3D Model Generation and Accuracy Evaluation using Unmanned Aerial Oblique Image

무인항공 경사사진을 이용한 3차원 모델 생성 및 정확도 평가

Abstract

The field of geospatial information is rapidly changing due to the development of sensor and data processing technology that can acquire location information. And demand is increasing in various related industries and social activities. The construction and utilization of three dimensional geospatial information that is easy to understand and easy to understand can be an essential element to improve the quality and reliability of related services. In recent years, 3D laser scanners are widely used as 3D geospatial information construction technology. However, 3D laser scanners may cause shadow areas where data acquisition is not possible when objects are large in size or complex in shape. In this study, 3D model of an object has been created by acquiring oblique images using an unmanned aerial vehicle and processing the data. The study area was selected, oblique images were acquired using an unmanned aerial vehicle, and point cloud type 3D model with 0.02 m spacing was created through data processing. The accuracy of the 3D model was 0.19m and the average was 0.11m. In the future, if accuracy is evaluated according to shooting and data processing methods, and 3D model construction and accuracy evaluation and analysis according to camera types are performed, the accuracy of the 3D model will be improved. In the point cloud type 3D model, Cross section generation, drawing of objects, and so on, it is possible to improve work efficiency of spatial information service and related work.

공간정보 관련 분야는 위치정보를 취득할 수 있는 센서 및 자료처리 기술의 발달로 빠른 속도로 변화하고 있으며, 이와 연관된 각종 산업과 사회적 활동에서 수요가 커지고 있는 실정이다. 누구나 보기 쉽고 이해가 빠른 3차원 공간정보의 구축과 활용은 관련 서비스의 품질과 신뢰도 향상에 필수적인 요소라 할 수 있다. 최근에는 3차원 공간정보 구축 기술로 3D 레이저 스캐너가 많이 활용되고 있지만 3D 레이저 스캐너는 대상물의 규모가 크거나 형상이 복잡한 경우, 데이터 취득이 되지 않는 음영지역이 발생할 수 있으며, 장비의 이동 및 설치 횟수가 많아질수록 작업의 효율이 떨어지는 단점이 있다. 이에 본 연구에서는 무인항공기를 이용하여 경사사진을 취득하고, 자료처리를 통해 대상물의 3차원 모델을 생성하고자 하였다. 연구대상지를 선정하고, 무인항공기를 이용해 경사사진을 취득하였으며, 자료처리를 통해 0.02m의 간격을 가지는 포인트클라우드 형태의 3D 모델을 생성하였다. 3D 모델의 정확도 평가 결과는 최대 0.19m, 평균 0.11m로 나타났으며, 축 방향에 따른 편차의 경향성은 나타나지 않았다. 향후, 촬영 및 자료처리 방법에 따른 정확도 평가와 카메라 종류에 따른 3D 모델 구축과 정확도 평가 및 분석이 이루어진다면 3D 모델의 정확도를 개선할 수 있을 것이며, 포인트클라우드 형태의 3D 모델은 거리 및 면적의 측정, 단면 생성, 대상물의 도면화 등 다양한 활용이 가능하여 공간정보 서비스 및 관련 업무의 작업 효율성을 향상시킬 수 있을 것이다.

Fig. 1. Study flow

Fig. 2. Study area

Fig. 3. Locations of GCPs

Fig. 4. Phantom4 PRO

Fig. 5. Way point

Fig. 6. Oblique Images

Fig. 7. Data processing flow

Fig. 8. Data processing screen

Fig. 9. 3D model

Fig. 10. Accuracy analysis

Fig. 11. Colored pointcloud by height

Fig. 12. Distance measurement

Fig. 12. Cross section creation using 3D model