문. 디지털 트윈 고정밀 가상 공간 구축을 위한 3D 자동 생성 및 XR 표출 기술

토픽	디지털 트윈 고정밀 가상 공간 구축을 위한 3D 자동 생성 및 XR 표출 기술
도메인	디지털서비스	중요도	하
참고문헌	전지혜, “디지털 트윈 고정밀 가상 공간 구축을 위한 3D 자동 생성 및 XR 표출 기술”, TTA저널, 2022.03, pp67-72.

 

문. 디지털 트윈 고정밀 가상 공간 구축을 위한 3D 자동 생성 및 XR 표출 기술(2022.03.)

답.

1. 3D 자동 생성 기술 동향

구 분	설 명
수작업 방식	- 그래픽 디자이너가 직접 모델링, 텍스처링, 애니메이션 등의 3D 과정을 생성하는 방식 또는 핸드헬드(Handheld) 스캐너 등을 이용하여 촬영하는 방식 - 디지털 트윈이나 메타버스 등과 같은 광역 규모의 대상을 모델링할 때에는 구현 기간 및 비용 부담 증가
자동화 방식	- 이동형 스캐너 또는 라이다 센서를 통해 깊이 정보를 추출하여 3D 좌표로 투영하여 생성 - 고가의 장비를 활용해야 되므로 비용적 부담이 발생 - 빠른 연산을 위해 대체적으로 포인트 클라우드 형식의 데이터 포맷으로 획득하기 때문에 공간 해석에 있어서 가시적 해석 및 표출의 한계점을 가짐
이미지 활용 자동 생성	- 딥러닝 모델과 강화 학습 등을 활용한 인공지능 기반의 3D 생성 방식 - 항공 촬영이나 다시점(multi view) 이미지를 가지고 3D를 생성하는 포토그래메트리 기술 방식 - 신경망 및 학습 데이터셋을 기반으로 2D와 3D의 투영 관계나 기하학적 관계를 찾아 생성함

 

2. 고정밀 3D 자동 생성 기술

<그림. 포토그래메트리 기술 흐름도>

구 분	설 명
개념	- 광역 규모의 효과적으로 3D 생성할 수 있는 포토그래메트리 기술은 다시점 실사 이미지를 촬영하여 이를 기반으로 3D 모델링 데이터를 생성하는 기술
특징	- 모델링을 하고 텍스처 데이터를 한번에 생성해 수작업 비율을 최소화하고 비용 절감과 생산 효율성 제고 효과 - 실제 공간을 그대로 옮겨 놓은 듯한 사실 묘사와 질감 표출
중요 사항	- 멀티 뷰 이미지를 입력으로 활용하는 포토그래메트리 기반 고정밀 3D 생성은 촬영 방식과 뷰를 정확하게 취득해야함 - 입력 이미지의 촬영 정확도가 높을수록 수작업 비율을 최소화, 고정밀, 고품질 3D 객체를 획득함 - 불필요한 잡음 제거 고려 - 초점, 조도, 노출, 피사계심도 등 다양한 촬영 환경 요인 검토

 

3. 고정밀 3D 객체 서비스 요소 기술

<그림. SOC관리를 위한 디지털 트윈 3D 객체 서비스 활용 사례>

구 분	설 명
표출	- 3D 객체 대상이 되는 현장을 그대로 기본적으로 잘 보여주는 것 - 현장의 재질감을 그대로 구현하고 3D로 생성하여 원본 데이터를 구현하는 것이 기본임
경량화	- 엔드 유저인 사용자가 활용하는 하드웨어 플랫폼과 서비스 방식의 다양성을 고려할 때 매우 중요한 요소임 - 3D 품질을 최대한 유지하면서 파일 용량과 버텍스(Vertex) 수를 줄일 수 있는 방법 연구가 중요
측정 서비스	- 산업 현장의 안전 및 자산 관리 측면에서 고정밀은 매우 중요한 요소 - 시설물의 균열, 보수, 보강상태, 현장 이상 징후 등 다양한 시각적 측정 가능

 

4. 3D 객체 XR 표출 기술 및 응용

<그림. 3D 객체 XR 표출 기술 및 활용 사례>

구 분	설 명
표출 기술	- 광역 규모의 3D 공간 정보와 소규모의 3D 객체를 표출하기 위해서는 사용자 측면에서의 다양성을 고려 - 현실에서 발생할 수 있는 다양한 경험과 정보를 가상 공간에서 사용자가 체득할 수 있도록 고려
응용 분야	- 현장 투입 전 직무별 교육 및 사고 대응 능력 향상 - 현장 공정 프로세스 훈련 분야 - 현실 세계 숙련자의 경험을 가상에서 구현하여 활용하는 교육