Abstract
A terrain is an essential element for constructing a virtual world in which game characters and objects make various interactions with one another. Creating a terrain requires a great deal of time and repetitive editing processes. This paper presents a 3D terrain reconstruction system to create 3D terrain in virtual space based on real terrain data. In this system, it converts the coordinate system of the height maps which are generated from a stereo camera and a laser scanner from global GPS into 3D world using the x and z axis vectors of the global GPS coordinate system. It calculates the movement vectors and the rotation matrices frame by frame. Terrain meshes are dynamically generated and rendered in the virtual areas which are represented in an undirected graph. The rendering meshes are exactly created and updated by correcting terrain data errors. In our experiments, the FPS of the system was regularly checked until the terrain was reconstructed by our system, and the visualization quality of the terrain was reviewed. As a result, our system shows that it has 3 times higher FPS than other terrain management systems with Quadtree for small area, improves 40% than others for large area. The visualization of terrain data maintains the same shape as the contour of real terrain. This system could be used for the terrain system of realtime 3D games to generate terrain on real time, and for the terrain design work of CG Movies.
게임 캐릭터와 객체들이 상호작용하는 지형은 가상세계를 구성하기 위한 필수 요소이다. 지형을 제작할 때 많은 갱신 작업과 시간이 들어가는 문제점이 발생한다. 본 논문에서는 실제 지형을 촬영한 데이터로부터 가상 공간의 3D 지형을 생성하기 위한 3D 지형 재구축 시스템을 제안한다. 제안시스템에서는 스테레오 카메라로 촬영하고, 레이져 스캐너로 실측한 3차원 지형 데이터를 기반으로 생성된 그리드 기반의 높이 맵(Height Map)과 로봇의 항법정보 중 z축과 x축 방향 벡터를 이용해 가상공간의 중심인 월드좌표계에 맞게 로테이션을 수행하여 축의 방향을 일치시키고, 로봇 중심의 좌표계에서 월드 좌표계로의 이동 벡터를 각 포인트에 더하여 최종적으로 월드좌표계에 맞게 변환한다. 이후 무방향성 그래프를 사용하여 지형 데이터를 관리하면서 가상공간에서 필요한 부분에만 동적으로 지형 메쉬를 생성한다. 이때 지형 데이터의 오류를 보정하여 메쉬를 올바르게 갱신한다. 실험에서는 제안 시스템이 지형 재구축을 완료할 때까지 일정한 주기로 FPS를 확인하고, 완성된 지형을 가시화하여 품질을 검토하였다. 지형의 전체 크기를 알 수 없거나, 실시간으로 지형의 크기가 변화하는 환경에서는, 제안된 시스템이 쿼드트리를 사용한 지형 관리보다 지형 크기가 작을 때 3배정도의 높은 FPS를 보이나, 지형이 아주 클 때는 평균 40% 정도 나은 실행 성능을 가진다. 최종적으로는, 실측한 지형의 모양을 그대로 유지하면서 가시화하고 있다. 본 연구에서 제안한 시스템을 이용하여 게임에 이용할 지형 데이터를 실시간으로 자동 생성하여 게임에 이용하거나, 실제 지형을 배경으로 필요한 영화의 CG 작업에 활용하는 등의 응용 방안을 고려해 볼 수 있다.
