[논문 리뷰] 3D Scanning: A Comprehensive Survey

Morteza Daneshmand, Ahmed M. Helmi외 8명|arXiv (Cornell University)|2018. 01. 24.

3D Surveying and Cultural Heritage참고 문헌 109인용 수 48

한 줄 요약

이 논문은 3D 스캐닝 방법론과 기술을 조사하고 근거리 사진측량, 항공 사진측량, 레이저 스캔, ToF, 구조광, 그리고 SFM을 비교하며 이상치 제거 및 표면 적합과 같은 후처리 단계에 대해 논의한다.

ABSTRACT

This paper provides an overview of 3D scanning methodologies and technologies proposed in the existing scientific and industrial literature. Throughout the paper, various types of the related techniques are reviewed, which consist, mainly, of close-range, aerial, structure-from-motion and terrestrial photogrammetry, and mobile, terrestrial and airborne laser scanning, as well as time-of-flight, structured-light and phase-comparison methods, along with comparative and combinational studies, the latter being intended to help make a clearer distinction on the relevance and reliability of the possible choices. Moreover, outlier detection and surface fitting procedures are discussed concisely, which are necessary post-processing stages.

연구 동기 및 목표

• 사진측량, 원격탐지 및 컴퓨터 비전에 사용되는 3D 스캐닝 기술에 대한 최첨단 개요를 제공한다.
• 주요 3D 스캐닝 방법(근거리, 항공, MLS, TLS, TOF, 구조광, 위상 비교)의 분류와 비교 및 일반적인 사용 사례를 제시한다.
• 이상치 탐지 및 표면 적합과 같은 후처리 단계를 강조하고, 알고리즘 테스트를 위한 도전과제와 벤치마크를 식별한다.

제안 방법

• CRP, 항공, SFM 및 육지형 사진측량, LS(모바일, 지상, 공중), TOF, 구조광 및 위상 비교 방법에 관한 문헌을 검토하고 종합한다.
• 방법의 적용 가능성과 신뢰성을 명확히 하기 위한 비교 연구 및 조합 연구를 논의한다.
• 이상치 탐지 및 표면 적합을 포함한 후처리 절차를 요약한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 지배적인 3D 스캐닝 기술은 무엇이며 상대적 이점과 한계는 무엇인가?
• RQ2 사진측량, 라이다, SFM은 서로 다른 시나리오(지상, 항공, 모바일)에서 정확도, 속도 및 비용 측면에서 어떻게 비교되는가?
• RQ3 이 파이프라인에서 신뢰할 수 있는 3D 표면 재구성을 위해 어떤 후처리 단계가 필수적인가?
• RQ4 특정 방법이 가장 잘 작동하거나 도전에 직면하는 应用 분야(문화재, 임업, 연안 모니터링, 도시 모델링)는 어떤 것이 있는가?

주요 결과

• 드론 사진측량 및 SFM은 일부 라이다 접근 방식에 비해 비용이 낮고 밀집한 3D 포인트 클라우드를 제공하면서 경쟁력 있는 정확도를 달성할 수 있다.
• 사진측량 기반 방법은 밀집된 재구성을 제공하는 경향이 있으며 다중 시점 이미지와 경사视角(oblique views)과 결합될 때 강화되며, 다양한 연구에서 서브-mm에서 cm 수준의 디테일을 달성한 예가 있다.
• TLS 및 MLS는 고정밀의 지형 및 문화유산 모니터링용 스캔에 적합하지만 비용과 처리 요구가 더 높고 속도와 커버리지와의 균형이 필요하다.
• UAV 기반 접근에서 비용 절감과 효율성 증가의 증거가 있지만 정확성을 위해 보정, Ground Control 분배 및 이미지 방향지정이 여전히 중요하다.
• 사진측량 및 라이다 기반 접근은 이상치 탐지 및 표면 적합과 같은 견고한 후처리 단계로 보완되어 신뢰할 수 있는 표면을 보장한다.