내부표정 (Interior Orientation)
쉽게 풀면
사진측량으로 정확한 위치를 계산하려면 먼저 사진을 찍은 카메라 자체의 특성을 알아야 합니다. 내부표정은 카메라 렌즈의 초점거리가 얼마인지, 사진의 중심점이 정확히 어디인지, 렌즈가 상을 얼마나 왜곡시키는지와 같은 카메라 고유의 성질을 나타냅니다. 사람으로 비유하면 안경의 도수와 렌즈의 휘어짐 정도를 미리 재두는 것과 비슷합니다. 이 정보를 알아야 사진 속 상의 위치를 실제 광선의 방향으로 정확히 되돌릴 수 있습니다.
왜 중요한가
내부표정 값이 부정확하면 이후의 상호표정, 절대표정, 삼각측량 등 모든 후속 계산에 오차가 전파됩니다. 따라서 정밀한 사진측량을 위해서는 카메라 검정(camera calibration)을 통해 내부표정 요소를 정확히 구하는 것이 선행되어야 합니다. 디지털카메라가 보편화되면서 별도의 실내 검정 시설 없이 촬영 영상 자체로부터 내부표정을 함께 추정하는 자체검정 기법이 널리 쓰이게 되었습니다.
논문에서는 이렇게 쓰입니다
사용한 카메라의 고유한 특성 값들을 미리 측정했다는 뜻입니다.
같은 카메라로 여러 번 찍어도 내부 특성이 일정하게 유지되는지 확인했다는 의미입니다.
조금 더 깊게 보면
내부표정 요소에는 대표적으로 초점거리, 주점의 위치, 방사 및 접선 방향의 렌즈 왜곡계수가 포함됩니다. 이 값들은 별도의 카메라 검정 절차나, 최근에는 자체검정 방식의 다발조정법을 통해 다른 표정 요소와 함께 추정되기도 합니다. 렌즈 왜곡은 흔히 방사왜곡(중심에서 멀어질수록 커지는 왜곡)과 접선왜곡(렌즈와 센서의 미세한 비정렬로 생기는 왜곡)으로 나뉘며, 각각 다항식 계수로 모델링해 보정합니다. 디지털 카메라에서는 필름 시대의 지표(fiducial mark) 대신 센서 좌표계가 기준으로 쓰입니다. 내부표정은 사진좌표계와 카메라의 실제 광학계 사이의 관계를 초점거리·주점위치·렌즈왜곡 등 카메라 검정 파라미터로 복원하는 과정으로, 이후 외부표정을 구하기 위한 선행 단계입니다.
주의할 점
내부표정은 외부표정(카메라의 위치·자세)과는 별개의 개념이므로 혼동해서는 안 되며, 같은 카메라라도 초점 거리를 바꾸거나 시간이 지나면 내부표정 값이 달라질 수 있습니다.
값싼 소비자용 카메라는 초점거리나 렌즈 왜곡이 촬영마다 미세하게 달라질 수 있어, 전문 측량용 카메라와 달리 매 임무마다 자체검정을 함께 수행하는 것이 일반적입니다.