• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.54-54
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• 2023

하천유역조사는 관련 법률의 규정에 의해 물관리정책의 수립에 필요한 기초정보를 제공하는 것을 목적으로 기본현황, 이수, 치수 환경생태 등 유역관리에 필요한 주요 조사항목을 대상으로 수행되고 있다. 조사방법 중 원격탐사자료 활용한 조사는 드론 모니터링 영상 및 위성영상자료를 이용해 댐·제방과 같은 치수 시설물의 안전관리, 수질 모니터링, 하천지형조사, 하상변동조사 등에 활용되고 있다. 최근에는 일반 RGB 영상뿐만 아니라 수백개의 분광밴드를 포함한 초분광영상을 이용한 하천조사 연구가 이루어지고 있다. 초분광영상은 분광해상도가 높아 다항목 조사에 활용할 수 있다는 장점이 있지만, 많은 양의 분광정보를 포함하고 있기 때문에 초기 수집 자료의 용량이 너무 크고, 분석을 위한 전처리 과정이 까다롭다는 단점이 있다. 반면, 10개 이하 밴드의 분광정보를 수집하는 다분광영상은 2개 밴드를 이용해 정규식생지수(NDVI)를 즉각적으로 모니터링할 수 있고, 작물의 생육현황 등을 분석할 수 있어 농업 및 산림분야에서 널리 활용되고 있다. 초분광영상을 이용한 수심산정 연구는 최적 밴드비 탐색 기법(OBRA)을 활용해 측정수심과 상관관계가 높은 밴드비를 이용해 수심맵을 구축하는 방식이 활용되어왔다. 본 연구에서는 기존의 초분광영상을 활용한 수심산정기법을 다분광영상에 적용하여 분광밴드수가 축소된(경량화된) 자료를 활용한 수심산정 가능성을 확인하기 위해 동일한 현장에서 초분광과 다분광 두가지 영상을 촬영하였으며, 각각 수심맵을 구축해 하천분야에서 다분광영상의 활용도를 평가하였다. 또한, 기존의 OBRA의 한계를 개선하기 위해 가우시안 혼합 모델(GMM; Gaussian Mixture Model)을 활용해 영상을 군집화하여 수심산정 정확도를 개선하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권6호
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• pp.669-676
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• 2018

달의 과학적 기술적 경제적 가치가 증대됨에 따라 세계 주요 우주국들은 달 자원 개발 및 달 기지 건설을 위한 로드맵을 수립하여 달 탐사 사업을 단계적으로 수행하고 있다. 또한 달 표면에 전초기지를 건설하기 위해서는 막대한 양의 자원을 지구로부터 수송해야하므로, 달 표면에 존재하는 자원을 활용하는 현지 건설기술(Lunar In Situ Construction Technology)이 개발 중이다. 하지만 달 지형과 자원은 달 내부의 지각 및 화산활동과 달 외부로부터의 태양광, 운석 충돌 등으로 인해 지역별로 다양한 특성을 지닌다. 이에 본 논문에서는 달 자원의 공간적 분포분석을 통해 현지 건설기술의 적용을 위한 고려사항을 제시하였다. 더불어 달 기지 건설을 위해서는 달 착륙선의 안정적인 착륙과 로버의 이동 용이성을 고려해야 하므로, 달 건설 후보지역 선정을 위한 지형조건을 함께 제시하였다. 현재 달 궤도선으로부터 주로 관측되는 달 지형 및 자원 정보는 낮은 공간해상력과 함께 달 표면에 국한되는 제약점이 있다. 향후 전개될 로버 중심의 달 탐사는 달 현지 건설기술 개발과 달 기지 건설후보지 선정에 유용한 정보를 제공할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국항공우주학회지
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• 제47권12호
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• pp.874-880
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• 2019

본 논문에서는 무인기의 경로 계획을 위한 맵 분할 방법론 중 하나인 Visibility Graph를 산악지형, 방공망, 그리고 레이더 등의 장애물이 존재하는 실제적인 3차원 환경에서 효율적으로 사용하기 위한 방안에 대해 서술한다. 기존의 가시성 그래프는 빌딩 사이를 주행하는 자율주행 자동차와 같이 주로 2차원 환경에서 간단한 형상의 장애물에 대해 연구되어왔다. 무인기 분야에서 사용하기 위해서는 고도 변화를 위해 3차원 가시성 그래프가 적용되어야 하는데, 3차원 가시성 그래프의 경우 2차원 환경에 비해 가시성을 판단해야 하는 노드 쌍이 매우 많아진다. 이에 더해 복잡한 다각형으로 이루어진 산악 지형은 가시성 그래프의 계산 시간을 더욱 상승시키는 요인으로 작용한다. 이러한 문제를 해결하기 위해 본 논문에서는 맵을 일정 고도로 분할하는 계층형 가시성 그래프 방식을 기반으로 복잡한 산악 지형을 Convex Hull 개념을 활용하여 노드 수를 감소시켜 계산 시간을 줄이는 방법에 대해 서술하며, 노드 수를 감소시키지 않은 상태와의 계산 시간을 비교한 결과 계산 시간이 약 99.5% 감소하였음을 확인하였다.

• 제어로봇시스템학회논문지
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• 제14권9호
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• pp.909-915
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• 2008

Recently, the interests in the development and application of unmaned robots are increasing in various fields including surveillance and reconnaissance, planet exploration, and disaster relief. Unmaned robots are usually controlled from distance using radio communications but they should be equipped with an autonomous travelling function to cope with unexpected terrains and obstacles. This means that they should be able to evaluate terrain's characteristics quantitatively using mounted sensors so as to traverse harsh natural terrains autonomously. For this purpose, this paper presents a method for extracting terrain information, that is, slope and roughness from elevation maps as a prior step of traversability analysis. Slope is extracted using the curve fitting based on the least squares method and roughness using three metrics and their weighted average. The effectiveness of the proposed method is verified on both a fractal map and the world model map of a real terrain.

• 한국지능시스템학회논문지
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• 제23권2호
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• pp.93-99
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• 2013

프랙탈 이론은 컴퓨터 과학, 공학, 의학, 기상학 등 여러 분야에서 직면하는 복잡하고 불규칙적인 자연현상을 모델링할 수 있는 효과적인 도구로서 인정받아 왔다. 본 연구에서는 지형 및 이미지의 프랙탈 정보 추출에 많이 이용되는 삼각프리즘법의 정밀도를 개선하는 문제를 다룬다. 이를 위해 기존의 샘플링 방법들을 분석하고 그들의 장점을 취하는 새로운 샘플링 방법을 제안한다. 가상의 프랙탈 맵에서 제안된 방법을 다른 방법과 비교하며 그 유효성을 검정한다.

• 한국정보처리학회:학술대회논문집
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• 한국정보처리학회 2021년도 추계학술발표대회
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• pp.1071-1074
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• 2021

본 논문은 펌웨어와 인공지능을 이용하여 지형의 사각지대를 이동하며 순찰 및 방범의 목적을 지닌 시스템을 소개하기 위함에 있다. 기존의 보안 시스템은 비상 상황 발생 시 인력이 직접 출동하여 상황을 해결함으로써 날로 증가하는 최저임금을 고려했을 때 이들의 인건비를 감당하기 어렵다는 단점이 있다. [1] 이러한 문제점을 해결하기 위해 앱 개발을 통해 RC카를 제어하는 아두이노와 연결하여 자율주행을 하게끔 하는 시스템을 개발했다. 또한, 라즈베리파이 웹캠을 부착해 실시간으로 현장을 촬영하여 사용자가 웹에만 접속하면 현장을 모두 감시할 수 있도록 시스템을 개발하였고, 단시간 푸리에 변환(STFT)을 통해 얻은 음성 데이터 변환맵을 인공지능 프로세서인 인텔리노에 학습 데이터로 학습시킨 후에 주변 환경에서 비명 소리만 감지할 수 있도록 시스템을 구현하였다. 본 논문에서는 이러한 시스템들이 기존의 인건비 증가에 대한 문제점을 해소할 수 있다고 생각하여 더욱 효율적으로 방범이 가능한 시스템을 소개한다.

• 터널과지하공간
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• 제33권6호
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• pp.508-518
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• 2023

이 논문은 LiDAR 스캔 또는 사진측량 기술에 의해 재구성된 3D 디지털 모델을 기반으로 터널 벽면의 불연속면을 자동으로 매핑하는 새로운 접근 방식을 제안한다. 본 제안에서는 U-Net이라 불리는 딥러닝 시맨틱 영역분할 모델을 사용하며, 터널 막장면의 3D 지형 모델에서 불연속면 영역을 식별해 낸다. 제안된 딥러닝 모델은 투영된 RGB 이미지, 면의 깊이 이미지 및 국부적인 면의 표면 속성 이미지(즉, 법선 벡터 및 곡률 이미지)를 포함한 다양한 정보를 종합 학습하여 기본 3차원 이미지에서 불연속면 영역을 효과적으로 분할한다. 이후 영역분할 결과는 면의 깊이 맵과 투영 행렬을 사용하여 3D 모델로 다시 투영시키고, 3D 공간 내에서 불연속면의 위치 및 범위를 정확하게 표현한다. 영역분할 모델의 성능은 영역 분할된 결과를 해당 지면 실측 값과 비교함으로써 평가하였으며, IoU(intersection-over-union) 값이 약 0.8 정도로 나타나 영역분할 결과의 높은 정확성을 확인하였다. 여전히 학습데이터가 제한적 이었음에도 불구하고, 제안 기법은 3D 모델의 점군 데이터를 불연속면의 유사군으로 그룹화하기 위해 전 막장면의 법선 벡터와 클러스터링과 같은 비지도 학습기반 알고리즘에만 의존하던 기존 접근 방식의 한계의 극복 가능성을 보여주었다.

• 전자공학회논문지CI
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• 제48권1호
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• pp.1-7
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• 2011

3차원 지도(3D Map)를 구축하기 위해서는 지형정보와 지도상에서 건물 영역 및 건물 형상 정보가 필요하다. 이를 위해 본 논문에서는 개선된 스네이크(Snake) 알고리즘으로 건물 영역을 반자동으로 추출하는 방법을 제안한다. 본 방법은 전처리, 제어점의 초기화, 개선된 스네이크 알고리즘 적용 세 단계로 구성한다. 첫 번째 단계에서는 위생영상을 그레이 영상으로 변환 후 근사 에지를 추출하여 그레이 영상과 합성한다. 두 번째 단계에서는 사용자가 건물의 중심점을 설정한 후 원형 또는 사각형 모양의 초기 제어점을 계산하여 설정한다. 세번째 단계에서는 개선된 스네이크 알고리즘을 적용하여 건물영역을 추출한다. 이러한 과정에서 스네이크 에너지 계산식의 한 항을 새로운 방법으로 설정하여 건물영역 추출용으로 특화하였다. 그리고 스카이 뷰의 위성영상을 이용하여 제안된 방법을 건물영역 매칭율을 평가하였는데 75%의 매칭율을 보였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제50권3호
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• pp.157-164
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• 2022

본 논문에서는 무인기의 경로 계획을 위한 산악 지형, 레이더 그리고 방공망 등을 3차원 환경으로 구현하고, Sampling 기반의 경로 계획 알고리즘인 PRM 알고리즘을 사용하여 경로 계획 및 재계획을 수행하는 방안에 대해 서술한다. 기존의 PRM 알고리즘의 경우 생성된 노드 사이에 장애물 존재 여부를 확인하기 위한 계산이 노드 간 1:1로 이루어지고 연속적으로 수행되어 노드 수나 노드를 연결하는 거리에 계산량이 크게 영향을 받는다. 이러한 부분을 개선하기 위해 제안하는 LineGridMask 기법을 통해 장애물 존재 여부 확인 방식을 단순화하고, 병렬화를 통해 경로 계획의 계산 시간을 감소시킨다. 마지막으로 기존 PRM 알고리즘과의 성능을 비교한 결과, 경로 계획에서는 최대 88%, 재계획의 경우 최대 94%까지 계산 시간이 감소하였음을 확인하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.88-88
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• 2022

하천법 개정 및 수자원의 조사·계획 및 관리에 관한 법률 제정으로 하상변동조사를 정기적으로 실시하는 것이 의무화 되었고, 지자체가 계획적으로 수자원을 관리할 수 있도록 제도가 마련되고 있다. 하상의 지형측량은 직접 측량할 수 없기 때문에 수심 측량을 통해 간접적으로 이루어지고 있으며, 그 방법은 레벨측량이나 음향측심기를 활용한 접촉식으로 이루어지고 있다. 접촉식 수심측량법은 자료수집이 제한적이기 때문에 공간해상도가 낮고 연속적인 측량이 불가능하다는 한계가 있어 최근에는 LiDAR나 초분광영상을 이용한 원격탐사를 이용한 수심측정 기술이 개발되고있다. 개발된 초분광영상을 이용한 수심측정 기술은 접촉식 조사보다 넓은 지역을 조사할 수 있고, 잦은 빈도로 자료취득이 용이한 드론에 경량 초분광센서를 탑재하여 초분광영상을 취득하고, 최적 밴드비 탐색 알고리즘을 적용해 수심맵 산정이 가능하다. 기존의 초분광 원격탐사 기법은 드론의 경로비행으로 획득한 초분광영상을 면단위의 영상으로 정합한 후 특정 물리량에 대한 분석이 수행되었으며, 수심측정의 경우 모래하천을 대상으로 한 연구가 주를 이루었으며, 하상재료에 대한 평가는 이루어지지 않았었다. 본 연구에서는 기존의 초분광영상을 활용한 수심산정 기법을 식생이 있는 하천에 적용하고, 동일지역에서 식생을 제거한 후의 2가지 케이스에 대해서 시공간(Spatio-temporal)초분광영상과 단면초분광영상에 모두 적용해 보았다. 연구결과, 식생이 없는 경우의 수심산정이 더 높은 정확도를 보였으며, 식생이 있는 경우에는 식생의 높이를 바닥으로 인식한 수심이 산정되었다. 또한, 기존의 단면초분광영상을 이용한 수심산정뿐만 아니라 시공간 초분광영상에서도 수심산정의 높은 정확도를 보여 시공간 초분광영상을 활용한 하상변동(수심변동) 추적의 가능성을 확인하였다.