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전자공학회 논문지 (Journal of The Institute of Electronics and Information Engineers)

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한글제목(Korean Title) 다양한 실내공간 점군 데이터에서의 효과적인 3차원 평면 추출법
영문제목(English Title) Effective 3D Plane Extraction Method from Point Cloud Data of Various Indoor Spaces
저자(Author) 오유진   도낙주   Youjin Oh   Nakju Doh                          
원문수록처(Citation) VOL 57 NO. 10 PP. 0072 ~ 0078 (2020. 10)
한글내용
(Korean Abstract)
본 논문은 실내공간을 스캔한 3차원 점군 데이터에서 효과적으로 3차원 평면을 추출한 뒤, 실내공간을 3차원 평면으로 표현하는 방법을 제안한다. 이 방법은 평면으로 이루어진 건축요소 뿐만 아니라 곡면과 같은 비정형 요소에서도 평면을 추출할 수 있다. 제안한 알고리즘은 다양한 크기와 복잡도의 실내공간 점군 데이터에 대해 빠르고 강인하게 평면을 추출한다. 정확한 평면을 추출하기 위해 계층적 평면 추출법으로 초기 평면을 추출한 뒤, 점군 데이터의 법선 벡터를 이용하여 추출된 평면의 진위를 판별하고 보정한다. 비정형 건축요소는 데이터를 3차원에서 2차원으로 투영하여 복잡도를 줄인 뒤, 조건에 맞게 여러 개의 선분으로 분할한다. 그 뒤, 선분을 이루는 2차원 데이터를 3차원으로 복원하여 평면을 추출한다. 6개의 다양한 실내공간 점 군 데이터를 이용하여 알고리즘을 검증하였다. 다른 평면 추출 알고리즘에 비해 제안한 알고리즘이 높은 추출율과 정밀도, 재현율을 갖는 것을 확인하였다. 또한 비정형 건축요소를 효과적으로 여러 개의 평면으로 추정할 수 있다는 것을 확인하였다.
영문내용
(English Abstract)
We propose the method to extract three dimensional planes from point cloud data of indoor spaces and represent indoor spaces with those 3D planes. The proposed method extracts planes from not only planar architectural components but also non-planar architectural components like curved surfaces. This algorithm is robust to various indoor spaces with different sizes and complexities. To extract accurate planes, we utilize a hierarchical plane extraction method to extract initial planes and then use normal vectors of the point cloud data to determine and refine those planes. In the case of non-planar architectural components, we reduce three dimensional data into two dimensional data by projection to reduce the complexity. Then, we divide the data into several line segments, recover two dimensional points that compose the line segments into three dimensional points, and extract planes from the recovered points. The algorithm is verified by six dataset with various sizes and complexities. The suggested algorithm has higher extraction rate, precision, and recall than the other plane extraction method. Also, the proposed method effectively estimates non-planar components with several planes.
키워드(Keyword) Plane extraction   Point cloud data   3D indoor modeling   Curved surface estimation                          
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