스캐너의 정밀도, 그 측정기준?

스캐너에 대한 정밀도 문제는 끊임없이 논의되고 있지만 상세한 정의 및 파악방법에 대해 명확하게 제시된 기준은 없다. 실무자의 시각으로 이 문제에 대해 살펴본다.
레이저스캐너의 정밀도와 관련된 오류는 세가지 유형으로 분류된다.

1) 레이저 오차 범위 : 범위오류 및 선형성오차
2) 노이즈
3) 기계적오류 : 수평오류, 수직오류

레이저 오차 범위 : 오차가 전혀없는 완벽한 레이저스캐너는 어디에도 존재하지 않는다. 스캐너가 제작되면 다양한 기존에 측정되었던 거리를 기준으로 반사율의 여러가지 레벨의 타겟을 측정하는 테스트를 거친다. 스캐너로부터 타겟의 거리나 범위 캡쳐의 오차를 오차범위라 한다. 여러번 측정을 거듭해 이 오류를 비교하여 오차 함수가 작성되어 그 스캔 헤드의 데이터로 저장된다. 이 함수는 범위 검사에 사용되며 모든 개별 스캐너에 고유의 것이며 그것은 시간 경과에 따라 변화할 수 있다. 이 오류는 교정하려는 스캐너를 보낼 때 다시 계산되는 것이다. 범위 교정을 완료해 스캔 헤드에 읽힌 후 두 번째 테스트(전과 같이)를 한다. 이 테스트에서 발견 한 결과 오류는 선형성 오차라고 영을 중심으로 한 그래프로 작성된다.

노이즈 : 평면의 포인트클라우드 데이터에서 본래 매끄러운 표면을 확대하면 상당히 어지러운 것을 확인할 수 있다. 바로 이것이 노이즈이다. 기술적으로는 개체에 대한 개별 측정 값의 평균 거리 차이이다. 이 노이즈 발생의 요인으로는 몇가지가 있는데 그 중 하나는 스캔 대상물까지의 거리이며 또하나는 물체의 반사율 또는 반사품질이다. 또한 스캔속도도 노이즈에 큰 영향을 미친다. 본질적으로 스캔속도가 높을수록 노이즈도 커진다. 여기에는 학술적으로 두가지 설이 존재하는데 느린 스캔 속도를 권장하는 설은 절대적인 특성이라 하고, 다른하나는 높은 스캔 속도에 유리한 노이즈가 정규화 되야 한다고 주장하고 있다. 만약 두개의 다른 스캐너를 비교하는 경우 그 노이즈가 어디에서 계산된 것인가를 알아두는 것이 중요하다.

기계적오류 : 최근 레이저스캐너는 수직 축으로 회전 거울을 통해 레이저를 굴절하고 수평 축에 주위 스캔헤드를 회전하게 해 뷰 360º * 270º의 필드를 스캔하기 떄문에 이러한 기계장치도 오류의 대상이 된다. 이 기계 장치는 우리를 위해 레이저 빔을 쏘는동안, 스캐너 미러와 스캐닝 헤드의 각도와 방향을 계산하고 기록 할 때마다 계측기는 레이저 펄스를 송출한다. 실제로 측정 된 각도, 수평 및 수직 각도 모두 실제 각도와의 차이가 발생한다. 이것은 각도 오차라고하고, 점군 각 점의 XYZ 위치를 계산하는 데 사용되므로 장거리로 갈수록 좌표 오차는 커진다.

문제는 레이저의 물리적 특성과 함께 발생되는 위 세가지 오류는 매우 복잡한 결과들이 얽혀 발생하는 것이기 때문에 대다수의 고객의 요구를 충족시키는 정확한 수치를 산출하는 것은 어려울 것이다. 필자의 주요요소를 매개변수로 한 표를 제안한다. 하지만 이 표가 정확한 정밀도를 나타내는것은 아니며 다만, 조건이 바뀌었을떄 어떻게 정밀도가 바뀌는지에 대한 기준을 제시하는 정도에 그칠 것이다.

 



<출처> Accuracy? What do you mean by accuracy?