시작품 제작 과업지시서
(P2P 3차원 영상정합 활용프로그램)
2020. 06.
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1. 사업현황
1) 사업명 : 실감기반 첨단소방훈련체계 구축연구사업
2) 연구과제명 : 실감기반 첨단소방훈련체계 구축연구
3) 총 사업기간 : 2019. 12. 01 ~ 2024. 08. 31
4) 당해연도 사업기간 : 2019. 12. 01 ~ 2020. 08. 31
5) 참여기관 사업책임자 : 김동현 조교수(소방안전공학과)
2. 시작품제작의 명칭 및 기간
5) 제작 구매 명칭 : P2P 3차원 영상정합 활용프로그램
6) 제작 구매 기간 : 계약일로부터 1개월이내
7) 소요예산 : 39,000,000원(삼천구백만원) (VAT포함)
3. 시작품제작의 목적 및 필요성
가. 목적
실감기반 첨단 소방 훈련체계 구축을 위한 목적으로 실제 현장의 상황을 재현하기 위해 실제 존재하는 건축물, 환경에 대한 2차원 영상과 사진을 기반으로 3차원 구조물을 재구축하여 실간 훈련 콘텐츠에 탑재할 수 있도록 3차원 영상정합 활용프로그램 개발을 목적으로 함.
이를 위해 드론 및 지상의 영상 촬영 장비를 사용하여 2차원 사진 및 동영상 촬영한 데이터를 사용하여 GPS 좌표 기반의 위치 데이터와 융합한 공간정보 구축 알고리즘 개발을 목적으로 함.
과제 기간 중 개발되는 시나리오에 맞는 다양한 건축물 및 공간의 데이터를 위한 가상공간 정합에 활용할 수 있는 정합 활용프
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로그램으로 업그레이드 할 수 있도록 확장성을 고려하여 개발을 수행함.
나. 필요성
7) 실감기반 첨단소방훈련체계 구축 연구는 가상현실 기반의 콘텐츠와 모션캡쳐 기반의 동작 인식 기술이 융합된 것으로 소방대원에게 실제 접하기 어려운 다양한 화재 현장을 체험할 수 있도록 훈련하는데 목적이 있음.
8) 이는 실제와 같은 환경을 제공하는 것이 매우 중요하며 이를 위한 실제와 동일한 건축물을 재현하여 훈련공간을 구축하는 것은 매우 중요하고 이러한 공간에서 훈련하는 것은 실감훈련의 기본으로 매우 필요함.
9) 이를 위해 본 용역 개발의 결과물인 3차원 영상정합 활용프로그램은 다차년에 걸쳐 업그레이드하여 개발이 필요함.
4. 주요 개발 시방서
나. 주요 개발 시방서 : P2P 3차원 영상정합 활용프로그램
획득한 2차원 영상을 사용하여 3차원 형상을 복원하여 가상 물리공간에서 사용할 수 있는 3차원 구조물 모델링 구축을 위한 영상정합 활용 프로그램 개발
- 2차원 영상의 EXIF 메타 정보를 통한 촬영 날짜와 시간, GPS 공간 정보 등 추출 모듈 개발
- 추출한 2차원 영상의 정보를 바탕으로 3차원 구조물 모델링 구축을 위한 카메라 이동 정보 및 자세 추정 알고리즘 개발
- 3차원 구조물 구축을 위한 다중 카메라 기반의 포인트 클라우드
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구축 알고리즘 개발
- 3차원 구조물 구축을 위한 모델링 알고리즘 개발
다. 주요 개발 내용
촬영 영상 자세추정 알고리즘 개발
[카메라의 경로 추적 예시]
- 2차원 영상에서 3차원 형상을 복원하는 과정에서 카메라의 이동 정보를 추정하는 것이 중요함.
- 겹쳐지는 영역이 존재하는 입력영상에서 추출된 특정한 포인트들(Keypoint)의 기하학적인 위치 관계를 계한하여 입력영상이 촬영된 카메라의 위치 및 자세정보를 추정함.
- 추정된 카메라의 위치 및 자세정보와 입력 영상으로부터 삼각측량(triangulation)과정을 통하여 장면의 재구성을 수행함.
- 다음 그림은 입력된 항공 영상으로부터 3차원 재구성된 건축물을 보여줌.
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[항공 영상의 3차원 영상 재구성]
- GPS 위치정보를 포함한 항공촬영영상으로부터 3차원 재구성된 영상에서 촬영한 카메라의 위치와 자세정보를 표현해주고, GIS 데이터와 연동하여 지도상에서 3차원 도시가 가능함.
[3차원 재구성 영상 GIS 데이터]
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선택 영상의 촬영위치 표시
[선택영상의 3차원 공간의 위치 표시]
- 재구성된 3차원 영상에서 모든 입력 영상의 카메라의 위치를 표시해줌.
- 사용자는영상들 중에서 특정 영상을 선택함으로서 재구성된 3차원 영상에서 선택된 영상의 위치를 하이라이트 해줌.
- 하이라이트된 카메라의 위치정보와 촬영된 영상을 동시에 보여줌으로서 사용자로 하여금 특정 위치를 수월하게 파악할 수 있도록 함.
3D 모델링 구현 모듈 개발
- 3D 포인트 클라우드와 GPS 정보의 융합 알고리즘 개발
- 3D 포인트 클라우드 데이터로부터 3D 지형 모델 데이터 생성 알고리즘 개발
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- 입력 영상 및 생성된 3D 모델링 데이터의 그래픽 구현
[3D 모델링 데이터 그래픽 구현 예시]
5. 결과물
P2P 3차원 영상정합 활용프로그램 시작품 1식
P2P 3차원 영상정합 활용프로그램 시작품 설계서 및 소스파일 등 저장 CD 1매
5.1 결과 확인 및 납품 장소
발주처에서 지정한 장소에 시제품을 제출한다.
본 시제품 결과물은 전주대학교 산학협력단에 최종 검수를 받은 후 관련 담당자가 요구하는 장소로 납품한다.
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