KR101569713B1 - 영상이미지의 실시간 업데이팅 영상처리시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 항공기에 부착되어 지상의 영상이미지를 촬영하는 항공촬영카메라가 설치된 항공기의 비행속도 조절, 선회 등으로 비행자세가 변경되는 경우 관성에 의한 항공촬영카메라의 촬영각도 변경이 발생하여 촬영된 영상이미지에 오차가 발생하고 또한, 기류변화 등에 의화여 고도변경이 발생되면 촬영된 영상이미지에 배율 차이가 발생하므로 합성된 영상이미지에 오류가 발생하는 것을 관성과 고도변경으로부터 실시간으로 항공촬영카메라를 보호하여 촬영된 영상이미지에 각도 변화와 배율 차이에 의한 오류가 발생하지 않도록 제어하고 오류없이 촬영된 영상이미지를 실시간 전송하여 갱신되도록 하므로 지상을 촬영한 영상이미지의 신뢰성을 높이는 영상이미지의 실시간 업데이팅 영상처리시스템에 관한 것으로 GPS 위치좌표를 측정 연산하는 지피에스모듈; 고도계측기와 수평감지기에 연동하면서 고도와 수평 상태를 확인하여 카메라의 동작을 제어하는 위치인식모듈; 카메라; 일측 방향에서 180 도 범위로 회동하는 제 1 회동축과 동일 평면 직각 위치에서 180 도 범위로 회동하는 제 2 회동축을 포함하는 수직유지부, 관성 힘을 억제하는 관성유동억제부, 카메라설치브라켓을 승강과 하강시키는 카메라수평고도유지부가 포함되어 이루어지는 평형유지부; 이웃 항공촬영이미지를 합성하며, 지피에스모듈에서 확인한 위치좌표 정보를 해당 항공촬영이미지에 링크하는 편집모듈; 항공촬영이미지를 저장하는 메모리; 합성된 항공촬영이미지를 실시간 전송하는 통신모듈;을 구비하면서 항공기에 설치되는 촬영장치; 및 항공촬영이미지를 실시간 수신하는 통신모듈; 항공촬영이미지를 도화하는 도화모듈; 위치좌표를 포함한 재촬영신호를 입력받아 통신모듈(210)을 통해 촬영장치로 전송하는 처리모듈;을 구비한 도화장치;를 포함한다.

Description

영상이미지의 실시간 업데이팅 영상처리시스템{Picture image processing system with real time updating of picture image}

본 발명은 영상처리 시스템 기술 분야 중 영상이미지의 실시간 업데이팅 영상처리시스템에 관한 것으로 더욱 상세하게는 항공기에 부착되어 지상의 영상이미지를 촬영하는 항공촬영카메라가 설치된 항공기의 비행속도 조절, 선회 등으로 비행자세가 변경되는 경우 관성에 의한 항공촬영카메라의 촬영각도 변경이 발생하여 촬영된 영상처리용 영상이미지에 오차가 발생하고 또한, 기류변화 등에 의화여 고도변경이 발생되면 촬영된 영상이미지에 촬영 배율 차이가 발생하므로 영상처리시스템에서 합성된 영상이미지에 오류가 발생하는 것을 항공기의 비행 관성과 고도변경으로부터 실시간으로 항공촬영카메라를 보호하여 촬영된 영상이미지에 각도 변화와 촬영 배율 차이에 의한 오류가 발생하지 않도록 제어하고 오류없이 확보된 영상이미지를 영상처리시스템에 실시간 전송하여 갱신되도록 하므로 확보된 지상 영상이미지의 신뢰성을 높이는 영상이미지의 실시간 업데이팅 영상처리시스템에 관한 것이다.

수치지도의 배경과 기준이 되는 도화이미지는 항공기를 이용하여 확보된 영상이미지를 기반으로 제작된다. 즉, 항공촬영으로부터 얻어진 영상이미지로 지도와 유사한 도화이미지를 생성하고, 도화이미지의 각 위치에 해당 GPS/INS 등에 의한 위치정보(좌표정보)와 각종 지리정보 등을 연계된 상태로 영상처리하므로 결합시켜 수치지도로 최종 완성된다.

따라서 정확하고 신뢰성 있는 수치지도를 제작하기 위해서는 무엇보다 항공기를 이용하여 오류없이 확보된 영상이미지를 수집하는 것이 중요하다.

도 1 은 종래 기술의 일 실시 예에 의한 것으로 항공기를 이용하여 영상처리용 영상이미지를 확보하는 상태 설명 기능 구성도 이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 영상이미지를 확보하기 위한 항공촬영은 항공기(P)에 설치된 고배율, 고해상도를 갖는 고성능의 카메라(130)가 일정 고도에서 초당 수회에 걸쳐 지상의 영상이미지를 촬영하고, 이러한 항공촬영을 통하여 수집된 지상의 영상이미지들 중 수치지도 제작에 적용될 수 있는 최적의 항공촬영 영상이미지를 선별해 도화이미지로 변환 활용한다.

항공기(P)는 창공(하늘)을 일정속도로 운항하는 기기이므로, 항공기(P)의 고도와 조향 조정, 대기압과 기류 변화 등에 따라 항공기(P) 기체의 자세가 안정적이지 못하고 변할 수 있으며, 항공기 기체의 자세 변화는 카메라(130)의 촬영각도와 배율에 변화를 일으키므로 카메라(130)가 지상의 의도한 위치를 오차 없이 정확하게 촬영하지 못하게 되고, 이와 같이 오차가 있는 상태로 촬영된 지상이미지로 도화한 도화이미지에는 오류가 포함되는 문제가 있었다.

이러한 문제를 일부 해소하기 위한 종래 기술은 카메라(130)를 항공기(P)의 기체와 피봇 구조로 연결시켜서, 기체가 전후좌우로 회동(회전)하더라도 카메라(130)의 자중에 의해 해당 중력방향을 유지하면서 기체와는 독립적으로 그 상태를 유지할 수 있도록 하는 기술이 제안되었다.

그러나 카메라(130)가 항공기(P)의 기체와 독립적으로 고정되더라도, 항공기(P)의 속도 조절 또는 조향 조정 등에 따라 카메라(130)에 관성이 영향을 미치면서, 오히려 카메라(130)가 더 흔들리게 되는 문제가 있었다. 즉, 항공기(P)의 속도가 갑자기 줄어들거나, 항공기(P)가 갑자기 선회할 경우 카메라(130)는 자체 관성에 의해 항공기(P)의 기체와는 다른 방향으로 회동하면서 촬영 각도가 크게 변하고, 이를 통해 의도한 대상을 촬영하지 못하는 문제가 발생한 것이다.

결국, 항공기(P)의 운항 행태에 따라 카메라(130)에 미치는 관성의 영향은 카메라(310)로 하여금 의도하지 않은 대상을 촬영하게 하거나 오류를 발생시켜 정밀한 항공촬영 영상이미지의 수집을 어렵게 하고, 항공촬영 영상이미지를 기반으로 제작되는 도화이미지에 오류가 발생하므로 수치지도를 세밀하면서 상세하며 신뢰성있게 제작할 수 없는 문제가 있었다. 또한, 계획된 대로 촬영하지 못하는 구간이 발생하면서 항공기(P) 재운항을 통해 항공촬영을 다시 해야 하므로 경제적 및 시간적인 손실이 발생하는 문제가 있다.

또한, 기류 변화 등으로 항공기의 고도에 예기지 못한 변화가 발생되는 경우 항공촬영된 영상이미지의 배율에 차이가 발생되는 문제가 있다.

따라서 항공기의 속도조절, 선회에 의한 관성이 카메라에 미치지 못하도록 하고, 기류변화에 의하여 촬영된 영상이미지의 배율에 차이가 발생하는 문제를 해결하는 기술을 개발할 필요가 있다.

대한민국 특허 등록번호 제10-1242565호(2013.03.06.) “미확인 지형지물에 대한 영상 이미지를 정밀하게 합성 처리하는 영상 이미지 처리 시스템”

상기와 같은 종래 기술의 문제점과 필요성을 해소하기 위하여 안출한 본 발명은 항공기의 운항 자세, 고도 변화에 의한 관성 및 촬영 배율 영향을 배제 또는 상쇄시켜 촬영 중인 현재 자세를 항공촬영카메라가 독립적으로 유지하고, 계획된 지점의 영상이미지를 동일한 촬영 배율로 오류없이 정확히 확보하여 영상처리 시스템에 실시간으로 영상처리되고 업데이트 되도록 제공하는 것으로 영상이미지의 실시간 업데이팅 영상처리시스템을 제공하는 것이 그 목적이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 안출한 본 발명에 의한 것으로 영상이미지의 실시간 업데이팅 영상처리시스템은 인공위성(A)과 통신하면서 현재의 GPS 위치좌표를 측정 연산하는 지피에스모듈(110); 상기 지피에스모듈(110)에 연결되며 항공기(P)의 고도계측기와 수평감지기에 연동하면서 항공기(P)가 현재 위치한 고도와 기체의 수평 상태를 확인하고, 확인된 고도와 수평 상태에 따라 카메라(130)의 동작을 제어하는 위치인식모듈(120); 상기 항공기(P)에 설치되고 해당 제어신호에 의하여 지상을 촬영하는 카메라(130); 상기 카메라(130)를 하단 끝 부분에 설치하고 원형막대형상을 하는 카메라지지부(1600)의 기둥추(1610) 상측 일부분에 설치되어 일측 방향에서 180 도 범위로 회동하는 제 1 회동축(1410)과 상기 제 1 회동축(1410)이 위치하는 동일 평면의 직각 위치에서 180 도 범위로 회동하는 제 2 회동축(1440)을 포함하는 수직유지부(1400), 상기 기둥추(1610)의 상단 끝 부분에 형성되어 상기 항공기(P)의 비행속도 변경과 방향 선회로 작용하는 관성 힘을 억제하는 관성유동억제부(1500), 상기 기둥추(1610)의 하단 끝 부분과 상기 카메라설치브라켓(1620) 사이에 설치되고 카메라고도검출부(1702)의 검출신호를 분석한 위치인식모듈(120)의 제어에 의하여 상기 카메라설치브라켓을 승강과 하강시키는 카메라수평고도유지부(1700)가 포함되어 이루어지는 평형유지부(140); 상기 카메라(130)에 접속하여 촬영된 항공촬영이미지를 출력하고, 이웃하는 지역을 촬영한 항공촬영이미지를 서로 연결 합성하며, 지피에스모듈(110)에서 확인한 위치좌표 정보를 해당 항공촬영이미지에 링크하는 편집모듈(150); 상기 촬영된 항공촬영이미지와 편집모듈(150)에서 합성된 항공촬영이미지를 저장하는 메모리(160); 지상의 도화장치(200)와 통신하면서 상기 합성된 항공촬영이미지를 실시간으로 무선 전송하는 통신모듈(170); 을 구비하면서 항공기(P)에 설치되는 촬영장치(100); 및 상기 촬영장치(100)의 통신모듈(170)과 통신하면서 상기 합성된 항공촬영이미지를 실시간으로 수신하는 통신모듈(210); 상기 합성된 항공촬영이미지를 도화하는 도화모듈(220); 재촬영이 요구되는 위치의 위치좌표를 포함한 재촬영신호를 입력받아 통신모듈(210)을 통해 촬영장치(100)로 전송하는 처리모듈(230);을 구비하는 도화장치(200); 를 포함하되, 상기 카메라수평고도유지부(1700)는 상기 카메라설치브라켓(1620)의 상면 일측부에 설치되고 상기 카메라(130)의 고도를 검출하여 상기 위치인식모듈(120)에 전송하는 카메라고도검출부(1702): 상기 카메라설치브라켓(1620)의 상면 중심축 부분에 상향돌출 상태로 설치되며 원형막대 형상을 하는 중심유지축(1704); 상기 카메라설치브라켓(1620)의 상면에 수직으로 설치되며 내주면에 암나사부(1706)가 형성된 중공형 모터축(1708)을 구비한 하나 이상 다수의 고도조절모터부(1710)와 상기 중공형 모터축(1708)의 암나사부(1706)에 하단 부분이 맞물리어 체결 고정되고 막대 기둥형상의 외면 전체에는 수나사부(1712)를 가지며 상기 수나사부(1712)의 상단 부분이 기둥추(1610)의 하단면에 나사결합되는 고도조절스크류(1714)로 이루어지는 카메라고도추적모터부(1720); 를 포함하고, 상기 기둥추(1610)는 하면 중심축부분이면서 상기 중심유지축(1704)이 설치된 위치와 대응되는 위치에 상기 중심유지축(1704)이 미끄럼 상태로 인입과 인출되고 상기 중심유지축(1704)의 길이와 대응되는 크기로 상향 요홈 형성된 중심유지축홀(1722); 상기 고도조절스크류(1714)가 설치된 위치와 대응되는 위치에 상기 고도조절스크류(1714)가 나사결합 상태로 인입과 인출되고 상기 고도조절스크류(1714)의 길이와 대응되는 크기로 상향 요홈 형성된 고도조절암나사부(1724); 를 더 포함할 수 있다.

상기와 같은 구성의 본 발명은 항공기에 장착된 카메라가 항공기의 운항에 의한 자세 또는 고도 변경이 발생되어도 카메라에 미치는 관성과 촬영 배율 영향을 상쇄시켜 현재 자세가 유지되고 오류없이 동일한 배율로 영상이미지를 확보하여 실시간 영상처리와 업데이트시키므로 영상이미지에 대한 신뢰성과 정확성을 높이는 장점이 있다.

도 1 은 종래 기술의 일 실시 예에 의한 것으로 항공기를 이용하여 영상처리용 영상이미지를 확보하는 상태 설명 기능 구성도,
도 2 는 본 발명의 일 실시 예에 의한 것으로 영상이미지의 실시간 업데이팅 영상처리시스템을 설명하는 기능 구성도,
도 3 은 본 발명의 일 실시 예에 의한 것으로 평형유지부의 구성을 설명하는 조립상태 사시도,
도 4 는 본 발명의 일 실시 예에 의한 것으로 평형유지부를 구성하는 수직유지부와 관성유지억제부의 분해 사시도,
도 5 는 본 발명의 일 실시 예에 의한 것으로 평형유지부를 구성하는 카메라수평고도유지부의 분해 사시도,
도 6 은 본 발명의 일 실시 예에 의한 것으로 평형유지부를 구성하는 관성유동억제부의 분해 사시와 부분 확대 도시도,
도 7 은 본 발명의 일 실시 예에 의한 것으로 평형유지부의 전체 구성을 설명하는 부분 단면 도시도,
그리고
도 8 은 본 발명의 일 실시 예에 의한 것으로 영상처리에 의하여 항공 영상이미지의 오류가 발생된 구간을 재촬영하여 실시간으로 업데이팅 영상처리하는 상태를 설명하는 이미지 도시도 이다.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에서 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

도 2 는 본 발명의 일 실시 예에 의한 것으로 영상이미지의 실시간 업데이팅 영상처리시스템을 설명하는 기능 구성도 이고, 도 3 은 본 발명의 일 실시 예에 의한 것으로 평형유지부의 구성을 설명하는 조립상태 사시도 이며, 도 4 는 본 발명의 일 실시 예에 의한 것으로 평형유지부를 구성하는 수직유지부와 관성유지억제부의 분해 사시도 이고, 도 5 는 본 발명의 일 실시 예에 의한 것으로 평형유지부를 구성하는 카메라수평고도유지부의 분해 사시도 이며, 도 6 은 본 발명의 일 실시 예에 의한 것으로 평형유지부를 구성하는 관성유동억제부의 분해 사시와 부분 확대 도시도 이고, 도 7 은 본 발명의 일 실시 예에 의한 것으로 평형유지부의 전체 구성을 설명하는 부분 단면 도시도 이며, 도 8 은 본 발명의 일 실시 예에 의한 것으로 영상처리에 의하여 항공 영상이미지의 오류가 발생된 구간을 재촬영하여 실시간으로 업데이팅 영상처리하는 상태를 설명하는 이미지 도시도 이다.

이하, 첨부된 모든 도면을 참조하여 상세히 설명하면 영상이미지의 실시간 업데이팅 영상처리시스템은 촬영장치(100)와 도화장치(200)로 구성된다.

촬영장치(100)는 인공위성(A)과 통신하면서 현재의 위치정보를 연산 확인하는 지피에스모듈(110), 항공기(P)에 장착된 고도계측기와 수평감지기 등과 연동되면서 항공기(P)의 현재 위치와 자세 정보 등을 확인하는 위치인식모듈(120), 항공기(P)에 장착되고 해당 제어어 지상을 촬영하는 카메라(130), 카메라(130)를 항공기(P)에 고정 설치하는 평형유지부(140), 카메라(130)가 촬영한 항공촬영이미지를 수신해 편집하고 지피에스모듈(110)로부터 현재의 위치정보 또는 좌표정보를 확인하고 항공촬영이미지에 해당 위치정보 또는 좌표정보를 링크하는 편집모듈(150), 편집모듈(150)로부터 항공촬영이미지를 입력하고 할당된 영역에 저장하는 메모리(160), 메모리의 할당된 영역에 저장된 항공촬영이미지를 전송하는 통신모듈(170)로 구성된다.

도화장치(200)는 지상에 설치되는 것이 바람직하지만 항공기 내부에 설치될 수 있으며, 촬영장치(100)로부터 전송된 항공촬영이미지를 수신하는 통신모듈(210), 통신모듈(210)이 수신한 항공촬영이미지를 도화 처리로 변환을 진행하여 수치지도의 배경이 되는 도화이미지를 완성하는 도화모듈(220), 통신모듈(210)이 수신한 항공촬영이미지의 상태를 저장된 기존의 항공촬영이미지와 대비하여 상태를 확인하고 광학적 오차가 포함되어 불량 항공촬영이미지가 촬영된 해당 지역의 위치정보 또는 좌표정보를 추출하여 재촬영하도록 통신모듈(210)을 통해 촬영장치(100)로 재촬영신호를 전송하는 처리모듈(230)이 포함되어 구성된다.

지피에스모듈(110)은 GPS 전용 인공위성(A)과 통신하면서 현재 GPS 위치정보 또는 좌표정보를 연산해 출력하는 공지 공용의 기술 구성이며, 연산된 위치정보(좌표정보)는 카메라(130)가 촬영한 해당 항공촬영이미지와 링크되어 기록되도록 영상처리된다.

인공위성(A)과 통신하면서 현재의 GPS 위치좌표를 확인하고 출력하는 기술은 앞에서 언급한 바와 같이 공지 공용의 기술이며 주지된 기술이므로, 이하에서 지피에스모듈(110)의 동작원리와 위치정보(좌표정보)를 확인하는 구체적인 과정과 연산방법 등에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

위치인식모듈(120)은 항공기(P) 내부에 구비된 고도계측기, 수평감지기, 속도계, 운항장치 등과 통신하면서 항공기(P)의 현재 고도, 운항속도, 수평상태 등을 확인하는 것으로서, 항공기(P)의 비행 상태에 따른 카메라(130)의 최적화된 촬영 시점을 확인한다.

위치인식모듈(120)은 촬영자 또는 운용자가 설정 입력한 최적 촬영 고도와 위치정보 등을 할당된 영역에 기록 저장하고 항공기(P)의 고도계측기, 속도계, 운항장치 등과 통신하면서 항공기(P)의 비행고도, 위치정보 등을 실시간으로 확인하고 해당 고도, 위치 등에 이르면 카메라(130)의 동작을 제어하여 지상의 해당 지역을 지속 촬영하도록 제어한다.

또한, 위치인식모듈(120)은 항공기(P)에 구비된 수평감지기와 실시간 통신하면서 항공기(P)의 운항에 의한 수평상태를 확인하고, 항공기(P)의 수평상태가 안정 범위에 이르면 카메라(130)의 동작을 제어해서 지상을 지속로 촬영하도록 제어한다.

즉, 카메라(130)는 해당 작업자에 의하여 일일이 조작되지 않아도 위치인식모듈(120)이 항공기(P)에 구비된 고도계측기, 수평감지기 등과 통신하면서 최적의 촬영 시점을 파악하고 지정된 위치의 지상을 항공촬영하도록 제어하므로, 고속으로 비행하는 항공기(P)에 설치된 카메라(130)를 이용하여 지정된 위치의 지상 촬영이미지를 정확하게 확보하는 장점이 있다.

카메라(130)는 항공기(P)의 하측면 일부분에 설치되고 해당 제어에 의하여 대상물을 촬영하는 것으로 원거리에서 지상을 촬영할 수 있는 통상적인 항공촬영용 장치이며 고해상도로 촬영할 것을 요구한다.

평형유지부(140)는 카메라(130)를 항공기(P)에 고정 설치하는 장치이고 항공기(P)의 비행 상태에 상관없이 카메라(130)가 항상 지상을 중력 방향으로 향하도록 하여 수직촬영할 수 있다.

평형유지부(140)는 항공기(P)가 갑작스런 속도 조정 또는 방향 선회 또는 고도변경 시, 카메라(130)의 촬영 각도가 급격히 변하는 것을 방지하거나 최소화하면서 카메라(130)의 촬영고도를 수평상태로 일정하게 유지시켜 카메라(130)가 동일한 배율로 촬영하도록 제어하고, 지정된 위치 이외에 불필요한 부분을 촬영하므로 영상처리할 항공이미지에 오류가 포함되지 않도록 방지한다.

이러한 평형유지부(140)에 대한 보다 구체적인 내용은 아래에서 상세히 다시 설명하기로 한다.

편집모듈(150)은 카메라(130)가 촬영한 하나 이상 다수의 항공촬영이미지(항공이미지)를 수신하고 각 항공이미지의 좌표정보(위치정보)를 분석하여 동일 배율로 조정하며, 이웃하는 항공이미지끼리 서로 연결시켜 합성된 항공이미지로 편집한다.

편집모듈(150)은 촬영된 항공이미지를 실시간 출력하여 촬영자(운용자, 관리자)에게 제시하고, 촬영자는 편집모듈(150)을 제어해서 이들 중 최적화된 항공이미지를 선정하고 서로 연결(합성)하므로 하나의 대형 항공이미지로 최종 편집한다.

이를 위한 편집모듈(150)은 이미지 편집기능을 갖는 애플리케이션(앱, 어플, 응용프로그램)이 적용될 수 있고 일반적으로 알려져 있는 것으로 설명하며 일 실시 예로, Adobe 사의 Photoshop과 같은 공지, 공용의 소프트웨어가 애플리케이션으로 사용될 수도 있다.

메모리(160)는 카메라(130)가 촬영한 항공이미지와 편집모듈(150)에서 편집하여 합성된 대형의 항공이미지를 할당된 영역에 저장한다.

메모리(160)는 내장된 상태로 구성되지만, 삽탈이 가능한 USB 메모리 형태를 이루어지거나 통상적인 외장 하드디스크(hard-disc) 또는 외장 솔리드스테이트 드라이브(SSD ; solide state drive) 형태로 이루어질 수도 있다.

통신모듈(170)은 편집모듈(150) 또는 메모리(160)에 저장된 항공이미지를 해당 제어신호에 의하여 지상에 위치한 도화장치(200)에 실시간 무선 전송하는 것으로서, 도화장치(200)의 영상처리에 의하여 통신모듈(170)에 의해 전송되는 항공이미지에는 지피에스모듈(110)에의하여 확인된 위치정보(좌표정보)가 링크 또는 합성된다.

한편, 도화장치(200)의 통신모듈(210)은 촬영장치(100)의 통신모듈(170)과 실시간으로 연결되고 촬영장치(100)로부터 전송된 항공이미지와 위치정보(좌표정보)를 무선수신하며, 1000 바이트(byte) 크기 데이터로 이루어지는 패킷(packet) 데이터 단위로 규격화하여 송수신할 수 있고, 이러한 패킷 단위 데이터 크기는 필요에 의하여 규격화된 상태로 가감될 수 있음은 매우 당연하다. 규격화의 편리함은 잘 알려져 있으므로 더 이상의 상세한 설명을 생략하기로 한다.

도화장치(200)의 도화모듈(220)은 통신모듈(210)에 연결되고 편집모듈(150)에서 편집하여 일체화로 합성된 항공촬영이미지를 전달받아 항공촬영이미지 기반으로 수치지도의 배경이 되는 도화이미지를 영상처리로 제작하며, 영상처리에 의한 도화이미지 제작은 일반적으로 알 수 있는 통상적인 도화작업으로 진행한다.

도화모듈(220)의 영상처리에는 통상적인 영상도화기의 영상처리 기술이 적용될 수 있고, 이러한 영상도화기는 입력된 항공이미지를 기준으로 도화하여 수치지도의 배경에 적당한 도화이미지를 최종 완성한다.

항공이미지 등과 같은 사진이미지 또는 영상이미지를 기반으로 도화를 진행하는 영상처리의 도화모듈 기술은 공지, 공용의 기술이므로, 여기서는 도화를 위해 적용되는 기계장치, 구체적인 도화 과정 등에 대한 설명은 생략하기로 한다.

도화장치(200)의 처리모듈(230)은 영상처리로 합성된 항공이미지 중 누락된 구간 또는 도화이미지 중 불분명한 구간을 확인하고, 이러한 구간에 대한 재촬영을 지시하는 재촬영요청신호를 촬영장치(100)로 전송하며, 이러한 재촬영요청신호의 전송에는 통신모듈(170, 210)을 매개로 이루어진다.

앞서 언급한 바와 같이 촬영장치(100)로부터 도화장치(200)에 실시간으로 전송되는 합성된 항공이미지는 도화이미지로 도화하기 위한 자료로 활용되고, 도화모듈(220)은 상기 합성된 항공이미지를 일일이 확인하면서 도화를 진행한다.

이러한 과정에서 누락된 항공이미지 또는 식별이 곤란한 항공이미지가 확인되면 해당 항공이미지에 링크된 위치(좌표) 정보를 확인하고, 해당 위치정보(좌표정보)가 지칭하는 지상의 항공촬영을 추가로 요청한다.

재촬영이 요구되는 위치(좌표)에 대한 정보는 처리모듈(230)이 확인하거나 확인하지 못할 수도 있는데, 재촬영이 요구되는 위치에 대한 위치(좌표) 정보를 확인할 수 있는 경우엔 해당 위치(좌표) 정보를 곧바로 전송하여 추가촬영을 요청하고, 해당 위치(좌표) 정보를 확인할 수 없는 경우엔 이웃하는 다른 항공이미지의 위치(좌표) 정보를 통해 문제가 된 지점의 위치(좌표) 정보를 추적하여 전송할 수 있다.

처리모듈(230)은 합성된 항공이미지에서 누락되거나 재촬영이 요구된 구간의 정보를 확인하고 해당 구간에 대한 위치(좌표)를 촬영장치(100)로 전송하며, 촬영장치(100)는 재촬영이 요구되는 정보를 수신 분석하여 해당 위치(좌표) 정보를 출력한다.

항공기(P)는 해당 제어신호에 의하여 재촬영이 요구되는 위치(좌표) 정보로 이동하고 동일한 고도, 운항 속도 등을 유지한 상태로 해당 지역을 비행하며, 해당 제어신호를 입력받은 카메라(130)는 항공촬영을 진행하여 항공이미지를 다시 확보한다.

편집모듈(150)은 확보(획득)한 재촬영 항공이미지를 첨부된 도 6 에서와 같이 대형 항공이미지의 오류가 발생된 일부 구간을 재촬영하고, 재촬영된 항공이미지를 대형 항공이미지의 해당 위치에 합성하므로 오류가 없는 대형 항공이미지를 최종 완성한다.

이와 같이 영상처리로 완성된 최종 합성 대형 항공이미지는 해당 시간정보가 포함된 상태로 메모리(160)의 할당된 영역에 저장되고, 통신모듈(170)을 통해 도화장치(200)의 통신모듈(210)로 전송되며 통신모듈(210)은 도화모듈(220)로 전달하므로 도화모듈(220)에 의하여 도화작업으로 이루어지는 영상처리를 진행한다.

이러한 영상처리에는 디지털 이미지 프로세싱(DSP : Digital Image Processing) 기술이 적용될 수 있다.

첨부된 도 3 내지 도 6 을 위주로 하되 모든 도면을 참조하여 상세히 설명하면 평형유지부(140)는 일 예로, 항공기(P)의 기체 하단부분에 일체로 고정되는 구성으로 수직유지부(1400)와 관성유동억제부(1500)와 카메라지지부(1600)와 카메라수평고도유지부(1700)를 포함하는 구성이다.

수직유지부(1400)는 카메라(130)가 직하방을 향하도록 카메라지지부(1600)를 항상 수직상태로 유지시키는 것으로 제 1 회동축(1410), 제 1 회동홀(1420), 회동체(1430), 제 2 회동축(1440), 제 2 회동홀(1450), 수직유지본체(1460)를 포함하는 구성이다.

제 1 회동축(1410)은 첨부된 도면에서의 기둥추(1610) 외주면에 고정 설치되되 2 개 또는 복수개가 돌출된 형상으로 형성되고 일직선상에 위치하여 기둥추(1610)를 한쪽 방향으로 180 도 범위에서 회동시키므로 기둥추(1610)는 한쪽 방향을 기준으로 항상 수직선상에 위치할 수 있다.

제 1 회동홀(1420)은 제 1 회동축(1410)이 회동(회전) 상태로 삽입 설치되는 위치에서 일직선상에 관통된 홀(구멍) 형상으로 형성되며 2 개 또는 복수 개로 이루어진다.

회동체(1430)는 제 1 회동홀(1420)을 일직선상에 일치되게 형성하는 것으로써 첨부된 도면에서는 원형상으로 도시되어 있으나, 다각형상으로 구성될 수 있음은 매우 당연하다. 또한, 회동체(1430)는 기둥추(1610)의 외주면이 삽입되어 움직일 수 있는 충분한 내경을 형성한다.

제 2 회동축(1440)은 회동체(1430)의 외주면에 형성되되 제 1 회동축(1410)이 형성하는 일직선과 수평방향에서 직각이 되는 일직선상에 양쪽 방향으로 각각 돌출되도록 고정 설치된다.

제 2 회동홀(1450)은 제 2 회동축(1440)이 회동(회전) 상태로 삽입 설치되는 위치에서 일직선상에 관통된 홀(구멍) 형상으로 형성되며 2 개 또는 복수 개로 이루어진다.

수직유지본체(1460)는 제 2 회동홀(1450)을 일직선상에 일치되게 형성하는 것으로써 첨부된 도면에서는 사각형상으로 도시되어 있으나, 삼각형상 또는 오각형상 이상의 다각형상 및 원형상 중 선택된 어느 하나의 형상을 할 수 있음은 매우 당연하다.

관성유동억제부(1500)는 카메라지지부(1600)의 상측 부분에 형성되어 관성에 의한 유동을 억제하는 것으로 가이드슬롯(1510), 슬라이딩부(1520), 이탈방지부(1530), 유동억제피스톤부(1540), 고정브라켓부(1550)를 포함하는 구성이다.

가이드슬롯(1510)은 기둥추(1610)의 상측 끝부분에 기둥추(1610)의 길이 방향과 동일한 방향으로 기둥추(1610)의 길이보다 짧은 제 1 길이 값(l1)을 갖는 홈 형상으로 이루어지고 3 개 이상 다수로 구성되며 4 개로 이루어지는 것이 비교적 바람직하다.

가이드슬롯(1510)은 제 1 가이드홈(1512)과 제 2 가이드홈(1514)으로 이루어지며 단면 형상은 전체적으로 영어의 ‘W'자 형상과 유사하다.

제 1 가이드홈(1512)은 기둥추(1610)의 외주면 방향을 향하여 제 1 폭(W1) 값에 해당하는 폭(width)으로 개방되고 제 1 깊이 값(D1)에 해당하는 깊이(depth)를 형성하며 제 1 길이 값(l1)에 해당하는 길이(length)를 형성하고 상측 방향으로 개방된다.

제 2 가이드홈(1514)은 제 1 가이드홈(1512)의 후방에서 제 1 폭 값(W1)보다 더 넓은 값의 제 2 폭 값(W2)으로 폭을 형성하고 제 1 길이(l1) 값에 해당하는 길이를 형성하며 상측 방향으로 개방되고, 제 1 가이드홈(1512)과 접하는 부분에서 제 1 폭 값(W1) 만큼 관통되어 기둥추(1610)의 외주면 방향을 따라 부분 개방된다.

제 2 가이드홈(1514)의 제 2 폭 값(W2)에 해당하는 양쪽 끝단 부분은 제 2 깊이 값(D2)을 형성하고 제 1 가이드홈(1512)과 관통되어 부분 개방된 중간 부분은 제 3 깊이 값(D3)을 형성하며 뒷면은 평편한 형상을 한다.

즉, 제 2 가이드홈(1514)의 전면은 폭 방향 양쪽 끝단 부분에서 제 2 깊이 값(D2)을 형성하고 부분 개방된 가운데 부분으로 갈수록 깊이 값이 줄어들면서 제 3 깊이 값(D3)을 형성하므로 전면은 단면으로 볼 때 가운데 부분으로 갈수록 하향 경사진 형상을 하고, 뒷면은 평평한 형상을 한다.

슬라이딩부(1520)는 가이드슬롯(1510)에 삽입되어 상하방향으로 슬라이딩 이동하고 상하 방향으로 길이를 형성하는 가이드슬롯(1510)을 따라 상하 방향으로 슬라이딩되는 것으로 제 1 슬라이딩부(1522), 제 2 슬라이딩부(1524), 회동고정돌기(1526)로 이루어지고, 단면 형상은 전체적으로 영어의 ‘W'자 형상과 유사하다.

제 1 슬라이딩부(1522)는 제 1 가이드홈(1512)에 삽입되어 슬라이딩 되는 구성이고, 폭은 제 1 폭 값(W1)보다 작은 값으로 이루어지는 제 3 폭 값(W3)이며, 깊이는 제 1 깊이 값(D1)의 1.5 배 내지 3 배 중에서 선택된 어느 하나의 값인 제 4 깊이 값(D4)이고, 길이는 제 1 길이 값(l1)의 1/10 배 내지 1/4 배 중에서 선택된 어느 하나의 값인 제 2 길이 값(l2)으로 형성된다.

여기서 제 2 길이 값(l2)은 제 1 길이 값(l1)의 1/5 배 값으로 이루어지는 것이 관성유동을 효과적으로 억제하기 위하여 매우 바람직하다. 1/5 배 미만의 값이면 카메라(130)의 움직임이 커져 관성유동 억제의 효과가 작아질 수 있고, 1/5 배를 초과하는 값이면 관성유동 억제의 효과가 발생되지 못할 수 있다.

제 2 슬라이딩부(1524)는 제 2 가이드홈(1514)에 삽입되어 슬라이딩되는 구성이고, 폭은 제 2 폭 값(W2)보다 작은 값으로 이루어지는 제 4 폭 값(W4)이며, 길이는 제 1 슬라이딩부(1522)의 길이 값과 동일한 제 2 길이 값(l2)을 형성하고, 전면의 중앙 부분에서 제 1 슬라이딩부(1522)가 고정 결합되어 하나의 몸체로써 일체화된 형상을 한다.

제 2 슬라이딩부(1524)의 깊이는 폭 방향 양쪽 끝단 부분에서 제 2 깊이 값(D2) 보다 작은 값인 제 5 깊이 값(D5)을 형성하고, 제 1 슬라이딩부(1522)가 결합된 부분에서 제 3 깊이 값(D3) 보다 작은 값인 제 6 깊이 값(D6)을 형성한다.

회동고정돌기(1526)는 제 1 슬라이딩부(1522)의 전면 일측에 반원 형상으로 가운데 중심 부분에서 돌출 형성되며 중앙 부분에 관통된 관통홀(1528)이 형성되되, 제 1 슬라이딩부(1522)의 전면 중앙 부분에 형성되는 것이 비교적 바람직하지만 상측, 하측, 좌측, 우측 중에서 선택된 어느 하나 또는 어느 하나 이상의 일측 방향으로 치우쳐진 상태로 형성되거나 제 3 폭 값(W3)과 동일한 치수로 돌출형성될 수 있음은 당연하다.

가이드슬롯(1510)을 구성하는 각 부분의 치수가 슬라이딩부(1520)를 구성하는 각 부분의 치수보다 크게 형성되는 것은 슬라이딩부(1520)가 가이드슬롯(1510)에 삽입되어 원활한 슬라이딩이 이루어지도록 하는 것이고, 가이드슬롯(1510)과 슬라이딩부(1520)의 단면이 영어의 ‘W' 자 형상과 유사하게 구성되는 것은 접촉면적을 크게하여 윤활유의 체류를 늘리므로 슬라이딩이 원활하게 진행되면서 슬라이딩부(1520)가 가이드슬롯(1510)으로부터 이탈되지 않고 안전하게 위치하도록 한다.

제 1 슬라이딩부(1522)와 제 2 슬라이딩부(1524)는 슬라이딩부(1520)가 가이드슬롯(1510)에 삽입되고 월활하게 슬라이딩되도록 표면에 도포하는 윤활유가 충분하게 윤활될 수 있는 공간이 확보되는 크기로 구성되되 각각의 표면에 길이 방향으로 윤활홈을 하나 이상 다수 형성하여 윤활유가 체류하면서 슬라이딩이 원활하게 이루어지도록 구성될 수 있음은 매우 당연하다.

이탈방지부(1530)는 가이드슬롯(1510)의 상측 방향으로 개방된 부분을 막아 차단시키는 구성이며 제 1 차단부(1532)와 제 2 차단부(1534)로 이루어진다.

제 1 차단부(1532)는 제 1 가이드홈(1512)과 동일한 형상이며 길이는 제 1 길이 값(l1)의 1/10 배 값에 해당하는 제 3 길이 값(l3)을 형성하고, 상단면에 접하는 부분과 하단면에 접하는 부분에서의 해당 치수 값에 각각 차이가 있다.

즉, 제 1 차단부(1532)의 상단면에 접하는 부분은 제 1 폭 값(W1)과 제 1 깊이 값(D1)과 동일하거나 1.01 배수 더 큰 값일 수 있고, 동일한 값의 치수로 구성하는 것이 비교적 바람직하다. 한편, 제 1 차단부(1532)의 하단면에 접하는 부분은 제 1 폭 값(W1)과 제 1 깊이 값(D1)의 각각 0.9 배수 값이거나 1/100의 테이퍼에 의한 기울기로 기울어지면서 작은 값 일 수 있고, 0.9 배수의 값에 해당하는 치수로 구성하는 것이 비교적 바람직하다.

제 2 차단부(1534)는 제 2 가이드홈(1514)과 동일한 형상이며 길이는 제 1 차단부(1532)와 동일하고, 상단면에 접하는 부분과 하단면에 접하는 부분에서의 해당 치수 값에 각각 차이가 있는 상태도 제 1 차단부(1532)와 동일하다.

제 1 차단부(1532)와 제 2 차단부(1534)는 상단면으로부터 하단면으로 연장되면서 해당 치수 값이 0.9 배수로 작아지거나 1/100의 테이퍼 값에 의한 기울기로 작아지는 하향경사 현상을 한다.

그러므로 이탈방지부(1530)는 하향 경사진 부분에 의하여 가이드슬롯(15101)에 억지끼움 방식으로 삽입되어 고정 설치되도록 하는 것이 매우 바람직하다.

유동억제피스톤부(1540)는 유체(1541), 피스톤본체부(1542), 유동억제막대부(1543), 회동체결부(1544), 회동체결홀(1545), 회동체결나사부(1546), 피스톤막(1547), 유동공(1548), 메카니칼실(1549)을 포함하는 구성이다.

피스톤본체부(1542)는 밀폐된 원통형상을 하며 내부에 유체(1541)가 채워진 상태로 내장된다. 유체(1541)는 유동성과 점성이 있는 액체이며 석유 제품을 이용할 수 있다.

유동억제막대부(1543)는 원형막대 형상을 하고 일측 끝단에 회동체결부(1544)가 형성되며 타측 끝단에 피스톤막(1547)이 형성된다.

피스톤막(1547)은 피스톤본체부(1542)의 내부에 설치되어 피스톤본체부(1542)의 내부 길이 방향을 따라 이동하면서 피스톤본체부(1542)의 내부에 채워진 유체(1541) 사이를 이동하고, 유동억제막대부(1543)는 피스톤분체부(1542)의 길이방향 일측면에 설치된 메카니칼실(1549)을 통하여 내부로부터 외부로 연결된 형상으로 설치된다.

피스톤막(1547)에는 유체(1541)가 이동할 수 있는 유동공(1548)이 하나 이상 다수 형성되고 회동체결부(1544)에는 회동체결공(1545)이 형성된다.

회동체결나사부(1546)는 볼트와 너트로 이루어지고 회동체결홀(1545)과 관통홀(1528)에 동시 삽입된 볼트가 너트에 체결 고정되므로 회동체결부(1544)가 회동고정돌기(1526)에 회동(회전) 상태로 고정 설치된다. 그러므로 슬라이딩부(1520)와 유동억제피스톤부(1540)가 회동(회전) 상태로 체결 고정된다.

고정브라켓부(1550)는 제 1 고정돌기(1552), 제 1 고정홀(1553), 제 2 고정돌기(1554), 제 2 고정홀(1555), 고정나사부(1556), 고정편(1558)을 포함한다.

제 1 고정돌기(1552)는 판 형상을 하면서 일측 끝단 부분은 직선 형상으로 이루어지면서 유동억제피스톤부(1540)의 길이 방향 타측면 일부분에 고정 설치되고 타측 끝단 부분은 원 형상을 하면서 중앙 부분에 제 1 고정홀(1553)을 형성한다.

제 1 고정돌기(1552)는 하나 또는 도면에 도시된 것과 같이 복수로 이루어질 수 있다.

제 2 고정돌기(1554)는 제 1 고정돌기(1552)와 동일 또는 유사한 형상으로 형성되고 중앙 부분에 제 2 고정홀(1555)이 형성되며 직선 형상을 하는 일측 끝단 부분은 고정편(1558)의 일측면에 고정 설치된다.

고정나사부(1556)는 볼트와 너트로 이루어지고 제 1 고정홀(1553)과 제 2 고정홀(1555)을 관통하여 나사 체결되므로 제 1 고정돌기(1552)와 제 2 고정돌기(1554)를 체결 시킨다.

고정편(1558)의 타측면은 수직유지본체(1460)의 내벽면 일측에 고정 설치된다.

카메라 지지부(1600)는 막대형상을 하며 상측 일부분에 수직유지부(1400)와 관성유동억제부(1500)를 구성하는 것으로 기둥추(1610)와 카메라설치브라켓(1620)을 포함한다.

기둥추(1610)는 상하의 길이 방향으로 길게 형성되고 상측 끝단 부분에 가이드슬롯(1510)이 형성되어 관성유동억제부(1500)가 설치되며, 가이드슬롯(1510)이 형성된 하측 부분에 제 1 회동축(1410)이 형성되어 수직유지부(1400)가 설치된다.

기둥추(1610)는 전체 길이의 1/3 배 내지 1/6 배에 해당하는 위치에 제 1 회동축(1410)을 형성하므로 기둥추(1610)가 자체 무게와 제 1 회동축(1410)에 의하여 하측방향으로 수직을 형성할 수 있다.

기둥추(1610)는 1/4 배에 해당하는 위치에 제 1 회동축(1410)을 형성하는 것이 하측방향 수직 형성을 원활하므로 매우 바람직하다.

카메라설치브라켓(1620)은 원반 형상을 하고 기둥추(1610)의 하측 끝단부에 일측면이 고정 설치되며 타측면에는 카메라(130)가 고정 설치된다.

그러므로 기둥추(1610)는 자체 무게와 카메라설치브라켓(1620)의 무게와 카메라(130)의 무게에 의하여 전체 길이의 1/3 배 내지 1/6 배에 해당하는 위치에 설치된 제 1 회동축(1410)을 기준으로 180 도 회동(회전)하므로 수직방향을 유지하게 된다.

또한, 제 1 회동축(1410)에 의하여 일측 방향으로 180 도 회동(회전)하면서 제 2 회동축(1440)에 의하여 평면상에서 90 도 각을 이루는 다른 측 방향으로 180 도 회동(회전)하므로 전체적으로 360 도 범위에서 회동(회전)하여 기둥추(1610)가 항상 수직방향을 형성하게 된다.

기둥추(1610)와 회동체(1430)는 첨부된 도면에서 외부 형상이 원통 또는 원기둥 형상으로 도시되고, 수직유지본체(1460)는 외부 형상이 사각통 형상으로 도시되어 있으나, 모두 원형상, 삼각형상, 사각형상, 오각형상 이상의 다각형상 중에서 선택된 어느 하나의 형상을 할 수 있음은 매우 당연하다.

기둥추(1610)와 회동체(1430)와 수직유지본체(1460)의 외형을 모두 팔각통 또는 팔각기둥 형상으로 형성하는 것이 제조, 생산, 관리, 유지보수 측면에서 비용을 절감하고 취급하기 용이하며 사용하기 편리한 장점이 있다.

카메라수평고도유지부(1700)는 위치인식모듈(130)의 해당 제어신호에 의하여 카메라(130)가 일정한 고도(수평고도)를 유지하면서 촬영하도록 한다.

항공기(P)는 비행 중 고도 변경을 위한 별도의 조정이 없는 경우에도 기류 변화, 바람 영향, 기압 변화 등과 같은 다양한 원인에 의하여 고도를 일정하게 수평상태로 유지하지 못하고 아래위(상하)로 흔들리는 롤링(rolling) 현상을 발생하는 것이 일반적이다. 이하에서 항공기(P)가 비행 중 아래위로 흔들리는 현상을 롤링현상이라고 하기로 한다.

한편, 카메라(130)는 고배율이고 피사체와의 거리 차이에 의하여 촬영된 영상이미지의 배율에 차이가 있게 되므로 피사체와의 거리가 동일한 경우 동일한 배율로 촬영된 영상이미지를 확보하게 된다.

항공기(P)에 설치된 카메라(130)는 항공기(P)의 롤링에 의하여 지상을 촬영한 영상이미지에 배율의 차이가 발생하게 되며, 카메라수평고도유지부(1700)는 항공기(P)에 롤링이 발생하는 경우에도 카메라의 고도를 수평으로 유지시켜 항공촬영되는 지상의 영상이미지가 동일한 배율로 실시간 촬영되어 갱신(업데이팅, updating)되도록 한다.

카메라수평고도유지부(1700)는 카메라고도검출부(1702), 중심유지축(1704), 고도조절모터부(1710), 고도조절스크류(1714), 중심유지축홀(1722), 고도조절암나사부(1724)를 포함하는 구성이다. 고도조절모터부(1710)와 고도조절스크류(1714)는 카메라고도추적모터부(1720)를 구성할 수 있다.

카메라고도검출부(1702)는 고도를 검출하는 고도계(altimeter)이며 고도에 따라 압력의 변화를 이용하는 기압고도계, 펄스 전파를 발사하고 반사되어 입력되는 시간을 이용하는 전파고도계, 액체의 끓는 점이 대기압에 따라 변하는 효과를 이용한 측고계 등이 사용될 수 있으며, 지자기의 세기를 검출하여 고도를 연산하는 방식의 지자기센싱고도계를 사용하는 것이 소형 경량을 위하여 비교적 바람직하고, 반도체 소자로 이루어져 지자기의 세기를 검출하는 것은 일반적으로 잘 알려져 있으므로 구체적인 설명을 생략하기로 한다.

카메라고도검출부(1702)는 카메라설치브라켓(1620)의 상면(상측면) 일측부에 고정 설치되고 카메라(130)의 현재 고도를 검출하여 위치인식모듈(120)에 전송하면, 위치인식모듈(120)은 지상의 영상이미지를 촬영하는 고도가 일정하도록 하는 해당 제어신호를 카메라고도추적모터부(1720)를 구성하는 고도조절모터부(1710)에 출력한다.

중심유지축(1704)은 기둥추(1610)와 동일한 재질로 이루어지고 원형막대 형상을 하며 카메라설치브라켓(1620)의 상면 중심축 부분에 상방향으로 돌출된 형상(상태)으로 설치 고정된다. 중심유지축(1704)이 카메라설치브라켓(1620)의 상면 중심축 부분에 고정 설치되는 방식은 일반적으로 알 수 있으므로 구체적인 설명을 생략하기로 한다.

고도조절모터부(1710)는 카메라설치브라켓(1620)의 상면에 수직으로 설치되며 내주면에 암나사부(1706)가 형성된 중공형 모터축(1708)을 구비하고, 하나 이상 다수로 이루어지며 첨부된 도면에서는 3 개가 도시되어 있으나 필요에 의하여 가감될 수 있음은 매우 당연하다.

고도조절모터부(1710)는 서버모터, 스텝모터, 리니어모터 등 중에서 어느 하나로 이루어질 수 있으며 720 펄스에 의하여 1 회전하는 가변릴럭턴스(VR)형 스텝모터를 사용하는 것이 카메라(130)의 수평고도를 신속하며 정확하게 유지시키기에 매우 적합하다.

스텝모터에는 가변릴럭턴스(VR) 형, 영구자석(PM) 형, 복합(HB) 형(type)이 있다.

가변 릴럭턴스형(VR : Variable Reluctance Type) 스텝모터는 전자재료로 만들어진 기어 형상의 로터를 가지고 있으며, 스테이터 코일에서 발생된 전자력을 흡인, 반발하여 스테이터에서의 자극 회전에 따라 회전하는 구성 및 작용이며 일반적으로 알려져 있으므로 더 이상의 상세한 설명은 생략하기로 한다.

영구자석형(PM : Permanent Magnetic Type) 스텝모터는 영구자석으로 만들어진 로터를 이용하여 스테이터 코일에서 발생한 전자력에 대해 흡인, 반발시키는 타입이다. 로터는 스테이터의 자극 회전에 따라 회전하고 무자력인 경우에도 보지토크(Detent Torque)가 발생되고 VR 형과 동작원리는 같으며 구성과 작용은 일반적으로 잘 알려져 있으므로 더 이상의 상세한 설명은 생략하기로 한다.

복합형(HB : Hybrid Type) 스텝모터는 VR형과 PM형을 합친 형태이며 로터에 전자재료를 이용하여 만든 기어형상을 이용하고, 트러스트 방향(thrusting direction)에 자극을 가진 자석으로 구성한 것으로 스테이터 권선에서 합성된 전자력에 대해 흡인, 반발하고 스테이터의 자극 회전에 의해 로터가 회전하므로 무자력의 때에서도 보지토크(Detent Torque)가 발생하며 구성과 작용은 일반적으로 잘 알려져 있으므로 더 이상의 상세한 설명은 생략하기로 한다.

고도조절모터부(1710)를 3 개로 구성하는 것은 위치인식모듈(120)의 해당 제어신호에 의하여 카메라(130)를 신속하게 승강 또는 하강 시키므로 카메라의 수평고도를 신속하고 정확하게 제어하는데 있어서 매우 바람직하다.

또한, 고도조절모터부(1710)는 하나 이상 다수가 구비되어 있으나 각각 동일한 구성과 기능을 하므로 어느 하나만을 설명하기로 한다.

고도조절모터부(1710)는 하단에 모터베이스(1707)를 형성하며, 모터베이스(1707)를 관통하는 장착볼트(1709)를 카메라설치브라켓(1620)에 체결하는 것에 의하여 카메라설치브라켓(1620)의 상면에 고정 설치(장착)된다.

고도조절모터부(1710)는 위치인식모듈(120)로부터 인가되는 해당 제어신호에 의하여 중공형 모터축(1708)을 좌회전 또는 우회전시키고, 이때, 중공형모터축(1708)의 내부에 형성된 암나사부(1706)에 설치 고정되는 고도조절스크류(1714)가 함께 좌회전 또는 우회전한다.

고도조절스크류(1714)는 막대 기둥형상의 외면 전체에 수나사부(1712)를 형성하고 수나사부(1712)의 하단 부분은 암나사부(1706)에 나사결합되면서 고정 설치되므로 고도조절모터부(1710)의 중공형 모터축(1708)이 좌회전 또는 우회전되는 경우 함께 좌회전 또는 우회전된다.

고도조절스크류(1714)의 상단 부분 또는 수나사부(1712)의 상단 부분은 기둥추(1610)의 하단 면에 요입 형성되는 고도조절암나사부(1724)와 나사결합되므로 고도조절스크류(1714)의 좌회전 또는 우회전에 의하여 기둥추가 승강 또는 하강하게 된다.

카메라고도추적모터부(1720)는 고도조절모터부(1710)와 고도조절스크류(1714)를 포함하여 이루어진다.

첨부된 도 7 을 위주로 하되 모든 도면을 참조하여 상세히 설명하면 평형유지부(140)는 운항 중인 항공기(P)의 기체가 기울어질 때 수직유지본체(1460) 또한 항공기(P)의 기체와 함께 기울어지나, 기둥추(1610)는 자체 무게와 카메라설치브라켓(1620)의 무게와 카메라(130)의 무게 또는 카메라지지부(1600)의 자중과 수직유지부(1400)에 의하여 현재 상태인 수직상태를 계속 유지하므로 카메라(130)는 항공기(P)의 자세와는 상관없이 지상의 지정된 위치를 정확히 촬영할 수 있다.

한편, 항공기(P)의 속도 조절 또는 방향 선회(실선 화살표) 등으로 인해 카메라(130)에 관성(점선 화살표)이 작용될 경우, 카메라지지부(1600)는 수직유지부(1400)를 기준으로 하단 부분이 관성 작용 방향(도면에서의 왼쪽 방향)으로 이동하고 수직유지부(1400) 기준 상단 부분은 반대방향(도면에서의 오른쪽 방향)으로 이동하게 된다.

이때, 도면에서 상측 오른쪽에 도시되고 관성유동억제부(1500)를 구성하는 유동억제피스톤부(1540)의 피스톤막(1547)이 오른쪽 방향으로 이동하면서 피스톤본체부(1542)에 주입되어 채워진 유체(1541)가 유동공(1548)을 통하여 왼쪽으로 이동한다. 이때 유체(1541)는 유동공(1548)을 통하여 이동할 수 있으므로 피스톤막(1547)은 큰 저항에 직면하게 된다.

이와 동시에 도면에서 상측 왼쪽에 도시된 관성유동억제부(1500)는 오른쪽에 위치한 관성유동억제부(1500)와 반대 방향으로 이동하면서 해당 피스톤막(1547)은 동일한 큰 저항에 직면하게 된다.

여기서 피스톤막(1547)에 형성된 유동공(1548)의 크기와 숫자에 의하여 피스톤막(1547)에 형성되는 저항의 크기를 조절하는 것은 정밀한 계산과 시험에 의하여 유동공(1548) 최적 크기와 숫자를 결정할 수 있는 것이 당연하므로 더 이상의 구체적인 설명을 생략하기로 한다.

결국, 항공기(P)의 갑작스런 우측으로의 방향 선회(실선 화살표)하는 경우 관성의 작용(점선 화살표)으로 인해 좌측으로 회동하게 될 카메라(130)는 유체(1541)의 저항에 의해 그 회동이 저지되면서 최소화되고, 이를 통해 촬영 오차율을 줄이게 된다.

여기서 카메라(130)의 움직임을 효과적으로 제한하기 위하여 유체(1541)의 질량을 카메라(130)의 질량에 상응하도록 구성할 수 있다. 유체(1541)의 질량이 카메라(130)의 질량보다 커서 오히려 유체(1541)의 유력이 카메라(130)를 이동시키는 상태가 발생되지 않도록 하고, 유체(1541)의 질량 조절이 어려운 경우는 유동공(1548)의 크기와 숫자를 조절하는 것이 바람직하다.

또한, 항공기(P)가 평형을 회복하는 경우 그에 따라 피스톤막(1547)이 유체(1541)를 헤치고 원활히 이동할 수 있도록 구성한다.

한편, 항공기(P)가 비행 중 고도 변경을 위한 별도의 조정이 없는 경우에도 기류 변화, 바람 영향, 기압 변화 등과 같은 다양한 원인에 의하여 고도를 일정하게 수평상태로 유지하지 못하고 아래위(상하)로 흔들리는 롤링(rolling) 현상이 발생하는 경우 카메라고도검출부(1702)는 카메라(130)의 고도 변화를 신속하게 검출하여 위치인식모듈(120)에 통보한다.

위치인식모듈(120)은 카메라(130)의 고도가 수평을 유지하도록 해당 제어신호를 고도조절모터부(1710)에 출력하므로 고도조절모터부(1710)는 좌회전 또는 우회전하고, 암나사부(1706)에 나사 체결되어 고정된 고도조절스크류(1714)는 승강 또는 하강하므로 카메라(130)의 촬영고도가 수평을 유지하여 지상의 영상이미지를 동일한 배율로 오류없이 촬영하고 실시간으로 업데이팅할 수 있다.

첨부된 도 8 에는 합성된 대형 항공촬영이미지에서 오류가 발생한 부분을 다시 항공촬영하여 부분적으로 합성처리하는 상태가 도시되어 있다.

이상에서 본 발명은 기재된 구체 예에 대해서 상세히 설명하였지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

100 : 촬영장치 110 : 지피에스모듈
120 : 위치인식모듈 130 : 카메라
140 : 평형유지부 150 : 편집모듈
160 : 메모리 170, 210 : 통신모듈
200 : 도화장치 220 : 도화모듈
230 : 처리모듈 1400 : 수직유지부
1500 : 관성유동억제부 1600 : 카메라지지부
1700 : 카메라수평고도유지부

Claims (1)

1. 인공위성(A)과 통신하면서 현재의 GPS 위치좌표를 측정 연산하는 지피에스모듈(110); 상기 지피에스모듈(110)에 연결되며 항공기(P)의 고도계측기와 수평감지기에 연동하면서 항공기(P)가 현재 위치한 고도와 기체의 수평 상태를 확인하고, 확인된 고도와 수평 상태에 따라 카메라(130)의 동작을 제어하는 위치인식모듈(120); 상기 항공기(P)에 설치되고 해당 제어신호에 의하여 지상을 촬영하는 카메라(130); 상기 카메라(130)를 하단 끝 부분에 설치하고 원형막대형상을 하는 카메라지지부(1600)의 기둥추(1610) 상측 일부분에 설치되어 상기 기둥추(1610)를 일측 방향으로 수직선상에 위치하도록 회동시키는 제 1 회동축(1410)과 상기 제 1 회동축(1410)이 위치하는 동일 평면의 직각 위치에서 상기 기둥추(1610)가 수직선상에 위치하도록 회동시키는 제 2 회동축(1440)을 포함하는 수직유지부(1400), 상기 기둥추(1610)의 상단 끝 부분에 형성되어 상기 항공기(P)의 비행속도 변경과 방향 선회로 작용하는 관성 힘을 억제하는 관성유동억제부(1500), 상기 기둥추(1610)의 하단 끝 부분과 카메라설치브라켓(1620) 사이에 설치되고 카메라고도검출부(1702)의 검출신호를 분석한 위치인식모듈(120)의 제어에 의하여 상기 카메라설치브라켓을 승강과 하강시키는 카메라수평고도유지부(1700)가 포함되어 이루어지는 평형유지부(140); 상기 카메라(130)에 접속하여 촬영된 항공촬영이미지를 출력하고, 이웃하는 지역을 촬영한 항공촬영이미지를 서로 연결 합성하며, 지피에스모듈(110)에서 확인한 위치좌표 정보를 해당 항공촬영이미지에 링크하는 편집모듈(150); 상기 촬영된 항공촬영이미지와 편집모듈(150)에서 합성된 항공촬영이미지를 저장하는 메모리(160); 지상의 도화장치(200)와 통신하면서 상기 합성된 항공촬영이미지를 실시간으로 무선 전송하는 통신모듈(170); 을 구비하면서 항공기(P)에 설치되는 촬영장치(100); 및
   상기 촬영장치(100)의 통신모듈(170)과 통신하면서 상기 합성된 항공촬영이미지를 실시간으로 수신하는 통신모듈(210); 상기 합성된 항공촬영이미지를 도화하는 도화모듈(220); 재촬영이 요구되는 위치의 위치좌표를 포함한 재촬영신호를 입력받아 통신모듈(210)을 통해 촬영장치(100)로 전송하는 처리모듈(230);을 구비하는 도화장치(200); 를 포함하되,
   상기 카메라수평고도유지부(1700)는
   상기 카메라설치브라켓(1620)의 상면 일측부에 설치되고 상기 카메라(130)의 고도를 검출하여 상기 위치인식모듈(120)에 전송하는 카메라고도검출부(1702): 상기 카메라설치브라켓(1620)의 상면 중심축 부분에 상향돌출 상태로 설치되며 원형막대 형상을 하는 중심유지축(1704); 상기 카메라설치브라켓(1620)의 상면에 수직으로 설치되며 내주면에 암나사부(1706)가 형성된 중공형 모터축(1708)을 구비한 하나 이상 다수의 고도조절모터부(1710)와 상기 중공형 모터축(1708)의 암나사부(1706)에 하단 부분이 맞물리어 체결 고정되고 막대 기둥형상의 외면 전체에는 수나사부(1712)를 가지며 상기 수나사부(1712)의 상단 부분이 기둥추(1610)의 하단면에 나사결합되는 고도조절스크류(1714)로 이루어지는 카메라고도추적모터부(1720); 를 포함하고,
   상기 기둥추(1610)는 하면 중심축부분이면서 상기 중심유지축(1704)이 설치된 위치와 대응되는 위치에 상기 중심유지축(1704)이 미끄럼 상태로 인입과 인출되고 상기 중심유지축(1704)의 길이와 대응되는 크기로 상향 요홈 형성된 중심유지축홀(1722); 상기 고도조절스크류(1714)가 설치된 위치와 대응되는 위치에 상기 고도조절스크류(1714)가 나사결합 상태로 인입과 인출되고 상기 고도조절스크류(1714)의 길이와 대응되는 크기로 상향 요홈 형성된 고도조절암나사부(1724); 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 영상이미지의 실시간 업데이팅 영상처리시스템.
   

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