KR101381260B1 - 해상 표적 탐지장치 및 그의 제어방법 - Google Patents

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KR101381260B1 KR1020130128509A KR20130128509A KR101381260B1 KR 101381260 B1 KR101381260 B1 KR 101381260B1 KR 1020130128509 A KR1020130128509 A KR 1020130128509A KR 20130128509 A KR20130128509 A KR 20130128509A KR 101381260 B1 KR101381260 B1 KR 101381260B1
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이부환
김지은
양유경
이주형
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국방과학연구소
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Abstract

본 발명은 해상 운용환경에서 적외선 센서로부터 입력된 입력영상을 이용하여 해상의 표적을 탐지하는 해상 표적 탐지장치에 관한 것으로, 상기 발명은 상기 적외선 센서로부터 입력된 입력영상에서 수평 및 수직 방향의 1차원 국부 평균 필터에 의해 배경을 각각 추정하여 제거하고, 그 배경이 제거된 각각의 영상에 대하여 가산투영 값을 계산함으로써 원하는 대상 표적을 탐지하는 것을 특징으로 한다. 이와 같이 본 발명은 입력영상에 대해서 각 수평 및 수직 라인들에 대한 화소들의 국부 평균값으로 배경을 추정하고 제거하는 과정을 먼저 수행하고, 배경이 제거된 영상에 대해서 수평 및 수직 가산투영 변환을 각각 수행함으로써, 배경 성분에 의한 영향 요소를 감소시켜 해상 운용환경에서 고기동 비대칭 위협(patrol boat, speed boat, jet ski) 등과 같이 상대적으로 수 십 픽셀 이상의 큰 표적을 효과적으로 탐지할 수 있다.

Description

해상 표적 탐지장치 및 그의 제어방법{Naval target detection device and its control method}
본 발명은 해상 표적 탐지장치 및 그의 제어방법에 관한 것으로서, 해상 운용환경에서 적외선 센서로부터 입력된 영상에 대해 가산투영 방법을 이용하여 표적을 탐지하는 해상 표적 탐지장치 및 그의 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로 해상 운용환경에서 적외선 탐색 및 추적장비(Infrared Search and Track, IRST)는 함정을 향해 원거리에서 침투하는 저고도 대함 미사일과 같은 소형 위협 표적을 자동으로 탐지 및 추적하여 함 전투체계로 표적 정보를 제공하는 전방위 감시 장비이다.
전방위 360도 영상에서 표적은 수 픽셀(pixel)이하 수준의 점 표적 또는 확장 표적(point target or extended target)으로 나타나므로, 다양한 크기의 표적에 대해 탐지확률을 높이고 오경보율을 낮추기 위한 탐지/추적 알고리즘이 필요하다.
최근에 적외선 탐색 및 추적장비는 전술한 주 관심 표적보다 근거리에서 접근하는 고기동 비대칭 위협(patrol boat, speed boat, jet ski) 등과 같이 상대적으로 수 십 픽셀 이상의 큰 표적(large target)에 대한 탐지/추적 기능도 요구되고 있다. 그러나 이와 같은 종래의 탐지 기법으로 큰 표적을 고속으로 탐지하는 것은 제한이 따른다.
이를 해결하기 위한 기존 접근방법의 한 예로는, 2차원 입력영상에 대해서 수평 및 수직방향으로 1차원 가산투영(integral projection)변환을 각각 적용하여 표적을 탐지하는 방법이 있다.
이러한 탐지 방법은 입력영상에 대한 수평 및 수직 가산투영이 2차원 영상 데이터를 1차원으로 변환하여 처리하므로 데이터 처리량을 줄여 수행 속도를 향상시킬 수 있다. 그러므로 고속 영상 신호처리가 요구되는 분야에 활용이 가능하다.
도 1은 입력영상에 대해서 수평 및 수직 가산투영 결과의 한 예를 보여준다. 그러나 도 1에 나타낸 바와 같이, 배경특성에 의해 영상의 밝기 분포가 균등하지 않고, 표적과 유사 밝기의 배경 성분이 존재하는 경우에는, 배경 영역에 해당하는 가산투영 값이 사각형으로 표시된 표적 영역에 해당하는 가산 투영 값보다 유사 또는 높은 값을 가지므로 표적을 탐지할 수 없는 문제가 있다.
그러므로 이러한 방법은 표적 탐지 성능을 높일 수 있도록, 입력 영상에 포함된 배경을 효과적으로 추정하고 제거하는 것이 매우 중요하다. 그러나 배경의 변화, 영상 센서의 움직임 또는 표적의 이동 등으로 인해 배경 추정에 부작용이 존재하여 효과적인 배경의 추정 및 제거에 어려운 면을 가지고 있다.
KR 10-1997-0068665 A
본 발명의 목적은 종래 가산투영 방법을 개선함으로써 해상 운용환경에서 적외선 센서로부터 입력된 영상에 대해 배경 성분의 영향을 최소화할 수 있는 해상 표적 탐지장치 및 그의 제어방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면은 해상 운용환경에서 적외선 센서로부터 입력된 입력영상을 이용하여 해상의 표적을 탐지하는 해상 표적 탐지장치에 관한 것이다.
본 해상 표적 탐지장치는 상기 적외선 센서로부터 입력된 입력영상에서 수평 및 수직 방향의 1차원 국부 평균 필터에 의해 배경을 각각 추정하여 제거하고, 그 배경이 제거된 영상에 대하여 가산투영 값을 계산함으로써 원하는 대상 표적을 탐지하는 것을 특징으로 한다.
본 해상 표적 탐지장치는, 상기 수평 방향의 1차원 국부 평균 필터를 이용하여, 상기 적외선 센서로부터 입력된 입력영상에 대하여 각 수평 라인에 대한 화소들의 밝기의 국부 평균값으로 상기 수평 라인의 배경영상들을 추정하고, 그 추정된 각 수평 라인의 배경영상과 상기 입력영상을 비교함으로써 상기 입력영상에 대하여 수평 배경 성분을 각각 제거하기 위한 수평배경제거모듈; 상기 수직 방향의 1차원 국부 평균 필터를 이용하여, 상기 수평배경제거모듈에 의해 상기 수평 배경 성분이 제거된 영상에 대하여 각 수직 라인에 대한 화소들의 밝기의 국부 평균값으로 상기 수직 라인의 배경영상들을 추정하고, 그 추정된 각 수직 라인의 배경영상과 상기 수평 배경 성분이 제거된 영상을 비교함으로써 상기 수평 배경 성분이 제거된 영상에 대하여 수직 배경 성분을 각각 제거하기 위한 수직배경제거모듈; 상기 수평 및 수직배경제거모듈에 의해 상기 수평 및 수직 배경 성분이 제거된 영상에서, 수평 가산 투영 값을 계산하기 위한 수평가산투영모듈; 상기 수평 및 수직배경제거모듈에 의해 상기 수평 및 수직 배경 성분이 제거된 영상에서, 수직 가산 투영 값을 계산하기 위한 수직가산투영모듈; 및 상기 수평가산투영모듈 및 수직가산투영모듈에 의해 계산되는 상기 수평 가산 투영 값 및 수직 가산 투영 값을 이용하여 상기 대상 표적을 탐지하기 위한 표적탐지모듈을 포함할 수 있다.
상기 수평배경제거모듈은 상기 수평 라인의 배경영상의 밝기 값과, 상기 입력영상의 밝기 값의 차이 값을 계산하여 상기 수평 배경 성분을 각각 제거하고, 상기 수직배경제거모듈은 상기 수직 라인의 배경영상의 밝기 값과, 상기 수평 배경 성분이 제거된 영상의 밝기 값의 차이 값을 계산하여 상기 수직 배경 성분을 각각 제거할 수 있다.
상기 수평 방향의 1차원 국부 평균 필터 및 상기 수직 방향의 1차원 국부 평균 필터의 각각의 크기는, 사전에 실험을 통해 얻어진 상기 대상 표적들의 최대 크기에 따른 특성 분석의 결과에 의해 결정될 수 있다.
여기서 상기 수평 라인의 배경영상의 밝기 값(
Figure 112013097438919-pat00001
) 및 상기 수직 라인의 배경영상의 밝기 값(
Figure 112013097438919-pat00002
)은 수식 1에 의해 정의될 수 있다.
수식 1:
Figure 112014024303214-pat00066
(여기서 m 및 n은 각각 상기 수직 방향의 1차원 국부 평균 필터의 크기 및 상기 수평 방향의 1차원 국부 평균 필터의 크기이고,
Figure 112013097438919-pat00004
는
Figure 112013097438919-pat00005
번째 상기 입력영상에서
Figure 112013097438919-pat00006
번째 횡 및
Figure 112013097438919-pat00007
번째 종 방향 화소의 밝기 값이며,
Figure 112013097438919-pat00008
는
Figure 112013097438919-pat00009
번째 상기 수평 배경 성분이 제거된 영상에서
Figure 112013097438919-pat00010
번째 횡 및
Figure 112013097438919-pat00011
번째 종 방향 화소의 밝기 값이다)
한편, 상기 수평배경제거모듈 및 수직배경제거모듈에서, 상기 수평 가산 투영 값(
Figure 112013097438919-pat00012
) 및 상기 수직 가산투영 값(
Figure 112013097438919-pat00013
)은 수식 2에 의해 정의될 수 있다.
수식 2:
Figure 112013097438919-pat00014
(여기서
Figure 112013097438919-pat00015
과
Figure 112013097438919-pat00016
은 상기 입력영상의 횡(row)과 종(column)의 개수이고,
Figure 112013097438919-pat00017
는 상기 수평 및 수직 배경 성분이 제거된
Figure 112013097438919-pat00018
번째 영상에서
Figure 112013097438919-pat00019
번째 횡 및
Figure 112013097438919-pat00020
번째 종 방향 화소의 밝기 값이다)
상기 표적탐지모듈은 상기 수평 가산 투영 값 및 수직 가산 투영 값을 문턱치 처리(thresholding)하여 후보 표적을 복수 개 추출하고, 그 추출된 후보 표적들에 대해 주변 배경과의 대조비를 각각 구한 후 서로 비교하는 표적 판별(target discrimination)을 수행함으로써 상기 대상 표적을 탐지할 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 일 측면은 해상 운용환경에서 적외선 센서로부터 입력된 입력영상을 이용하여 해상의 표적을 탐지하는 해상 표적 탐지장치의 제어방법에 관한 것이다.
본 해상 표적 탐지장치의 제어방법은, 상기 적외선 센서로부터 입력된 입력영상에서 각 수평 라인에 대한 화소들의 밝기의 국부 평균값으로 상기 수평 라인의 배경영상들을 각각 추정하는 단계; 상기 추정되는 상기 수평 라인의 배경영상과 상기 입력영상을 비교함으로써 상기 입력영상에 대하여 수평 배경 성분을 각각 제거하는 단계; 상기 수평 배경 성분이 제거된 영상에서 각 수직 라인에 대한 화소들의 밝기의 국부 평균값으로 상기 수직 라인의 배경영상들을 각각 추정하는 단계; 상기 추정되는 상기 수직 라인의 배경영상과 상기 수평 배경 성분이 제거된 영상을 비교함으로써 상기 수평 배경 성분이 제거된 영상에 대하여 수직 배경 성분을 각각 제거하는 단계; 상기 수평 및 수직 배경 성분이 제거된 영상에서 수평 가산 투영 값을 계산하고, 상기 수평 및 수직 배경 성분이 제거된 영상에서 수직 가산 투영 값을 계산하는 단계; 및 상기 수평 가산 투영 값 및 수직 가산 투영 값을 이용하여 상기 대상 표적을 탐지하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 수평 배경 성분을 각각 제거하는 단계는 상기 수평 라인의 배경영상의 밝기 값과, 상기 입력영상의 밝기 값의 차이 값을 계산하여 상기 수평 배경 성분을 각각 제거하는 것에 의해 수행되고, 상기 수직 배경 성분을 각각 제거하는 단계는 상기 수직 라인의 배경영상의 밝기 값과, 상기 수평 배경 성분이 제거된 영상의 밝기 값의 차이 값을 계산하여 상기 수직 배경 성분을 각각 제거하는 것에 의해 수행될 수 있다.
상기 수평 라인에 대한 화소들의 밝기의 국부 평균값으로 상기 수평 라인의 배경영상들을 각각 추정하기 위한 수평 방향의 1차원 국부 평균 필터 및 상기 수직 라인에 대한 화소들의 밝기의 국부 평균값으로 상기 수직 라인의 배경영상들을 각각 추정하기 위한 수직 방향의 1차원 국부 평균 필터의 각각의 크기는, 사전에 실험을 통해 얻어진 상기 대상 표적들의 최대 크기에 따른 특성 분석의 결과에 의해 결정될 수 있다.
상기 대상 표적을 탐지하는 단계는 상기 수평 가산 투영 값 및 수직 가산 투영 값을 문턱치 처리(thresholding)하여 후보 표적을 복수 개 추출하고, 그 추출된 후보 표적들에 대해 주변 배경과의 대조비를 각각 구한 후 서로 비교하는 표적 판별(target discrimination)을 수행함으로써 상기 대상 표적을 탐지하는 것에 의해 수행될 수 있다.
이와 같이 본 발명은 적외선 센서로부터 입력된 2차원 입력영상에 대해서 수평 및 수직방향으로 1차원 가산투영 변환을 직접적으로 적용하는 것이 아니라, 입력영상에 대해서 각 수평 및 수직 라인들에 대한 화소들의 국부 평균값으로 배경을 추정하고 제거하는 과정을 먼저 수행하고, 배경이 제거된 영상에 대해서 수평 및 수직 가산투영 변환을 각각 수행하여 배경 성분에 의한 영향을 감소시킴으로써, 해상 운용환경에서 고기동 비대칭 위협(patrol boat, speed boat, jet ski) 등과 같이 상대적으로 수 십 픽셀 이상의 큰 표적을 효과적으로 탐지할 수 있다.
또한 본 발명은 2차원 영상 데이터를 1차원으로 변환하여 처리함으로써 데이터 처리량을 줄여 수행 속도를 향상시킬 수 있다.
도 1은 종래 표적 탐지장치에 있어, 입력영상에 대한 수평 및 수직 가산투영 결과를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 해상 표적 탐지장치의 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 해상 표적 탐지장치에 의해 수평 및 수직방향 배경 성분이 제거된 영상 및 가산투영 결과의 예를 보여주는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 해상 표적 탐지장치에 의해 표적을 탐지하는 예를 보여주기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 해상 표적 탐지장치의 제어방법을 설명하기 위한 순서도이다.
본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 여기서, 반복되는 설명, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능, 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 본 발명의 실시형태는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 해상 표적 탐지장치의 블록도이다. 본 실시예에 따른 해상 표적 탐지장치는 실제 해상 환경에서 획득한 적외선 영상의 배경이 수평 방향으로 국부적인 밝기 분포가 유사한 특성을 고려하여, 입력영상에서 직접 가산투영 변환을 수행하지 않고, 수평 및 수직 방향의 1차원 국부 평균 필터에 의해 배경을 각각 추정하여 제거하고, 배경이 제거된 영상에 대하여 가산투영 값을 각각 계산함으로써 원하는 표적을 탐지할 수 있다.
도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 해상 표적 탐지장치는 수평배경제거모듈(10), 수직배경제거모듈(20), 수평가산투영모듈(30), 수직가산투영모듈(40), 표적탐지모듈(50)을 포함할 수 있다. 이러한 기능상의 분류는 설명의 편의를 위한 것으로 이와 달리 다양하게 분류될 수 있다.
수평배경제거모듈(10)은, 수평 방향의 1차원 국부 평균 필터(도시되지 않음)를 이용하여, 적외선 센서로부터 입력된 입력영상에 대하여 각 수평 라인에 대한 화소들의 밝기의 국부 평균값으로 각 수평 라인의 배경영상들을 추정한다.
수평배경제거모듈(10)은 그 추정된 각 수평 라인의 배경영상과 입력영상을 비교함으로써 입력영상에 대하여 수평 배경 성분을 각각 제거할 수 있다. 예를 들면 수평배경제거모듈(10)은 수평 라인의 배경의 밝기 값과, 입력영상의 밝기 값의 차이 값을 계산하여 수평 배경 성분을 각각 제거할 수 있다.
수직배경제거모듈(20)은, 수직 방향의 1차원 국부 평균 필터(도시되지 않음)를 이용하여, 수평배경제거모듈(10)에 의해 수평 배경 성분이 제거된 영상에 대하여 각 수직 라인에 대한 화소들의 밝기의 국부 평균값으로 각 수직 라인의 배경영상들을 추정한다.
수직배경제거모듈(20)은 그 추정된 각 수직 라인의 배경영상과, 수평배경제거모듈(10)에 의해 수평 배경 성분이 제거된 영상을 비교함으로써 수평 배경 성분이 제거된 영상에 대하여 수직 배경 성분을 각각 제거할 수 있다. 예를 들면 수직배경제거모듈(20)은 수직 라인의 배경영상의 밝기 값과, 수평 배경 성분이 제거된 영상의 밝기 값의 차이 값을 계산하여 수직 배경 성분을 각각 제거할 수 있다.
수평 방향의 1차원 국부 평균 필터와 수직 방향의 1차원 국부 평균 필터는, 그 각각의 크기가 사전에 실험을 통해 얻어진 대상 표적들의 최대 크기에 따른 특성 분석의 결과에 의해 결정될 수 있다.
이에 의해 국부 평균 값에 의해 표적 성분이 배경 추정에 영향을 주는 문제를 줄일 수 있다. 후술하는 수학식 1에서 수평 방향의 1차원 국부 평균 필터 및 수직 방향의 1차원 국부 평균 필터의 각각의 크기는 n, m으로 나타나 있다.
즉, 수평 라인의 배경영상의 밝기 값(
Figure 112013097438919-pat00021
) 및 수직 라인의 배경영상의 밝기 값(
Figure 112013097438919-pat00022
)은 수학식 1과 같이 정의 할 수 있다. HBE(Horizontal Background Estimation) 및 VBE(Vertical Background Estimation)는 각각 수평 라인 배경 추정 및 수직 라인 배경 추정을 의미한다.
Figure 112014024303214-pat00067
여기서 m 및 n은 각각 상기 수직 방향의 1차원 국부 평균 필터의 크기 및 상기 수평 방향의 1차원 국부 평균 필터의 크기이고,
Figure 112013097438919-pat00024
는
Figure 112013097438919-pat00025
번째 상기 입력영상에서
Figure 112013097438919-pat00026
번째 횡 및
Figure 112013097438919-pat00027
번째 종 방향 화소의 밝기 값이며,
Figure 112013097438919-pat00028
는
Figure 112013097438919-pat00029
번째 상기 수평 배경 성분이 제거된 영상에서
Figure 112013097438919-pat00030
번째 횡 및
Figure 112013097438919-pat00031
번째 종 방향 화소의 밝기 값이다.
수평가산투영모듈(30)은 수평배경제거모듈(10) 및 수직배경제거모듈(20)에 의해 수평 및 수직 배경 성분이 제거된 영상에서 수평 가산 투영 값을 계산한다. 수직가산투영모듈(40)은 수평배경제거모듈(10) 및 수직배경제거모듈(20)에 의해 수평 및 수직 배경 성분이 제거된 영상에서 수직 가산 투영 값을 계산한다.
수평 가산 투영 값(
Figure 112013097438919-pat00032
) 및 수직 가산투영 값(
Figure 112013097438919-pat00033
)은 수학식 2와 같이 정의할 수 있다. HIP(Horizontal Integral Projection)와 VIP(Vertical Integral Projection)는 각각 수평 및 수직 가산투영을 의미한다.
Figure 112013097438919-pat00034
여기서
Figure 112013097438919-pat00035
과
Figure 112013097438919-pat00036
은 입력영상의 횡(row)과 종(column)의 개수,
Figure 112013097438919-pat00037
는 수평 및 수직 배경 성분이 제거된
Figure 112013097438919-pat00038
번째 영상에서
Figure 112013097438919-pat00039
번째 횡 및
Figure 112013097438919-pat00040
번째 종 방향 화소의 밝기 값이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 해상 표적 탐지장치에 의해 수평 및 수직방향 배경 성분이 제거된 영상 및 가산투영 결과의 예를 보여주는 도면이다.
이와 같이 본 실시예에 따른 해상 표적 탐지장치는, 도 3에 나타낸 바와 같이 도 1의 입력영상에 대해서 수평방향 및 수직방향의 배경 성분이 효과적으로 제거되고, 대상 표적의 위치에서 수평 가산투영 값 및 수직 가산투영 값이 주변 배경보다 매우 높은 값을 가지게 되므로 표적 탐지가 가능한 특징을 갖게 된다.
이하에서는 도 4를 참조하여, 본 실시예에 따른 표적탐지모듈(50)에 대해 설명한다.
도 4를 참조하면, 표적탐지모듈(50)은 전술한 수평가산투영모듈(30) 및 수직가산투영모듈(40)에 의해 계산되는 수평 가산 투영 값 및 수직 가산 투영 값을 문턱치 처리(thresholding)하여 후보 표적을 복수 개 추출할 수 있다. 후보 표적은 도 4에 도시된 바와 같이 3개 추출될 수 있다.
표적탐지모듈(50)은 추출된 후보 표적들에 대해 주변 배경과의 대조비를 각각 구한 후 서로 비교하는 표적 판별(target discrimination)을 수행함으로써 대상 표적을 탐지할 수 있다.
이하에서는 도 5를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 해상 표적 탐지장치의 제어방법을 설명한다.
먼저, 해상 표적 탐지장치는 해상 운용환경에서 적외선 센서로부터 입력된 입력영상에서 수평 방향의 1차원 국부 평균 필터에 의해 수평 라인의 배경영상들을 각각 추정한다(S510). 즉 해상 표적 탐지장치는 적외선 센서로부터 입력된 입력영상에 대하여 각 수평 라인에 대한 화소들의 밝기의 국부 평균값으로 각 수평 라인의 배경영상들을 추정할 수 있다.
다음 해상 표적 탐지장치는 S510단계에 의해 추정되는 수평 라인의 배경영상과 적외선 센서로부터 입력된 입력영상을 비교함으로써 그 입력영상에 대하여 수평 배경 성분을 각각 제거한다(S520). 예를 들면 해상 표적 탐지장치는 수평 라인의 배경영상의 밝기 값과, 입력영상의 밝기 값의 차이 값을 계산하여 수평 배경 성분을 각각 제거할 수 있다.
다음 해상 표적 탐지장치는 수평 배경 성분이 제거된 영상에서 수직 방향의 1차원 국부 평균 필터에 의해 수직 라인의 배경영상들을 각각 추정한다(S530). 즉 해상 표적 탐지장치는 수평 배경 성분이 제거된 영상에 대하여 각 수직 라인에 대한 화소들의 밝기의 국부 평균값으로 각 수직 라인의 배경영상들을 추정할 수 있다.
다음 해상 표적 탐지장치는 S530단계에 의해 추정되는 수직 라인의 배경영상과 수평 배경 성분이 제거된 영상을 비교함으로써 그 수평 배경 성분이 제거된 영상에 대하여 수직 배경 성분을 각각 제거한다(S540). 예를 들면 해상 표적 탐지장치는 수직 라인의 배경영상의 밝기 값과, 수평 배경 성분이 제거된 영상의 밝기 값의 차이 값을 계산하여 수직 배경 성분을 각각 제거할 수 있다.
다음 해상 표적 탐지장치는 S520단계 및 S540단계에 의해 수평 및 수직 배경 성분이 제거된 영상에서 수평 가산 투영 값을 계산하고, S520단계 및 S540단계에 의해 수평 및 수직 배경 성분이 제거된 영상에서 수직 가산 투영 값을 계산한다(S550). 즉 해상 표적 탐지장치는 수평 가산 투영 값 및 수직 가산 투영 값을 전술한 수학식 2에 의해 계산할 수 있다.
다음 해상 표적 탐지장치는 수평 가산 투영 값 및 수직 가산 투영 값을 문턱치 처리(thresholding)하여 후보 표적을 복수 개 추출한다(S560). 여기서는 후보 표적을 3개 추출할 수 있다.
그리고 해상 표적 탐지장치는 그 추출된 후보 표적들에 대해 주변 배경과의 대조비를 각각 구한 후 서로 비교하는 표적 판별(target discrimination)을 수행함으로써 대상 표적을 탐지한다(S570).
이와 같이 본 실시예에 따른 해상 표적 탐지장치 및 그 제어방법은 2차원 입력영상에 대해서 수평, 수직방향으로 1차원 가산투영 변환을 직접적으로 적용하는 것이 아니라, 입력영상에 대해서 각 수평 및 수직 라인들에 대한 화소들의 국부 평균값으로 배경을 추정하고 제거하는 과정을 먼저 수행하고, 배경이 제거된 영상에 대해서 수평 및 수직 가산투영 변환을 각각 수행함으로써, 배경 성분에 의한 영향을 감소시켜 해상 운용환경에서 고기동 비대칭 위협(patrol boat, speed boat, jet ski) 등과 같이 상대적으로 수 십 픽셀 이상의 큰 표적을 효과적으로 탐지할 수 있다.
또한 본 실시예에 따른 해상 표적 탐지장치 및 그 제어방법은 2차원 영상 데이터를 1차원으로 변환하여 처리하므로 데이터 처리량을 줄여 수행 속도를 향상시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 해상 표적 탐지장치 및 그 제어방법은 위에서 설명한 실시예들의 구성과 방법에 한정되지 않으며, 사용자의 필요에 따라 실시예의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수 있다.
이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
10: 수평배경제거모듈
20: 수직배경제거모듈
30: 수평가산투영모듈
40: 수직가산투영모듈
50: 표적탐지모듈

Claims (5)

  1. 해상 운용환경에서 적외선 센서로부터 입력된 입력영상을 이용하여 해상의 표적을 탐지하는 해상 표적 탐지장치에 있어서,
    수평 방향의 1차원 국부 평균 필터를 이용하여, 상기 적외선 센서로부터 입력된 입력영상에 대하여 각 수평 라인에 대한 화소들의 밝기의 국부 평균값으로 상기 수평 라인의 배경영상들을 추정하고, 그 추정된 각 수평 라인의 배경영상의 밝기 값과 상기 입력영상의 밝기 값의 차이 값을 계산하여 상기 입력영상에 대하여 수평 배경 성분을 각각 제거하기 위한 수평배경제거모듈;
    수직 방향의 1차원 국부 평균 필터를 이용하여, 상기 수평배경제거모듈에 의해 상기 수평 배경 성분이 제거된 영상에 대하여 각 수직 라인에 대한 화소들의 밝기의 국부 평균값으로 상기 수직 라인의 배경영상들을 추정하고, 그 추정된 각 수직 라인의 배경영상의 밝기 값과 상기 수평 배경 성분이 제거된 영상의 밝기 값의 차이 값을 계산하여 상기 수평 배경 성분이 제거된 영상에 대하여 수직 배경 성분을 각각 제거하기 위한 수직배경제거모듈;
    상기 수평배경제거모듈 및 수직배경제거모듈에 의해 상기 수평 및 수직 배경 성분이 제거된 영상에서, 수평 가산 투영 값을 계산하기 위한 수평가산투영모듈;
    상기 수평배경제거모듈 및 수직배경제거모듈에 의해 상기 수평 및 수직 배경 성분이 제거된 영상에서, 수직 가산 투영 값을 계산하기 위한 수직가산투영모듈; 및
    상기 수평가산투영모듈 및 수직가산투영모듈에 의해 계산되는 수평 가산 투영 값 및 수직 가산 투영 값을 이용하여 대상 표적을 탐지하기 위한 표적탐지모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 해상 표적 탐지장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 수평 라인의 배경영상의 밝기 값(
    Figure 112014024303214-pat00041
    ) 및 상기 수직 라인의 배경영상의 밝기 값(
    Figure 112014024303214-pat00042
    )은 수식 1에 의해 정의되는 것을 특징으로 하는 해상 표적 탐지장치.
    수식 1:
    Figure 112014024303214-pat00068

    (여기서 m 및 n은 각각 상기 수직 방향의 1차원 국부 평균 필터의 크기 및 상기 수평 방향의 1차원 국부 평균 필터의 크기이고,
    Figure 112014024303214-pat00044
    는
    Figure 112014024303214-pat00045
    번째 상기 입력영상에서
    Figure 112014024303214-pat00046
    번째 횡 및
    Figure 112014024303214-pat00047
    번째 종 방향 화소의 밝기 값이며,
    Figure 112014024303214-pat00048
    는
    Figure 112014024303214-pat00049
    번째 상기 수평 배경 성분이 제거된 영상에서
    Figure 112014024303214-pat00050
    번째 횡 및
    Figure 112014024303214-pat00051
    번째 종 방향 화소의 밝기 값이다)
  4. 제1항에 있어서,
    상기 수평 가산 투영 값(
    Figure 112014024303214-pat00052
    ) 및 상기 수직 가산투영 값(
    Figure 112014024303214-pat00053
    )은 수식 2에 의해 정의되는 것을 특징으로 하는 해상 표적 탐지장치.
    수식 2:
    Figure 112014024303214-pat00054

    (여기서
    Figure 112014024303214-pat00055
    과
    Figure 112014024303214-pat00056
    은 상기 입력영상의 횡(row)과 종(column)의 개수이고,
    Figure 112014024303214-pat00057
    는 상기 수평 및 수직 배경 성분이 제거된
    Figure 112014024303214-pat00058
    번째 영상에서
    Figure 112014024303214-pat00059
    번째 횡 및
    Figure 112014024303214-pat00060
    번째 종 방향 화소의 밝기 값이다)
  5. 해상 운용환경에서 적외선 센서로부터 입력된 입력영상을 이용하여 해상의 표적을 탐지하는 해상 표적 탐지장치의 제어방법에 있어서,
    상기 적외선 센서로부터 입력된 입력영상에서 각 수평 라인에 대한 화소들의 밝기의 국부 평균값으로 상기 수평 라인의 배경영상들을 각각 추정하는 단계;
    상기 추정되는 상기 수평 라인의 배경영상의 밝기 값과 상기 입력영상의 밝기 값의 차이 값을 계산하여 상기 입력영상에 대하여 수평 배경 성분을 각각 제거하는 단계;
    상기 수평 배경 성분이 제거된 영상에서 각 수직 라인에 대한 화소들의 밝기의 국부 평균값으로 상기 수직 라인의 배경영상들을 각각 추정하는 단계;
    상기 추정되는 상기 수직 라인의 배경영상의 밝기 값과 상기 수평 배경 성분이 제거된 영상의 밝기 값의 차이 값을 계산하여 상기 수평 배경 성분이 제거된 영상에 대하여 수직 배경 성분을 각각 제거하는 단계;
    상기 수평 및 수직 배경 성분이 제거된 영상에서 수평 가산 투영 값을 계산하고, 상기 수평 및 수직 배경 성분이 제거된 영상에서 수직 가산 투영 값을 계산하는 단계; 및
    상기 수평 가산 투영 값 및 수직 가산 투영 값을 이용하여 대상 표적을 탐지하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 해상 표적 탐지장치의 제어방법.
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