심해 예인식 카메라를 이용한 마이크로 해저 지형 맵핑

Abstract

본 연구는 심해 및 연안에서 취득한 예인식 수중카메라 영상을 기반으로, 해저면의 기질 및 생태상을 분석하기 위하여 모자익 영상과 3차원 지형을 추출하기 위한 전반적인 과정에 필요한 요소기술과 산출결과물의 활용도를 분석하였다. 위성영상처리 및 항공사진측량을 위해 개발된 다양한 대기보정, 기하보정, 연속된 사진으로부터 카메라의 상대적 위치를 계산하는 알고리즘 등을 예인식 수중카메라 영상에 도입하여 처리하였다. 수중 예인식 카메라에서 취득한 동영상은 항공사진과 달리 대상물에 근접하여 촬영하며, 운영속도 또한 항공기에 비하여 저속이므로 연속된 영상정보 내에 높은 중첩율을 보이고 있다. 낮은 고도와 높은 중첩율은 조사대상물체의 고해상 3차원 지형복원을 하는데 좋은 조건이다. 그러나, 위성영상이나 항공사진의 대기보정과 달리, 수중에서는 빛의 흡수율이 수질 및 인공광원에 따라 다르므로, 이에 대한 고유의 전처리가 필요하다. 또한 위성측위정보의 지원을 받지 못하기 때문에 위치정보 또한 불확실성이 높다. 그럼에도 불구하고, 심해 생물의 서식환경 및 서식종을 분류하기 위해서는 영상정보의 활용이 필수적이며, 이를 위해 수중예인식 카메라의 활용이 일반적이다. 그리고, 타 센서에 비하여, 카메라는 많은 정보를 제공함에도 불구하고, 도입 및 운영 비용이 낮아, 생물 및 지질환경 조사에 활용도가 높아질 것이다. 본 연구에서는 2020년 서태평양 공해/심해저 신 생명자원 및 퇴적물 희유금속 자원 탐사를 위해 서태평양 공해상 해저산 및 인근 심해분지 지역에서 취득한 심해예인식 카메라 영상을 대상으로, 파노라마 모자익 영상(Panorama Mosaic Imagery), 정사영상(Orthophoto), 사진기반 3차원 지형복원(Photogrammetry), 3차원 표면모델 및 영상 융합(Photo Texture Mapping)등의 산출물을 제작하였다. 또한, 연안에서 취득한 영상에서의 적용가능성을 평가하기 위하여, 스쿠버 다이빙 시 얻은 동영상 자료를 이용하여 연산호 군락지에 대한 3차원 지형모델을 추출하였다. 본 기술의 적용을 통해 심해 해저지형에 대한 cm 단위의 3차원 지형모델과 해저면 영상을 확보할 수 있었다. 향후, 해저면과의 거리와 수질환경에 적응적인 수중동영상 색보정 기술, 지구좌표계 적용기술, 영상내 생물 컨텐츠 자동인식 및 분류기술을 위한 입력자료로서의 정사영상 제작을 위한 추가연구를 수행할 것이다.