KR101076025B1 - 공간 필터를 이용한 ｄｉｒｃｍ의 자동 정렬 장치 및 그 방법 - Google Patents

공간 필터를 이용한 ｄｉｒｃｍ의 자동 정렬 장치 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

영상 센서로부터 감지된 영상을 입력받고, 입력받은 영상의 각 화소의 밝기에 따라 레이저 조사점을 탐지하기 위한 공간 필터링을 수행하는 공간 필터부(spatial filter)와, 상기 수행된 공간 필터링에 의해 탐지된 레이저 조사점의 좌표를 산출하는 레이저 좌표 산출부와, 상기 산출된 좌표로 상기 영상 센서의 영상 기준점을 이동하여 상기 레이저와 상기 영상 센서의 정렬을 완료하는 영상 기준점 이동부를 구성한다. 상기와 같은 공간 필터를 이용한 DIRCM의 자동 정렬 장치 및 그 방법에 따르면, 레이저 조사점의 탐지와 좌표 계산을 자동으로 수행하여 정렬을 함으로써, 기존보다 정확하고 빠르게 레이저의 조사 방향과 영상 기준점을 정렬할 수 있는 효과가 있다. 또한, 외란 등에 기인한 영상의 진동에 따른 정렬 오차 문제가 해결된다.

Description

공간 필터를 이용한 ＤＩＲＣＭ의 자동 정렬 장치 및 그 방법{AUTOMATIC ALIGNMENT APPARATUS OF DIRECTIVE INFRARED COUNTER MEASURES USING SPATIAL FILTER AND METHOD THEREOF}
본 발명은 DIRCM(directive infra red counter measures)의 정렬 장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 좀 더 구체적으로는 공간 필터를 이용한 DIRCM의 자동 정렬 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
DIRCM은 적의 적외선 탐지 유도탄에 탑재된 적외선 씨커(seeker)를 탐지하여 적외선 씨커에 적외선 레이저를 조사함으로써, 적외선 씨커를 무력하기 하기 위한 대응 방안이다.
DIRCM의 적외선 레이저는 지향성 레이저로서 적의 유도탄을 감지하기 위한 영상 센서의 영상 기준점을 향하여 조사되도록 구성된다. 이때, 영상 센서의 영상 기준점과 레이저의 조사 방향이 정확하게 일치하지 않는 정렬 오차가 발생할 수 있다.
기존에는 수 킬로미터 이상의 균일한 배경에 레이저를 조사하고 배경의 영상을 획득한 후, 사용자는 획득된 영상에서 레이저 조사점을 육안으로 확인하여 직관적으로 레이저 조사점과 영상 기준점을 수동 정렬하였다. 이에, 정확성이 떨어지고 운용자에 따라 정렬 오차가 발생하는 문제점이 있다.
또한, 영상 획득 시 영상 센서가 외란으로 진동할 때에는 영상의 상태가 좋지 않아 정확한 정렬이 불가능하다는 문제점이 있다.
본 발명의 목적은 공간 필터를 이용한 DIRCM의 자동 정렬 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 공간 필터를 이용한 DIRCM의 자동 정렬 방법을 제공하는 데 있다.
상술한 본 발명의 목적에 따른 공간 필터를 이용한 DIRCM의 자동 정렬 장치는, 영상 센서로부터 감지된 영상을 입력받고, 입력받은 영상의 각 화소의 밝기에 따라 레이저 조사점을 탐지하기 위한 공간 필터링을 수행하는 공간 필터부(spatial filter)와, 상기 수행된 상기 수행된 공간 필터링에 의해 탐지된 레이저 조사점의 좌표를 산출하는 레이저 좌표 산출부와, 상기 산출된 좌표로 상기 영상 센서의 영상 기준점을 이동하여 레이저 조사기와 상기 영상 센서의 정렬을 수행하는 영상 기준점 이동부를 포함하도록 구성될 수 있다. 여기에서, 상기 공간 필터부는, 하기 수학식에 의해 상기 입력받은 영상의 각 화소의 밝기를 계산하고,
[수학식]
Figure 112011024859363-pat00001
,
여기에서, 상기 X는 상기 레이저 조사점의 가로축 좌표, 상기 Y는 상기 레이저 조사점의 세로축 좌표, 상기 x는 가로축 화소 번호, 상기 y는 세로축 화소 번호, 상기 M은 레이저 조사점 내의 화소 수, 상기 h(i) 및 h(j)는 각 화소의 밝기값으로 구성될 수 있다.
상술한 본 발명의 다른 목적에 따른 공간 필터를 이용한 DIRCM의 자동 정렬 방법은, 야외 배경에 레이저를 조사하는 단계와, 영상 센서에 의해 상기 조사된 레이저의 레이저 조사점을 포함하는 영상을 획득하는 단계와, 공간 필터부가 상기 획득된 영상에 대해 공간 필터링을 수행하는 단계와, 레이저 좌표 산출부가 상기 수행된 공간 필터링에 의해 상기 레이저 조사점의 좌표를 산출하는 단계와, 영상 기준점 이동부가 상기 산출된 좌표로 상기 영상 센서의 영상 기준점을 이동하는 단계를 포함하도록 구성될 수 있다. 여기에서, 상기 레이저 좌표 산출부가 상기 획득된 영상에 대해 공간 필터링을 수행하여 상기 레이저 조사점의 좌표를 산출하는 단계는, 하기 수학식에 의해 상기 입력받은 영상의 각 화소의 밝기를 계산하고,
[수학식]
Figure 112011024859363-pat00002
,
여기에서, 상기 X는 상기 레이저 조사점의 가로축 좌표, 상기 Y는 상기 레이저 조사점의 세로축 좌표, 상기 x는 가로축 화소 번호, 상기 y는 세로축 화소 번호, 상기 M은 레이저 조사점 내의 화소 수, 상기 h(i) 및 h(j)는 각 화소의 밝기값으로 구성될 수 있다.
상기와 같은 공간 필터를 이용한 DIRCM의 자동 정렬 장치 및 그 방법에 따르면, 레이저 조사점의 탐지와 좌표 계산을 자동으로 수행하여 정렬을 함으로써, 기존보다 정확하고 빠르게 레이저의 조사 방향과 영상 기준점을 정렬할 수 있는 효과가 있다. 또한, 외란 등에 기인한 영상의 진동에 따른 정렬 오차 문제가 해결된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공간 필터를 이용한 DIRCM의 자동 정렬 장치의 블록 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 공간 필터링 결과를 나타내는 예시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 조사점의 좌표 계산과 영상 기준점 이동의 예시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 공간 필터를 이용한 DIRCM의 자동 정렬 방법의 흐름도이다.
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.
제1, 제2, 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 공간 필터를 이용한 DIRCM의 자동 정렬 장치의 블록 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 공간 필터를 이용한 DIRCM의 자동 정렬 장치(100)(이하, '자동 정렬 장치')는 공간 필터부(110)(spatial filter), 레이저 좌표 산출부(120) 및 영상 기준점 이동부(130)를 포함하도록 구성될 수 있다.
자동 정렬 장치(100)는 공간 필터부(110)를 이용하여 레이저 조사점을 탐지하고 레이저 조사점의 좌표를 자동으로 계산함으로써, 레이저의 조사 방향과 영상의 기준점 이동을 자동으로 수행하여 정렬한다. 이로써, 정렬 오차의 문제가 해결되고 보다 신속하게 정렬이 완료된다. 그리고 자동 정렬 장치(100)는 수 킬로미터 떨어진 야외의 균일한 배경에 레이저를 조사하고, 그로부터 반사된 영상을 획득하여 정렬에 이용하도록 구성된다. 이하, 세부적인 구성에 대하여 설명한다.
공간 필터부(110)는 영상 센서(미도시)로부터 감지된 영상을 입력받고, 입력받은 영상의 각 화소의 밝기에 따라 레이저 조사점을 탐지하도록 구성된다. 즉, 공간 필터부(110)는 하나의 영상 내에서 각 화소의 밝기를 탐지하도록 구성된다.
공간 필터부(110)는 수학식 1에 따라 하나의 영상 내에서 각 화소의 밝기값을 계산하여 필터링할 수 있다.
Figure 112011024859363-pat00003
여기에서, X는 레이저 조사점의 가로축 좌표, Y는 레이저 조사점의 세로축 좌표, x는 가로축 화소 번호, y는 세로축 화소 번호, M은 레이저 조사점 내의 화소 수, h(i) 및 h(j)는 각 화소의 밝기값이다.
레이저 좌표 산출부(120)는 앞서 수행된 공간 필터링에 의해 탐지된 레이저 조사점의 좌표를 산출하도록 구성된다. 레이저 좌표 산출부(120)는 각 화소의 밝기가 소정의 문턱치를 넘는 경우, 해당 좌표점을 레이저 조사점으로 출력하도록 구성될 수 있다.
영상 기준점 이동부(130)는 앞서 산출된 좌표로 영상 센서의 영상 기준점을 이동하여 레이저 조사기(미도시)와 영상 센서의 정렬을 수행하도록 구성된다. 이와 같이 영상 기준점 이동부(130)는 레이저 조사점에 영상 기준점을 일치시켜 자동 정렬한다. 이에, 레이저 조사기와 영상 센서가 용이하게 정렬되고 오차가 줄어든다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 공간 필터링 결과를 나타내는 예시도이다.
도 2에서 보듯이, 영상은 수 킬로미터 떨어진 곳에서 야외의 균일한 배경에 조사된 레이저 조사점을 획득한 것이다. 공간 필터부(110)는 하나의 영상 내의 각 화소의 밝기 변화를 탐지한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 조사점의 좌표 계산과 영상 기준점 이동의 예시도이다.
도 3에서 보듯이, 영상 기준점 이동부(130)는 기 탐지된 레이저 조사점으로 영상 기준점(십자 망선)을 이동한다. 이처럼 레이저 조사기의 기준점인 레이저 조사점과 영상 센서의 기준점은 영상 기준점을 일치시킴으로써, 자동 정렬이 완료된다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 공간 필터를 이용한 DIRCM의 자동 정렬 방법의 흐름도이다.
도 4를 참조하면, 먼저 레이저 조사기에 의해 야외 배경에 레이저를 조사한다(S110).
다음으로, 영상 센서(미도시)에 의해 기 조사된 레이저의 레이저 조사점을 포함하는 영상을 획득한다(S120).
다음으로, 공간 필터부(110)가 기 획득된 영상에 대해 공간 필터링을 수행한다(S130). 여기에서, 공간 필터부(110)는 수학식 2에 따라 공간 필터링을 수행하도록 구성될 수 있다.
Figure 112011024859363-pat00004
여기에서, X는 레이저 조사점의 가로축 좌표, Y는 레이저 조사점의 세로축 좌표, x는 가로축 화소 번호, y는 세로축 화소 번호, M은 레이저 조사점 내의 화소 수, h(i) 및 h(j)는 각 화소의 밝기값이다.
이처럼 공간 필터부(110)는 수학식 2에 따라 기 입력받은 영상의 공간 즉, 각 화소의 밝기 변화를 계산할 수 있다.
다음으로, 레이저 좌표 산출부(120)가 공간 필터링에 의해 탐지된 레이저 조사점의 좌표를 산출한다(S140).
다음으로, 영상 기준점 이동부(130)가 앞서 산출된 좌표로 영상 센서의 영상 기준점을 이동한다(S150).
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.
100 : 자동 정렬 장치
110 : 공간 필터부
120 : 좌표 산출부
130 : 영상 기준점 이동부

Claims (4)

  1. 영상 센서로부터 감지된 영상을 입력받고, 입력받은 영상의 각 화소의 밝기에 따라 레이저 조사점을 탐지하기 위한 공간 필터링을 수행하는 공간 필터부(spatial filter);
    상기 수행된 상기 수행된 공간 필터링에 의해 탐지된 레이저 조사점의 좌표를 산출하는 레이저 좌표 산출부;
    상기 산출된 좌표로 상기 영상 센서의 영상 기준점을 이동하여 레이저 조사기와 상기 영상 센서의 정렬을 수행하는 영상 기준점 이동부를 포함하는 공간 필터를 이용한 DIRCM(directive infrared counter measures)의 자동 정렬 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 공간 필터부는,
    하기 수학식에 의해 상기 입력받은 영상의 각 화소의 밝기를 계산하고,
    [수학식]
    Figure 112011024859363-pat00005
    ,
    여기에서, 상기 X는 상기 레이저 조사점의 가로축 좌표, 상기 Y는 상기 레이저 조사점의 세로축 좌표, 상기 x는 가로축 화소 번호, 상기 y는 세로축 화소 번호, 상기 M은 레이저 조사점 내의 화소 수, 상기 h(i) 및 h(j)는 각 화소의 밝기값인 것을 특징으로 하는 공간 필터를 이용한 DIRCM의 자동 정렬 장치.
  3. 야외 배경에 레이저를 조사하는 단계;
    영상 센서에 의해 상기 조사된 레이저의 레이저 조사점을 포함하는 영상을 획득하는 단계;
    공간 필터부가 상기 획득된 영상에 대해 공간 필터링을 수행하는 단계;
    레이저 좌표 산출부가 상기 수행된 공간 필터링에 의해 상기 레이저 조사점의 좌표를 산출하는 단계 및
    영상 기준점 이동부가 상기 산출된 좌표로 상기 영상 센서의 영상 기준점을 이동하는 단계를 포함하는 공간 필터를 이용한 DIRCM의 자동 정렬 방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 레이저 좌표 산출부가 상기 획득된 영상에 대해 공간 필터링을 수행하여 상기 레이저 조사점의 좌표를 산출하는 단계는,
    하기 수학식에 의해 상기 획득된 영상의 각 화소의 밝기를 계산하고,
    [수학식]
    Figure 112011024859363-pat00006
    ,
    여기에서, 상기 X는 상기 레이저 조사점의 가로축 좌표, 상기 Y는 상기 레이저 조사점의 세로축 좌표, 상기 x는 가로축 화소 번호, 상기 y는 세로축 화소 번호, 상기 M은 레이저 조사점 내의 화소 수, 상기 h(i) 및 h(j)는 각 화소의 밝기값인 것을 특징으로 하는 공간 필터를 이용한 DIRCM의 자동 정렬 방법.

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