3차원 스캔 비전 역설계

강태욱 지음

씨아이알 2018년 01월 16일 출간 종이책 : 2017년 11월 10일 출간

작품소개

책소개

실세계 디지털 트랜스포메이션(digital transformation)을 위한 3차원 스캔 비전 역설계 작업 지침, 기술, 오픈소스, 해외 사례를 정리하다

최근 건설, 건축, 도시 개발, 엔지니어링, 조선, 기계 산업 분야에서 실세계 사물 및 공간에 대한 디지털 트랜스포메이션(digital transformation) 기술 활용 사례가 많아지고 있다. 이와 관련해, 스캔 데이터에서 형상 형태, 치수, 속성 정보를 인식할 수 있는 3차원 이미지 스캔 비전(vision) 기반 역설계 기술이 급속히 확산되고 있다. 이는 최근 실세계 3차원 공간 및 사물을 인식하거나 정보를 추출해야 하는 프로젝트와 응용 사례가 많아지고, 점군과 같은 스캔 데이터를 얻을 수 있는 하드웨어 및 소프트웨어 품질과 가격이 좋아진 배경과 관련이 있다.

기존 실세계 공간 정보를 디지털화하는 스캔 비전 역설계 기술은 다양한 분야와 융복합되는 4차 산업혁명의 핵심 기술 중 하나라 할 수 있다. 세계적 추세인 스마트시티 3차원 공간정보 서비스, 프리페브릭케이션(prefabrication, 공장 사전제작), 모듈러 시공(modular construction), BIM(building information modeling) 발주, 시설물 및 에너지 관리, 시공 관리, 공사 감리, 리모델링 등 시장이 급격히 성장하면서, 이와 관련된 핵심 요소 중 하나인 스캔, 비전, 역설계 기술 투자가 많아졌다. 산업용 드론(drone) 및 무인자율차 분야에서는 이미지 스캔 및 비전 기반 역설계 기술은 핵심적으로 활용되고 있으며, 최근에는 머신러닝(machine learning), 로보틱스(robotics) 기술을 이용한 스캔 및 역설계 기술이 활발히 개발되고 있다. 이러한 발전 추세라면, 스캔 및 역설계 기술이 영화에서 나온 장면과 같이 활용될 시기가 멀지 않았다고 생각한다.

이 책에서는 실세계 디지털 트랜스포메이션 핵심 기술인 3차원 이미지 스캔, 비전, 역설계와 관련된 SW(Software) / HW(Hardware) 도구, 작업 절차, 오픈소스 및 역설계 자동화 기술을 자세히 설명하고, 오픈소스 사용 및 개발 방법을 예시를 통해 설명한다. 아울러 실무에 도움이 되는 다양한 기술 활용 사례를 소개한다. 이 책은 단순히 기술 개념과 활용 사례 나열에만 그치지 않는다. 겉으로 보이는 무대 뒤에서 연출하는 방식을 엿볼 수 있으면, 기술에 대한 깊은 이해가 가능하고, 좀 더 발전적인 솔루션이 가능하다. 이를 위해 기술 동작 원리, 개발 및 한계점을 함께 다룬다.

목차

01 개 요
1.1 역설계 개념
1.2 역설계 역사
1.3 스캔 개념과 원격 탐사

02 기본 개념
2.1 이미지 스캔
2.2 스캔 데이터 정합
2.3 스캔 정확도, 정밀도와 밀도
2.4 좌표계 맵핑
2.5 세계 좌표계와 지오레퍼런싱
2.6 제어 네트워크 측량
2.7 비파괴 검사
2.8 역설계
2.9 센싱 기술
2.10 스캔 데이터 포맷

03 소프트웨어
3.1 개 요
3.2 Realworks
3.3 Scene
3.4 EdgeWise
3.5 Kubit
3.6 Autodesk Reality Computing
3.7 Cyclone
3.8 Pix4D
3.9 Context Capture

04 오픈소스 기술
4.1 개 념
4.2 CloudCompare
4.3 ParaView
4.4 VeloView
4.5 MeshLab
4.6 Open Drone Map
4.7 VisualSFM
4.8 Potree
4.9 RTLS
4.10 CT 스캔
4.11 GNSS
4.12 수치해석과 계산기하학
4.13 머신러닝
4.14 마무리

05 스캔 및 역설계 지침
5.1 이미지 스캔 지침
5.2 이동식 이미지 스캔 지침
5.3 TRB 레이저 스캔 지침

06 스캔 데이터 품질 관리
6.1 개 요
6.2 정확도
6.3 밀 도
6.4 품질 측정 방법
6.5 마무리

07 스캔 및 역설계 작업
7.1 개 요
7.2 현장 스캔 프로세스
7.3 스캔 후처리 프로세스
7.4 작업 사례
7.5 데이터 관리
7.6 마무리

08 역설계 기반 기술
8.1 개 요
8.2 계산 기하학
8.3 스테레오 비전
8.4 필터링
8.5 법선 벡터 및 곡률
8.6 특징점 추출
8.7 정 합
8.8 세그먼테이션
8.9 단일 객체 인식
8.10 뼈대 추출
8.11 복합 객체 인식
8.12 객체 속성 맵핑
8.13 머신러닝
8.14 GPU

09 역설계 자동화
9.1 개 념
9.2 Rhino 기반 곡선 피팅
9.3 PCL 기반 세그먼테이션
9.4 OpenCV 기반 형상 검색
9.5 딥러닝 기반 객체 인식

10 스캔 및 역설계 사례
10.1 레이저 스캐너 기반 메디슨 카운티
교량 기록, SightLine 393
10.2 F.E. Moran MEP 스캔 및 역설계, F.E. Moran 394
10.3 중동 Qatar 3차원 이미지 스캔 활용 사례, Omar Alkhatib 396
10.4 Crime scanning, National Institute of Justice
10.5 GPU 기반 3차원 점군 건물 시공 타임 랩스와 가상현실 구현, Innfarn Yoo, Markus Schuetz
10.6 런던 브리지 철도역 시공 관리 사례, Costain&Network Rail
10.7 Sinaia Casio 스캔 사례, Sinaia Casino
10.8 3차원 드론 스캐닝 사례, Think 3D
10.9 The Trimble Rockies 캠퍼스 건설 사례, Vicki Speed
10.10 스캔 피라미드 사례
10.11 드론 기반 이미지 스캔 사례, Autodesk
10.12 DJA Glacier 동굴 스캔 사례, Deri Jones&Associates
10.13 Aiguilles 병원 디지털화 사례, ATFF
10.14 Bethesda 병원 리노베이션 역설계 사례, Kevin P. Corbley
10.15 Studio 16 빌딩 현장 시공 스캔 및 규정 체크 사례, MB Design
10.16 Guerville A13 고속도로 신규 교량 건설을 위한 스캔 기반 계획 검토 사례, EVIDENCE INFO
10.17 핸드헬드 기반 MEP 스캐닝 사례, William Speakman
10.18 스캔-BIM 기반 시설물 관리 구축 사례, Aaron Maller
10.19 머신러닝 기반 도시 운영 계획 지원 시스템, Mappilary
11 발전 방향

12 마무리

출판사 서평

현재 3차원 스캔 비전 역설계 기술에 대한 교육적 자료는 턱없이 부족한 상황이다. 이 책은
지침과 기술 원리는 물론 국내외 지침까지 분석한 책으로 3차원 콘텐츠 제작 분야 종사자 및 건축, 도시와 관련된 3차원 콘텐츠 제작자에게 매우 유용한 안내서가 될 것이다.

작가정보

저자(글) 강태욱

저자 강태욱은 공학박사, 한국건설기술연구원 수석연구원.
건설/건축 분야 전문서/공역서 9권을 저술하였으며, BIM학회 편집위원, 빌딩스마트협회 편집위원, 캐드앤그래픽스 칼럼니스트 등으로 활동하고 있습니다.
합리적인 융합을 통해 작지만 긍정적인 사회 가치를 만들기 위해 노력하고 있습니다.
현재는 BIM, GIS, 공간 정보, FM 및 역설계 관련 연구를 주로 하고 있습니다. 메이커 운동, 미디어 아트 활동을 병행하고 있습니다.