외부표정 (Exterior Orientation)
쉽게 풀면
내부표정이 카메라 자체의 특성을 다룬다면, 외부표정은 그 카메라가 사진을 찍는 순간 실제 공간에서 어디에, 어떤 방향으로 있었는지를 나타냅니다. 즉 "카메라가 위도·경도·고도 상 어느 지점에서, 어느 쪽을 바라보며 얼마나 기울어진 채 촬영했는가"를 숫자로 표현한 것입니다. 이 정보를 알아야 사진 속 물체의 실제 위치를 역으로 계산할 수 있습니다. 흔히 GPS와 자세 센서(IMU)로 직접 측정하거나, 사진삼각측량으로 간접 계산합니다.
왜 중요한가
외부표정 값은 정사영상 제작, 수치표면모델 생성 등 대부분의 사진측량 최종 산출물을 만드는 데 필수적인 입력값입니다. 이 값의 정확도가 곧 지도 산출물의 위치 정확도를 좌우합니다.
논문에서는 이렇게 쓰입니다
센서로 직접 잰 카메라 위치·자세 값을 활용해 지도 보정을 진행했다는 뜻입니다.
두 가지 방법으로 얻은 카메라 위치·자세 값을 서로 비교했다는 의미입니다.
조금 더 깊게 보면
외부표정 요소는 일반적으로 카메라의 3차원 위치(X, Y, Z)와 세 개의 회전각(요, 피치, 롤 또는 오메가, 파이, 카파)으로 구성되어 총 6개의 매개변수로 표현됩니다. 이는 사진삼각측량이나 GPS/IMU 직접 관측을 통해 얻을 수 있습니다. 회전각을 표현하는 방식에는 오메가-파이-카파 체계와 요-피치-롤 체계가 있으며, 전자는 전통적인 항공사진측량에서, 후자는 항법·드론 분야에서 흔히 쓰여 서로 변환이 필요할 때가 있습니다. 직접 지오레퍼런싱은 GPS/IMU로, 간접 방식은 지상기준점 기반 삼각측량으로 값을 얻습니다. 드론 사진측량에서는 온보드 GPS와 저가형 IMU로 얻은 외부표정 초기값을 다발조정의 시작점으로 활용해 계산 속도와 안정성을 함께 높이는 방식이 흔히 쓰입니다. 외부표정은 촬영 순간 카메라의 위치(X, Y, Z)와 자세(오메가, 파이, 카파 회전각) 6개 요소를 결정하는 과정으로, 내부표정이 완료된 후 지상기준점이나 GNSS/INS 직접지오레퍼런싱을 이용해 산출합니다.
주의할 점
외부표정은 내부표정과 짝을 이루어야 완전한 카메라 모델이 되므로, 두 요소를 함께 고려하지 않으면 정확한 위치 계산이 불가능합니다.
GPS/IMU로 직접 얻은 외부표정은 신속하지만 지상기준점 없이는 절대 위치 정확도가 다소 떨어질 수 있어, 정밀도가 중요한 작업에서는 지상기준점을 이용한 보정이나 검증을 병행합니다.