본 논문에서는 근접 사진측량에 기반하여 모형 토조 내 지반의 변위를 측정하기 위한 연구를 진행하였다. 알루미늄 프레임 및 투명 아크릴로 제작된 실내 모형 토조 내에 토사를 채워 넣고, 하중 재하 장치를 이용한 하중 재하를 통한 토사의 변위를 사진측량 기법으로 측정하였다. 토조 내의 토사는 영상 기반 자동 매칭을 위하여 검은 모래 약 40%, 일반 모래 약 60% 혼합하여 영상 대비의 정도를 높일 수 있도록 계획하였다. 전처리 과정으로서 실험실 카메라 캘리브레이션을 통해 내부표정요소를 도출하였고, 토조 프레임에 배치된 기준점을 이용한 후방교회법을 통해 외부표정요소를 예측하였다. 이후 영상 매칭을 통해 하중 전, 후의 토사 변위 패턴을 측정하였으며, 영상 매칭 시 활용되는 매칭 윈도우 크기 및 영상 스무딩 정도를 변경 적용하여 그 결과를 평가해보았다. 실험 결과, 매칭 윈도우 크기 65×65픽셀의 경우 안정적인 변위 도출이 가능하였으며, 영상 스무딩은 매칭의 과대 오차를 감소하는 효과를 보여주었다. 이를 통해 사진 측량을 통한 토조 내 지반 변위 패턴을 도출할 수 있었다.
본(本) 논문(論文)은 multiple close range photogrammetry에 의한 피사체(被寫體)의 3차원(次元) 정밀해석(精密解析)에 관한 연구(硏究)로서 2매(枚)의 사진(寫眞)과 다중사진(多重寫眞)에 대한 기하학적(幾何學的) 표준오차(標準誤差)와 관측자료(觀測資料)에 의한 표준오차(標準誤差) 비교분석(比較分析)함으로써 보다 이상적(理想的)인 3차원(次元) 위치해석(位置解析)의 한 기법(技法)을 제시(提示)하는 데 목적(木的)이 있다. 종래(從來)의 해석기법(解析技法)을 기하학적(幾何學的) model 형성(形成)에 의해 다중사진(多重寫眞) 해석(解析)한 데 비해, 본(本) 연구(硏究)는 공선조건(共線條件)을 지상사진(地上寫眞)에 맞는 기본이론(基本理論)으로 유도(誘導)하고, simultaneous bundle adjustment에 의한 다중사진(多重寫眞)의 해석(解析) algorithm을 개발(開發)하였다. 본(本) 연구(硏究)에 의한 기법(技法)은 균일(均一) 정확도(正確度) 및 일정한 오차(誤差)의 변화(變化)를 나타내었으며, 2매(枚)의 사진(寫眞)에 비하여 3매(枚)의 사진(寫眞)은 약(約) 15%, 4매(枚)의 사진(寫眞)은 35%, 5매(枚)의 사진(寫眞)은 50%까지 정도(精度)가 향상(向上)되는 결과(結果)를 얻었다. 따라서 본(本) 연구(硏究)는 높은 정확도(正確度)를 요(要)하는 각종(各種), 구조물(構造物), 특히 문화재(文化財) 등의 정밀측정(精密測定)에 그 이용(利用)이 기대(期待)되며 또한 다중사진(多重寫眞) 조합해석(組合解析)은 장애물(障碍物)이 있는 시설물(施設物)의 정밀측정(精密測定)에도 널리 이용(利用)될 것으로 기대(期待)된다.
본 연구는 측량용 디지털 카메라인 Rollei d7 metric과 d7 $metric^{5}$를 이용하여 촬영거리, 수렴각, 촬영방향을 변화시켜가면서 촬영을 실시하였으며, 표정 시 발생하는 오차를 최소화하기 위해 프로그램 상에서 자동적으로 상호표정 되는 원형표지를 이용하였다. 그리고 자료처리체계로는 해석적 방법 중에서 현재 가장 좋은 정도를 얻을 수 있는 광속조정법(bundle adjustment)를 이용하였다. 이러한 연구는 차후 현장에서 요구하는 정도의 사진촬영과 예상되는 정도를 판단하는데 중요한 자료로 이용될 것으로 판단된다.
CCD 사진기는 수치영상을 별도의 처리과정 없이 실시간으로 얻을 수 있기 때문에 그 효용성이 날로 증대되고 있다. 본 연구에서는 CCD 사진기의 검정을 위해서 직접선형변환식과 방사 및 편심 왜곡을 검정하기 위한 검정식을 결합한 모형식을 구성하고 3차원 실험모형을 이용해서 검정계수들을 구하였다. CCD 사진기에 의한 수치영상을 상관계수를 이용하여 정합하고 대상물의 3차원 위치를 구함으로써 근거리 사진측량에서의 CCD 사진기 활용 가능성을 확인하였다.
저가의 CCTV유형 CCD카메라를 기반으로 하는 수치 근거리사진측량 시스템의 산업정밀측정의 수행능력을 평가하기 위하여 CCD카메라, 프레임그래버, 수치영상 측정 및 자체검정 광속조정 기법을 통합한 수치근거리 사진측량시스템이 구축되었다. 이 시스템의 적용실험을 위하여 정육면체 형상의 인공어초를 대상물로하여 다중지점 수렴 네트워크상에서 수치영상을 획득하였다. 자체검정 광속조정기법에 의해 CCD 카메라의 기하학적 검정과 동시에 대상물 전면에 대한 사진삼각측량을 수행하였다. 또한 이미 높은 정확도 잠재성이 입증된 고해상도 스틸비디오 카메라(Kodak DCS)를 유사한 네트워크 조건에서 이용하여 처리함으로써 서로 다른 유형의 카메라를 기반으로 하는 두 시스템의 사진삼각측량 결과의 정확도를 비교하였다.
본 연구는 지반과 말뚝 사이의 경계면 물성치에 따른 말뚝의 거동을 파악하기 위하여, 말뚝 모형시험 결과와 유한요소해석 결과를 이용하여 비교 분석하였다. 모형시험은 말뚝이 침하함에 따른 주변 지반의 거동을 파악하기 위하여 근거리 사진계측 기법을 적용하였으며, 강재와 콘크리트로 제작 된 각각의 말뚝으로 시험을 수행하였다. 수치해석은 모형시험을 근거로 모델링 하였으며, 지반과 말뚝 사이의 미끄러짐을 모사하기 위하여 경계면 요소를 이용하였다. 또한 경계면 강도감소계수 $R_{inter}$를 이용하여 경계면 요소의 물성치를 나타내었으며, 이 값을 바꿔가며 모형시험 결과와 비교하였다. 본 연구를 통해 근거리 사진계측 기법과 수치해석 결과가 어느 정도 잘 일치하는 것을 확인 할 수 있었다. 또한, 말뚝의 재료에 따른 경계면 강도감소계수 $R_{inter}$ 값이 말뚝 거동에 영향을 주는 것을 확인하였다.
사진측량 과정은 단위연구를 중심으로 독립적으로 수행되고 있으나 종합적이고 체계적인 연계 및 이용을 위해서는 전체를 통합하는 기반환경의 조성이 필요하다. 기존의 절차형 방식의 처리과정을 통해서는 통합환경으로 구현하기가 어려우나, 객체지향기법으로 주제별로 클래스화 할 경운 통합환경의 구현 뿐만 아니라 새로운 변경요소나 연구성과의 갱신이 용이하다. 본 연구에서는 객체지향기법으로 근거리 수치사진측량 과정을 수행하기 위해 자료입력부분에서는 사진을 수치영상으로 그 개념과 특성을 확장하여 영상의 입출력에 대한 클래스를 제작하였고 자료처리부분에서는 3자원 렌즈김정모형식으로 검정을 거친 영상에 대해 자료 처리 각 부분에 대한 클래스를 제작하여 영상정합과 좌표변환을 실시하였다. 또한 대상물의 3차원 위치를 결정하기 위해 직접선형변환과 광속조정법을 클래스화하여 사진상의 대상물과 지상물체의 관계를 모형화하였다. 본 연구의 결과, 수치사진측량 과정의 각 주제에 대해 객체지향기법으로 다단계 처리를 할 수 있는 클래스를 설계하고, 클래스들의 계층도를 구축, 수치사진측량을 위한 단일 통합환경을 구현하였고, CCD 사진기에 대한 3차원 렌즈 검증 모형식의 개발을 통해 근거리 사진측량을 수행하여 단일 통합환경에서 각각의 방법으로 대상물의 3차원 좌표를 추출할 수 있었다.
본 연구에서는 근접사진측량의 DLT와 부가변수에 의한 광속조정법을 활용하여 타겟에 대한 3차원 위치좌표를 산출하고, 결과의 정확도에 대한 분석을 수행하였다. 이를 위하여 다수의 타겟이 부착된 실험환경을 구성하고, 토탈스테이션을 활용한 기준점측량을 수행하여 각 영상에 대한 카메라 캘리브레이션과 표정결과를 산출하였다. 정확도 분석을 위하여 스테레오 영상에서 동일하게 선점된 타겟에 대한 3차원 위치좌표 성과를 산출하고, 그 결과를 토탈스테이션으로 측정된 기준좌표와 비교하였다. 스테레오 영상에 대한 사진좌표 측정 시, 원형타겟에 대한 중심점을 측정하기 위한 타원 fitting 과정을 수행하고, 그 결과를 타겟에 대한 사진좌표로 활용하였다. 연구의 결과, 스테레오 영상 기반의 근접사진측량 방법으로 계산된 위치좌표는 약 1cm 미만의 최대 오차범위 내에서 평균 4mm 미만의 편차로 산출됨을 확인할 수 있었다. 이러한 결과를 통해 정밀한 정확도가 요구되는 다양한 근접사진측량 분야에 본 연구의 결과를 활용할 수 있을 것이라 판단된다.
본 연구는 사진측량, 컴퓨터 비전, 로보틱스 등의 분야에서 사용되는 외부표정요소를 결정하는 단사진의 후방교회법의 알고리즘을 비교하는 것이 목적이다. 이를 위해 항공사진 및 근거리 사진측량에서 사용되고 있는 카메라를 기준으로 지형을 시뮬레이션하여 실험 데이터를 생성하여 알고리즘을 비교하였다. 거의 수직으로 촬영되는 항공사진측량용 카메라에 대한 실험을 통해서 3개의 지상기준점으로도 외부표정요소를 결정할 수 있었으나 프로쿠르스테스 알고리즘은 지상기준점 배치에 민감하였다. 카메라의 자세각이 크게 변하는 근거리 사진측량용 카메라를 대상으로한 실험에서도 프로쿠르스테스 알고리즘의 지상기준점 배치에 민감하였으며 모든 알고리즘이 적어도 6개의 지상기준점이 필요하였다. 두 종류의 카메라를 대상으로 한 실험을 통해서 코사인법칙 기반의 후방교회법은 반복회수가 짧고 명시적인 초기값이 필요하지 않기 때문에 전통적인 사진측량 알고리즘과 유사한 성능을 나타내는 것을 알 수 있었다.
Recently. the number of the use of Digital Photogrammetry is increasing, and photogrammetry instruments are developing rapidly and the pression is improving continuously. In this study, using the Rollei d7 metric that is a measurement digital camera which has capacity of keeping numerial value by itself and easy carrying, we analyze the 3 dimensional hydraulic experiment model. First, we calculated RMSE by carrying out bundle adjustment. Second, we try to find a effective 3D DEM with the Kriging Interpolation, Third make a comparative study the DEM of the Triangulation with the DEM of the close-range digital photogrammetry.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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