Terrestrial laser scanning has received attention as an efficient technology in the cultural heritage do- main for recording the geometry of historic monuments precisely, and therefore contributing to conservation. It can rapidly obtain precise 3D data for objects with irregular shapes, which are common for artefacts or monuments. When a terrestrial laser scanner is in use for heritage recording, reliable data should be built with high accuracy in a limited time. One of the most affecting factors to the data quality is scanner configurations, which include a scan geometry and scanning parameters. These configurations should satisfy required con- straints such as full coverage, sufficient overlap, scan range limit, and laser incidence angle. It is fundamental to plan the optimal scan configurations that enhance data accuracy and make the scanning work efficient. This is a goal of the traditional view planning problem. This study seeks to develop a planning scheme especially for recording large monuments with a terrestrial laser scanner. Most typical approaches to deal with the view planning problem involve scanning of small objects with an automated machine-based scanning system in a rather small workspace. In order to design a key approach for a scan planning method for heritage recording, domain-specific characteristics are analyzed through observational field survey and interviews with scanning experts. On the basis of findings from the survey, a model-based interactive scan planning approach is pro- posed that supports analytic computation as well as heuristic decision. In order to support a user’s interactive decision with computational results and knowledge, three guiding methods are designed. A next scan grid rec- ommends next scan positions on a grid in semi-automated manner. The visual scan geometry helps the user to intuitively decide the next best position providing a visual feedback. A knowledge guide, which is reasoned out by similar properties, provides the user with experts’ heuristic solutions to aid practical planning. These guides support efficient scan planning in a complementary manner. In addition, the use of region of interest is proposed to improve heritage recording and to obtain more reliable data for focused features. ScanPlanner is implemented as a prototype and experiments are conducted. The result of experiments showed that the pro- posed approach allows users to make efficient and reliable scan plans for heritage recording.
3 차원 레이저 스캐닝 기술은 문화유산 분야에서 유적의 형상을 정밀하게 기록함으로써 보존에 기여하는 효과적인 기술로 주목을 받아왔다. 레이저 스캐닝은 유물이나 유적과 같은 비정형(非定型)의 대상에 대한 정밀한 3 차원 데이터를 빠르게 획득할 수 있다. 레이저 스캐닝을 활용하여 문화유산을 기록하는 경우, 제한된 시간 내에 데이터의 정확도를 높여 신뢰할 수 있는 결과물을 구축할 필요가 있다. 레이저 스캐닝의 데이터 품질에 가장 영향을 미치는 요소 중 하나는 스캐너의 위치와 관련 매개변수를 포함하는 스캔 구성이다. 이러한 구성은 대상 전체의 획득, 데이터 간의 충분한 중첩, 스캔 거리 한도, 레이저 입사각과 같은 요구 조건을 만족하여야 한다. 데이터의 정확도를 향상시키고 작업의 효율성을 높이는 최적의 스캔 구성을 계획하는 것은 필수적이다. 이는 전통적인 시점 계획 (視點計劃; view planning) 문제에서의 목표이기도 하다. 본 연구에서는 광대역 스캐너를 이용한 문화유산 기록에서 대형 유적을 기록하기 위한 스캔 플래닝 방법을 개발하고자 한다. 전통적인 시점 계획 (view planning) 문제의 연구에서는 문화유산 분야의 특정한 요구조건을 다루지 않으며 대부분의 연구에서는 자동화된 기기 기반의 스캐닝 시스템으로 작은 물체를 조사 혹은 스캐닝 하는 경우를 다룬다. 본 연구에서는 스캔 플래닝을 개발하기 위한 핵심 접근방식을 설계하기 위해, 관찰과 인터뷰를 통해 일반적인 요구 조건과 문화유산 분야에 특화된 특징을 분석하였다. 이를 통해 얻어진 결과를 바탕으로 분석적인 계산과 경험적인 결정을 지원하는, 모델 기반의 인터랙티브 스캔 플래닝 방식을 제안하였다. 사용자의 인터랙티브한 결정을 계산에 의한 결과와 전문가의 지식으로 지원하기 위해 세 가지의 가이드 방법을 설계하였다. 넥스트 스캔 그리드 (next scan grid)는 그리드 상에서 최적의 위치를 추천하여 인터랙티브 플래닝에서 반자동의 최적화를 지원하고, 시각적 스캔 지오메트리 (visual scan geometry)는 스캔위치에 따라 조건을 만족하는 스캔 영역을 실시간으로 표시하는 시각적 피드백을 제공하여 사용자가 직관적으로 다음의 최적 위치를 결정하는 것을 돕는다.유사한 속성에 의해 도출되는 지식 가이드 (knowledge guide)는 사용자에게 전문가의 경험적 해결방법을 제공하여 실용적인 플래닝을 할 수 있도록 돕는다. 이러한 가이드들은 서로 보완적인 방식으로 효율적인 스캔 플래닝을 지원한다. 아울러 문화유산의 기록을 향상시키고 주목하는 속성에 대해 보다 신뢰할 수 있는 데이터를 획득할 수 있도록 관심영역 기능의 사용을 제안하였다. 본 연구에서 제안한 스캔 플래닝의 프로토타입으로서 스캔 플래너 (ScanPlanner)를 개발하고 이를 이용하여 실험을 수행하였다. 실험의 결과를 통해 제안한 방법이 사용자가 효율적이고 신뢰할 수 있는 스캔 플랜을 수립할 수 있도록 하였음을 확인하였다.
