Analysis of 3D Accuracy According to Determination of Calibration Initial Value in Close-Range Digital Photogrammetry Using VLBI Antenna and Mobile Phone Camera

This study had been aimed to conduct the camera calibration on VLBI antenna in the Space Geodetic Observation Center of Sejong City with a low-cost digital camera, which embedded in a mobile phone to determine the three-dimension position coordinates of the VLBI antenna, based on stereo images. The initial values for the camera calibration have been obtained by utilizing the Direct Linear Transformation algorithm and the commercial digital photogrammetry system, PhotoModeler $Scanner^{(R)}$ ver. 6.0, respectively. The accuracy of camera calibration results was compared with that the camera calibration results, acquired by a bundle adjustment with nonlinear collinearity condition equation. Although two methods showed significant differences in the initial value, the final calibration demonstrated the consistent results whichever methods had been performed for obtaining the initial value. Furthermore, those three-dimensional coordinates of feature points of the VLBI antenna were respectively calculated using the camera calibration by the two methods to be compared with the reference coordinates obtained from a total station. In fact, both methods have resulted out a same standard deviation of $X=0.004{\pm}0.010m$, $Y=0.001{\pm}0.015m$, $Z=0.009{\pm}0.017m$, that of showing a high degree of accuracy in centimeters. From the result, we can conclude that a mobile phone camera opens up the way for a variety of image processing studies, such as 3D reconstruction from images captured.

VLBI 안테나와 모바일폰 카메라를 활용한 근접수치사진측량의 캘리브레이션 초기값 결정에 따른 3차원 정확도 분석

본 논문에서는 세종시 우주측지관측센터에 위치한 VLBI 안테나를 대상으로 모바일폰 카메라의 캘리브레이션을 수행하고, 촬영된 스테레오 영상으로부터 3차원 위치좌표를 산출하였다. 모바일폰에 탑재된 카메라의 캘리브레이션을 위한 초기값으로 DLT방법과 상용 수치사진측량시스템인 PhotoModeler $Scanner^{(R)}$ ver. 6.0을 활용하였다. DLT와 PhotoModeler방법으로 산출한 표정결과를 초기값으로 사용하여 광속조정을 통해 카메라 내 외부 표정요소를 계산하고, 두 결과의 정확도를 비교하였다. 두 가지 방법으로 산출한 표정결과는 상당한 편차가 발생하지만, 비선형의 공선조건식을 이용한 광속조정계산으로 두 가지 방법의 최종 표정결과가 거의 일치함을 알 수 있었다. 또한, 두 가지 방법으로 결정된 카메라 내 외부 표정요소들을 이용하여 VLBI 안테나 특징점에 대한 3차원 좌표를 계산하고 토탈스테이션을 통해 측정된 기준좌표들과 비교하였다. 그 결과, 두 가지 방법 모두 표준편차가 $X=0.004{\pm}0.010m$, $Y=0.001{\pm}0.015m$, $Z=0.009{\pm}0.017m$로서, cm급의 높은 정확도를 나타내었다. 이러한 결과를 통해 정밀 사진측량의 목적이 아닌 허용오차의 범위가 상대적으로 큰 다양한 사진측량 분야에 모바일폰 카메라를 활용할 수 있을 것이라 판단된다.