본 연구는 근거리 사진측량기법을 이용하여 사면모형 진동실험시 사면모형 지표부 및 내부에 발생하는 변위와 사면파괴시 형상을 측정하는 것을 목적으로 한다. 사면모형 챔버와 사면모형에 원형타겟과 구형타겟을 설치하고 일정 시간간격으로 지진파를 가하였으며 사면모형이 파괴될 때까지 각 단계별로 사진을 촬영을 실시하였다. 촬영된 사진은 영상처리기법을 이용하여 타겟의 중심점을 자동으로 추출하였으며 표정 및 광속조정을 통해 타겟의 3차원 좌표값을 계산하였다. 실험결과 각 실험단계에서 변위량을 정밀하게 측정할 수 있었으며 타겟의 거동 및 파괴형상을 3차원으로 표시함으로써 사면 안정성 평가를 위한 모형실험시 기초자료로 활용할 수 있었다.
비측정용 사진기로 촬영된 사진으로부터 수치화상처리기법과 컴퓨터를 이용하여 3차원 좌표 및 정보를 추출하는데 있어서는 해결해야 할 과제들이 뒤따르게 된다. 따라서 본 연구에서는 수치사진화상을 얻기위한 비측정용 사진의 스캐닝 방법, 스캐닝 시에 발생하는 기하왜곡의 보정방법, 각 화소에 해당하는 3차원 지상좌표 추출을 위한 공간교차이론의 효율적 적용기법 등을 연구하고 실제 적용을 통하여 제시된 기법의 유효성을 검증할 수 있었다.
본 연구에서는 실시간에 걸쳐서, 자동적으로 공액점들을 매칭시킬 수 있는 색상분리기법을 제시하는데 목적을 두고 있다 CCD카메라에의해 취득된 영상으로부터 계산된 상좌표는 취득된 상좌표의 정확도 와 소트를 통한 매칭의 정확도 측면에서 점검되었다. 점검결과, 연구에의하여 취득된 상좌표를 이용하여 사진측량 프로그램에 의해 계산된 대상물좌표의 RMSE는 근거리사진측량의 기대RMSE내에 분포하고 있었으며, 소트에의한 공액표정점들의 매칭 또한 정확하게 수행되었다. 따라서 본 연구에서 제시하는 색상분리기법이 정확한 상좌표의 취득과 공액점의 매칭에 적절함을 알 수 있었으며, 이 방법은 실시간에 걸쳐서 취득정보를 빠르고 정확하게 처리해야하는 산업분야에 유용할 것으로 생각된다.
도심지 인구는 빠르게 증가하고 있으며, 지상공간은 점차 부족해지고 있다. 이러한 현상에 대한 대책으로 지하공간 개발이 지속적으로 이루어져왔으며, 지하공간에 대한 연구도 더불어 증가하고 있다. 하지만 터널굴착과 같은 지하공간에 대한 연구는 터널 굴착방법, 터널 및 상부구조물의 형상, 주변지반의 조건에 따라 다양한 결과를 가져오며, 기존 지하공간에 대한 연구는 수치해석으로 터널굴착과 주변 구조물의 상관관계를 예측하거나 실내모형시험을 통해 구조물의 거동 및 지표침하를 관측하는 정도에 초점을 맞춰 연구가 진행된 것이 많은 비중을 차지하고 있는 실정이다. 따라서 본 연구는 지반 주변 구조물뿐만 아니라 지반의 거동 및 구조물과의 상호관계를 실내모형시험을 통해 모사하였다. 또한 터널굴착에 따라 변화하는 지반의 거동을 근거리사진계측 및 이미지프로세싱 기법을 통해 관측하고, 유한요소 수치해석을 이용한 역해석을 통해 다양한 지반의 상태를 예측해보았다.
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 연구는 수치사진측량학과 전산기 시각 분야의 연구를 통하여 발전하고 있는 영상정합기법을 적용하여 사진지표의 관측과 위치결정을 자동화하는데 목적이 있다. 이러한 자동화과정에서 주된 문제점은 계산을 수행하는데 있어서의 시간을 최소화하고 위치결정의 정확도를 높이는 것이다. 본 연구에서는 스캐닝과정과 기준점의 절대적인 위치를 구하는 과정을 제외하고 영상 정합기법과 영상처리 기법을 이용하여 내부표정 과정을 자동화하였다. 본 연구에 의해서 개발된 체계를 근거리사진측량에 의한 결과를 적용하였으며 결과를 분석한 결과 최대 54%까지 계산시간이 절감되었다. 내부표정과정동안 사진지표의 관측에 대해서, Laplacian of Gaussian 변환과 휴 변환을 각각 영상의 중심점의 정확한 결정을 위하여 적용하였으며, 상관계수영상정합과 최소제곱 영상정합기법을 사진지표의 정확한 위치결정을 위하여 사용하였다. 영상피라미드의 개념을 사진지표의 자동 관측과정에 적용하여 계산시간을 절감할 수 있었다.
The objective of this paper is to simulate the dynamic behavior of a floating structure model, using image processing and close-range photogrammetry, instead of the contact sensors. Previously, the movement of structure was presented through the exterior orientation estimation of a single camera by space resection. The inverse resection yields the 6 orientation parameters of the floating structure, with respect to the camera coordinate system. The single camera solution is of interest in applications characterized by restriction in term of costs, unfavorable observation conditions, or synchronization demands when using multiple cameras. This article discusses the theoretical determinations of camera exterior orientation based on Direct Linear Transformation and photogrammetric resection using least squares adjustment. The proposed method was used to monitor the motion of a floating model. The results of six degrees of freedom (6-DOF) by inverse resection show that the appropriate initial values by DLT can be effectually applied in least squares adjustment, to obtain the precision of exterior orientation parameters. Additionally, a comparison between the close-range photogrammetry and total station results was feasibly verified. Therefore, the proposed method can be considered as an efficient solution to simulating the movement of floating structure.
혼잡한 도심지에서는 지상의 공간부족에 따른 터널 구조물에 대한 시공의 필요성이 늘어나고 있다. 터널은 굴착 시 주위 지반의 교란 및 변위를 발생시키는데, 그에 따른 안정성 검토가 필요하다. 따라서 본 연구에서는 터널굴착에 따른 지반의 거동을 측정하기 위해 모형터널 장비를 개발하였다. 모형터널은 터널굴착을 모사하기 위해서 터널 내부의 일정한 물의 양을 조절하면서 외경을 축소한다. 그에 따라 발생하는 체적손실이 터널굴착에 따른 지반의 변위를 발생시킨다. 지반의 변형 측정은 근거리 사진계측기법을 사용하였으며, 이를 변위분포도와 변위벡터로 나타내었고, 유한요소 수치해석, 기존 문헌, 이론 및 경험식들과 비교하였다. 또한, 터널 천단부 강관 보강 및 무보강의 터널굴착에 따른 모형시험을 진행하여 지반의 거동을 분석하였다. 본 연구의 실내모형터널시험은 지반의 자세한 변위 데이터를 얻기 위해 흙으로 가정한 알루미늄봉과 근거리 사진계측을 사용한 이상화된 2차원의 연구이다. 그 결과, 유한요소 수치해석에서의 흙의 변형 패턴이 실제 모형 시험과 상당히 유사함을 확인 및 검증 할 수 있었다.
최근가지는 건축물을 정확히 기록 보존하는 방법으로 실측에 의한 방법이 주로 이용되어 왔으나, 노력과 시간이 많이 소요되고 숙련도에 따라 정확도가 좌우되는 단점이 있다. 또한 최근에 이르러 정보산업의 급속한 발달로 지형정보체계의 자료기반구축 및 갱신에 있어서 빠르고 정확한 정보의 취득이 요구되는 실정이지만 기존의 방법으로는 신속·정확한 갱신이 어려운 실정이다. 따라서, 본 연구에서는 보다 간편하고 경제적이며 정확한 근거리 사진측량기법을 이용하여 건축물을 정밀관측하고, 획득된 영상을 다중영상접합기법을 이용하여 처리함으로써 3차원 수치모형을 생성하고자 한다. 또한 완성된 건축물의 입면, 평면등을 다중영상접합에 의해 정밀도화 할 수 있는 기법을 제시하고, 해석적 방법을 정립하여 각 부재의 정확한 치수와 3차원 좌표를 결정하므로써 필요시 건축물의 정확한 준공도면 등의 자료로 제공할 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.
This paper purposes on stimulating the dynamic behavior of a floating structure model with the image processing and the close-range photogrammetry, instead of the contact sensors. Previously, the movement of structures was presented by the exterior orientation estimation from a single camera following the space resection. The inverse resection yields to 6 orientation parameters of the floating structure, with respect to the camera coordinates system. The single camera solution of interest in applications is characterized by the restriction in terms of costs, unfavorable observation conditions, or synchronization demands when using multiple cameras. This paper discusses the theoretical determinations of camera exterior orientation by using the least squares adjustment, applied of the values from the DLT (Direct Linear Transformation) and the photogrammetric resection. This proposed method is applied to monitor motions of a floating model. The results of 6DOF (Six Degrees of Freedom) from the inverse resection were signified that applying appropriate initial values from DLT in the least square adjustment is effective in obtaining precise exterior orientation parameters. Therefore, the proposed method can be concluded as an efficient solution to simulate movements of the floating structure.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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