Transcript 3차원 지형 모델링 및 비행 *시뮬레이션의 구현**A Implementation of

비행 시뮬레이션을 위한
3차원 지형 모델링에 관한 연구
A Study on 3-Dimensional
Terrain Modeling for Flight Simulation
류승택
97/11/14
중앙대학교컴퓨터 그래픽스 연구실
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연구 목표 및 내용
연구 목표
 비행
시뮬레이션을 위한
3차원 지형 모델링에 대한 연구
연구 내용
 비행
시뮬레이터의 설계 및 구현
– 수치고도 모델(DEM)를 이용한 3차원 지형 모델링
– 3차원 목표물 생성기 설계 및 구현
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비행 시뮬레이터의 구조
비행시뮬레이터의구조
지형자료
베이스
비행경로 생성기
전처리 작업
지형모델러
디스플레이 모듈
최종영상
목표물모델러
목표물자료
베이스
비행경로
수동 입력기
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자료베이스
지형자료 베이스
 지형정보자료
– 등고선이 나와 있는 지도
– 인공위성에서 촬영한
지형사진
– 수치고도모델(DEM)
건물 자료베이스
<기본 건물 모델>
<수치고도모델>
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전처리 작업
지형의 선택 및 확장

목적: 알지못하던 지형의 고도값 계산(해상도의 확장)
<기본 DEM>
<Bilinear 보간법에 의해 확장된 DEM>
<Bicubic 보간법에 의해 확장된 DEM>
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지형 모델러 1
 기능

DEM 데이터로부터 3차원 지형을 생성함
 방법

사각그리드에 의한 모델링

불규칙 삼각망에 의한 모델링
의미점 추출
TIN 모델링
사각그리드 모델링
지형자료
베이스
디스플레이
모듈
전처리
<지형 모델러의 구성도>
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지형모델러 2
지형 모델링의 방법
 사각
그리드 모델링
– 장점: 빠르고 간단하다. 평지 모델링에 적합
– 단점: 데이터 양이많고 굴곡이 심한지형 정확히 나타내기 힘듬
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지형모델러 3
 TIN에

의한 모델링
의미점 추출
– DEM 데이타로 부터 지형적으로 의미있는
위치의 데이터만을 추출함
– 의미점의 종류

산꼭대기 (peak)
 웅덩이 (pit)

고갯길 (pass)
 능선 (ridge-line)

계곡 (ravine-line)
 급경사 (break-line)

비탈(slope)
 평지 (flat)
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지형 모델러 4
 의미점 특징 그래프
+
산꼭대기
(peak)
-
+
웅덩이
(pit)
-
+
고갯길
(pass)
-
+
능선
(ridge)
+
계곡
(ravine)
+
급경사
(break)
-
+
비탈
(slope)
+
평지
(flat)
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지형 모델러 5
의미점
한계치
산꼭대기
10
웅덩이
10
고갯길
20
능선
20
계곡
20
급경사
0
비탈
30
평지
30
의미점의수
7320
<의미점들의 한계치>
<의미점추출>
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TIN 형성 알고리즘 1
보로노이 다이어그램
 면적을
기초로 두고 특정점의 영향 영역에 대한
기하학적 관계를 설정
 보로노이
다각형
보로노이 다각형
P
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TIN 형성 알고리즘 2
 보로노이 다이어그램과 델러니 삼각형
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TIN 형성 알고리즘 3
기본 알고리즘 (보로노이 다이어그램)
 영역
분할
시작점 선택
병합과정
upper edge
upper bridge
upper bridge
lower bridge
lower edge
lower bridge
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TIN 형성 알고리즘 4
 래디얼 스위프 알고리즘

지형 모델링을 위한 TIN의 생성을 빠르고 효과적으로
구성하도록 제안된 알고리즘이다. (1982)
 기본 알고리즘
 추출된
점들을 크기,방향, 경사도에 의해 정렬
10
9
heading : 방향
7
8
12
distance : 거리
5
pitch : 경사도
6
11
4
3
13
14
1
cetroid
2
21
20
15
17
16
18
19
14
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TIN 형성 알고리즘 5

초기 삼각망 구성
– Radiating
– Concave

삼각형의 보정
A
C
B
D
볼록 사각형 (convex rectangle)
B와 C 간의 거리 > A 와 D 간의 거리
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TIN 형성 알고리즘 6
<래디얼 스위프 전과정>
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사각그리드 vs TIN
<사각그리드 모델링>
<Voronoi Diagram>
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< Radial Sweep Algortithm>
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목표물 모델러
 기능

지정된 지형에 구성된 목표물을 모델링하여 위치시키는 모듈

모델러와 맵퍼로 구성
 방법

스크립트 파일에 의한 건물 생성

마우스와 대화상자에 의한 건물 자동 생성
사용자 입력
스크립트파일에 의한
목표물생성
완성된 목표물의
지형상 매핑
라이브러리
구축
마우스와 대화상자에 의한
목표물 자동 생성
<목표물 모델러의 흐름도>
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스크립트파일에 의한 목표물 생성
 스크립트 파일에 대한 설명
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목표물 자동 생성
 목표물 자동생성 흐름도
목표물 베이스 평탄화
설정
목표물 위치
설정
목표물 선정
목표물 크기
및 방향 설정
 목표물의 매핑

선택된 지역을 고도값의 평균값으로 평탄화 시킴

생성된 물체를 지형 위에 위치시킴.
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비행경로 생성기 1
입력된 기본 비행경로(Check Point)를 이용하여
비행경로를 추출
기능
 사용자에
의해 입력된 기본 비행경로에 대한
비행경로 추출
 사용자와
대화적으로 비행경로 지정가능.
 비행경로
추출시 발생하는 지형충돌현상 방지
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비행경로 생성기 2
 연구 방법
 Cubic
Spline 곡선에 의한 비행 경로 지정.
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WireFrame에 의한 비행 시뮬레이션
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TIN에 의한 비행 시뮬레이션
빠른 비행 시뮬레이션의 수행
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Pseudo Shading에 의한 비행 시뮬레이션
 Gouraud Shading을 이용하여 고도값에따라 렌더링
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인공위성 영상 매핑에 의한 비행 시뮬레이션
인공위성영상의 매핑
DEM
인공위성영상
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인공위성 영상 매핑에 의한 비행 시뮬레이션
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비행 시뮬레이션
<비행시뮬레이션 Demo>
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결론 및 향후 연구방향
결론
 비행
시뮬레이션을 위한 지형 모델링
 목표물
생성 인터페이스 개발
 비행경로
지정 인터페이스 및 알고리즘 개발
 인공위성영상의
매핑
앞으로의 연구과제
 비행경로
 목표물
 실시간
추출시 발생하는 Collision에 관한 연구
생성을 위한 이미지기반 모델링에 관한 연구
시뮬레이션을 위한 시야 범위 선택 알고리즘 연구
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