Kinect와 무료소프트웨어를 사용한 3D 스캐닝

마이크로소프트의 Kinect에 대해서는 한번쯤 들어 보았을것입니다.  그 기술은 카메라가 색깔과 거리를 인식하는 것으로써,  전체 이미지를 해석할 수 있는 라이브러리가 제공되어  앞에 있는  사람의 자세와 제스쳐를 감지하는데에 사용됩니다.  그러나 이기술을 건축가와 디자이너가 응용하기 위해서는 3D 스캔과 연동되어야 할것입니다.
수백만 포인트를 신속하고 정확하게 캡쳐하는 레이저 스캐닝과 포토그라메트리 기술이 3D 스캐에 사용되고 있으며 또한  이들 데이터를 정확하게 재구축할 수 있는 알고리즘이 있습니다만 최근에는 마이크로소프트의 Kinect SDK로 저렴하게 구현할 수도 있습니다.   그럼에도 불구하고 대부분의 건축가와 디자이너들이  SDK 를 사용하여 코딩을 할 수는 없습니다. 다행히 일부 무료 또는 저렴한 비용으로 가능한  해결책이 있습니다.
ReconstructMe
비상업 버전의 ReconstructMe 버전에는 모든 기능을 탑재하고 있습니다.

Skanect
대안으로써 윈도우와 OSX를 사용할 수 있는 Skanect가 있습니다. 비록 오픈소스는 아니지만 오픈소스라이브러리를 사용하고 있으면서 현재까지는 무료입니다.



Scanect with the view on my office (about 860.000 points)

스캔이 끝나면, 결과를 PLY 파일 포맷으로 내보낼 수 있습니다. 이 파일은 오픈소스 Meshlab 이나 Blender를 사용하여 열수 있습니다.   작업절차는 꽤 간단하지만 파일사이즈는 매우 큽니다. (이 그림의 데이터는 420mb)


MeshLab 에 로드된 PLY 파일(some clipping occurs)


여기에 좀더 다양한 기술을 적용하면 충분히 BIM 모델에서 이용하는것도 가능하리라 생각합니다.


주1) Kinect란 마이크로소프트에서 개발한 Xbox용 컨트롤러 없이 게임을 할 수 있는 기술로써 신체의 움직임, 소리, 얼굴에 반응합니다.

포인트 클라우드 (点群)는 아직 미래의 이야기인가?

Are Point Clouds Still The Future? Sam Billingsley 6/18/2012 2:43:56 PM

많은 산업군에서 3 차원 측정을 위한 포인트 클라우드가 화제의 중심에 있다. GPS 기술이  90년대 초반에 출현했을 때만해도,  산업계, 또한 일상 생활에 어떤 영향을 끼칠것인가를  상상할 수있는 사람은 많지 않았다.    불과 10 년 동안에 이렇게 생활에 필수기술로 떠 오를 줄은 예측할 수 없었던 것이다.  포인트 클라우드  처리기술도 그렇게 될 것이라고하는 사람도 있지만,  필자는 여러 면에서 그렇게 생각하지 않는다.   그중 하나는 기술 개발과 보급에 있어서 GPS에 비해 너무 많은 시간이 걸리고 있는 점이다.
   그래도 최근 몇 년의 동향을 보면 괄목상대할 만한 기술 발전이 있다.  최근에 오토데스크사의  123D Catch가 등장하였는데  사진촬영만으로 상당한 정밀도의 3차원 데이터를  쉽게 얻을 수 있게 되었다.  2009년 봄이었나?   Alice Labs 사 (후에 Autodesk 사)의 데모를 볼 때에는 엄청난 충격을 받았다.  게다가 무료로 배포될 줄은 상상도  못하였다 . 또한 ClearEdge3D 사의 포인트 클라우드 형상 자동 인식 기술 역시 매우 매력적이다. ( 이런 기술적 성취에도 불구하고 ,   여전히 나는 3년전에 했던 방식으로 큰 기술적 변화없이 포인트클라우드 작업을 하고 있다.)
   또 하나의 빅 이벤트는 마이크로 소프트 모션 캡쳐 Kinect의 등장이다.  많은 로봇 업체들은  실시간 3 차원 자동 인식기술에 힘을 쏟기 시작하고 있으며 포인트 클라우드에서 자동인식 및 실시간 특징 추출기술이 급격히 발전하고 있다.  이 분야에 관련된 사람들은 Pointclouds.org 블로그를 통해서 정보 교환하고있다.

아직 날이 밝기 전인가 이미 새벽인가...

<원문> Are point clouds still the future?

난파된 코스타 콘코디아의 레이저 스캔

2012년 1월 14일에 일어난 호화 크루즈 여객선 코스타 콘코디아의 대사고의 조사와 구출작업에, 레이저 스캔이 활약을 했다는 사실을 아는 사람은 많지 않다.
오프텍의 사용자 대회에서, 그 일부가 소개되었다.

스캔은 오전 10시에서 오후 3시 사이에 행해졌고,  이로써 구조팀에게 정보를 제공할 수 있게 되었다. 수면 윗부분은 오프텍 ILRIS 지상형 레이저스캐너로, 수중부분은 Reson PDS2000의 소프트웨어로 처리하였다. Reson 은 멀티빔의 에코 탐지기로 데이터 수집을 단시간 내에 할 수 있다.

이 정보를 얻기 위해 구조 팀은 수면 아래가 어떤 상태인지 예측이 매우 어려웠다. 물론 계측기 설치도 현장의 제한된 환경으로 인하여 매우 어려웠지만 다양한 장치를 이용하여 데이터 손실부분을 보충하고 구조작업에 필요한 전체의 모습을 수집하였다. 좌초에 의한 선체의 손상이나 왜곡 등의 정보도 수집되었다.

이러한 사고시 , 3차원 측정을 사용한 긴급대응이 매우 도움이 된 좋은 사례이다. <출처> Laser scan aboart the Costa Concordia

골프장 그린의 3D 레이저 스캐닝

골프 그린의 정확한 3차원 계측이 가끔 화제가 되곤 한다.
이번에 Topcon사는   US 오픈 2012에서 웹 심슨이  Topcon의 정밀한 측정기술을 사용하여 만들어진 퍼팅그린에서 승리를 하였다. 라는 뉴스를 내보냈다.
정밀 GPS/GNSS 기술과 밀리미터 수준의 GPS 레이저 측량기술을 사용하면 잘 될 것 같지만,  실제로 그렇게 간단한 일은 아니다. 6mm정밀도로 캡쳐하기 위해 2,500회의 측정이 필요하며 총 208시간이 걸릴 것이다.  게다가 그 후처리 시간도 엄청나다.
그런데, 한 기업이 골프 그린의 측정에 레이저 스캐닝 기술을 적용하기로 도전하고 있어  화제가 되고 있다.
Darling Environmental:

<출처>　That sounds like a job for a laser scanner

이동측정의 발전과 개인정보보호

도로에서, 하늘에서 간단히 3차원 측정을 하여 인터넷에 공개할 수도 있어 이와 관련된 개인정보 보호문제가 거론된 지 오래다.

점점 해상도가 높아져 가면서,  형상뿐 아니라 색상정보, 기타 정보도 자세해 지면서 문제가 커질 가능성도 높아지고 있다.

애플은 C3를 인수하여, 구글맵 없이도 iOS6를 사용하여 독자적으로 매핑할 수 있는 기능을 추가하여 누구나 간단히 정보를 수집하고 보낼 수 있게 하였다. (관련기사: something we told you would happen when Apple bought C3).

미국 상원의원  Charles E. Schumer는 탐사 비행기에서 군사용 수준의 정도를 갖는 정보를 얻을 수 있으므로 이를 제한할 대책이 필요하다고 하였다. 만약 구글맵 검색을 하고 있는 가운데, 당신 자신이나 혹은 자녀가 등장한다면 마음이 편하지는 않을 것이다. 

구글의 스트리트뷰에도 그런 일이 일어나고 있다. 구글은 당사자가 원하면 삭제해 주고 있지만, 모르고 있는 경우에는 계속해서 공개되고 있을 수도 있다.

<출처>　Are privacy concerns a threat to mobile scanning growth?

쉐이프웨이즈사의 3D 프린팅 서비스 사업

Shapeways $6.2m의새로운펀드 확보

온라인 3D서비스회사인 Shapeways는 예술가가 작품을 업로드하고 소비자가 주문을 하면, 3D 프린터로 프린트하여 소비자에게 배송하는 사업으로 투자사인 Lux Capital.에서 620만 달러의 투자를 받았다.
이 서비스에는 디자이너가 이미 6,000명이 등록했고 100만이 넘는 작품들이 주문을 받아 출하되고 있다. 현재의 생산거점(“Factory of Future”, 미래공방)은 뉴욕이지만 향후 비용절감을 위해 각지에 생산거점을 설치하기로 하였다.
3D프린트의 재료는 약 30종이 사용되고 있으며 탄성플라스틱과 같은 신소재를 사용할 계획을 갖고 있다. 
그림의 석상은 40.66달러이며 프로그램 123D Catch 와 Blender를 사용하여 제작된 것이다. 이 고풍스러운  커피잔의 제작에는 레이저 스캐너가 사용되었다. 재미있는 것은 실제 사람들의 누드모델도 취급하고 있는 것이다。

<출처>　Shapeways lands $6.2m in new funding

홀로그래피를 다시 거론한다

1970년대, 1980년대에 화제가 된 홀로그래피가 이번 개최된  International Symposium on Display Holography에서  다시 진지하게 거론되고 있다.
이 기술은 비록 한물간 화제이지만 호주머니 속의 신용카드에서도 사용되고 있는 친밀한 존재이다. 이 기술이 다시 본격적인 발전 가능성을 보이기 시작했다.

 관련정보　：
• The Boston Globe previews the International Symposium on Display Holography
• Schedule and program for the 9th Annual ISDH • An obituary for Ruben Nunéz from Holographer.org
• Zebra Imaging blog post on their brush with CSI fame
• Previous SPAR Point Group article on where holographic technology is heading
• Previous SPAR Point Group blog on Holoxica's real-time volumetric holography technology

<출처>　Time to take holography seriously again?

Optech 사용자 대회 키노트 요약

남 프랑스에서 개최된 Optech 의 레이저 스캔 사용자 대회에서  、James Kavanagh（ Royal Institute of Chartered Surveyors ：RICS)　씨가 기조강연을 한 내용 요약이다.

레이저 스캐닝은 측량조사 워크플로우의 핵심이 되었으며 이제  건물조사, 물량조사, 거주공간의 조사, 상업조사의 네가지 목적에 사용되기 시작하고 있다.

•  건물조사 : 일조권 문제
•  물량 조사 : 사회 인프라의 현황조사, 시설관리, FM
•  거주 공간의 조사 : 각종 조사, 부동산 관리, 접근성 평가, 임대, 가상 투어
•  상업조사 : 포트폴리오 관리, 일조 분석, 집주인, 세입자 계약

레이저 기술의 사용은 기존의 조사방법을 대체하는 수준에서 벗어나 새로운 연구 목적들이 생겨나기 시작하고 있다.  BIM관련 특별 동향으로 일조권에 대한 분쟁 문제도 “SCAN to BIM”으로 조사하려는 시도가 있다.

<출처>　First report from Optech User Conference

모바일 레이저 스캐닝 시스템을 렌탈한다 ?

MDL사는 소규모의 측정조사 회사에서도 간단하게 취급할 수 있도록 모바일 레이저 스캐닝 시스템을 자전거로 제공하기 시작했다.
언제 어디서나 필요할 때에 렌탈하여 스캐닝을 할 수 있도록 지원하는  기술 서비스 부서를 만들어 데이터 수집 이후의 후처리 서비스도 제공하고 있다.
하드웨어는 바로 사용할 수 있도록 보정을 한 후 50파운드 박스에 넣어 출하되며 소프트웨어는 QPS’s QINSy package를 사용하고 있다. 소규모 측량회사는 큰 투자 없이도 쉽게 사용할 수 있어 경쟁력을 강화할 수 있으며 처음 30일간의 임대비용은 구매 전환시 공제해준다고 한다.

처음 시작단계에서는 정밀도가 요구되지 않는 교통관련을 주요 시장으로 하고 있다.
노선계획 단계에서 주변의 토지가격 산정시에는 개략적인 정보수집만으로도 충분하므로 이러한 시장을 대상으로 하고 있다고 한다.
<출처>Mobile laser scanning systems - for rent?

3D스캐닝과 밀링머신

이상한 나라의 앨리스의 작가 Lewis Carroll이 앨리스의 모험에 대해 썼을 때, 그는 21세기의 기술이 그의 판타지에 버금갈 정도로 발전할 것을 상상조차 하지 못했을 것이다.

최근 Artec 3D 스캐너와 밀링 머신으로  마치 앨리스가 된 것처럼 느낄 수 있으며 사람의 몸보다 훨씬 거대한 크기의 말로 체스를 즐길 수도 있게 되었다.   현대의 3D 기술은 어떤 3D 객체도 디지털화 할 수 있으며 밀링머신으로 다듬어 10배 더 크게 또는 더 작게 만들 수도 있다.

벨기에의 Twinplast사는 예술 작품을 포함하여 다양한 물체를 스캔하고 밀링머신으로 후처리를 진행한다. 이 회사의 가장 최근 프로젝트는 지역 디자이너들이 만든 예술조각품의 확대 사본이다. 이 사진을 보면 빨간 동그라미 안에 있는 것이 원래 조각품의 크기이다.
먼저 Artec MHT 스캐너를 통해 2분 동안 물체를 디지털화 한다. 얻어진 모델은 후처리 소프트웨어로 보내져 밀링할 준비를 마치게 된다. 마지막으로 아주 작은 물체가 원래 모양과 완벽히 똑같은 거대한 플라스틱 조각상으로 재탄생된다.
이런 방식으로 여러 개의 사본이 가공되어 디자이너의 상상에 바쳐져, 벨기에의 거리에 재미있는 일러스트들이 등장하게 되는 것이다.
3D 스캐너는 다양한 사물의 3D 사본을 제작할 수 있도록 해준다. 그리고 3D 모델이 원래 물체의 모든 내용을 다 담고 있다는 사실이 조각가들과 디자이너에게 새로운 가능성을 열어주고 있.

체코 고속도로 모바일라이더 + 지중레이다

체코의 Geovap사는 , 고속도로의 노면 열화계측에 오프텍, 포인트 툴 및  로드 스캐너사와 제휴하여 모바일 라이더와 지중 레이더 데이터를 함께 수집하여 유지보수에 활용하였다.

이에 의하여 과거 법에 의한 조사에 비해 90% 시간과 비용을 절감하였다.

5개의 방향에 따라 한쪽 3차선 노면상태를 측정하며 지중 레이더 및 GPS 를 결합하여 측정하였다.

 지중 레이더는 유지보수에 매우 중요한 포장면의 두께와 내부의 열화상태 데이터를 수집할 수 있다.

<출처> Combining mobile lidar with ground-penetrating radar

클라우드 컴퓨팅 기반의 As-Built BIM

BIM360 - 오토데스크사 클라우드 컴퓨팅 기반의 As-Built BIM 오토데스크사는 투자 설명회에서 클라우드 컴퓨팅 기반으로 BIM의 영역을 확대하는 비전을 제시하였다.

오토데스크사는 최근 클라우드 컴퓨팅 사업 확대를 위하여 모바일 소프트웨어사 벨라시스템 (Vela Systems)을 인수하였다.
이 회사의 소프트웨어는 , 건설 프로젝트에서 설계에서 건설 단계까지 유용하게 사용되어 왔지만, 앞으로는 건설 후 운영 및 시설물 관리에도 유용하게 사용될 것이라고 하였다.

따라서 설계 및 건설 엔지니어뿐만 아니라 운전 및 유지보수를 담당하는 사람들도 오토데스크의 BIM360을 사용하게 될 것이라고 말하였다.

BIM360은 웹 접속을 통하여 전세계의 정보를 연결하는 것으로써, 이론적으로는 무한대의 정보를 취급할 수 있게 된다.
오토데스크사는 클라우드 컴퓨팅을 더욱 강화해 나가는 데에 회사의 미래가 있다고 믿고 있다.

<출처>Autodesk commits to as-built BIM, the cloud

증강현실기술 최근동향

자동차 로드 레이싱 우승자를 기념하여 그의 출생지인 Isle of Man의 기념우표가 발행되었는데,  그 중 한장에 스마트폰으로 비디오를 볼 수 있는 증강현실 (AR : Augmented Reality) 기술이 적용되었다.
네덜란드의 온라인 서적/DVD 사이트인 bol.com에서는 AR 업체인 Layar와 함께, AR이 가능한 (AR-enabled)25,000 개의 아이템을 제공하고 있으며 두배 이상으로 확대할 예정이다.  이러한 대중을 위한 제품뿐 아니라 산업용 개발도 진행되고 있다.

 일본 캐논에서는 AR-platform with head-mounted displays　를 발표했다.  Canon Mixed Reality 라는 시스템에서는 사람의 움직임에 따라 실시간으로 현실세계와 컴퓨터 모델을 혼합 표시하여  안전교육등 다양한 용도가 기대되고 있다.

<출처>　Mixing with reality