KR101008972B1 - 투영왜곡을 개선한 항공사진 촬영 시스템 - Google Patents

투영왜곡을 개선한 항공사진 촬영 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 항공사진 촬영 시스템에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 투영왜곡을 줄여 항공사진의 정확도를 높일 수 있는 기술에 관한 것이다.
본 발명의 투영왜곡을 개선한 항공사진 촬영 시스템은 비행체에 설치되어 제1지역을 촬영하는 제1카메라; 상기 제1카메라와 일정 간격을 두고 설치되어 상기 제1지역과 이웃하는 적어도 하나의 제2지역을 촬영하는 적어도 하나의 제2카메라; 상기 제1카메라 및 제2카메라가 각각 투영왜곡이 최소화될 수 있는 기 설정된 광각으로 각각 상기 제1지역 및 제2지역을 촬영하여 기 설정된 크기의 사진을 얻을 수 있도록 상기 비행체의 고도 값을 결정하고 상기 제1지역 및 제2지역에 대한 사진의 간의 중첩지역이 기 설정된 범위 내에 존재하여 영상 접합 법에 의한 영상 접합이 가능하도록 상기 사진의 기 설정된 크기 값을 이용하여 비행체에서 상기 제1카메라 및 제2카메라 간의 간격 값을 결정하는 제어부; 및 상기 제1지역 및 제2지역에 전파를 각각 전송 및 수신하여 상기 제1지역 및 제2지역에 대한 비행체의 상대고도를 각각 측정하는 상대 고도 측정 장치를 포함하고, 상기 제어부는 상기 기 설정된 광각이 15°로 설정되도록 상기 비행체의 고도 값을 결정하고, 상기 중첩지역이 5% 내외로 존재하도록 상기 제1지역 및 제2지역 간의 간격 값을 결정하며, 상기 비행체의 상대고도를 이용하여 상기 비행체의 고도 값을 보정하고, 상기 제1카메라 및 제2카메라는 화소크기가 6㎛ 이하인 촬상 소자를 사용하는 것을 특징적 구성으로 한다.

Description

투영왜곡을 개선한 항공사진 촬영 시스템{A serial photographing system improving projection distortion}
본 발명은 항공사진 촬영 시 중심점에서 벗어난 건물들에서 발생하는 투영왜곡을 개선한 항공사진 촬영 시스템에 관한 것이다.
지구 표면의 지형지물의 상태를 기호나 문자를 사용하여 실제보다 축소해서 평면상에 나타낸 일반적인 지도와는 달리 디지털 항공사진은 지형지물의 실제 모습을 확인할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 정사 투영 방식으로 제작된 지도와 중심 투영 방식의 디지털 항공사진의 원리를 나타내는 구성도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 일반적인 지도의 경우 평면에 대하여 수직 방향으로 무한대의 거리로부터 투영하는(내려다보는) 평면 투영 방식을 이용하여 제작되고 일반적인 디지털 항공사진은 렌즈의 초점에 의한 한 점에서 퍼지는 중심 광선에 의하여 얻어지는 물체의 점과 선의 그림자를 얻는 중심 투영 방식을 이용하여 제작된다.
도 2는 비행체가 디지털 항공사진을 촬영하는 모습을 나타내는 측면 사시도이고, 도 3 및 도 4는 종래의 중심 투영 방식에 의한 정사영상을 여러 장 집성하여 제작한 정사모자이크영상의 예를 나타내는 사진이다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 디지털 항공사진은 렌즈의 중심점에서는 지도와 같이 정사의 형태 즉 건물의 전후좌우 벽면이 보이지 않고 평면만 보이는 상태가 되지만 중심점에서 멀어질수록 상이 바깥쪽으로 늘어나서 도 3과 같이 건물이 사방으로 눕거나 도 4와 같이 건물이 중심점(원부분)에서 동일한 방향으로 눕게 되어 특정 벽면만 보이게 되는 투영왜곡이 발생하는 문제점이 있다.
본 발명은 투영왜곡을 줄여 항공사진의 정확도를 높일 수 있는 항공사진 촬영 시스템을 제공하고자 한다.
본 발명의 투영왜곡을 개선한 항공사진 촬영 시스템은 비행체에 설치되어 제1지역을 촬영하는 제1카메라; 상기 제1카메라와 일정 간격을 두고 설치되어 상기 제1지역과 이웃하는 적어도 하나의 제2지역을 촬영하는 적어도 하나의 제2카메라; 상기 제1카메라 및 제2카메라가 각각 투영왜곡이 최소화될 수 있는 기 설정된 광각으로 각각 상기 제1지역 및 제2지역을 촬영하여 기 설정된 크기의 사진을 얻을 수 있도록 상기 비행체의 고도 값을 결정하고 상기 제1지역 및 제2지역에 대한 사진의 간의 중첩지역이 기 설정된 범위 내에 존재하여 영상 접합 법에 의한 영상 접합이 가능하도록 상기 사진의 기 설정된 크기 값을 이용하여 비행체에서 상기 제1카메라 및 제2카메라 간의 간격 값을 결정하는 제어부; 및 상기 제1지역 및 제2지역에 전파를 각각 전송 및 수신하여 상기 제1지역 및 제2지역에 대한 비행체의 상대고도를 각각 측정하는 상대 고도 측정 장치를 포함하고, 상기 제어부는 상기 기 설정된 광각이 15°로 설정되도록 상기 비행체의 고도 값을 결정하고, 상기 중첩지역이 5% 내외로 존재하도록 상기 제1지역 및 제2지역 간의 간격 값을 결정하며, 상기 비행체의 상대고도를 이용하여 상기 비행체의 고도 값을 보정하고, 상기 제1카메라 및 제2카메라는 화소크기가 6㎛ 이하인 촬상 소자를 사용하는 것을 특징적 구성으로 한다.
한편 본 발명의 상기 제어부는 상기 제1지역 및 제2지역의 높낮이가 서로 상이하면 상기 비행체에서 제1카메라가 설치된 부분과 제2카메라가 설치된 부분의 높낮이를 상기 제1지역 및 제2지역의 높낮이에 맞게 조절함으로써 상기 제1지역 및 제1카메라 간과제2지역 및 제2카메라 간의 상대고도를 서로 동일하게 유지시키는 상기 비행체의 좌우회전 값을 생성한다.
본 발명의 투영왜곡을 개선한 항공사진 촬영 시스템은 사진 크기는 라지 포맷이면서도 투영왜곡이 작고 해상도가 높은 항공사진을 촬영할 수 있다는 효과를 제공한다. 또한 본 발명의 투영왜곡을 개선한 항공사진 촬영 시스템은 높낮이가 상이한 지역이라도 상기 지역에 대한 비행체의 상대고도를 감안하여 카메라가 설치된 비행체의 고도를 조절하며 항공사진을 촬영하여 항공사진들의 해상도의 편차를 최소화시킬 수 있다는 효과를 제공한다. 또한 본 발명의 투영왜곡을 개선한 항공사진 촬영 시스템은 항공사진간의 중첩지역의 너비를 카메라들의 간격을 통해 조절하여 영상 중첩 법에 따라 필요한 최소한의 중첩지역만을 유지시킬 수 있어서 항공사진의 촬영횟수를 최소화할 수 있다는 효과를 제공한다.
도 1은 정사 투영 방식으로 제작된 지도와 중심 투영 방식의 디지털 항공사진의 원리를 나타내는 구성도.
도 2는 비행체가 디지털 항공사진을 촬영하는 모습을 나타내는 측면 사시도.
도 3 및 도 4는 종래의 중심 투영 방식에 의한 정사영상을 여러 장 집성하여 제작한 정사모자이크영상의 예를 나타내는 사진.
도 5는 본 발명의 투영왜곡을 개선한 항공사진 촬영 시스템의 구성을 나타내는 블록도.
도 6은 종래의 하나의 카메라를 이용하여 항공사진을 촬영하는 모습을 나타내는 구성도.
도 7은 본 발명의 복수개의 카메라를 이용하여 항공사진을 촬영하는 모습을 나타내는 구성도.
도 8은 본 발명의 복수개의 카메라를 이용하여 항공사진을 촬영할 때 제1지역에 대한 사진 및 제2지역에 대한 사진 간에 중첩지역이 나타나는 모습을 나타내는 구성도.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명한다.
도 5는 본 발명의 투영왜곡을 개선한 항공사진 촬영 시스템(10)의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 투영왜곡을 개선한 항공사진 촬영 시스템(10)은 제1카메라(12), 제2카메라(14), 제어부(16), 상대 고도 측정 장치(18) 등을 포함한다.
제1카메라(12)는 비행체의 일 측의 날개 부분에 설치되고 상기 비행체가 비행하는 중에 일정 시간 간격으로 제1지역의 부분들을 촬영한다. 여기서 제1카메라(12)가 제1지역에 대한 투영왜곡을 줄이면서 라지 포맷(Large Format)의 사진을 찍을 수 있어야 사진의 품질을 높이면서 적은 개수의 사진을 촬영할 수 있어서 비용이 절감된다. 이에 제1카메라(12)가 제1지역에 대한 투영왜곡을 줄이기 위해서는 촬영 광각을 줄여야하고 촬영 광각을 줄이면서도 라지 포맷의 사진을 찍기 위해서는 비행체의 고도를 높여야한다. 여기서 비행체의 고도를 높일 경우 사진의 해상도가 떨어져 품질이 떨어지므로 화소의 크기를 줄여야 한다. 이를 위해 제1카메라(12)는 투영왜곡을 줄이기 위해 촬영 광각(화각)을 15°이내를 갖는 렌즈를 채용하고 화소크기가 6㎛ 이하인 촬상 소자를 사용하는 것이 바람직하다.
제2카메라(14)는 비행체의 타 측의 날개 부분에 설치되고 상기 제1카메라(12)와 동일한 카메라로 마련된다. 그리고 상기 제2카메라(14)는 상기 제1카메라(12)와 일정 간격을 두고 설치되어 상기 제1카메라(12)가 촬영하고 있는 제1지역과 이웃하는 적어도 하나의 제2지역의 부분들을 촬영한다.
도 6은 종래의 하나의 카메라를 이용하여 항공사진을 촬영하는 모습을 나타내는 구성도이고, 도 7은 본 발명의 복수개의 카메라를 이용하여 항공사진을 촬영하는 모습을 나타내는 구성도이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 종래에는 일반적으로 촬영 광각(화각)이 30° 내외의 렌즈를 이용하여 디지털 항공사진을 촬영하였다. 그러나 본 발명은 도 7에 도시된 바와 같이, 촬영 광각(화각)이 15° 이내인 렌즈를 복수 개 바람직하게는 2개를 배치하여 동일한 지역을 촬영하면서도 촬영 광각을 절반 이하로 줄여 촬영 광각에 따라 발생하는 투영왜곡을 최소화할 수 있다. 여기서 상기 제2카메라(14)는 한 개로 마련되어 제1카메라(12)가 촬영하고 있는 제1지역과 이웃한(예컨대 좌측) 하나의 제2지역을 동시에 촬영할 수 있고, 상기 제2카메라(14)가 복수개로 마련되어 제1지역과 이웃한 여러 개의 지역(전후좌우측 등)을 동시에 촬영할 수도 있다.
한편 도 7에 도시된 바와 같이, 제어부(16)는 상기 제1카메라(12) 및 제2카메라(14)의 촬영 동작을 제어하되, 상기 제1카메라(12) 및 제2카메라(14)가 각각 투영왜곡이 최소화될 수 있는 기 설정된 광각으로 상기 제1지역 및 제2지역을 촬영하여 기 설정된 크기의 사진을 얻을 수 있도록 상기 비행체의 고도 값을 결정한다. 여기서 상기 제어부(16)는 기 설정된 광각과 사진의 기 설정된 크기 값을 삼각함수로 연산하여 비행체의 고도 값을 결정한다. 여기서 상기 제어부(16)는 상기 기 설정된 광각이 15°로 설정되도록 상기 비행체의 고도 값을 결정하는 것이 바람직하다. 이렇게 상기 제어부(16)가 계산한 상기 비행체의 고도 값은 비행체의 운항 장치(20)로 전달되어 상기 비행체의 운항 장치(20)에서 상기 비행체의 고도 값을 이용하여 비행체를 운항할 수 있다.
도 8은 본 발명에서 복수개의 카메라를 이용하여 항공사진을 촬영할 때 제1지역에 대한 사진 및 제2지역에 대한 사진 간에 중첩지역이 나타나는 모습을 나타내는 구성도이다.
한편 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 제어부(16)는 상기 제1지역 및 제2지역에 대한 사진 간의 중첩지역이 기 설정된 범위 내에 존재하여 영상 접합 법에 의한 영상 접합이 가능하도록 상기 비행체에서 상기 제1카메라(12) 및 제2카메라(14) 간의 간격 값을 결정한다. 즉 사진 간의 중첩지역이 너무 크면 사진을 많이 촬영해야하고 사진 간의 중첩지역이 너무 작으면 영상 접합 법에 의한 영합 접합이 어렵다. 이에 상기 제어부(16)는 상기 영상 접합 법에 의해 중첩이 가능한 최소한의 중첩영역을 확보하기 위해 중첩지역이 5% 내외로 존재하도록 상기 제1지역 및 제2지역 간의 간격 값을 결정한다. 이를 위해 상기 제어부(16)는 제1지역에 대한 기 설정된 사진 크기의 값의 1/2의 크기의 제1값과 제2지역에 대한 기 설정된 사진 크기의 값의 1/2의 크기의 제2값에서 중첩지역의 기 설정된 범위에 해당하는 크기(비율)를 각각 감산하고 감산한 제1값 및 제2값의 합을 제1카메라(12) 및 제2카메라(14) 간의 간격 값으로 결정한다.
상대 고도 측정 장치(18)는 상기 제1지역 및 제2지역에 각각 전파를 보낸 후 각각 수신해 상기 제1지역 및 제2지역에 대한 비행체의 상대고도를 측정한다. 예를 들어 특정 지역의 고도가 해발고도보다 낮거나 높을 경우 비행체의 고도가 일정하더라도 특정 지역의 사진 해상도만 다른 지역과 대비하여 상이할 수 있다. 이에 상기 제어부(16)는 상기 비행체의 상대고도를 이용하여 상기 비행체의 고도 값을 보정하여 제1카메라(12) 및 제2카메라(14)가 촬영하는 사진들의 해상도를 일정하게 조절할 수 있다.
한편 상기 제1지역이 상기 제2지역보다 고도가 낮거나 높을 경우 상기 제1지역 및 상기 제2지역 간에 고도차가 발생할 수 있다. 이에 비행체가 수평으로 운항하고 있다면 상기 비행체가 상기 측정한 비행체의 상대고도로 운항한다고 하더라도 상기 제1지역 및 제2지역에 대한 사진 해상도가 서로 상이할 수 있다. 이에 상기 제어부(16)는 고도가 상이한 제1지역 및 제1카메라(12)와 제2지역 및 제2카메라(14) 간의 상대고도를 서로 동일하게 하기 위해서 상기 제1지역 및 제2지역의 고도의 차이에 따른 비행체의 날개의 좌우회전 값을 계산할 수 있다. 즉 상기 제1지역 및 제2지역 중 고도가 낮은 지역을 촬영하고 있는 제1카메라(12)가 설치된 비행체의 오른쪽 날개 부분을 하강시키고 제1지역 및 제2지역 중 고도가 높은 지역을 촬영하고 있는 제2카메라(14)가 설치된 비행체의 왼쪽 날개 부분을 상승시켜 제1지역 및 제1카메라(12)와, 제2지역 및 제2카메라(14) 간의 상대고도를 동일하게 한다. 상기 제어부(16)는 계산한 상기 비행체의 좌우회전 값을 상기 비행체의 운항 장치(20)로 전달하여 제1카메라(12) 및 제1지역 간의 상대고도와 제2카메라(14)와 제2지역 간의 상대고도를 서로 동일하게 유지시킨다.
이상, 본 발명은 비록 한정된 구성과 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명의기술적 사상은 이러한 것에 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해, 본 발명의 기술적 사상과 하기 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형 실시가 가능할 것이다.
10: 투영왜곡을 개선한 항공사진 촬영 시스템
12: 제1카메라
14: 제2카메라
16: 제어부
18: 상대 고도 측정 장치
20: 운항 장치

Claims (2)

  1. 디지털 항공사진 촬영 시스템에 있어서,
    상기 디지털 항공사진의 촬영을 위한 비행체에 설치되어 제1지역을 촬영하되, 광각 15°이내의 렌즈를 채용하고 정사각형의 화소 한변의 크기가 6㎛ 이하인 촬상 소자를 사용하는 제1카메라;
    상기 비행체에서 상기 제1카메라와 일정 간격을 두고 설치되어 상기 제1지역과 이웃하는 적어도 하나의 제2지역을 촬영하되, 광각 15°이내의 렌즈를 각각 채용하고 정사각형의 화소 한변의 크기가 6㎛ 이하인 촬상 소자를 각각 사용하는 적어도 하나의 제2카메라;
    상기 제1카메라 및 상기 적어도 하나의 제2카메라와 접속되고, 상기 제1카메라 및 상기 적어도 하나의 제2카메라의 조합에 의하여 그러한 조합이 없는 경우보다 개선된 소정의 촬영 광각으로 투영 왜곡을 감소시키면서 상기 제1지역과 상기 제2지역을 각각 촬영하도록 상기 제1카메라 및 상기 적어도 하나의 제2카메라의 촬영 동작을 제어하고, 이로써 미리 설정된 크기의 촬영 사진을 얻을 수 있도록 상기 비행체의 고도를 결정하며, 상기 제1지역 및 상기 제2지역에 대한 촬영 사진들 간에 중첩되는 지역이 5% 범위 내에 존재하는 상태에서 상기 촬영 사진들에 대한 영상 접합이 가능하도록, 상기 촬영 사진에 관한 상기 미리 설정된 크기를 이용하여 상기 비행체에 있어서 상기 제1카메라 및 상기 적어도 하나의 제2카메라 간의 간격을 결정하는 제어부; 및
    상기 제어부와 접속되고, 상기 제1지역 및 제2지역에 전파를 각각 전송 및 수신하여 상기 제1지역 및 제2지역에 대한 비행체의 상대고도를 각각 측정하는 상대 고도 측정 장치를 포함하고,
    상기 제어부는, 상기 제1지역 및 상기 제2지역에 대한 상기 상대고도를 각각 이용하여 상기 비행체의 고도를 보정함으로써 상기 제1카메라 및 상기 적어도 하나의 제2카메라가 촬영하는 사진의 해상도를 조절하도록 제어하며,
    상기 제어부는 또한, 상기 제1지역 및 상기 제2지역의 높낮이가 서로 상이한 경우, 상기 비행체에서 상기 제1카메라가 설치된 부분과 상기 적어도 하나의 제2카메라가 설치된 부분의 높낮이를 상기 제1지역 및 제2지역의 높낮이에 맞게 조절함으로써 상기 제1지역 및 제1카메라와 상기 제2지역 및 적어도 하나의 제2카메라 간의 상대고도를 서로 동일하게 유지시키도록, 상기 비행체의 좌우 회전값을 생성하여, 상기 제어부와 접속되는 상기 비행체의 운항 장치로 전달하는 것을 특징으로 하는 투영왜곡을 개선한 항공사진 촬영 시스템.
  2. 삭제
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