KR101329583B1 - 회전익 구조체를 이용한 공중관측 지형자료 구축 방법 및 그 시스템 - Google Patents

회전익 구조체를 이용한 공중관측 지형자료 구축 방법 및 그 시스템 Download PDF

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주식회사 두레텍
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Abstract

본 발명은 공중공간에서 지면의 지형 이미지를 경제적으로 촬영, 합성하여 최상의 고해상도 항공이미지를 획득하는 것으로, 일정영역을 촬영하기 위해 정해진 영역을 자동 분할하여 최적 경로와 고도에 맞는 촬영지점을 분할하여 정밀하게 자동 비행하여 해당 지점의 고도에서 머물며 최적의 이미지 촬영상태를 확인하고 다음 촬영지점인 지점으로 비행이동하여 이미지 촬영을 반복적으로 수행하는 것이다.
현재의 항공 촬영을 위한 장치는 고가의 비행체로 사용을 위한 경제적 손실이 크며 그 방법 또한 고속의 촬영부로 순간 포착식의 이미지를 저장하고 이를 촬영 후에 검증함으로써 문제가 되는 지점을 발견이 되어도 동일한 비행을 위한 행위를 행함으로써 많은 금전적인 손실이 되었다. 본 발명은 이를 개선하는 것으로, 흔들림 없이 고도에 머물수 있고 정확한 위치기반하의 지점에서 필요한 조해도를 통제하고, 비행되는 경로를 경제적으로 설정하고 운영할 수 있는 시스템으로써 일정영역내 해상도에 맞는 고도와 촬영부가 이미지 촬영폭을 고려한 촬영지점을 분할하여 비행하는 경로 및 촬영지점을 계산하는 단계와 계산된 비행정보(시작 지점, 촬영 경로, 촬영지점, 촬영 종료 지점, 고도)를 송수신하여 저장하는 단계, 회전익 구조체 및 촬영부를 비행전에 지상에서 자동 검증하는 단계, 정해진 지점으로 자동 비행하여 최적 이미지를 촬영/저장하는 단계, 정한 정보에 맞는 행위를 종료하였을 시에 자동으로 시작점으로 복귀 비행하는 단계, 제어처리부에 저장되어 있는 일정영역의 이미지를 조해도 및 기타의 이미지 상태를 검증하고 합성하는 단계, 저장된 이미지에 대한 상태 점검과 문제되는 이미지를 촬영한 지점과 촬영 환경을 관리하는 단계, 상기 단계의 문제 촬영지점으로 재 비행하여 이미지를 촬영 및 저장하는 단계와 이후의 단계를 얻고자하는 이미지의 상태가 모두 양호할 때까지 반복하도록 한다.
촬영을 위한 안정된 비행과 고도에 머물러 있는 기능을 활용하고 최적의 고도를 조절하여 초고해상도의 이미지를 자유자재로 획득할 수 있어 인시 절감 효과는 극대화 될 것이다. 또한, 원천 항공 이미지를 실시간에 업그레이드 시킬 수 있어 항공 지도의 구축과 이를 활용한 모든 산업에 부가가치성은 높다.

Description

회전익 구조체를 이용한 공중관측 지형자료 구축 방법 및 그 시스템{Air observations using the rotor structure construction method and system for terrain data.}
본 발명의 목적은 공중공간에서 지면의 지형 이미지를 경제적으로 촬영, 합성하여 최상의 고해상도 항공이미지를 획득하는 것으로, 일정영역을 촬영하기 위해 정해진 영역을 자동 분할하여 최적 경로와 촬영 상공 지점을 분할하여 해당지점까지 자동 비행하는 회전익 구조체를 이용하여 촬영지점의 상공에서 안정되게 머물며 최적의 이미지 촬영상태를 확인하고 다음 촬영지점인 지점으로 자동비행 이동하여 이미지 촬영을 반복적으로 수행하는 것이다.
이미지관리계산부에서 일정한 상공에서 제어처리부에 촬영코저 하는 일정 면적내 촬영지점을 분할하여 경로와 지점을 계산하고 그 정보를 제어처리부에 전송하여 최적의 비행을 통해 촬영지점에서 이미지를 촬영부가 촬영하고, 이를 일정 식별명으로 제어처리부에 저장/보관하고, 촬영된 이미지의 최적화처리를 제어처리부에서 확인하며 문제가 있는 특정영역의 이미지에 대해 재 촬영을 위한 촬영지점으로 비행시켜 해당 촬영하고자 하는 고도에서 최초 촬영과 동일한 환경의 촬영상태로 촬영부를 조절하여 촬영하는 시스템과 방법에 관해, 촬영을 위한 비행장치는 전기 또는 엔진을 동력원으로 하는 회전익 구조체에 촬영부를 탑재하고, 특정 영역에 대한 일정 촬영 영역내 해상도에 맞는 촬영 상공(이하 고도)에 따라 촬영지점을 경로에 맞는 촬영지점(z의 고도 및 x, y의 위치)을 분할하는 이미지 촬영 시점을 통제할 수 있는 제어처리부를 구성한다. 제어처리부는 이미지 저장과 사전에 일정한 영역내에서 정한 면적에 촬영지점을 분할한 촬영지점으로 유도해 가며 촬영시점에서의 외부환경을 고려한 이미지 픽셀의 다양한 조건을 일정한 규칙에 맞게 통제하고 촬영한 이미지를 저장하며, 외부에서 조정 통제하는 신호를 수신하고, 촬영부의 정보를 외부의 시스템에 전파한다.
이를 위한 구성요소로 이미지를 촬영하기 위해서 일정한 촬영지점에 반복하여 머물수 있게 하는 회전동력부를 갖는 회전익 구조체와 회전익 구조체에 탑재한 촬영부, 촬영부와 회전익 구조체를 통제하는 제어처리부, 외부에서 회전익 구조체를 통제하며 촬영된 이미지를 최적된 상태로 검증하고 관리하는 이미지관리계산부로 구성한다.
또한, 각 구성부를 이용하는 방법은 일정영역내 해상도에 맞는 고도와 촬영부가 이미지 촬영폭을 고려한 촬영지점을 분할하여 비행하는 경로 및 촬영지점을 계산하는 단계와 계산된 비행정보(시작 지점, 촬영 경로, 촬영지점, 촬영 종료 지점, 고도)를 송수신하여 저장하는 단계, 회전익 구조체 및 촬영부를 비행전에 지상에서 자동 검증하는 단계, 정해진 지점으로 자동 비행하여 최적 이미지를 촬영/저장하는 단계, 정한 정보에 맞는 행위를 종료하였을 시에 자동으로 시작점으로 복귀 비행하는 단계, 제어처리부에 저장되어 있는 일정영역의 이미지를 조해도 및 기타의 이미지 상태를 검증하고 합성하는 단계, 저장된 이미지에 대한 상태 점검과 문제되는 이미지를 촬영한 지점과 촬영 환경을 관리하는 단계, 상기 단계의 문제 지점(상공)으로 재 비행하여 이미지를 촬영 및 저장하는 단계와 이후의 단계를 얻고자하는 이미지의 상태가 모두 양호할 때까지 반복하도록 한다.
기존의 항공촬영은 고가의 비행체로 하여금 고가의 고속 촬영장치에 촬영되는 이미지를 촬영시점에서 확인할 수 없고, 필요시에는 반복적인 비행체에 사용과 환경(촬영조건)이 다른 것으로 인해 경제적인 손실과 촬영된 이미지의 적정한 조도 및 해상도(이하 조해도)가 다른 것을 연결함으로써 사용상의 불편한 요소가 있었다.
또한, 항공 촬영을 위한 장치는 고가의 비행체로 사용을 위한 경제적 손실이 크며 그 방법 또한 고속의 촬영부로 순간 포착식의 이미지를 저장하고 이를 촬영 후에 검증함으로써 문제가 되는 지점을 발견이 되어도 동일한 비행을 위한 행위를 재수행함으로써 많은 시간적 금전적인 손실이 되었다.
특히, 고정익 항공기에 의한 이미지 촬영 방법은 위치기반하 정밀한 지점에서의 촬영보다는 고속 촬영한 이미지의 영역을 겹치는 영역으로 보정하고 합성하는 일련의 과정을 거쳐야 이용할 수 있는 이미지가 된다. 이는 고정익 비행체의 고속의 비행과 고도가 높은 이유로 상당한 고가의 촬영장치가 필요한 것이 현실이다. 이 또한 비행을 위한 고가의 운영유지비가 추가로 발생한다.
최적의 촬영을 위해서는 일정 고도와 촬영지점에서 동일 환경으로 이미지를 획득할 수 있도록 정확한 지점의 고도에서 머물러 흔들림이 적은 비행체에 탑재한 촬영장치로 적정 고도에 맞는 저가의 촬영장치를 활용할 수 있으며 자동 비행을 위한 제어통제가 되는 시스템을 활용하면 경제적 이득이 크다.
일정영역의 공간에 대해서 최적의 촬영 해상도를 내기 위해서는 일정 지점에 머물러 촬영되어야 하며 흔들림이 최소화되어야 한다. 또한, 자동으로 정해진 지점을 촬영시, 반복적인 촬영 조건하에 촬영이 될 수 있도록 경로 및 촬영지점을 계산하고, 계산된 지점으로 자동 비행하여 촬영지점에 일정시간 머물며 최적의 조해도를 얻기위한 촬영조건을 확인하고 촬영한 이미지를 식별명을 부여하여 제어처리부의 저장장치에 관리하며, 최초 시작점으로부터 최종 종료 촬영지점까지 자동 촬영하여 종료시점에서는 자동으로 시작점으로 복귀하는 비행방법을 통제하며, 촬영된 이미지의 촬영된 조해도를 검증하여 문제가 되는 지점의 이미지를 자동 비행하여 재 촬영하여 해당 문제 이미지를 대체하여 관리 저장할 수 있게 한다.
촬영을 위해 정해진 일정영역을 일정고도에 맞는 조해도를 가지는 촬영 지점을 분할하여 계산하고, 회전익 구조체의 자동 비행을 위한 제어처리부와의 송수신과 실시간에 조정할 수 있는 이미지관리계산부의 처리 방법을 구현하고, 제어처리부의 통제를 받아 자동 비행하는 회전익 구조체의 자동 조정 및 통제를 위한 제어처리부의 통제방법을 구성하여 일정한 고도에서 머물며 안정된 촬영 이미지를 획득토록 한다.
본 발명은 공중공간에서 지면의 지형 이미지를 경제적으로 촬영, 합성하여 최상의 고해상도 항공이미지를 획득하는 것으로, 일정영역을 촬영하기 위해 정해진 영역을 자동 분할하여 최적 경로와 고도에 맞는 촬영지점을 분할하여 정밀하게 자동 비행하여 해당 지점의 고도에서 머물며 최적의 이미지 촬영상태를 확인하고 다음 촬영지점인 지점으로 비행이동하여 이미지 촬영을 반복적으로 수행하는 것이다.
촬영을 위한 안정된 비행과 고도에 머물러 있는 기능을 활용하고 최적의 고도를 조절하여 초고해상도의 이미지를 자유자재로 획득할 수 있어 인시 절감 효과는 극대화 될 것이다. 또한, 원천 항공 이미지를 실시간에 업그레이드 시킬 수 있어 항공 지도의 구축과 이를 활용한 모든 산업에 부가가치성은 높다. 또한, 지번번호와 측량된 영역간의 오차를 정확한 센서를 활용하여 공중 관측이 가능해져 실시간 지번의 관측과 분쟁 해결에 큰 효과가 있을 것이다.
도 1 은 회전익 구조체에 탑재된 촬영부의 사시도
도 2 는 촬영부의 공중 고도 및 적정 촬영 영역(면적) 해석도
도 3 은 제어처리부의 구성도
도 4 는 공중 측량을 위한 시스템 운영도
도 5 는 이미지 촬영 및 처리 방법의 과정도
도 6 은 지적 및 임야 도면과 실시간 항공 이미지와 검색/검증도
일정 면적내 일정 고도에서 일정한 해상도의 항공촬영하기 위해 촬영지점을 분할하여 회전익 구조체를 해당 촬영지점에 자동경로로 위치하여 이미지를 촬영하는 방법과 시스템을 위해 도면 1 ~ 6을 통해 상세히 설명하면,
도 4는 공중 측량을 위한 시스템 운영도로써 회전익 구조체(10)에 일정 고도로 공중공간에 머물러 비행하게 하고, 최적의 촬영 조건에 맞을 때 자동으로 이미지를 촬영부(12)로 촬영하여 회전익 구조체의 제어처리부에 저장하는 것이다. 이미지관리계산부(20)에서 이미지를 획득할 영역을 정해지면 자동으로 그 구획내에 최적의 비행경로와 촬영지점을 분할하여 계산하고 그 결과를 회전익 구조체에 전송하고 이미지관리계산부(20)의 통제 신호에 따라 정해진 촬영지점으로 비행하여 촬영하게 된다.
도 1 및 도 3은 회전익 구조체(10)에 탑재된 촬영부 및 제어처리부의 사시도로써 최적의 촬영을 위해서 고도에서 머물며 체공할 수 있고, 좌우 롤링 및 피칭이 안정하게 유지되는 비행체의 구조로 중앙부에는 촬영부(12)와 회전익 구조체를 제어 통제하는 제어처리부(11) 및 상기 제어처리부내에는 위치정보를 측량하는 위치센서(GPS, 고도계, 기압계)(51)로 현재 위치를 확인하고 전송하며 회전익 구조체를 비행통제하는 통제관리부(45) 및 상기 제어처리부(11)에서 촬영지점에서 항공찰영을 하여 그 이미지를 제어처리부의 저장부(44)에 저장 한다.
또한, 각종 통합센서(온도 또는 밀도 또는 풍속 또는 습도 또는 먼지농도 또는 조도)(41)로 실시간 기상정보를 제어처리부(11)에 저장한다. 상기 통합센서로 저장된 각종 정보로 촬영조정통제부(43)에서는 촬영부의 조리개 및 샤터 속도등을 조정하고 최적의 이미지 상태와 기상환경을 처리하여 제어처리부로 전송하고 이를 제어처리부에서는 촬영부를 통제하여 이미지를 촬영한다.
이미지관리계산부(20)에서는 일정영역의 촬영경로와 촬영지점을 계산하여 상기 제어처리부(11)에 전송하고, 외부에서 회전익 구조체를 통제하며 촬영된 이미지를 최적된 상태로 검증하고 관리하며 이미지관리계산부(20)에서 처리한 실시간 정보(지적/임야도면, 매핑정보)로 회전익 구조체(10)의 비행과 촬영을 조정/통제하고 촬영된 정보를 제어처리부(11)로부터 실시간에 받아 지적도 정보(임야 및 지적)의 일치성을 확인하게 한다.
회전익 구조체의 야간 비행간 식별의 용이성을 위해 인식식별부(32)로 야간비행시 시안성을 높이며 회전익 구조체의 상태를 불빛으로 식별하고 경고토록 한다.
도 2는 촬영부의 공중 고도 및 적정 촬영 영역(면적) 해석도로 최적의 초라영 조해도를 획득하기 위한 방법으로 촬영부의 이미지 해상도는 정해져 있어 픽셀당 일정규격 이하의 고해상도 이미지를 얻기 위해서는 초정밀 카메라 필요하다. 그러나 본 발명은 경제적인 카메라를 활용하여 이미지를 대량으로 획득 할 수 있는 것으로 이미지의 해상도를 최적의 해상도를 정해 놓고 그에 맞는 고도를 설정할 수 있는 것이 특징이다. 일정한 고도하의 카메라 해상도를 계산한 결과 일정고도의 상공에서 촬영되어야 하는 것으로 카메라에 별도의 렌즈를 구성하지 않게 조절할 수 있다. 장착되는 카메라의 해상도에 따라 최적의 조해도가 나오는 고도(23)를 설정하고 촬영구역(25)을 설정함으로써 장착되는 촬영부의 정방길이의 이미지 촬영폭(24)에 맞는 촬영경로(26) 및 다수의 촬영지점(27)를 이미지관리계산부(20)에서 계산한다.
도 5는 이미지 촬영 및 처리방법의 과정도를 통해 운영하는 방법을 함께 설명하면,
이미지관리계산부에서 촬영구역(25)내 해상도에 맞는 고도(23)와 촬영부가 이미지 촬영폭(24)을 고려한 다수의 촬영지점(27)을 분할하여 비행하는 촬영경로(26) 및 다수의 촬영지점(27)을 계산하는 1단계(100)와 상기 단계에서 계산된 비행정보(시작 지점, 촬영 경로, 촬영지점, 촬영 종료 지점, 고도)를 송신하여 회전익 구조체의 제어처리부에서 수신하여 저장하는 2단계(200) 및 회전익 구조체의 제어처리부(11)에 저장된 정해진 지점으로 자동 비행하는 단계와 회전익 구조체의 촬영부로 촬영지점에서 머물러 최적 이미지를 촬영하고 제어처리부에 저장하는 3단계(300)와 상기 3단계를 반복수행하고, 저장된 정보의 촬영종료 지점에서의 촬영이 끝나면 자동으로 시작지점으로 복귀 비행하는 4단계(400) 및 제어처리부에 저장되어 있는 일정영역의 이미지를 조해도 및 기타의 이미지 상태를 검증하고 합성하는 5단계(500)의 과정으로 운영된다.
또한, 회전익 구조체 및 촬영부를 비행전에 지상에서 자동 검증하는 1-1단계(301)를 부가하고, 복귀한 회전익 구조체의 저장부에 저정된 이미지의 상태 점검과 문제되는 이미지를 촬영한 지점과 촬영 환경을 관리하는 6단계(600)를 부가한다.
이때 발생한 문제되는 촬영지점의 이미지에 대해 관리하고, 상기 관리된 문제 촬영지점으로 회전익 구조체를 재 비행토록 경로 및 촬영지점을 제어처리부에 전송하여 회전익 구조체를 자동비행토록 하여 상기 3단계 이후의 과정을 진행하게 한다.
특히, 본 발명은 실시간에 공중 항공 관측영상으로 지적도와 비교. 일치성을 확인하는 기능이 있다.
도 6은 지적/임야도면과 실시간 항공 이미지와 검색, 검증하는 방법을 구현한 시스템의 화면 구성도로써 경로와 촬영지점의 이미지를 촬영부(12)가 촬영하고 실시간에 이미지관리계산부(20)로 전송하면 이미지관리계산부(20)에 관리하고 있는 지적도의 경계면을 오버랩시켜 관리하고 있는 지적도의 최신화된 상태를 실시간에 검증할 수 있게 한다. 임야 및 지적에 대한 지번 번호에 따라 그 경계선을 실시간 전송된 촬영 이미지에 겹치는 정보는 이미지관리계산부(20)에 갭쳐 및 저장 관리할 수 있다.
10 : 회전익 구조체
11 : 제어처리부
12 : 촬영부
20 : 이미지관리계산부
23 : 고도
24 : 이미지 촬영폭
25 : 촬영구역
26 : 촬영경로
27 : 촬영지점
32 : 인식식별부
41 : 통합센서(온도 또는 밀도 또는 풍속 또는 습도 또는 먼지농도 또는 조도)
43 : 촬영조정통제부
44 : 저장부
45 : 통제관리부
51 : 위치센서(GPS, 고도계, 기압계)

Claims (10)

  1. 일정 면적내 일정 고도에서 일정한 해상도의 항공촬영하기 위해 촬영지점을 분할하여 회전익 구조체를 해당 상공에 자동경로로 위치하여 이미지를 촬영하는 방법에 있어서;
    이미지관리계산부에서 촬영구역(25)내 해상도에 맞는 고도(23)와 촬영부가 이미지 촬영폭(24)을 고려한 다수의 촬영지점(27)을 분할하여 비행하는 촬영경로(26) 및 다수의 촬영지점(27)을 계산하는 1단계(100);와 상기 단계에서 계산된 비행정보(시작 지점, 촬영 경로, 촬영지점, 촬영 종료 지점, 고도)를 송신하여 회전익 구조체의 제어처리부에서 수신하여 저장하는 2단계(200);와 회전익 구조체의 제어처리부에 저장된 정해진 지점으로 자동 비행하는 단계와 회전익 구조체의 촬영부로 촬영지점에서 머물러 최적 이미지를 촬영하고 제어처리부에 저장하는 3단계(300);와 상기 3단계를 반복수행하고, 저장된 정보의 촬영종료 지점에서의 촬영이 끝나면 자동으로 시작지점으로 복귀 비행하는 4단계(400); 및 제어처리부에 저장되어 있는 일정영역의 이미지를 조해도 및 기타의 이미지 상태를 검증하고 합성하는 5단계(500);를 특징으로 하는 회전익 구조체를 이용한 공중관측 지형자료 구축 방법
  2. 청구항 1에 있어서;
    회전익 구조체 및 촬영부를 비행전에 지상에서 자동 검증하는 1-1단계(101);의 특징을 포함하는 회전익 구조체를 이용한 공중관측 지형자료 구축 방법
  3. 청구항 1에 있어서;
    저장된 이미지에 대한 상태 점검과 문제되는 이미지를 촬영한 지점과 촬영 환경을 관리하는 6단계(600);의 특징을 포함하는 회전익 구조체를 이용한 공중관측 지형자료 구축 방법
  4. 청구항 3에 있어서;
    상기 6단계의 결과로 문제가 있는 촬영지점으로 자동비행하여 이미지 촬영 및 저장하는 3-1단계(301);의 특징을 포함하는 회전익 구조체를 이용한 공중관측 지형자료 구축 방법
  5. 청구항 1에 있어서;
    이미지관리계산부(20)에서 처리한 정보(지적/임야도면, 매핑정보)로 회전익 구조체(10)의 촬영 이미지와 실시간 비교하여 일치성을 확인, 저장, 관리;하는 특징을 포함하는 회전익 구조체를 이용한 공중관측 지형자료 구축 방법
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