비디오로 3D 모델 생성

측량/GPS/GIS/3D City 2007.11.18 15:31 Posted by 푸른하늘이

구글어스나 버추얼어스에서 볼 수 있는 것처럼, 도시를 3차원으로 재구성하는 것은 현재 아주 뜨거운 주제입니다. 이를 위해서 디지털항공사진측량, 항공 LIDAR 등 다양한 첨단 기술들이 동원되고 있지만, 아직도 자동 처리는 이루어지지 못하고 있습니다. 도시 공간자체가 너무 복잡하기 때문입니다.

이와 비슷한 주제이기는 하지만, 방향이 약간 다른 분야가 도로에서 보이는 시설물들을 3차원으로 재구성하는 것입니다. 사람들은 2차원적으로 활동할 수 밖에 없기 때문에 하늘에서 내려다보는 도시의 모습과 일상생활에서 마주 대하는 도시의 모습이 다를 수 밖에 없습니다. 따라서 우리가 길에서 보는 도시의 모습을 3차원으로 만드는 것이 훨씬 더 다양하게 응용될 수 있다고 생각됩니다.

길가에서 보이는 모습을 2차원으로 구성하는 기술의 대표적인 예가 스트릿뷰(StreetView)입니다. 스트릿뷰는 일정한 간격으로 파노라마사진을 찍은 뒤, 소프트웨어적으로 지도상의 위치와 파노라마사진을 연결시키는 방식입니다. 즉, 2차원으로 구성하는 기술은 거의 완성되었다고 볼 수 있습니다. 이제 스트릿뷰에 관한 한 자금만 있으면 언제든지 서비스를 시작할 수 있습니다.(참고 : 스트릿뷰 지원 도시 추가, 짝퉁 스트릿뷰, 중국의 짝퉁 스트릿뷰 서비스 - city8.com)

한편, 얼마 전에 비디오와 지도를 결합하자!는 글에서 소개시켜 드린 기술은 스트릿뷰와 비슷하면서도 약간 다른 기술입니다. 비디오를 단순히 위치와 연결시킨 것이죠. 스트릿뷰는 일정한 간격으로 촬영하지만 360도+240도를 모두 볼 수 있어 비디오 방식보다는 스트릿뷰가 더 효과적이라고 생각됩니다.

길가에서 보이는 모습을 3차원으로 재구성하기위한 기술은 여러가지가 있습니다. 그중 가장 오래된 기술이 Mobile Mapping System 혹은 GPS Van 이라고 부르는 기술입니다. GPS와 INS(관성항법장치)를 사용하여 차량의 위치와 자세를 계산하고, 입체사진을 찍어서 그로부터 3차원 위치를 계산하는 기술입니다. 물론, 비디오나 레이저스캐너 등의 기계를 함께 달아 보조적으로 이용하기도 합니다.
사용자 삽입 이미지

그러나, 현재까지는 이 모바일 매핑시스템 기술도 3차원을 구성하는데는 아직까지 한계가 있습니다. 사진에 찍힌 대상물의 3차원 위치는 어느정도 수준까지 계산이 가능하지만, 3차원 모델을 재구성하는 것은 거의 수작업으로 이루어지고 있다는 것입니다.

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그런데, Digital Urban 블로그에서 재미있는 기술을 읽게 되었습니다. 비디오를 촬영하여 이를 3차원 모델로 전환할 수 있다는 것입니다. 북 캐롤라이나 대학교(University of North Carolina, Chapel Hill)와 켄터키 대학교(University of Kentucky)에서 개발한 기술인데, 아직 완벽한 것은 아니더라도, 상당히 장래성이 있어 보입니다. 자세한 내용은 Urban 3D Modelling from Video을 보시면 됩니다.

물론 위치와 자세를 잡기 위해서 GPS와 관성항법장치(INS : Inertial Navigation System)을 이용해야 하고요. 비디오는 아래와 같이 4개를 달았다고 합니다. 3개는 수평방향으로 전방, 직방, 후방으로 달았고, 나머지 하나는 윗부분을 촬영할 수 있도록 상향으로 달았습니다.
사용자 삽입 이미지

아래 비디오는 촬영된 비디오 영상입니다. 약간은 중복되지만, 기본적으로 중복이 되지 않도록 하였고, 따라서 동일한 비디오의 프레임만으로 3D를 구성합니다.

아래는 최종 결과입니다. 일부분에서 구멍이 있기는 하지만, 이정도 수준의 3D 모델을 자동 구성할 수 있다면 상당히 기대가 됩니다.

아래는 촬영된 지역 전체를 3D 모델로 구성한 것인데, 나무까지도 3D 모델로 구성되어 있습니다.

정말 대단한 기술인 것 같습니다. 위치 정확도가 얼마나 높은지는 언급이 되어 있지 않으나, 필요하다면 기존 제작되어 있는 수치지도를 기준으로 약간만 편집한다면 실용적으로 전혀 문제가 되지 않을 수준일 듯 싶습니다.

이러한 결과물을... 구글어스나 버추얼어스처럼 항공사진을 기반으로 만들어진 3D 모델에 덧붙일 수 있다면 정말 활용도가 높아지겠다 싶습니다. 이렇게까지 개발될 수 있다면... 스트릿뷰 기술이 필요없게 될지도 모르는 일이죠.

민, 푸른하늘
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  1. Favicon of http://www.zenez.org BlogIcon ZENEZ  수정/삭제  댓글쓰기

    이거 제가 2000년도에 한번 해봤는데 이론적으로는 아주 훌륭한데 실제로 필드에서 적용하는데는 아주 즐~~ 입니다.
    이유는 공습경보라도 내려놓고 "모두 다비켜~" 하고 찍지 않는 이상 나중에 컴퓨터 프로세싱하다 포기해버린다는...ㅡㅜ

    2007.11.21 22:32 신고
    • Favicon of http://heomin61.tistory.com/ BlogIcon 푸른하늘  수정/삭제

      사실 그렇죠. 근데, 아래 비디오를 보면 나무까지 모델링 시켜뒀더군요. 그래서 대단하다고 말씀드린 겁니다

      2007.11.22 08:29 신고

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Web2.0과 인터넷지도
저는 구글어스를 보자 엄청난 충격을 받았습니다. 전통적으로 지도는 국가에서 제작하는 게 당연하다고 생각했는데, 웹과 구글이 그 생각을 완전히 깨 버린 겁니다. 지금은 MS까지 전세계의 3차원 지도를 서비스하겠다고 나서고 있는데, 우리는 무엇을 어떻게 해야 할까요?
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