KR100418345B1 - 3차원 목표영상 위치추적 방식의 지역방어 시스템 및 그 방법 - Google Patents

3차원 목표영상 위치추적 방식의 지역방어 시스템 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 2개 이상의 카메라에 의한 영상 정보의 분석을 통하여 목표물의 위치를 정확하게 제공함으로써, 종래 기술의 레이더 시스템 이상의 정확도를 제공할 수 있고, 레이더 시스템의 파괴 시에 레이더 시스템을 대치하거나 또는 레이더 시스템을 보조하여 사용하는 것이 가능하고, 간편하고, 저가이며, 이동 상황 및 야전에서의 신속하고도 즉각적인 설치 및 운용이 가능하도록 하는 3차원 목표영상 위치추적 방식의 지역방어 시스템을 제공하기 위한 것이다.

Description

3차원 목표영상 위치추적 방식의 지역방어 시스템 및 그 방법{SYSTEM AND METHOD WHICH HAVE 3-DIMENSIONAL POSITION TRACKING STYLE OF TARGET IMAGE}
본 발명은 일정 지역을 적의 공격으로부터 방어하기 위한 지역 방어 시스템에 관한 것이며, 더욱 상세하게는, 종래의 레이더 시스템에 의한 지역 방어 시스템을 대치 또는 보조할 수 있는 간편하고, 저가이며, 이동 상황 및 야전에서의 신속하고도 즉각적인 설치 및 운용이 가능하도록 하는 새로운 지역 방어 시스템을 제공하기 위한 것이다.대공 방어 및 해안 경비 시스템에서는 주로 레이더 시스템이 사용되어 왔다. 이러한 시스템은 감시하고자 하는 영역의 3차원 공간에 강력한 전자파를 빔의 형태로 주기적인 시간 구간 동안 일정 주파수로 방사하고, 목표물에 반사되어 돌아오는 반사파를 수신하여 증폭하고 전자적 신호처리 기술 등을 사용하여 처리하여, 반사되어 돌아오기까지의 시간분석과 반사파의 주파수분석을 통하여 움직이는 물체의 위치와 움직임 등을 알아내고, 목표물의 예상 위치를 향해 방어 무기 시스템을 사용하여 적이라 판단되는 목표물을 격퇴시키는 시스템이다. 세계대전에 본격적으로 사용된 위와 같은 레이더 시스템은 1950년대 이전부터 사용되어 현재까지 꾸준한 기술발전이 이루어져 있다. 그러나 전투개시 시점에 적의 최초 파괴 목표는 레이더 시스템이기 때문에 집중 공격에 의하여 조기에 파괴되거나, 이에 전자적으로 교란을 가하면 이러한 레이더 시스템은 무용지물이 되어버린다. 이러한 상황에서는 목표물에 대한 방어는 결국 육안에 의존할 수 밖에 없게 되는 실정이다. 또한, 종래의 레이더 시스템은 이동이 곤란하여 시시 각각으로 변화하여 가는 야전 상황에서 중점적으로 방어하고자 하는 지역이 전세의 변화에 따라 그때 그때 달라지는 경우 그에 맞추어 즉각적으로 대처하기가 어려운 문제점을 갖고 있었다.
본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 2 개 이상의 카메라에 의한 영상 정보의 분석을 통하여 목표물의 위치를 정확하게 제공함으로써, 종래 기술의 레이더 시스템 이상의 정확도를 제공할 수 있고, 레이더 시스템의 파괴 시에 레이더 시스템을 대치하거나 또는 레이더 시스템을 보조하여 사용하는 것이 가능하고, 간편하고, 저가이며, 이동 상황 및 야전에서의 신속하고도 즉각적인 설치 및 운용이 가능하도록 하는 3차원 목표영상 위치추적 방식의 지역방어 시스템을 제공하기 위한 것이다.본 발명의 지역 방어 시스템을 레이더 시스템과 병행하여 사용할 경우, 목표물의 모습을 카메라를 통해서 시각적으로 정확하게 볼 수 있으며 감시 및 대응 전과정에 대한 기록을 영상 정보로써 보존할 수도 있다.본 발명의 지역 방어 시스템은, 디지털 영상 저장 시스템, 3차원 상에서의 목표영상 위치 추적 알고리즘, 자동화된 방어 무기 시스템, GPS 수신기(이의 사용이 불가할 경우 임의 좌표화를 통한 상대 좌표를 구하도록 하는 방식의 시스템 작동도 가능) 및 레이저 시스템을 병행한 위치추적 카메라 시스템 등을 사용하여, 광범위한 지역에서 지정된 목표물의 위치추적을 행하여, 2대 이상의 카메라에 잡힌 공통의 목표영상의 위치를 자동 또는 수동으로 추적하여 이러한 목표물의 정보를 미사일, 발칸포, 스팅어, 소총 등의 방어 무기 사이트에 제공함으로써 신속 정확하게 대응하도록 할 수 있다.본 발명은, 예를 들어, 10km 정도의 광범위한 지역을 카메라로 감시하고 있다가 감시 영역 내의 움직임이 포착되면 움직이는 목표영상을 2대 이상의 카메라가 자동으로 추적하여 저장된 카메라의 팬/틸트 각도를 분석하여 초기 목표영상의 위치를 파악하고, 일정시간이 지난 후에 다시 한번 같은 과정을 반복하여 목표영상의 다음 위치를 파악하면 화면에 잡힌 목표영상의 움직임을 예측할 수 있게 된다. 이러한 목표물의 위치 및 움직임에 관한 정보를 방어 무기 사이트로 제공하고, 방어 무기 사이트에서 추적된 목표영상의 위치를 향하여 미사일, 발칸포, 스팅어, 소총 등을 발사하여 목표물을 격퇴시킨다. 카메라가 설치되는 사이트는 한 위치에 고정하는 방식이거나 또는 필요에 의해 이동을 해야 하는 경우 소규모의 정밀 시스템으로 구현하여 기동성을 부여할 수 도 있다.이때, 데이터의 획득 및 처리를 하는 중앙 통제 사이트의 기능은 제1 카메라 사이트에 구비되어 있는 시스템 내에 일체로 구현이 가능하여, 2대 이상의 카메라 사이트만 있으면 별도의 중앙 통제 사이트를 두지 않아도 언제 어디서나 본 발명의 시스템을 운영할 수 있어 신속한 장치의 가동이 가능하다. 또한 카메라 사이트의 좌표를 상수화시킬 때, 시스템에 GPS 수신기를 내장하여 이를 통하여 자동으로 좌표를 인식하는 방식인 자동좌표 상수화 방식을 사용할 경우, 곧바로 목표영상 위치의 추적 및 방어 무기 시스템 가동이 가능하게 된다. 만일, GPS 등의 시스템이 교란되어 좌표의 수신이 불가능할 때, 수동 조작에 의해 제1 카메라의 위치를 좌표의 원점으로 설정하면, 제2 카메라 사이트 위치까지의 직선을 좌표의 한 축으로 설정하고, 이미 알고 있는 카메라 사이트 간의 거리를 입력하여 제1 카메라 및 제2 카메라의 위치에 대한 목표 영상의 상대 좌표 값을 인식하도록 목표영상을 추적하는 알고리즘을 실행시켜, 자동화된 방어 무기 시스템에 목표물의 예측 위치를 제공하여 이를 정확하게 조준하는 것이 가능하도록 하고, 목표물에 대한 신속하고 정확한 대응을 가능하도록 한다.
도 1은 본 발명 시스템의 개략도.
도 2는 본 발명에서 사용하는 목표영상 위치추적의 기본 개념도.
도 3은 본 발명에서 사용하는 2대 이상의 카메라를 목표영상 위치추적에 사용하는 기본 개념도.
도 4는 본 발명 시스템의 3차원 목표영상 위치추적도.
도 5는 본 발명 시스템의 구성도.
도 6은 본 발명의 3차원 목표영상 위치추적 실행 및 목표물에 대한 방어 실행 흐름도.
1: 제1 카메라사이트
2: 제2 카메라사이트
3: 목표물
301: 시간 t동안 이동한 목표물
302: 예상위치의 목표물
4: 중앙통제사이트
5: 미사일, 발칸포, 스팅어, 소총 등의 방어무기사이트
6: 목표영상, 목표물의 위치정보, 제어정보 등을 유무선으로 전송하는 통신망
601: 제1 카메라사이트와 중앙통제사이트간의 유무선 통신망
602: 제2 카메라사이트와 중앙통제사이트간의 유무선 통신망
603: 방어무기사이트와 중앙통제사이트간의 유무선 통신망
7: 좌표
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 한 측면에 의한 지역 방어 시스템은:1. (1) 소정 목표물을 향하도록 팬/틸트 위치 변경이 가능한 카메라와, (2) 상기 카메라의 영상을 확대/축소하는 것이 가능하도록 하는 줌잉(zooming)부와, (3) 상기 카메라의 중심부가 소정 목표물을 향하고 있을 때 상기 카메라의 팬/틸트 위치를 검출하는 팬/틸트 검출부와, (4) 상기 카메라의 위치를 인식하기 위한 GPS 부를 각각 구비하며, 서로 이격된 위치에 설치되는 적어도 2 이상의 카메라 사이트; 및2. (1) 상기 각각의 카메라로부터 제공되는 영상 데이터를 획득하는 영상 획득부와, (2) 상기 영상 데이터를 디지털 데이터로 변환하는 변환부와, (3) 상기 획득된 영상을 표시하여 사용자가 목표물을 지정할 수 있도록 하고 지정된 목표물의 영상을 표시하는 디스플레이부와, (4) 상기 지정된 목표물을 상기 카메라가 자동 또는 수동으로 추적하도록 하는 위치 추적부와, (5) 상기 영상 데이터를 저장 가능한 메모리부와, (6) 상기 영상을 포착하도록 상기 카메라의 위치를 제어하고 상기 각각의 GPS 부에 의하여 감지된 상기 카메라 사이트들 각각의 좌표 및 상기 각각의 카메라가 목표물을 향하고 있을 때의 상기 팬/틸트 검출부로부터 출력되는 상기 각각의 카메라의 팬/틸트 데이터를 입력받아 상기 목표물의 좌표를 연산하는 중앙처리부와, (7) 상기 목표물의 위치 정보 및 제어 정보를 유무선의 기간망, 근거리/원거리 통신망 (LAN/WAN), 공중망, 인터넷 등의 네트워크를 통하여 출력하기 위한 네트워크 접속부를 포함하는 중앙 통제 사이트를 포함하는 3차원 목표 영상 위치 추적 방식의 지역 방어 시스템이다.본 발명의 다른 한 측면에 의한 지역 방어 시스템은:1. (1) 소정 목표물을 향하도록 팬/틸트 위치 변경이 가능한 카메라와, (2) 상기 카메라의 영상을 확대/축소하는 것이 가능하도록 하는 줌잉(zooming)부와, (3) 상기 카메라의 중심부가 소정 목표물을 향하고 있을 때 상기 카메라의 팬/틸트 위치를 검출하는 팬/틸트 검출부를 각각 구비하며, 서로 이격된 위치에 설치되는 적어도 2 이상의 카메라 사이트; 및2. (1) 상기 각각의 카메라로부터 제공되는 영상 데이터를 획득하는 영상 획득부와, (2) 상기 영상 데이터를 디지털 데이터로 변환하는 변환부와, (3) 상기 획득된 영상을 표시하여 사용자가 목표물을 지정할 수 있도록 하고 지정된 목표물의 영상을 표시하는 디스플레이부와, (4) 상기 지정된 목표물을 상기 카메라가 자동 또는 수동으로 추적하도록 하는 위치 추적부와, (5) 상기 영상 데이터를 저장 가능한 메모리부와, (6) 상기 영상을 포착하도록 상기 카메라의 위치를 제어하고 미리 알고 있는 상기 카메라 사이트들 각각의 좌표 및 상기 각각의 카메라가 목표물을 향하고 있을 때의 상기 팬/틸트 검출부로부터 출력되는 상기 각각의 카메라의 팬/틸트 데이터를 입력받아 상기 목표물의 좌표를 연산하는 중앙처리부와, (7) 상기 목표물의 위치 정보 및 제어 정보를 유무선의 기간망, 근거리/원거리 통신망 (LAN/WAN), 공중망, 인터넷 등의 네트워크를 통하여 출력하기 위한 네트워크 접속부를 포함하는 중앙 통제 사이트를 포함하는 3차원 목표 영상 위치 추적 방식의 지역 방어 시스템이다.본 발명의 또 다른 한 측면에 의한 지역 방어 시스템은:1. (1) 소정 목표물을 향하도록 팬/틸트 위치 변경이 가능한 카메라와, (2) 상기 카메라의 영상을 확대/축소하는 것이 가능하도록 하는 줌잉(zooming)부와, (3) 상기 카메라의 중심부가 소정 목표물을 향하고 있을 때 상기 카메라의 팬/틸트 위치를 검출하는 팬/틸트 검출부를 각각 구비하며, 서로 이격된 위치에 설치되는 적어도 2 이상의 카메라 사이트; 및2. (1) 상기 각각의 카메라로부터 제공되는 영상 데이터를 획득하는 영상 획득부와, (2) 상기 영상 데이터를 디지털 데이터로 변환하는 변환부와, (3) 상기 획득된 영상을 표시하여 사용자가 목표물을 지정할 수 있도록 하고 지정된 목표물의 영상을 표시하는 디스플레이부와, (4) 상기 지정된 목표물을 상기 카메라가 자동 또는 수동으로 추적하도록 하는 위치 추적부와, (5) 상기 영상 데이터를 저장 가능한 메모리부와, (6) 상기 영상을 포착하도록 상기 카메라의 위치를 제어하고, 상기 카메라 사이트들 중 하나의 위치를 원점으로 설정하고, 미리 측정된 다른 카메라 사이트까지의 거리 및 상기 각각의 카메라가 목표물을 향하고 있을 때의 상기 팬/틸트 검출부로부터 출력되는 상기 각각의 카메라의 팬/틸트 데이터를 입력받아 상기 카메라 사이트를 중심으로 한 상기 목표물의 상대 좌표를 연산하는 중앙처리부와, (7) 상기 목표물의 위치 정보 및 제어 정보를 유무선의 기간망, 근거리/원거리 통신망 (LAN/WAN), 공중망, 인터넷 등의 네트워크를 통하여 출력하기 위한 네트워크 접속부를 포함하는 중앙 통제 사이트를 포함하는 3차원 목표 영상 위치 추적 방식의 지역 방어 시스템이다.바람직하게는, 상기 중앙 통제 사이트는 상기 2 이상의 카메라 사이트 중 어느 하나에 일체로 구현되어 있는 것일 수 있다.또한 바람직하게는, 상기 지역 방어 시스템은, 상기 목표물의 위치 정보 및 제어 정보를 상기 네트워크를 통하여 입력받고, 상기 입력된 위치 정보 및 제어 정보를 이용하여, 미사일, 발칸포, 스팅어, 소총 등 방어 무기를 제어하여 상기 목표물을 요격할 수 있도록 하는 방어 무기 사이트를 더 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 또 다른 한 측면에 따른 상술한 지역 방어 시스템을 사용한 지역 방어 방법은: 각 카메라 사이트의 좌표를 GPS수신기에 의해 자동으로 인식하여 이를 상수화하는 단계; 사용자가 상기 카메라에 인식된 영상을 통하여 목표물의 영상을 수동 지정하거나, 상기 인식된 영상 중에서 미리 설정된 프로그램에 의해 자동으로 목표물의 영상을 지정하는 단계; 및 상기 지정된 목표물을 수동 또는 자동에 의하여 카메라가 추적하도록 하고, 각각의 카메라의 팬/틸트 값을 얻어, 상기 중앙 통제 사이트에서 상기 지정된 목표물의 위치를 연산하고, 2 이상의 서로 다른 시점에서의 상기 목표물의 위치를 비교하여 상기 목표물의 예상 궤도를 구하는 단계를 포함한다.본 발명의 또 다른 한 측면에 따른 상술한 지역 방어 시스템을 사용한 지역 방어 방법은: 미리 알고 있는 각 카메라 사이트의 좌표를 입력하여 이를 상수화하는 단계; 사용자가 상기 카메라에 인식된 영상을 통하여 목표물의 영상을 수동 지정하거나, 상기 인식된 영상 중에서 미리 설정된 프로그램에 의해 자동으로 목표물의 영상을 지정하는 단계; 및 상기 지정된 목표물을 수동 또는 자동에 의하여 카메라가 추적하도록 하고, 각각의 카메라의 팬/틸트 값을 얻어, 상기 중앙 통제 사이트에서 상기 지정된 목표물의 위치를 연산하고, 2 이상의 서로 다른 시점에서의 상기 목표물의 위치를 비교하여 상기 목표물의 예상 궤도를 구하는 단계를 포함한다.본 발명의 또 다른 측면에 따른 상술한 지역 방어 시스템을 사용한 지역 방어 방법은: 미리 알고 있는 각 카메라 사이트 간의 거리를 입력하여 이를 상수화하는 단계; 사용자가 상기 카메라에 인식된 영상을 통하여 목표물의 영상을 수동 지정하거나, 상기 인식된 영상 중에서 미리 설정된 프로그램에 의해 자동으로 목표물의 영상을 지정하는 단계; 및 상기 지정된 목표물을 수동 또는 자동에 의하여 카메라가 추적하도록 하고, 각각의 카메라의 팬/틸트 값을 얻어, 상기 중앙 통제 사이트에서 상기 지정된 목표물의 위치를 연산하고, 2 이상의 서로 다른 시점에서의 상기 목표물의 위치를 비교하여 상기 목표물의 예상 궤도를 구하는 단계를 포함한다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예의 구성 및 작용을 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명 시스템의 개략도로서, 감시하고자 하는 영역에 움직임이 있는 목표물 A(3)가 10km 정도의 광범위한 영역 내에서 감지되면, 카메라사이트 C1(1) 및 C2(2)는 동시에 같은 목표물(3)을 잡고, 미리 알고 있는 두 카메라간의 거리 D와 카메라가 각각 목표영상을 화면에 잡기 위해서 움직인 팬/틸트의 각도 S 및 T를 이용하여 목표영상(4)의 정확한 위치인 좌표 (xa,ya,za)를 연산하여 이를 저장하여 두고, 계속해서 자동 또는 수동으로 목표영상을 추적하여 일정 시간 t가 지난 뒤에 같은 방법으로, 이전에 목표영상 A의 위치를 알아내는 과정에서 사용했던 계산 파라미터들 D, C1, C2와 변경된 위치의 각각의 카메라에서 얻어진 팬/틸트 값인 S', T'를 이용하여 계산 알고리즘을 행하면 목표물 B(301)의 목표영상(4)에 대한 변경된 시점의 정확한 위치인 좌표 (xb,yb,zb)를 알아낼 수 있다. 이렇게 계산된 데이터를 이용하면 목표영상이 A에서 B로 이동하는 속도 V(t)를 계산해 낼 수 있으며 계산된 데이터를 이용하여 예상위치의 목표물(302)이 일정시간 후에 어디로 움직일 것인지를 추정할 수 있다. 추정된 위치(x,y,z)와 목표물에 대한 영상정보를 유무선망(6)을 이용하여 전송하여 그에 연계된 미사일, 발칸포, 스팅어, 소총 등 방어무기사이트(5)와 중앙통제사이트(4)에 제공하면 중앙통제사이트에서는 방어시스템을 가동하여 적이라 판단되는 목표물을 격퇴시킨다.
도 2는 본 발명에서 사용하는 목표영상 위치추적의 기본 개념도로서, 목표영상의 위치를 추적하기 위해서는 삼각구도법 중에서 상수의 한 변과 그 변의 양쪽 끝의 각을 알고 있을 때 구성되는 삼각형 구성방법을 사용한다. 두 대의 카메라(101, 201)간의 거리 D는 두 대의 카메라의 위치가 (x1,y1)과 (x2,y2)인 상수의 좌표로 알려져 있으므로 두 지점간의 거리 계산법에 의해 상수화할 수 있다. (x1,y1), (x2,y2), (x,y)는 위와 같은 방법으로 구성된 삼각형의 각 꼭짓점이 된다. 그러므로 목표물의 위치를 계산 알고리즘을 사용하여 정확히 계산해 낸다. 카메라들의 좌표, 카메라간의 거리, 각도 등 (x1,y1), (x2,y2), D, K, G, H는 상수로서 계산을 위해 입력된다. 목표물(303)의 위치는 좌표 (x,y)로 표시된다. 목표물의 좌표를 추적해 내는 수식은 목표물에 대한 위의 상수들을 이용하여 다음과 같이 표시할 수 있다.
x = x1 + P × cos(G + K)
y = y1 + P × sin(G + K)
P2= D2× {(tanH ÷ (tanG+tanH))2+ (tanGtanH ÷ (tanG + tanH))2}
기준지점 (x0,y0)에 위치한 디지털영상처리장치(401)에서 위치추적 결과값이 처리되고 저장되어 그 값은 영상압축 알고리즘 등을 사용하여 저장, 전송 및 디스플레이되어 사용자로 하여금 목표물의 위치를 정확하게 알아 볼 수 있도록 한다.
도 3은 본 발명에서 사용하는 2대 이상의 카메라를 목표영상 위치추적에 사용하는 경우의 기본 개념도로서, 제1 감시카메라(101) 및 제2 감시카메라(201) 이외에 여러 대의 감시카메라(202, 203)가 존재할 시 목표물(303)에 대해 삼각구도법을 적용하여 보다 많은 위치추적 계산을 할 수 있도록 많은 삼각형들이 형성되어 훨씬 정밀한 위치추적을 행할 수 있다. 감시카메라가 3대일 경우, 3개의 삼각형이 형성되어 상술한 2대의 감시카메라일 경우의 1개 삼각형에 비하여 3배로 많은 삼각형이 형성되므로 목표물의 위치추적에 정밀도를 높일 수 있게 된다.
도 4는 본 발명의 한 실시예에서의 3차원 목표영상 위치추적 과정을 도시한 도면으로서, 삼각구도법 기본식으로부터 카메라들(1, 2), 카메라간의 거리(D), 목표물(3)과 카메라간의 각도들을 나타내는 C1, C2, D, Ea, Fa, Ga, Ha 등과 좌표(7)상에서 카메라와 삼각형을 이루는 꼭짓점과의 거리 m, n 등을 구하여 목표물 A의 정확한 위치좌표 (xa,ya,za)를 다음식에 의해 구한다.
xa = x1 + (D × tanFa ÷ (tanEa + tanFa))
ya = y1 + (D × (tanEa × tanFa) ÷ (tanEa + tanFa))
za = z1 + (m × tanGa) = z1 + (n × tanHa)
m2= xa2+ ya2
n2= (xa - D)2+ ya2
같은 방법으로 A에서 B로 이동한 목표물(301)에 대해서 정확한 B의 위치좌표(xb,yb,zb)를 추적해 내어 목표물이 일정시간 t 동안에 A에서 B로 이동할때 V(t)를 다음과 같이 알아낼 수 있다.
[vectorV(t)] = [vectorB(t2)] - [vectorA(t1)]
t = t2 - t1
위의 식들을 바탕으로 다른 일정시간 후에 목표물이 B에서 이동할 위치를 추정해낼 수 있다. 이러한 위치 정보를 이용하여 그 물체의 정체가 적이라 판단되는 목표물이라면 연계된 방어시스템을 이용하여 격퇴할 수 있다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 시스템의 구성도로서, 시스템 구성요소는 감시하고자 하는 영역내에 GPS수신기 및 레이저장비(101)를 구비한 2곳 이상의 카메라사이트(1, 2), 그 중 주된 카메라사이트인 C1(1)과 연계되는 중앙통제사이트(4) 및 미사일, 발칸포, 스팅어, 소총 등의 방어무기사이트(5), 또한 목표영상을 잡아내기 위한 보조 카메라사이트 C2(2) 및 유무선통신을 행할 수 있도록 하는 통신망장비(601, 602), 목표물의 위치를 추적하기 위해 수집된 정보를 디지털로 처리할 수 있는 중앙통제사이트의 각 구성요소(401, 402, 403, 404, 405), 영상취득 및 처리된 목표물에 대한 데이터를 영상정보와 함께 중앙통제사이트에 전송하기 위해 접속하는 유무선망(603), 카메라의 위치정보 및 시스템 제어정보 등을 수동으로 입력할 수 있도록 하는 입력장치(407), 목표물의 영상을 표시하거나 각종 정보의 표시를 할 수 있는 디스플레이 장치(406) 등이다.
도 6은 본 발명의 3차원 목표영상 위치추적 실행 및 목표물에 대한 방어 실행 흐름도로서, 제3 이상의 카메라를 사용하면 목표영상의 위치를 보다 많은 삼각형을 사용하여 삼각구도법을 적용함으로써 더욱 정밀한 위치추적이 가능하게 된다. 즉, 감시카메라가 3대 이상일 때에는 목표영상의 위치를 파악하는데 있어서 2대일 때보다 최소 3배 이상의 정밀도를 가질 수 있으므로, 보다 정확한 시스템을 구성하기 위해서는 다수의 카메라를 설치하는 것이 바람직하다. 또한, 감시카메라의 위치를 수동으로 입력할 수도 있게 하여 GPS 등의 전자 시스템이 교란되었을 때에도 사용할 수 있게 한다. 목표영상의 위치추적은 목표영상지정이 완료되었을 때, 항상 실행되고 있으며 목표물의 예상궤도 정보도 방어무기시스템을 가동하기 전에 취득하고 있어야 한다.또한, 상기 실시예와 도면은 발명의 내용을 상세히 설명하기 위한 목적일 뿐, 발명의 기술적 사상의 범위를 한정하고자 하는 목적이 아니며, 이상에서 설명한 본 발명은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 상기 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것은 아님은 물론이며, 후술하는 청구범위뿐만이 아니라 청구범위와 균등 범위를 포함하여 판단되어야 한다.
본 발명으로 인하여 기존의 레이더시스템이 교란을 당하여 사용할 수 없게된 경우에 이를 대치하거나 또는 레이더시스템을 보조하여 그와 병행하여 사용하게 될 때, 육안에 의존하는 대신에 목표물의 모습을 카메라를 통해서 정확하게 볼 수 있으며 감시 및 목표물에 대한 대응과정을 저장하여 차후의 상황에 대처할 수도 있다. 또한, 디지털영상저장시스템, 3차원상에서 목표영상 위치추적 알고리즘, 자동화된 방어무기시스템, GPS수신기 및 레이저시스템을 병행한 위치추적 카메라 시스템을 사용하여, 일정 범위 내의 육안에서 확인할 수 있는 지역을 감시하여 2대 이상의 카메라에 잡힌 공통의 목표영상 위치를 자동 또는 수동으로 추적함으로써 방어해야 할 지역의 적이라 판단되는 목표물에 대하여, 미사일, 발칸포, 스팅어, 소총 등의 방어무기사이트와 연계하여 신속 정확하게 대응할 수 있는 시스템을 제공함으로써, 급변하는 전세에 발맞추어 보다 간편하고 신속하며 야전에서의 이동이 자유로운 지역 방어 시스템의 구축 및 운용이 가능하도록 할 수 있다.

Claims (8)

  1. 지역 방어 시스템에 있어서,
    1. (1) 소정 목표물을 향하도록 팬/틸트 위치 변경이 가능한 카메라와, (2) 상기 카메라의 영상을 확대/축소하는 것이 가능하도록 하는 줌잉(zooming)부와, (3) 상기 카메라의 중심부가 소정 목표물을 향하고 있을 때 상기 카메라의 팬/틸트 위치를 검출하는 팬/틸트 검출부와, (4) 상기 카메라의 위치를 인식하기 위한 GPS 부를 각각 구비하며, 서로 이격된 위치에 설치되는 적어도 2 이상의 카메라 사이트; 및
    2. (1) 상기 각각의 카메라로부터 제공되는 영상 데이터를 획득하는 영상 획득부와, (2) 상기 영상 데이터를 디지털 데이터로 변환하는 변환부와, (3) 상기 획득된 영상을 표시하여 사용자가 목표물을 지정할 수 있도록 하고 지정된 목표물의 영상을 표시하는 디스플레이부와, (4) 상기 지정된 목표물을 상기 카메라가 자동 또는 수동으로 추적하도록 하는 위치 추적부와, (5) 상기 영상 데이터를 저장 가능한 메모리부와, (6) 상기 영상을 포착하도록 상기 카메라의 위치를 제어하고 상기 각각의 GPS 부에 의하여 감지된 상기 카메라 사이트들 각각의 좌표 및 상기 각각의 카메라가 목표물을 향하고 있을 때의 상기 팬/틸트 검출부로부터 출력되는 상기 각각의 카메라의 팬/틸트 데이터를 입력받아 상기 목표물의 좌표를 연산하는 중앙처리부와, (7) 상기 목표물의 위치 정보 및 제어 정보를 유무선의 기간망, 근거리/원거리 통신망 (LAN/WAN), 공중망, 인터넷 등의 네트워크를 통하여 출력하기 위한 네트워크 접속부를 포함하는 중앙 통제 사이트
    를 포함하는 3차원 목표 영상 위치 추적 방식의 지역 방어 시스템.
  2. 지역 방어 시스템에 있어서,
    1. (1) 소정 목표물을 향하도록 팬/틸트 위치 변경이 가능한 카메라와, (2) 상기 카메라의 영상을 확대/축소하는 것이 가능하도록 하는 줌잉(zooming)부와, (3) 상기 카메라의 중심부가 소정 목표물을 향하고 있을 때 상기 카메라의 팬/틸트 위치를 검출하는 팬/틸트 검출부를 각각 구비하며, 서로 이격된 위치에 설치되는 적어도 2 이상의 카메라 사이트; 및
    2. (1) 상기 각각의 카메라로부터 제공되는 영상 데이터를 획득하는 영상 획득부와, (2) 상기 영상 데이터를 디지털 데이터로 변환하는 변환부와, (3) 상기 획득된 영상을 표시하여 사용자가 목표물을 지정할 수 있도록 하고 지정된 목표물의 영상을 표시하는 디스플레이부와, (4) 상기 지정된 목표물을 상기 카메라가 자동 또는 수동으로 추적하도록 하는 위치 추적부와, (5) 상기 영상 데이터를 저장 가능한 메모리부와, (6) 상기 영상을 포착하도록 상기 카메라의 위치를 제어하고 미리 알고 있는 상기 카메라 사이트들 각각의 좌표 및 상기 각각의 카메라가 목표물을 향하고 있을 때의 상기 팬/틸트 검출부로부터 출력되는 상기 각각의 카메라의 팬/틸트 데이터를 입력받아 상기 목표물의 좌표를 연산하는 중앙처리부와, (7) 상기 목표물의 위치 정보 및 제어 정보를 유무선의 기간망, 근거리/원거리 통신망 (LAN/WAN), 공중망, 인터넷 등의 네트워크를 통하여 출력하기 위한 네트워크 접속부를 포함하는 중앙 통제 사이트
    를 포함하는 3차원 목표 영상 위치 추적 방식의 지역 방어 시스템.
  3. 지역 방어 시스템에 있어서,
    1. (1) 소정 목표물을 향하도록 팬/틸트 위치 변경이 가능한 카메라와, (2) 상기 카메라의 영상을 확대/축소하는 것이 가능하도록 하는 줌잉(zooming)부와, (3) 상기 카메라의 중심부가 소정 목표물을 향하고 있을 때 상기 카메라의 팬/틸트 위치를 검출하는 팬/틸트 검출부를 각각 구비하며, 서로 이격된 위치에 설치되는 적어도 2 이상의 카메라 사이트; 및
    2. (1) 상기 각각의 카메라로부터 제공되는 영상 데이터를 획득하는 영상 획득부와, (2) 상기 영상 데이터를 디지털 데이터로 변환하는 변환부와, (3) 상기 획득된 영상을 표시하여 사용자가 목표물을 지정할 수 있도록 하고 지정된 목표물의 영상을 표시하는 디스플레이부와, (4) 상기 지정된 목표물을 상기 카메라가 자동 또는 수동으로 추적하도록 하는 위치 추적부와, (5) 상기 영상 데이터를 저장 가능한 메모리부와, (6) 상기 영상을 포착하도록 상기 카메라의 위치를 제어하고, 상기 카메라 사이트들 중 하나의 위치를 원점으로 설정하고, 미리 측정된 다른 카메라 사이트까지의 거리 및 상기 각각의 카메라가 목표물을 향하고 있을 때의 상기 팬/틸트 검출부로부터 출력되는 상기 각각의 카메라의 팬/틸트 데이터를 입력받아 상기 카메라 사이트를 중심으로 한 상기 목표물의 상대 좌표를 연산하는 중앙처리부와, (7) 상기 목표물의 위치 정보 및 제어 정보를 유무선의 기간망, 근거리/원거리 통신망 (LAN/WAN), 공중망, 인터넷 등의 네트워크를 통하여 출력하기 위한 네트워크 접속부를 포함하는 중앙 통제 사이트
    를 포함하는 3차원 목표 영상 위치 추적 방식의 지역 방어 시스템.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항의 어느 한 항에 있어서,
    상기 중앙 통제 사이트는 상기 2 이상의 카메라 사이트 중 어느 하나에 일체로 구현되어 있는 것을 특징으로 하는
    3차원 목표 영상 위치 추적 방식의 지역 방어 시스템.
  5. 제 1 항 내지 제 3 항의 어느 한 항에 있어서,
    상기 목표물의 위치 정보 및 제어 정보를 상기 네트워크를 통하여 입력받고, 상기 입력된 위치 정보 및 제어 정보를 이용하여, 미사일, 발칸포, 스팅어, 소총 등 방어 무기를 제어하여 상기 목표물을 요격할 수 있도록 하는 방어 무기 사이트를 더 포함하는
    3차원 목표 영상 위치 추적 방식의 지역 방어 시스템.
  6. 제 1 항의 지역 방어 시스템을 사용한 지역 방어 방법에 있어서,
    각 카메라 사이트의 좌표를 GPS수신기에 의해 자동으로 인식하여 이를 상수화하는 단계;
    사용자가 상기 카메라에 인식된 영상을 통하여 목표물의 영상을 수동 지정하거나, 상기 인식된 영상 중에서 미리 설정된 프로그램에 의해 자동으로 목표물의 영상을 지정하는 단계; 및
    상기 지정된 목표물을 수동 또는 자동에 의하여 카메라가 추적하도록 하고, 각각의 카메라의 팬/틸트 값을 얻어, 상기 중앙 통제 사이트에서 상기 지정된 목표물의 위치를 연산하고, 2 이상의 서로 다른 시점에서의 상기 목표물의 위치를 비교하여 상기 목표물의 예상 궤도를 구하는 단계를 포함하는
    지역 방어 방법.
  7. 제 2 항의 지역 방어 시스템을 사용한 지역 방어 방법에 있어서,
    미리 알고 있는 각 카메라 사이트의 좌표를 입력하여 이를 상수화하는 단계;
    사용자가 상기 카메라에 인식된 영상을 통하여 목표물의 영상을 수동 지정하거나, 상기 인식된 영상 중에서 미리 설정된 프로그램에 의해 자동으로 목표물의 영상을 지정하는 단계; 및
    상기 지정된 목표물을 수동 또는 자동에 의하여 카메라가 추적하도록 하고, 각각의 카메라의 팬/틸트 값을 얻어, 상기 중앙 통제 사이트에서 상기 지정된 목표물의 위치를 연산하고, 2 이상의 서로 다른 시점에서의 상기 목표물의 위치를 비교하여 상기 목표물의 예상 궤도를 구하는 단계를 포함하는
    지역 방어 방법.
  8. 제 3 항의 지역 방어 시스템을 사용한 지역 방어 방법에 있어서,
    미리 알고 있는 각 카메라 사이트 간의 거리를 입력하여 이를 상수화하는 단계;
    사용자가 상기 카메라에 인식된 영상을 통하여 목표물의 영상을 수동 지정하거나, 상기 인식된 영상 중에서 미리 설정된 프로그램에 의해 자동으로 목표물의 영상을 지정하는 단계; 및
    상기 지정된 목표물을 수동 또는 자동에 의하여 카메라가 추적하도록 하고, 각각의 카메라의 팬/틸트 값을 얻어, 상기 중앙 통제 사이트에서 상기 지정된 목표물의 위치를 연산하고, 2 이상의 서로 다른 시점에서의 상기 목표물의 위치를 비교하여 상기 목표물의 예상 궤도를 구하는 단계를 포함하는
    지역 방어 방법.
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