최근 산업계를 비롯한 다양한 분야에서 대상물에 대한 3차원 측정과 형상화에 대한 요구가 급증함에 따라 측정 및 3차원 모델링을 위한 3차원 레이저스캐닝 시스템의 활용이 급증하고 있다. 그러나 3차원 레이저 스캐닝 시스템의 역할 및 활용의 증가하고 있는데 반해 스캔에 의해 획득되는 결과에는 다양한 원인에 의한 오차가 포함됨으로 인하여 고정밀 측정이 요구되는 분야에서 활용에 부분적인 제약으로 작용하고 있다. 이에 본 연구에서는 레이저측정방식을 채용하고 있는 3차원 레이저스캐닝 시스템을 이용하여 오차발생의 가장 큰 요인으로 조사되고 있는 측정대상을 표면물질의 반사율에 따른 오차발생특성과 발생비율을 분석함으로써 3차원 스캔자료의 정확도 향상을 꾀하고자 하였다. 연구결과, 측정대상물의 표면물질에 따라 반사량이 다르게 나타남을 확인할 수 있었으며, 표면반사율과 레이저파의 반사량 사이에 비례관계가 성립되는 특성을 확인할 수 있었다.
사진스캐닝 기술은 여러 장의 사진정보를 조합하여 대상물을 3차원으로 재구성하는 기술로 3D 스캐너처럼 포인트 클라우드를 생성하고 폴리곤 모델을 생성할 수 있다. 생성된 데이터로는 매장문화재의 3차원 형상뿐만 아니라 2차원 실측에 필요한 평면과 단면 형상정보를 얻을 수 있다. 야외조사 현장에서 이루어지는 매장문화재의 기록은 많은 시간이 필요한데 사진스캐닝 기술은 별도의 장비와 인력이 이중으로 투입될 필요가 없이 조사 직후 유구 정리가 가장 양호한 상태에서 바로 작업을 진행할 수 있다. 또한 사진촬영을 통해 획득된 이미지를 활용하여 3차원 데이터를 구축할 수 있어 경제적인 부담이 적으면서도, 최적의 상태에서 빠르고 간편하게 3차원의 입체형상 정보를 기록화 할 수 있는 기록방법이라고 할 수 있다.
최근의 급속한 기술 발달을 통해 고전적인 측량 기법을 극복한 3차원 레이저 스캐너를 댐 관리기법의 연구에 적용하였다. 다목적댐과 같은 대규모 댐의 경우, 댐체 변형 특성 파악 및 주변 사면 안정성 연구 등과 관련하여 많은 측량이 필요하지만, 주로 제한된 점 (point)자료를 획득하여 분석하는 데 그쳤다. 본 연구에서는 이를 극복하기 위하여 3차원 레이저 스캐너 장비를 도입하여 조사하고자 하는 대상체에 대해 3차원 디지털 좌표를 다량으로 획득하여 이를 분석 처리함으로써 보다 효율적으로 댐 관리가 이루어지도록 하였다. 본 연구에서는 보강 사면에 대한 변형 특성을 파악하기 위해, 7개월 간격으로 3차원 스캐닝을 통해 좌표 값을 획득하여 이의 분석을 통해 향후 거동에 대해 예측하였다. 분석을 위해 두 시기의 스캐닝 자료를 병합(registration)하여 상대차이를 분석하고, 틀어진 각을 측정하였다. 또한 도면이 존재하지 않는 지자체의 댐에 대한 신속 측량을 3차원 레이저 스캐너로 대체하기 위한 방안에 대해 제시하고, 준공예정인 댐에 대한 스캐닝을 수행하여 설계 도면과의 비교 검토 결과를 분석하였으며, 향후 다양한 이용 방안에 대한 검토와 토론을 제안하고자 한다.
본 논문에서는 광 스캐닝 홀로그래피를 이용한 양안식 3차원 홀로그래픽 영상 시스템을 제안하였다. 양안식 3차원 홀로그래픽 영상 시스템을 구현하기 위하여 사람의 두 눈 사이의 거리와 동공의 크기를 고려하여 양안식 3차원 홀로그래픽 디스플레이 시스템을 설계한 뒤 실제 물체의 홀로그램 정보를 획득하였고 수치적인 신호 처리 후 세기 형태의 공간 광 변조기를 이용하여 광학적인 방법으로 복원하였다. 이를 통하여 광 스캐닝 홀로그래피를 이용한 양안식 3차원 홀로그래픽 영상 시스템의 구현 가능성을 실험적으로 확인하였다.
모듈러 건축은 스마트 건설방법 중 하나로 건설산업 혁신을 위한 필수적인 공법이 되고 있다. 모듈러 건축의 스마트 건설 실현에 필요한 가장 기초적인 전제 조건 중 하나가 품질관리이며 이를 위해 3차원 스캐닝을 이용한 품질관리 방안에 대한 관심이 높다. 본 연구는 모듈러 건축 프로세스 단계별(공장제작, 운송, 현장시공) 주요 공사를 대상으로 IPA분석을 통해 3차원 스캐닝을 이용한 모듈러 건축물의 품질관리에 대한 현황을 분석하고 이를 개선하기 위한 방안을 제시하였다. 그 결과, 대부분의 항목에서 3차원 스캐닝 데이터 활용에 대한 필요성과 중요성이 높다는 것을 확인할 수 있었으며, 일부 현장 적용성이 낮은 항목들에 대해서는 추후 기술개발 및 적용성 개선이 필요한 것을 알 수 있었다. 본 연구결과는 향후 모듈러 건축 품질관리를 위한 첨단 시공 기술 적용에 대한 연구에 활용할 수 있다.
광학적 스캐닝 홀로그래피에 있어서, 물체의 3차원 홀로그래픽 정보는 2차원적 광스캐닝에 의해서 생성되며, 광스캐닝 광선은 time-dependent한 Gaussian 형태의 Fresnel 윤대판(zone plate)이다. 본 기술에서 홀로그래픽 정보는 그 자체로서 전기적인 신호로서 발생하기 때문에 전자광선 addressed - spatial light modulator을 사용하여 영상 재생이 가능하다. 이 기법의 응용분야로서 3-차원 원거리 광 센서로서 사용될 수 있으며, 특히 비행물체 확인에 응용될 수 있다. 본 논문에서, 우리는 먼저 광스캐닝 홀로그래피에 대해 간략한 기술과 본 기술 시스템에 있어서 광스캐닝 빔의 해상도를 먼저 유도하고, 그 다음으로 Gaussian 원리를 이용하여 홀로그래픽 image 재생을 위해 필요한 실상(real image) 및 허상(virtual image)에 대한 수학적 표현을 제시하고자 한다.
증강현실 콘텐츠에서 가려짐 표현은 사실감을 위한 필수적이다. 가려짐이란 가상 물체의 일부가 실제 사물에 의해서 가려져서 표현되는 것을 의미한다. 이는 카메라의 트래킹 정보와 함께 현재 관찰하고 있는 실제 세계의 3차원 스캔 정보를 같이 획득해야 한다. 카메라 트래킹이란 현재 카메라가 세상의 어디에 위치해있는지, 어떤 자세로 바라보고 있는지에 대한 정보를 실시간으로 획득하는 기술이다. 3차원 스캐닝이란 실제 물체를 이루는 모든 점들의 3차원 위치 관계를 파악하는 과정이다. 가상물체의 3차원 위치와 자세가 실제물체의 위치/자세와의 관계를 통해서 가상물체의 그려야할 부분과 그리지 말아야할 부분을 판단할 수 있다. 본 논문에서는 트래킹과 스캐닝을 동시에 처리하여 가려짐 표현이 가능한 증강현실용 트래킹 기술을 제안한다. 카메라 트래킹이 실내외에서도 제약없이 동작하기 위해서 스테레오 카메라를 활용하였다. 트래킹은 카메라 프레임간 특징점들의 상호 관계를 파악하는 방법에 의해서 구하였다. 스테레오 카메라 이미징을 통해서 매 프레임마다 실세계의 3차원 깊이정보를 파악하게 되고, 이를 앞서구한 카메라 위치자세를 통해서 3차원 깊이 데이터를 병합하는 과정으로 스캐닝기술을 구현하였다.
Terrestrial laser scanning (TLS) technology is being applied to various fields such as the soil volume calculation and the displacement measurement of terrain, tunnels and dams. This study develops a 3D terrain processing platform for automated earth work using a terrestrial laser scanning data as the software prototype. The developed software provides cells with geo-technical information for planning work to an integrated system.
지도 제작이 갖는 의미는 그 나라의 측량 기술 수준을 대변한다는 것이다. 또 그 나라 사람들이 얼마만큼 세계속에서 국제적 활동을 하고 있는지에 대한 묵시적 표현 수단이라고 불 수 있다. 현재 우리나라에서는 국가 기본도를 비롯하여 여러 축척의 수치지도가 제작되어있다. 그러나 현재의 수치지도는 항공사진측량 또는 위성영상을 이용하여 신규제작이나 수정 갱신이 이루어지고 있지만, 산업의 발달과 국가경제 성장으로 인하여 수시로 변화하는 지형 지물에 대한 즉각적인 수정이나 갱신을 실시하기에는 많은 어려움이 있다. 따라서 본 연구에서는 3차원 레이저 스캐닝(3D Laser Scanning)을 국부지역에 적용하여 실제 지형과 같은 3차원 공간좌표로 취득하여 수치지도 수정 갱신에 요구하는 측위 정확도 제시와 실험에 적용하여 사용자 편의를 제공하고자 한다.
3차원 형상화를 통한 분석이 많은 분야에서 연구 및 적용되고 있다. 3차원 형상화는 사진영상의 중첩에서 (3차원)레이저 스캐닝(laser scanning)으로 발전을 하여 가고 있으며, 각 방법이 각기 그 자체로서 발전을 해가고 있는 추세이다. 본 연구에서는 물체에 대한 데이터베이스를 구축하여 대상 이미지에 대하여 기하학적 패턴 매칭(patter matching)을 기반으로 한 인지(인식) 알고리즘을 도입하여 3차원 형상화를 통한 지질 및 지반조사를 위한 기초 기술로 활용하고자 하였다. 물체의 외형적인 성질에 기반하며 특별한 광원없이 물체를 인지할 수 있는 3차원 형상화 알고리즘은 지질 및 지반조사 분야 외에서도 많은 도움이 될 것이다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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