KR101311307B1 - 영상 처리 방법 및 영상 처리 장치 - Google Patents

영상 처리 방법 및 영상 처리 장치 Download PDF

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국방과학연구소
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Abstract

본 발명은, 모노스태틱 방식으로 전파를 송수신하는 레이더의 영상 처리 방법에 있어서, 전파를 수신하여 데이터를 획득하는 단계, 상기 획득한 데이터에 대하여 디처핑 프로세스(Dechirping Process)를 수행하여, 디처핑된(Dechirped) 데이터를 획득하는 단계, 상기 디처핑된(Dechirped) 데이터의 방위각 시간 영역을 방위각 주파수 영역으로 변환시키는 제 1 변환 단계, 상기 변환에 근거하여 주파수 스캐일링 함수를 획득하는 단계, 상기 주파수 스캐일링 함수에 근거하여, 상기 변환된 데이터에 대하여 Bulk RCMC(Range Cell Migration Correction)를 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

영상 처리 방법 및 영상 처리 장치 {Method and apparatus for processing an image}
본 발명은 영상 처리 방법 및 영상 처리 장치에 관한 것으로, 특히 모노스태틱 레이더(Mono-static Radar)가 수신한 데이터를 스캐일링 함수(Scaling Function)를 이용하여 고속으로 영상 처리하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
모노스태틱 송수신 구조를 가진 근거리 관측 레이더는, 수신 신호를 디처핑(dechirping)하여 데이터를 처리한다. 근거리 관측 레이더의 디처핑된(dechirped) 데이터를 처리하는 기존 기술에는 Back-projection 알고리즘, W-K 알고리즘 등이 있다.
이러한 기존 기술들은 매우 정교한 영상을 형성할 수 있다. 그러나, 기존 기술들에 의하여 영상 처리를 수행할 경우, 처리 속도가 느리다는 단점이 있다. 따라서, 높은 갱신율이 요구되는 시스템에 상기와 같은 영상 처리 알고리즘을 적용하기 어렵다는 문제점이 있다.
따라서, 영상 품질이 크게 저하되지 않으면서, 처리 속도가 빠른 영상 처리 방법을 도입할 필요가 있다.
따라서, 본 명세서는 전술한 문제점들을 해결하는 방안들을 제공하는 것을 목적으로 한다.
구체적으로, 본 명세서는 영상 품질이 크게 저하되지 않으면서, 처리 속도가 빠른 영상 처리 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 양상에 따른 영상 처리 방법은, 모노스태틱 방식으로 전파를 송수신하는 레이더의 영상 처리 방법에 있어서, 반사 전파를 통해 데이터를 획득하는 단계, 상기 획득된 데이터에 대하여 디처핑 프로세스(Dechirping Process)를 수행하는 단계, 상기 디처핑 프로세스(Dechirping Process)를 통해 디처핑된(Dechirped) 데이터의 방위각 시간 영역을 방위각 주파수 영역으로 변환시키는 제 1 변환 단계, 상기 제 1 변환 결과에 기초하여 주파수 스캐일링 함수를 획득하는 단계, 상기 주파수 스캐일링 함수에 근거하여, 상기 제 1 변환 단계를 통해 변환된 데이터에 대하여 Bulk RCMC(Range Cell Migration Correction)를 수행하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 양상에 따른 영상 처리 방법은, 상기 주파수 스캐일링 함수에 근거하여, 상기 Bulk RCMC(Range Cell Migration Correction)가 수행된 데이터에 대하여, SRC(Secondary Range Compression)을 수행하는 단계, 상기 SRC(Secondary Range Compression)가 수행된 데이터의 거리 시간 영역을 거리 주파수 영역으로 변환시키는 제 2 변환 단계, 상기 스캐일링 함수에 근거하여, 상기 제 2 변환 단계를 통해 변환된 데이터에 대하여 AS(Azimuth Scaling)을 수행하는 단계, 상기 AS(Azimuth Scaling)가 수행된 데이터의 방위각 주파수 영역을 방위각 시간 영역으로 변환시키는 제 3 변환 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 양상에 따른 영상 처리 방법은, 상기 디처핑된(Dechirped) 데이터는 하기의 수학식과 같이 표현되는 것을 특징으로 한다.
[수학식]
Figure 112011094800760-pat00001
여기서, ta는 방위각 방향 시간, te는 거리 방향 시간, ke는 chirp modulation rate,
Figure 112011094800760-pat00002
는 파장, C는 빛의 속도, Rtgt는 표적과 안테나간의 거리를 나타낸다.
또한, Rtgt는 다음과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112011094800760-pat00003
, 여기서, V는 송수신 안테나의 방위각 방향의 이동속도, R0는 표적과 안테나 간 최 근접거리를 의미한다.
본 발명의 또 다른 양상에 따른 영상 처리 방법은, 상기 Bulk RCMC(Range Cell Migration Correction)를 수행하는 단계는, 상기 제 1 변환 단계를 통해 변환된 데이터에 대하여 하기의 수학식을 곱합으로써, 거리 시간 영역에서 레이더 관측 지점의 중심에 대해 Bulk RCMC(Range Cell Migration Correction)를 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
[수학식]
Figure 112011094800760-pat00004
여기서, Rref는 관측 영상의 중심까지의 거리를 나타낸다.
본 발명의 또 다른 양상에 따른 영상 처리 방법은, 상기 SRC(Secondary Range Compression)을 수행하는 단계는, 상기 Bulk RCMC(Range Cell Migration Correction)가 수행된 데이터에 대하여 하기의 수학식을 곱합으로써, 거리 시간 영역에서 레이더 관측 지점의 중심에 대해 SRC(Secondary Range Compression)을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
[수학식]
Figure 112011094800760-pat00005
여기서, Rref는 관측 영상의 중심까지의 거리를 나타낸다.
본 발명의 또 다른 양상에 따른 영상 처리 방법은, 상기 AS(Azimuth Scaling)을 수행하는 단계는, 상기 제 2 변환 단계를 통해 변환된 데이터에 대하여 하기의 수학식을 곱합으로써, AS(Azimuth Scaling)을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
[수학식]
Figure 112011094800760-pat00006
본 발명의 또 다른 양상에 따른 영상 처리 방법은, 상기 제 1 변환 단계는, 상기 디처핑된(Dechirped) 데이터에 대하여 방위각 방향으로 FFT(Fast Fourier Transform)를 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 양상에 따른 영상 처리 방법은, 상기 제 2 변환 단계는, 상기 Bulk RCMC(Range Cell Migration Correction) 및 상기 SRC(Secondary Range Compression)가 수행된 데이터에 대하여 거리 방향으로 FFT(Fast Fourier Transform)를 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 양상에 따른 영상 처리 방법은, 상기 제 3 변환 단계는, 상기 AS(Azimuth Scaling)가 수행된 데이터에 대하여 방위각 방향으로 IFFT(Inverse Fast Fourier Transform)를 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 양상에 따른 영상 처리 장치는, 모노스태틱 방식으로 전파를 송수신하는 송수신부, 상기 송수신부에서 수신한 전파를 통해 획득된 데이터에 대하여 디처핑 프로세스(Dechirping Process)를 수행하는 데이터 변환부, 상기 디처핑된(Dechirped) 데이터의 방위각 시간 영역을 방위각 주파수 영역으로 제 1 변환시키고, 상기 제 1 변환에 근거하여 주파수 스캐일링 함수를 획득하고, 상기 주파수 스캐일링 함수에 근거하여, 상기 제 1 변환된 데이터에 대하여 Bulk RCMC(Range Cell Migration Correction)를 수행하는 신호 처리부를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 양상에 따른 영상 처리 장치는, 상기 신호 처리부는, 상기 주파수 스캐일링 함수에 근거하여, 상기 Bulk RCMC(Range Cell Migration Correction)가 수행된 데이터에 대하여, SRC(Secondary Range Compression)을 수행하고, 상기 SRC(Secondary Range Compression)가 수행된 데이터의 거리 시간 영역을 거리 주파수 영역으로 제 2 변환시키고, 상기 스캐일링 함수에 근거하여, 상기 제 2 변환된 데이터에 대하여 AS(Azimuth Scaling)을 수행하고, 상기 AS(Azimuth Scaling)가 수행된 데이터의 방위각 주파수 영역을 방위각 시간 영역으로 제 3 변환시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 양상에 따른 영상 처리 방법은, 디처핑된(dechirped) 데이터의 영상 처리 방법에 있어서, 디처핑된(Dechirped) 데이터의 방위각 시간 영역을 방위각 주파수 영역으로 변환시키는 제 1 변환 단계, 상기 제 1 변환 결과에 기초하여 주파수 스캐일링 함수를 획득하는 단계, 상기 주파수 스캐일링 함수에 근거하여, 상기 제 1 변환 단계를 통해 변환된 데이터에 대하여 Bulk RCMC(Range Cell Migration Correction)를 수행하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 양상에 따른 영상 처리 방법은 상기 주파수 스캐일링 함수에 근거하여, 상기 Bulk RCMC(Range Cell Migration Correction)가 수행된 데이터에 대하여, SRC(Secondary Range Compression)을 수행하는 단계, 상기 SRC(Secondary Range Compression)가 수행된 데이터의 거리 시간 영역을 거리 주파수 영역으로 변환시키는 제 2 변환 단계, 상기 스캐일링 함수에 근거하여, 상기 제 2 변환 단계를 통해 변환된 데이터에 대하여 AS(Azimuth Scaling)을 수행하는 단계, 상기 AS(Azimuth Scaling)가 수행된 데이터의 방위각 주파수 영역을 방위각 시간 영역으로 변환시키는 제 3 변환 단계를 포함할 수 있다.
본 명세서의 개시에 의하여, 전술한 종래 기술의 문제점들이 해결된다.
구체적으로, 본 명세서의 개시에 의해, 영상 품질이 크게 저하되지 않으면서, 처리 속도가 빠른 영상 처리 방법을 사용자에게 제공할 수 있다.
도 1은 본 명세서에 개시된 일실시예에 따른 모노스태틱 레이더의 영상 처리 장치를 나타내는 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 신호처리부에서 수행되는 영상 처리 방법을 나타낸 순서도이다.
도 3은 시뮬레이션 데이터의 표적 배치도를 나타낸 도면이다.
도 4는 Back-projection 알고리즘에 의한 영상 형성 결과를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 명세서에서 제안하는 알고리즘에 의한 영상 형성 결과를 나타낸 도면이다.
본 명세서에서 사용되는 기술적 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아님을 유의해야 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 기술적 용어는 본 명세서에서 특별히 다른 의미로 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 의미로 해석되어야 하며, 과도하게 포괄적인 의미로 해석되거나, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 기술적인 용어가 본 발명의 사상을 정확하게 표현하지 못하는 잘못된 기술적 용어일 때에는, 당업자가 올바르게 이해할 수 있는 기술적 용어로 대체되어 이해되어야 할 것이다. 또한, 본 발명에서 사용되는 일반적인 용어는 사전에 정의되어 있는 바에 따라, 또는 전후 문맥상에 따라 해석되어야 하며, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다.
또한, 본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.
또한, 본 명세서에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈", "유닛" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.
또한, 본 명세서에서 사용되는 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소도 제1 구성 요소로 명명될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
또한, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 발명의 사상을 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 발명의 사상이 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 됨을 유의해야 한다.
도 1
도 1은 본 명세서에 개시된 일실시예에 따른 모노스태틱 레이더의 영상 처리 장치(100)를 나타내는 블록도이다.
상기 영상 처리 장치(100)는 모노스태틱 송수신부(10), 데이터 변환부(20), 신호처리부(30)를 포함할 수 있다. 도 1에 도시된 구성요소들이 필수적인 것은 아니어서, 그보다 많은 구성요소들을 갖거나 그보다 적은 구성요소들을 갖는 영상 형성 장치가 구현될 수도 있다.
상기 모노스태틱 송수신부(10)는 모노스태틱 방식으로 전파를 송수신한다. 따라서, 상기 모노스태틱 송수신부(10)는 송신한 전파의 반사 데이터를 수신할 수 있다.
상기 데이터 변환부(20)는 디처핑 프로세스(Dechirping Processs)를 수행한다. 즉, 상기 데이터 변환부(20)는, 데이터량을 줄이기 위하여, 상기 수신한 데이터를 디처핑된(dechirped) 데이터로 변환시킬 수 있다.
상기 신호처리부(30)는 상기 디처핑된(dechirped) 데이터를 스캐일링 함수를 이용하여 고속으로 영상 처리할 수 있다. 즉, 상기 신호처리부(30)는 상기 디처핑된(dechirped) 데이터에 근거하여, 고속으로 영상 데이터를 획득할 수 있다.
여기에서, 디처핑된(dechirped) 데이터 Sr(ta, te)는 수학식 1과 같이 표현할 수 있다.
[ 수학식 1]
Figure 112011094800760-pat00007
여기서, ta는 방위각 방향 시간, te는 거리 방향 시간, ke는 chirp modulation rate,
Figure 112011094800760-pat00008
는 파장, C는 빛의 속도, Rtgt는 표적과 안테나간의 거리를 나타낸다.
또한, Rtgt는 하기의 수학식 2와 같이 나타낼 수 있다.
[ 수학식 2]
Figure 112011094800760-pat00009
여기서, V는 송수신 안테나의 방위각 방향의 이동속도, R0는 표적과 안테나 간 최 근접거리(closest approach)를 의미한다.
이하, 도 2를 참조하여 디처핑된(dechirped) 데이터에 대한, 신호처리부(30)에서의 영상 처리 방법을 구체적으로 살펴보기로 한다.
도 2
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 신호처리부(30)에서 수행되는 영상 처리 방법을 나타낸 순서도이다.
상기 신호처리부(30)는 데이터 변환부(20)로부터 디처핑된(dechirped) 데이터를 수신할 수 있다(S10).
한편, 상기 신호처리부(30)는 상기 수신한 디처핑된(dechirped) 데이터의 방위각 시간 영역을 방위각 주파수 영역으로 변환시킬 수 있다(S20). 예컨대, 상기 신호처리부(13)는, 상기 수신한 디처핑된(dechirped) 데이터에 대하여 방위각 방향으로 FFT(Fast Fourier Transform)를 수행함으로써, 상기 수신한 디처핑된(dechirped) 데이터의 방위각 시간 영역을 방위각 주파수 영역으로 변환시킬 수 있다. 상기 수신한 디처핑된(dechirped) 데이터에 대하여 방위각 방향으로 FFT(Fast Fourier Transform)가 수행된 결과는 하기의 수학식 3과 같다.
[ 수학식 3]
Figure 112011094800760-pat00010
여기서, fa는 방위각 방향 주파수를 의미하며, ta0는 표적이 존재하는 경우의 방위각 방향 시간을 의미하고, SRC는 이하의 수학식 4와 같이 표현할 수 있다. 또,
Figure 112011094800760-pat00011
는 주파수 스캐일링 함수를 의미하며, 이하의 수학식 5와 같이 계산된다.
[ 수학식 4]
Figure 112011094800760-pat00012

[ 수학식 5]
Figure 112011094800760-pat00013
한편, 이와 같이 변환된 Sr(fa, te)에 대하여, 계산된 상기 스캐일링 함수를 이용하여, 거리 시간 영역에서 레이더 관측 지점의 중심에 대해 Bulk RCMC(Range Cell Migration Correction), SRC(Secondary Range Compression)를 수행할 수 있다(S30, S40). 상기 Bulk RCMC(Range Cell Migration Correction)는 변환된 Sr(fa, te)에 대하여 이하의 H1(수학식 6)을 곱함으로써 수행될 수 있다. 상기 SRC(Secondary Range Compression)는 상기 결과에 대하여 이하의 H2(수학식 7)를 곱함으로써 수행될 수 있다.
[ 수학식 6]
Figure 112011094800760-pat00014
여기서, Rref는 관측 영상의 중심까지의 거리를 나타낸다.
[ 수학식 7]
Figure 112011094800760-pat00015
한편, 상기 신호처리부(13)는 상기와 같이 처리된 데이터에 대하여, 데이터의 거리 시간 영역을 거리 주파수 영역으로 변환시킬 수 있다(S50). 예컨대, 상기 신호처리부(13)는, 상기와 같이 처리된 데이터에 대하여 거리 방향으로 FFT(Fast Fourier Transform)를 수행함으로써, 상기 데이터의 거리 시간 영역을 거리 주파수 영역으로 변환시킬 수 있다. 상기와 같은 과정에 의하여 처리된 데이터는 이하의 수학식 8과 같다.
[ 수학식 8]
Figure 112011094800760-pat00016
여기서, fe는 거리 방향 주파수를 의미하고, Tp는 시간 영역에서의 시간폭을 의미한다.
한편, 상기 신호처리부(13)는 상기와 같이 변환된 데이터에 대하여, Azimuth Scaling(AS)을 수행할 수 있다(S60). 예컨대, 상기 신호처리부(13)는 상기와 같이 변환된 데이터에 대하여, 이하의 H3(수학식 9)를 곱합으로써, Azimuth Scaling(AS)을 수행할 수 있다.
[ 수학식 9]
Figure 112011094800760-pat00017
한편, 상기 신호처리부(13)는 상기와 같이 처리된 데이터에 대하여, 데이터의 방위각 주파수 영역을 방위각 시간 영역으로 변환시킬 수 있다(S70). 예컨대, 상기 신호처리부(13)는, 상기와 같이 처리된 데이터에 대하여 방위각 방향으로 IFFT(Inverse Fast Fourier Transform)를 수행함으로써, 상기 데이터의 방위각 주파수 영역을 방위각 시간 영역으로 변환시킬 수 있다. 상기와 같은 과정에 의하여 이하의 수학식 10과 같은 영상 데이터를 획득할 수 있다. 그리고, 상기 신호처리부(13)는 상기 데이터에 근거하여 영상을 형성할 수 있다(S80).
[ 수학식 10]
Figure 112011094800760-pat00018
여기서, Fa는 주파수 영역에서의 방위각 방향 폭을 의미한다.
이하, 기존의 알고리즘을 적용한 경우의 영상 처리 결과와 상기와 같은 알고리즘을 적용하였을 때의 영상 처리 결과에 대하여 살펴보기로 한다.
도 3, 4, 5
도 3은 시뮬레이션 데이터의 표적 배치도를 나타낸 도면이다.
기존의 Back-projection 알고리즘을 적용하여, 도 3과 같은 표적 배치에 대하여 영상 형성을 하는 경우, 도 4와 같은 처리 결과가 획득되었다. 이 경우, MATLAB 상에서의 처리 시간은 약 50초가 소요되었다.
본 명세서에서 제안하는 알고리즘을 적용하여, 도 3과 같은 표적 배치에 대하여 영상 형성을 하는 경우, 도 5와 같은 처리 결과가 획득되었다. 이 경우, MATLAB 상에서의 처리 시간은 약 0.5초가 소요되었다.
따라서, 기존의 Back-projection 알고리즘을 사용하여 영상을 형성하는 것에 비하여, 본 명세서에서 제안하는 알고리즘은 그 처리 속도를 비약적으로 향상시켰다. 그리고, 본 명세서에서 제안하는 알고리즘을 적용하더라도, 도 3, 4, 5의 이미지를 비교해보았을 때, 영상 품질의 큰 저하가 발생하지는 않았다. 즉, 본 명세서에서 제안하는 알고리즘에 의할 때, 영상 품질의 큰 저하없이 처리 속도를 비약적으로 빠르게 할 수 있다.
한편, 국방 로봇(무인 차량)과 같이 실시간 전방 관측 기능이 필요한 플랫폼에 모노스태틱 레이더가 장착될 경우에, 영상 형성에 대한 고속 신호처리가 가능한 본 발명이 적용될 수 있다.
상술한 본 발명의 실시예에 따른 방법은, 서로 개별적으로 또는 조합되어 이용할 수 있다. 또, 각 실시예를 구성하는 단계들은 다른 실시예를 구성하는 단계들과 개별적으로 또는 조합되어 이용될 수 있다.
또, 이상에서 설명한 방법은 예를 들어, 소프트웨어, 하드웨어 또는 이들의 조합된 것을 이용하여 컴퓨터 또는 이와 유사한 장치로 읽을 수 있는 기록매체 내에서 구현될 수 있다.
하드웨어적인 구현에 의하면, 지금까지 설명한 방법들은 ASICs (application specific integrated circuits), DSPs (digital signal processors), DSPDs (digital signal processing devices), PLDs (programmable logic devices), FPGAs (field programmable gate arrays, 프로세서(processors), 제어기(controllers), 마이크로 컨트롤러(micro-controllers), 마이크로 프로세서(microprocessors), 기타 기능 수행을 위한 전기적인 유닛 중 적어도 하나를 이용하여 구현될 수 있다.
소프트웨어적인 구현에 의하면, 본 명세서에서 설명되는 절차 및 기능들은 별도의 소프트웨어 모듈들로 구현될 수 있다. 상기 소프트웨어 모듈들 적절한 프로그램 언어로 쓰여진 소프트웨어 코드로 구현될 수 있다. 상기 소프트웨어 코드는 저장부에 저장될 수 있고, 프로세서에 의해 실행될 수 있다.
또한, 이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속한다.
10 : 모노스태틱 송수신부
20 : 데이터 변환부
30 : 신호 처리부
100 : 영상 처리 장치

Claims (13)

  1. 모노스태틱 방식으로 전파를 송수신하는 레이더의 영상 처리 방법에 있어서,
    반사 전파를 통해 데이터를 획득하는 단계;
    상기 획득된 데이터에 대하여 디처핑 프로세스(Dechirping Process)를 수행하는 단계;
    상기 디처핑 프로세스(Dechirping Process)를 통해 디처핑된(Dechirped) 데이터의 방위각 시간 영역을 방위각 주파수 영역으로 변환시키는 제 1 변환 단계;
    상기 제 1 변환 결과에 기초하여 주파수 스캐일링 함수를 획득하는 단계;
    상기 주파수 스캐일링 함수에 근거하여, 상기 제 1 변환 단계를 통해 변환된 데이터에 대하여 Bulk RCMC(Range Cell Migration Correction)를 수행하는 단계;
    상기 주파수 스캐일링 함수에 근거하여, 상기 Bulk RCMC(Range Cell Migration Correction)가 수행된 데이터에 대하여, SRC(Secondary Range Compression)을 수행하는 단계;
    상기 SRC(Secondary Range Compression)가 수행된 데이터의 거리 시간 영역을 거리 주파수 영역으로 변환시키는 제 2 변환 단계;
    상기 스캐일링 함수에 근거하여, 상기 제 2 변환 단계를 통해 변환된 데이터에 대하여 AS(Azimuth Scaling)을 수행하는 단계; 및
    상기 AS(Azimuth Scaling)가 수행된 데이터의 방위각 주파수 영역을 방위각 시간 영역으로 변환시키는 제 3 변환 단계를 포함하고,
    상기 디처핑된(Dechirped) 데이터는 하기의 수학식과 같이 표현되고,
    [수학식]
    Figure 112013028727813-pat00019

    상기 AS(Azimuth Scaling)을 수행하는 단계는,
    상기 제 2 변환 단계를 통해 변환된 데이터에 대하여 하기의 수학식
    [수학식]
    Figure 112013028727813-pat00030

    을 곱합으로써, AS(Azimuth Scaling)을 수행하는 것을 특징으로 하는 영상 처리 방법.
    여기서, ta는 방위각 방향 시간, te는 거리 방향 시간, ke는 chirp modulation rate,
    Figure 112013028727813-pat00020
    는 파장, C는 빛의 속도, Rtgt는 표적과 안테나간의 거리를 나타냄.
    또한, Rtgt는 다음의 수학식과 같이 나타낼 수 있음.
    [수학식]
    Figure 112013028727813-pat00021
    , 여기서, V는 송수신 안테나의 방위각 방향의 이동속도, R0는 표적과 안테나 간 최 근접거리를 의미함.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 Bulk RCMC(Range Cell Migration Correction)를 수행하는 단계는,
    상기 제 1 변환 단계를 통해 변환된 데이터에 대하여 하기의 수학식을 곱합으로써, 거리 시간 영역에서 레이더 관측 지점의 중심에 대해 Bulk RCMC(Range Cell Migration Correction)를 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 처리 방법.
    [수학식]
    Figure 112013028727813-pat00022

    여기서, Rref는 관측 영상의 중심까지의 거리를 나타낸다.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 SRC(Secondary Range Compression)을 수행하는 단계는,
    상기 Bulk RCMC(Range Cell Migration Correction)가 수행된 데이터에 대하여 하기의 수학식 3을 곱합으로써, 거리 시간 영역에서 레이더 관측 지점의 중심에 대해 SRC(Secondary Range Compression)을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 처리 방법.
    [수학식]
    Figure 112013028727813-pat00023

    여기서, Rref는 관측 영상의 중심까지의 거리를 나타낸다.
  6. 삭제
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 변환 단계는,
    상기 디처핑된(Dechirped) 데이터에 대하여 방위각 방향으로 FFT(Fast Fourier Transform)를 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 처리 방법.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 변환 단계는,
    상기 Bulk RCMC(Range Cell Migration Correction) 및 상기 SRC(Secondary Range Compression)가 수행된 데이터에 대하여 거리 방향으로 FFT(Fast Fourier Transform)를 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 처리 방법.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 제 3 변환 단계는,
    상기 AS(Azimuth Scaling)가 수행된 데이터에 대하여 방위각 방향으로 IFFT(Inverse Fast Fourier Transform)를 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 처리 방법.
  10. 모노스태틱 방식으로 전파를 송수신하는 송수신부;
    상기 송수신부에서 수신한 전파를 통해 획득된 데이터에 대하여 디처핑 프로세스(Dechirping Process)를 수행하는 데이터 변환부; 및
    상기 디처핑된(Dechirped) 데이터의 방위각 시간 영역을 방위각 주파수 영역으로 제 1 변환시키고,
    상기 제 1 변환에 근거하여 주파수 스캐일링 함수를 획득하고,
    상기 주파수 스캐일링 함수에 근거하여, 상기 제 1 변환된 데이터에 대하여 Bulk RCMC(Range Cell Migration Correction)를 수행하는 신호 처리부를 포함하고,
    상기 신호 처리부는,
    상기 주파수 스캐일링 함수에 근거하여, 상기 Bulk RCMC(Range Cell Migration Correction)가 수행된 데이터에 대하여, SRC(Secondary Range Compression)을 수행하고,
    상기 SRC(Secondary Range Compression)가 수행된 데이터의 거리 시간 영역을 거리 주파수 영역으로 제 2 변환시키고,
    상기 스캐일링 함수에 근거하여, 상기 제 2 변환된 데이터에 대하여 AS(Azimuth Scaling)을 수행하고,
    상기 AS(Azimuth Scaling)가 수행된 데이터의 방위각 주파수 영역을 방위각 시간 영역으로 제 3 변환시키며,
    상기 디처핑된(Dechirped) 데이터는 하기의 수학식과 같이 표현되고
    [수학식]
    Figure 112013028727813-pat00031

    상기 AS(Azimuth Scaling)는,
    상기 제 2 변환을 통해 변환된 데이터에 대하여 하기의 수학식
    [수학식]
    Figure 112013028727813-pat00032

    을 곱합으로써, 수행되는 것을 특징으로 하는 영상 처리 장치.
    여기서, ta는 방위각 방향 시간, te는 거리 방향 시간, ke는 chirp modulation rate,
    Figure 112013028727813-pat00033
    는 파장, C는 빛의 속도, Rtgt는 표적과 안테나간의 거리를 나타냄.
    또한, Rtgt는 다음의 수학식과 같이 나타낼 수 있음.
    [수학식]
    Figure 112013028727813-pat00034
    , 여기서, V는 송수신 안테나의 방위각 방향의 이동속도, R0는 표적과 안테나 간 최 근접거리를 의미함.
  11. 삭제
  12. 디처핑된(dechirped) 데이터의 영상 처리 방법에 있어서,
    디처핑된(Dechirped) 데이터의 방위각 시간 영역을 방위각 주파수 영역으로 변환시키는 제 1 변환 단계;
    상기 제 1 변환 결과에 기초하여 주파수 스캐일링 함수를 획득하는 단계;
    상기 주파수 스캐일링 함수에 근거하여, 상기 제 1 변환 단계를 통해 변환된 데이터에 대하여 Bulk RCMC(Range Cell Migration Correction)를 수행하는 단계;
    상기 주파수 스캐일링 함수에 근거하여, 상기 Bulk RCMC(Range Cell Migration Correction)가 수행된 데이터에 대하여, SRC(Secondary Range Compression)을 수행하는 단계;
    상기 SRC(Secondary Range Compression)가 수행된 데이터의 거리 시간 영역을 거리 주파수 영역으로 변환시키는 제 2 변환 단계;
    상기 스캐일링 함수에 근거하여, 상기 제 2 변환 단계를 통해 변환된 데이터에 대하여 AS(Azimuth Scaling)을 수행하는 단계; 및
    상기 AS(Azimuth Scaling)가 수행된 데이터의 방위각 주파수 영역을 방위각 시간 영역으로 변환시키는 제 3 변환 단계를 포함하고,
    상기 디처핑된(Dechirped) 데이터는 하기의 수학식과 같이 표현되며,
    [수학식]
    Figure 112013028727813-pat00035

    상기 AS(Azimuth Scaling)을 수행하는 단계는,
    상기 제 2 변환 단계를 통해 변환된 데이터에 대하여 하기의 수학식
    [수학식]
    Figure 112013028727813-pat00036

    을 곱합으로써, AS(Azimuth Scaling)을 수행하는 것을 특징으로 하는 영상 처리 방법.
    여기서, ta는 방위각 방향 시간, te는 거리 방향 시간, ke는 chirp modulation rate,
    Figure 112013028727813-pat00037
    는 파장, C는 빛의 속도, Rtgt는 표적과 안테나간의 거리를 나타냄.
    또한, Rtgt는 다음의 수학식과 같이 나타낼 수 있음.
    [수학식]
    Figure 112013028727813-pat00038
    , 여기서, V는 송수신 안테나의 방위각 방향의 이동속도, R0는 표적과 안테나 간 최 근접거리를 의미함.
  13. 삭제
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