KR101491826B1

KR101491826B1 - 기준점 수치영상이미지의 실시간 업데이팅 영상처리시스템

Info

Publication number: KR101491826B1
Application number: KR20140088486A
Authority: KR
Inventors: 김충기
Original assignee: 한국종합설계 주식회사
Priority date: 2014-07-14
Filing date: 2014-07-14
Publication date: 2015-02-11

Abstract

본 발명은 기준점 수치영상이미지의 실시간 업데이팅 영상처리시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 디지털카메라를 탑재할 수 있는 공간을 줄여 효율적인 카메라 운용이 가능하고, 모니터에 출력되고 있는 영상이미지를 이동시킬 때 항공기에서 지상을 바라보는 듯한 현실감을 부여해서 사용자가 수치지도에 대한 사실감을 효과적으로 체감할 수 있으며, 이를 통해 수치지도의 이해도를 높일 수 있도록 한 기준점 수치영상이미지의 실시간 업데이팅 영상처리시스템에 관한 것이다.

Description

기준점 수치영상이미지의 실시간 업데이팅 영상처리시스템{PICTURE PROCESSING SYSTEM UPDATING THE IMAGE INSTALLED THE DATA}

디지털 영상이미지는 별도의 도화 작업 없이 수치지도의 배경으로 널리 활용되고 있다. 이는 실사를 바탕으로 한 수치지도가 사용자의 지도 해석과 위치 확인에 유리하기 때문이다.

한편, 상기 영상이미지를 확보하기 위해서는 항공기에서 지상을 직접 촬영한다. 따라서, 항공기의 촬영위치에 따라 지상에 입설된 지상구조물의 촬영모습이 도 1(항공촬영위치에 따른 지상구조물의 모습을 보인 이미지)에서 보이는 바와 같이 다양하게 변형된다. 참고로, 도 1은 동일한 빌딩(주황색으로 표시)이 촬영위치에 따라 어떻게 표현되는지를 3행 3열로 구분해 9장의 이미지로 출력한 것이다.

영상이미지를 배경으로 하는 종래 수치지도는 그 배경에 적용되는 영상이미지를 지상구조물이 가급적 평면인 것으로 해 적용했다.

따라서, 사용자가 수치지도를 보기 위해 해당 영상이미지를 출력한 후, 출력된 영상이미지를 이동시키면서 수치지도를 확인하더라도, 당해 영상이미지에 포함된 지상구조물은 항시 동일한 평면 모습만으로 출력되었다.

즉, 특정 지상구조물이 모니터의 중앙에 위치한 상태에서 해당 영상이미지를 오른쪽으로 이동시켜 지상구조물이 모니터에서 오른쪽으로 이동하더라도, 모니터의 중앙에 위치한 상태에서의 평면 그대로가 출력된다는 것이다.

참고로, 항공기에서 지상을 바로 볼 경우엔 항공기의 위치이동에 따라 특정 지상구조물의 평면은 물론 측면도 볼 수 있다.

물론, 지상구조물의 이미지가 평면인 영상이미지를 수치지도의 배경으로 적용하면, 지상구조물과 도로, 지상구조물과 지상구조물 간의 시각적인 간섭이 최소화되므로, 도로와 지상구조물 간의 위치관계를 명확히 확인할 수 있고, 이는 사용자가 당해 수치지도를 이용해 길을 찾는데도 유리하다.

그러나, 수치지도를 지상에서 이용하는 사용자의 입장에서는 평소에 평면(옥상)을 볼 수 없는 지상구조물을 수치지도와 매치시키기 어렵고, 이는 곧 사용자가 수치지도를 이해하는데 적지않은 시간이 소요됨을 의미하므로, 이에 대한 개선책이 요구되었다.

이러한 요구를 일부 수용하는 종래기술로 대한민국 특허 등록번호 제10-0947106호 (1010.03.04.) "기준점 데이터가 적용된 수치 영상이미지의 실시간 업데이팅 영상처리시스템"이 개시된 바 있다.

그러나 상기 종래기술에 의한 등록특허의 경우에는 디지털카메라가 고정된 상태로 회전되는 구조이기 때문에 디지털카메라의 회전반경이 정해져 있어 촬상을 위한 위치인 하방에서는 문제가 없지만, 촬상 영역이 아닌 상방, 즉 항공지 저면에서는 불필요하게 공간을 많이 차지하게 되어 공간 활용 측면에서 효율성이 떨어졌다.

대한민국 특허 등록번호 제10-0947106호 (1010.03.04.) "기준점 데이터가 적용된 수치 영상이미지의 실시간 업데이팅 영상처리시스템"

본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술상의 제반 문제점을 감안하여 이를 해결하고자 창출된 것으로, 영상이미지에 대한 사용자의 이해도를 높이고, 현실감을 부여할 수 있으면서, 디지털카메라의 회전반경을 가변시키도록 하여 공간 활용의 효율성을 극대하시킨 기준점 수치영상이미지의 실시간 업데이팅 영상처리시스템을 제공함에 그 주된 목적이 있다.

본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로, 항공기(A)의 기체에 체결된 회전축(111)을 중심으로 회전가능하게 고정되는 회전체(112)와, 회전축(111)으로부터 일정거리에 위치하면서 회전체(112)의 둘레를 따라 방사형으로 고정 배치되는 다수의 디지털카메라(113)를 갖춘 촬영모듈(110); 비행중인 항공기(A)의 속도를 확인하는 속도감지모듈(130); 비행중인 항공기(A)의 고도를 확인하는 고도확인모듈(140); 속도감지모듈(130) 및 고도확인모듈(140)로부터 각각 전송된 속도 및 고도 정보를 확인해서 회전체(112)의 회전속도를 결정해 회전동력을 제공하되, 항공기(A)의 고도를 반지름으로 하는 원형에서 항공기(A)의 수평이동거리와 일치하는 길이의 호를 확인하고, 상기 원형이 상기 호의 길이만큼 회전하는데 걸리는 시간이 항공기(A)가 상기 수평이동거리를 직선이동하는데 걸리는 시간과 일치되도록 원형의 각속도를 연산해서 상기 각속도를 상기 회전속도로 결정하고, 일정주기로 디지털카메라(113)가 촬영하도록 제어하는 광각회전모듈(120); 디지털카메라(113)의 촬영동작시 해당 위치의 GPS좌표를 확인하는 좌표확인모듈(160); 디지털카메라(113)를 통해 촬영된 영상이미지를 좌표확인모듈(160)에서 확인한 해당 GPS좌표와 링크해 저장모듈(170)에 저장하는 파일형성모듈(150); 저장모듈(170)에 저장된 영상이미지를 모니터에 출력해서 동일한 색상으로 지정돼 연속성을 갖도록 배치된 픽셀들을 검색한 후, 이들을 일렬로 연결해 경계선을 형성시켜서 상기 경계선이 일렬로 연결되어 일정한 범위의 폐구간을 형성하는 구간을 지상구조물이미지로 확인하는 지상구조물이미지확인모듈(210); 및 지상구조물이미지확인모듈(210)에 의해 확인된 지상구조물이미지를 분리해서 영상이미지의 배경과 독립된 레이어 형식으로 합성하고, 독립된 지상구조물이미지와 관련한 링크정보를 링크정보DB(250)에서 검색해 링크시켜서 완성된 영상이미지를 데이터저장모듈(230)에 저장하는 이미지편집모듈(220);을 포함하되, 상기 회전체(112)의 각 단부에는 발광센서(500)가 더 설치되고, 상기 발광센서(500)로부터 발광된 빛을 감지할 수 있도록 대응되는 위치의 항공기(A) 상에는 수광센서(510)가 설치되며, 상기 회전축(111)의 후단은 'ㅓ' 형상으로 가공되는데 회전축(111)의 일부가 둘레방향으로 절삭되어 일정폭의 스프링설치홈(620)을 이루고, 상기 스프링설치홈(620)에는 제1스프링(630)이 끼워지며, 상기 회전축(111)의 후단은 스프링설치홈(620)을 지난 다음 확경되어 동력수용판(650)을 형성하고, 동력수용판(650)의 바깥면에는 제2스프링(640)이 탄성지지되며, 상기 동력수용판(650)의 후측에는 동력전달판(660)이 배치되는데 상기 동력전달판(660)은 원통형상의 판고정통(670) 선단에서 원중심을 향해 절곡된 형태로 형성되어 상기 스프링설치홈(620) 상에 위치되고, 상기 판고정통(670)의 후단에는 종동베벨기어(680)가 일체로 형성되며, 상기 제2스프링(640)은 상기 판고정통(670) 내부에서 일단은 동력수용판(650)에 밀착되고 타단은 상기 종동베벨기어(680)의 몸체 상에 밀착되며, 상기 회전축(111)은 상기 동력수용판(650)을 비롯한 판고정통(670)의 일부까지 축하우징(610)에 내장되어 보호되고, 상기 축하우징(610)은 하우징고정대(600)를 통해 항공기(A) 상에 고정되며, 종동베벨기어(680)는 축하우징(610) 밖으로 노출되고, 상기 종동베벨기어(680)에는 구동베벨기어(730)가 수직하게 기어결합되며, 상기 구동베벨기어(730)는 구동축(720)에 일체로 고정되고, 상기 구동축(720)은 회전모터(710)에 연결되며, 상기 회전모터(710)는 모터고정대(700)를 통해 항공기(A)에 고정된 것을 특징으로 하는 기준점 수치영상이미지의 실시간 업데이팅 영상처리시스템을 제공한다.

본 발명에 따르면, 디지털카메라를 탑재할 수 있는 공간을 줄여 효율적인 카메라 운용이 가능하고, 모니터에 출력되고 있는 영상이미지를 이동시킬 때 항공기에서 지상을 바라보는 듯한 현실감을 부여해서 사용자가 수치지도에 대한 사실감을 효과적으로 체감할 수 있으며, 이를 통해 수치지도의 이해도를 높일 수 있는 효과가 있다.

도 1은 항공촬영위치에 따른 지상구조물의 모습을 보인 이미지이고,
도 2는 본 발명에 따른 항공촬영모습을 도시한 도면이고,
도 3은 본 발명에 따른 항공촬영모습을 보인 이미지이고,
도 4는 본 발명에 따른 영상처리시스템의 모습을 도시한 블록도이고,
도 5는 본 발명에 따른 데이터 처리방법 진행을 위한 영상이미지 수집과정을 순차 도시한 플로우차트이고,
도 6은 본 발명에 따른 광각회전모듈의 동작설명을 위해 도시한 도면이고,
도 7은 촬영된 지상구조물이미지의 모습을 보인 이미지이고,
도 8은 본 발명에 따른 데이터 처리방법을 순차 도시한 플로우차트이고,
도 9는 본 발명에 따른 항공촬영방법으로 촬영된 지상구조물이미지를 도시한 도면이고,
도 10은 본 발명에 따라 디지털카메라의 공간 활용 효율을 높일 수 있도록 추가된 실시예를 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 후술되는 선등록특허 제0947106호를 그대로 이용한다. 때문에, 이하 설명되는 장치 구성상 특징들은 모두 등록특허 제0947106호에 기재된 사항들이다.

다만, 본 발명은 상기 등록특허 제0947106호에 개시된 구성들 중 디지털카메라의 회전반경을 가변시킬 수 있도록 개선한 부분이 가장 핵심적인 구성상 특징을 이룬다.

따라서, 이하 설명되는 장치 구성과 특징 및 작동관계는 상기 등록특허 제0947106호의 내용을 그대로 인용하기로 하며, 후단부에서 본 발명의 주된 특징과 관련된 구성에 대하여 구체적으로 설명하기로 한다.

도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 데이터 처리방법은 사용자가 영상이미지를 배경으로 하는 수치지도를 볼 때, 모니터에 출력되는 이미지가 마치 항공기에서 직접 보는 듯한 느낌을 주도록 해서, 수치지도를 이용하는 사용자가 현실감을 느낄 수 있고, 아울러 지상물(B)의 다양한 측면모습을 확인할 수 있으므로, 사용자는 자신이 위치한 지상과 수치지도의 매치를 손쉽게 이룰 수 있다.

이는 수치지도의 배경으로 이용되는 영상이미지를 다수 개 확보해서, 사용자의 선택에 따라 원하는 이미지를 제공할 수 있도록 되면서 가능해지고, 이러한 제공은 일정한 조건에 따라 일률적인 기준으로 이루어지므로, 사용자는 자신이 원하는 방향에서 영상이미지를 현실감 있게 볼 수 있다.

도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명에 적용되는 영상이미지를 확보하기 위해서는 항공기(A)의 진행방향으로 회전하는 촬영모듈(110)이 요구된다. 촬영모듈(110)은 다수의 디지털카메라(113)가 회전체(112)를 매개로 회전축(111)에 회전가능하게 고정되면서, 광각회전모듈(120)의 구동에 의해 회전한다. 물론, 다수의 디지털카메라(113)는 모두 회전축(111)을 중심으로 일정 거리에 위치한다.

계속해서, 다수의 디지털카메라(113)는 촬영동작이 동시에 이루어진다. 따라서, 도 2(a) 내지 도 2(c)에 도시한 바와 같이, 항공기(A)가 지상물(B)을 기준으로 어느 곳에 위치하든지 지상을 향하고 있는 디지털카메라(113)는 지속적으로 지상을 촬영하게 될 것이다.

참고로, 다수의 디지털카메라(113)는 회전체(112)를 따라 원형으로 배치되므로, 지상을 겨냥하는 디지털카메라는 물론 지상의 반대방향을 겨냥하는 디지털카메라가 동시에 존재한다. 따라서, 촬영모듈(110)을 구성하는 디지털카메라(113) 모두가 동시에 촬영동작을 진행할 수도 있고, 효율성을 고려해 지상을 겨냥하는 디지털카메라만이 촬영동작을 동시에 진행하도록 할 수도 있을 것이다.

한편, 디지털카메라(113)는 항공기(A)의 속도와 고도 등 운항정보에 따라 촬영시간이 결정되고, 회전체(112)의 회전속도 또한 상기 운항정보에 따라 결정된다. 이에 대한 설명은 아래에서 상세히 한다.

계속해서, 도 2 및 도 3에서 보인 바와 같이 항공촬영을 진행하는 항공기(A)는 영상이미지의 대상이 되는 지점의 상공을 직선방향으로 이동하면서 촬영을 진행한다. 이때, 특정 지점에 대한 촬영은 지정된 하나의 디지털카메라(113)가 연속해 촬영할 수 있도록, 항공기(A)의 운항정보에 따라 촬영모듈(110)의 동작모습이 달라진다. 이 또한 아래에서 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 영상처리시스템은 항공기(A)에 탑재되어 지상을 촬영하는 촬영부(100)와, 촬영부(100)에서 촬영된 영상이미지를 배경으로 한 수치지도를 출력 및 활용하는 출력부(200)로 구성된다.

촬영부(100)는, 전술한 촬영모듈(110)과, 운항정보에 따라 회전체(112)의 회전속도를 결정해 회전시키는 광각회전모듈(120)과, 항공기(A)의 고도를 확인해 광각회전모듈(120)에 전송하는 고도확인모듈(130)과, 항공기(A)의 이동속도를 확인해 광각회전모듈(120)에 전송하는 속도감지모듈(140)과, 촬영모듈(110)에서 촬영한 영상이미지를 파일로 생성하는 파일형성모듈(150)과, 영상이미지의 촬영지점에 대한 GPS 좌표 정보를 확인해서 해당 파일에 링크하는 좌표확인모듈(160)과, 파일형성모듈(150)에서 형성한 영상이미지 파일과 좌표확인모듈(160)에서 확인해 링크한 좌표정보를 저장하는 저장모듈(170)을 포함한다. 여기서, 저장모듈(170)은 하드디스크, 플로필디스크, CD 또는 USB메모리 등과 같은 공지,공용의 저장기록매체가 적용될 수 있을 것이다.

출력부(200)는, 저장모듈(170)에 저장된 영상이미지를 확인해서 지상구조물이미지만을 분류하는 지상구조물이미지확인모듈(210)과, 분류된 지상구조물이미지를 분리해 독립된 레이어 형식으로 편집하는 이미지편집모듈(220)과, 이미지편집모듈(220)을 통해 편집된 영상이미지의 최종 결과물을 저장하는 데이터저장모듈(230)과, 모니터를 통해 영상이미지를 출력하되 사용자의 조작에 따라 다양한 위치의 영상이미지를 검색해 출력시키는 출력모듈(240)과, 영상이미지의 최종 결과물 중 지상구조물이미지의 관련 링크정보를 저장하는 링크정보DB(250)를 포함한다.

여기서, 출력모듈(240)은 이미지편집모듈(220)에 의해 레이어 형식으로 편집된 지상구조물이미지를 확인하는 이미지식별수단(241)과, 모니터의 픽셀을 확인해서 지상구조물이미지의 위치를 파악하는 이미지추적수단(242)과, 사용자에 의한 영상이미지의 출력위치 조정시 지상구조물이미지의 위치에 따른 해당 영상이미지를 검색하는 이미지검색수단(243)과, 사용자에 의한 영상이미지의 출력위치조정을 확인하고 검색된 영상이미지를 기존 영상이미지에 대체해 출력하는 이미지출력수단(244)으로 구성된다.

도 5는 본 발명에 따른 데이터 처리방법 진행을 위한 영상이미지 수집과정을 순차 도시한 플로우차트이고, 도 6은 본 발명에 따른 광각회전모듈의 동작설명을 위해 도시한 도면이고, 도 7은 촬영된 지상구조물이미지의 모습을 보인 이미지인 바, 이를 참조해 설명한다.

S11; 운항정보확인단계

항공기(A)의 촬영부(100)에 구성된 속도감지모듈(130)과 고도확인모듈(140)은 해당 항공기(A)의 운항정보를 확인한다. 여기서, 운항정보란, 항공기(A)의 속도와 고도 정보를 포함하는 것으로, 항공기(A)의 기판과 통신가능하게 각각 연결되어서 이를 통해 상기 속도 및 고도 정보를 제공받을 수도 있고, 자체적으로 해당 운항정보를 측정 및 감지해서 이를 수집할 수도 있을 것이다. 항공기(A)의 속도를 측정하는 속도감지모듈(130)의 구성 및 구조와, 항공기(A)의 고도를 측정하는 고도확인모듈(140)의 구성 및 구조는 통상적으로 널리 알려진 공지,공용기술이므로, 속도감지모듈(130)과 고도확인모듈(140)의 회로적인 특성 및 기계적인 구조 등에 대한 설명은 생략한다.

S12; 회전속도연산단계

광각회전모듈(140)은 속도감지모듈(130)과 고도확인모듈(140)이 각각 수집한 운항정보를 확인해서, 이를 기초로 촬영모듈(110)의 구동을 제어한다.

이를 좀 더 상세히 설명하면, 회전축(111)을 중심으로 회전가능하게 고정되는 회전체(112)에 방사형으로 배치된 다수의 디지털카메라(113)는 항공기(A)의 운항정보를 기초로 그 회전속도와 디지털카메라(113)의 촬영주기가 결정된다. 즉, 전술한 바와 같이 지상의 특정 지점에 대한 촬영이 하나의 디지털카메라(113)가 전담해서 항공기(A)의 이동 중에도 지속적인 촬영이 이루어지려면, 회전체(112)의 회전속도는 항공기(A)의 속도 및 고도 정보와 연동해 이루어져야 하는 것이다.

도 6에서 보인 바와 같이, 지상촬영을 위해서는 항공기(A)의 고도와 속도를 일정하게 유지시켜야 한다. 이러한 전제에서 항공기(A)의 고도가 되는 'h'는 가상원주(C)의 반경이 되고, 항공기(A)가 일정 고도로 직진할 때에는 가상원주(C)는 마치 항공기(A)의 바퀴와 같은 형상이 된다. 따라서, 항공기(A)가 P1 지점의 'h' 고도 직상방에 위치한 상태에서 임의 디지털카메라(113)가 P1 지점을 촬영하고, 항공기(A)가 좌측방향으로 이동해 P2 지점의 'h' 고도 직상방에 위치한 상태에서 상기 임의 디지털카메라(113)에 이웃하는 다른 디지털카메라가 P2 지점을 촬영할 수 있도록 하기 위해서는, P1 지점과 P2 지점 간 직선거리가 가상원주(C)의 P1 지점과 P3 지점 간 호의 거리와 일치되도록 해야 하고, P1 지점과 P2 지점을 통과하는 항공기(A)의 직선속도와 P1지점과 P3 지점의 내각인 'θ'에 대한 각속도가 일치되도록 해야 한다.

이러한 조건을 통해 광각회전모듈(120)은 회전체(112)의 회전속도를 연산하고, 이렇게 연산한 회전속도로 회전축(111)을 회전시킨다.

참고로, 광각회전모듈(120)은 항공기(A)의 현재 고도와 속도에 따라 회전체(112)의 회전속도를 사후 연산해 처리할 수도 있고, 회전체(112)의 회전속도를 정한 상태에서 항공기(A)의 고도와 속도를 이에 맞춰 조정할 수도 있을 것이다.

S13; 지상촬영단계

회전체(112)의 둘레를 따라 방사형으로 배치된 다수의 디지털카메라(113)는 회전체(112)의 일정한 회전속도에 따라 일정한 주기로 지상을 촬영한다. 물론, 회전체(112)에 설치된 모든 디지털카메라(113)가 동시에 촬영을 진행하는데, 설계를 변경해서 지상을 겨냥하는 디지털카메라(113) 만이 촬영이 이루어지도록 할 수도 있을 것이다.

한편, 디지털카메라(113)의 촬영시점은 도 6에 도시한 바와 같이 P1 또는 P2 지점의 직상방에서 디지털카메라(113)가 연직방향으로 지상의 P1 또는 P2 지점을 정확히 겨냥할 때일 수 있다. 따라서, 회전체(112)의 둘레를 라 일정 간격으로 배치되는 디지털카메라(113)의 수가 많을수록, 디지털카메라(113)의 촬영주기는 짧아질 것이다.

참고로, 디지털카메라(113)의 촬영주기는 광각회전모듈(120)이 설정한다. 즉, 광각회전모듈(120)이 회전체(112)의 회전속도를 연산해 결정하고, 이렇게 결정된 회전속도에 맞춰 디지털카메라(113)의 촬영주기 또한 설정하는 것이다.

S14; 촬영위치확인단계

좌표확인모듈(160)은 디지털카메라(113)의 촬영시점을 확인해서 해당 위치에 대한 GPS좌표를 측정한다. 즉, 디지털카메라(113)가 촬영을 위해 동작하면, 좌표확인모듈(160)은 현 위치를 측정해 이를 기록하는 것이다.

GPS좌표를 측정하는 좌표확인모듈(160)은 통상적인 GPS측정기가 적용될 수 있을 것이다.

S15; 이미지데이터저장단계

파일형성모듈(150)은 디지털카메라(113)가 촬영한 이미지를 데이터화해 파일형태로 저장모듈(170)에 저장하되, 좌표확인모듈(160)에서 측정된 GPS좌표를 해당 파일에 링크시켜서, 임의 파일 검색시 링크된 GPS좌표 또한 검색돼 확인할 수 있도록 한다.

S16; 지상구조물이미지확인단계

지상구조물이미지확인모듈(210)은 저장모듈(170)에 저장된 파일을 분석해서, 해당 파일의 이미지데이터에 포함된 지상구조물이미지를 탐색한다.

주지된 바와 같이, 이미지를 출력하는 컬러모니터는 모니터 표면에 치밀하게 배치된 픽셀에 색상을 지정해서 식별 가능한 다양한 형태의 영상을 출력하는 것으로, 컬러모니터를 보는 사용자는 픽셀별로 다르게 지정된 색상들 중 일정한 범위 내에서 반복 및 연속하는 동일한 지정색상을 확인해서 이미지를 구분한다.

지상구조물이미지확인모듈(210)은 이러한 원리를 이용한 것으로, 영상이미지가 출력되고 있는 모니터의 각 픽셀을 확인해서 동일,유사한 색상으로 지정돼 연속성을 갖도록 배치된 픽셀들을 검색한 후, 이들을 일렬로 연결해 경계선을 형성시킨다. 여기서 상기 연속성이란, 동일,유사한 색상으로 지정된 픽셀이 바로 이웃하는 것은 물론, 동일,유사한 색상으로 지정된 픽셀이 일정 간격 범위 내에 있는 것을 의미한다. 즉, 동일,유사한 색상으로 지정된 픽셀이 일정 간격 범위 내로 일렬 배치된다면, 이를 연결해서 경계선으로 형성시키는 것이다.

한편, 이렇게 형성된 경계선이 일렬로 연결되어 일정한 범위의 폐구간을 형성하지 않고 일단 또는 양단이 끊긴 형태를 이룬다면, 해당 경계선은 지상구조물이미지의 경계가 아닌 것으로 간주한다.

참고로, 건물은 동일한 골재로 건축되므로, 당해 건물을 촬영한 지상구조물이미지는 그 테두리가 동일한 색상으로 명확히 구분될 것이고, 이 테두리를 따라 상기 경계선이 형성될 것이다.

S17; 영상이미지편집단계

지상구조물이미지확인모듈(210)에 의해 지상구조물이미지가 확인되면, 이미지편집모듈(220)은 해당 지상구조물 이미지를 도 7에서 보인 바와 같이 별도로 분리한 후 영상이미지에 별도의 레이어 형식으로 합성한다.

따라서, 출력모듈(240)은 영상이미지를 출력할 때 지상구조물이미지를 구분해 확인할 수 있고, 이를 통해 모니터에 출력되고 있는 영상이미지를 대체 출력할 수 있다. 이에 대한 설명은 아래에서 상세히 한다.

S18; 편집데이터 저장단계

레이어 형식으로 독립된 다수의 지상구조물이미지를 갖는 영상이미지는 데이터저장모듈(230)에 저장된다.

한편, 이미지편집모듈(220)은 영상이미지 저장시 지상구조물이미지에 관련 링크정보를 링크시켜서 데이터저장모듈(230)에 저장한다. 이때, 상기 링크정보는 링크정보DB(250)에 저장되고, 해당 지상구조물의 명칭, 위치, 크기, 용도 등과 같은 데이터가 될 것이다.

링크정보가 지상구조물이미지에 링크되면, 출력모듈의 이미지출력수단(244)은 영상이미지 출력시, 당해 영상이미지에 포함된 지상구조물이미지의 링크정보를 링크정보DB(250)에서 각각 검색해 출력을 준비하고, 사용자가 레이어 형식의 지상구조물이미지를 선택하면, 이미지출력수단(244)은 이를 인식해서 링크정보가 게시된 창을 출력한다.

참고로, 링크정보DB(250)에 저장된 링크정보는 내용변동시 실시간으로 업데이트해 변경할 수 있고, 영상이미지의 배경과 독립된 지상구조물이미지 또한 이미지 변경시 사후에 조정 및 갱신할 수 있음은 물론이다.

도 8은 본 발명에 따른 데이터 처리방법을 순차 도시한 플로우차트이고, 도 9는 본 발명에 따른 항공촬영방법으로 촬영된 지상구조물이미지를 도시한 도면인 바, 이를 참조해 설명한다.

S21; 수치지도호출단계

사용자가 수치지도를 이용하기 위해 특정 지역에 대한 키워드를 출력모듈(240)의 이미지검색수단(243)에 입력한다. 여기서 키워드란, 주소와 같은 행정 구역명, 상점 또는 상가의 이름 등, 지도검색을 위해 입력되는 통상적인 단어가 될 수 있을 것이다.

참고로, 본 발명에 따른 출력모듈(240)은 데이터저장모듈(230)과 함께 독립된 기기로 제작될 수 있고, 이렇게 제작된 기기는 내비게이션과 같은 기구로 활용될 수 있고, 이외에도 인터넷 포털사이트에서 제공하는 지도검색 서비스의 서버로 이용될 수도 있을 것이다.

S22; 영상이미지검색단계

이미지검색수단(243)은 키워드를 근거로 데이터저장모듈(230)에서 관련 항공영상이미지를 검색한다.

한편, 데이터저장모듈(230)은 키워드 관련 영상이미지 검색시, 상기 키워드의 해당 지점을 기준으로 일정 범위내에 있는 다수의 영상이미지를 동시에 검색한다. 즉, 키워드와 관련돼 검색된 영상이미지 내에서도 상기 키워드와 직접 관련된 지점을 도 9에서 보이는 바와 같이 모니터 화면의 중심(11)에 위치되도록 출력한 상태에서, 사용자가 인접한 다른 지역 확인을 위해 영상이미지를 도 9(b)와 같이 아래로 내릴 때 출력되는 이웃 영상이미지를 검색해야 한다는 것이다. 물론, 이때의 이웃 영상이미지는 도 9(a)의 중심(11)에서 보는 지상모습이 도 9(b)의 중심(11)에서 보는 지상모습이어야 하므로, 지상구조물이미지(30)의 모습 또한 변경된 것이어야 할 것이다.

참고로, 검색된 영상이미지는 영상이미지의 출력과 그 이동을 확인하기 위한 기준점(12, 12', 12")이 설정될 수 있는데, 이 기준점(12, 12', 12")은 독립된 레이어 형식으로 분리된 지상구조물이미지일 수도 있고, 지상구조물 이미지와는 별도의 설정값일 수도 있을 것이다.

이에 대한 설명은 아래에서 다시 설명한다.

S23; 영상이미지출력단계

이미지검색수단(243)에 의해 검색된 영상이미지는 이미지출력수단(244)을 통해 도 9에 도시한 바와 같이 모니터 화면에 출력된다.

S24; 이미지이동단계

사용자는 모니터에 출력되고 있는 영상이미지 이외에 이웃하는 다른 지점에 대한 확인을 목적으로 영상이미지를 이동시킬 수 있다. 참고로, 도 9는 영상이미지를 아래로 이동시키는 모습을 순차 도시한 도면이다. 이때, 영상이미지의 이동은 마우스 또는 키보드의 조작을 통해 통상적인 수단으로 이루어질 수 있을 것이다. 또한, 본 발명에 따른 영상이미지의 이동은 컴퓨터에 출력되고 있는 이미지의 통상적인 이동방식과 동일한 것으로, 이러한 이미지 이동시 당해 영상이미지에 설정된 기준점(12, 12', 12") 및 지상구조물이미지도 당연히 함께 이동할 것이다.

S25; 지상구조물 위치확인단계

이미지식별수단(241)은 독립된 레이어 형식으로 지정된 지상구조물이미지를 확인하고, 이미지추적수단(242)은 이미지식별수단(241)이 확인한 지상구조물이미지 또는 기준점(12, 12', 12")의 위치를 추적한다.

통상적으로, 모니터에 출력되는 이미지는 해당 컴퓨터의 동작을 제어하는 OS에 의해 출력위치가 결정되므로, OS가 제어하는 이미지 출력에 대한 정보를 확인해서 레이어 형식의 지상구조물이미지가 모니터의 어느 지점에 출력되는지를 확인할 수 있을 것이다.

S26; 출력이미지교체출력단계

이미지출력수단(244)은 모니터를 다수의 공간을 구획해 경계부(20)를 설정하고, 이미지추적수단(242)의 추적으로 특정 지상구조물이미지가 경계부(20)를 이탈하면, 해당 경계부(20)와 링크된 이웃 영상이미지를 교체 출력한다.

전술한 바와 같이, 이미지검색수단(243)이 데이터저장모듈(230)에서 검색한 영상이미지는 이웃 영상이미지를 포함해 다수 개이고, 이들은 각각 모니터를 구획한 경계부(20)에 링크되어서 임의 경계부(20) 내에 있던 지상구조물이미지가 다른 경계부로 이동할 시에 해당 경계부에 링크된 이웃 영상이미지를 곧바로 교체 출력한다. 즉, 이미지검색수단(243)이 검색한 다수의 영상이미지의 지상구조물이미지 또는 기준점(12, 12', 12")과 중심(11)을 각각 연계시켜서, 해당 중심(11)이 위치한 경계부(20) 내에 상기 지상구조물이미지가 위치하는 영상이미지를 출력하는 것이다.

일 예를 들어 상세히 설명하면, 설정된 기준점(12, 12', 12")으로 영상이미지의 식별을 진행할 경우, 사용자의 키워드 입력을 통해 이미지검색수단(243)이 데이터저장모듈(230)에서 해당하는 다수의 영상이미지를 검색하면, 검색한 영상이미지의 중심부에 위치한 지상구조물이미지 또는 지점(이하 '지상구조물이미지')에 기준점(12, 12', 12")을 설정한 후, 상기 키워드와 관계된 지상구조물이미지에 기준점(12, 12', 12")이 설정된 영상이미지를 도 9(a)와 같이 모니터의 중심(11)에 맞춰 출력한다. 이때, 상기 영상이미지가 출력되는 모니터는 두 개의 경계부(20)에 의해 3구역으로 구획된다.

한편, 도 9(b)에 도시한 바와 같이 영상이미지가 하방으로 이동하면서 도 9(a)에 출력된 영상이미지의 기준점(12)이 중심(11)이 위치한 구역을 벗어나면, 상기 영상이미지와 연결된 이웃 영상이미지 중 상기 이동 방향을 따라 일렬로 이웃하면서 모니터의 중심(11)이 있는 구역에 위치하는 기준점(12')을 갖는 이웃 영상이미지 확인해 출력한다.

계속해서, 도 9(c)에 도시한 바와 같이 항광촬영이미지가 지속해 하방으로 이동하면, 도 9(b)의 기준점(12')은 모니터의 중심(11) 구역을 벗어나고, 전술한 바와 같이 모니터의 중심(11) 구역에 위치하는 기준점(12")을 갖는 또 다른 이웃 영상이미지를 검색해 출력한다.

참고로, 도 9에 도시한 실시예에서는 모니터를 상하 일렬로 3등분해 구획을 했지만, 실감나는 영상이미지 출력을 위해서 모니터를 격자형태로 다분할 하는 것이 바람직할 것이다. 또는, 중심(11)이 위치한 구역의 범위를 좁게 해서, 상기 범위 내에서 지상구조물이미지 또는 기준점(12, 12', 12")의 유입 및 이탈을 섬세하게 추적할 수도 있을 것이다.

한편, 독립된 레이어 형식의 지상구조물이미지는 각각 식별 가능하므로, 별도의 기준점(12, 12', 12") 설정없이 지상구조물이미지로 상기 기준점(12, 12', 12")을 대신할 수 있음은 물론이다.

결국, 사용자는 모니터에 출력되고 있는 영상이미지를 항공기에서 지상을 보는 것과 같은 느낌으로 실감나게 볼 수 있으므로, 수치지도 이용에 대한 재미를 배가할 수 있고, 아울러 측면모습도 볼 수 있으므로 지상에서의 실제 모습과 수치지도를 매치해 효율적으로 이용할 수 있다.

본 발명은 이러한 구성과 동작을 기본 전제로 하면서, 디지털카메라(113)의 동작시 공간 활용을 효율적으로 구현하기 위해 디지털카메라(113)의 설치구조가 도 10과 같은 형태로 변형될 수 있다.

도 10에 따르면, 회전체(112)의 각 단부에는 발광센서(500)가 더 설치되고, 상기 발광센서(500)로부터 발광된 빛을 감지할 수 있도록 대응되는 위치의 항공기(A) 상에는 수광센서(510)가 설치된다.

때문에, 이들 센서들의 상호 검출에 의해 회전체(112)의 각도를 확인하고 조절할 수 있는데, 이를 테면 다수의 발광센서(500) 중 어느 하나를 기준으로 정하고, 이로부터 다음 발광센서(500) 감지시에는 회전체(112)의 갯수에 따라 회전되는 각도는 정해져 있으므로 몇도의 각도까지 회전시킬지를 결정할 수 있게 된다.

이들은 도시되지 않은 제어부를 통해 이루어지며, 후술되는 회전모터(710)도 상기 제어부의 제어신호에 따라 회전구동되게 된다.

한편, 상기 회전축(111)의 후단은 대략 'ㅓ' 형상으로 가공되는데, 회전축(111)의 일부가 둘레방향으로 절삭되어 일정폭의 스프링설치홈(620)을 이루고, 상기 스프링설치홈(620)에는 제1스프링(630)이 끼워진다.

또한, 상기 회전축(111)의 후단은 스프링설치홈(620)을 지난 다음 확경되어 동력수용판(650)을 형성하고, 동력수용판(650)의 바깥면에는 제2스프링(640)이 탄성지지된다.

아울러, 상기 동력수용판(650)의 후측에는 동력전달판(660)이 배치되는데, 상기 동력전달판(660)은 원통형상의 판고정통(670) 선단에서 원중심을 향해 절곡된 형태로 형성되며, 상기 스프링설치홈(620) 상에 위치된다.

특히, 상기 동력전달판(660)과 동력수용판(650)은 서로 마찰접촉가능하게 구성되는데, 원활한 동력전달을 위해 오목하게 그리고 볼록하게 형성되어 상호 조립되게 구성되며, 오목한 면과 볼록한 면에는 반경방향으로 다수의 요철이 형성되면 마찰클러치와 같은 기능을 수행할 수 있게 된다.

이렇게 구성하는 이유는 고공에서 항공기(A)가 운항되는 도중에 기압차 혹은 초고속의 기류에 의해 회전체(112)를 비롯한 디지털카메라(113) 등이 극심한 가압력을 받게 되면 그 힘이 그대로 구동축(720)에 전달되어 구동축(720)이 파단될 수 있기 때문에 이를 미연에 방지하여 장비의 수명을 연장하고 유지 보수를 용이하게 하기 위한 것이다.

이에 따라, 상기 스프링설치홈(620)에 설치된 제1스프링(630)은 상기 동력전달판(660)을 밀도록 배치된다.

따라서, 상술한 바와 같은 극심한 변동이 생길 때 회전축(111)은 제1,2스프링(630,640)의 탄성력을 이기고 후퇴되면서 동력전달판(660)으로부터 이격되기 때문에 힘이 구동축(720)으로 전달되지 않아 구동축(720)의 손상을 막을 수 있게 된다.

아울러, 상기 판고정통(670)의 후단에는 종동베벨기어(680)가 일체로 형성되고, 상기 제2스프링(640)은 상기 판고정통(670) 내부에서 일단은 동력수용판(650)에 밀착되고 타단은 상기 종동베벨기어(680)의 몸체 상에 밀착되어 탄성가압력을 제공하게 된다.

또한, 상기 회전축(111)은 상기 동력수용판(650)을 비롯한 판고정통(670)의 일부까지 축하우징(610)에 내장되어 보호되며, 상기 축하우징(610)은 하우징고정대(600)를 통해 항공기(A) 상에 견고히 고정된다.

물론, 도시와 같이 종동베벨기어(680)는 축하우징(610) 밖으로 노출되어 있으며, 종동베벨기어(680)에는 구동베벨기어(730)가 수직하게 기어결합되고, 구동베벨기어(730)는 구동축(720)에 일체로 고정된다.

뿐만 아니라, 상기 구동축(720)은 회전모터(710)에 연결되고, 회전모터(710)는 모터고정대(700)를 통해 항공기(A)에 견고히 고정된다.

따라서, 상기 회전모터(710)가 구동되면, 구동베벨기어(730)가 회전하면서 이와 맞물려 있는 종동베벨기어(680)를 돌려 회전축(111)을 회전시키게 되므로 결국 회전체(112)가 회전되게 되고, 이와 연결된 디지털카메라(113)가 회전하면서 다양한 각도 촬영이 가능하게 된다.

111: 회전축 112: 회전체
113: 디지털카메라

Claims

항공기(A)의 기체에 체결된 회전축(111)을 중심으로 회전가능하게 고정되는 회전체(112)와, 회전축(111)으로부터 일정거리에 위치하면서 회전체(112)의 둘레를 따라 방사형으로 고정 배치되는 다수의 디지털카메라(113)를 갖춘 촬영모듈(110); 비행중인 항공기(A)의 속도를 확인하는 속도감지모듈(130); 비행중인 항공기(A)의 고도를 확인하는 고도확인모듈(140); 속도감지모듈(130) 및 고도확인모듈(140)로부터 각각 전송된 속도 및 고도 정보를 확인해서 회전체(112)의 회전속도를 결정해 회전동력을 제공하되, 항공기(A)의 고도를 반지름으로 하는 원형에서 항공기(A)의 수평이동거리와 일치하는 길이의 호를 확인하고, 상기 원형이 상기 호의 길이만큼 회전하는데 걸리는 시간이 항공기(A)가 상기 수평이동거리를 직선이동하는데 걸리는 시간과 일치되도록 원형의 각속도를 연산해서 상기 각속도를 상기 회전속도로 결정하고, 일정주기로 디지털카메라(113)가 촬영하도록 제어하는 광각회전모듈(120); 디지털카메라(113)의 촬영동작시 해당 위치의 GPS좌표를 확인하는 좌표확인모듈(160); 디지털카메라(113)를 통해 촬영된 영상이미지를 좌표확인모듈(160)에서 확인한 해당 GPS좌표와 링크해 저장모듈(170)에 저장하는 파일형성모듈(150); 저장모듈(170)에 저장된 영상이미지를 모니터에 출력해서 동일한 색상으로 지정돼 연속성을 갖도록 배치된 픽셀들을 검색한 후, 이들을 일렬로 연결해 경계선을 형성시켜서 상기 경계선이 일렬로 연결되어 일정한 범위의 폐구간을 형성하는 구간을 지상구조물이미지로 확인하는 지상구조물이미지확인모듈(210); 및 지상구조물이미지확인모듈(210)에 의해 확인된 지상구조물이미지를 분리해서 영상이미지의 배경과 독립된 레이어 형식으로 합성하고, 독립된 지상구조물이미지와 관련한 링크정보를 링크정보DB(250)에서 검색해 링크시켜서 완성된 영상이미지를 데이터저장모듈(230)에 저장하는 이미지편집모듈(220);을 포함하되,
상기 회전체(112)의 각 단부에는 발광센서(500)가 더 설치되고, 상기 발광센서(500)로부터 발광된 빛을 감지할 수 있도록 대응되는 위치의 항공기(A) 상에는 수광센서(510)가 설치되며, 상기 회전축(111)의 후단은 'ㅓ' 형상으로 가공되는데 회전축(111)의 일부가 둘레방향으로 절삭되어 일정폭의 스프링설치홈(620)을 이루고, 상기 스프링설치홈(620)에는 제1스프링(630)이 끼워지며, 상기 회전축(111)의 후단은 스프링설치홈(620)을 지난 다음 확경되어 동력수용판(650)을 형성하고, 동력수용판(650)의 바깥면에는 제2스프링(640)이 탄성지지되며, 상기 동력수용판(650)의 후측에는 동력전달판(660)이 배치되는데 상기 동력전달판(660)은 원통형상의 판고정통(670) 선단에서 원중심을 향해 절곡된 형태로 형성되어 상기 스프링설치홈(620) 상에 위치되고, 상기 판고정통(670)의 후단에는 종동베벨기어(680)가 일체로 형성되며, 상기 제2스프링(640)은 상기 판고정통(670) 내부에서 일단은 동력수용판(650)에 밀착되고 타단은 상기 종동베벨기어(680)의 몸체 상에 밀착되며, 상기 회전축(111)은 상기 동력수용판(650)을 비롯한 판고정통(670)의 일부까지 축하우징(610)에 내장되어 보호되고, 상기 축하우징(610)은 하우징고정대(600)를 통해 항공기(A) 상에 고정되며, 종동베벨기어(680)는 축하우징(610) 밖으로 노출되고, 상기 종동베벨기어(680)에는 구동베벨기어(730)가 수직하게 기어결합되며, 상기 구동베벨기어(730)는 구동축(720)에 일체로 고정되고, 상기 구동축(720)은 회전모터(710)에 연결되며, 상기 회전모터(710)는 모터고정대(700)를 통해 항공기(A)에 고정된 것을 특징으로 하는 기준점 수치영상이미지의 실시간 업데이팅 영상처리시스템.