KR101586452B1 - 거리 적응적 탐지 문턱값 적용에 의한 적외선 해상 표적 탐지장치 구현 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 거리 적응적 탐지 문턱값 적용에 의한 적외선 해상 표적 탐지장치 구현 방법은 적외선 센서의 해면 기준 장착 높이, 센서의 수직시계 및 고각 정보로 바다 영역의 수평 라인들에 대해 센서에서 해면까지의 거리 추정이 이루어지고, 공간 필터의 출력값에 대해 거리제곱에 반비례하는 1차 문턱값과 신호대 잡음비에 대한 거리제곱에 반비례하는 2차 문턱값으로 해면반사 클러터가 제거됨으로써 오경보 감소와 신호처리 시간 단축 및 원거리 소형표적의 탐지거리 향상이 가능하고, 특히 IRST(Infrared Search and Track)와 같이 대용량 영상에 대한 실시간 탐지를 수행하는 시스템에서 신호처리 계산량 감소에 매우 효과적인 특징을 갖는다.

Description

거리 적응적 탐지 문턱값 적용에 의한 적외선 해상 표적 탐지장치 구현 방법{Method of Distance Adaptive Detection Threshold Value for Infrared Target Detection System}
본 발명은 적외선 해상 표적 탐지장치의 탐지성능에 관한 것으로, 특히 해면 반사 클러터의 신호세기가 거리에 반비례하는 특성을 이용함으로써 오경보 및 신호처리 계산량의 감소와 함께 원거리 표적의 탐지성능이 향상될 수 있는 거리 적응적 탐지 문턱값 적용에 의한 적외선 해상 표적 탐지장치 구현 방법에 관한 것이다.
일반적으로 해상 환경에서 운영되는 적외선 탐색 및 추적장비(Infrared Search and Track, 이하 IRST)와 같은 적외선 영상센서 기반 표적탐지장비는 원거리에서 침투하는 저고도 대함 미사일과 같은 소형 위협 표적을 자동으로 탐지 및 추적하는 기능을 요구한다.
그러므로, 해상환경에서 적외선 영상 센서를 사용하는 탐지장비에서는 탐지 문턱값 적용에 의한 효과적인 오경보 감소가 이루어지는 클러터 제거 기법이 필요하고, 더불어 수많은 해면 반사(Sun-glint)의 신호처리 계산량 감소 기술이 요구된다.
이와 같이 해상 환경에서 사용되는 적외선 탐지센서에 문턱값 적용에 의한 클러터 제거기법이 실시됨으로써 오경보를 감소시키고 원거리에서 진입 하는 표적에 대한 조기 탐지 성능을 향상시키며 동시에 클러터에 대한 신호처리 계산량 감소 효과를 얻을 수 있다.
국내특허공개10-2009-0035216(2009년04월09일)
'Robust Horizontal Line Detection and Tracking in Occluded Environment for Infrared Cameras', Image processing, computer vision & pattern recognition, IPCV 2012, pp. 298-304
일반적인 적외선 센서는 표적과의 거리정보를 알 수 없는 수동형 센서타입인 관계로 이를 이용한 탐지장비는 탐지 문턱값을 일률적으로 적용할 수밖에 없다. 이로 인하여, 문턱값을 낮추면 표적에 대한 탐지거리 증가와 함께 오경보도 증가하고 반면 문턱값을 높이면 오경보 감소와 함께 탐지거리도 감소됨으로써 성능향상에 한계가 있을 수밖에 없다.
또한, 일반적인 탐지 추적 시스템에서는 해면 반사(Sun-glint)에 의한 오경보 발생 문제뿐만 아니라 동시에 추적 가능한 표적 수가 제한될 수밖에 없다. 이로 인하여, 강한 신호세기를 갖는 클러터에 의해 원거리에서 진입하는 약한 신호세기를 갖는 표적의 추적 기회가 감소하면서 탐지거리도 감소하게 된다.
이에 상기와 같은 점을 감안한 본 발명은 적외선 센서의 해면 기준 장착 높이, 센서의 수직시계 및 고각 정보를 이용하여 적외선 영상에서 바다 영역을 구분하고, 바다 영역의 각 수평 라인별로 센서에서 해면까지의 거리 추정이 이루어지고, 공간 필터의 출력값에 대해 거리제곱에 반비례하는 1차 문턱값과 신호대 잡음비에 대한 거리제곱에 반비례하는 2차 문턱값으로 해면반사 클러터가 제거됨으로써 오경보 감소와 신호처리 시간 단축 및 원거리 소형표적의 탐지거리 향상이 가능한 거리 적응적 탐지 문턱값 적용에 의한 적외선 해상 표적 탐지장치 구현 방법의 제공에 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 거리 적응적 탐지 문턱값 적용에 의한 적외선 해상 표적 탐지장치 구현 방법은 적외선 입력 영상에 나타난 바다영역에 대해서 영상화소의 xy좌표중 y좌표 별로 구분되는 각 수평라인에 1~N으로 고유번호를 부여하고, 상기 바다 영역 수평라인의 각각에 대해 센서로부터 해면까지의 거리를 계산하며, 상기 거리정보를 이용하여 거리 적응적 문턱값이 계산되는 문턱값향상단계; 상기 거리 적응적 문턱값으로 최종 표적 후보 플롯이 탐지되는 해상 표적 탐지단계; 로 수행되는 것을 특징으로 한다.
상기 문턱값향상단계에서, 상기 센서로부터 해면까지의 거리는 센서의 높이, 센서의 고각자세 정보, 센서의 수직시계를 이용하여 상기 바다 영역의 상기 바다 영역 수평라인의 각각에 해당하는 거리가 계산된다.
상기 해상 표적 탐지단계는, (a) 상기 적외선 입력 영상에 대하여 공간 필터를 수행해 각 픽셀별 제1 필터 출력이 획득되고; (b) 상기 제1 필터 출력에 대하여 상기 계산된 거리 적응적 문턱값을 적용해 1차 문턱치화를 수행하고, 그 결과로 각 픽셀별 제2 필터 출력이 획득되며; (c) 상기 제2 필터 출력에 대한 클러스터링 수행과 각 클러스터별 신호대 잡음비(signal-to-noise ratio)가 계산되어 표적 후보 플롯으로 C1(i)이 탐지되고; (d) 상기 각 클러스터의 신호대 잡음비(signal-to-noise ratio)에 대하여 2차 문턱치화가 수행된 후 최종 표적 후보 플롯으로 C2(i)가 탐지되고, 상기 C2(i)가 최종 표적 후보 플롯인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 해상 표적 탐지단계는, (a-1) 상기 적외선 입력 영상에 대하여 공간 필터를 수행해 각 픽셀별 제1 필터 출력이 획득되고; (b-1) 상기 제1 필터 출력에 대해 1차 문턱치화를 수행하고, 그 결과로 각 픽셀별 제2 필터 출력이 획득되며; (c-1) 상기 제2 필터 출력에 대한 클러스터링 수행과 각 클러스터별 신호대 잡음비(signal-to-noise ratio)가 계산되어 표적 후보 플롯으로 C1(i)이 탐지되고; (d-1) 상기 각 클러스터의 신호대 잡음비(signal-to-noise ratio)에 대하여 상기 계산된 거리 적응적 문턱값을 적용해 2차 문턱치화가 수행된 후 최종 표적 후보 플롯으로 C2(i)가 탐지되고, 상기 C2(i)가 최종 표적 후보 플롯인 것을 특징으로 한다.
또는, 상기 해상 표적 탐지단계는, (a-2) 상기 적외선 입력 영상에 대하여 공간 필터를 수행해 각 픽셀별 제1 필터 출력이 획득되고; (b-2) 상기 제1 필터 출력에 대하여 상기 계산된 거리 적응적 문턱값을 적용해 1차 문턱치화를 수행하고, 그 결과로 각 픽셀별 제2 필터 출력이 획득되며; (c-2) 상기 제2 필터 출력에 대한 클러스터링 수행과 각 클러스터별 신호대 잡음비(signal-to-noise ratio)가 계산되어 표적 후보 플롯으로 C1(i)이 탐지되고; (d-2) 상기 각 클러스터의 신호대 잡음비(signal-to-noise ratio)에 대하여 상기 계산된 거리 적응적 문턱값을 적용해 2차 문턱치화가 수행된 후 최종 표적 후보 플롯으로 C2(i)가 탐지되고, 상기 C2(i)가 최종 표적 후보 플롯인 것을 특징으로 한다.
상기 적외선 영상은 상기 공간필터에 실시간으로 입력된다.
상기 계산된 거리 적응적 문턱값은 상기 각 픽셀별 제1 필터 출력에 대해 거리의 1이상의 정수 n승에 반비례하는 문턱값을 적용하거나, 상기 계산된 거리 적응적 문턱값은 탐지된 신호대 잡음비(signal-to-noise ratio)에 대해 거리의 1이상의 정수 n승에 반비례하는 문턱값을 적용한다.
이러한 본 발명은 해상 배경에서 운용되는 적외선 2D영상에 대한 표적 탐지 처리에서 거리 적응적 문턱치화로 근거리 해면 반사 클러터를 다수 제거함으로써 대용량 영상에 대한 실시간 탐지를 수행하는 IRST(Infrared Search and Track)에서 오경보가 감소되는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 1차 문턱값에 대해 적응적 문턱값을 적용해 탐지된 플롯수를 2812에서 564개로 줄여 이후 수행되는 클러스터링을 비롯한 일련의 신호 처리 계산량이 대폭 축소됨으로써 대용량 영상에 대한 실시간 탐지를 수행하는 IRST(Infrared Search and Track)에서 신호처리 계산량이 크게 감소되는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 탐지된 모든 플롯중 근거리 강한 신호의 클러터 제거로 원거리에서 진입하는 약한 신호의 표적을 우선 선정되는 상위 순위에 포함될 확률이 크게 높아짐으로써 원거리 소형표적의 탐지 확률 및 탐지거리 향상이 이루어지는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 거리 적응적 탐지 문턱값 적용에 의한 적외선 해상 표적 탐지장치 구현 방법의 동작블록도이고, 도 2는 본 발명에서 센서 높이, 고각자세 및 수직시계를 이용하여 수평선의 y좌표 및 하늘, 바다 영역에 해당하는 센서의 수직시계를 구하기 위한 기하학적 관계를 도시한 예이며, 도 3은 본 발명에 따른 영상의 수평라인별로 센서로부터 해면까지의 경사 거리를 추정하는 방법 및 그 결과이며, 도 4는 본 발명에 따른 거리에 대한 탐지된 플롯의 신호세기의 그래프로 거리 적응적 1차 문턱치를 적용하였을 때 근거리 클러터를 제거할 수 있는 상태이고, 도 5는 본 발명에 따른 거리에 대한 탐지된 플롯의 신호대 잡음비 그래프로 거리 적응적 2차 문턱치를 적용하였을 때 근거리 클러터를 제거할 수 있는 상태이며, 도 6은 본 발명에 따른 거리 적응적 문턱치를 적용하였을 때 탐지 결과를 비교한 영상이고, 도 7은 본 발명에 따른 거리 적응적 문턱치를 적용하였을 때 탐지된 플롯 수를 비교한 결과이며, 도 8은 본 발명에 따른 거리 적응적 문턱치를 적용하였을 때 탐지된 후보들 중 표적의 순위가 1위가 되는 거리를 비교한 것이다.
이하 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명하며, 이러한 실시예는 일례로서 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으므로, 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도 1은 본 발명에 따른 거리 적응적 탐지 문턱값 적용에 의한 적외선 해상 표적 탐지장치 구현 방법을 나타낸다.
S10에서는 2D 적외선 영상(I(x,y))에 대하여 공간 필터가 수행되고, 그 결과로써 각 픽셀별 제1 필터 출력(F1(x,y))이 획득된다. 이때, 상기 2D 적외선 영상(I(x,y))은 공간필터에 실시간으로 입력된다.
S20에서는 각 픽셀별 제1 필터 출력(F1(x,y))에 대해 1차 문턱치화가 수행되고, 그 결과로써 각 픽셀별 제2 필터 출력(F2(x,y))이 획득된다.
S30에서는 각 픽셀별 제2 필터 출력(F2(x,y))에 대해 클러스터링이 수행됨으로써 각 클러스터별 신호대 잡음비(signal-to-noise ratio, 이하 SNR)가 계산되고, 그 결과로써 표적 후보 플롯으로 C1(i)이 탐지된다. 이때, SNR은 노이즈 신호 대비 표적 신호의 세기를 봄으로써 상대적인 신호 세기 크기를 의미한다.
S40에서는 각 클러스터의 SNR에 대하여 2차 문턱치화가 수행되고, 그 결과로써 최종 표적 후보 플롯으로 C2(i)가 탐지된다.
하지만, 상기 C2(i)에는 해면 반사(Sun-glint) 클러스터의 신호세기가 거리에 반비례하는 특성이 반영되지 않고, 이를 그대로 이용함으로써 IRST에서는 강한 신호세기를 갖는 클러터에 의해 원거리에서 진입하는 약한 신호세기를 갖는 표적의 추적 기회가 감소하면서 탐지거리도 감소할 수밖에 없다.
이에, S100과 같이 표적 후보 플롯으로 C1(i)이나 C2(i)가 탐지되기 전 거리에 적응적인 문턱값을 적용하고, 그 결과로 최종 표적 후보 플롯으로 C2(i)가 탐지됨으로써 표적의 탐지거리 향상과 동시에 효과적인 오경보 제거가 이루어질 수 있다.
S100은 S100-1의 거리 추정, S100-3의 1차 문턱치화 과정에 대한 거리에 적응적인 문턱값 적용, S100-5의 2차 문턱치화 과정에 대한 거리에 적응적인 문턱값 적용, S100-7의 1차 문턱치화 과정 및 2차 문턱치화 과정에 대한 거리에 적응적인 문턱값 적용으로 구분될 수 있다.
S100-1은 센서의 해수면 대비 높이, 고각 자세정보 및 수직시계를 이용하여 영상 내 바다영역에 대하여 각 수평라인별 센서로부터 해면까지의 경사거리를 추정한다.
S100-1에서 S100-3을 거쳐 S20, S30, S40으로 이어지는 순차적인 탐지절차가 수행되면, S100-1의 계산된 수평라인별 경사거리가 S100-3을 통해 S20에 전달되고 S10의 필터출력(F1(x,y))에 대한 거리 적응적 문턱값이 적용됨으로써 이어지는 S30에서 크게 줄어든 계산량으로 C1(i)이 획득된다. 그러면, S40에서는 근거리 해면 반사 클러터를 다수 제거한 C2(i)가 획득됨으로써 표적의 탐지거리 향상과 동시에 효과적인 오경보 제거가 이루어진다.
이는, 제1타입 거리에 적응적인 문턱값 탐지절차로 정의된다. 이 경우 거리 적응적 문턱값을 적용하는 방식은 각 픽셀별 탐지 필터 출력값에 대해 거리의 n(1이상의 정수) 승에 반비례하는 문턱값을 적용한다.
S100-1에서 S100-5를 거쳐 S40으로 이어지는 순차적인 탐지절차가 수행되면, S100-1의 계산된 수평 라인별 경사 거리가 S100-5를 통해 S40에 전달되고 S30 결과로 얻어진 표적 후보 C1(i) 각각의 SNR에 대한 거리 적응적 문턱값이 적용되어져 근거리 해면 반사 클러터를 다수 제거한 C2(i)가 획득됨으로써 표적의 탐지거리 향상과 동시에 효과적인 오경보 제거가 이루어진다.
이는, 제2타입 거리에 적응적인 문턱값 탐지절차로 정의된다. 이 경우 거리 적응적 문턱값을 적용하는 방식은 탐지된 각 후보의 신호대 잡음비에 대해 거리의 n(1이상의 정수) 승에 반비례하는 문턱값을 적용한다.
S100-1에서 S100-7을 거쳐 S20, S30, S40으로 이어지는 순차적인 탐지절차가 수행되면, 탐지절차에 따른 계산량은 S30의 C1(i) 획득 과정에서 크게 줄어들고, 동시에 C(i)로 탐지된 표적 후보 수가 다시 S40의 C2(i) 획득 시 크게 줄어짐으로써 제1,2타입 거리에 적응적인 문턱값 탐지절차대비 계산량과 오경보 성능에 있어서 우수한 성능이 구현될 수 있다.
이는, 제3타입 거리에 적응적인 문턱값 탐지절차로 정의된다. 이 경우 거리 적응적 문턱값을 적용하는 방식은 각 픽셀별 탐지 필터 출력값에 대해 거리의 n(1이상의 정수) 승에 반비례하는 문턱값을 적용하고 탐지된 각 후보의 신호대 잡음비에 대해 거리의 n(1이상의 정수) 승에 반비례하는 문턱값을 적용할 수 있다.
한편, 도 2내지 도 8은 본 발명의 거리에 적응적인 문턱값 탐지절차에 대한 실시예로서, 이는 입력영상의 바다 영역에 대하여 수평라인별로 센서로부터 해면까지의 경사거리를 추정하고 거리에 적응적인 1차, 2차 문턱값을 적용하는 방법 및 그 결과를 보여준다.
도 2는 실시를 위한 한 예로서, 센서의 수직시계(β), 센서의 고각 자세정보(α), 센서의 해면 높이(h) 및 지구 반지름(R)을 이용하여 평면과 센서에서 수평선까지의 시선(line of sight)이 이루는 각(θH), 하늘영역에 해당하는 센서의 수직 시계 각(θsky), 바다영역에 해당하는 센서의 수직 시계 각(θsea) 및 영상에서 수평선에 해당하는 y좌표(Hhor)를 계산하는 예를 나타내고, 이러한 계산은 다음 식(1),(2),(3),(4)를 통해 이루어진다. 이 때 영상 최상단 픽셀의 y좌표는 1이며 최하단 픽셀의 y좌표는 영상의 세로 픽셀수(Image Height)로 Hhor는 1과 Image Height 사이의 실수로 계산된다.
Figure 112014026316355-pat00001
(식 1)
Figure 112014026316355-pat00002
(식 2)
Figure 112014026316355-pat00003
(식 3)
Figure 112014026316355-pat00004
(식 4)
도 3은 수평라인에 해당하는 센서에서 해면까지의 경사 거리를 계산하는 예로서, 이는 본 발명의 거리 적응적 문턱값을 적용하기 위하여 y좌표가 Hhor보다 큰 바다영역(10)에 대해 영상의 상단에서 하단 방향으로 수평 라인 번호를 1,2, ...,N(20-1, 20-2, …, 20-N)으로 순차적으로 부여 한 후 모든 수평라인에 해당하는 센서에서 해면까지의 경사 거리를 계산한다.
이러한 경우, 평면으로부터 제 i번 수평라인의 시선에 해당하는 경사 각도(θi)와 경사 거리의 산출은 다음 식(5),식(6)을 이용한다.
Figure 112014026316355-pat00005
(식 5)
Figure 112014026316355-pat00006
(식 6)
이어, 거리제곱에 반비례하는 거리적응적 1차 문턱값 및 2차 문턱값의 하나의 실시예로 식(7), 식(8)로 각각 적용할 수 있다.
Figure 112014026316355-pat00007
(식 7)
Figure 112014026316355-pat00008
(식 8)
여기서, TH1,0및 TH2,0는 탐지거리를 충족시키기 위하여 진입 시점의 표적 신호세기를 기준으로 상수값으로 설정된 1차 및 2차 문턱값이며 2000m 이하의 거리에 대해서 상기 식7, 식8의 거리 적응적 문턱값을 적용한다.
도 4는 각 경사거리에 대한 탐지된 클러터의 필터 출력 신호세기 및 1개의 항공 표적의 필터 출력 신호세기에 대한 그래프의 예이고, 특히 2000m 이하의 근거리에 대해 식(7)의 거리 적응적 1차 문턱치를 적용하였을 때 문턱값보다 필터 출력 신호가 작은 수많은 클러터를 제거할 수 있음을 예시한다.
도 5는 각 경사 거리에 대한 탐지된 클러터 및 1개의 항공표적의 SNR에 대한 그래프의 예이고, 특히 2000m 이하의 근거리에 대해 식(8)의 거리 적응적 2차 문턱치를 적용하였을 때 문턱값 보다 SNR이 작은 수많은 클러터를 제거할 수 있음을 예시한다.
도 6은 기존 상수값 문턱값을 적용하는 방법과 본 발명의 적응적 문턱값을 적용한 결과를 비교한 영상을 나타낸다.
일례로, 입력영상(1)에 대해 공간 필터 및 1차 문턱값을 적용한 결과 영상(2) 위에 도시된 적색 사각형은 신호대 잡음비(SNR) 기준으로 선정된 상위 N개의 후보를 도시한 것으로 본 발명 미적용(종래의 기법)에서는 대부분 1차 문턱값으로 제거되지 않는 클러터 픽셀들이 다수 존재하며 2차 문턱값 후의 최종 결과에서도 근거리 표적 구간(B)에 탐지된 후보(30-1)가 다수 나타난다. 반면, 본 발명 적용 기법에서는 1차 문턱값 후 근거리 클러터 신호들이 거의 제거 되었으며 2차 문턱값 후의 최종 결과에서도 원거리 표적 구간(A)에 탐지된 후보(30-2)가 다수 나타남을 알 수 있다.
이러한 예를 통해 알 수 있는 바와 같이, IRST와 같이 대용량 영상에 대한 실시간 탐지를 수행하는 대부분의 탐지/추적 장비는 그 계산량의 제한으로 인하여 탐지된 모든 플롯을 추적할 수 없으며 상위 N개의 플롯만을 선정하여 추적한다. 이때 근거리 강한 신호의 클러터에 의해 원거리에서 진입하는 신호가 약한 표적이 상위 N개의 순위 안에 드는 것을 방해하게 된다.
이러한 조건에서, 본 실시예는 근거리 강한 신호의 클러터를 제거함으로써 원거리 표적이 상위 N개에 포함될 확률을 높일 수 있어 탐지 확률 및 탐지거리를 향상 시킬 수 있고, IRST와 같이 대용량 영상에 대한 실시간 탐지를 수행하는 시스템에서 신호처리 계산량 감소에 매우 효과적인 기법임이 증명될 수 있다.
도 7은 각각의 적응적 문턱치를 적용하였을 때 탐지된 플롯수를 비교한 것으로 제안한 기법에 의해 수많은 근거리 클러터를 제거할 수 있음을 보여준다.
일례로, 제1타입 거리에 적응적인 문턱값 탐지절차(S100-1에서 S100-3을 거쳐 S20, S30, S40으로 이어지는 순차적인 탐지절차)의 경우, 1차 문턱치에 대해 거리 적응적 문턱값을 적용하면 1차 문턱값 적용 후 탐지된 플롯수를 2812에서 564개로 줄일 수 있다. 그러므로, 이후 수행되는 클러스터링을 비롯한 일련의 신호 처리 계산량이 대폭 줄어짐을 알 수 있다.
제2타입 거리적응적 문턱값 탐지절차(S100-1에서 S100-5를 거쳐 S40으로 이어지는 순차적인 탐지절차)의 경우 2차 문턱치에 대해 거리 적응적 문턱값을 적용하면 최종 탐지된 후보 수를 342에서 85개로 줄일 수 있으며, 제3타입 거리적응적인 문턱값 탐지 절차(S-100에서 S100-7을 거처 S20, S30, S40으로 이어지는 순차적인 탐지절차)의 경우 1, 2차 문턱치에 대해 거리 적응적 문턱값을 적용하면 최종 탐지 후보를 83개로 줄일 수 있다.
이러한 실시예로부터 알 수 있는 바와 같이, 해상 배경에서 운용되는 2D 적외선 영상(1)에 대한 표적 탐지 처리 시 거리 적응적 문턱치화를 적용함으로서 근거리 해면 반사 클러터를 다수 제거하여 계산량 및 오경보가 감소된다.
도 8은 본 발명의 적용으로 표적에 대한 탐지거리의 향상을 예측할 수 있는 그래프를 도시한 것이다. 본발명 적용 여부에 따라 탐지된 클러터들 중 매 프레임 SNR값이 1위인 클러터들의 여러 프레임에 대한 SNR 평균값(40-1, 40-2)보다 표적의 SNR값이 커지는 거리(40-3, 40-4)를 비교하였다. 본 발명의 적용으로 탐지된 클러터의 최대 SNR 평균값이 약 100에서 약 30으로 감소하였고, 이로써 탐지된 클러터 후보들 중에서 표적의 SNR값이 1위가 되는 거리가 약 2700m(40-3)에서 약 5000m(40-5)로 증가된 것을 알 수 있다.
이러한 실시예로부터 근거리 해상 배경의 강한 클러터들을 제거함으로써 상대적으로 표적의 탐지거리를 향상 시킬 수 있음이 증명될 수 있다.
1 : 2D 적외선 영상 2: 공간필터 및 1차 문턱값이 적용된 영상
10 : 바다영역
20-1,20-2,20-3,20-4,...,20-N : 제1,2,3,4,...,N 바다 영역 수평라인
30-1 : 근거리 표적 30-2 : 원거리 표적
40-1 : 본 발명 적용 전 1순위 클러터들의 평균 SNR
40-2: 본 발명 적용 후 1순위 클러터들의 평균 SNR
40-3 : 본 발명 적용 전 표적의 순위가 1위가 되는 최대 거리
40-4: 본 발명 적용 후 표적의 순위가 1위가 되는 최대 거리
A : 원거리 표적 구간 B : 근거리 표적 구간

Claims (8)

  1. 적외선 입력 영상에 나타난 바다영역에 대해서 영상화소의 xy좌표중 y좌표 별로 각각의 수평라인에 대해 1~N으로 고유번호를 부여하고, 상기 바다 영역 수평라인의 각각에 대해 센서로부터 해면까지의 거리를 계산하며, 계산된 거리정보를 이용하여 거리 적응적 문턱값이 계산되는 문턱값향상단계;
    상기 거리 적응적 문턱값으로 최종 표적 후보 플롯이 탐지되는 해상 표적 탐지단계;
    로 수행되는 것을 특징으로 하는 거리 적응적 탐지 문턱값 적용에 의한 적외선 해상 표적 탐지장치 구현 방법,
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 문턱값향상단계에서, 상기 센서로부터 해면까지의 거리는 센서의 높이, 센서의 고각자세 정보, 센서의 수직시계를 이용하여 상기 바다 영역의 상기 바다 영역 수평라인의 각각에 해당하는 거리가 계산되는 것을 특징으로 하는 거리 적응적 탐지 문턱값 적용에 의한 적외선 해상 표적 탐지장치 구현 방법,
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 해상 표적 탐지단계는,
    (a) 상기 적외선 입력 영상에 대하여 공간 필터를 수행해 각 픽셀별 제1 필터 출력이 획득되고;
    (b) 상기 제1 필터 출력에 대하여 상기 계산된 거리 적응적 문턱값을 적용해 1차 문턱치화를 수행하고, 그 결과로 각 픽셀별 제2 필터 출력이 획득되며;
    (c) 상기 제2 필터 출력에 대한 클러스터링 수행과 각 클러스터별 신호대 잡음비(signal-to-noise ratio)가 계산되어 표적 후보 플롯으로 C1(i)이 탐지되고;
    (d) 상기 각 클러스터의 신호대 잡음비(signal-to-noise ratio)에 대하여 2차 문턱치화가 수행된 후 최종 표적 후보 플롯으로 C2(i)가 탐지되고, 상기 C2(i)가 최종 표적 후보 플롯인 것을 특징으로 하는 거리 적응적 탐지 문턱값 적용에 의한 적외선 해상 표적 탐지장치 구현 방법,
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 해상 표적 탐지단계는,
    (a-1) 상기 적외선 입력 영상에 대하여 공간 필터를 수행해 각 픽셀별 제1 필터 출력이 획득되고;
    (b-1) 상기 제1 필터 출력에 대해 1차 문턱치화를 수행하고, 그 결과로 각 픽셀별 제2 필터 출력이 획득되며;
    (c-1) 상기 제2 필터 출력에 대한 클러스터링 수행과 각 클러스터별 신호대 잡음비(signal-to-noise ratio)가 계산되어 표적 후보 플롯으로 C1(i)이 탐지되고;
    (d-1) 상기 각 클러스터의 신호대 잡음비(signal-to-noise ratio)에 대하여 상기 계산된 거리 적응적 문턱값을 적용해 2차 문턱치화가 수행된 후 최종 표적 후보 플롯으로 C2(i)가 탐지되고, 상기 C2(i)가 최종 표적 후보 플롯인 것을 특징으로 하는 거리 적응적 탐지 문턱값 적용에 의한 적외선 해상 표적 탐지장치 구현 방법,
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 해상 표적 탐지단계는,
    (a-2) 상기 적외선 입력 영상에 대하여 공간 필터를 수행해 각 픽셀별 제1 필터 출력이 획득되고;
    (b-2) 상기 제1 필터 출력에 대하여 상기 계산된 거리 적응적 문턱값을 적용해 1차 문턱치화를 수행하고, 그 결과로 각 픽셀별 제2 필터 출력이 획득되며;
    (c-2) 상기 제2 필터 출력에 대한 클러스터링 수행과 각 클러스터별 신호대 잡음비(signal-to-noise ratio)가 계산되어 표적 후보 플롯으로 C1(i)이 탐지되고;
    (d-2) 상기 각 클러스터의 신호대 잡음비(signal-to-noise ratio)에 대하여 상기 계산된 거리 적응적 문턱값을 적용해 2차 문턱치화가 수행된 후 최종 표적 후보 플롯으로 C2(i)가 탐지되고, 상기 C2(i)가 최종 표적 후보 플롯인 것을 특징으로 하는 거리 적응적 탐지 문턱값 적용에 의한 적외선 해상 표적 탐지장치 구현 방법,
  6. 청구항 3내지 5중 어느 한 항에 있어서, 상기 적외선 입력 영상은 상기 공간필터에 실시간으로 입력되는 것을 특징으로 하는 거리 적응적 탐지 문턱값 적용에 의한 적외선 해상 표적 탐지장치 구현 방법,
  7. 청구항 3내지 5중 어느 한 항에 있어서, 상기 계산된 거리 적응적 문턱값은 상기 각 픽셀별 제1 필터 출력에 대해 거리의 1이상의 정수 n승에 반비례하는 문턱값을 적용하는 것을 특징으로 하는 거리 적응적 탐지 문턱값 적용에 의한 적외선 해상 표적 탐지장치 구현 방법,
  8. 청구항 3내지 5중 어느 한 항에 있어서, 상기 계산된 거리 적응적 문턱값은 탐지된 신호대 잡음비(signal-to-noise ratio)에 대해 거리의 1이상의 정수 n승에 반비례하는 문턱값을 적용하는 것을 특징으로 하는 거리 적응적 탐지 문턱값 적용에 의한 적외선 해상 표적 탐지장치 구현 방법,
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