Development of Building Monitoring Techniques Using Augmented Reality

In order to effectively distribute the resources, it is very critical to understand the status or progress of construction site quickly and accurately. Augmented Reality (AR) can provide this situation with information which is convenient and intuitive. Conventional implementation of AR in outdoor or construction site condition requires additional sensors or markers to track the position and direction of camera. This research is aimed to develop the technologies which can be utilized in gathering the information of constructing or constructed buildings and structures. The AR technique that does not require additional devices except for the camera was implemented to simplify the system and improve utility in inaccessible area. In order to do so, the position of camera's perspective center and direction of camera was estimated using exterior orientation techniques. And 3D drawing model of building was projected and overlapped using this information. The result shows that by using this technique, the virtual drawing image was registered on real image with few pixels of error. The technique and procedure introduced in this paper simplifies the hardware organization of AR system that makes it easier for the AR technology to be utilized with ease in construction site. Moreover, this technique will help the AR to be utilized even in inaccessible areas. In addition to this, it is expected that combining this technique and 4D CAD technology can provide the project manager with more intuitive and comprehensive information that simplifies the monitoring work of construction progress and planning.

증강현실을 이용한 건물 모니터링 기법 개발

건설 프로젝트의 관리 측면에서 공사현장의 현황을 신속하고 정확하게 파악하는 것은 효율적인 자원의 배분을 위해 매우 중요한 작업이다. 또한 정밀 시공을 위한 시공 품질의 관리를 위해 도면과 실제 시공현장을 비교해야 할 경우가 있는데 증강현실 기술은 이러한 상황에서 간편하고 직관적인 정보를 제공해줄 수 있다는 장점이 있다. 기존의 건설현장 또는 야외에서의 증강현실의 구현은 카메라의 위치와 방향의 추적을 위해 추가적인 센서나 마커 등의 부착을 필요로 하는 방법들이 주류를 이루었다. 본 연구는 공사 중이거나 시공 완료된 건물의 현황 파악에 응용할 수 있는 증강현실 기법의 개발을 목적으로 하였다. 특히 카메라 이외의 추가적인 장비의 사총을 배제하여 장비의 구성을 간소화 하고 마커의 부착이 불필요하여 접근이 불가능한 지역에 위치한 건물에 사용할 수 있는 증강현실기법을 구현하였다. 이를 위해 사진측량 및 비디오측량 분야에서 카메라의 위치와 방향을 추정하는데 사용되는 외부표정 과정을 통해 카메라의 투영 중심의 좌표와 향하고 있는 방향을 추정한 후 건물 외곽선을 표현하는 가상의 도면을 영상에 투영하였다. 그 결과 수 픽셀 정도의 정확도로 건물 영상과 가상 도면의 정합이 이루어진 것을 확인할 수 있었다. 이 기술은 증강현실의 구현에 있어서 장비의 구성을 간소화하는 효과가 있기 때문에 건설현장에서 공사현황 파악 및 품질관리 목적의 증강현실 기술의 보급을 보다 용이하게 할 것으로 예상된다. 또한 접근이 불가능한 지역에 대해서도 증강현실의 적용을 통해 효과적인 구조물 현황의 파악이 가능할 것이다. 나아가 이 기술과 4차원 CAD가 결합되면 스케줄에 따른 공정의 진행상황을 간편하게 비교할 수 있어서 공정관리 및 모니터링 작업을 효과적으로 지원할 수 있을 것으로 기대된다.