KR101052038B1 - 영상 탐색 장치 및 이를 이용한 표적 추적 방법 - Google Patents

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KR101052038B1 KR1020100119043A KR20100119043A KR101052038B1 KR 101052038 B1 KR101052038 B1 KR 101052038B1 KR 1020100119043 A KR1020100119043 A KR 1020100119043A KR 20100119043 A KR20100119043 A KR 20100119043A KR 101052038 B1 KR101052038 B1 KR 101052038B1
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이완재
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Abstract

본 발명은 영상 탐색 장치 및 이를 이용한 표적 추적 방법에 관한 것으로서, 표적의 이동 경로 예측을 위한 확률 연산을 통해 표적 영상으로부터 상기 표적의 이동 경로를 추적하는 표적 필터부와, 상기 표적 영상 내에 상기 표적이 존재하지 않으면, 상기 표적 필터부를 오프(Off) 동작시키는 표적 필터 제어부와, 상기 표적 영상에서 화면을 이탈한 표적의 이동 경로의 방향 성분과 직각 성분으로 표적 추적의 보정을 통해 표적 추적 정보를 포함한 표적 영상 데이터를 출력하는 추적 보정부를 구성한다. 상기와 같은 영상 탐색 장치 및 이를 이용한 표적 추적 방법에 의하면, 표적 추적을 위한 표적 필터의 동작 제어를 통해 선형적인 확률 연산에 의한 표적 추적 실패를 방지함으로서 표적을 정확하게 추적할 수 있는 효과가 있다.

Description

영상 탐색 장치 및 이를 이용한 표적 추적 방법{IMAGE TRACKING APPARATUS AND METHOD FOR TRACKING TARGET USING THE APPARATUS}
본 발명은 영상 탐색 장치에 관한 것으로서, 좀 더 상세하게는 표적을 추적하는 영상 탐색 장치 및 이를 이용하는 표적 추적 방법에 관한 것이다.
표적을 요격하기 위한 장치들 중 하나로 유도탄(Missile)은 목표에 도달할 때까지 특정 방법에 의해 유도되는 장치를 갖는 무기이다. 유도탄은 추진력을 갖는 비행 물체이고, 탄두 등을 운반하는 군사용 로켓 등이 될 수 있다.
유도탄을 발사하는 발사점부터 표적까지 유도탄을 정확하게 보내기 위해서 유도탄과 표적의 정보를 획득 처리하고 유도 명령을 계산하여 전달하는 유도 방법은 사용 목적, 운용 개념, 요구 성능 등에 따라 다양할 수 있다.
유도탄에는 표적 추적을 위한 다양한 영상 탐색 장치가 탑재되어 있다. 유도 탄이 스스로 표적을 추적하기 위한 표적 영상 데이터를 영상 탐색 장치로부터 획득할 수 있다.
영상 탐색 장치는 유도탄의 비행 운동을 수행하며, 동시에 움직이는 표적을 추적할 수 있다. 유도탄의 요격 성능을 향상시키기 위해서는 이동하는 표적을 정확히 추적해야할 필요성이 있다.
본 발명의 목적은 영상 탐색 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 상기 영상 탐색 장치를 이용한 표적 추적 방법을 제공하는 데 있다.
상술한 본 발명의 목적에 따른 영상 탐색 장치는 표적의 이동 경로 예측을 위한 확률 연산을 통해 표적 영상으로부터 상기 표적의 이동 경로를 추적하는 표적 필터부와, 상기 표적 영상 내에 상기 표적이 존재하지 않으면, 상기 표적 필터부를 오프 동작시키는 표적 필터 제어부와, 상기 표적 영상에서 화면을 이탈한 표적의 이동 경로의 방향 성분과 직각 성분으로 표적 추적의 보정을 통해 표적 추적 정보를 포함한 표적 영상 데이터를 출력하는 추적 보정부를 포함한다. 여기에서, 상기 표적 필터부는 상기 표적 영상 내에 표적 존재 가능성이 있는 유효 영역의 설정을 통해 표적을 추적하고, 상기 유효 영역은 다음의 수학식
Figure 112010077725193-pat00001
에 의해 설정되고, 상기
Figure 112010077725193-pat00002
는 유효 영역의 크기이고, 상기
Figure 112010077725193-pat00003
는 측정치의 차원이고, 상기
Figure 112010077725193-pat00004
는
Figure 112010077725193-pat00005
에 따라 결정되는 상수이고, 상기
Figure 112010077725193-pat00006
는 잔류 오차의 공분산이다. 그리고 상기 표적 필터 제어부는 상기 표적 영상 내에 표적이 존재하면, 상기 표적 필터부의 동작을 온 동작시킨다. 한편, 상기 추적 보정부는 상기 표적 영상을 이탈한 표적의 상기 방향 성분에 대해 미리 설정된 시구간 동안 표적 추적을 보류하고, 상기 표적 영상을 이탈한 표적의 상기 직각 성분에 대해 이전 이동 경로를 유지하도록 표적 추적을 수행한다.
상술한 본 발명의 다른 목적에 따른 영상 탐색 장치의 표적 추적 방법은 표적의 이동 경로 예측을 위한 확률 연산을 통해 표적 영상으로부터 상기 표적의 이동 경로를 추적하는 단계와, 상기 표적 영상 내에 상기 표적이 존재하지 않으면, 상기 확률 연산을 통한 표적의 이동 경로 추적을 중지시키고, 상기 표적 영상 내에 상기 표적이 존재하면, 상기 이동 경로를 추적하는 단계와, 상기 표적 영상에서 화면을 이탈한 표적의 이동 경로의 방향 성분과 직각 성분으로 표적 추적의 보정을 통해 표적 추적 정보를 포함한 표적 영상 데이터를 출력하는 단계를 포함한다. 여기에서, 상기 표적 영상에서 화면을 이탈한 표적의 이동 경로의 방향 성분과 직각 성분으로 표적 추적의 보정을 통해 표적 추적 정보를 포함한 표적 영상 데이터를 출력하는 단계는, 상기 표적 영상을 이탈한 표적의 상기 방향 성분에 대해 미리 설정된 시구간 동안 표적 추적을 보류하고, 상기 표적 영상을 이탈한 표적의 상기 직각 성분에 대해 이전 이동 경로를 유지하도록 표적 추적을 수행하도록 구성될 수 있다.
상기와 같은 영상 탐색 장치 및 이를 이용한 표적 추적 방법에 의하면, 표적 추적을 위한 표적 필터의 동작 제어를 통해 선형적인 확률 연산에 의한 표적 추적 실패를 방지함으로서 표적을 정확하게 추적할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 탐색 장치를 사용하여 표적을 요격하는 유도탄을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 유도탄의 구조도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 탐색 장치의 구조도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 표적 추적부의 구조도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 표적 필터부에서 설정된 유효화 영역을 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 표적 영상에서 표적의 이탈을 도시한 도면이다.
도 7은 표적 영상을 이탈한 표적의 표적 추적 실패를 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 표적 영상을 이탈한 표적의 표적 추적 성공을 도시한 도면이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
제 1, 제 2, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표적 추적을 통해 표적을 요격하는 유도탄을 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 유도탄(100)은 영상 탐색 장치를 탑재할 수 있다. 유도탄(100)은 표적(10)을 요격하기 위해서 탑재된 영상 탐색 장치를 사용하여 표적(10)을 탐지 및 추적할 수 있다. 일예로, 표적(20)은 벙커, 건물, 경장갑 등이 될 수 있다.
유도탄(100)은 영상 탐색 장치에서 출력되는 표적 영상 데이터를 사용하여 표적(10)으로 유도할 수 있다. 일예로, 유도탄(100)은 로켓, 미사일 등을 포함할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 유도탄의 구조도이다.
도 2를 참조하면, 유도탄(100)은 영상 탐색 장치(110), 유도 장치(120), 조종 장치(130), 구동 장치(140), 및 조종 센서(150)를 포함한다.
영상 탐색 장치(110)는 유도탄의 비행 운동에 따른 지형, 지물들로부터 표적의 탐지, 결정, 및 포착 등을 통해 표적 영상 데이터를 생성한다. 영상 탐색 장치는 구동 장치(140)로부터 피드백되는 유도탄의 구동 정보를 이용하여 표적 영상 데이터를 생성할 수 있다. 영상 탐색 장치(110)는 표적 영상 데이터를 유도 장치(120)로 출력한다.
유도 장치(120)는 표적 영상 데이터에 따라 유도탄의 운동을 표적으로 유도하기 위한 유도 명령을 생성한다. 유도 장치(120)는 내부 메모리 등에 저장된 항법 정보 또는 외부로부터 수신된 항법 정보를 사용하여 유도 명령을 생성할 수 있다. 유도 장치(120)는 유도 명령을 조종 장치(130)로 출력한다.
조종 장치(130)는 유도 정보에 따라 로켓의 구동을 위한 조종 명령을 생성한다. 또한, 조종 명령 생성 시에 조종 장치(130)는 조종 센서(150)에 의해 피드백되는 조종 제어 정보를 이용할 수 있다. 조종 장치(130)는 조종 명령을 구동 장치(140)로 출력한다.
구동 장치(140)는 로켓 구동을 위한 추진체 등을 포함한다. 구동 장치(140)는 구동 명령을 수신하고, 구동 명령에 따라 유도탄(100)의 비행 운동을 위해 추진체를 구동할 수 있다. 구동 장치(140)는 유도탄(100)의 비행 운동에 따른 구동 정보를 생성하여 조종 센서(150) 또는 영상 탐색 장치(110)로 피드백할 수 있다.
조종 센서(150)는 구동 정보를 사용하여 조종 장치로 유도탄(100)의 비행 운동에 따른 조종 제어 정보를 생성한다. 즉, 유도탄(100)을 표적으로 정확히 유도하기 위해, 조종 센서(140)는 조종 제어 정보를 통해 유도탄(100)의 실시간 구동 정보를 비행 운동에 반영할 수 있다.
또한, 유도탄(100)은 탄두를 탑재하기 위한 공간을 구비하거나 탄두를 포함할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 탐색 장치의 구조도이다.
도 3을 참조하면, 영상 탐색 장치(110)는 표적 탐지부(111), 표적 결정부(112), 및 표적 추적부(113)를 포함한다.
표적 탐지부(111)는 영상 정보 센싱을 통해 영상 정보를 획득하고, 수신된 영상 정보로부터 표적을 포착한다. 표적 탐지부(111)는 표적을 포착한 포착(고각, 방위각, 속도, 가속도) 데이터를 표적 결정부(112)로 출력한다.
표적 결정부(112)는 탐지 영상 데이터로부터 표적을 결정한다. 표적 결정부(112)는 표적을 결정한 결정 데이터를 표적 추적부(113)로 출력한다.
표적 추적부(113)는 결정 데이터로부터 표적을 추적하여 표적 데이터를 생성한다. 표적 추적부는 유도 장치(120)로 표적 데이터를 출력한다.
표적 탐지부(111), 표적 결정부(112), 및 표적 추적부(113) 중 적어도 하나는 표적의 포착, 결정, 및 추적을 위해 구동 정보(일예로, 유도탄의 속도 정보, 가속도 정보 등)를 수신하고, 수신된 구동 정보를 이용할 수 있다.
본 발명에서는 표적 결정부(111)의 표적 결정 동작을 상세히 설명하기로 한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 표적 추적부의 구조도이다.
도 4를 참조하면, 표적 추적부(113)는 표적 필터부(210), 표적 필터 제어부(220), 및 추적 보정부(230)를 포함한다.
표적 필터부(210)는 표적 영상을 수신한다. 표적 영상은 일예로, 표적 결정부에서 출력한 결정 영상 데이터를 포함한다. 표적 필터부(210)는 표적 영상에서 표적의 이동 경로 예측을 위한 확률 연산을 통해 사용할 표적 영상을 결정한다. 즉, 표적 필터부(210)는 표적의 이동 경로 예측에 관련된 확률 연산을 통해 표적의 이동 경로를 추적한다.
표적 필터부(210)는 표적의 이동 경로를 확률에 근거한 선형 모델링을 통해 추적한다.
표적 필터부(210)는 표적 상태(
Figure 112010077725193-pat00007
)를 동적인 상태 방정식과 측정 방정식에 의해 업데이트된다. 상태 방정식과 측정 방정식의 하기의 수학식 1에 나타내었다.
Figure 112010077725193-pat00008
수학식 1은 하기의 수학식 2에 나타난 가정과 조건을 필요로 한다.
Figure 112010077725193-pat00009
여기서,
Figure 112010077725193-pat00010
는 가우시안 확률 밀도 함수를 따른다. 또한,
Figure 112010077725193-pat00011
는 각각 상태(process)와 측정(measurements)의 노이즈 성분을 나타낸다.
표적에 관한 과거 궤적 정보는 하기의 수학식 3과 같이 근사화될 수 있다.
Figure 112010077725193-pat00012
여기서,
Figure 112010077725193-pat00013
는 이전 결정 영상 데이터에 대한 현재 상태의 확률 밀도 함수(PDF: Probability Density Function)이다. 또한,
Figure 112010077725193-pat00014
은 에 대해 평균이
Figure 112010077725193-pat00016
이고, 공분산이
Figure 112010077725193-pat00017
인 정규 분포이다.
Figure 112010077725193-pat00018
의 기호는 k에서 i번째 측정값(일예로, 결정 영상 데이터)를 의미하고,
Figure 112010077725193-pat00019
의 기호는 k에서 측정치의 개수를 의미한다.
Figure 112010077725193-pat00020
의 기호는 k에서 측정치의 집합이고,
Figure 112010077725193-pat00021
의 기호는 누적된 측정치의 집합이다.
표적 필터부(210)는 유효 영역의 설정을 통해 표적을 추적할 수 있다. 표적 필터부(210)에서 설정한 유효 영역에서 표적을 추적하는 동작은 하기의 도 5를 참조하여 설명한다.
일예로, 표적 필터부(210)는 확률 데이터 연관 필터(PDAF: Probabilistic Data Association Filter)로 구성될 수도 있다.
표적 필터부(210)는 표적의 동작에 따른 표적 추적을 위한 표적 영상을 표적 필터 제어부(220)로 출력한다.
표적 필터 제어부(220)는 표적 필터부(210)에서 출력되는 표적 영상 내에서 표적이 존재하는지를 확인한다.
표적 영상으로부터 표적이 벗어나면, 표적 필터 제어부(220)는 표적 필터부(210)의 동작을 오프 동작시키는 제어 신호를 생성한다. 또한, 표적 필터 표적 영상에 표적이 다시 존재하면, 표적 필터 제어부(220)는 표적 필터부의 동작을 온 동작시키는 제어 신호를 생성한다.
표적 필터 제어부(220)는 표적 필터부(210)의 온(On) 동작 또는 오프(Off) 동작을 제어 하기 위한 제어 신호를 표적 필터부(210)로 출력한다. 이를 통해, 표적 필터 제어부(220)는 표적의 움직임을 선형적으로 모델링하는 표적 필터부(210)의 동작을 일시 중지 시킴으로서 표적의 진행 방향의 잘못된 예측을 방지할 수 있다.
표적 필터 제어부(220)에서 표적 필터부(210)를 제어하지 않는 경우의 표적 추적 실패는 하기의 도 7에서 설명한다.
표적 필터 제어부(220)는 표적 필터부(210)의 제어에 따른 표적 영상을 추적 보정부(230)로 출력한다.
추적 보정부(230)는 상기 표적 영상에서 화면을 이탈한 표적의 이동 경로의 방향 성분과 직각 성분으로 표적 추적의 보정을 한다. 추적 보정부(230)는 표적이 사라진 방향과 직각 방향에 따라 따로 표적 추정을 수행한다. 이를 통해 추적 보정부(230)는 표적이 탐지되지 않는 동안에도 표적 추적을 수행한다. 따라서, 표적이 표적 영상 밖으로 이탈하더라도 표적 추적을 정상적으로 수행할 수 있다.
추적 보정부(230)의 적용에 따른 표적 추적 성공은 하기의 도 8에서 설명한다.
추적 보정부(230)는 표적의 추적 정보를 포함한 영상 추적 데이터를 생성한다. 추적 보정부(230)는 영상 추적 데이터를 출력한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 표적 필터부에서 설정된 유효화 영역을 도시한 도면이다.
도 5를 참조하면, 표적 필터부(210)는 유효 영역(300)을 설정한다. 유효 영역(300)은 가우시안 형태에 근거하여 타원 형태를 갖는다. 유효 영역(300)은 하기의 수학식 4에 나타내었다.
Figure 112010077725193-pat00022
표적의 이동에 따른 표적의 측정값(310, 320, 330)은
Figure 112010077725193-pat00023
이다. 또한, 예상된 표적의 측정값(340)은
Figure 112010077725193-pat00024
이다.
여기서,
Figure 112010077725193-pat00025
는 유효 영역의 크기를 결정하는 임계값이다.
Figure 112010077725193-pat00026
는 잔류 오차(innovation)의 공분산이고, 하기의 수학식 5에 나타내었다.
Figure 112010077725193-pat00027
허위 경보 또는 클러터의 발생 확률은 포아송 분포를 따른 다고 가정한다. 유효 영역(300)의 크기는
Figure 112010077725193-pat00028
,
Figure 112010077725193-pat00029
, 및
Figure 112010077725193-pat00030
에 의해 결정되고, 하기의 수학식 6에 나타내었다.
Figure 112010077725193-pat00031
여기서,
Figure 112010077725193-pat00032
는 측정치의 차원이고,
Figure 112010077725193-pat00033
는
Figure 112010077725193-pat00034
에 따라 결정되는 상수이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 표적 영상에서 표적의 이탈을 도시한 도면이다.
도 6을 참조하면, (a)의 제 1 추적 프레임(표적 영상)에서, 표적은 둥근 원안에 위치한다. 표적 영상부(220)는 제 1 추적 프레임 내에서 표적을 확인할 수 있다.
(b)의 제 13 추적 프레임(표적 영상)에서, 표적은 둥근 원안에 위치한다. 표적 영상부(220)는 제 13 추적 프레임 내에서 표적을 확인할 수 없다.
(c)의 제 80 추적 프레임(표적 영상)에서, 표적은 둥근 원안에 위치한다. 표적 영상부(220)는 제 80 추적 프레임 내에서 표적을 확인할 수 있다. 이때, 표적 영상부는 제 80 추적 프레임 내에서 표적을 재검출한다.
(b)에서와 같이 표적이 표적 영상을 이탈하는 경우는 일예로 다음과 같다.
첫 번째로, 유도탄의 급격한 움직임으로 영상 탐색의 오류가 발생한 경우이다. 두 번째로, 나무 등의 장애물에 의해 표적이 표적 영상 내에서 사라지는 경우이다.
이때, 표적 영상부(220)는 표적의 움직임을 선형적인 모델링을 통해 표적을 추적하는 표적 필터의 동작을 일시적으로 중지시킬 수 있다. 이를 통해, 표적 추적 실패를 방지할 수 있다.
도 7은 표적 영상을 이탈한 표적의 표적 추적 실패를 도시한 도면이다.
도 7을 참조하면, 표적 필터부(210)는 표적 영상 내에서 표적을 추적한다. 이때, 표적 필터부(210)는 표적의 위치를 x축과 y축을 기준으로 추적한다.
여기서, 왼쪽의 그래프 상에 위치한 타원 영역은 표적 영상 내에서 표적의 이탈을 나타낸다.
표적 영상에서 표적이 이탈한 경우 표적 필터부(210)의 표적 추적을 x축 좌표와 y축 좌표 각각을 구분하여 좌측에 나타내었다. 표적 필터부(210)는 확률 연산에 의해 표적의 운동 방향을 선형적으로 모델링하여 추적함으로서 표적이 표적 영상에서 사라진 시점과 표적이 표적 영상에 다시 나타난 시점 간에 좌표 값에서 차이가 발생한다.
이와 같이, 표적 운동 방향 변경 등이 발생에 의해 표적 필터부(210)가 동작하면, 표적 추적을 실패할 수 있다.
이를 위해, 본 발명에서는 추적 보정부(230)를 추가로 구성하여 표적 추적의 실패를 방지한다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 표적 영상을 이탈한 표적의 표적 추적 성공을 도시한 도면이다.
도 8을 참조하면, 추적 보정부(230)는 표적 영상을 이탈한 표적을 추적한다. 여기서, 왼쪽의 그래프 상에 위치한 타원 영역은 표적 영상 내에서 표적의 이탈을 나타낸다.
우선 표적 영상을 이탈한 방향 성분에 대해, 추적 보정부(230)는 반대 방향으로의 이동한다고 간주하고, 표적의 추적을 일정 시간 보류한다. 도 8에 대해 추적 보정부(230)는 y축 성분에 대해서 반대 방향으로 이동한다고 가정하고, 추적을 일정 시간 중지한 이후에 표적 추적을 진행한다.
다음으로, 표적 영상을 이탈한 방향 성분과 직각 성분에 대해, 추적 보정부(230)는 표적 영상을 이탈한 방향 성분과 직각 성분은 이전 이동 경로로의 이동을 계속 유지한다고 간주할 수 있다. 추적 보정부(230)는 블라인드 추적 등의 추적을 수행한다. 도 8에 대해, 추적 보정부(230)는 X축 성분에 대응되고, X축으로 이전 이동 경로로의 이동을 계속 유지한다고 가정한다. 표적이 검출되지 않은 경우에도 표적에 대해 가상의 기억 추적을 수행한다. 추적 보정부(230)는 표적이 다시 검출되면, 측정값을 사용하여 다시 표적 추적을 한다.
추적 보정부(230)는 두 가지 경우에 대해서 표적이 재추적될 때까지 유효 영역을 증가시킬 수 있다.
즉, 표적 영상을 이탈하는 표적에 대해, 추정 보정부(230)는 표적이 이탈한 방향과 직각 방향에 대해 따로 표적 추적을 수행한다. 상기 추적 보정부(230)는 표적 영상을 이탈한 표적의 방향 성분에 대해 미리 설정된 시구간 동안 표적 추적을 보류하고, 표적 영상을 이탈한 표적의 직각 성분에 대해 이전 이동 경로를 유지하도록 표적 추적을 수행한다. 그리하면, 추정 보정부(230)는 표적 영상을 이탈한 표적에 대해서 표적 추적을 계속적으로 수행할 수 있다.
추적 보정부(230)는 x축 좌표에 대해 영상을 이탈한 표적에 대해서 계속적인 추적을 한다. 추적 보정부(230)는 y축 좌표에 대해 표적이 이탈한 방향과 반대의 이동 방향으로 표적 이동 경로를 업데이트한다. 그리고, 추적 보정부(230)는 표적 영상에 표적이 발견되는 순간 표적 추적 동작을 수행한다.
결국, 본 발명의 표적 추적부는 표적 영상으로부터 표적이 이탈하는 경우, 선형 모델링된 필터의 동작을 일시적으로 차단시킴으로서, 표적 영상의 추적 성능의 실패 확률을 감소시키고, 표적 추적의 정확도를 향상시킬 수 있다. 또한, 추적 보정부(230)를 통해 표적의 이탈한 방향에 대한 방향 성분과 직각 성분을 사용하여 표적 추적을 보정함으로서 표적 추적의 정확도를 향상시킬 수 있다.
이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (6)

  1. 표적의 이동 경로 예측을 위한 확률 연산을 통해 표적 영상으로부터 상기 표적의 이동 경로를 추적하는 표적 필터부;
    상기 표적 영상 내에 상기 표적이 존재하지 않으면, 상기 표적 필터부를 오프(Off) 동작시키는 표적 필터 제어부 및
    상기 표적 영상에서 화면을 이탈한 표적의 이동 경로의 방향 성분과 직각 성분으로 표적 추적의 보정을 통해 표적 추적 정보를 포함한 표적 영상 데이터를 출력하는 추적 보정부를 포함한 영상 탐색 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 표적 필터부는,
    상기 표적 영상 내에 표적 존재 가능성이 있는 유효 영역의 설정을 통해 표적을 추적하고, 상기 유효 영역은 하기의 수학식 6에 의해 설정되고,
    수학식 6은
    Figure 112011032314289-pat00035
    이고,
    상기
    Figure 112011032314289-pat00036
    는 유효 영역의 크기이고, 상기
    Figure 112011032314289-pat00037
    는 측정치의 차원이고, 상기
    Figure 112011032314289-pat00038
    는
    Figure 112011032314289-pat00039
    에 따라 결정되는 상수이고, 상기
    Figure 112011032314289-pat00040
    는 잔류 오차의 공분산인 영상 탐색 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 표적 필터 제어부는,
    상기 표적 영상 내에 표적이 존재하면, 상기 표적 필터부의 동작을 온 동작시키는 영상 탐색 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 추적 보정부는,
    상기 표적 영상을 이탈한 표적의 상기 방향 성분에 대해 미리 설정된 시구간 동안 표적 추적을 보류하고, 상기 표적 영상을 이탈한 표적의 상기 직각 성분에 대해 이전 이동 경로를 유지하도록 표적 추적을 수행하는 영상 탐색 장치.
  5. 표적의 이동 경로 예측을 위한 확률 연산을 통해 표적 영상으로부터 상기 표적의 이동 경로를 추적하는 단계;
    상기 표적 영상 내에 상기 표적이 존재하지 않으면, 상기 확률 연산을 통한 표적의 이동 경로 추적을 중지시키고, 상기 표적 영상 내에 상기 표적이 존재하면, 상기 이동 경로를 추적하는 단계 및
    상기 표적 영상에서 화면을 이탈한 표적의 이동 경로의 방향 성분과 직각 성분으로 표적 추적의 보정을 통해 표적 추적 정보를 포함한 표적 영상 데이터를 출력하는 단계를 포함하는 영상 탐색 장치의 표적 추적 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 표적 영상에서 화면을 이탈한 표적의 이동 경로의 방향 성분과 직각 성분으로 표적 추적의 보정을 통해 표적 추적 정보를 포함한 표적 영상 데이터를 출력하는 단계는,
    상기 표적 영상을 이탈한 표적의 상기 방향 성분에 대해 미리 설정된 시구간 동안 표적 추적을 보류하고, 상기 표적 영상을 이탈한 표적의 상기 직각 성분에 대해 이전 이동 경로를 유지하도록 표적 추적을 수행하는 영상 탐색 장치의 표적 추적 방법.
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101635973B1 (ko) 2015-04-23 2016-07-04 국방과학연구소 Ir 영상 추적에서 파티클 필터를 이용한 기억 추적 성능 향상 방법 및 장치
KR102060119B1 (ko) * 2018-11-13 2019-12-27 국방과학연구소 전자광학추적기 및 이를 제어하는 방법
KR102077597B1 (ko) * 2019-08-20 2020-02-14 주식회사 한화 대공 추적 장치 및 이의 동작 방법
KR102102444B1 (ko) * 2019-03-27 2020-04-20 한화시스템 주식회사 탄착 오차 측정 시스템
KR102102447B1 (ko) * 2019-03-27 2020-05-29 한화시스템 주식회사 탄착 오차 측정 방법
KR102130560B1 (ko) * 2019-05-28 2020-07-06 한화시스템 주식회사 탄착 오차 측정 시스템
KR20220110656A (ko) 2021-01-31 2022-08-09 (주)이오시스템 화기의 표적 이탈정보 표시장치 및 방법

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
2010년 제22회 영상처리 및 이해에 관한 워크샵(움직이는 카메라에서의 이동물체 검출, 20101.27-1.29)
추적성능 향상을 위한 Date Fusion 기반의 추적기법, 이완재, 박장한, 제15차 유도무기 학술대회(2009.10.29)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101635973B1 (ko) 2015-04-23 2016-07-04 국방과학연구소 Ir 영상 추적에서 파티클 필터를 이용한 기억 추적 성능 향상 방법 및 장치
KR102060119B1 (ko) * 2018-11-13 2019-12-27 국방과학연구소 전자광학추적기 및 이를 제어하는 방법
KR102102444B1 (ko) * 2019-03-27 2020-04-20 한화시스템 주식회사 탄착 오차 측정 시스템
KR102102447B1 (ko) * 2019-03-27 2020-05-29 한화시스템 주식회사 탄착 오차 측정 방법
KR102130560B1 (ko) * 2019-05-28 2020-07-06 한화시스템 주식회사 탄착 오차 측정 시스템
KR102077597B1 (ko) * 2019-08-20 2020-02-14 주식회사 한화 대공 추적 장치 및 이의 동작 방법
KR20220110656A (ko) 2021-01-31 2022-08-09 (주)이오시스템 화기의 표적 이탈정보 표시장치 및 방법

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