KR101350351B1 - 합성개구레이더를 이용한 소형 선박 탐지방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 합성개구레이더를 이용한 소형 선박 탐지방법에 관한 것으로, 구체적으로는 합성개구레이더에서 복수 개의 멀티룩 이미지를 상호상관 기법을 이용하여 정합할 시, 멀티룩 이미지의 경계선 위치를 서로 동일한 위치로 이동시켜서 위치오차를 최소화하는 합성개구레이더를 이용한 소형 선박 탐지방법에 관한 것이다.
Description
본 발명은 합성개구레이더를 이용한 소형 선박 탐지방법에 관한 것으로, 구체적으로는 합성개구레이더에서 복수 개의 멀티룩 이미지를 상호상관 프로세스를 통해 정합할 시, 멀티룩 이미지의 경계선 위치를 서로 동일한 위치로 이동시켜서 위치오차를 최소화하는 합성개구레이더를 이용한 소형 선박 탐지방법에 관한 것이다.
일반적으로, 합성개구레이더(synthetic aperture radar)는 지상 및 해양으로 펄스파를 순차적으로 발신한 후 펄스파가 굴곡면에 반사되어 돌아오는 미세한 시간차를 선착순으로 합성해 지상지형도를 만들어내는 레이더로써, 항공기 또는 인공위성에 탑재되며 높은 분해능으로 지형관측을 할 수 있는 장점을 갖는다.
또한, 상기 합성개구레이더는 멀티룩 프로세스를 이용하여 지상지형도를 생성하게 되는데, 상기 멀티룩 프로세스는 합성개구를 여러 개의 서브 개구로 분할하여 각 서브 개구에서 각각의 멀티룩 이미지를 생성하게 된다.
또한, 상기 합성개구레이더는 상기 서브 개구에서 생성된 이미지들을 상호상관(cross-correlation) 프로세스를 통해 하나의 이미지로 합성되며, 상기 상호상관 프로세스는 예컨대, 정합필터링(matched filtering)을 이용할 수 있다.
한편, 상기 합성개구레이더가 지상 또는 해양의 이동체를 관측하는 경우 상기 이동체의 이동속도에 의한 영향으로 인하여 상기 각 멀티룩 이미지에서 상기 이동체의 위치가 서로 다르게 관측되는 문제점이 있었다.
또한, 상기 이동체의 위치가 서로 다르게 관측된 멀티룩 이미지를 합성하는 경우에는 위치매칭 시 위치오차를 발생시키고, 상관정도를 나타내는 값인 상호상관값이 작아지는 문제점이 발생하였다.
따라서, 상기 합성개구레이더를 이용하여 해양을 관측하는 경우 소형 선박과 같은 이동체를 탐지하기 어려운 문제점이 발생된 것이다.
본 발명자들은 합성개구레이더가 멀티룩 프로세스를 이용하여 지상 또는 해양의 이동체를 관측할 시 멀티룩 이미지들에서 발생하는 위치오차를 최소화되도록 하고자 연구 노력한 결과, 합성개구레이더를 이용한 소형 선박 탐지방법의 기술적 구성을 개발하게 되어 본 발명을 완성하게 되었다.
따라서, 본 발명의 목적은 합성개구레이더에서 소형선박을 포함하는 이동체를 탐지할 수 있게 하는 합성개구레이더를 이용한 소형 선박 탐지방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 합성개구레이더에서 멀티룩 프로세스를 이용하여 선박을 탐지하는 선박 탐지방법으로써, 상기 합성개구레이더가 동일한 영역을 촬영하여 복수 개의 멀티룩 이미지를 획득하는 제 1단계; 적어도 하나의 멀티룩 이미지를 이동시켜서 멀티룩 이미지들의 위치를 매칭하는 제 2단계; 및 상기 멀티룩 이미지들을 통합 이미지로 정합하고 상기 통합 이미지에서 소형 선박을 탐지하는 제 3단계;를 포함하는 합성개구레이더를 이용한 소형 선박 탐지방법을 제공한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 제 2단계는 상기 멀티룩 이미지들 중 적어도 하나의 멀티룩 이미지가 기준룩 이미지로 선정하고 상기 기준룩 이미지 이외의 멀티룩 이미지들은 대상룩 이미지들로 선정하여, 각 대상룩 이미지의 경계선 위치를 상기 기준룩 이미지의 경계선 위치로 이동시켜서 매칭한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 제 2단계는 임의의 경계선 위치인 기준 경계선이 미리 설정되는 제 2-1단계; 및 상기 멀티룩 이미지들의 위치를 상기 기준 경계선의 위치로 이동시켜서 매칭하는 제 2-2단계;를 포함한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 제 2단계는 각 멀티룩 이미지의 피크 위치를 동일하게 이동시켜서, 상기 멀티룩 이미지들의 위치를 매칭한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 제 3단계는 상호상관 함수를 이용하여 상기 멀티룩 이미지들을 정합한다.
본 발명은 다음과 같은 우수한 효과를 가진다.
먼저, 본 발명의 일실시예에 따른 합성개구레이더를 이용한 소형 선박 탐지방법에 의하면, 멀티룩 이미지들을 정합할 시 위치오차가 최소화되고 소정의 속도로 이동하는 이동체도 정확하게 나타나는 이미지를 획득할 수 있으므로, 지상 또는 해양에서 이동하는 소형 선박을 포함하는 이동체들을 용이하게 탐지할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 소형 선박 탐지방법을 나타내는 도면.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 소형 선박 탐지방법을 나타내는 도면.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 소형 선박 탐지방법을 나타내는 도면.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 소형 선박 탐지방법을 나타내는 도면.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 소형 선박 탐지방법을 나타내는 도면.
본 발명에서 사용되는 용어는 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있는데 이 경우에는 단순한 용어의 명칭이 아닌 발명의 상세한 설명 부분에 기재되거나 사용된 의미를 고려하여 그 의미가 파악되어야 할 것이다.
이하, 첨부된 도면에 도시된 바람직한 실시예를 참조하여 본 발명의 기술적 구성을 상세하게 설명한다.
그러나, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐 동일한 참조번호는 동일한 구성요소를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 소형 선박 탐지방법을 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 합성개구레이더를 이용한 소형 선박 탐지방법은 합성개구레이더가 멀티룩 프로세스를 이용하여 지상 또는 해양을 관측할 시 소형 선박을 포함하는 이동체를 탐지할 수 있게 한 것으로, 먼저, 상기 합성개구레이더가 상기 멀티룩 프로세스를 통해 복수 개의 멀티룩 이미지를 생성하게 된다.
또한, 상기 멀티룩 이미지들은 상기 합성개구레이더의 서브 개구들로부터 관측된 영역의 이미지이며, 상기 서브 개구는 동일한 영역을 촬영하여 상기 멀티룩 이미지들을 생성하도록 구비될 수 있다.
또한, 상기 멀티룩 이미지는 둘 이상으로 생성되며, 상기 멀티룩 이미지의 수는 상기 합성개구레이더에서 이미지 처리를 위해 설정된 서브 개구의 수와 동일하다(S110).
다음, 상기 멀티룩 이미지들 중 적어도 하나의 멀티룩 이미지를 이동시키게 되는데, 이때, 상기 멀티룩 이미지의 전체 픽셀의 좌표를 이동시키거나, 상기 멀티룩 이미지의 특정 영역에서만 픽셀의 좌표를 이동시키도록 구비될 수 있다.
또한, 상기 합성개구레이더 또는 상기 합성개구레이더에 구비된 마이크로프로세서는 적어도 하나의 멀티룩 이미지를 이동시켜서, 상기 멀티룩 이미지들의 위치를 매칭시키도록 구비될 수 있다.
예컨대, 상기 경계선으로 표시되는 각 픽셀의 좌표를 x축 또는 y축으로 이동시켜서, 상기 멀티룩 이미지들에서 나타나는 동일한 영역의 경계선 위치가 서로 일치하도록 하게 된다.
또한, 상기 합성개구레이더 또는 상기 마이크로프로세서는 기준이 되는 이미지인 기준룩 이미지 및 경계선 이동의 대상이 되는 이미지인 대상룩 이미지를 선정한 후 상기 멀티룩 이미지들을 매칭시키도록 구비될 수 있다. 이때, 상기 기준룩 이미지는 적어도 하나로 선정되고, 상기 대상룩 이미지는 상기 기준룩 이미지 이외의 멀티룩 이미지들로 선정된다.
또한, 상기 대상룩 이미지들의 경계선 위치를 상기 기준룩 이미지의 경계선 위치와 일치하도록 이동시켜서 매칭시키게 된다(S120).
다음, 상기 멀티룩 이미지들을 통합 이미지로 정합하게 되는데, 이때, 상기 합성개구레이더 또는 상기 합성개구레이더에 구비된 마이크로프로세서는 상호상관 함수를 이용하여 상기 멀티룩 이미지들을 정합한다. 바람직하게, 상기 통합 이미지는 주파수 영역에서 상기 상호상관 함수를 통해 생성될 수 있으며, 정합필터링 장치 등을 이용할 수 있다.
또한, 상기 합성개구레이더 또는 상기 마이크로프로세서는 상기 통합 이미지에서 소형 선박(S)을 포함하는 이동체를 탐지할 수 있으며, 이때, 상기 통합 이미지를 에지 추출, 이미지 강도 추출 또는 도플러 위상 성분을 추출하는 등의 다양한 방식으로 상기 이동체를 탐지하게 된다.
또한, 상기 통합 이미지를 스레시홀드(threshold) 기법을 이용하여 이진화한 후 상기 소형 선박(S)을 포함하는 상기 이동체를 탐지할 수도 있다(S130).
즉, 상기 멀티룩 이미지들에서 소형 선박을 포함하는 이동체의 경계선 위치가 서로 다르면 상기 통합 이미지를 생성할 시 노이즈로 판단하여 제거되거나 정확하게 나타나지 않게 되는데, 상기 멀티룩 이미지에서 소형 선박을 포함하는 이동체의 경계선 위치가 일치하도록 이동시키면 상기 통합 이미지에서 상기 이동체가 명확하게 표시될 수 있는 것이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 소형 선박 탐지방법을 나타내는 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 합성개구레이더를 이용한 소형 선박 탐지방법은, 합성개구레이더가 멀티룩 프로세스를 이용하여 지상 또는 해양을 관측할 시 소형 선박을 포함하는 이동체를 탐지할 수 있게 한 것으로, 먼저, 상기 합성개구레이더가 상기 멀티룩 프로세스를 통해 복수 개의 멀티룩 이미지를 생성하게 된다.
또한, 상기 멀티룩 이미지들은 상기 합성개구레이더의 서브 개구들에서 동일한 영역을 촬영한 이미지들이며, 상기 멀티룩 이미지의 수는 상기 합성개구레이더에서 이미지 처리를 위해 설정된 서브 개구의 수와 동일하다(S210).
다음, 상기 멀티룩 이미지들의 동일한 위치 또는 동일한 영역에 임의의 경계선인 기준 경계선이 설정되게 되는데, 상기 기준 경계선은 후술될 통합 이미지에서 획득하거나, 상기 합성개구레이더에 구비된 데이터베이스에 미리 설정될 수도 있다. 또한, 상기 기준 경계선은 상기 멀티룩 이미지들의 경계선 위치들을 비교하여 중앙값을 갖는 위치로 설정될 수도 있다(S220).
다음, 상기 멀티룩 이미지들 중 적어도 하나의 멀티룩 이미지를 이동시키게 되는데, 이때, 상기 합성개구레이더 또는 상기 마이크로프로세서가 상기 멀티룩 이미지를 이동시켜서 상기 멀티룩 이미지들의 위치를 매칭시키게 된다.
또한, 상기 합성개구레이더 또는 상기 마이크로프로세서는 상기 기준 경계선의 위치로 상기 멀티룩 이미지들의 경계선들을 이동시키게 되는데, 이때, 상기 멀티룩 이미지들의 각 경계선 중에서 상기 기준 경계선의 형태와 일치하는 특정 경계선이 상기 기준 경계선의 위치로 이동하고, 상기 측정 경계선이 이동한 위치만큼 다른 경계선들이 이동하도록 구비하는 것이 바람직하다(S230).
다음, 상기 멀티룩 이미지들을 통합 이미지로 정합하게 되는데, 이때, 상기 합성개구레이더 또는 상기 합성개구레이더에 구비된 마이크로프로세서는 상호상관 함수를 이용하여 상기 멀티룩 이미지들을 정합한다. 바람직하게, 상기 통합 이미지는 주파수 영역에서 상기 상호상관 함수를 통해 생성될 수 있으며, 정합필터링 장치 등을 이용할 수 있다.
또한, 상기 합성개구레이더 또는 상기 마이크로프로세서는 상기 통합 이미지에서 소형 선박(S)을 포함하는 이동체를 탐지할 수 있으며, 이때, 상기 통합 이미지를 에지 추출, 이미지 강도 추출 또는 도플러 위상 성분을 추출하는 등의 다양한 방식으로 상기 이동체를 탐지하게 된다. 또한, 상기 통합 이미지를 스레시홀드(threshold) 기법을 이용하여 이진화한 후 상기 소형 선박(S)을 포함하는 상기 이동체를 탐지할 수도 있다(S240).
따라서, 상기 멀티룩 이미지에서 소형 선박을 포함하는 이동체의 경계선 위치가 일치하도록 이동함에 따라 상기 통합 이미지에서 상기 이동체가 명확하게 표시될 수 있다.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 소형 선박 탐지방법을 나타내는 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 합성개구레이더를 이용한 소형 선박 탐지방법은, 합성개구레이더가 멀티룩 프로세스를 이용하여 지상 또는 해양을 관측할 시 소형 선박을 포함하는 이동체를 탐지할 수 있게 한 것으로, 먼저, 상기 합성개구레이더가 상기 멀티룩 프로세스를 통해 복수 개의 멀티룩 이미지를 생성하게 된다.
또한, 상기 멀티룩 이미지들은 상기 합성개구레이더의 서브 개구들이 동일한 영역을 촬영하여 생성된 이미지 또는 이미지 신호를 포함한다.
또한, 상기 멀티룩 이미지들은 상기 합성개구레이더 또는 상기 합성개구레이더에 구비된 마이크로프로세서에 의해 생성되며, 특정 위상 및 진폭을 갖는 이미지 신호일 수 있다(S310).
다음, 상기 멀티룩 이미지들 중 적어도 하나의 멀티룩 이미지를 이동시키게 되는데, 실질적으로, 상기 합성개구레이더 또는 상기 마이크로프로세서는 상기 멀티룩 이미지의 이미지 신호를 제어하여 상기 멀티룩 이미지를 이동시키게 된다.
또한, 상기 합성개구레이더 또는 상기 마이크로프로세서는 각 멀티룩 이미지의 이미지 신호들의 피크 위치를 이동시켜서 각 멀티룩 이미지를 이동시키게 된다.
여기서, 각 이미지 신호들에서 동일한 피크치를 갖는 특정 피크들이 선택되고, 상기 특정 피크을 서로 동일한 피크 위치로 이동시키거나, 적어도 하나의 이미지 신호의 피크 위치로 다른 이미지 신호의 피크 위치를 이동시키게 된다.
즉, 상기 이미지 신호의 피크 위치를 제어하여, 상기 멀티룩 이미지들의 위치를 매칭되도록 이동시키게 된다(S320).
다음, 상기 멀티룩 이미지들을 통합 이미지로 정합하게 되는데, 이때, 상기 합성개구레이더 또는 상기 합성개구레이더에 구비된 마이크로프로세서는 상기 멀티룩 이미지들의 이미지신호들을 상호상관 함수를 이용하여 정합하여 상기 통합 이미지로 생성하게 된다.
또한, 상기 통합 이미지는 상기 이미지신호들의 주파수 영역에서 상기 상호상관 함수를 통해 계산되며, 정합필터링 장치 등을 이용할 수 있다.
또한, 상기 합성개구레이더 또는 상기 마이크로프로세서는 상기 통합 이미지에서 소형 선박(S)을 포함하는 이동체를 탐지하며, 이때, 에지 추출, 이미지 강도 추출 또는 도플러 위상 성분을 추출하는 등의 다양한 방식으로 상기 통합 이미지에서 상기 이동체를 탐지할 수 있다.
또한, 상기 통합 이미지를 스레시홀드(threshold) 기법을 이용하여 이진화한 후 상기 소형 선박(S)을 포함하는 상기 이동체를 탐지할 수도 있다(S330).
즉, 멀티룩 이미지들의 경계선이 일치하도록 이동하므로 상기 통합 이미지에서 소형 선박을 포함하는 이동체가 명확하게 표시될 수 있고, 상기 이동체를 용이하게 탐지할 수 있는 것이다.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명은 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.
Claims (5)
- 합성개구레이더에서 멀티룩 프로세스를 이용하여 선박을 탐지하는 선박 탐지방법으로써,
상기 합성개구레이더가 동일한 영역을 촬영하여 복수 개의 멀티룩 이미지를 획득하는 제 1단계;
상기 복수 개의 멀티룩 이미지 중에서 적어도 하나의 멀티룩 이미지를 이동시켜서 상기 멀티룩 이미지들의 위치를 매칭하는 제 2단계; 및
상기 위치가 매칭된 멀티룩 이미지들을 통합 이미지로 정합하고 상기 통합 이미지에서 소형 선박을 탐지하는 제 3단계;를 포함하고,
상기 제 2단계는,
임의의 경계선 위치인 기준 경계선이 미리 설정되는 제 2-1단계; 및
상기 복수 개의 멀티룩 이미지 중에서 적어도 하나의 멀티룩 이미지의 위치를 상기 기준 경계선의 위치로 이동시켜서 매칭하는 제 2-2단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 합성개구레이더를 이용한 소형 선박 탐지방법.
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제 1항에 있어서,
상기 제 3단계는 상호상관 함수를 이용하여 상기 멀티룩 이미지들을 정합하는 것을 특징으로 하는 합성개구레이더를 이용한 소형 선박 탐지방법.
Priority Applications (1)
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| KR1020120071980A KR101350351B1 (ko) | 2012-07-02 | 2012-07-02 | 합성개구레이더를 이용한 소형 선박 탐지방법 |
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| KR1020120071980A KR101350351B1 (ko) | 2012-07-02 | 2012-07-02 | 합성개구레이더를 이용한 소형 선박 탐지방법 |
Publications (2)
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| KR20140004431A KR20140004431A (ko) | 2014-01-13 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20220128141A (ko) | 2021-03-12 | 2022-09-20 | 한국해양과학기술원 | 실시간 레이더 이미지 기반 선박 운동정보 및 크기정보 제공시스템 및 방법 |
Citations (3)
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| JPH10281739A (ja) * | 1997-04-08 | 1998-10-23 | Nikon Corp | 形状測定装置 |
| JP2001201570A (ja) | 2000-01-21 | 2001-07-27 | Mitsubishi Electric Corp | レーダ装置 |
| JP2010522342A (ja) | 2007-03-22 | 2010-07-01 | ハリス コーポレイション | 非等方拡散フィルタリング・アルゴリズムに基づくｓａｒ画像の位置合わせおよびベクトル抽出のための方法および装置 |
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- 2012-07-02 KR KR1020120071980A patent/KR101350351B1/ko active IP Right Grant
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| KR20220128141A (ko) | 2021-03-12 | 2022-09-20 | 한국해양과학기술원 | 실시간 레이더 이미지 기반 선박 운동정보 및 크기정보 제공시스템 및 방법 |
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