KR101205420B1 - 무선통신모듈을 통해 스마트폰에 항공영상, 수치지형도, 그린라이도 및 퍼팅라인 고저단면도를 제공하는 ｇｐｓ 수신자료와 항공 라이다자료를 이용한 그린 라이 자동 분석 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 골프장의 그린, 홀컵, 벙커, 배수로, 나무 등의 지형지물에 대한 정보를 항공영상과 수치지형도로 플레이어가 소지한 스마트폰으로 제공하고, 특히 GPS 수신자료와 항공 라이다자료를 분석하여 그린의 라이와 퍼팅라인의 고저를 나타내는 그린라이도와 고저단면도를 생성하여 제공하는 그린 라이 자동 분석 시스템에 관한 것이다.
본 발명에 따른 무선통신모듈을 통해 스마트폰에 항공영상, 수치지형도, 그린라이도 및 퍼팅라인 고저단면도를 제공하는 GPS 수신자료와 항공 라이다자료를 이용한 그린 라이 자동 분석 시스템은 스마트폰; 상기 스마트폰과 데이터를 무선 통신하는 무선통신모듈과, 골프장에 대한 항공 영상, 항공 라이다자료, 수치지형도를 갖는 데이터베이스와, 상기 데이터베이스의 라이다자료를 분석 가공하여 골프장 그린 지역에 대한 격자형의 고도값 정보를 추출하는 그린고도 분석부와, 상기 그린고도 분석부에서 분석한 그린 지역의 고도값을 이용하여 그린 라이를 표현한 그린라이도를 생성하는 그린라이도 생성부와, 상기 그린고도 분석부에서 분석한 그린 지역의 고도값을 이용하여 해당 그린의 홀컵과 상기 무선통신모듈을 통해 수신되는 GPS 수신자료에 따른 상기 스마트폰의 위치 지점을 직선으로 연결하는 가상의 퍼팅라인에 대한 고저단면도를 생성하는 퍼팅라인 고저단면도 생성부와, 상기 무선통신모듈을 통해 수신되는 상기 스마트폰의 요청에 따른 해당 데이터를 상기 데이터베이스 또는 그린라이도 생성부 또는 고저단면도 생성부에서 독출하여 상기 무선통신모듈을 통해 상기 스마트폰으로 전송하는 제어부를 포함하는 골프장 관리서버;를 포함하여 이루어진다.

Description

무선통신모듈을 통해 스마트폰에 항공영상, 수치지형도, 그린라이도 및 퍼팅라인 고저단면도를 제공하는 ＧＰＳ 수신자료와 항공 라이다자료를 이용한 그린 라이 자동 분석 시스템{Analysis system of green lie by GPS and LADAR data}

본 발명은 골프장의 그린, 홀컵, 벙커, 배수로, 나무 등의 지형지물에 대한 정보를 항공영상과 수치지형도로 플레이어가 소지한 스마트폰으로 제공하고, 특히 GPS 수신자료와 항공 라이다자료를 분석하여 그린의 라이와 퍼팅라인의 고저를 나타내는 그린라이도와 고저단면도를 생성하여 제공하는 그린 라이 자동 분석 시스템에 관한 것이다.

골프에서 퍼팅은 그린 상의 라이(Lie) 또는 그린의 경사도를 정호가히 파악하여 적절한 세기와 방향으로 골프공을 타격하여 골프공을 홀컵에 집어넣어야 한다.

퍼팅은 스코어에 미치는 영향이 매우 크기 때문에 골프 경기에서 가장 중요한 요소로 취급되고, 그래서 수많은 플레이어들은 그린에서 퍼팅을 하기 전에 골프공과 홀컵 사이의 라이를 파악하기 위해 그린 위에 눕거나 엎드려 그린의 라이를 분석한다.

그러나 그린의 특성상 단색(녹색)으로 되어있어 눈으로 라이를 분석하는 것은 쉽지 않은 일이고, 경사가 한 방향이 아니라 굴곡이 있기 때문에 골프공의 위치에서 홀컵까지의 경사를 종합적으로 분석하는 것은 쉽지 않은 일이다.

그린 라이의 분석을 돕기 위해 야디지라고 불리는 종이 책자로된 공략집이 존재하지만, 휴대가 불편하고 정보가 한정적이기 때문에 그 이용이 적은 실정이다.

그래서 그린의 라이를 플레이어가 신속하고 정확하게 파악할 수 있는 그린 라이 정보를 제공할 필요가 있다.

그리고 골프장의 각 홀에는 티샷 지점에서 홀컵까지 벙커, 호수, 스프링쿨러, 말뚝, 배수로, 소나무 등의 많은 지형지물이 존재하는데, 플레이어의 눈으로 확인할 수 있는 지형지물의 한계로 이들의 위치를 모두 파악할 수 없다. 야디지 책자 공략집을 이용하면 이들 지형지물들의 위치를 파악할 수 있지만 현실감이 떨어진다.

그래서 현실감 있는 골프장 각홀의 지형지물에 대한 정보를 제공할 필요가 있다.

본 발명은 위와 같이 필요성을 해결하기 위해 안출된 발명으로서, 무선통신모듈을 통해 플레이어가 소지하고 있는 스마트폰으로 골프장의 각종 지형지물을 현실감 있게 파악할 있는 항공영상과 수치지형도를 제공하고, GPS 수신자료와 항공 라이다자료를 이용하여 그린 라이를 분석한 그린라이도와 퍼팅라인 고저단면도를 제공할 수 있는 그린 라이 자동 분석 시스템을 제공함을 목적으로 한다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 무선통신모듈을 통해 스마트폰에 항공영상, 수치지형도, 그린라이도 및 퍼팅라인 고저단면도를 제공하는 GPS 수신자료와 항공 라이다자료를 이용한 그린 라이 자동 분석 시스템은

스마트폰;

상기 스마트폰과 데이터를 무선 통신하는 무선통신모듈과,

골프장에 대한 항공 영상, 항공 라이다자료, 수치지형도를 갖는 데이터베이스와,

상기 데이터베이스의 라이다자료를 분석 가공하여 골프장 그린 지역에 대한 격자형의 고도값 정보를 추출하는 그린고도 분석부와,

상기 그린고도 분석부에서 분석한 그린 지역의 고도값을 이용하여 그린 라이를 표현한 그린라이도를 생성하는 그린라이도 생성부와,

상기 그린고도 분석부에서 분석한 그린 지역의 고도값을 이용하여 해당 그린의 홀컵과 상기 무선통신모듈을 통해 수신되는 GPS 수신자료에 따른 상기 스마트폰의 위치 지점을 직선으로 연결하는 가상의 퍼팅라인에 대한 고저단면도를 생성하는 퍼팅라인 고저단면도 생성부와,

상기 무선통신모듈을 통해 수신되는 상기 스마트폰의 요청에 따른 해당 데이터를 상기 데이터베이스 또는 그린라이도 생성부 또는 고저단면도 생성부에서 독출하여 상기 무선통신모듈을 통해 상기 스마트폰으로 전송하는 제어부를

포함하는 골프장 관리서버;를 포함하여 이루어진다.

그리고 상기 골프장 관리서버는 상기 스마트폰이 홀컵에서 전송하는 GPS 수신자료와 기저장되어 있는 홀컵 위치정보의 오차로부터 GPS 수신자료의 오차를 보정하는 위치보정부를 더 포함하는 것을 특징으로 하고,

상기 그린고도 분석부는

불규칙한 항공 라이다자료의 점들을 일정 간격의 격자점들로 변환하는 격자화단계와,

이격 거리가 일정 거리 이상이 되는 인접하는 격자점 간의 중간지점에 보간점을 보간점 생성단계와,

홀컵을 기준으로 하는 상기 격자점 및 보간점의 상대적인 고저값을 추출하는 고저값 추출단계를

통해 그린 지역의 고도값 정보를 추출하는 것을 특징으로 하고,

상기 퍼팅라인 고저단면도 생성부는

상기 그린고도 분석부에서 추출된 상기 격자점 및 보간점의 상대적인 고저값으로부터 등고선을 생성하는 등고선 생성단계와,

상기 가상의 퍼팅라인이 상기 등고선과 교차하는 교차점을 추출하는 교차점 추출단계와,

교차점 사이의 고도가 선형적으로 변화되는 고저단면도를 생성하는 고저단면도 생성단계를

통해 가상의 퍼팅라인에 대한 고저단면도를 생성하는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 무선통신모듈을 통해 스마트폰에 항공영상, 수치지형도, 그린라이도 및 퍼팅라인 고저단면도를 제공하는 GPS 수신자료와 항공 라이다자료를 이용한 그린 라이 자동 분석 시스템은 그린 라이를 신속하고 정확하게 파악할 수 있는 그린라이도와 퍼팅라인 고저단면도, 그리고 골프장에 존재하는 각종 지형지물의 위치를 현실감 있게 정확하게 파악할 수 있는 항공영상과 수치지형도를 플레이어가 소지하고 있는 스마트폰으로 전송함으로써 플레이어의 경기력을 향상시킬 수 있다.

도 1 은 본 발명에 따른 그린 라이 자동 분석 시스템의 블럭 구성도.
도 2 는 본 발명에서 그린지역에 대한 격자형 고도값 정보를 추출하는 과정을 설명하기 위한 도면.
도 3 은 본 발명이 제공하는 그린라이도의 일례를 도시한 도면.
도 4 는 본 발명에서 퍼팅라인 고저단면도를 생성하는 과정을 설명하기 위한 도면.
도 5 는 본 발명에 사용되는 경사투영 모자이크영상의 제작방법 절차도.
도 6 은 항공경사영상의 방위각 요소와 경사각 요소, 그리고 방위각 요소와 경사각 요소가 반영된 수직투영면과 경사투영면의 이해를 위한 도면.
도 7 은 항공경사영상과 기하왜곡이 보정된 경사투영영상의 일례도.
도 8 은 경사투영영상의 프레임들을 접합하는 과정을 설명하기 위한 도면.
도 9 는 초기 접합선을 갱신하는 과정을 설명하기 위한 도면.
도 10 은 접합선의 갱신 전후의 경사투영영상의 일례를 도시한 도면.
도 11 은 본 발명을 이용하여 제작된 경사투영 모자이크영상의 일례를 도시한 도면.
도 12 는 스마트폰으로 제공된 항공영상에서 선택한 지점의 좌표를 보다 정확하게 검출하는 방법을 설명하는 도면.
도 13 은 무선통신모듈의 회로도.

도1에서 보는 바와 같이 본 발명에 따른 그린 라이 자동 분석 시스템은 스마트폰(10)과 골프장 관리서버(20)라고하는 대구성요소를 포함하여 이루어진다.

상기 스마트폰(10)은 현재 급속히 널리 보급되고 있는 휴대 통신 단말기로서, 일반적으로 GPS모듈(13)과 무선통신모듈(13)이 탑재되어 있다.

상기 스마트폰(10)은 본 발명에 따른 시스템의 서비를 제공받을 수 있도록 하는 어플리케이션(15)이 설치된다.

상기 골프장 관리서버(20)는 상기 스마트폰(10)과 데이터를 무선 통신하는 무선통신모듈(21)과, 본 발명에 따른 시스템의 서비스를 제공할 수 있도록 데이터베이스(22), 그린고도 분석부(23), 그린라이도 생성부(24), 고저단면도 생성부(25), 위치보정부(26), 제어부(27) 등을 포함하여 이루어진다.

상기 데이터베이스(22)에는 본 발명에 따른 시스템의 서비스를 제공하기 위한 기본 데이터로서 골프장에 대한 항공 영상(정사영상과 다방향 경사영상), 항공 라이다자료, 수치지형도를 갖는다.

상기 그린고도 분석부(23)는 상기 데이터베이스(22)에 저장되어 있는 항공 라이다자료를 이용하여 골프장 그린 지역에 대한 격자형의 고도값 정보를 추출한다. 추출된 그린 지역의 고도값 정보는 그린라이도와 퍼팅라인 고저단면도를 생성하는데 활용된다.

항공 라이다자료는 항공기 탑재된 라이다(LIDAR)장비가 지상점과의 거리를 측정한 데이터로서 정밀하고 정확한 높이 데이터이다. 항공 라이다자료는 지상점의 X, Y 좌표와 해당 지상점의 고도값이 Z좌표를 갖는 텍스트 파일로 데이터베이스에 저장된다.

상기 그린고도 분석부(23)는 이처럼 정밀하고 정확한 항공 라이다자료를 격자화단계, 보간점 생성단계, 고저값 추출단계를 통해 그린 지역의 고도값 정보를 추출한다.

상기 격자화단계는 도2의 [A]에서 보는 바와 같이 조밀하지만 이산적으로 취득되는 항공 라이다자료의 불규칙한 지상점들을 일정 간격의 격자점들로 변환한다.

격자화된 항공 라이다자료의 격자점들은 도2의 [B]에서 도시한 것과 같이 고도값을 반올림하여 소수점 아래 첫째 자리로 일치시킨다.

상기 보간점 생성단계는 도2의 [C]에서 도시한 바와 같이, 이격 거리가 일정 거리 이상이 되는 인접하는 점격점 간의 중간지점에 보간점(도면에 'x'로 표시)을 생성한다.

상기 고저값 추출단계는 도2의 [D]에서 도시한 바와 같이, 그린의 홀컵(도면에 적색원으로 표시)을 기준으로 격자점 및 보간점의 상대적인 고저값을 추출한다.

상기 그린라이도 생성부(24)는 상기 그린고도 분석부(23)에서 추출한 그린 지역의 고도값을 이용해 그린의 라이를 표현한 그린라이도를 생성한다.

상기 그린라이도 생성부(24)가 생성하는 그린라이도의 일례가 도3에 도시되어 있다.

그린라이도는 도3에서 보는 바와 같이 플레이어가 그린 라이를 시각적으로 즉시 파악할 수 있도록 색상의 점진적 변화로 고도 변화를 표시하는 음영을 기본으로 하고, 음영 위에 화살표나 등고선이나 숫자를 중첩 표시하여 그린 라이의 경사방향(굴곡)을 알 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

상기 퍼팅라인 고저단면도 생성부(25)는 상기 그린고도 분석부(23)에서 추출한 그린 지역의 고도값을 이용해 그린의 홀컵과 플레이어의 위치(보다 구체적으로는 플레이어가 소지한 스마트폰의 위치) 또는 플레이어가 선택한 위치를 직선으로 연결하는 가상의 퍼팅라인에 대한 고저단면도를 생성한다.

상기 퍼팅라인 고저단면도 생성부(25)는 등고선 생성단계, 교차점 추출단계, 고저단면도 생성단계를 통해 가상의 퍼팅라인에 대한 고저단면도를 생성한다.

상기 등고선 생성단계는 도4의 [A]에서 보는 바와 같이, 상기 그린고도 분석부에서 추출한 격자점 및 보간점의 상대적인 고저값이 같은 격자점과 보간점을 연결하여 등고선을 생성한다.

상기 교차점 추출단계는 도4의 [A]에서 보는 바와 같이, 홀컵(적색 원으로 표시)과 플레이어가 소지한 스마트폰의 위치(또는 플레이어가 직접 선택한 위치) 지점(녹색 원으로 표시)를 직선으로 연결하는 가상의 퍼팅라인이 상기 등고선과 교차하는 교차점을 추출한다.

상기 고저단면도 생성단계는 도4의 [B]에서 보는 바와 같이, 교차점 사이의 고도가 선형적으로 변화되는 고저단면도를 생성한다.

그리고 이와 같이 생성된 퍼팅라인의 고저단면도는 도4의 [C]에서 보는 바와 같이 음영으로 표현된 그린라이도와 함께 플레이어의 스마트폰으로 제공된다.

상기 위치보정부(26)는 상기 스마트폰(10)에 탑재된 GPS모듈(13)이 수신하여 연산한 위치정보의 오차를 보정한다.

현재 출시되고 있는 GPS모듈은 상당한 정확도를 갖지만, 그럼에도 불구하고 수 미터에서 수십 센치미터의 오차를 갖는다. 수십 센치미터의 오차는 일반적으로 적은 오차라고 할 것이지만, 그린의 퍼팅라인에 대한 고저단면도를 생성하는데 있어서는 적은 오차가 아니어서, 그린에서 오차를 갖고 제공되는 고저단면도와 오차가 없는 실제 고저단면도는 상당한 차이를 가질 수 있다.

상기 위치보정부(26)는 상기 스마트폰(10)이 그린의 홀컵에서 전송하는 GPS 수신자료와 기저장되어 있는 해당 홀컵의 정확한 위치정보의 오차를 추출하고, 이후에는 수신되는 GPS 수신자료로부터 연산되는 위치정보에 추출한 오차를 반영하여, 스마트폰(10)의 실제 위치정보의 정확도를 높인다.

상기 제어부(27)는 상기 골프장 관리서버(20)를 전체적으로 제어하고, 상기 무선통신모듈(21)을 통해 수신되는 상기 스마트폰(10)의 GPS수신자료와 플레이어의 요청에 따른 데이터를 분석하여, 해당하는 데이터를 데이터베이스(22), 그린라이도 생성부(24), 고저단면도 생성부(25) 등에서 독출하여 스마트폰으로 제공한다.

본 발명에 따른 그린 라이 자동 분석 시스템을 통해 플레이어에게 제공되는 서비스의 절차와 내용은 간략하게 설명하면 다음과 같다.

우선, 플레이어가 본 서비스를 이용하기 위해 스마트폰에 설치된 어플리케이션을 실행시키면, 스마트폰에 탑재된 GPS모듈의 GPS수신자료와 어플리케이션의 실행을 알리는 데이터가 상기 관리서버로 무선 전송되고,

이를 전송받은 관리서버는 수신된 GPS 수신자료로부터 스마트폰이 위치를 파악하고, 서비스를 제공할 준비를 한다.

다음으로, 플레이어는 골프장 각홀의 티샷 지점에서 그린으로 이동하기까지 필요한 수치지형도와 항공 영상을 스마트폰으로 관리서버에 요청하고,

관리서버는 요청에 따라 수신된 GPS 수신자료에 따른 위치를 기준으로 하여 주변에 대한 수치지형도와, 항공 영상을 스마트폰으로 전송하여 제공한다.

상기 수치지형도는 각종 지형지물의 심볼화되어 표시되어 있는 골프장의 디지털 지도이고, 상기 항공 영상은 골프장은 항공기에서 촬영한 영상으로서, 항공기에서 수직으로 촬영한 항공 정사영상과 여러 방향에서 경사져 촬영한 다방향 항공 경사영상이 있다.

제공되는 수치지형도를 통해 플레이어는 해당 골프장에 존재하는 각종 지형지물의 종류와 위치를 파악할 수 있고, 제공되는 항공 영상을 통해 현장감 있게 해당 골프장의 파악할 수 있다.

스마트폰에서 전송되는 GPS 수신자료로부터 플레이어가 그린 지역에 도착한 것으로 판단되면, 상기 관리서버는 상기 그린고도 분석부와 그린라이도 생성부를 구동시켜 해당 그린 지역에 대한 격자형의 고도값 정보를 추출하고, 그린 라이를 표현한 그린라이도를 생성하여, 상기 스마트폰에서 요청이 있으면 그린라이도를 즉시로 전송하여 제공한다.

그리고 스마트폰에 퍼팅라인 고저단면도를 요청하면, GPS 수신자료로부터 플레이어의 위치(즉, 스마트폰의 위치)를 파악한 후에 상기 고저단면도 생성부를 구동시켜 홀컵과 플레이어 위치를 직선으로 연결하는 가상의 퍼팅라인에 대한 고저단면도를 생성하여 전송 제공한다.

상기 관리서버의 데이터베이스에 저장되는 항공 영상은 항공기에 탑재되는 항공카메라는 지상을 수직으로 바라보며 촬영한 항공 정상영상과 경사져 바라보며 촬영한 항공 경사영상이 있다. 그리고 항공 경사영상은 동일 지점에서 여러 방향으로 촬영한 다방향 경상영상으로 구성된다. 즉, 항공기에는 수직으로 촬영하는 수직카메라 한대와, 수직카메라 주변에서 각각 경사져 촬영하는 경사카메라 다수개가 장착된다.

항공카메라는 촬영영역범위의 제한으로 탑재된 항공기의 비행중에 일정시간 간격으로 촬영을 하게 되므로 촬영된 항공영상은 중복영역을 갖는 영상 프레임들로 구성되고, 높은 고도에서 촬영을 하게 되므로 항공영상은 기하학적 왜곡이 있다.

그래서 항공카메라가 촬영하여 취득한 항공영상은 영상의 기하학적 왜곡을 보정하는 작업과, 보정된 영상의 프레임들을 접합하여 하나의 모자이크영상을 제작하는 작업이 필요하다.

영상의 기하학적 왜곡의 보정은 공선조건식을 이용한 정사투영기법이 널리 사용된다.

그런데 정사투영기법은 수직항공영상에는 적합하지만, 항공경사영상에 그대로 적용하기에는 부적합하다. 항공경사영상에 정사투영기법을 적용하게 되면 촬영 영상의 지형 및 지상물(건물 등)의 측면이 과도하게 변형되어 보이므로 시각적 인식력이 감소하여 실제 공중에서 경사방향으로 내려다보는 것과 같은 느낌이 줄어드는 단점이 있다.

따라서 항공경사영상의 왜곡을 보정하기 위해서는 널리 사용되는 공선조건식을 수정하여 위와 같은 문제를 해결할 필요가 있다.

그리고 기하 왜곡이 보정된 항공영상의 영상 프레임들을 접합할 때에는 접합된 모자이크영상에 불일치(어색함)가 최소화되도록 최적의 접합대상 영상 프레임을 선택하여야 한다.

또한, 항공경사영상은 지상을 경사져 촬영하였기 때문에 일반적인 방법을 이용하여 접합된 두 영상 프레임을 보면 접합선 상에서 지면은 일치되지만 지면 보다 높은 고도를 갖는 건물의 윗부분은 어긋나게 된다.

따라서 접합선 상에 주변의 지면 보다 높은 고도를 갖는 건물이 있는 때에는 고도차에 따른 어긋남이 발생되지 않도록 접합선을 갱신할 필요가 있다.

본 발명은 위와 같은 필요성에 따라 항공 카메라가 촬영한 항공 경사영상을 가공하여 고품질의 항공 경사영상으로 제작하고, 이를 데이터베이스에 저장한다.

이하에서는 도5 내지 도11을 참조하여, 본 발명의 데이터베이스에 저장되어 스마트폰으로 제공되는 고품질의 경사투영 모자이크영상에 대한 제작방법에 대하여 설명한다.

도5에서 보는 바와 같이 본 발명에 따른 경사투영 모자이크영상 제작방법은 항공경사영상 취득단계, 경사투영영상 취득단계, 모자이크영상 취득단계를 포함하여 이루어진다.

상기 항공경사영상 취득단계(S10)는 항공기에 탑재된 경사 항공카메라 및 GPS/INS 장비로부터 각각 항공경사영상과 외부표정요소를 취득하는 단계이다.

항공카메라가 촬영하는 항공경사영상은 촬영과 동시에 저장장치에 프레임 형식의 영상으로 기록된다.

GPS 장비는 항공촬영을 수행하는 시간 동안 지상기준국(GPS basestation)을 동시에 운영하여 항공기의 GPS데이터를 DGPS 방법에 의해 정밀처리한다.

INS 장비는 관성항법장치로 항공기 GPS데이터와 연동하여 항공기의 자세정보를 획득한다.

GPS 장비와 INS 장비가 획득하는 항공기의 3차원 위치정보와 자세정보는 동시에 획득되므로, 이를 항공카메라의 촬영시각과 동기화하여 각 영상 프레임마다 카메라 투영중심의 외부표정요소(X0, Y0, Z0, ω,φ,κ)를 계산한다.

상기 경사투영영상 취득단계(S20)는 기존 정사투영영상 제작에 사용되는 공선조건식에 방위각 요소와 경사각 요소가 반영된 수정 공선조건식에 항공경사영상과 외부표정요소를 적용하여 경사투영영상을 취득하는 단계이다.

항공경사영상의 방위각 요소는 도6의 [A]에서 보는 바와 같이, 항공기의 촬영 비행방위에 따라 달라지는 값으로 비행계획 설계시 설정되며, 영상 프레임의 y축이 진북(N)방향과 이루는 각(δ)을 의미한다. 방위각 회전요소에 대한 보정식은 다음과 같다.

항공경사영상의 경사각 요소는 도6의 [B]에서 보는 바와 같이, 카메라가 항공기에 경사로 탑재될 때 설정되는 일정한 각(θ)을 의미한다.

경사각 요소는 도6의 [C]에서 보는 바와 같이 수직투영면을 경사투영면으로 변환할 때 이용되며, 회전요소에 대한 보정식은 다음과 같다.

아래의 [수식1]은 정사투영영상 제작에 사용되는 공선조건식이고, [수식2]는 방위각 요소와 경사각 요소가 반영된 수정 공선조건식이다.

[수식1]

[수식2]

여기서,

x, y : 영상 프레임의 사진좌표,

x0, y0 : 주점이동량,

f : 카메라 초점거리,

X, Y, Z : 지상좌표,

X", Y" : 경사투영좌표,

X0, Y0, Z0, ω,φ,κ : 외부표정요소로서 카메라의 위치와 자세,

m11, m12, .... m33 : 촬영당시의 카메라 회전요소

이다.

상기 [수식2]의 공선조건식에 항공경사영상(보다 구체적으로는 영상 프레임의 사진좌표(즉, 픽셀))과 외부표정요소 등을 대입하여 수치미분편위수정과 반복법을 수행하면 영상 프레임의 각 픽셀(x, y)에 대한 경사투영좌표(X", Y")가 계산되고, 영상 프레임의 각 픽셀(x, y)을 계산된 경사투영좌표(X", Y")로 영상재배열(resampling)하면 경사투영영상이 취득된다. 도7의 도면대용 사진은 영상재배열 전후의 항공경사영상과 경사투영영상의 일례를 도시한 것이다.

이상의 과정을 통해 항공경사영상의 프레임들 각각에 대해 기하왜곡을 보정하여 경사투영영상을 제작한 후에는 모자이크영상 취득단계를 통해 경사투영영상의 프레임들을 중복영역에서 접합하여 하나의 모자이크영상을 제작한다.

개별적으로 제작된 다수의 경사투영영상은 촬영당시의 서로 다른 촬영각 및 해상도 때문에 경사투영영상 각 프레임의 픽셀에 대한 실제 지상좌표 정보만으로는 하나의 모자이크 영상을 제작하기에는 다소 어려운 점이 있다. 이를 위해 본 발명에서는 모자이크영상 취득단계를 통해 경사투영영상의 최적 접합선과 건물의 3차원 정보를 활용하여 하나의 모자이크 영상을 제작한다.

상기 모자이크영상 취득단계(S30)는 접합대상영상 선택단계(S31), 초기 접합선 결정단계(S33), 접합선 갱신단(S35)계를 포함하여 이루어진다.

상기 접합대상영상 선택단계(S31)는 중복영역을 갖는 영상 프레임들 중에서 최적 상태의 접합 조건을 갖는 영상 프레임을 선택하는 단계이다.

상기 접합대상영상 선택단계(S31)에서는 영상 프레임들 중에서 제1영상을 선택하고, 선택된 제1영상과 중복영역을 갖는 영상 프레임들 중에서 최소 거리에 있는 제2영상을 선택한다.

이때, 제1영상은 임의로 선택되는데, 일반적으로 모자이크영상의 중앙에 위치할 프레임이나 모서리(즉, 모자이크영상의 1행1열, 1행n열, n행1열, n행n열)에 위치할 프레임이 제1영상으로 선택될 것이다. 그리고 제2영상은 제1영상의 사방 각각에 대하여 최소거리에 있는 프레임이 선택되고, 제2영상이 선택된 후에는 제2영상을 제1영상으로 하여 초소거리에 있는 또 다른 프레임을 제2영상으로 선택하게 된다.

상기 접합대상영상 선택단계(S31)는 임의로 선택한 제1영상과, 제1영상의 일측에 위치하고 중복영역을 갖는 제2영상이 될 수 있는 후보 영상 프레임들의 중심점 간의 거리를 영상하여 제1영상에 최소거리에 있는 후보 영상 프레임을 제2영상으로 선택한다. 일반적으로 제1영상 가까운 영상일 수록 제1영상과 촬영각이 비슷하고, 해상도도 높기 때문에 제1영상과 최소거리에 있는 영상 프레임임을 제2영상으로 선택한다.

이때, 오차범위 내에서 같은 최소거리 내에 후보 영상 프레임이 다수 존재하는 때에는 해상도가 높은 후보 영상 프레임을 제2영상으로 선택한다.

경사투영영상은 수직 촬영된 영상과는 달리 서로 다른 해상도를 지니고 있다. 즉 경사 촬영된 영상은 촬영위치를 기준으로 가까운 곳은 높은 해상도를 나타내며, 먼 곳은 낮은 해상도를 나타낸다. 따라서, 경사투영영상의 라인당 지상해상도는 라인의 시작점(x, line)과 끝점(width-1, line)에 해당하는 지상좌표를 계산한 후 이를 이용하여 두 점간의 거리를 해당 영상크기(Xsize)로 나누면 라인당 지상해상도(GSD)를 계산할 수 있다.

즉, [라인당 지상해상도(GSD) = 두 점간의 지상거리 / 영상크기(XSize)]이다.

여기서, 영상크기(XSize)는 정해진 상수이므로 지상해상도는 두 점간의 지상거리에 의해 비례함으로 두 점간의 거리가 짧을수록 지상해상도가 낮다. 즉 높은 해상도를 결정할 수 있다.

상기 초기 접합선 결정단계(S33)는 제1영상과 제2영상이 선택된 후에 제1영상과 제2영상을 접합시키는 초기 접합선을 결정하는 단계이다.

초기 접합선 결정단계(S33)는 도8의 [A]에서 보는 바와 같이 제1영상과 제2영상의 경계를 설정하는 경계 설정단계(S331), 도8의 [B]에서 보는 바와 같이 제1영상과 제2영상의 교차점을 연산하는 교차점 연산단계(S332), 도8의 [C]에서 보는 바와 같이 제1영상과 제2영상의 중심점을 연결하는 중심직선을 추출하는 중심직선 추출단계(S333), 도8의 [C]에서 보는 바와 같이 중심직선의 이등분점을 연산하는 이등분점 연산단계(S334), 도8의 [C]에서 보는 바와 같이 중심직선에 수직이며 이등분점을 지나는 법선벡터를 추출하는 법선벡터 추출단계(S335), 도8의 [D]에서 보는 바와 같이 법선벡터가 제1영상과 제2영상 각각과 만나는 접합점을 연산하는 접합점 연산단계(S336)를 포함한다.

상기 경계 설정단계(S331)는 제1영상과 제2영상 각각의 네 모서리의 지상좌표(X,Y)를 연산하여 추출함으로써, 네 모서리를 연결하는 경계선을 설정하는 단계이다.

영상의 네 모서리좌표(x, y)인 (0,0), (Width-1, 0), (Width-1, Height-1), (0, Height-1) 각각과, 영상의 외부표정요소, 그리고 초기 Z값을 0으로 가정하여 상기 [수식2]의 수정 공선조건식에 대입하면, 영상의 네모서리 각각에 대한 초기 지상좌표(X, Y)가 계산된다.

계산된 초기 지상좌표(X, Y)를 수정 공선조건식에 적용하면 Z값이 계산되고, 계산된 Z값과, 영상의 모서리좌표(x, y)를 다시 수정 공선조건식에 적용하면 새로운 지상좌표(X, Y)가 계산되고, 다시 새로운 지상좌표를 수정 공선조건식에 적용하면 Z값이 계산된다.

이러한 과정을 반복하여 계산되는 지상좌표(X,Y)에 대한 Z값이 수치표고자료의 Z값과 오차범위 내에 있게 되면, 그 때의 지상좌표(X,Y)를 영상의 모서리(x, y)에 대한 지상좌표로 결정하여, 영상의 경계를 설정한다.

도8의 [A]는 영상의 경계를 설정한 제1영상과 제2영상의 일례를 도시한 것이다.

상기 교차점 연산단계(S332)는 제1영상의 경계와 제2영상의 경계가 만나는 교차점을 연산하는 단계이다.

교차점은 제1영상과 제2영상 각각에 대하여 경계선에 대한 직선의 방정식을 만들고, 제1영상과 제2영상의 직선의 방정식이 서로 만나는 점을 계산함으로써 연산된다.

도8의 [B]는 [A]에 도시된 제1영상과 제2영상에서 교차점을 도시한 것이다.

이때, 영상의 모서리점에 대하여 가상의 직선을 만들고, 이 가상의 직선이 다른 영상의 경계와 만나는 점의 개수를 추출하여 해당 모서리점이 다른 영상의 영역 내에 존재하는지(즉 두 영상이 중복영역을 갖는지) 판단할 수 있다. 가상의 직선이 다른 영상의 경계와 만나는 점이 홀수이면 다른 영상의 영역 내에 존재하고, 짝수이면 다른 영상의 영역 외에 존재하는 것이다.

성기 중심직선 추출단계(S333)는 제1영상의 중심점과 제2영상의 중심점을 있는 중심직선을 추출하는 단계이다.

영상에서 중심점은 도8의 [C]에서 보는 바와 같이 영상에서 마주보는 모서리점을 연결하는 두 직선이 만나는 점이 되고, 두 중심점을 연결하는 중심직선은 두 점심점의 좌표로부터 간단하게 직선방정식을 만들어 추출할 수 있다.

상기 이등분점 연산단계(S334)는 상기 중심직선을 이등분한 지점(즉, 이등분점)을 연산한다. 이등분점의 추출은 두 중심점의 좌표로부터 간편하게 연산된다.

상기 법선벡터 추출단계(S335)는 도8의 [C]에서 보는 바와 같이 상기 이등분점을 지나며 상기 중심직선에 수직인 법선벡터를 추출한다.

상기 접합점 추출단계(S336)는 상기 법선벡터가 상기 제1영상과 제2영상의 경계와 만나는 접합점을 추출한다. 접합점은 제1영상과 제2영상의 경계선에 대한 직선의 방정식과 법선벡터에 대한 직선의 방정식으로부터 간편하게 연산된다.

이상의 과정을 통해 교차점과 접합점이 연산되면, 도8의 [D]에서 보는 바와 같이 제1영상과 제2영상의 중복영역 내에서 교차점과 접합점을 연결하는 초기 접합선이 결정된다(S337).

초기 접합선이 결정되면, 초기 접합선을 기준으로 두 영상을 접합하여 연결하고, 이때, 다른 영상에 중복되어 포함되어 있는 영역은 제거된다. 도8의 [D]를 참조하면, 상대적으로 좌측 상부에 있는 제1영상에서 접합선을 기준으로 우측 하부에 위치하여 제2영상에 포함되어 있는 영역은 제거되고, 반대로 제2영상은 접합선을 기준으로 좌측 상부에 위치하는 제1영상에 포함되어 있는 영역은 제거된다.

도10의 위의 사진은 상기 초기 접합선 결정단계를 통해 결정된 초기 접합선으로 제1영상과 제2영상을 접합시킨 영상의 일례를 도시한 것으로서, 사진에서 보는 바와 같이 접합선 상에 존재하는 지면은 어긋남이 없지만 건물의 윗부분에서 어긋남이 발생되어 있다.

수직항공영상의 경우에는 두 영상의 접합시에 이러한 건물 윗부분의 어긋남이 거의 발생되지 않지만, 항공경사영상은 공중에서 지상을 경사져 촬영한 것이고, 경사투영영상 취득단계의 기하왜곡 보정은 지상의 지면을 기준으로 한 것이기 때문에 발생한다.

그래서 도10의 아래 사진과 같이 건물의 어긋남이 발생되지 않도록 할 필요가 있고, 이를 위한 것이 상기 접합선 갱신단계(S35)이다.

상기 접합선 갱신단계(S35)는 건물영상정보 취득단계(S351)와, 건물영역선 추출단계(S352)를 포함한다.

상기 건물영상정보 취득단계(S351)는 실제 3차원의 건물이 영상의 2차원에 촬영되어 나타난 영역을 설정하는 것이고, 상기 건물영역선 추출단계는 영상에서 건물의 외곽라인, 즉, 접합선의 갱신선이 될 수 있는 후보 갱신선을 추출하는 것이라고 할 수 있다.

상기 건물영상정보 취득단계(S351)는 우선, 건물의 지붕면에 대한 정보를 추출하고, 건물의 높이를 계산하여 건물의 측면에 대한 정보를 추출하고, 앞서 추출된 지붕면의 꼭지점과 측면의 꼭지점에 대한 지상좌표를 수정 공선조건식에 대입하여 각 꼭지점들의 영상에서의 영상좌표를 추출하여 3차원 건물의 지붕면과 측면이 영상에서 2차원의 표현되는 면정보를 추출한다. 이때 건물의 3차원 지붕면과 측면에 대한 정보의 추출에는 수치표고자료가 사용될 수 있다.

도9a는 육면체 형상의 3차원 건물이 2차원 영상에서 지붕면과 측면으로 구분되어 표현된 면정보의 일례를 도시한 것이다.

상기 건물영역선 추출단계(S352)는 2차원 영상에 나타난 건물의 외곽라인을 구성하는 건물영역선을 추출한다.

건물영역선은 투영중심과 건물과의 위치관계로부터 결정된다. 즉, 카메라의 위치(즉, 투영중심)에 따라 2차원 영상에서 건물영역선을 이루는 건물의 모서리선이 결정된다.

도9a를 참조하면, 건물영역선은 투영중심과 건물의 지붕면을 연결하는 직선 중에서 기울기가 최대인 지점과 최소인 직선이 지붕면과 만나는 지점(지붕의 꼭지점이 됨)을 찾고, 기울기가 최대인 지점을 시작점으로 하여 반시계방향으로 기울기가 최소인 지점까지 건물의 모서리선을 따라 연결하고, 기울기가 최소인 지점에서 건물 하부로 이동한 후에 다시 시계방향으로 기울기가 최대인 지점가지 건물의 모서리선을 따라 연결하면, 도면과 같은 다각형 모양의 건물영역선이 추출된다.

위의 과정을 통해 건물영역선이 추출되면, 도9b와 같이 초기 접합선의 일부를 건물영역선으로 갱신한다(S353).

다시 말해, 도9b를 보면, 초기 접합선 상에 건물이 존재하므로 초기 접합선과 다각형 모양의 건물영역선은 관통하여 지나가게 건물영역선과 두 지점에서 교차하게 되는데, 초기 접합선이 건물영역선과 만나는 두 지점 영역에서는 접합선을 건물영역선으로 갱신한다.

이때, 갱신되는 접합선은 건물의 위쪽(즉, 지붕)을 기준으로 갱신하여야 한다. 항공영상은 공중에서 촬영하는 것으로서 건물의 지붕은 대부분 모두 영상에 나타나지만 건물의 하부는 타 건물에 가려 폐색이 발생될 수 있기 때문이다.

초기 접합선 상에 건물이 존재할 때 접합선을 갱신하는 것은, 제1영상과 제2영상에서 각각 건물의 일부분을 가져와 접합시킴으로써 건물의 윗부분에 엇갈림이 발생되므로, 건물의 전부를 제1영상 또는 제2영상에서 가져오도록 접합선을 갱신하여 건물의 엇갈림이 발생되지 않도록 하는 것이다.

접합선의 갱신까지 완료되어 경사투영영상의 프레임들을 모두 접합시키면 모자이크영상의 제작이 완료된다((S37).

도11은 본 발명에 따른 경사투영 모자이크영상 제작방법을 이용하여 제작된 모자이크영상의 일례를 도시한 사진이다.

스마트폰에서 항공사진을 이용해 스마트폰 상의 임의의 위치에 대한 실제 좌표를 알기 위해서는 항공사진의 실제 좌표와 스마트폰의 기기 좌표 사이에 변환식이 필요하다. 일반적으로 크기와 모양이 다른 2차원 평면의 변환을 위해서는 투영변환 식을 이용한다.

3차원 공간상에서 x, y, z축을 기준으로 하는 한 평면이 x', y', z'축을 기준으로 하는 다른 한 평면으로 투영될 때의 기본식은 아래와 같다.

여기서, m_11~m_33은 변환행렬 인자로 한 평면의 회전량, 원점 이동량, 축척을 고려한 회전 메트릭스의 인자이고, x_p, y_p, z_p는 x, y, z축을 기준으로 하는 평면상의 한 점이고, x'_p, y'_p, z'_p는는 x', y', z'축을 기준으로 하는 평면상의 한 점이다.

평면의 투영변환인 경우 위의 행렬을 도12a와 같은 기하조건에 의해 비례식으로 아래와 같이 유도가 가능하다.

위의 수식을 간단히 하기 위해 분모와 분자를

로 나누면 아래와 같이 된다.

여기서,

는 상수이므로 미지수 T를 이용해 아래와 같이 식을 전개할 수 있다.

8개의 미지수 T_1 ~ T_8는 두 평면상에 위치한 4개의 투영점을 통해 8개의 방정식을 이용해 구할 수 있다.

항공사진의 실제 좌표와 기기의 좌표는 도12b와 같이 투영된다. 따라서 일반적인 위의 투영변환식이 적용가능하다.

하지만 문제는 기본적으로 항공영상은 50cm의 해상도로 만들어지기 때문에 실제 좌표를 계산해도 50cm의 오차를 가지게 된다. 또한 스마트폰과 같이 화면을 가진 기기에서 고유의 해상도를 마음대로 나눌 수 없으므로 보다 높은 정확도를 얻기 어렵다. 따라서 보다 정확한 위치결정을 위해 본 발명은 도12c와 같이 원본영상 내부에 보조영상을 임의로 생성하여 정확도를 높이는 방안을 고안했다.

스마트폰 상의 실제위치를 알고 싶은 지점의 위치를 1차로 선택하면, 도12c에서 보는 바와 같이 선택된 하나의 픽셀을 3*3의 9개 픽셀로 세분화하고, 세분화된 9개의 픽셀은 선택한 픽셀의 RGB값과 주변 픽셀의 RGB값을 기준으로 일반적으로 사용하는 선형보간법으로 보간하고, 보간되어 확장 파업된 3*3 픽셀의 보조영상에서 보다 정확한 위치를 2차로 선택하게 된다.

항공사진은 기본적으로 픽셀 당 거리 값을 가지고 있지만 골프장에서 홀의 방향에 따라 회전하여 리샘플링 후 자르기 때문에 계산이 필요하다. 가공된 항공사진의 네 꼭지점의 좌표를 알고 있으므로 픽셀 당 실제 거리를 구하면 아래와 같다.

X방향의 픽셀 당 실제 거리 :

Y방향의 픽셀 당 실제 거리 :

여기서,

는 이미지의 가로, 세로 해상도

2차 선택을 통해 선택하는 픽셀은 1차 선택과 동일한 값의 기준을 통해 계산되어야 하므로 가로, 세로 각각 3의 해상도를 가지는 확장 파업된 보조영상은 1차 선택한 항공사진의 픽셀 당 거리와 가산 값 0.3(1/3의 소수점 반올림 값)의 가산 값을 이용해 계산한다.

0.3의 수치는 보조영상을 통해 기존 1씩 늘어가는 기기의 좌표체계가 1/3씩 늘어가는 좌표체계로 변경되게 되므로 생기는 가산 값이다.

x_p = x_first + XD_pixel (x_second - 2) 0.3

y_p = y_first + YD_pixel (y_second - 2) 0.3

여기서, x_p, y_p 는 스마트폰에서 얻어지는 기기의 좌표이고, x_first, y_first 는 1차 선택한 항공사진의 좌표이고, x_second, y_second 는 2차 선택한 보조영상의 좌표이다.

위의 식을 투영변환 식에 대입하면 아래와 같은 최종식이 나오고 이를 이용해 스마트폰과 같이 픽셀단위의 화면에서 보다 정확한 위치 결정이 가능하다.

상기 관리서버와 스마트폰 간의 무선통신을 지원하는 무선통신모듈은 무선 송수신되는 신호에 왜곡이 발생하거나 노이즈가 포함되는 것을 최소화하여 오류 없는 데이터의 송수신이 이루어지도록 하여, 본 발명에 의한 서비스 제공의 품질을 높일 필요가 있다.

이에 본 발명은 도13의 a,b,c에 도시된 무선통신모듈(100)을 제안한다. 상기 무선통신모듈(100)은 관리서버에 구비되는 것에 관한 것이나, 스마트폰에도 구비될 수도 있다. 참고로, 도1에서는 상기 무선통신모듈의 도면부호를 21로 표기하고 있다.

도13에서 보는 바와 같이 상기 무선통신모듈(100)은 안테나(ANT), 로우패스필터(110), 수신데이터처리부(120), 송신데이터처리부(130), 위상동기화부(U5), 송수신선택스위치(U6), 전원공급부(140), CPU(U4)를 포함하여 이루어진다.

상기 로우패스필터(110)는 상기 안테나(ANT)로 수신되는 수신데이터와, 상기 안테나(ANT)를 통해 송신되는 송신테이터를 필터링한다. 즉, 상기 로우패스필터(110)는 송수신을 위해 수신 또는 송신되는 신호(데이터)에서 고주파대역의 신호는 차단하여 제거하고, 저주파대역의 신호는 통과시킨다.

상기 로우패스필터(110)는 도면에서 보는 바와 같이 저항(R24)과, 두 인덕터(L10, L11)와, 두 캐패시터(C34, C68)로 구성된다.

상기 수신데이터처리부(120)는 상기 로우패스필터(110)를 통해 수신된 수신데이터를 처리하여 상기 위상동기화부(U5)로 전달한다.

상기 수신데이터처리부(120)는 제1밴드패스필터(CF2)와 제2밴드패스필터(CF1), 상기 제1,2밴드패스필터(CF1, CF2) 각각의 전후에 연결되어 무선통신을 위해 입력측과 출력측의 임피던스를 매칭시키는 제1임피던스매칭부(121)와 제2임피던스매칭부(122), 그리고 상기 제2밴드패스필터(CF1)의 제2임피던스매칭부(122) 입력측에 구비되어 제1밴드패스필터(CF2)를 통과한 수신데이터의 저주파대역 노이즈를 증폭하는 노이즈증폭부(Q6)를 포함하여 이루어진다.

상기 제1,2밴드패스필터(CF1, CF2)는 상기 로우패스필터(110)를 통과한 저주파 대역 중에서 특정 밴드 영역의 주파수 신호는 통과시키고, 특정 밴드를 벗어나는 대역의 고주파와 저주파 신호는 차단하여 제거하고, 상기 제1,2임피던스매칭부(121, 122)는 각각 상기 제1,2밴드패스필터(CF1, CF2) 전후의 임피던스를 정합시켜 RF 신호의 반사 손실과 왜곡을 방지하고, 상기 노이즈증폭부(Q6)는 상기 제1밴드패스필터(CF2)를 통과한 수신데이터 신호에 포함되어 있는 노이즈 성분을 증폭시켜 제2밴드패스필터(CF1)에서 노이즈가 보다 효율적으로 제거되도록 한다.

상기 송신데이터처리부(130)는 상기 위상동기화부(U5)가 전달하는 송신데이터를 처리하여 상기 로우패스필터(110)로 출력함으로써, 상기 안테나(ANT)를 통해 상기 스마트폰으로 송신한다.

상기 송신데이터처리부(130)는 송신데이터 신호를 증폭시키는 파워증폭부(Q4)와, 상기 파워증폭부(Q4)의 전후에 연결되어 양측의 임피던스를 매칭시키는 제3임피던스매칭부(131)와, 상기 파워증폭부(Q4)를 통과한 송신데이터 신호에 포함된 노이즈를 필터링하여 제거하고 이를 상기 로우패스필터(110)로 입력하는 올패스필터(132)를 포함하여 이루어진다.

상기 파워증폭부(Q4)는 송신데이터 신호를 증폭시켜 안테나(ANT)를 통한 무선 통신 과정에서 소실되지 않도록 하고, 상기 제3임피던스매칭부(131)의 입력측과 출력측의 임피던스를 정합시켜 RF 신호의 반사 손실과 왜곡을 방지하고, 상기 올패스필터(132)는 차단하는 주파수 대역은 별도로 없고 상기 파워증폭부(Q4)를 통과한 송신데이터의 전 주파수 대역에서 송신데이터 신호에 유입된 노이즈를 제거하여 왜곡 없는 고품질의 송신데이터가 무선 송신되도록 한다.

상기 송수신선택스위치(U6)는 상기 로우패스필터(110)와 상기 수신데이터치리부(120) 또는 송신데이터처리부(130)를 연결하여, 데이터의 수신과정에서는 상기 로우패스필터(110)와 수신데이터처리부(120)를 연결하고, 송신과정에서는 상기 로우패스필터(110)와 송신데이터처리부(130)를 연결한다.

그리고 상기 송수신선택스위치(U6)는 두 파워 트랜지스터(Q3, Q5)의 작동에 의해 상기 수신데이터처리부(120) 또는 송신데이터처리부(130)로 절환되어 연결된다. 그리고 상기 두 파워트랜지스터(Q3, Q5)는 상기 위상동기화부(U5)에 의해 제어된다.

상기 위상동기화부(U5)(PLL;Phase Lock Loop)는 상기 수신데이터처리부(120)에서 입력되는 수신데이터와, 상기 송신데이터처리부(130)로 출력되는 수신데이터와 송신데이터의 신호 위상을 동기화한다. 즉, 무선통신을 위해 송수신하는 데이터의 주파수(위상)를 특정 대역의 주파수로 동기화한다.

그리고 상기 위상동기화부(Q5)에는 수신데이터와 송신데이터 신호의 위상 동기화를 위한 클럭신호를 생성하는 발진부(101)와, 위상 동기화 과정에서 노이즈가 유입되지 않도록 하는 PLL필터(102)가 연결되어 있다.

상기 전원공급부(140)는 도13b에서 보는 바와 같이 무선통신모듈(100)의 구동에 필요한 구동전원을 생성하여 공급하는 구동전원부(141)와, 무선통신에 필요한 통신전원을 생성하여 공급하는 통신전원부(142)를 포함하여 이루어진다.

상기 구동전원부(141)는 인터페이스포트(J2, J3)를 통해 외부에서 입력되는 전원을 정전압화하는 제1레귤레이터(U1)와, 상기 제1레귤레이터(U1) 입력측에 구비되어 입력전원을 평활하는 다수의 캐패시터(C2,C3,C7)와, 상기 제1레귤레이트(U1)의 출력측에 구비되어 출력전원을 평활한 구동전원을 생성하는 다수의 캐패시터(C4,C5,C6)를 포함하여 이루어진다. 본 발명에서 상기 구동전원부는 정전압 5V의 구동전원을 생성하여 공급한다.

상기 통신전원부(142)는 상기 구동전원부(141)의 출력전원을 강압하고 정전압화하는 제2레귤레이터(U3)와, 상기 제2레귤레이터(U3)의 출력전원을 평활하며 노이즈를 제거하는 노이즈제거부(143)을 포함하여 이루어진다. 상기 노이즈제거부(143)는 다수의 캐패시터(C8,C9,C10,C11)와 인덕터(L1)을 포함하여 이루어진다.

그리고 도13b에 도시되어 있는 상기 인터페이스포트(J2, J3)에는 상기 리모컨에서 전달되는 송신데이터의 레벨을 통신모듈이 처리 가능한 레벨(도면에서 3V)로 조정하는 송신레벨 매칭트랜지스터(Q1)와, 상기 CPU(U4) 또는 상기 위상동기화부(U5)에서 전달되는 수신데이터의 레벨을 리모컨이 처리 가능한 레벨(도면에서 5V)로 조정하는 수신레벨 매칭트랜지스터(Q2, Q7)가 연결되어 있다.

상기 CPU(U4)는 무선통신모듈(100)을 전체적으로 제어한다.

상기 CPU(U4)에는 도13c에서 보는 바와 같이 무선통신모듈(100)을 제어하기 위한 각종 프로그램을 다운로드할 수 있는 다운로드포트(J5)와, 통신모듈 제어와 무선통신에 필요한 신호를 만들기 위해 클럭신호를 생성하는 클럭부(103) 등이 연결되어 있다.

이상에서 본 발명을 설명함에 있어 첨부된 도면을 참조하여 특정 구성과 절차를 갖는 무선통신모듈을 통해 스마트폰에 항공영상, 수치지형도, 그린라이도 및 퍼팅라인 고저단면도를 제공하는 GPS 수신자료와 항공 라이다자료를 이용한 그린 라이 자동 분석 시스템에 대해 설명하였으나 본 발명은 당업자에 의하여 다양한 변형 및 변경이 가능하고, 이러한 변형 및 변경은 본 발명의 보호범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.

10 : 스마트폰 11 : 무선통신모듈
13 : GPS모듈 15 : 어플리케이션
20 : 골프장 관리서버 21 : 무선통신모듈
22 : 데이터베이스 23 : 그린고도 분석부
24 : 그린라이도 생성부 25 : 퍼팅라인 고저단면도 생성부
26 : 위치보정부 27 : 제어부

Claims (4)

1. 스마트폰;
   
   상기 스마트폰과 데이터를 무선 통신하는 무선통신모듈과,
   골프장에 대한 항공 영상, 항공 라이다자료, 수치지형도를 갖는 데이터베이스와,
   상기 데이터베이스의 라이다자료를 분석 가공하여 골프장 그린 지역에 대한 격자형의 고도값 정보를 추출하는 그린고도 분석부와,
   상기 그린고도 분석부에서 분석한 그린 지역의 고도값을 이용하여 그린 라이를 표현한 그린라이도를 생성하는 그린라이도 생성부와,
   상기 그린고도 분석부에서 분석한 그린 지역의 고도값을 이용하여 해당 그린의 홀컵과 상기 무선통신모듈을 통해 수신되는 GPS 수신자료에 따른 상기 스마트폰의 위치 지점을 직선으로 연결하는 가상의 퍼팅라인에 대한 고저단면도를 생성하는 퍼팅라인 고저단면도 생성부와,
   상기 무선통신모듈을 통해 수신되는 상기 스마트폰의 요청에 따른 해당 데이터를 상기 데이터베이스 또는 그린라이도 생성부 또는 고저단면도 생성부에서 독출하여 상기 무선통신모듈을 통해 상기 스마트폰으로 전송하는 제어부를
   포함하는 골프장 관리서버;를 포함하여 이루어지되,
   
   상기 데이터베이스에 저장되어 있는 항공 영상은 항공카메라가 촬영한 항공경사영상을 이용하여 제작된 모자이크영상으로서,
   상기 모자이크영상은
   항공기에 탑재된 경사 항공카메라 및 GPS/INS 장비로부터 각각 항공경사영상과, 상기 항공경사영상에 동기된 외부표정요소를 취득하는 항공경사영상 취득단계;
   상기 항공경사영상 취득단계에서 취득한 상기 항공경사영상과 외부표정요소를 방위각 요소 및 경사각 요소가 반영된 수정 공선조건식에 적용하여 경사투영영상을 취득하는 경사투영영상 취득단계;
   상기 경사투영영상 취득단계에서 취득한 영상 프레임들을 접합하여 경사투영 모자이크영상을 취득하는 모자이크영상 취득단계;를 통해 제작되되,
   
   상기 모자이크영상 취득단계는
   상기 영상 프레임들 중에서 제1영상을 선택하고, 선택된 제1영상과 중복영역을 갖는 영상 프레임들 중에서 중심점 간의 거리가 최소거리에 있는 제2영상을 선택하는 접합대상영상 선택단계와,
   상기 접합대상영상 선택단계에서 선택된 상기 제1영상과 제2영상의 초기 접합선을 결정하는 초기 접합선 결정단계와,
   상기 초기 접합선 결정단계에서 결정된 초기 접합선 상에 존재하는 건물의 영상이 절취되지 않도록 접합선을 갱신하는 접합선 갱신단계를 포함하여 이루어지고,
   
   상기 초기 접합선 결정단계는
   상기 제1영상과 제2영상의 교차점을 연산하는 교차점 연산단계와,
   상기 제1영상의 중심점과 제2영상의 중심점을 잇는 중심직선을 추출하는 중심직선 추출단계와,
   상기 중심직선의 이등분점을 연산하는 이등분점 연산단계와,
   상기 중심직선에 수직이며 상기 이등분점을 지나는 법선벡터를 추출하는 법선벡터 추출단계와,
   상기 법선벡터가 각각 상기 제1영상과 제2영상과 만나는 접합점을 연산하는 접합점 연산단계를 포함하고,
   초기 접합선은 상기 제1영상의 교차점, 접합점, 상기 제2영상의 접합점 교차점을 순차적으로 연결하는 선으로 결정되는 것을 특징으로 하고,
   
   상기 접합선 갱신단계는
   상기 초기 접합선 상에 존재하는 건물의 3차원 지상정보를 상기 수정 공선조건식에 대입하여 건물의 2차원 영상정보를 취득하는 건물영상정보 취득단계와,
   상기 건물영상정보 취득단계에서 취득한 건물의 2차원 영상정보에서 건물의 외곽라인을 구성하는 건물영역선을 추출하는 건물영역선 추출단계를 포함하고,
   상기 초기 접합선은 상기 건물의 위쪽을 기준으로 일부를 상기 건물영역선으로 갱신하는 것을 특징으로 하는 무선통신모듈을 통해 스마트폰에 항공영상, 수치지형도, 그린라이도 및 퍼팅라인 고저단면도를 제공하는 GPS 수신자료와 항공 라이다자료를 이용한 그린 라이 자동 분석 시스템.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 골프장 관리서버는 상기 스마트폰이 홀컵에서 전송하는 GPS 수신자료와 기저장되어 있는 홀컵 위치정보의 오차로부터 GPS 수신자료의 오차를 보정하는 위치보정부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선통신모듈을 통해 스마트폰에 항공영상, 수치지형도, 그린라이도 및 퍼팅라인 고저단면도를 제공하는 GPS 수신자료와 항공 라이다자료를 이용한 그린 라이 자동 분석 시스템.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 그린고도 분석부는
   불규칙한 항공 라이다자료의 점들을 일정 간격의 격자점들로 변환하는 격자화단계와,
   이격 거리가 일정 거리 이상이 되는 인접하는 격자점 간의 중간지점에 보간점을 생성하는 보간점 생성단계와,
   홀컵을 기준으로 하는 상기 격자점 및 보간점의 상대적인 고저값을 추출하는 고저값 추출단계를
   통해 그린 지역의 고도값 정보를 추출하는 것을 특징으로 하는 무선통신모듈을 통해 스마트폰에 항공영상, 수치지형도, 그린라이도 및 퍼팅라인 고저단면도를 제공하는 GPS 수신자료와 항공 라이다자료를 이용한 그린 라이 자동 분석 시스템.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 퍼팅라인 고저단면도 생성부는
   상기 그린고도 분석부에서 추출된 상기 격자점 및 보간점의 상대적인 고저값으로부터 등고선을 생성하는 등고선 생성단계와,
   상기 가상의 퍼팅라인이 상기 등고선과 교차하는 교차점을 추출하는 교차점 추출단계와,
   교차점 사이의 고도가 선형적으로 변화되는 고저단면도를 생성하는 고저단면도 생성단계를
   통해 가상의 퍼팅라인에 대한 고저단면도를 생성하는 것을 특징으로 하는 무선통신모듈을 통해 스마트폰에 항공영상, 수치지형도, 그린라이도 및 퍼팅라인 고저단면도를 제공하는 GPS 수신자료와 항공 라이다자료를 이용한 그린 라이 자동 분석 시스템.

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