우리는 3D 포인트 클라우드를 생성할 때 사진측량과 라이다의 장점을 비교해보았습니다.
하지만 이번 시연의 목적은 ‘라이다로 스캔한 경우’와 ‘사진측량으로 스캔한 경우’의 차이를 비교하는 것이었기 때문에, PIX4Dcatch는 사진측량 전용으로 사용하고, 비교용 스마트폰 앱은 라이다 전용으로 사용했습니다. 포인트 클라우드 결과는 각각 PIX4Dmatic에서 따로 처리되었으며, 라이다와 사진측량 방식이 결과물에 어떤 차이를 가져오는지 확인할 수 있었습니다.
사진측량 vs 라이다 결과 비교
포인트 클라우드의 밀도 및 가장자리 재현성
아래는 콘크리트 블록을 스캔하여 생성한 3D 포인트 클라우드입니다. 왼쪽은 PIX4Dcatch로 사진측량 방식으로 생성한 포인트 클라우드이고, 오른쪽은 라이다 방식으로 생성한 결과입니다. 보시다시피, PIX4Dcatch로 생성한 포인트 클라우드는 밀도가 더 높고, 가장자리에 배치한 5cm x 5cm GCP도 선명하게 확인할 수 있습니다.
라이다만 탑재된 스마트폰과 사진측량을 사용하는 스마트폰 간의 스캔 결과를 비교해 보면, 복잡한 표면 구조에서는 포인트 밀도의 차이가 특히 두드러집니다. 사진 한 픽셀 단위로 3차원 포인트 클라우드를 생성하는 사진측량 기술은 아주 미세한 형태까지도 정밀하게 재현할 수 있습니다.
스마트폰에 탑재된 라이다는 측량용 라이다 스캐너보다 밀도가 낮기 때문에 생성된 포인트 클라우드도 상대적으로 밀도가 낮은 경향이 있습니다. 또한, 라이다가 정확히 해당 부위에 조사되지 않으면 포인트 클라우드를 생성할 수 없어, 가장자리 재현에도 약한 모습을 보입니다.
아래 이미지는 블록의 단면을 비교한 것으로, 오렌지색은 라이다로 생성한 포인트 클라우드, 녹색은 사진측량으로 생성한 포인트 클라우드입니다. 보시다시피 라이다 포인트 클라우드는 점들이 성글게 퍼져 있고, 사진측량 포인트 클라우드는 가장자리까지 섬세하게 재현된 것을 확인할 수 있습니다.
정확도 비교
실제 구조물의 너비를 측정하고 이를 3차원 포인트 클라우드와 비교한 결과, 측정된 값은 3.180m였습니다.
PIX4Dcatch의 사진측량으로 생성한 포인트 클라우드는 오차가 0.004m에 불과했습니다. 반면, LiDAR로 생성된 포인트 클라우드는 넓게 퍼져 있어 측정 지점에 따라 결과가 센티미터 단위로 달라졌습니다. 외곽 지점을 기준으로 했을 때는 오차가 0.047m, 중앙 지점을 기준으로 했을 때는 오차가 0.012m였습니다.
위 이미지에서 1칸의 격자는 1cm를 나타내므로, LiDAR 포인트 클라우드는 측정 지점에 따라 최대 7~8cm까지 측정 결과에 차이가 발생할 수 있습니다.
LiDAR vs 사진측량 스캔 비교
아이폰 및 아이패드에 내장된 LiDAR의 유효 조사 거리(irradiation distance)는 약 5미터로 알려져 있습니다. 따라서 넓은 영역을 스캔할 때는 기기를 위아래, 좌우로 크게 움직여가며 촬영해야 합니다. 또한 건물처럼 높이가 있는 구조물의 경우, 5미터 이상의 부분은 스캔되지 않기 때문에 상단이 누락될 수 있습니다.
반면, 사진을 기반으로 하는 사진측량(Photogrammetry)은 이미지에 보이기만 하면 멀리 있는 물체도 재현할 수 있습니다. 아래 이미지는 높이 6.6미터 구조물을 재현한 예시로, PIX4Dcatch로 단 한 바퀴만 돌며 촬영했음에도 사진측량 포인트 클라우드가 완성되었습니다.
PIX4Dcatch는 사진측량과 LiDAR의 장점을 모두 결합합니다
이번 실증을 통해, 실제 결과물을 바탕으로 사진측량이 가진 여러 장점—높은 포인트 밀도, 뛰어난 모서리 재현성, 넓은 범위의 포인트 클라우드 획득 능력—을 확인할 수 있었습니다. 다만, 스마트폰 LiDAR 기술 역시 장점이 있습니다. 별도의 후처리 없이 바로 결과를 확인할 수 있어 편의성이 뛰어납니다.
PIX4Dcatch는 기본적으로 사진측량 기반이지만, 보조적으로 LiDAR를 활용하여 현장에서 스캔 결과를 미리 확인할 수 있는 ‘프리뷰’ 기능을 제공합니다. 또한 LiDAR로 획득한 포인트 클라우드는 자동차처럼 표면이 매끄러운 객체를 재현하는 데 유리해, 사진측량만으로는 어려운 상황을 보완할 수 있습니다. 이처럼 PIX4Dcatch는 사진측량과 LiDAR 기술을 통합해 기능성을 더욱 강화하며, 전문적인 스캐닝 작업에 적합한 강력한 도구로 자리매김하고 있습니다.
