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FARO Laser Scanner Focus3D 나고야 지하상가 측정

FARO Laser Scanner Focus<sup>3D</sup> 나고야 지하상가 측정

■ 아래에서 위로 올려다보기: 놀라운 지상 3D 이미지

도요타시 Aichi Institute of Technology 캠퍼스 소재 Eiji Nakamura 박사의 연구 그룹인 Aichi Prefecture의 실내 디스플레이는 친숙한 ESCA(일본 철도 나고야역 동쪽 출구로 연결된 지하상가)의 이미지로 되어 있습니다. 언뜻 보기에 컴퓨터 화면에 보이는 ESCA 이미지는 걸으면서 촬영한 사진 같아 보입니다. 그러나 사실 그 사진은 FARO Laser Scanner Focus3D로 촬영하고 색상이 추가된 ESCA의 포인트 클라우드 데이터입니다.

컴퓨터로 원근과 시야각이 조정되어 사용자는 역 광장 아래에 위치한 ESCA의 레이아웃을 확인하고 지하상가에서 지상 높이의 전자 상점을 볼 수 있습니다. Nakamura 박사는 “Focus3D가 포함된 이 프로젝트에서 우리와 협력한 ESCA 직원은 상가를 지하와 지상 모두에서 묘사하는 포인트 클라우드 데이터를 처음보고 깜짝 놀랐습니다. 마치 개미집 같다고 하더군요!”라고 말합니다.

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위: 일본 철도 나고야 역 서부 출구 역 광장.
밑: 개미집과유사한 ESCA 지하상가의포인트클라우드데이터뷰
 

■ 한밤중에 17곳을 스캔


나고야가 일본 최대 도시는 아니지만 일본 내 최고 지하 쇼핑몰이 있는 도시입니다. 도쿄, 나고야, 오사카의 주요 도시를 잇는 자기 부상 열차인 Chuo Shinkansen 건설 등 향후 도로 개발을 위해 일부 지하상가는 앞으로 철거될 예정입니다. 지하상가의 역사를 보존하기 위해 Nakamura 박사는 포인트 클라우드 데이터로 나고야의 지하상가를 지도로 만들고 기록해 상징적인 전후 쇼핑몰을 영구히 남기기로 했습니다.

이 전례 없는 작업을 수행하기 위해 Nakamura 박사는 나고야의 여러 지하 쇼핑몰 중 한 곳인 ESCA의 Mamoru Narisawa 씨에게 도움을 요청했습니다. Narisawa 씨는 지하상가에 대한 대중의 관심을 높일 기회라 생각하여 이 프로젝트에 참여하기로 했습니다.

그리고 “Geoverse” 포인트 클라우드 뷰어 소프트웨어 판매, 소프트웨어 개발 키트(SDK) 개발 및 데이터 처리 전문 기업인 Kimoto Co., Ltd.도 이 팀에 무료 지원을 제공하기로 했습니다. 이로써 Aichi Institute of Technology, ESCA, Kimoto의 실험적인 프로젝트가 마침내 시작되었습니다.

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지하 쇼핑몰 출구에서 늦은 밤 시작되는 스캔 작업


공동 연구자 Yoshiyuki Yamamoto 박사와 5명의 박사 후 과정 학생으로 구성된 팀은 ESCA의 입구 및 출구 지점 근처 17곳을 스캔했습니다. 보행자들의 방해를 받지 않는 밤에 잠시 동안만 스캔 작업을 할 수 있었기 때문에 그것은 어려운 작업이었습니다.

팀은 날짜를 하루 잡고 각 곳을 스캔했고 ESCA는 일반적으로 밤에 닫혀있는 방화 셔터를 열어주는 식으로 지원을 해주어 방해받지 않고 Focus3D로 상가를 스캔할 수 있었습니다.

Nakamura 박사는 “전체 지하상가뿐만 아니라 출구 근처의 지상 거리 풍경도 스캔했습니다.”며 “우리가 수집한 포인트 클라우드 데이터의 양은 약 0.5TB 크기였습니다.”라고 설명합니다.

Focus3D와 함께 제공되는 포인트 클라우드 데이터 처리 소프트웨어 FARO SCENE은 수집된 스캔 데이터를 등록하고 위치를 지정하는데 사용되었습니다. Nakamura 박사팀은 이 소프트웨어를 사용해 여러 스캔 데이터를 한 데이터 파일로 연결하였습니다.

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여러 스캔 데이터를 하나로 조합할 수 있도록 스캔 등록을
가능하게 하는 인공 대상이 있는 ESCA 포인트 클라우드 데이터 뷰의 예


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Aichi Institute of Technology에서 4K 프로젝터로
영사된 ESCA의 사실적 이미지

Nakamura 박사는 지상과 수준 뷰를 자유롭게 탐색하면서 “일반적으로 컴퓨터에서 그렇게 방대한 양의 포인트 클라우드 데이터를 읽고 보는 것은 어렵습니다.”라고 말하면서 “그러나 ‘Geoverse’ 포인트 클라우드 데이터 뷰어를 통해 스캔 데이터를 부드럽고 쉽게 볼 수 있었습니다.”라고 덧붙였습니다.
 

■ 단일 포인트 클라우드 데이터 세트의 다양한 활용

지하상가의 포인트 클라우드 데이터뿐만 아니라 Nakamura 박사팀은 상수도, 하수도 파이프 및 맨홀의3D 모델도 제작했습니다. 결과적으로 상가에 인접한 곳에 매설되어 도시의 삶을 지원하는 눈에 보이지 않는 유틸리티 선을 이제 눈으로 볼 수 있게 되었습니다.

Nakamura 박사는 “이 프로젝트와 관련하여 ESCA에 처음 연락하면서 우리는 이 데이터를 활용하여 인테리어 디자인 또는 행사 장식을 시뮬레이션할 수 있을 것이라고 제안했습니다. 그러나 스캔 된 데이터를 실제로 봤을 때 완전히 다른 장점을 제공할 수 있다는
것을 발견했습니다. 이러한 데이터로 우리는 지상과 지하상가의 위치적 관계를 더 잘 이해하고 지역의 횡단 뷰를 제작할 수 있었습니다.”라고 설명합니다.

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모델에 선명하게 표시된 유틸리티 선의 위치 관계


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거리와 지하상가를 연결하는 3D 이미지


포인트 클라우드 데이터는 ESCA의 홍보 도구로 활용할 수 있을 뿐만 아니라 유틸리티 선(예: 통신 네트워크, 상수도선, 하수도 파이프, 전기 및 가스 연결 등)을 인식 및 인지하여 일상적인 요구에 대한 눈에 보이지 않는 지원을 제공하는 중요한 역할을 할 수 있습니다. 또한, 스캔된 데이터에는 대상의 절대 크기가 저장되므로 ESCA는 3D 데이터를 활용하여 건설 계획을 효과적으로 수행할 수 있다는 장점도 있었습니다.

Nakamura 박사는 “이 프로젝트의 다른 이점은 포인트 클라우드 데이터가 웹 사이트를 통해 대중에게 공개될 수 있다는 점입니다. 온라인에서 제공하기 전 포인트 클라우드 데이터에서 노이즈를 제거하는 것이 계획이었습니다. 우리는 다양한 각도로 ESCA 지하상가를 보려는 웹 트래픽이 높을 것으로 예상했습니다. 3D 모델에 대한 대중의 관심은 쇼핑몰 내방객 수 증가로 이어져 ESCA에 대한 관심이 높아졌습니다.”

아직까지 3D 레이저 스캐너 및 포인트 클라우드 데이터의 가능성과 기능은 잘 알려져있지 않습니다. 그러나 ESCA의 스캔된 포인트 클라우드 데이터를 살펴본 후 Narisawa 씨는 매장 인테리어를 추가로 스캔해 달라고 요청했습니다.

향후 전망에 대한 물음에 Nakamura 박사는 “무엇보다도 3D 레이저 스캐너의 가능성을 대중에게 알렸다는 것이 가장 중요합니다. 3D 레이저 스캐너의 장점이 분명해졌기 때문에 3D 데이터를 활용하는 여러 분야가 개발되고 상상을 초월할 정도로 확대될 수 있습니다. 예를 들어, 미국에서 도시 인프라를 3D로 문서화하는 것이 일반 대중 사이에서 이미 회자되고 있고 자치단체들도 도시 계획에 포인트 클라우드 데이터를 활용하고 있습니다.
일본도 이러한 행렬에 동참했으면 좋겠습니다.”라고 말합니다.

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지하 깊숙한 곳에서 바라본 ESCA의 포인트 클라우드 데이터 포인트
클라우드 뷰로 독특하게 표현된 지하 구조물 프레젠테이션
 

■ Focus3D로 연구 분야 확대 – 건설 및 토목 공학


2011년 Focus3D를 알기 전 Nakamura 박사는 곤충의 복합 또는 다면 안구에 대한 연구를 수행 중이었습니다. 하지만 Focus3D를 알게 되고 나서 모든 것이 바뀌게 되었습니다. 이 연구의 범위는 점차 확대되어 건설과 토목 공학이 포함되었습니다.

Nakamura 박사는 “Focus3D는 인체 안면의 3D 스캔이 연구에 포함되었을 때 처음 도입되었습니다.”며 “다른 장치에 비해 가격이 훨씬 저렴해 Focus3D가 선택되었습니다. 그 후로 스캔 대상의 범위가 빠르게 증가해 대학 내 도로 및 건물이 포함되었습니다. ESCA 지하상가의 포인트 클라우드 데이터 스캔 프로젝트는 이 프로젝트가 확대된 것입니다.”라고 회상합니다.

사실, Nakamura 박사는 이전에 Focus3D로 대학 캠퍼스 전체를 스캔하고 “MMS”라는 차량 탑재 이동식 매칭 시스템으로 총 10TB에 이르는 포인트 클라우드 데이터를 수집했습니다.

Nakamura 박사는 “맨홀, 상하수도선, 전기, 가스, 빗물관 등 지하에 매설된 약 600개 항목의 도면을 기반으로 3D 모델을 제작하여 대학 시설을 3D 문서화하고 있습니다. 또한 학회 및 공청회에서 소규모 도시 모델을 발표할 계획입니다.”라고 결론을 말합니다.

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Aichi Institute of Technology 전체 캠퍼스에 대한 포인트 클라우드 데이터

글 : Mr. Ryota Ieiri, Ieiri Laboratory Limited
 

Aichi Institute of Technology 소개

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1959년 설립된 Aichi Institute of Technology는 엔지니어링 및 경영학부, 정보과학부, 대학원 과정을 운영 중입니다. Aichi Institute of Technology는 도쿄의 야쿠자 및 나고야의 지유가오카, 모토야마에 캠퍼스가 있습니다. Aichi Institute of Technology에는 2014년 5월 현재 약 6,100명의 학생이 재학 중이며 “창의성 및 인류애”라는 교훈을 가지고 있습니다.

URL: http://www.ait.ac.jp/

문의

부산사무소: 051.662.3410

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