KR101349380B1 - 지형지물 영상이미지를 정밀하게 촬영 및 합성처리하는 항공촬영 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동으로 시시각각 급변하는 도시변화의 정보를 담은 영상을 빠르게 획득할 수 있는 비행선(air ship) 자동촬영시스템과 GPS(Global Position System)를 결합하여 항공촬영을 할 수 있도록 한 지형지물 영상이미지를 정밀하게 촬영 및 합성처리하는 항공촬영 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 자동촬영시스템을 통해 인력의 현장 투입 없이도 컴퓨터에 입력된 촬영계획 경로좌표를 추적하여 영상자료 및 공간정보를 취득할 수 있고, 항공기의 고도와 촬영각을 이용하여 피사체에 대한 촬영거리를 연산하고, 그 거리에 따라 촬영비율을 조절함으로써 보다 선명하면서 정확한 촬영이미지를 획득하고, 아울러 사용자가 수치지도를 통해 특정 지역의 평면이미지는 물론 측면이미지도 확인할 수 있어 해당 지역에 대한 주변 이해를 손쉽게 할 수 있고, 이를 통해 수치지도의 이용 편의를 극대화할 수 있으며, 항공기에서 동일한 지형지물에 대한 평면촬영과 측면촬영 후 확보된 촬영이미지를 편집하는 번거로움을 해소할 수 있도록 개선된 지형지물 영상이미지를 정밀하게 촬영 및 합성처리하는 항공촬영 시스템에 관한 것이다.

Description

지형지물 영상이미지를 정밀하게 촬영 및 합성처리하는 항공촬영 시스템{AIR SHOOTING SYSTEM FOR PROCESSING IMAGE WITH PHOTOGRAPH AND EDIT SHOOTING IMAGE}

본 발명은 자동으로 시시각각 급변하는 도시변화의 정보를 담은 영상을 빠르게 획득하는 비행선 자동촬영시스템과 GPS를 결합하여 항공촬영하는 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 자동촬영시스템을 통해 인력의 현장 투입 없이도 컴퓨터에 입력된 촬영계획 경로좌표를 추적하여 영상자료와 공간정보를 취득하고 항공기의 고도와 촬영각을 이용하여 피사체에 대한 촬영거리를 연산한 거리에 따라 촬영비율을 조절함으로써 보다 선명하고 정확한 촬영이미지를 획득하며 사용자가 수치지도를 통해 특정 지역의 평면이미지와 측면이미지를 확인하여 해당 지역에 대한 주변을 쉽게 이해하고 이를 통해 수치지도의 이용 편의를 극대화하며 항공기에서 동일한 지형지물에 대한 평면촬영과 측면촬영 후 확보된 촬영이미지를 편집하는 번거로움을 해소하는 개선된 지형지물 영상이미지를 정밀하게 촬영 및 합성처리하는 항공촬영 시스템에 관한 것이다.

촬영기술 및 항공기술의 발달은 사실감 있는 지도제작에 큰 영향을 주었다.

즉, 항공기에서 지면을 연직방향으로 촬영하고, 촬영이미지에 지피에스(GPS : Global Position System) 좌표 정보를 적용해서 사실감 있는 수치지도를 완성할 수 있는 것이다.

항공촬영기술은 크게 조종사와 촬영사가 비행기 조종석과 카메라 옆에 착석하여 촬영하는 유인촬영과 모형 헬리콥터나 비행선(airship)과 같이 사람을 태울 수 없는 기체에 무선송수신 제어기를 장착하여 무선으로 비행기를 조종하면서 촬영하는 무인촬영기술로 구분된다.

항공촬영 시스템은 촬영기기가 장착된 비행기(airplane)를 이용하여 촬영계획 지역으로 비행사가 해당 촬영구역 경로를 따라 비행기를 조종하여 이동하면 촬영사가 촬영 장치를 이용해 자료를 취득할 수 있도록 비행기, 촬영장비, 자동항법장치로 구성된다. 비행선촬영시스템은 항공측량방법이나 원격탐측기법의 고비용, 과다한 시간소요, 데이터취득절차의 복잡함을 해소하기 위한 방법으로서 수소 및 헬륨과 같이 가벼운 기체를 채울 수 있는 비행선(air ship) 기낭과, 추진 및 제어기, 엔진을 탑재하고 있는 곤돌라, 영상을 획득할 수 있는 촬영시스템, 지상관제시스템, 조종기로 구성되어 있다.

이때, 영상 송수신 장비를 이용하여 촬영시스템으로부터 보이는 영상 중 좋은 영상을 선별적으로 촬영하여 취득하는 것으로 축척을 고려하지 않고 촬영을 하게 된다. 촬영시스템의 촬영 당시 공간적 위치, 축척, 촬영고도를 고려하기 위하여 GPS가 필요하다. GPS를 이용한 3차원 위치측정은 GPS위성들로부터 송신되는 전파를 수신하여 각 위성들로부터의 도달되는 시간과 위성신호를 이용해 3차원적인 위치를 계산하는 방법이다.

GPS를 통해 경도, 위도, 고도가 포함된 3차원적인 위치정보 또는 좌표정보를 취득하고 이를 근거로 계획된 경로를 따라 비행체가 운항하고 있는지를 판단할 수 있으며, 계획경로를 이탈할 경우 조종(control) 할 수 있다. 관성항법(Inertial navigation)이란 운항체(platform)에 부착된 관성 센서의 출력 물리량(각속도 및 가속도)을 이용해 항체의 위치, 속도 및 자세를 알아내는 것으로 기본원리는 뉴턴의 운동 법칙을 기반으로 힘과 가속도 및 속도, 변위와 관계된 미분 방정식으로부터 항법해를 구하는 것이다.

관성센서는 크게 병진 운동(translational motion)을 감지하는 가속도계(accelerometer)와 회전 운동(rotational motion)을 감지하는 자이로스코프(gyroscope)로 구분된다. 관성항법을 이용한 시스템을 통해 운항체의 위치, 속도 및 자세를 알아내는 방법은 GPS 수신기를 이용하여 3차원 좌표를 구하는 방법으로 구할 수 없는 항공기의 상태 및 각속도에 대한 정보를 얻을 수 있어 영상자료 취득 과정에서 무선 조종기를 이용하는 사람이 파악하기 어려운 항공기의 미묘한 자세변위를 사전에 파악하여 조종을 원활하게 한다.

그러나, INS장비는 초기화한 시간으로부터 멀어질수록 오차가 누적되어 커지는 단점이 있다.

이러한 단점을 보완하기 위해서 3차원적인 위치정보를 GPS수신기로부터 구하고 운항체의 위치, 속도 및 자세에 대한 정보를 GPS 수신간격마다 초기화하여 오차가 누적되어 취득되는 것을 보완한 방식이 GIS/INS 방식으로 GPS 수신기로부터의 정확한 3차원 위치자료와 정교한 운항체의 위치, 속도 및 자세 정보를 두 시스템의 문제점을 해결하면서 동시에 취득할 수 있다.

비행선을 이용한 촬영시스템의 경우 영상정보를 취득하기 위해 사용하는 사례가 늘고 있으나 단순하게 카메라를 장착하여 촬영하려는 시도가 있을 뿐 영상자료와 공간정보(GPS/INS data)를 동시에 취득하여 활용함으로써 3차원적인 공간정보를 재생산하고자 하는 시도는 현재 이뤄지지 않고 있다.

현재 GPS/INS를 차량에 장착하여 지상에서 촬영과 함께 공간정보를 취득하는 방법이 제안되고 있으나 GPS수신기의 단점 중의 하나인 다중반사파(multipath signal)로 인해 건물의 밀집도가 높은 도심지에서는 위치 정확도가 불량해진다.

또한, GPS자료와 INS자료를 취득 후 영상을 보정하거나 취득하는 과정에서 조종을 원활히 하기 위해서 사용되고 있을 뿐 사람의 조종없이 계획된 경로를 유도하여 촬영하면서 영상자료 및 공간자료를 취득하는 방법은 고려되고 있지 않다.

이러한 문제를 일부 개선한 종래기술로 대한민국 특허 등록 제10-0556103호(2006.02.22.) "자동촬영시스템을 이용한 항공촬영 방법"이 개시되어 자동촬영시스템을 이용한 항공촬영방법에 있어 괄목할만한 성장을 이뤄내고 있다.

한편, 수치지도는 항공기에서 지면을 연직방향으로 촬영하는 것이므로, 수치지도 사용자는 지형지물의 평면만을 확인할 수밖에 없다.

그러나 사용자는 지형지물의 평면 모습을 실제로 본 경험이 없고, 단지 지형지물의 위치와 배치 구조 등에 대한 영상으로만 수치지도를 파악하는 것이므로, 공간 지각능력과 인지능력이 낮은 노약자에게는 평면을 촬영한 촬영이미지 기반의 수치지도를 보고 실제 지형에 적용하면서 이해하는데 어려움이 있었다.

또한, 평면 모습이 촬영된 지형지물은 그 높이가 모두 동일해 보이므로, 해당 지역에 익숙한 수치지도 사용자도 고도정보가 전무한 수치지도를 이해하는데 많은 불편이 있었다.

한편, 수치지도의 입체화를 위해 항공촬영시 지형지물의 측면을 촬영하는 경향이 형성되었다.

그리고 특정 지형지물의 측면을 촬영할 경우엔 동일한 고도에서도 평면에 비해 원거리 촬영이 이루어져야 하므로, 촬영을 모두 마친 후 각 이미지들을 개별적으로 배율조정을 해 편집해야 하는 번거로움과 불편이 있었다.

이러한 문제를 일부 개선한 종래기술의 일 실시 예로 대한민국 특허 등록 제10-0937049호(2010.01.07.) "일반도화 제작용 항공촬영 카메라의 화각조절시스템"이 개시된 바 있다.

그러나 종래기술에 의한 상기 등록특허는 가압대와 가이드가 단순 접촉 안내되는 형태로 구성되어 있어 일측의 편마모시 정확한 각도를 산출할 수 없다는 한계가 파생되었다.

특히, 오로지 스크류에 의해서만 가압대가 승하강하기 때문에 고도, 바람 등의 영향에 의해 가이드와 결합하는 가압대의 양단에 걸리는 압이 달라지기 쉽고 그에 따라 편마모가 발생되며, 이는 측정오차를 유발시키게 된다.

또한, 촬영각을 실측하지 않고 산술적으로 계산하여 산출하는 것이므로 오차가 발생될 수 있다.

대한민국 특허 등록 제10-0556103호(2006.02.22.) "자동촬영시스템을 이용한 항공촬영 방법" 대한민국 특허 등록 제10-0937049호(2010.01.07.) "일반도화 제작용 항공촬영 카메라의 화각조절시스템"

본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술상의 제반 문제점을 감안하여 이를 해결하고자 창출된 것으로, 자동촬영시스템과 촬영각 측정개념을 접목하여 활용함으로써 GPS/INS비행선 자동촬영시스템을 이용하여 인력의 현장투입이 없어도 컴퓨터에 입력된 촬영계획 경로좌표를 추적하여 영상자료를 및 공간정보를 취득하므로 보다 경제적이고, 작업효율성이 높아 짧은 기간 내에 방대한 지역을 대상으로 구축할 수 있고, 비행기가 아닌 비행선의 사용으로 인한 비용 절감 효과를 얻을 수 있으며, 단시간에 여러 장소의 공간정보를 동시에 획득할 수 있어 경제적이며 높은 품질의 자료를 얻을 수 있는 장점이 있고, 피사체에 대한 촬영비율이 자동 조절되므로 정확한 피사체 영상 획득이 가능하며, 아울러 사용자가 선택한 특정 지역에 대한 측면 이미지를 수치지도에서 곧바로 확인할 수 있고, 이를 위한 측면 이미지 정보를 확보하기 위해서 다수 회의 촬영작업을 진행할 필요없이 1회의 운항으로도 일괄 확보할 수 있으므로, 보다 효과적이고 효율적인 수치지도 제작을 위한 추가 비용의 발생을 최소화시킨 지형지물 영상이미지를 정밀하게 촬영 및 합성처리하는 항공촬영 시스템를 제공함에 그 주된 목적이 있다.

본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로, 비행선 기낭, 곤돌라, 자동촬영시스템(CCNPS), GPS수신 안테나 및 MEMS 관성측정장치(Inertial Navigation Unit, IMU)가 장착된 비행선 자동촬영시스템을 이용하여 항공촬영을 행할 때, 제1카메라(121)와, 줌렌즈장치(124, 124')를 각각 탑재한 2,3카메라(122, 123)로 된 카메라(120); 제1카메라(121)와 고정하는 기준대(111)와, 제2,3카메라(122, 123)를 각각 고정하는 회동대(112, 112')와, 기준대(111)를 중심에 고정하고 한 쌍의 회동대(112, 112')는 양단에 각각 회동가능하게 고정해서 제1,2,3카메라(121, 122, 123)가 일렬로 배치되도록 하는 고정대(113, 113')와, 기준대(111)에 회전가능하게 입설되는 스크류(114)와, 회동대(112, 112')에 각각 나란히 입설되되 하방으로 갈수록 서로 마주하는 일면 간의 간격이 일정하게 좁아지도록 형성된 사다리꼴 형상의 가이드(115, 115')와, 스크류(114)가 치합하면서 관통하는 너트부(116a)를 중심에 형성하고 양단이 가이드(115, 115')의 상기 일면과 슬라이딩 가능하게 맞물리는 가압대(116)를 구비한 지지프레임(110); 스크류(114)의 회전을 위해 동력을 제공하는 구동모터(130)로 된 기기부(100): 스크류(114)의 회전수를 카운트하는 스크류 카운터(210); 스크류 카운터(210)로부터 입력된 스크류(114)의 회전수에 따른 가압대(116)의 이동거리와 가압대(116)의 길이(L1) 정보를 통해 제2,3카메라(122, 123)의 촬영 각(θ1, θ1')을 연산하도록 프로그램되어 컴퓨터에 설치되는 촬영각연산모듈(220); GPS좌표를 감지하는 GPS수신기(270); GPS수신기(270)로부터 GPS좌표를 수신해서 항공기(A)의 현위치를 확인하도록 프로그램되어 컴퓨터에 설치되는 GPS확인모듈(230); 하기 항공계측부(300)와 통신하면서 항공기(A)의 고도(H)를 수신해 확인하도록 프로그램되어 컴퓨터에 설치되는 위치확인모듈(240); 촬영 각(θ1, θ1')과 고도(H)를 수신해 연산해서 제2,3카메라(122, 123)의 촬영거리를 연산하도록 프로그램되어 컴퓨터에 설치되는 촬영거리연산모듈(280); 제2,3카메라(122, 123)의 촬영거리와 고도(H)에 상응하도록 줌렌즈장치(124, 124')를 조정해서 제2,3카메라(122, 123)의 촬영배율과 제1카메라(121)의 촬영배율이 일치되게 처리하도록 프로그램되어 컴퓨터에 설치되는 줌렌즈장치 조정모듈(290); GPS확인모듈(230)과 촬영각연산모듈(220)로부터 촬영 지역의 GPS 및 촬영 각(θ1, θ1') 정보를 확인받아서 제1,2,3카메라(121, 122, 123)로부터 전송되는 해당 촬영이미지 데이터에 입력하고, 위치확인모듈(240)에서 확인한 고도(H)와 촬영각연산모듈(220)에서 확인한 촬영 각(θ1, θ1')을 연산해서 제1,2,3카메라(21, 22, 23)가 동일지점을 촬영하게 되는 항공기(A)의 이동거리(D, D')를 확인하며, 제1카메라(121)가 촬영한 촬영이미지 데이터와, 제1카메라(121)의 촬영지점을 중심으로 서로 이동거리(D, D')만큼 떨어진 지점에서 제2,3카메라(122, 123)가 각각 촬영한 촬영이미지 데이터를 상호 링크해 저장하도록 프로그램되어 컴퓨터에 설치되는 데이터분류모듈(250)로 된 전산부(200): 및 항공기(A)의 고도(H)를 계측하고, 계측된 고도(H)를 위치확인모듈(240)에게 전송하는 고도계측기(330)로 된 항공계측부(300):를 포함하되; 상기 스크류(114)를 기준으로 양측에 동일 거리 이격된 상태로 상기 고정대(113,113')중 어느 하나에 수직하게 고정된 수직봉(800); 상기 수직봉(800)이 끼워진 상태로 상기 가압대(116)가 흔들리지 않고 승하강되게 안내하도록 상기 가압대(116)에 고정된 원통형 안내구(810); 상기 가압대(116)의 단부가 하향 경사지게 경사면(SL)을 갖고, 상기 경사면(SL)에 매립되되 N극 또는 S극이 노출단면을 이루도록 설치된 제1자석(910); 상기 경사면(SL)과 대응된 경사면을 갖는 상기 가이드(115,115')의 대응면에 매립되되, 상기 제1자석(910)과 반대 극성이 노출단면을 이루도록 설치된 제2자석(920); 상기 고정대(113,113')를 회동대(112,112')에 회전가능하게 축고정시키는 고정핀(112a,112a') 상에 끼워지고, 양단이 수직절곡되어 제1절곡단(TS1)과 제2절곡단(TS2)을 구성하는 토션스프링(TS); 상기 회동대(112,112')이 일측면에 형성되고 상기 제1절곡단(TS1)이 끼워고정되는 스프링끼움홈(SPT); 상기 고정대(113,113')의 일부 상면에 요입형성되고 상기 제2절곡단(TS2)이 걸려 고정되는 스프링걸림홈(SPG); 상기 가압대(116)에 형성되고, 내경 둘레에는 나선홈(822)이 형성된 끼움구삽입홈(820); 상기 끼움구삽입홈(820)의 중앙에서 더 요입되어 계단형태로 단차 형성된 볼트체결홈(850); 상기 나선홈(822)에 끼워져 나선홈(822)을 따라 회전되면서 상기 끼움구삽입홈(820)에 삽입되도록 외주면에 적어도 하나의 나선돌기(832)를 갖는 나선끼움구(830); 상기 나선끼움구(830)의 중심을 길이방향으로 관통하여 형성된 관통공(860); 상기 관통공(860)를 통과한 뒤 상기 볼트체결홈(850)에 체결되는 풀림방지볼트(840);를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 지형지물 영상이미지를 정밀하게 촬영 및 합성처리하는 항공촬영 시스템을 제공한다.

본 발명에 따르면, 동일한 지형지물에 대해 측면이미지와 평면이미지가 동일한 배율로 최초 촬영되고, 해당 피사체별로 정확한 촬영비율로 촬영되므로, 확보된 이미지데이터들을 추후 편집하는 번거로움을 해소할 수 있어, 도화작업 및 수치지도 제작 작업 효율을 개선하는 효과를 얻을 수 있다.

또한, 촬영각 측정을 산술방식과 실측방식으로 이중화시켜 양자를 비교 판단함으로써 오차를 줄이거나 보정할 수 있어 정확성을 높이고, 자동촬영시스템이 접목됨으로써 영상자료와 공간자료 취득이 쉽고 용이한 효과도 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명에 적용되는 GPS/INS 비행선 자동촬영시스템(CCNPS)을 이용한 영상자료 및 공간정보 취득방법의 개략도를 나타낸 것이고,
도 2는 본 발명에 적용되는 촬영이미지를 개략적으로 도시한 도면이고,
도 3 및 도 4는 본 발명에 따른 촬영비율 자동조절시스템을 구성하는 화각조절 기능을 기반으로 한 항공촬영 모습을 개략적으로 도시한 도면이고,
도 5는 본 발명에 따른 촬영비율 자동조절시스템을 구성하는 지지프레임의 모습을 도시한 분해 사시도이고,
도 6은 본 발명에 따른 촬영비율 자동조절시스템을 구성하는 지지프레임의 동작 모습을 도시한 정면도이고,
도 7은 본 발명에 따른 촬영비율 자동조절시스템을 구성하는 화각조절 기능의 구성 모습을 도시한 블록도이고,
도 8은 본 발명에 따른 촬영비율 자동조절시스템을 구성하는 화각조절 기능에 의한 수치지도 이미지를 개략적으로 도시한 도면이고,
도 9는 본 발명에 따른 촬영비율 자동조절시스템을 구성하는 화각조절 기능을 기반으로 한 항공촬영 모습의 다른 실시예를 개략적으로 도시한 도면이고,
도 10은 발명에 따른 촬영비율 자동조절시스템을 구성하는 지지프레임의 구조를 좀 더 개량한 예시도이고,
도 11은 본 발명에 따라 개량된 원통형 고정구의 체결예를 보인 예시도이다.

이하에서는, 첨부도면을 참고하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하기로 한다.

본 발명 설명에 앞서, 이하의 특정한 구조 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며, 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니된다.

또한, 본 발명의 개념에 따른 실시예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로, 특정 실시예들은 도면에 예시하고 본 명세서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 특정한 개시 형태에 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경물, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

본 발명은 상술한 선등록특허 제0556103호를 후술되는 선등록특허 제0937049호에 접목하여 본 발명이 완성된 것이기 때문에, 이하 설명되는 장치 구성상 특징들은 모두 등록특허 제0937049호에 기재된 사항들이다.

특히, 본 발명은 상기 등록특허 제0556103호에서의 자동촬영시스템에 포함된 개념을 활용하고, 상기 등록특허 제0937049호에 개시된 구성들에서는 촬영각 측정을 이중화시켜 실측과 산출연산된 값을 비교 처리함으로써 정확한 화각을 얻을 수 있도록 하며, 이에 더하여 원통형 가이드의 장탈착을 용이하게 하여 작업성을 개선한 부분에 주된 특징이 있다.

따라서, 이하 설명되는 장치 구성과 특징 및 작동관계는 상기 등록특허 제0937049호의 내용을 그대로 인용하기로 하며, 후단부에서 본 발명의 주된 특징과 관련된 구성에 대하여 구체적으로 설명하기로 한다.

먼저, 본 발명은 도 1에서와 같이, 용어와 관련하여 비행선 본체에 장착된 INS시스템에서 X축은 비행체의 longitudinal axis(roll), Y축은 right wing(pitch), Z축은 아래방향(yaw) 회전요소이다.

그리고, GPS/INS 비행선의 곤돌라에 장착된 카메라 초점의 3차원 위치 (X0, Y0, Z0) 값은 GPS 안테나를 통해 수신된 시그널을 계산한 3차원 위치와 GPS안테나와 카메라 초점 위치의 3차원적인 거리의 차의 보정을 통해 계산되고, 영상자료가 취득되는 순간에 GPS/INS 공간정보가 함께 획득된다.

아울러, 상기 획득된 공간정보(GPS/INS data)는 자동촬영시스템(CCNPS)에 입력하고, 이어서 해당 코스(a코스)에 진입해 계획했던 3차원적 위치좌표를 따라 이동하면서 새로운 영상자료 및 공간정보를 획득한다.

본 발명은 이와 같은 자동촬영시스템의 기본 개념을 그대로 적용하면서, 촬영비율 자동 조절을 위해, 항공기의 고도와 항공기에 설치된 카메라의 피사체, 즉 건물에 대한 촬영각도(화각) 정보를 추출하여 산술연산함으로서 피사체(건물)에 대한 촬영거리를 산출할 수 있고, 산출된 촬영거리에 맞춰 줌 기능을 구현함으로써 촬영비율을 자동으로 조절할 수 있게 된다.

이를 위해, 후술되는 바와 같이 촬영각도를 어떻게 획득할 것인지에 대한 설명이 주를 이루며, 이 부분이 아주 중요한 것인 바, 예컨대 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 제1카메라(121)의 촬영 지점인 특정 건물(B)을 제2,3카메라(122, 123)에서 촬영하기 위해서는, 도시한 바와 같이 당해 항공기(A)가 상기 건물(B)의 연직 상방인 제1위치(S1)에서, 측방인 제2위치(S2) 또는 제3위치(S3)로 이동해야 한다.

아울러, 건물(B)을 기준으로 제1,2,3위치(S1, S2, S3)가 일렬로 배치되도록 하기 위해서는 항공기(A)의 진행방향과 나란한 방향으로, 제1,2,3카메라(121, 122, 123)가 배치되도록 지지프레임(110)에 고정되어야 한다.

여기서, 지지프레임(110)은 항공기(A)에 제1,2,3,카메라(121, 122, 123)를 고정하는 것으로, 그 구조와 동작모습에 대한 내용은 아래에서 좀 더 상세히 설명한다. 한편, 제2,3카메라(122, 123)는 지지프레임(110)의 외곽에 설치되는 것으로, 화각 조절 즉 촬영 배율을 조절할 수 있는 줌렌즈장치(124, 124')가 탑재된다.

줌렌즈장치(124, 124')는 렌즈의 초점거리 이동을 통해 촬영 배율을 자동 조정하는 통상적인 기기로, 일반적인 줌인 및 줌아웃 기능을 갖춘다. 또한, 줌렌즈장치(124, 124')는 모터(미도시함)에 의해 자동으로 동작하며, 이러한 동작은 전산부(200)의 줌렌즈장치 조정모듈(290)에 의해 제어된다. 이러한 줌렌즈장치(124, 124') 및 줌렌즈장치 조정모듈(290)은 일반적인 디지털 카메라 및 촬영기기 등에 공지,공용으로 적용되는 기술이므로, 여기서는 그 구조에 대한 설명은 생략한다.

도 2(b)에서 확인할 수 있는 바와 같이, 측방으로 촬영된 촬영이미지는 건물(B)을 포함하는 지형지물의 측면을보여준다.

즉, 지형지물의 높낮이 확인이 가능하고, 더 나아가 해상도가 높을 경우엔 사용자에게 익숙한 지형지물의 외관 모습도 식별가능하게 보여줄 수 있는 것이다. 따라서, 사용자가 평면촬영이미지에서 지형을 이해할 수 없을 경우, 동일한 지점에 대한 측면촬영이미지를 출력할 수 있으므로, 수치지도의 해석 및 활용이 용이하게 된다.

한편, 지형지물에 대한 측방촬영은 제2,3카메라(122, 123)의 촬영 각(θ1, θ1')에 따라 항공기(A)의 고도 및 위치(S1, S2, S3)가 동일해도 다른 지역이 촬영될 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 화각조절 기능은 제2,3카메라(122, 123)의 촬영 각(θ1, θ1') 대비 해당 제2,3카메라(122, 123)가 촬영하고 있는 지역에 대한 정보를 자체적으로 파악할 수 있어야 한다.

또한, 항공기(A)가 직진 운항뿐만 아니라, 도 4에 도시한 바와 같이 일정한 선회 각(θ2)으로 선회해 다른 방향으로 운항할 수도 있는데, 이러한 선회 각(θ2)에 상관없이 제2,3카메라(122, 123)가 촬영하는 지역에 대한 정보 또한 정확히 파악할 수 있어야 한다.

이를 위해 본 발명에 따른 화각조절 기능은 항공기(A)의 현 고도(H)와 이동거리(D, D') 및 제2,3카메라(122,123)의 촬영 각(θ1, θ1')을 확인해서, 일정한 고도(H)에서 연산된 이동거리(D, D')를 항공기(A)가 운항하면 자동으로 제2,3카메라(122, 123)가 지면을 촬영토록 제어한다. 즉, 현재의 항공기(A) 고도(H)와 제2,3카메라(122, 123)의 촬영 각(θ1, θ1')을 확인하면, 제2,3카메라(122, 123)가 동작해야 할 순간을 항공기(A)의 이동거리(D, D')로부터 연산할 수 있는 것이다.

물론, 제2,3카메라(122, 123)는 항공기(A)의 이동거리(D, D')에 상관없이 연속촬영(동영상 촬영 포함)을 수행하되, 수집된 측면촬영이미지를 분류할 때는 이동거리(D, D'), 고도(H) 및 촬영 각(θ1, θ1') 등을 고려해 분류한 후 동일한 지역의 평면촬영이미지와 링크시킬 수도 있다.

본 발명에 따른 화각조절 기능에 대한 동작모습은 블록도를 참조해 아래에서 상세히 한다.

도 5는 본 발명에 따른 지지프레임의 모습을 도시한 분해 사시도이고, 도 6은 본 발명에 따른 지지프레임의 동작 모습을 도시한 정면도인 바, 이를 참조해 설명한다.

본 발명에 따른 지지프레임(110)은 제1,2,3카메라(121, 122, 123)를 항공기(A)에 회동가능하게 고정하면서, 화각조절 기능이 제2,3카메라(122, 123)의 동작상태를 정밀하게 파악할 수 있도록 된 것으로, 제1카메라(121)를 부동하게 고정하는 기준대(111)와, 제2,3카메라(122, 123)를 각각 회동가능하게 고정하는 회동대(112, 112')와, 제1,2,3카메라(121, 122, 123)를 기준대(111) 및 회동대(112, 112')를 매개로 일렬 고정하되 회동대(112,112')는 회동가능하게 고정하는 고정대(113, 113')와, 기준대(111)에 회전가능하게 입설되는 스크류(114)와, 회동대(112, 112') 각각에 상호 대향하게 입설되는 사다리꼴 형상의 가이드(115, 115')와, 스크류(114)를 따라 상하로 이동하면서 양단이 각각 가이드(115, 115')와 슬라이딩 가능하게 맞물리는 가압대(116)를 포함한다.

도시한 바와 같이, 제1,2,3카메라(121, 122, 123)는 하방을 촬영할 수 있도록 현수되는 것으로, 성능은 촬영 목적에 따라 다양할 수 있을 것이다.

이렇게 설치된 제1,2,3카메라(121, 122, 123) 중 가장자리 양단에 각각 배치된 제2,3카메라(122, 123)는 서로 대향하게 회동한다. 즉, 제2카메라(122)의 촬영 각(θ1, θ1')이 30도로 제1카메라(121)를 향하면, 제3카메라(123)의 촬영 각도 -30도로 제1카메라(121)를 향하는 것이다. 이를 위해 제1,2,3카메라(121, 122, 123)를 기준대(111) 및 회동대(112, 112')를 매개로 일렬 연결하는 고정대(113, 113')와, 기준대(111) 및 회동대(112,112') 각각에 입설되는 스크류(114) 및 가이드(115, 115')와, 가이드(115, 115')와 양단이 맞물리는 가압대(116)를 구비한다.

도 6에 도시한 바와 같이, 가압대(116)는 스크류(114)의 피치와 치합되는 피치를 갖는 너트부(116a)를구비하고, 스크류(114)와 너트부(116a)의 치합을 통해 스크류(114)를 따라 상하로 이동하는 구조를 이룬다. 이때, 스크류(114)는 감속기(140)를 매개로 구동모터(130)의 회전력을 받아 회전하고, 그 회전방향에 따라 가압대(116)의 승하강이 결정될 것이다.

한편, 구동모터(130)가 가압대(116)를 하강시키는 방향으로 회전하면, 가압대(116)는 도 6(b)에 도시한 바와 같이 스크류(114)를 따라 하방으로 이동한다. 이때, 가압대(116)의 양단이 각각 맞물리는 가이드(115, 115')의 일면은 하방으로 갈수록 경사지게 형성되어서, 가이드(115, 115') 간의 간격은 좁아지게 된다. 반면, 가압대(116)는 상하 승강시 원래의 길이를 유지하므로, 가압대(116)가 하방으로 갈수록 가이드(115, 115')는 외곽으로 힘을 받게 된다.

물론, 이러한 힘은 가이드(115, 115')를 상호 이격시키고, 회동대(112, 112')와 고정대(113,113')를 회동가능하게 고정하는 고정핀(112a, 112a') 하단에 위치한 제2,3카메라(122, 123)는 제1카메라(121)를 향해 동일한 촬영 각(θ1, θ1')으로 회동시킨다.

미설명된 인출번호 '111a'는 기준대(111)와 고정대(113, 113')를 고정하는 '고정핀'을 가리키는 것이다.

여기서, 제2,3카메라(122, 123)의 촬영 각(θ1, θ1')은 가압대(116)의 길이(L1) 대비 가압대(116)와 고정대(113, 113') 간의 간격(L2, L2')으로 연산될 수 있다. 이때, 상기 간격(L2, L2')은 스크류(114)의 회전수를 근거로 연산될 수 있고, 이를 위해 본 발명에 따른 화각조절 기능은 스크류(114)의 회전수를 카운트하는 스크류 카운터(210; 도 7 참조)를 더 포함한다.

이를 좀 더 상세히 설명하면, 피치의 간격과 구조 조정을 통해, 스크류(114)의 회전으로 직선이동하는 가압대(116)의 이동거리는 설정할 수 있다. 즉, 스크류(114)가 2회전 시 가압대(116)는 1mm를 이동하도록 하거나, 그 초과 또는 미만이 되도록 할 수도 있는 것이다.

결국, 스크류 카운터(210)가 스크류(114)의 회전수를 카운트하면, 설정된 내용에 따라 가압대(116)의 이동거리를 연산할 수 있고, 이를 통해 상기 간격(L2, L2')을 확인할 수 있다.

또한, 이렇게 확인된 간격(L2, L2')을 통해 제2,3카메라(122, 123)의 촬영 각(θ1, θ1')을 연산하고, 이렇게 연산된 촬영 각(θ1, θ1')을 통해 항공기(A)의 현 고도(H)에서 제1위치(S1)에 대응하는 제2,3위치(S2,S3)까지의 이동거리(D, D')를 확인할 수 있다.

본 발명에 따른 화각조절 기능은 도 7 내지 도 9에서와 같이, 기기부(100) 및 전산부(200)를 포함하고, 전산부(200)는 항공기(A)에 설비된 항공계측부(300)와 연동해 동작하도록 된다.

기기부(100)는 지지프레임(110)과, 카메라(121, 122, 123; 이하 120)와, 구동모터(130)와 감속기(140)를 포함한다.

기기부(100)에 대한 설명은 앞서 기술한 바 있으므로, 여기서는 그 설명을 생략한다.

전산부(200)는 스크류(114)의 회전수를 카운트하는 스크류 카운터(210)와, 스크류 카운터(210)에서 카운트한 스크류(114)의 회전수에 따라 제2,3카메라(122, 123)의 촬영 각(θ1, θ1')을 연산하는 촬영각연산모듈(220)과, GPS좌표를 감지하는 GPS수신기(270)와, GPS수신기(270)로부터 GPS좌표를 수신해서 항공기(A)의 현위치를 확인하는 GPS확인모듈(230)과, 항공계측부(300)와 통신하면서 항공기(A)의 현 상태를 확인하는 위치확인모듈(240)과, 카메라(120)가 촬영한 동일 지역에 대한 촬영이미지를 분류해 저장하는 데이터분류모듈(250)과, 데이터분류모듈(250)에서 분류된 촬영이미지 데이터를 지상에 위치한 데이터 통합관리부(400)로 송신하는 데이터통신모듈(260)과, 촬영 각(θ1, θ1') 및 고도(H)를 확인해서 제2,3카메라(122, 123)의 촬영거리를 연산하는 촬영거리연산모듈(280)과, 제2,3카메라(122, 123)의 촬영거리와 제1카메라(121)의 촬영거리인 고도(H)를 확인해서 그 비율로 줌렌즈장치(124, 124')를 조정해 촬영 배율을 조정하는 줌렌즈장치 조정모듈(290)을 포함한다.

이때, 전산부(200)를 구성하는 상기 모듈(220, 230, 240, 250, 260, 280, 290)은 해당 작업을 위해 프로그램된 소프트웨어와, 이 소프트웨어를 구동시키기 위해 적용된 하드웨어(컴퓨터)로 구성된 기기로, 각 모듈(220, 230, 240, 250, 260, 280, 290)의 소프트웨어와 하드웨어(컴퓨터)는 해당 작업을 위해 공지기술의 적용이 가능하고, 이를 통해 당업자는 본 상세한 설명으로 본 발명을 용이하게 실시할 수 있다.

한편, 항공기(A)의 운항을 위해 설비되는 항공계측부(300)는 항공기(A)의 선회 각(θ2)을 감지하는 방위계측기(310)와, 항공기(A)의 수평상태를 감지하는 기울기센서(320)와, 항공기(A)의 고도를 계측하는 고도계측기(330)를 포함하는 장비이다.

이러한 항공계측부(300)는 항공기(A)의 운항 상태에 따라 영향을 받는 촬영 작업에 대한 참조를 위한 것으로, 항공계측부(300)로부터 제공되는 정보는 카메라(120)에 촬영된 촬영이미지의 활용 여부 및 분류에 대한 기준이 될 수 있을 것이다.

참고로, 항공계측부(300)의 정보는 항공기(A)의 블랙박스 등에 데이터로 기록되는데, 본 발명에 따른 위치확인모듈(240)은 항공계측부(300)에서 블랙박스로 전송되는 해당 데이터를 확인할 수 있다.

이외에도, 위치확인모듈(240)은 디지털 방식의 항공계기판으로 전달되는 항공계측부(300)의 데이터를 확인해서, 해당 데이터를 확인하도록 세팅될 수도 있을 것이다.

본 발명에 따른 화각조절 기능의 구현 모습을 순차 설명한다.

1. 촬영자는 카메라(120)를 이용한 촬영작업 전, 제2,3카메라(122, 123)의 촬영 각(θ1, θ1')을 설정한다.

촬영 각(θ1, θ1')의 설정은 작업자의 구동모터(130) 제어를 통해 이루어진다. 즉, 작업자가 구동모터(130)를 동작시키면, 구동모터(130)의 회전력은 감속기(140)를 통해 스크류(114)로 전달되고, 스크류(114)의 회전은 가압대(116)를 이동시켜서, 제2,3카메라(122, 123)의 회동이 이루어지도록 하는 것이다.

한편, 스크류 카운터(210)는 스크류(114)의 회전수를 카운트하고, 설정된 내용에 따라 촬영각연산모듈(220)은 가압대(116) 및 고정대(113, 113') 간의 간격(L2, L2')을 연산한다. 전술한 바와 같이, 가압대(116)의 길이(L1)는 고정값이고, 가압대(116) 및 고정대(113, 113')의 간격(L2, L2')은 가변값이나, 스크류(114)의 회전수로 상기 가변값을 알 수 있으므로, 이를 토대로 촬영각연산모듈(220)은 제2,3카메라(122, 123)의 촬영 각(θ1, θ1')을 정확히 연산할 수 있다.

2. 위치확인모듈(240)은 항공계측부(300)를 수시로 확인하면서 항공기(A)의 운항상태를 실시간으로 확인하고, 이렇게 확인된 운항상태에 따라 카메라(120)의 구동 여부 결정 또는 카메라(120)에 촬영된 촬영이미지의 활용여부 결정 또는 촬영이미지의 분류기준을 제공한다.

본 발명에 따른 실시예에서는 카메라(120)가 일정간격으로 지속적인 촬영작업을 자동 실행하는 것으로 설명한다.

3. 카메라(120)는 촬영작업을 일정간격으로 진행(동영상 촬영 포함)하고, 데이터분류모듈(250)은 촬영돼 출력되는 촬영이미지 데이터에 촬영시간, 촬영 지역의 GPS, 항공계측부(300)에서 확인된 정보 및 촬영 각(θ1, θ1')을 입력한다.

4. 모든 항공촬영 작업이 완료되거나, 항공촬영 중에도, 데이터분류모듈(250)은 동일지역에 대한 촬영이미지 데이터 분류를 진행한다.

전술한 바와 같이, 지형지물의 측면을 촬영하는 제2,3카메라(122, 123)의 촬영 지역과 동일한 지역을 촬영한 제1카메라(121)의 촬영이미지 데이터를 구분하기 위해서는, 촬영 각(θ1, θ1')에 상응하는 항공기(A)의 이동거리(D, D')가 요구된다.

물론, 항공촬영은 오차범위 내의 고도(H)에서 촬영된 것이므로, 데이터분류모듈(250)은 고정값인 고도(H)와 제2,3카메라(122, 123)의 촬영 각(θ1, θ1')을 통해 제1카메라(121)와 동일한 지역을 촬영할 수 있는 제2,3카메라(122, 123)의 위치인 항공기(A)의 이동거리(D, D')를 연산할 수 있다.

결국, 데이터분류모듈(250)은 제1카메라(121)에 촬영된 촬영이미지와, 제2,3카메라(122, 123)에 촬영된 촬영이미지 중 상기 이동거리(D, D')의 간격으로 촬영된 촬영이미지는, 동일한 지역을 촬영하는 것으로 간주해서 이를 함께 분류할 것이다. 참고로, 촬영이미지에 대한 이동거리(D, D') 확인은 촬영이미지 데이터에 포함된 GPS좌표를 통해 연산 가능할 것이다.

한편, 도 4에 도시한 바와 같이 항공기(A)는 일렬배치된 제1,2,3카메라(121, 122, 123)와 나란한 방향으로 진행해서 제1위치(S1)에서 제2위치(S2)로 이동할 수도 있을 것이나, 일정한 선회 각(θ2)으로 선회해서, 제1위치(S1)에서 다른 제2위치(S2')로 이동할 수도 있을 것이다. 이때도 역시 제1카메라(121)가 촬영한 건물(B)과, 운항한 항공기(A)의 수평 직선거리인 이동거리(D, D')가 일치하면, 제2,3카메라(122, 123)가 동일한 건물(B)을 촬영하는 것으로 간주해서 이를 함께 분류할 수도 있을 것이다.

즉, 이러한 방식을 통해 특정 지형지물의 다양한 측면모습을 사용자가 확인할 수 있도록 하는 수치지도를 손쉽게 제작할 수 있다.

아울러, 1회의 항공촬영으로도 지면에 위치한 지형지물에 대한 다양한 측면촬영을 다량으로 확보해서 풍부한 정보를 보유한 수치지도의 제작을 경제적으로 제작할 수 있는 효과 또한 기대된다.

한편, 도 3 및 도 9을 참조해 설명한다.

도시한 바와 같이, 촬영 각(θ1, θ1')의 차이는 이동거리(D, D')의 차이는 물론 촬영거리의 차이도 유발한다.

즉, 해당 건물(B)의 평면을 촬영할 때와 측면을 촬영할 때의 촬영거리의 차이로 인해 촬영되는 건물(B)의 크기가 달라질 수밖에 없는 것이다.

따라서, 본 발명에 따른 화각조절 기능을 구현하는 전산부(200)는 촬영거리연산모듈(280)과 줌렌즈장치 조정모듈(290)을 더 포함한다.

촬영거리연산모듈(280)은 항공기(A)의 고도(H)와 촬영 각(θ1, θ1')을 확인해서 건물(B)에 대한 촬영거리를 연산한다.

줌렌즈장치 조정모듈(290)은 촬영거리연산모듈(280)에서 연산한 촬영거리에 대한 정보를 확인해서 제2,3카메라(122, 123)에 탑재된 줌렌즈장치(124, 124')를 동작시킨다. 즉, 제2,3카메라(122, 123)의 촬영거리를 고도(H)와 일치하도록, 줌렌즈장치(124, 124')를 구동시켜서, 제2,3카메라(122, 123)가 촬영한 측면촬영이미지가 제1카메라(121)가 촬영한 평면촬영이미지와 동일/유사한 배율이 되도록 하는 것이다.

5. 촬영이미지 데이터가 분류되면, 데이터통신모듈(260)은 분류된 촬영이미지 데이터를 데이터 통합관리부(400)로 전송한다.

이하에서는 도 7을 참조해서 데이터 통합관리부(400)를 상세히 설명한다.

데이터 통합관리부(400)는 데이터통신모듈(260)로부터 전송된 촬영이미지 데이터를 수신하는 데이터수신모듈(410)과, 데이터수신모듈(410)로 수신된 촬영이미지 데이터를 측면촬영이미지 데이터와 평면촬영이미지 데이터로 분리하고 새로운 촬영이미지 데이터가 수신될 경우 측면촬영이미지 데이터베이스(430) 및 평면촬영이미지 데이터베이스(440)에 저장된 해당 데이터를 갱신하며 촬영이미지에 포함된 구조물별로 평면 정보를 설정해 식별가능하게 편집하는 편집갱신모듈(420)과, 측면촬영이미지 데이터와 평면촬영이미지 데이터를 각각 저장하는 측면촬영이미지 데이터베이스(430) 및 평면촬영이미지 데이터베이스(440)와, 사용자의 입력장치 조작으로 제어신호가 입력되는 입력모듈(450)과, 입력모듈(450)에 입력된 제어신호에 따라 하기 검색모듈(480)과 GPS좌표연계모듈(490)과 출력모듈(460)의 동작을 제어하는 제어모듈(470)과, 측면촬영이미지 데이터베이스(430) 및 평면촬영이미지 데이터베이스(440)의 데이터를 검색하는 검색모듈(480)과, 각각의 촬영이미지 데이터에 포함된 GPS좌표를 기준으로 검색모듈(480)에서 검색된 촬영이미지 데이터의 촬영이미지에 GPS좌표계를 합성 및 적용하되 구조물별로 설정된 평면 정보를 기준으로 GPS좌표계를 합성하는 GPS좌표연계모듈(490)과, GPS좌표와 촬영이미지가 합성되어 완성된 수치지도를 출력장치를 통해 출력하는 출력모듈(460)을 포함한다.

이때, 데이터통합 관리부(400)를 구성하는 상기 모듈(410, 420, 450, 460, 470, 480, 490)은 해당 작업을 위해 프로그램된 소프트웨어와, 이 소프트웨어를 구동시키기 위해 적용된 하드웨어(컴퓨터)로 구성된 기기로, 각 모듈(410, 420, 450, 460, 470, 480, 490)의 소프트웨어와 하드웨어(컴퓨터)는 해당 작업을 위해 공지기술의 적용이 가능하고, 이를 통해 당업자는 본 상세한 설명으로 본 발명을 용이하게 실시할 수 있다.

참고로, 입력장치는 통상적인 키보드 또는 각종 버튼 등이 될 것이고, 출력장치는 통상적인 모니터 등이 될 것이다.

상기 데이터수신모듈(410)은 전산부(200)의 데이터통신모듈(260)로부터 실시간으로 촬영이미지 데이터를 무선수신할 수도 있고, 촬영작업을 마무리한 후 별도의 저장매체에 저장된 촬영이미지 데이터를 받아 입력받을 수도 있을 것이다.

편집갱신모듈(420)은 촬영이미지 데이터를 저장하고 있는 측면촬영이미지 데이터베이스(430)와 평면촬영이미지 데이터베이스(440)의 데이터를 관리하면서, 데이터수신모듈(410)을 통해 입력된 촬영이미지 데이터 중 측면촬영이미지 데이터베이스(430) 및 평면촬영이미지 데이터베이스(440)에 저장된 해당 촬영이미지 데이터와 다른 것으로 확인되면 이를 갱신하는 작업을 진행한다.

현실적으로, 수치지도 제작자는 지형적인 변화가 발생한 곳의 항공촬영을 위해 항공기(A)를 이용할 것이므로, 제작자가 편집갱신모듈(420)을 조작해서 측면촬영이미지 데이터베이스(430) 및 평면촬영이미지 데이터베이스(440)에 저장된 해당 촬영이미지 데이터를 직접 갱신할 것이다.

이렇게 갱신된 측면촬영이미지 데이터베이스(430)와 평면촬영이미지 데이터베이스(440)은 사용자가 요구하는 지형의 수치지도를 제공할 수 있다.

이를 좀 더 상세히 설명하면, 사용자가 입력모듈(450)을 조작해 보기를 희망하는 지역(P)의 관련 정보를 입력하

면, 제어모듈(470)은 검색모듈(480)을 조작해서 평면촬영이미지 데이터베이스(440)을 검색하고, GPS좌표연계모듈(490)은 검색된 촬영이미지에 해당 GPS좌표계를 합성 적용해서, 출력모듈(460)을 통해 출력한다. 이때, GPS좌표계는 상기 지역(P)을 기준으로 합성 적용될 것이다.

한편, 사용자가 해당 지역(P)의 측면모습 보기를 희망하면, 검색모듈(480)은 측면촬영이미지 데이터베이스(430)을 검색하고, GPS좌표연계모듈(490)은 검색된 촬영이미지에 상기 지역(P)을 기준으로 GPS좌표계를 합성 적용해서, 출력모듈(460)을 통해 출력한다. 이때, 상기 지역(P)이란, 임의 구조물(건물; B)의 평면으로 세팅된다.

이는 해당 구조물의 측면모습이 보이더라도 해당 평면은 반드시 보이는 원리를 응용한 것으로, 측면촬영이미지 및 평면촬영이미지에 포함된 구조물은 평면 정보가 각각 설정되어서, GPS좌표연계모듈(490)이 평면 정보를 기준으로 GPS좌표계를 합성 적용할 수 있도록 된다. 여기서, 평면 정보에는 GPS좌표가 포함될 것이다.

결국, 전체적인 이미지 차이가 큰 평면촬영이미지 및 측면촬영이미지에서도 GPS좌표계가 정확히 합성되면서, 사용자는 이미지 변화에 상관없이 항시 정확한 GPS좌표를 확인해 수치지도 이용을 할 수 있는 효과가 있다.

본 발명은 이와 같은 화각조절 기능을 통해 촬영비율을 자동으로 조절할 수 있도록 구성되는데, 이때 화각조절시 가압대(116)와 지지프레임(110)에 형성된 가이드(115,115') 간의 마찰 저항을 줄이고 정확하고 균일한 승하강 조절을 위해 도 10과 같은 구조 개선이 더 이루어질 수 있다.

도 10에 도시된 바와 같이, 본 발명은 가압대(116)를 균일하게 승하강시키기 위해 한 쌍의 수직봉(800)을 더 포함할 수 있다.

상기 수직봉(800)은 하단이 두 개의 고정대(113,113') 중 어느 하나에 일체로 고정되어 수직 상태를 유지하여야 한다.

특히, 상기 수직봉(800)은 스크류(114)를 사이에 두고 상기 스크류(114)로부터 동일 거리 이격된 상태로 배치 고정된다.

그리고, 상기 수직봉(800)이 끼워질 수 있도록 원통형 안내구(810)가 구비되는데, 상기 원통형 안내구(810)는 수직봉(800)에 맞게 각각 한 쌍이 가압대(116) 상에 일체로 고정된 채 구비된다.

따라서, 상기 수직봉(800)은 일종의 가이드가 되고, 상기 원통형 안내구(810)가 상기 수직봉(800)을 따라 승하강하게 되므로 가압대(116)의 좌, 우측이 유동되지 않고 균일하게 승하강할 수 있게 된다.

또한, 상기 가압대(116)의 양단에는 가이드(115,115')와의 마찰저항을 감소시킬 수 있도록 마찰저감 구조를 갖는다.

마찰저감을 위한 구체적인 구조는, 도 10에 확대 도시한 요부 단면도에서와 같이, 상기 가압대(116)의 단부는 가이드(115,115')의 대응면과 동일한 경사각을 갖고 경사진 경사면(SL)으로 형성된다.

그리고, 상기 경사면(SL)에는 상하 길이에 걸쳐 일정폭의 제1자석(910)이 매립된다.

이때, 상기 제1자석(910)은 N극 혹은 S극이 노출면을 구성하도록 설치하여야 한다.

한편, 상기 경사면(SL)과 대향되는 상기 가이드(115,115')의 대응면도 경사형성되며, 상하 길이를 따라 상기 제1자석(910)과 대향하는 제2자석(920)이 매립 설치된다.

이 경우, 상기 제2자석(920)은 상기 제1자석(910)과 극성이 달라야 한다. 그래야, 서로 미는 힘, 즉 척력에 의해 상호 미세한 간격을 유지하기 때문에 마찰없이 슬라이딩될 수 있다.

예컨대, 제1자석(910)의 노출면이 N극이라면, 상기 제2자석(920)의 노출면은 S극이어야 한다는 것을 말한다.

그런데, 이렇게 구성하게 되면 가압대(116)와 가이드(115,115')의 구조가 간단하여 설치하기 쉽고, 제조하기도 쉽지만 동작시 벌어진 상태에서 오무려들지 않는 문제를 야기할 수 있다.

이에, 본 발명에 따른 추가 실시예에서는, 회동대(112,112')와 고정핀(112a,112a')에 토션스프링(TS)을 부가설치하여 탄성적으로 오무려들게 함으로써 이를 방지할 수 있다.

이를 위해, 확대 도시된 바와 같이, 고정대(113,113')의 상면 일부에 스프링걸림홈(SPG)을 요입 형성하고, 고정핀(112a,112a')이 구비된 회동대(112,112')의 일측면에는 스프링끼움홈(SPT)을 형성한다.

그리고, 토션스프링(TS)은 상기 고정핀(112a,112a')에 끼우되, 양단을 수직절곡하여 각각 제1절곡단(TS1)과 제2절곡단(TS2)을 만든다.

그런 다음, 제1절곡단(TS1)은 상기 스프링끼움홈(SPT)에 끼우고, 제2절곡단(TS2)은 상기 스프링걸림홈(SPG)에 끼워 걸도록 하면 상기 토션스프링(TS)은 상기 고정핀(112a,112a')을 중심으로 상기 고정대(113,113')와 회동대(112,112')를 항상 수직한 상태로 세우려고 동작하므로 상술한 자석의 힘에 의해 벌어지더라도 항상 원래 위치로 복귀하려고 하기 때문에 원활한 동작을 유도하게 된다.

이에 더하여, 도 10의 "가"부를 확대도시한 예시적인 단면도인 도 11에서와 같이, 원통형 안내구(810)를 조립하고 분리하기 쉽도록 하기 위해 나선 끼움방식과, 풀림방지볼트를 결합한 이중 체결 구조로 체결할 수 있다.

즉, 통상적으로 이루어지는 나사체결방식은 원통형 안내구(810)를 정확하게 정위치시키기 어렵다는 한계가 있다. 즉, 상기 원통형 안내구(810)에는 수직봉(800)이 끼워져야 하는데 원통형 안내구(810)가 비틀린 채 고정되게 되면 수직봉(800)을 끼워 맞출 수 없는 한계에 직면하게 된다.

이에, 본 발명에서는 정위치를 유도하도록 나선 체결시 자동적으로 정위치게 되게 미리 설계하고, 그 상태에서 풀림방지볼트를 더 체결하여 풀림방지 기능이 함께 구현되게 하는 이중 체결 구조를 갖춤으로써 이를 해소하였다.

이를 위해, 상기 가압대(116)에 끼움구삽입홈(820)을 형성하고, 상기 끼움구삽입홈(820)에 체결되는 나선끼움구(830)를 구비하되, 상기 나선끼움구(830)가 상기 원통형 안내구(810)의 외주면 일측과 일체를 이루면서 이로부터 돌출되게 형성되는 구조를 갖는다.

그리고, 상기 나선끼움구(830)의 외주면에는 간격을 두고 적어도 하나 이상의 나선돌기(832)가 돌출되며, 상기 끼움구삽입홈(820)의 내경에는 상기 나선돌기(832)와 대응되는 형태로 나선홈(822)이 형성된다.

따라서, 상기 나선끼움구(830)를 상기 끼움구삽입홈(820)에 끼우게 되면 자동적으로 나선 회전되면서 끼워지고, 끼워진 후에는 정확한 끼움위치를 확보하게 된다.

이때, 상기 끼움구삽입홈(820)은 단차를 둔 계단형으로 형성되는데, 가장 안쪽에 단차를 두고 형성되는 홈은 후술할 풀림방지볼트(840)가 체결될 볼트체결홈(850)이다.

아울러, 상기 나선끼움구(830)는 내부가 중공된 상태로 길이 전체에 걸쳐 관통공(860)이 형성된다.

또한, 상기 관통공(860)은 상기 원통형 안내구(810)까지 관통하여 내측 중공쪽과 연통되게 구성되며, 내주면에는 유격홈(870)이 단차 가공되어 풀림방지볼트(840) 체결시 그 헤드부와 원통형 안내구(810)의 내경이 동일 평면상으로 일치되게 하여 수직봉(800)을 따라 승하강될 때 간섭되지 않도록 하여 준다.

그리고, 상기 풀림방지볼트(840)는 상기 관통공(860)을 통해 상기 제2볼트홈(NH)에 체결되는데, 이 경우 풀림방지볼트(840)의 단부 일부에만 나사산이 가공되게 하면 체결 작업을 더욱 빠르고 원활하게 할 수 있다.

이와 같이 이중으로 볼트 체결되면 원통형 안내구(810)를 적정 지점까지 나사체결시켜 수직봉(800)이 끼워질 수 있도록 위치고정한 상태에서 풀림방지볼트(840)로 나선끼움구(830) 자체를 고정시켜 버리면 그 위치 그 상태로 유동되지 않게 완전히 고정시킬 수 있게 된다. 특히, 나선체결방식으로 이루어져 있기 때문에 쉽게 풀리지도 않는다.

또한, 도 10에서와 같이, 상기 가이드(115,115')의 일측면에는 디지털각도기(DA)가 설치되고, 상기 디지털각도기(DA)는 촬영각연산모듈(220, 도 6 참고)과 전기적으로 연결된다.

따라서, 상기 디지털각도기(DA)는 상기 가이드(115,115')의 기울어짐을 실시간 실측하고, 그 결과를 촬영각연산모듈(220)로 전송하게 되며, 상술한 연산을 통해 산출한 촬영각(θ1)과 양자를 비교 판단하여 오차 범위인지를 확인하며, 오차범위를 벗어나게 되면 재 측정 혹은 이상 유무를 체크하도록 함으로써 더욱 더 정확하고 완벽한 촬영각 산출이 가능해진다.

800: 수직봉 810: 원통형 안내구
820: 끼움구삽입홈 830: 나선끼움구
840: 풀림방지볼트 850: 볼트체결홈
860: 관통공 910: 제1자석
920: 제2자석 TS: 토션스프링

Claims (1)

1. 비행선 기낭, 곤돌라, 자동촬영시스템(CCNPS), GPS수신 안테나 및 MEMS 관성측정장치(Inertial Navigation Unit, IMU)가 장착된 비행선 자동촬영시스템을 이용하여 항공촬영을 행할 때, 제1카메라(121)와, 줌렌즈장치(124, 124')를 각각 탑재한 2,3카메라(122, 123)로 된 카메라(120); 제1카메라(121)와 고정하는 기준대(111)와, 제2,3카메라(122, 123)를 각각 고정하는 회동대(112, 112')와, 기준대(111)를 중심에 고정하고 한 쌍의 회동대(112, 112')는 양단에 각각 회동가능하게 고정해서 제1,2,3카메라(121, 122, 123)가 일렬로 배치되도록 하는 고정대(113, 113')와, 기준대(111)에 회전가능하게 입설되는 스크류(114)와, 회동대(112, 112')에 각각 나란히 입설되되 하방으로 갈수록 서로 마주하는 일면 간의 간격이 일정하게 좁아지도록 형성된 사다리꼴 형상의 가이드(115, 115')와, 스크류(114)가 치합하면서 관통하는 너트부(116a)를 중심에 형성하고 양단이 가이드(115, 115')의 상기 일면과 슬라이딩 가능하게 맞물리는 가압대(116)를 구비한 지지프레임(110); 스크류(114)의 회전을 위해 동력을 제공하는 구동모터(130)로 된 기기부(100): 스크류(114)의 회전수를 카운트하는 스크류 카운터(210); 스크류 카운터(210)로부터 입력된 스크류(114)의 회전수에 따른 가압대(116)의 이동거리와 가압대(116)의 길이(L1) 정보를 통해 제2,3카메라(122, 123)의 촬영 각(θ1, θ1')을 연산하도록 프로그램되어 컴퓨터에 설치되는 촬영각연산모듈(220); GPS좌표를 감지하는 GPS수신기(270); GPS수신기(270)로부터 GPS좌표를 수신해서 항공기(A)의 현위치를 확인하도록 프로그램되어 컴퓨터에 설치되는 GPS확인모듈(230); 하기 항공계측부(300)와 통신하면서 항공기(A)의 고도(H)를 수신해 확인하도록 프로그램되어 컴퓨터에 설치되는 위치확인모듈(240); 촬영 각(θ1, θ1')과 고도(H)를 수신해 연산해서 제2,3카메라(122, 123)의 촬영거리를 연산하도록 프로그램되어 컴퓨터에 설치되는 촬영거리연산모듈(280); 제2,3카메라(122, 123)의 촬영거리와 고도(H)에 상응하도록 줌렌즈장치(124, 124')를 조정해서 제2,3카메라(122, 123)의 촬영배율과 제1카메라(121)의 촬영배율이 일치되게 처리하도록 프로그램되어 컴퓨터에 설치되는 줌렌즈장치 조정모듈(290); GPS확인모듈(230)과 촬영각연산모듈(220)로부터 촬영 지역의 GPS 및 촬영 각(θ1, θ1') 정보를 확인받아서 제1,2,3카메라(121, 122, 123)로부터 전송되는 해당 촬영이미지 데이터에 입력하고, 위치확인모듈(240)에서 확인한 고도(H)와 촬영각연산모듈(220)에서 확인한 촬영 각(θ1, θ1')을 연산해서 제1,2,3카메라(21, 22, 23)가 동일지점을 촬영하게 되는 항공기(A)의 이동거리(D, D')를 확인하며, 제1카메라(121)가 촬영한 촬영이미지 데이터와, 제1카메라(121)의 촬영지점을 중심으로 서로 이동거리(D, D')만큼 떨어진 지점에서 제2,3카메라(122, 123)가 각각 촬영한 촬영이미지 데이터를 상호 링크해 저장하도록 프로그램되어 컴퓨터에 설치되는 데이터분류모듈(250)로 된 전산부(200): 및 항공기(A)의 고도(H)를 계측하고, 계측된 고도(H)를 위치확인모듈(240)에게 전송하는 고도계측기(330)로 된 항공계측부(300):를 포함하되; 상기 스크류(114)를 기준으로 양측에 동일 거리 이격된 상태로 상기 고정대(113,113')중 어느 하나에 수직하게 고정된 수직봉(800); 상기 수직봉(800)이 끼워진 상태로 상기 가압대(116)가 흔들리지 않고 승하강되게 안내하도록 상기 가압대(116)에 고정된 원통형 안내구(810); 상기 가압대(116)의 단부가 하향 경사지게 경사면(SL)을 갖고, 상기 경사면(SL)에 매립되되 N극 또는 S극이 노출단면을 이루도록 설치된 제1자석(910); 상기 경사면(SL)과 대응된 경사면을 갖는 상기 가이드(115,115')의 대응면에 매립되되, 상기 제1자석(910)과 반대 극성이 노출단면을 이루도록 설치된 제2자석(920); 상기 고정대(113,113')를 회동대(112,112')에 회전가능하게 축고정시키는 고정핀(112a,112a') 상에 끼워지고, 양단이 수직절곡되어 제1절곡단(TS1)과 제2절곡단(TS2)을 구성하는 토션스프링(TS); 상기 회동대(112,112')이 일측면에 형성되고 상기 제1절곡단(TS1)이 끼워고정되는 스프링끼움홈(SPT); 상기 고정대(113,113')의 일부 상면에 요입형성되고 상기 제2절곡단(TS2)이 걸려 고정되는 스프링걸림홈(SPG); 상기 가압대(116)에 형성되고, 내경 둘레에는 나선홈(822)이 형성된 끼움구삽입홈(820); 상기 끼움구삽입홈(820)의 중앙에서 더 요입되어 계단형태로 단차 형성된 볼트체결홈(850); 상기 나선홈(822)에 끼워져 나선홈(822)을 따라 회전되면서 상기 끼움구삽입홈(820)에 삽입되도록 외주면에 적어도 하나의 나선돌기(832)를 갖는 나선끼움구(830); 상기 나선끼움구(830)의 중심을 길이방향으로 관통하여 형성된 관통공(860); 상기 관통공(860)를 통과한 뒤 상기 볼트체결홈(850)에 체결되는 풀림방지볼트(840);를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 지형지물 영상이미지를 정밀하게 촬영 및 합성처리하는 항공촬영 시스템.

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