 460 for reconstructing the outline of the building using the equation of the straight line obtained by the linear equation extracting unit 450. Detailed descriptions and specific operations of the components will be described later with reference to FIGS. 5 to 10.

도 5는 본 발명에 따른 하프(hough) 변환을 이용한 건물외곽선 추출 방법에 대한 일실시예 흐름도이다.5 is a flowchart illustrating an embodiment of a building outline extraction method using a hough transformation according to the present invention.

먼저, 외부로부터 입력받은 원시영상으로부터 에지(edge) 영상을 생성한다(501). 여기서, 에지(edge) 영상은 원시영상에 에지 오퍼레이터(edge operator)를 적용하여 에지(edge)를 추출하고 쓰레소울드(threshold)와 세션화 과정을 거친 영상이다.First, an edge image is generated from an original image received from the outside (501). In this case, the edge image is an image obtained by applying an edge operator to a raw image, extracting an edge, and performing a session with a threshold.

이후, 라이다(LiDAR) 데이터로부터 획득한 건물의 외곽점과 모폴로지 필터를 이용하여 상기 생성한 에지(edge) 영상 중에서 에지(edge) 후보를 선택한다(502). 즉, 라이다(LiDAR) 데이터에서 획득한 건물의 외곽점을 공선조건식을 이용하여 상기 에지 영상 위에 투영하고 건물의 외곽점을 연결하여 폴리곤을 제작한다. 이 폴리곤에 모폴로지 팽창 연산을 수행하여 팽창된 폴리곤의 영역 내부에 포함되는 에지(edge)들을 에지(edge) 후보로 선택한다.Thereafter, an edge candidate is selected from the generated edge image using an edge point of a building and a morphology filter acquired from LiDAR data (502). That is, a polygon is produced by projecting the outer point of the building obtained from LiDAR data onto the edge image using a collinear condition equation and connecting the outer point of the building. A morphology expansion operation is performed on this polygon to select edges included in the area of the expanded polygon as edge candidates.

그런데, 이러한 에지(edge) 후보에는 건물의 외곽선과는 관계가 없는 에지(edge)가 포함되어 있다. 이러한 에지(edge)는 하프(hough) 변환 시 노이즈로 작용한다. 따라서 이 에지(edge)를 제거하기 위해서 에지(edge) 후보를 일정 길이로 분리한 다음에 라이다(LiDAR) 데이터에서 획득한 건물의 외곽점을 서로 최단거리로 연결하는 최적 에지(edge)를 최단경로 알고리즘을 이용하여 선택한다(503).However, such edge candidates include edges that are not related to the outline of the building. These edges act as noise during the hough conversion. Therefore, in order to remove this edge, the edge candidates are separated to a certain length, and then the optimal edges connecting the outer points of the building obtained from LiDAR data with the shortest distance to each other are the shortest. The selection is made using a path algorithm (503).

이후, 상기 선택한 최적 에지(edge)에 하프(hough) 변환을 적용하여 누적 셀(accumulator cell)을 제작한다(504).Subsequently, an accumulator cell is fabricated by applying a half transform to the selected optimal edge (504).

이후, 상기 제작한 누적 셀(accumulator cell)에서 최대길이직선의 방정식을 구하고 이에 평행하거나 일정한 각도를 이루는 직선의 방정식을 구한다(505 내지 508). 이 과정을 좀 더 상세히 살펴보면 다음과 같다.Subsequently, the equation of the maximum length straight line is obtained from the prepared accumulator cell, and a straight line equation having a parallel or constant angle is obtained (505 to 508). The process is described in more detail as follows.

상기 제작한 누적 셀(accumulator cell)에서 셀(cell)의 값이 최대인 셀(cell)을 추출한다(505). 이 셀(cell)이 나타내는 직선이 에지(edge) 영상에서 최대길이직선이고, 건물의 가장 긴 변이다. 그리고 파라미터 공간에서 이 직선과 마주보는 거의 평행한 직선은 최대길이직선과 같은 열(row)에 존재한다.In operation 505, a cell having a maximum value of a cell is extracted from the manufactured accumulator cell. The straight line represented by this cell is the maximum length straight line in the edge image and is the longest side of the building. And a nearly parallel straight line facing this straight line in parameter space exists in the same row as the maximum length straight line.

그러므로 도 6에 도시된 바와 같이, 약간의 여유각과 최대건물길이와 최소건물길이의 조건을 이용하여 누적 셀(accumulator cell)에서 탐색공간을 설정한다 (506). 이후, 탐색공간에서 누적 셀(accumulator cell)의 값이 최대인 셀(cell)을 추출한다(507). 이 셀(cell)이 나타내는 직선이 최대길이직선과 거의 평행한 직선이고, 그 건물의 가장 긴 변과 마주보는 변이다.Therefore, as shown in FIG. 6, a search space is set in an accumulator cell using the conditions of a slight clearance angle and the maximum building length and the minimum building length (506). Thereafter, a cell having a maximum value of an accumulator cell is extracted from the search space (507). The straight line represented by this cell is a straight line almost parallel to the maximum length straight line, and is the side facing the longest side of the building.

도 7은 본 발명에 적용되는 하프(hough) 변환의 누적 셀(accumulator cell)에서 평행한 두 직선을 나타내는 일예시도로서, 누적 셀(accumulator cell)의 일부를 셀(cell)의 값이 클수록 어두운 색으로 나타나도록 만든 도면이다. 여기서, 누적 셀(accumulator cell)의 열(row)이 θ를 나타내고 행(column)이 ρ를 나타낸다. 그리고 파라미터 공간에서 최대길이직선에 거의 직각인 직선은 최대길이직선이 위치한 열(row)에서 90°에 해당하는 열(row)만큼 떨어져서 위치하게 된다.FIG. 7 is an exemplary view illustrating two parallel lines in an accumulator cell of a hough transform according to the present invention. A portion of an accumulator cell is darker as a cell value increases. The drawing is made to appear in color. Here, a row of an accumulator cell represents θ and a column represents ρ. The straight line that is almost perpendicular to the maximum length straight line in the parameter space is located at a row corresponding to 90 ° from the row where the maximum length straight line is located.

마찬가지로 도 8에 도시된 바와 같이, 약간의 여유각을 이용하여 누적 셀(accumulator cell)에서 탐색공간을 제한한다. 이 경우에는 최대건물길이와 최소건물길이 조건을 적용할 수 없다. 이 때, 탐색공간에서 누적 셀(accumulator cell)의 값이 최대인 셀(cell)이 나타내는 직선은 최대길이 직선에 거의 직각하는 직선이고, 그 건물의 가장 긴 변과 거의 직각인 직선이다. 이와 같은 방식으로 이 직선과 마주보는 거의 평행한 직선을 찾을 수 있다. 또한 이와 같은 방법으로 도 9에 도시된 바와 같이, 최대길이직선과 임의의 각을 이루는 직선의 방정식을 누적 셀(accumulator cell)에서 추출할 수 있다.Similarly, as shown in FIG. 8, a small margin is used to limit the search space in the accumulator cell. In this case, the maximum and minimum building length conditions are not applicable. At this time, the straight line represented by the cell having the maximum value of the accumulator cell in the search space is a straight line that is almost perpendicular to the maximum length straight line, and is a straight line that is almost perpendicular to the longest side of the building. In this way we can find a nearly parallel straight line that faces this straight line. In this manner, as shown in FIG. 9, an equation of a straight line having a maximum length straight line and an arbitrary angle may be extracted from an accumulator cell.

이후, 상기 구한 직선의 방정식을 이용하여 건물의 외곽선을 재구성한다. 즉, 모든 직선의 추출이 완료되었으면(508) 하프(hough) 역변환으로 원시영상 위에 직선을 표시하여 건물의 외곽선을 추출한다(509).Then, the outline of the building is reconstructed using the equation of the straight line obtained above. That is, when the extraction of all the straight lines is completed (508), the outline of the building is extracted by displaying a straight line on the raw image by a half inverse transformation (509).

도 10은 본 발명에 따른 하프(hough) 변환을 이용한 건물외곽선 추출 장치 및 방법으로 추출한 건물외곽선을 나타낸 도면으로, 파라미터 공간에서 찾은 건물의 외곽선을 항공사진 위에 나타낸 것이다.FIG. 10 is a view illustrating a building outline extracted by the apparatus and method for extracting a building outline using a hough transformation according to the present invention, wherein the outline of a building found in a parameter space is shown on an aerial photograph.

상술한 바와 같은 본 발명의 방법은 프로그램으로 구현되어 컴퓨터로 읽을 수 있는 형태로 기록매체(씨디롬, 램, 롬, 플로피 디스크, 하드 디스크, 광자기 디스크 등)에 저장될 수 있다. 이러한 과정은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있으므로 더 이상 상세히 설명하지 않기로 한다.As described above, the method of the present invention may be implemented as a program and stored in a recording medium (CD-ROM, RAM, ROM, floppy disk, hard disk, magneto-optical disk, etc.) in a computer-readable form. Since this process can be easily implemented by those skilled in the art will not be described in more detail.

이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.The present invention described above is capable of various substitutions, modifications, and changes without departing from the technical spirit of the present invention for those skilled in the art to which the present invention pertains. It is not limited by the drawings.

상기와 같은 본 발명은, 하프(hough) 변환의 파라미터 공간에서 다양한 조건으로 탐색공간을 제한하여 직선의 방정식을 추출함으로써, 정확도가 향상된 건물외곽선을 추출하는데 기여할 수 있는 효과가 있다.The present invention as described above, by limiting the search space to a variety of conditions in the parameter space of the half (hough) by extracting the equation of the straight line, there is an effect that can contribute to extracting the building outline with improved accuracy.

또한 본 발명은 하프(hough) 변환을 적용하기 전에 건물외곽선 추출에 필요한 최적 에지(edge)를 선택하여 하프(hough) 변환을 수행함으로써, 정확도가 더욱 향상된 건물외곽선을 추출하는데 기여할 수 있는 효과가 있다. In addition, the present invention has an effect that can be contributed to extract the building outline with improved accuracy by selecting the optimal edge required for the building outline before applying the hough transform to perform the hough transform .                     

즉, 본 발명은 항공사진 등으로부터 추출한 에지(edge)로부터 하프(hough) 변환을 이용하여 건물외곽선에 해당하는 에지(edge)를 추출하고자 할 때, 불필요한 에지(edge)들을 포함하지 않게 하기 위하여 라이다(LiDAR) 데이터에서 획득한 건물의 외곽점과 모폴로지 필터를 이용하여 에지(edge) 후보를 선택하고 기 선택된 에지(edge) 후보와 건물의 외곽점을 이용하여 인접한 에지(edge)를 연결하는 방식으로 최적 에지(edge)를 선택한 다음에 하프(hough) 변환을 수행함으로써, 더욱 정확하게 건물외곽선을 추출할 수 있는 효과가 있다.That is, in order to extract edges corresponding to building outlines by using a hough transformation from edges extracted from aerial photographs, the present invention does not include unnecessary edges. A method of selecting edge candidates using the building edge and morphology filter obtained from LiDAR data and connecting adjacent edges using the selected edge candidate and the building edge. By selecting the optimal edge and then performing the hough transform, the building outline can be extracted more accurately.

Claims (8)

하프(hough) 변환을 이용한 건물외곽선 추출 장치에 있어서,In the building outline extraction device using a half transform, 외부로부터 입력받은 원시영상으로부터 에지(edge) 영상을 생성하기 위한 에지 영상 생성 수단;Edge image generation means for generating an edge image from an original image received from the outside; 상기 에지 영상 생성 수단에서 생성한 에지(edge) 영상 중에서 에지(edge) 후보를 선택하기 위한 에지 후보 선택 수단;Edge candidate selecting means for selecting an edge candidate from an edge image generated by the edge image generating means; 상기 에지 후보 선택 수단에서 선택한 에지(edge) 후보를 분리하고 최적 에지(edge)를 선택하기 위한 최적 에지 선택 수단;Optimal edge selecting means for separating the edge candidate selected by the edge candidate selecting means and selecting an optimal edge; 상기 최적 에지(edge) 선택 수단에서 선택한 최적 에지(edge)에 하프(hough) 변환을 적용하여 누적 셀(accumulator cell)을 제작하기 위한 하프 변환 수단;Half transform means for fabricating an accumulator cell by applying a half transform to an optimal edge selected by the optimum edge selecting means; 상기 하프 변환 수단에서 제작한 누적 셀에서 최대길이직선의 방정식을 구하고 그와 관련된 직선의 방정식을 구하기 위한 직선방정식 추출 수단; 및Linear equation extraction means for obtaining an equation of the maximum length straight line from the cumulative cell produced by the half transform means and obtaining an equation of a straight line associated therewith; And 상기 직선방정식 추출 수단에서 구한 직선의 방정식을 이용하여 건물의 외곽선을 재구성하기 위한 외곽선 추출 수단Outline extraction means for reconstructing the outline of the building using the equation of the straight line obtained by the linear equation extraction means 을 포함하는 하프(hough) 변환을 이용한 건물외곽선 추출 장치.Building outline extraction apparatus using a hough transform comprising a. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 에지 후보 선택 수단은,The edge candidate selecting means is 상기 에지 영상 생성 수단에서 생성한 에지(edge) 영상 중에서, 라이다(LiDAR) 데이터에서 획득한 건물의 외곽점을 이용하여 에지(edge) 후보를 선택하는 것을 특징으로 하는 하프(hough) 변환을 이용한 건물외곽선 추출 장치.From the edge image generated by the edge image generating means, an edge candidate is selected using an outer point of a building obtained from LiDAR data. Building outline extraction device. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 에지 후보 선택 수단은,The edge candidate selecting means is 라이다(LiDAR) 데이터에서 획득한 건물의 외곽점을 공선조건식을 이용하여 상기 에지 영상 생성 수단에서 생성한 에지 영상 위에 투영하고 건물의 외곽점을 연결하여 폴리곤을 제작한 후에, 상기 제작한 폴리곤에 모폴로지 팽창 연산을 수행하여 팽창된 폴리곤의 영역 내부에 포함되는 에지(edge)들을 에지(edge) 후보로 선택하는 것을 특징으로 하는 하프(hough) 변환을 이용한 건물외곽선 추출 장치.After projecting the edge of the building obtained from LiDAR data onto the edge image generated by the edge image generating means using the collinear condition equation, connecting the outer points of the building to produce a polygon, An apparatus for extracting outlines of buildings using a hough transform, wherein edges included in an area of an expanded polygon are selected as edge candidates by performing a morphology expansion operation. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 3, 상기 최적 에지 선택 수단은,The optimum edge selection means, 상기 에지 후보 선택 수단에서 선택한 에지(edge) 후보를 분리하고 라이다(LiDAR) 데이터에서 획득한 건물의 외곽점을 최단거리로 연결하는 최적 에지(edge)를 최단거리 알고리즘을 이용하여 선택하는 것을 특징으로 하는 하프(hough) 변환을 이용한 건물외곽선 추출 장치.Separating the edge candidate selected by the edge candidate selecting means and selecting the optimum edge connecting the outer point of the building obtained from LiDAR data with the shortest distance using the shortest distance algorithm. Building outline extraction device using a hough transform. 하프(hough) 변환을 이용한 건물외곽선 추출 방법에 있어서,In the building outline extraction method using a half transform, 원시영상으로부터 에지(edge) 영상을 생성하는 단계;Generating an edge image from the raw image; 상기 생성한 에지(edge) 영상 중에서 에지(edge) 후보를 선택하는 에지 후보 선택 단계;An edge candidate selection step of selecting an edge candidate from the generated edge image; 상기 선택한 에지(edge) 후보를 분리하고 최적 에지(edge)를 선택하는 최적 에지 선택 단계;An optimal edge selection step of separating the selected edge candidate and selecting an optimal edge; 상기 선택한 최적 에지(edge)에 하프(hough) 변환을 적용하여 누적 셀(accumulator cell)을 제작하는 단계;Fabricating an accumulator cell by applying a half transform to the selected optimal edge; 상기 제작한 누적 셀(accumulator cell)에서 최대길이직선의 방정식을 구하고 그와 관련된 직선의 방정식을 구하는 단계; 및Obtaining an equation of a maximum length straight line from the produced accumulator cell and obtaining an equation of a straight line associated therewith; And 상기 구한 직선의 방정식을 이용하여 건물의 외곽선을 재구성하는 단계Reconstructing the outline of the building using the obtained equation of the straight line 를 포함하는 하프(hough) 변환을 이용한 건물외곽선 추출 방법.Building outline extraction method using a hough transform comprising a. 제 5 항에 있어서,The method of claim 5, 상기 에지 후보 선택 단계는,The edge candidate selection step, 라이다(LiDAR) 데이터로부터 획득한 건물의 외곽점과 모폴로지 필터를 이용하여 상기 생성한 에지(edge) 영상 중에서 에지(edge) 후보를 선택하는 것을 특징으로 하는 하프(hough) 변환을 이용한 건물외곽선 추출 방법.Building outline extraction using a hough transform, wherein an edge candidate is selected from the generated edge image using an edge of a building obtained from LiDAR data and a morphology filter. Way. 제 6 항에 있어서,The method of claim 6, 상기 에지 후보 선택 단계는,The edge candidate selection step, 라이다(LiDAR) 데이터에서 획득한 건물의 외곽점을 공선조건식을 이용하여 상기 에지 영상 위에 투영하고 건물의 외곽점을 연결하여 폴리곤을 제작하는 단계; 및Manufacturing a polygon by projecting the outline point of the building obtained from LiDAR data onto the edge image using a collinear condition equation and connecting the outline point of the building; And 상기 제작한 폴리곤에 모폴로지 팽창 연산을 수행하여 팽창된 폴리곤의 영역 내부에 포함되는 에지(edge)들을 에지(edge) 후보로 선택하는 단계Selecting edges included in the region of the expanded polygon as edge candidates by performing a morphology expansion operation on the produced polygon 를 포함하는 하프(hough) 변환을 이용한 건물외곽선 추출 방법.Building outline extraction method using a hough transform comprising a. 제 5 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 5 to 7, 상기 최적 에지 선택 단계는,The optimal edge selection step, 에지(edge) 후보를 일정 길이로 분리하고 라이다(LiDAR) 데이터에서 획득한 건물의 외곽점을 최단거리로 연결하는 최적 에지(edge)를 최단경로 알고리즘을 이용하여 선택하는 것을 특징으로 하는 하프(hough) 변환을 이용한 건물외곽선 추출 방법.The half (H) characterized in that an edge is separated by a predetermined length and an optimal edge that connects the edge of a building obtained from LiDAR data with the shortest distance is selected using a shortest path algorithm. Hough) Building Outline Extraction Method.
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