Evaluating the Effect of Interior Orientation Parameters on UAV Orthomosaic Accuracy

Abstract

UAV는 낮은 비용으로 고해상도 영상을 신속하게 획득할 수 있는 장점을 지니고 있어, UAV 기반 정사영상은 건설, 농업, 산림 모니터링 등 다양한 분야에서 널리 활용되고 있다. 정사영상의 정확도는 내부표정 요소(Interior Orientation Parameter, IOP)의 설정 방식과 지상기준점(Ground Control Point, GCP)의 개수 및 위치 정확도에 크게 영향을 받는다. 본 연구에서 는 IOP 설정 방식에 따라 Full 모드(11개 파라미터 최적화)와 Partial 모드(8개 파라미터 최적화)로 구분하고, 각 모드에서의 렌즈 왜곡 특성을 비교하였다. 또한, GCP 개수를 22개에서 4개까지 단계적으로 감소시키고, 위치 정확도를 ±0.03 m에서 ±1.00 m까지 변화시켜 정사영상의 기하학적 및 공간 정확도에 미치는 영향을 정량적으로 분석하였다. 실험에는 DJI Mavic 3 Enterprise로 촬영한 UAV 영상과 토탈 스테이션 및 GNSS 수신기로 측정한 GCP 좌표를 사용하였다. 분석 결과, Full 모드는 Partial 모드에 비해 평균 약 2.4픽셀 더 작은 렌즈 왜곡량을 보였으며, 두 모드 모두 중심에서 외곽으로 갈수록 왜곡이 커지는 전형적인 방사 왜곡 분포를 나타냈다. 또한, GCP 개수 변화에 따른 오차 분석 결과, 모든 지표에서 Full 모드가 Partial 모드보다 일관되게 낮은 값을 보였고, 촬영 고도가 높을수록 두 모드 간 오차 차이와 변동성이 더욱 크게 나타났다. GCP 위치 정확도 실험에서는 GCP 오차가 부여된 난수 크기에 따라 선형적으로 증가하며 R2=0.999 이상의 높은 상관성을 보였다. 두 모드 간 오차 차이는 0.01 이하로 매우 미미하여, 정사영상의 공간 정확도에는 IOP 설정 방식보다는 GCP의 측량 정확도가 더 큰 영향을 미치는 것으로 나타났다. 본 연구는 UAV 기반 정사영상 제작 과정에서 IOP 설정 방식과 GCP 조건의 영향을 종합적으로 분석함으로써, 실무에서의 IOP 간소화 여부 판단 및 GCP 설계 전략 수립에 필요한 실질적인 근거를 제공한다.