KR101596060B1

KR101596060B1 - 케스케이드형 카메라 및/또는 보정 특성을 포함하여 넓은 영역의 이미지를 상세하게 캡쳐하는 시스템 및 방법

Info

Publication number: KR101596060B1
Application number: KR1020107025273A
Authority: KR
Inventors: 스튜어트 닉슨
Original assignee: 니어맵 오스트레일리아 피티와이 엘티디
Priority date: 2008-04-11
Filing date: 2009-04-13
Publication date: 2016-02-19
Also published as: EP2277130A2; KR20110027654A; US10358234B2; JP2011523033A; US20090256909A1; WO2009125304A2; JP5642663B2; US8675068B2; CN101999129A; WO2009125304A3; EP2277130A4; CN101999129B; EP2277130B1; ES2606488T3; US20150353205A1

Abstract

본 발명에 따르면, 넓은 영역의 대상 또는 넓은 영역과 관련한 이미지를 획득하는 것과 관련된 시스템 및 방법이 개시된다. 예시적인 일 실시예에 있어서, 하나 이상의 제1 이미지 캡쳐 장치를 포함하는 제1 시스템을 통해 제1 영역을 나타내는 개관 이미지를 획득하거나 캡쳐할 뿐만 아니라 복수의 이미지 캡쳐 장치를 포함하는 제2 시스템을 통해 이미지 축선을 따라 서로 관련되는 것을 특징으로 하는 상세 이미지를 획득하거나 캡쳐하는 방법이 마련된다. 더욱이, 상세 이미지는 제2 영역을 나타낼 수 있으며, 제1 영역의 서브셋(subset)이고, 이미지 축선에 대해 평행하게 스트립에 배치되며, 제1 이미지의 대응하는 부분보다 해상도가 높을 수 있다.

Description

케스케이드형 카메라 및/또는 보정 특성을 포함하여 넓은 영역의 이미지를 상세하게 캡쳐하는 시스템 및 방법{SYSTEMS AND METHODS OF CAPTURING LARGE AREA IMAGES IN DETAIL INCLUDING CASCADED CAMERAS AND/OR CALIBRATION FEATURES}

본 발명은 사진측량법에 관한 것이며, 보다 구체적으로는 넓은 영역의 대상 또는 넓은 영역과 관련된 이미지의 획득을 위한 이미지 캡쳐 장치의 어레이에 부합하는 시스템 및 방법에 관한 것이다.

지구의 항공 이미지 및 인공위성 이미지는 광범위한 군사적 용례, 상업적 용례 및 소비자 용례를 위해 사용된다. 최근의 혁신은 때때로 다량의 이미지를 처리하고 압축하거나 인터넷 상에서 전체 사진 이미지 맵을 제공하는 구성요소를 포함하며, 이러한 발전은 이미지에 대한 요구를 더욱 증가시켰다. 그러나, 기존의 시스템은 종종 과도하게 복잡한 구성요소를 포함하고, 많은 자본 비용을 필요로 하며, 및/또는 작업 비용이 높고, 다른 단점들을 갖는다. 이들 시스템은 더욱 좁은 시간프레임 및 작동 범위에서 이미지를 얻을 수 없거나, 또는 현재로서 요구되는 더욱 높은 해상도를 다른 방식으로 제공할 수 없다.

일반적으로, 기존의 사진측량식 이미지 솔루션은, 보다 적시의 더욱 높은 해상도의 이미지에 대한 증가하는 요구를 충족시키지 못하고 있다. 본 명세서의 혁신과 관련된 특정 양태에 부합하는 원리에 따르면, 항공 사진측량법을 위해 사용되는 카메라 시스템은 2가지 상충하는 요구사항을 해소해야만 한다.

우선, 카메라 시스템의 렌즈 및 포커싱 시스템 파라메타[내부표정(interior orientation)으로서 알려져 있음]뿐만 아니라 공간 상에서의 그 위치 및 관찰 각도(look angle)[외부표정(exterior orientation)으로서 알려져 있음]를 정확하게 계산하는 것이 필수적이다. 번들 조정(bundle adjustment)으로서 알려져 있는 사진측량 솔루션은, 카메라 및 이 카메라에 의해 촬영된 각각의 사진에 대한 내부표정 정보 및 외부표정 정보를 계산하기 위해 사용될 수 있다. 이러한 계산은 종종 각각의 사진을 이음매 없는 포토맵으로 합체할 수 있도록 하기 위한 전제요건을 의미한다. 요구되는 레벨의 정확도를 달성하는 한 가지 방법은, 다수의 사진을 촬영하는 것이며, 이때 사진들은 과도하게 많이 중첩된다. 이때, 다수의 사진에서 볼 수 있는 공통된 특징은 식별될 수 있으며, 카메라의 내부 파라메타 및 외부 파라메타를 계산하기 위해 사용될 수 있다.

다음으로, 신속하게 항공 측량을 완료하는 것이 바람직하다. 이는, 작업 비용을 낮추고 악천후와 같은 유리하지 않은 환경 또는 측량 조건으로부터 초래되는 지연을 최소화하는 등과 같은 여러 가지 장점을 제공한다. 시간당 제곱킬로미터로 측정되는, 캡쳐된 지상 영역의 크기를 늘리는 효과적인 방법은, 사진들 사이의 잉여분의 크기를 최소화하는 것이다.

이로써, 사진의 정확한 사진측량식 위치설정이 가능하도록 사진들 사이의 잉여분을 증가시켜야 하는 필요성은, 보다 적은 비용으로 측량을 완료하기 위해 사진들 사이의 잉여분을 줄여야 하는 필요성과 균형을 이루어야만 한다.

기존의 한 가지 방법은, 잉여분의 캡쳐를 최소화하고 캡쳐 속도가 최대가 되도록 하기 위해 “푸시 브룸(push-broom)” 선형 탐지기 어레이를 사용한다. 이러한 방법은 잉여분의 양을 최소화하고 이에 따라 캡쳐 속도를 증가시킨다. 그러나, 이러한 방법의 한 가지 단점은, 사진 자체의 잉여분으로부터 계산되는 위치상의 정확도를 희생하며, 이에 따라 카메라 시스템의 위치 정보를 정확하게 계산하기 위해서는 다른 복잡한 방법을 사용해야만 한다는 것이다.

기존의 다른 방법은, 사용되는 카메라 시스템의 크기를 증가시키는 것이며, 즉 카메라 또는 카메라 어레이를 위해 메가픽셀 카운트와 관련하여 카메라 시스템의 크기를 증가시키는 것이다. 이때, 예컨대 다수의 센서 및/또는 렌즈가 단일 유닛으로 조합될 수 있어서 카메라 시스템을 위한 메가픽셀 카운트가 최대가 되도록 한다. 이러한 방법은 카메라 시스템의 메가픽셀 크기를 증가시킬 수 있는 반면, 사진들 사이의 잉여분의 감소를 해결하지 못한다.

측량 시에 사진들 사이의 잉여 중첩량을 최소화하기 위한 다양한 시스템이 존재한다. 기존의 일부 카메라 시스템은, 예컨대 완전하게 자이로스코프 방식으로 안정화된 플랫폼에 장착되는데, 이 플랫폼은 이후 항공기에 장착된다. 이들 시스템은, 과도한 요(yaw), 피치(pitch) 및/또는 롤(roll)로부터 카메라(들)를 고립시킬 수 있으며, 사진들 사이에 사용되는 잉여분의 크기를 더 적게 할 수 있다. 그러나, 이러한 안정화 시스템은 고가이며 중량이 크고, 카메라 시스템 비용이 더욱 고가이며 항공 측량을 위해 보다 대형 항공기를 필요로 한다는 단점이 있다.

카메라 자세를 평가하고 잉여 사진 중첩 요건을 완화하도록 하는 기존의 다른 시스템은, 카메라의 요, 피치 및 롤을 측정하기 위해 카메라 시스템과 함께 하나 이상의 관성 측정 유닛(IMU; Inertial Measurement Unit) 시스템을 때때로 포함한다. 그러나, 이러한 IMU 시스템은 복잡하며 고가이고, 충분한 정확도의 유닛을 사용하는 능력은 다수의 국가에서 그 사용을 금지하는 수출 규제에 의해 종종 제한된다.

기존의 다른 특정 시스템은, 각각의 사진을 촬영할 때 카메라 시스템의 위치를 평가할 수 있는 D-GPS(Differential GPS) 유닛을 포함할 수 있다. 이들 유닛은 적절한 측량 후 처리(즉, 비행 후 처리)를 이용하여 센티미터의 정확도로 위치를 평가할 수 있도록 한다. 그러나, D-GPS 유닛은 고가이며, 정확한 위치를 계산하기 위해 이후에 사용되는 단일 상(phase)을 측정하도록 GPS 위성에 대한 직접 신호 경로를 보통 필요로 한다. 따라서, 이들 시스템의 단점은, 측량 시 각각의 비행 경로의 말미에서 매우 점진적이며/평탄한 선회를 행하여 날개와 같은 항공기의 일부가 인공위성의 D-GPS 안테나의 뷰(view)를 방해하지 않도록 보장해야만 한다는 요건을 포함한다. 이러한 점진적인/평탄한 선회는 항공 측량에 소요되는 시간을 현저하게 연장시킨다.

기존의 또 다른 시스템은 산업 등급의 고품질 렌즈를 사용하여 사진측량 솔루션의 정확도를 개선하며, 이에 따라 렌즈 왜곡에 의해 유발되는 내부표정 오차의 양을 최소화할 수 있다. 그러나, 이러한 고품질 렌즈는 카메라 시스템의 비용을 현저하게 증가시킨다.

심지어 이러한 기법을 이용하더라도, 항공 측량은 고품질 포토맵의 제작을 보장하기 위해 여전히 사진들 간의 상당량의 중첩을 필요로 한다. 사진들 간의 중첩량은 용례 및 요구되는 품질에 따라 달라진다. 일반적인 중첩량은 30/80이며, 이는 인접 평행 비행 경로들에서의 사진과 30 % 측부 중첩을 행하고 비행 경로를 따르는 사진은 80 % 전방 중첩을 행하는 것을 의미한다. 이러한 중첩량은 평균적으로 약 5 장의 사진에서 특징을 식별할 수 있도록 하며, 이는 전술한 안정성 및 위치 기법과 함께 사진의 정확한 사진측량 번들 조정을 가능하게 하기에 충분하다.

그러나, 30 %의 측부 중첩 및 80 %의 전방 중첩은 각각의 사진의 단지 14 %만이 새로운 지면에 대응한다는 것을 의미한다. 촬영된 사진 정보의 약 86 %는 최종 포토맵 제품의 관점에서 잉여분에 해당하며, 이에 따라 항공 측량은 소정 영역을 담당하기 위해 요구되는 비행량의 관점에서 매우 비효율적이다. 또한, 잉여의 사진 데이터는 저장되고 후처리되어야만 하며, 이는 추가적으로 비용을 증가시킨다.

더욱 높은 수준의 잉여분 또는 중첩은 카메라 시스템에 대한 외부표정 및 내부표정을 정확하게 계산하는 능력을 향상시키지만, 이러한 잉여분은 최종 포토맵을 생성할 때 대체로 폐기된다. 이는, 포토맵을 생성하기 위해 요구되는 것보다 현저하게 많은 잉여 이미지가 캡쳐되기 때문이며, 이는 또한 항공 측량에 소요되는 시간 및 비용을 증가시킨다. 이들 고려사항 간의 만족스러운 균형은 다양한 다른 공지된 시스템에서 허용되지 않으며, 이들 시스템은 모두 추가적인 단점을 갖는다.

예를 들면, 항공 사진술을 위한 다수의 기존 시스템은, 보통 해당 용례에 전용으로 제작되는 매우 고가의 카메라 솔루션을 필요로 한다. 이러한 시스템은, 상용규격품(COTS; Commercial Off the Shelf) 카메라/하드웨어를 사용할 수 없다는 단점이 있다. 또한, 이러한 카메라 시스템의 큰 중량 및 높은 비용은 트윈 엔진 터보프롭 항공기의 사용을 종종 필요로 하며, 이에 따라 작업 비용이 더욱 높아지는데, 이들 항공기가 Cessna 210과 같은 보통의 단일 엔진 상업용 항공기에 비해 작업 비용이 훨씬 높기 때문이다. 더구나, 이러한 카메라 시스템을 위한 특정한 장착 요건은 주로 카메라 시스템의 장착을 위해 항공기의 맞춤 변형을 필요로 한다.

또한, 통상적인 대형 항공 측량 카메라는 보통 크고, 무거우며, 고가이다. 천저 사진(nadir photo)을 촬영하는 동시에 사각 사진(oblique photo)를 촬영하기 위해 전술한 카메라의 시스템을 구성하는 것은 종종 불가능하다. 사각 사진술은 정보 수집 및 군사적 용례에서 매우 광범위하게 사용되며, 소비자 용례에 대해서도 최근 유행하고 있다. 사각 포토맵은 측부로부터 집과 같은 대상의 뷰를 제공해주는 반면, 천저 포토맵 또는 오버헤드 포토맵은 바로 위에서 바라보며 대상의 측부를 나타내지 못한다. 사각 사진술은 또한 실제감을 높이기 위해 3D 대상 모델에 대해 텍스쳐(texture)가 배치되도록 할 수 있는 것이 바람직하다. 사각 이미지를 제공하는 기존의 시스템은 종종 추가적인 한계를 갖는다. 예를 들면, 캡쳐 속도가 매우 느릴 수 있으며, 항공기는 보통 고해상도 사각 이미지를 캡쳐하기 위해 낮은 고도로 비행해야만 한다. 또한, 상이한 사각으로부터의 사진들 간에 일반적으로 최소한의 중첩이 이루어지며, 이는 항공측량 방식으로 정확한 포토맵을 생성하는 것을 어렵게 하거나 불가능하게 한다.

더구나, 다수의 기존 시스템은 이미지 당 제한된 해상도(메가픽셀)를 가지며, 카메라 위치 및 자세를 정확하게 계산하기 위해 사용되는 잉여 데이터를 캡쳐하도록 시스템의 이용 가능한 해상도의 대부분을 사용한다. 이들 시스템은, 이미지로부터 보다 소형인 대상을 식별하고자 할 때 이러한 대상을 식별하기에 충분히 높은 해상도의 이미지를 캡쳐하기 위해 지면에 보다 근접하게 항공 측량해야 한다는 요건과 같은 단점을 갖는다. 예를 들면, 카메라 시스템은 Vexcel UltraCam-D 카메라를 이용하여 7.5 cm 픽셀 해상도의 사진을 캡쳐하기 위해 3000 피트 고도로 측량(비행)해야만 한다. 이렇게 낮은 고도로 비행하는 것은 다수의 문제를 유발한다. 첫째로, 난류 및 상승 온난기류는 이러한 낮은 고도에서 훨씬 심하며, 이는 비행을 더 어렵게 하고 조종사에게 어려움을 더하며, 카메라 시스템의 안정성을 저하시킨다. 둘째로, 이러한 고도에서 도시 지역 상공을 비행하는 것은 더욱 어려운데, 항공 교통량 제어(ATC; Air Traffic Control)는 도시 지역 주위의 공항으로부터 출입하는 비행편과 함께 측량용 항공기를 위한 비행 경로를 조정해야만 한다(부합되는 세트의 비행 경로를 비행할 필요가 있음).

이러한 고도에서 측량 비행에서의 중단은 측량물의 캡쳐를 현저히 지연시키며, 이는 추가로 비용을 상승시킨다.

다수의 기존 시스템은 또한 플랫폼 또는 항공기에 내장되는 대용량 데이터 저장장치를 필요로 한다. 이들 시스템은 보통 로컬 이미지 캡쳐 시스템 및/또는 저장 장치를 포함하며, 이미지 데이터는 상기 시스템 및/또는 저장 장치에 전달되거나 카메라로부터 다운로드된다. 종종, 저장장치는 카메라로부터의 사진 데이터 스트리밍을 저장하기에 충분히 빨라야만 하고 적당한 비행 시간을 가능하게 하기에 충분한 데이터를 저장할 수 있어야만 한다. 더구나, 다수의 이러한 시스템은 비행중 캡쳐된 데이터를 저장하기 위해 RAID 기반의 하드 디스크 저장장치 시스템을 사용한다. 그러나, 하드 디스크는 보다 높은 고도에서의 낮은 기압에 민감하며, 이는 헤드 고장 또는 다른 데이터 손실이나 오류를 초래할 수 있다.

요약하면, 예컨대 특정 중첩 특성, 상세 포토맵 생성 능력 등의 특징을 제공하는 이미지 캡쳐/처리 구조를 구비하는 하나 이상의 카메라 시스템 또는 어레이를 사용함으로써 넓은 영역의 이미지를 상세하게 적절히 캡쳐할 수 있고/있거나 처리할 수 있는 시스템 및 방법에 대한 요구가 존재한다.

본 발명에 부합하는 시스템 및 방법은, 넓은 영역의 대상 또는 넓은 영역의 이미지를 획득/처리하는, 이미지 캡쳐 장치의 어레이 및 이와 관련된 프로세스에 관한 것이다.

한 가지 예시적인 실시예에서는, 하나 이상의 제1 이미지 캡쳐 장치를 포함하는 제1 시스템을 통해 제1 영역을 나타내는 개관 이미지를 캡쳐하고, 복수의 이미지 캡쳐 장치를 포함하는 제2 시스템을 통해, 이미지 축선을 따라 서로 관련되는 것을 특징으로 하는 상세 이미지를 캡쳐하는 방법이 제공된다. 하나 이상의 추가적인 실시예에 있어서, 상세 이미지는 이미지 축선에 평행한 스트립에 배치되는 제1 영역의 서브셋(subset)인 제2 영역을 나타내며, 제1 이미지의 대응하는 부분보다 높은 해상도를 갖는다.

전술한 일반적인 설명 및 후술하는 상세한 설명은 모두 예시적인 것이고, 단지 설명을 위한 것이며, 설명되는 바와 같이 본 발명을 한정하는 것이 아니라는 것을 이해할 것이다. 본 명세서에 기재된 특징 및/또는 변형에 추가하여 추가적인 특징 및/또는 변형이 마련될 수 있다. 예를 들면, 본 발명은 개시된 특징의 다양한 조합 및 하위조합 및/또는 상세한 설명에서 이하에 개시되는 몇 가지 추가적인 특징의 조합 및 하위조합에 관한 것일 수 있다.

본 발명에 부합하는 시스템 및 방법에 따르면, 넓은 영역의 대상 또는 넓은 영역의 이미지를 획득/처리하는, 이미지 캡쳐 장치의 어레이 및 이와 관련된 프로세스를 얻을 수 있다.

본 명세서의 일부를 구성하는 첨부 도면은 본 발명의 다양한 실시예 및 양태를 도시하며, 상세한 설명과 함께 본 발명의 원리를 설명한다.
도 1은 본 명세서의 혁신과 관련된 특정 양태에 부합하는 예시적인 시스템의 블록 선도이다.
도 2a 및 도 2b는 본 명세서의 혁신과 관련된 특정 양태에 부합하는 예시적인 시스템의 블록 선도이다.
도 3은 본 명세서의 혁신과 관련된 특정 양태에 부합하는 예시적인 시스템의 블록 선도이다.
도 4는 본 명세서의 혁신과 관련된 특정 양태에 부합하며 개관 이미지 캡쳐 장치 및 상세 이미지 캡쳐 장치를 포함하는 예시적인 시스템의 개략도이다.
도 5a는 본 명세서의 혁신과 관련된 특정 양태에 부합하는 소형 단일 엔진 항공기 상에 장착되는 외부 포드(pod)를 포함하는 한 가지 예시적인 실시예를 도시한 것이다.
도 5b는 본 명세서의 혁신과 관련된 특정 양태에 부합하는 이미지 캡쳐 시스템의 한 가지 예시적인 실시예를 도시한 것이다.
도 6a 및 도 6b는 본 명세서의 혁신과 관련된 특정 양태에 부합하는 예시적인 개관 이미지 표시 및 상세 이미지 표시를 나타내는 개략도이다.
도 7a 및 도 7b는 본 명세서의 혁신과 관련된 특정 양태에 부합하는 추가적인 예시적 개관 이미지 표시 및 상세 이미지 표시를 나타내는 개략도이다.
도 8a 및 도 8b는 일반적인 중첩 조건을 갖는 이미지 표시를 나타내는 개략도이다.

이제, 본 발명의 예는 첨부 도면에 도시된 본 발명을 상세하게 참고할 것이다. 이하의 설명에 기술된 실시예는 본 명세서에서 청구되는 혁신에 부합하는 모든 실시예를 나타내는 것은 아니다. 대신, 이들 실시예는 본 발명과 관련된 특정 양태에 부합하는 단지 일부 예일 뿐이다. 가능하다면, 동일한 도면부호는 도면 전체에 걸쳐 동일하거나 유사한 부품을 지칭하기 위해 사용될 것이다.

넓은 영역의 대상 또는 넓은 영역의 이미지를 획득하기 위해, 지상 플랫폼, 공중 플랫폼 및 우주 플랫폼에서 다수의 시스템 및 이미지 캡쳐 장치가 사용된다. 이들 시스템 및 플랫폼은, 카메라, 처리용 구성요소, 데이터 저장장치, 망원경, 렌즈, 또는 이미지를 캡쳐하고/캡쳐하거나 처리하기 위한 특수한 구성요소를 구비하는 다른 장치를 포함하는 다양한 구성요소를 이용하여 실시될 수 있다.

도 1은 본 발명과 관련된 특정 양태에 부합하는 예시적인 시스템(100)의 블록 선도를 도시한 것이다. 도 1을 참고하면, 시스템(100)은 개관 이미지(112)를 획득하는 제1 시스템(110) 및 상세 이미지(122, 124, 126)를 획득하는 제2 시스템(120)을 포함할 수 있다. 일부 실시예에 따르면, 개관 이미지는 제1 축선 또는 개관 축선(114)을 특징으로 할 수 있다. 마찬가지로, 상세 이미지(122, 124, 126)는 제2 축선 또는 상세 축선(130)을 따르는 스트립에 배치될 수 있다. 더구나, 제1 시스템(110) 및 제2 시스템(120)은 각각 하나 이상의 이미지 캡쳐 장치, 예컨대 카메라(본 개시내용 전체에 걸쳐 광의의 용어 “이미지 캡쳐 장치”는 주로 편의를 위해 한정함이 없이 “카메라”로 지칭됨)를 포함할 수 있다. 아래에 보다 상세하게 기술된 바와 같이, 본 명세서의 장치에 부합하는 혁신은, 기존 시스템보다 훨씬 빠른 속도 및 더욱 짧은 관측 비행 시간으로 공중 포토맵 측량 또는 우주 포토맵 측량을 위해 넓은 영역에 걸쳐 고해상도 디지털 이미지를 정확하게 캡쳐하는 능력을 비롯하여, 다수의 장점을 갖는 시스템 및 방법을 제공한다.

더구나, 본 명세서의 혁신의 일부 양태에 따르면, 제1 시스템(110) 및 제2 시스템(120)은, 강성 마운트 또는 반강성 마운트에 장착되는 다수의 카메라의 케스케이드형 그룹과 같은 디지털 이미지 캡쳐 장치의 어레이를 포함할 수 있다. 당업자는 이러한 장착의 세부사항이 예시적이라는 것을 이해할 것이다. 예를 들면, 강성 또는 반강성 마운트 시스템은, 카메라의 다수의 케스케이드형 그룹의 상대 위치를 정확하게 결정할 수 있는 임의의 장치를 나타낼 수 있다. 이러한 마운트 시스템은 다양한 조합을 통해 구현될 수 있으며, 예컨대 상기 마운트 시스템은 포드 엔클로저(pod enclosure)에 카메라를 장착하는 것과 같은 물리적 강성 구조를 포함할 수 있고, 인공위성들 사이의 상대적인 카메라 위치설정 등을 결정하기 위해 국지적 기준 시스템을 갖춘 다수의 별개의 항공 시스템에 또는 인공위성 시스템에 장착되는 카메라와 같이, 서로에 대해 독립적이지만 정확한 위치를 유지하는 카메라를 포함할 수 있다.

도 1의 시스템(100)은 또한 제1 시스템(110) 및 제2 시스템(120) 및/또는 그 이미지 캡쳐 장치 사이에 존재할 수 있는 다양한 구조와 관련하여 예시적이다. 예를 들면, 도 2a 및 도 2b는 본 명세서의 혁신과 관련된 양태에 부합하는 제1 시스템(110) 및 제2 시스템(120)의 상이한 구조를 나타내는 블록 선도이다. 도 2a는, 제1 시스템(110) 및 제2 시스템(120)이 공중 플랫폼, 인공위성 등과 같은 하나의 고정된 위치에 위치하는 실시예를 도시한 것이다. 도 2b는, 상기 시스템 중 오직 하나, 구체적으로 여기서는 제2 시스템(120)을 혁신한 다른 실시예를 도시한 것이다. 이러한 예시적인 실시예에 있어서, 구체적인 이미지의 획득/처리에 부합하는 혁신은 주로 제2 시스템(120)을 통해 이루어질 수 있다. 이때, 제1 시스템(110)과 제2 시스템(120) 사이의 관계 정보, 이들 시스템에 위치하는 카메라의 어레이들 사이의 위치 정보, 또는 이들로부터 획득되는 이미지들 사이의 위치 정보는 보통 공지되어 있거나 결정 가능하지만, 본 명세서에서 설명하는 혁신은 주로 제2 시스템(120)에 해당하거나 제2 시스템과 관련된다. 이러한 장치는, 예컨대 개관 이미지와 같은 특정 이미지를 제3자인 제공자로부터 획득하는 반면, 나머지 이미지는 제2 시스템(120)을 통해 획득할 때 유용할 수 있다. 마지막으로, 도 2b는 제2 시스템(120)에서의 혁신을 제시한 것인데, 제1 시스템에 대해서도 또한 유사한 구성이 존재할 수 있다. 또한 도 2a 및 도 2b에 설명의 목적으로 도시된 바와 같이, 제1 시스템(110)은 하나 이상의 제1 이미지 캡쳐 장치 또는 카메라(210A)를 포함할 수 있으며, 제2 시스템(120)은 하나 이상의 제2 이미지 캡쳐 장치 또는 카메라(220A)를 포함할 수 있다.

이러한 예시적인 카메라 어레이는, 예컨대, 카메라 시스템의 내부표정 및 외부표정을 정확하게 계산하는 것이 용이하도록 돕기 위해, 하나 이상의 카메라가 매우 큰 중첩량으로 사진을 캡쳐하도록 구성될 수 있다. 또한, 예컨대, 사진측량의 내부표정 및 외부표정을 미세조정하는 것과 같은 프로세스를 용이하게 하는 것을 돕기 위해, 중첩은 최소로 하면서 매우 상세한 이미지를 캡쳐하도록 카메라의 제2 케스케이드형 서브그룹이 배치될 수 있으며, 이는 상세 포토맵 측량 등을 생성하기 위해 요구되는 사진 이미지 데이터를 제공한다. 당업자는, 이러한 구성이 예시적이며, 케스케이드형 카메라의 구조는 변경될 수 있거나 특정 용례에 맞도록 튜닝될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 예를 들면, 외부표정 및 내부표정을 계산하기 위해 매우 잉여분이 많은 사진을 캡쳐하는 데 사용되는 카메라는, 또한 측량을 위한 저해상도의 개관 포토맵을 생성하기 위해 사용될 수 있다. 또한, 상세 포토맵을 생성하는 데 사용되는, 잉여분이 적고 상세한 사진을 캡쳐하기 위해 사용되는 카메라는, 또한 카메라 시스템에 대한 외부 평가 및 내부 평가를 미세조정하는 데 사용될 수 있다.

특정 실시예에 있어서, 일부 카메라는 사진들 사이의 중첩량 및 잉여량이 최대가 되도록 하거나, 또는 다른 방식으로 카메라 시스템과 관련된 내부표정 및 외부표정의 더욱 정확한 계산이 가능하도록 구성될 수 있다. 추가적인 실시예에서, 다른 카메라는 사진들 사이의 중첩량 및 잉여량을 최소화하도록 배치될 수 있거나, 또는 다른 방식으로 폐기되는 잉여의 사진 이미지 양을 최소로 하면서 최종적인 상세 포토맵 측량을 행할 수 있도록 구성될 수 있다.

도 3은 본 명세서의 혁신과 관련된 특정 양태에 부합하는 다른 예시적인 시스템의 블록 선도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 단일 플랫폼 또는 모듈(310)은 제1 시스템(110) 및 제2 시스템(120) 양자 모두를 포함할 수 있거나 구현할 수 있다. 추가적인 실시예에 따르면, 플랫폼(310)은 또한 제1 이미지 캡쳐 장치 또는 카메라(210A, 210A') 및 제2 이미지 캡쳐 장치 또는 카메라(220A, 220A')의 어레이 및/또는 다양한 장치 등을 포함할 수 있다. 카메라의 어레이 및 이러한 장치는 본 명세서에서 설명되는 다양한 유형의 이미지를 제공하도록 구성될 수 있다. 이러한 장치의 한 가지 예시적인 실시예는 아래 도 4와 관련하여 더욱 상세하게 기술되어 있다. 이들 장치에 부합되는 실시예의 장점은, 맞춤 변형 없이도 표준 항공기에서 카메라 시스템을 사용할 수 있도록 하는, 외부 카메라 포드에 시스템을 장착하는 능력뿐만 아니라, "소형" 항공기(예컨대, Cessna 210 또는 Diamond DA42 Twin Star와 같이 저렴한 단일 엔진 항공기)에서 사용될 수 있도록 하고 또한 UAV(Unmanned Airborne Vehicle) 항공기에서 사용될 수 있도록 하는, 카메라 시스템의 중량 및 크기의 감소를 포함한다.

본 명세서의 혁신의 양태는 또한 카메라들, 이미지들, 또는 양자 모두 간에 존재하는 중첩 특성뿐만 아니라 이러한 여러 가지 중첩 특성의 상호관계에 관한 것이다. 한 가지 실시예에 있어서, 제1 시스템에 의해 캡쳐되는 개관 이미지와 관련하여, 예시적인 카메라는 광각 렌즈와 함께 구성될 수 있고 매우 큰 중첩량을 갖는 사진을 캡쳐하는 데 사용될 수 있다. 이들 카메라에 의해 캡쳐된 사진은 사진마다 더욱 넓은 영역을 담당한다. 이렇게 매우 큰 중첩 잉여량으로 인해 종래 기술의 카메라 시스템에 비해 더 많은 사진에서 지면의 포인트들을 볼 수 있으며, 이에 따라 심지어 안정화된 플랫폼을 사용하지 않고도 내부표정 및 외부표정의 정확한 위치설정이 가능하게 된다. 예를 들면, 전술한 개관 이미지의 중첩은, 45-65/94-99(축선에 대한 45 % 내지 65 %의 측부 중첩 및 94 % 내지 99 %의 전방 중첩)의 범위 또는 이보다 좁은 범위를 특징으로 할 수 있다. 구체적으로, 캡쳐된 개관 이미지는 제1 축선에 측방향으로 이웃하는 이미지와 약 45 % 내지 약 65 %의 측부 중첩 잉여량을 가질 수 있을 뿐만 아니라 제1 축선에 종방향으로 이웃하는 이미지와 약 94 % 내지 약 99 %의 전방 중첩 잉여량을 가질 수 있다. 이보다 좁은 범위는, 약 50 % 내지 약 60 %의 측부 중첩 및 약 95 % 내지 약 99 %의 전방 중첩, 약 98 % 내지 약 99 %의 전방 중첩, 약 50 %의 측부 중첩 및 약 99 %의 전방 중첩, 본 명세서에 기재되어 있는 파라메타에 부합하는 범위 등을 포함한다. 본 명세서의 혁신에 부합하는 중첩의 추가적인 표현에 따르면, 개관 이미지가 동일한 이미지로 표시된 포인트를 캡쳐하는 것을 특징으로 하는 중첩 잉여량을 갖도록, 개관 이미지를 또한 캡쳐할 수 있다. 관련된 시스템 및 프로세스에 따라, 개관 이미지의 수량은 약 30 장 초과 약 100 장 미만, 평균적으로 약 40 장 내지 약 60 장, 평균적으로 약 50 장, 또는 최대 약 100 장이다. 중첩의 추가적인 표현은, 또한, 아래의 도 7a와 관련하여 설명되는 바와 같이, 약 500 장의 이미지에서 동일한 이미지로 표시되는 포인트를 캡쳐하는 특징을 포함할 수 있다.

또한, 본 명세서에서의 혁신의 추가적인 양태는, 초점 길이가 더욱 긴 렌즈를 이용하여 구성되는 하나 이상의 카메라의 어레이를 포함할 수 있고, 측량을 위해 상세 포토맵을 생성하도록 상세 이미지를 캡쳐하는 데 사용될 수 있다. 이들 카메라의 적은 중첩량은 잉여량을 최소로 할 수 있으며, 이에 따라 상세 측량을 위한 사진 이미지의 사용을 최대로 하고, 측량을 완료하기 위해 소요되는 전체 비용 및 시간을 현저하게 줄이는 것과 같은 다른 장점을 제공할 수 있다. 이때, 예를 들면, 본 명세서의 혁신에 부합하는 이러한 상세 이미지의 중첩에 관한 한 가지 척도는, 제2 이미지 캡쳐 장치 중에서의 사진 뷰 중첩이 약 0 % 내지 약 10 % 사이인 것을 특징으로 한다.

도 4는 본 명세서의 혁신과 관련된 특정 양태에 부합하는 개관용 카메라 어레이 및 상세용 카메라 어레이를 포함하는 예시적인 시스템의 개략도이다. 도 4를 참고하면, 복수의 개관용 카메라(410), 적어도 하나의 데이터 저장장치(430/430A), 상세용 카메라의 제1 어레이(420A), 상세용 카메라의 제2 어레이(420B), 상세용 카메라의 제3 어레이(420C) 및 상세용 카메라의 제4 어레이(420D) 등을 포함하는 단일 모듈(400)이 개시된다. 상세용 카메라의 이들 어레이는, 예컨대 단일 항공 측량 중에 동시에 아래에 기술되는, 다수의 사각 뷰, 오버헤드 천저 뷰 등과 같은 다양한 뷰의 이미지를 획득하는 데 사용될 수 있다. 당업자는, 상세용 카메라의 수량(즉, 카메라 및 어레이 양자 모두의 수량)이, 요구되는 이미지 결과를 위해 제공되도록 당업자에게 공지된 세부항목에 따라 조정될 수 있다는 것을 인식할 것이다. 이러한 실시예에 부합하는 장점은, 천저 포토맵, 사각 포토맵, 적외선 포토맵 또는 조합할 수 있는 이들 요구조건 또는 다른 요구조건의 임의의 조합과 같은 다양한 측량 요건을 목표로 하여 모듈(400)을 구성하고/구성하거나 재구성하는 능력을 포함한다. 또한, 도 4의 모듈과 유사한 모듈에 부합하는 혁신은, 개관용 카메라에 대해 상세용 카메라에 관한 수신 각도의 초기 평가를 개선한다.

또한, 도 4에 부합하는 실시예는, 다수의 기존 시스템에서 필요로 하는 바와 같이 산업용 등급인 고가의 카메라를 필요로 하기보다는 저렴한 COTS(Commercial Off The Shelf) 카메라의 사용을 허용한다. 본 명세서의 혁신의 일부 양태에 따르면, 시스템 및 방법은, 개별 이미지 캡쳐 장치를 교체할 수 있도록 플랫폼에 제거 가능하게/모듈식으로 장착되는 이미지 캡쳐 장치를 포함할 수 있다. 예를 들면, 제1 시스템 또는 제2 시스템 중 어느 하나 또는 양자 모두는, 이미지 캡쳐 장치를 다른 이미지 캡쳐 장치와 상호 교환할 수 있도록 하기 위해 제거 가능한 마운트 시스템을 갖도록 구성/설계될 수 있다. 이때 예시적인 이미지 캡쳐 장치는, 수리, 교체 및/또는 업그레이드를 위해 개별적으로 제거될 수 있도록 설치된 COTS 카메라를 포함할 수 있다. 이는, 저렴한 차세대 전문가급 D-SLR(Digital Single Lens) 카메라의 급속한 발전과 같은 디지털 사진술의 새로운 발전을 신속하게 이용할 수 있는 능력과 같은 구체적인 혁신을 가능하게 한다. 이러한 카메라의 사용은, 전체적으로 카메라 시스템의 비용을 낮추는 것과 같은 장점을 가지며, 또한 새로운 D-SLR 카메라가 향상된 해상도 및 더욱 높은 성능 및/또는 보다 저렴한 비용으로 출시될 때 용이하고 신속한 업그레이드가 가능하도록 한다.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 부합되는 플랫폼 또는 모듈(400)은 또한 데이터 저장장치(430) 또는 각각의 카메라와 관련된 이러한 복수의 구성요소(430A)를 포함할 수 있다. 후자와 관련하여, 본 명세서의 혁신 중 일부는, 캡쳐된 사진을 중앙 저장 시스템에 저장하거나 전달하는 것 등을 필요로 하기보다는 각각의 카메라와 관련하여 이미지를 압축하고/압축하거나 저장하는 특징을 포함한다.또한, 각각의 카메라에 대한 사진의 병렬 압축 및 저장과 관련된 특징으로 인해 카메라 시스템에 대한 최대 처리량 및 저장량이 증가되며, 이는 측량이 더욱 빠른 속도로 진행되도록 하고, 이에 따라 더욱 많은 데이터가 저장될 수 있도록 할 수 있으며 비행 시간이 증가되도록 할 수 있다.

각각의 카메라에서의 이러한 병렬 압축 및 저장은 또한 저장 신뢰도를 높이는데, 왜냐하면 이는 각각의 카메라에서 컴팩트 플래시 또는 다른 솔리스 스테이트(solid-state) 매체의 사용을 허용하기 때문이다. 기존의 시스템은 보통 중앙 저장 시스템에 저장되는 12 내지 16 비트 데이터로서 원래의 선형 센서(linear sensor)를 저장한다. 이와 반대로, 각각의 카메라에서 병렬식으로 압축을 행함으로써, 본 발명에서의 혁신은 데이터가 YCbCr과 같은 감마 색공간(gamma colour space)으로 변환될 수 있도록 한다. 높은 비트 심도는 보통 단지 원래의 선형 데이터에 대해서만 요구되기 때문에, 이는 8 비트 데이터로서 데이터가 저장되도록 해주며, 또한 각각의 카메라의 데이터 저장 시에 저장에 앞서 이미지를 압축하도록 해준다. 감마 색공간으로의 변환 및 압축을 통해, 저장 공간의 요구조건을 약 10배 정도 줄일 수 있다. 예를 들면, 각각 32 GB 컴팩트 플래시 메모리 카드를 갖춘 14 대의 카메라를 구비한 시스템에 있어서, 448 GB의 총 저장 용량은 최대 약 4500 GB, 즉 4.5 TB의 압축되지 않은 원래의 사진 데이터와 등가일 수 있다. 카메라 시스템에 대한 캡쳐 속도를 증가시키거나, 후처리 요건을 완화시키거나, 배선 및 신호처리 요건을 줄임으로써 강건도를 높이는 등과 같은 추가적인 장점은, 병렬 작업 및 카메라로부터 비행 제어 컴퓨터 시스템으로의 이미지 데이터 혹은 임의의 다른 신호의 전송을 회피하는 특성과 관련된다.

도 1 내지 도 4의 예시적인 실시예에 부합하는 시스템은, 본 명세서에서의 혁신에 관련된 특정 양태에 부합하는 이미지 캡쳐 방법을 실시하기 위해 사용될 수 있다. 이들 시스템은, 본 명세서에서 설명되는 이미지가 획득되거나 캡쳐되는 이미지 캡쳐 장치뿐만 아니라 이러한 이미지를 처리하고 저장하는 다른 요소를 포함할 수 있다. 이들 시스템에 의해 행해지는 일부 프로세스에 따르면, 예시적인 방법은 제1 영역을 나타내는 개관 이미지를 획득하거나 캡쳐하는 것뿐만 아니라 이미지 축선을 따라 서로 관련되는 것을 특징으로 하는 상세 이미지를 획득하거나 캡쳐하는 것을 포함할 수 있다. 이때, 개관 이미지는 제1 이미지 캡쳐 장치를 포함하는 제1 시스템 또는 어레이를 통해 획득되거나 또는 캡쳐될 수 있다. 추가적으로, 상세 이미지는 제2 이미지 캡쳐 장치를 포함하는 제2 시스템 또는 어레이를 통해 획득되거나 또는 캡쳐될 수 있다. 더욱이, 캡쳐된 상세 이미지는 제1 영역의 서브셋인 제2 영역을 나타낼 수 있으며, 이러한 상세 이미지는 이미지 축선에 대해 평행하게 스트립에 배치될 수 있고/있거나 제1 영역의 대응하는 부분보다 높은 해상도를 가질 수 있다.

상세 이미지와 관련하여, 본 명세서에서의 이미지 캡쳐 프로세스 중 일부는 상세 포토맵을 형성하기에 충분한 해상도로 상세 이미지를 캡쳐하는 것과 관련된다. 이들 상세 이미지 및/또는 상세 이미지 자체의 캡쳐와 관련하여, 충분한 해상도의 결정은 여기서 당업자에게 잘 알려져 있다. 이러한 결정은, 예컨대 인용함으로써 본 명세서에 그 전체가 포함되는 미국 특허 제6,078,701호, 제6,694,064호, 제6,928,194호, 제7,127,348호, 및 제7,215,364호, 및/또는 미국 특허 공개 제2002/0163582A1호, 제2005/0265631 A1호, 및 2007/0188610A1호에 부합한다. 또한, 본 명세서의 혁신 중 일부 양태는 비교 가능한 시스템보다 훨씬 높은 해상도를 갖는 상세 포토맵의 생성에 특히 잘 부합되며, 즉 상세 이미지는 적어도 10 cm의 지면 픽셀 해상도(ground pixel resolution)를 갖는 상세 포토맵을 제작하기에 충분한 해상도로 캡쳐된다. 본 명세서에서의 혁신은, 보다 높은 고도로부터 캡쳐될 고해상도 측량을 가능하게 하는 것, 항공 교통량 제어(Air Traffic Control) 제한과 관련된 영향을 줄이는 것, 더욱 원활한 비행 조건을 제공하는 것, 및/또는 파일럿/조정자 작업부하를 줄이는 것 중 하나 이상과 같은 장점을 가능하게 하는 전술한 혁신에 부합된다.

개관 이미지와 관련하여, 본 명세서의 이미지 획득 프로세스의 일부는 정확한 번들 조정을 가능하게 하기에 충분한 이미지 수량으로 동일한 이미지 포인트가 캡쳐된다는 것을 특징으로 하는, 이미지들이 중첩되는 이미지 캡쳐 방법과 관련된다. 본 명세서의 다른 이미지 획득 프로세스는 번들 조정에 의해 요구되는 바와 같은 이미지 수량으로 동일한 특징부가 캡쳐된다는 것을 특징으로 하는, 이미지들이 중첩되는 이미지 캡쳐 방법과 관련된다. 또한, 번들 조정 솔루션은 개관 이미지와 상세 이미지 양자에 따라 유도될 수 있다.

번들 조정(예컨대 1983년도판 Wolf의 사진측량의 요소 및 1966년도 미국 사진측량 학회의 사진측량 매뉴얼 3판을 참고)은, 카메라 시스템을 이용한 지상 측량, 항공 측량 또는 우주 측량을 위해 촬영된 각각의 사진에 대해 외부표정으로서 알려져 있는 위치 및 내부표정으로서 알려져 있는 카메라 보정(calibration)을 정확하게 계산하는 데 사용되는 공지된 수학적 조작이다.

번들 조정은 본 명세서에서 지상 포인트 위치에 대한 추정 및 각각의 사진의 외부표정과 내부표정에 대한 추정을 동시에 미세조정한다. 지상 포인트 위치는 각각의 사진에서의 특징부로서 인식된다. 번들 조정을 위한 요건은, 지상 포인트가 인식되는 사진의 개수를 최대로 하고 평균을 최대로 하는 것이다. 과도하게 적은 사진에서만 지상 포인트가 인식되면, 이 경우 솔루션은 매우 강건하지 못하게 되고 정확도 오차 및 큰 실수의 위험 증가 양자 모두를 겪게 되며, 이때 부정확하게 인식된 지상 포인트가 번들 솔루션에서 사용된다. 번들 조정은 또한 다양한 자세의 사진, 예컨대 다양한 사각을 갖거나 상이하게 배향된 이미지를 미세조정할 수 있다.

본 명세서에서의 혁신에 따라, 케스케이드형 카메라의 사용은 상세용 카메라로 촬영된 사진의 내부표정 및 외부표정이 번들 조정을 통해 더욱 미세조정되도록 해준다. 공지된 번들 조정 기법을 사용하면, 이는 개관용 카메라로 캡쳐된 이미지 및 상세용 카메라에 의해 캡쳐된 이미지에서 관찰 가능한 지상 포인트를 확인함으로써 달성될 수 있다. 개관용 카메라는 매우 큰 잉여분을 제공하며 이에 따라 번들 조정 프로세스의 정확도를 제공하기 때문에, 이는 상세용 카메라에 의해 제한된 수준의 잉여분 및 중첩이 제공되더라도 상세용 카메라로 촬영된 사진에 대한 정확한 내부표정 및 외부표정을 계산하기 위한 기초로서의 역할을 한다. 이와 관련된 장점은, 렌즈 초점 길이 및 왜곡과 같은 카메라 내부표정 파라메타의 자기 보정을 가능하게 하는 능력을 포함하며, 이에 따라 보다 저가의 전문가급 렌즈를 사용할 수 있게 되고 포토맵 사진측량 프로세스의 자동화가 가능해진다.

본 명세서에서의 혁신의 추가적인 양태는 카메라 시스템(들)의 모든 카메라 또는 복수의 카메라가 동시에 또는 거의 동시에 동기화되는 각각의 셔터를 구비할 수 있도록 해준다. 이러한 내용에 있어서, "거의 동시에"는 주어진 안정적인 플랫폼 조건(예컨대, 비행, 피치, 요 등)에서 약 100 밀리초의 시간을 가리킨다. 이는 번들 조정 솔루션에 추가적인 강건성을 제공하는데, 이는 예컨대 다수의 카메라의 내부표정 및 외부표정의 미세조정을 위해 공지된 번들 조정 방법을 사용함으로써 더욱 정확하게 카메라 시스템을 모델링할 수 있기 때문이다.

도 5a는 본 명세서에서의 혁신과 관련된 특정 양태에 부합하는 소형 단일 엔진 항공기(510)에 장착된 외부 포드를 포함하는 예시적인 일 실시예를 도시한 것이다. 이제 도 5a를 참고하면, 본 발명의 특수한 일 실시예는 카메라 시스템을 위한 카메라를 포드 또는 탈착 가능한 엔클로저(520)에 장착하는 것이며, 이에 따라 기체에 대한 변형을 필요로 하지 않으면서 Cessna 210과 같은 표준 소형 항공기(510)에서 카메라 시스템을 이용할 수 있게 된다. 도 5b는 본 명세서에서의 혁신과 관련된 특정 양태에 부합하는 이미지 캡쳐 시스템의 예시적인 실시예를 도시한 것이다. 도 5b에 도시된 바와 같이, 포드 또는 탈착 가능한 엔클로저(520)는 복수의 개관용 카메라(410)/상세용 카메라(420)를 포함할 수 있으며, 이들 카메라는 본 명세서에 기술된 바와 같이, 예컨대 어레이로 배치될 수 있거나 그룹을 형성할 수 있다. 도 5a 및 도 5b에 도시된 실시예와 같은 실시예는, 안정화된 장착 플랫폼을 필요로 하지 않으면서 높은 정확도를 제공하며, 또한 중량 및 크기를 충분히 감소시킬 수 있어서 카메라 시스템이 UAV에 장착될 수 있도록 해준다.

도 6a 및 도 6b는 본 명세서에서의 혁신과 관련된 특정 양태에 부합하는 예시적인 개관 이미지 표시 및 상세 이미지 표시를 도시한 다이어그램이다. 도 6a는 예시적인 하나의 표시를 제시한 것이며, 이때 다수의 상세용 카메라를 사용함으로써 특정 영역에서 획득된 상세 이미지 데이터(610)의 크기가 최대가 되도록 다수의 카메라를 구성하는 반면, 동시에 정확한 번들 조정이 가능하도록 개관 이미지(612)들 사이에 존재하는 상당한 중첩을 보장한다.

도 6a의 표시는, 예컨대 내부표정 및 외부표정을 캡쳐하기 위해 하나의 개관용 카메라[예컨대, 그 대표적 이미지(612, 616, 620, 624) 참고]와, 매우 상세하게 각각의 개관용 사진의 하위 부분 또는 상세용 스트립(610, 614, 618, 622)을 캡쳐하도록 구성된 9 대의 카메라로 된 하나의 케스케이드 그룹을 이용하는 것에 의해 달성될 수 있다. 전술한 바와 같이, 본 명세서에서의 혁신의 양태는 카메라 시스템에서의 카메라의 강건하거나 준강건한 정렬을 포함할 수 있으며, 이는 스트립 내의 사진들 사이의 중첩을 최소로 하면서 사진이 촬영되도록 해준다. 또한, 주로 비행 경로를 따르는 연속적인 사진들 사이에 중첩이 존재하도록 보장하기에 충분하도록 주로 이미지를 촬영할 수 있으며, 비행 경로는 이웃한 비행 경로를 따라 촬영된 사진의 스트립들 사이에 확실히 중첩이 존재하도록 구성될 수 있다. 정확한 번들 조정을 행하기 위해 상당한 중첩이 요구되는 기존의 시스템과는 달리, 본 혁신은 후속하거나 이웃하는 사진 스트립 세부사항들 사이에서 최소한의 중첩을 사용할 수 있도록 하며, 이는 단지 이후에 이음새 없는 포토맵을 생성하기에 충분하기만 하면 된다. 결과적으로, 상세용 카메라로부터의 사진의 스트립을 위해 요구되는 잉여분은 기존의 시스템에 요구되는 잉여분보다 훨씬 적고, 이는 측량 시간 및 비용을 현저하게 절감시킨다.

더욱이, 요구되는 만큼의 다수의 추가적인 상세용 카메라는, 천저 오버헤드 포토맵 또는 다양한 관찰 각도로부터의 사각 포토맵과 같은 특정 뷰를 위한 개관 이미지의 상세한 하위 부분을 캡쳐하기 위해 케스케이드 방식으로 구성될 수 있다. 하나의 상세용 카메라는 요구되는 측량을 위해 충분한 해상도로 하위 부분을 캡쳐하기에 충분한 해상도를 갖지 않을 수 있기 때문에, 특정 뷰를 위한 상세용 카메라의 그룹은 요구되는 원경의 더 넓은 구획을 캡쳐하도록 스트립에 구성될 수 있다. 도 7a 및 도 7b는 본 명세서에서의 혁신과 관련된 특정 양태에 부합하는 추가적인 예시적 개관 이미지 표시 및 상세 이미지 표시를 도시한 다이어그램이다. 도 7a는, 5 대의 카메라[예컨대, 이미지(730, 730A-E)]가 상세한 수직 뷰를 제공하고, 4 대의 카메라[예컨대, 이미지(740) 참고]가 교호하는 비행 경로로부터 상세한 좌측 사각 뷰 및 우측 사각 뷰를 제공하며, 3 대의 카메라[예컨대, 이미지(750, 750A-C)]가 교호하는 비행 경로로부터의 전방 뷰 및 후방 뷰를 제공하는 것인, 상세용 카메라의 3개의 케스케이드형 그룹을 도시한 것이다. 도 7b는, 교호하는 방향으로 비행 경로를 비행하여, 예컨대 2개 그룹의 사각용 카메라로부터 4개의 사각 뷰를 획득함으로써 다수의 사각 뷰를 제공하는 추가적인 실시예를 도시한 것이다.

도 7a의 표시내용은 또한 다수의 개관용 카메라(710, 720)가 사용되고 각각의 카메라는 상이한 자세로 배향되는 것인 다른 특징을 도시한 것이다. 이러한 예시적인 특징은 사진들 사이의 중첩량을 현저하게 증가시키며, 이는 여러 개의 비행 경로일 수 있는 이미지들 사이의 중첩부가 떨어져 있도록 해준다. 이에 의해, 특징부 매칭 솔루션의 잉여분 및 강건도는 이미지들 사이에서 현저하게 증가될 수 있다. 또한, 다수의 개관용 카메라를 상이한 자세와 조합하는 것은, 500 장 이상의 사진에서 동일한 지상 포인트를 관측하고 측정할 수 있도록 한다. 유리하게는, 이는 30 %/80 % 중첩인 기존의 방법과 비교되며, 이로써 평균 5장의 사진에 지상 포인트가 캡쳐되는 결과를 얻는다.

도 6b 및 도 7b로 돌아가면, 이들 도면은 이미지들 사이의 중첩량을 도시한 것이다. 이때, 이들 2가지 실시예에서와 같은 50 %/95 %까지의 중첩량은 도 8의 중첩량과 비교되며, 이는 종래 기술에 의해 보통 사용되는 바와 같은 30/80 중첩을 나타낸다. 이들 도면은 각각 측량 중에 촬영된 순서로 이미지들 또는 이미지의 그룹을 도시한 것이며, 측량을 위한 이전 비행 경로 및 다음 비행 경로에서의 이웃한 이미지 또는 이미지 그룹을 도시한 것이다. 다량의 잉여분으로 인해, 번들 조정은 개관용 카메라를 위한 서브 픽셀(sub-pixel) 정확도까지 사진 내부표정 및 외부표정을 정확하게 미세조정할 수 있다.

도 7a는, 내부표정 및 외부표정을 캡쳐하기 위해 2대의 개관용 카메라(710, 720)를 이용하고 개관용 천저 상세 뷰 및 2개의 사각 상세 뷰를 캡쳐하기 위해 상세용 카메라의 3개의 케스케이드 그룹(730, 740 및 750)을 이용하는 것과 같은, 본 발명의 다른 예시적인 특징을 도시한 것이다. 항공기 측량이 각각의 비행 경로에 대해 교호하는 방향으로 이루어지면, 이때 2개의 교호하는 방향의 사각 뷰는, 개관용 상세 뷰 이외에도 총 4개의 사각 상세 뷰가 캡쳐된다. 실제로, 특정 측량 미션 요건에 따라 카메라 시스템을 구성하는 능력은, 동시에 다양한 관찰 각도로부터 상세 포토맵의 동시 캡쳐를 가능하게 한다. 도 7a는, 예컨대, 다수의 케스케이드형 카메라 그룹 및 대안적인 비행 경로의 사용을 조합하여 상세한 오버헤드 포토맵 및 4개의 상세한 사각 포토맵을 형성하도록 해준다.

상세용 카메라의 스트립을 어레이 또는 그룹으로 배치하는 것은 카메라 시스템에 실질적으로 높은 메가픽셀 카운트를 제공한다. 도 7a에 부합하는 예시적인 시스템과 관련하여, 예컨대 하나의 실시예는, 각각 21 메가픽셀의 35 mm D-SLR 카메라인 14 대의 카메라를 이용하고, 이로부터 크기 면에서 수 기가픽셀의 유효 카메라 시스템 해상도를 얻는다. 이러한 예시적인 실시예에 있어서, 하나의 개관용 카메라(710)는 후방 사각 오버헤드 뷰를 제공하도록 다른 개관용 카메라(720)에 연결되는 천저 오버헤드 뷰를 제공한다. 복수의 상세용 카메라(730)로 된 하나의 케스케이드 그룹은 제1 개관용 카메라(710) 내에서 기준이 되는 상세한 천저 측량 이미지를 제공할 수 있다. 복수의 상세용 카메라(750)로 된 하나의 케스케이드 그룹은 트랙을 따라 개관용 카메라(720) 내에서 기준이 되는 상세한 사각 측량 이미지를 제공한다. 복수의 상세용 카메라(740)로 된 다른 케스케이드 그룹은 강건한 카메라 시스템 본체를 이용하여 기준이 되고/되거나 도 7b에 도시된 바와 같이 이웃한 측량 비행 경로로부터의 개관용 카메라 이미지를 이용하여 기준이 되는, 상세한 사각 측량 이미지를 트랙을 가로질러 제공한다.

도 8a 및 도 8b는 기존 시스템의 일반적인 중첩 조건을 나타내는 이미지 표시를 도시한 다이어그램이다. 도 8a 및 도 8b는 기존의 대형 포맷 카메라 구조의 전형을 도시한 것이며, 이때 810은 단일 이미지에 대한 지상의 전체 사진 적용범위이고, 820은 보통 30 %/80 % 중첩을 이용하여 관측이 이루어질 때 이 사진에 대해 특정한 부분을 나타낸다. 사진의 상기 특정한 부분은 전체 사진 영역 중 단지 작은 비율이며 이에 따라 나머지 사진 영역은 최종 포토맵 요건의 관점에서 잉여분이라는 것을 알 수 있다.

상세용 카메라에 의해 캡쳐되는 사진들 사이의 중첩 최소화와 관련된 본 발명의 특징은, 결과적인 포토맵에서 이미지의 이용을 극대화하는 것과 같은 장점을 갖는다. 이는 더욱 높은 고도에서 보다 적은 시간에 측량을 행하도록 해준다. 더욱 높은 고도로 항공 측량을 행하는 것은, 분주한 도시 지역에서의 항공 교통량 제어의 영향을 줄이며, 일반적으로 보다 원활한 비행 조건을 제공하고, 파일럿/조작자의 작업 부하를 낮춘다. 보다 적은 시간의 항공 측량은 측량을 위한 작업 비용을 줄이며, 보다 장기간의 맑은 날씨를 기다리기보다는 날씨가 개자마자 측량이 가능하도록 해준다. 이에 따라, 전술한 내용에 부합하는 혁신은 또한 악천후에도 불구하고 측량을 캡쳐할 가능성을 크게 증가시킬 수 있다.

또한, 개관용 카메라에 의해 캡쳐된 사진들 사이의 중첩량을 크게 하는 본 명세서에서의 혁신의 양태는, 기존의 번들 조정 자기 보정 기법을 이용하여 "자기 보정", 또는 내부표정 렌즈 및 센서 특성의 정확한 모델링을 가능하게 한다. 예를 들면, 케스케이드형 상세용 카메라에 의해 캡쳐된 이미지는 이후에 개관용 사진에 맵핑되기 때문에, 이러한 자기 보정 모델링은 상세용 카메라에 대해서 뿐만 아니라 개관용 카메라에 대해서도 행해질 수 있다. 본 명세서에서의 혁신은 정확한 자기 보정을 가능하게 하기 때문에, 훨씬 더 고가인 산업용 등급의 렌즈를 사용하도록 요구하는 대신 저가의 COTS 전문가급 렌즈를 전술한 카메라 시스템에서 사용할 수 있다.

본 명세서에서의 혁신의 양태는 또한 IMU, D-GPS, 안정화된 플랫폼, 또는 다른 복잡하거나 고가인 보조 시스템의 사용을 가능하게 하며, 이는 카메라 시스템에 대한 자본 비용 및 작업 비용을 줄여주고, 전체적인 복잡도를 줄일 수 있다. 본 명세서에서의 혁신의 또 다른 장점은, 고가의 D-GPS, 안정화 시스템, 또는 IMU 보조 서브시스템을 필요로 하지 않으면서, 계산되는 카메라 위치 및 자세의 정확도를 높이도록 해준다는 것이다.

도 6a에서의 상세 이미지(610)의 스트립과 관련하여 알 수 있는 바와 같이, 본 명세서에서의 혁신은 또한 매우 넓지만 매우 좁은 상세용 카메라의 그룹에 대한 뷰 영역의 사상과 관련된다. 카메라 센서 플랫폼이 뷰 영역의 좁은 외형의 방향으로 충분히 신속하게 피치를 행하면, 지상의 상세 뷰를 놓칠 수도 있다. 이러한 일이 발생할 가능성을 낮추더라도, 본 명세서에서의 시스템 및 방법은 더 높은 고도에서(보통 훨씬 더 원활한 고도에서) 실시될 수 있기 때문에, 이러한 혁신은 또한 피치의 급격한 변화를 탐지하기 위해 저가의 MEMS(Micro-Electro-Mechanical-Systems) 가속도계의 사용을 포함할 수 있다. MEMS 가속도계는, 시간의 경과에 따라 표류하기 때문에 다수의 IMU 측정에는 적절하지 않지만 매우 저렴하다(이러한 가속계는 에어백에서 사용됨). 그러나, 플랫폼 또는 항공기 가속, 급격한 피치 등과 함께 그리고 관련된 이미지 캡쳐 장치와 함께 MEMS를 실시하면, 현재 설명한 시스템 및 방법에 특별한 장점을 부여하게 된다. 본 명세서에서의 혁신은, 급격한 단기 피치, 요 또는 롤 변화를 측정하기 위해, 그리고 이러한 정보를 이용하여 급격한 변화가 일어나는 시간 동안 촬영된 사진 및 셔터 이벤트의 수를 증가시킴으로써 심지어 센서 플랫폼 자세가 급격하게 변하는 동안에도 좁은 영역의 뷰를 갖는 상세용 카메라가 여전히 요구되는 지상 영역 모두를 담당하도록 보장하기 위해, MEMS 가속도계를 사용하는 것을 포함한다.

마지막으로, DEM(Digital Elevation Models)은 사진측량 번들 조정 프로세스로 인해 공통적으로 수반되는 것이다. DEM은 홍수 및 화재 모델링과 같은 용례에 대해 당연히 유용하며, ER Mapper[Nixon, Earth Resource Mapping, www.ermapper.com]와 같은 용례에서 제공될 때 보통 종래 기술의 방법을 사용하여 직교보정(ortho-rectification)된 포토맵을 형성하기 위해 또한 요구된다. DEM의 전체적인 정확도는 DEM 자체를 위한 측정의 밀도보다 일반적으로 훨씬 더 중요하다. 직교보정은, 사진의 이미지가 보정되는 해상도보다 1/10 또는 그보다 낮은 해상도인 DEM을 일반적으로 이용한다. 본 명세서에서의 혁신의 양태는 개관용 카메라에 의해 캡쳐된 이미지들 사이의 고도의 중첩을 제공한다. 단일 지상 포인트는 기존의 카메라 시스템에서 가능한 것보다 많은 사진에서 여러 등급의 크기로 보통 관찰될 수 있다. 이에 따라, 본 명세서에서의 혁신에 의해 제공되는 지상 포인트의 관찰의 잉여분은 또한 강건하고 정확한 DEM의 실시를 가능하게 한다.

본 설명에 있어서, 구성요소, 모듈 및 기능 유닛이라는 용어는, 다양한 방식으로 실시될 수 있는 임의의 유형의 논리 프로세스 또는 기능 프로세스 혹은 블록을 지칭할 수 있다. 예를 들면, 다양한 블록의 기능은 임의의 다른 개수의 모듈로 서로 조합될 수 있다. 각각의 모듈은, 본 명세서에서의 혁신의 기능을 실시하기 위해 프로세스 유닛에 의해 판독되는 유형(有形)의 메모리[예컨대, RAM(Random Access Memory), ROM(Read Only Memory), CD-ROM 메모리, 하드 디스크 드라이브] 상에 저장된 소프트웨어 프로그램으로서 실시될 수 있다. 또는, 모듈은 전송 캐리어 웨이브를 통해 그래픽 처리용 하드웨어로 또는 범용 컴퓨터로 전송되는 프로그램 명령을 포함할 수 있다. 또한, 모듈은 본 명세서의 혁신에 의해 포함되는 기능을 실시하는 하드웨어 논리 회로로서 실시될 수 있다. 마지막으로, 모듈은, 요구되는 수준의 성능 및 비용을 제공하는 특수 목적 명령(SIMD 명령), 필드 프로그래밍 가능한 논리 어레이 또는 이들의 임의의 조합을 이용하여 실시될 수 있다.

본 명세서에 개시된 바와 같이, 본 발명의 실시예 및 특징은 컴퓨터 하드웨어, 소프트웨어 및/또는 펌웨어를 통해 실시될 수 있다. 예를 들면, 본 명세서에 개시된 시스템 및 방법은, 예컨대, 데이터베이스, 디지털 전자 회로, 컴퓨터 판독 가능한 매체, 펌웨어, 소프트웨어 또는 이들 요소의 조합을 또한 포함할 수 있는 컴퓨터와 같은 데이터 프로세서를 포함하는 다양한 형태로 구현될 수 있다. 또한, 개시된 실시예의 일부는, 하드웨어, 소프트웨어 및/또는 펌웨어의 임의의 조합으로 실시될 수 있는 본 명세서에서의 혁신에 부합하는 소프트웨어, 시스템 및 방법과 같은 구성요소를 설명한다. 더욱이, 본 명세서에서의 혁신의 앞서 주목한 특징 및 다른 양태와 원리는 다양한 환경에서 실시될 수 있다. 이러한 환경 및 관련 용례는 본 발명에 따른 다양한 프로세스 및 작업을 실시하기 위해 특수하게 구성될 수 있거나, 또는 필요한 기능성을 제공하기 위해 코드에 의해 선택적으로 활성화되거나 재구성되는 범용 컴퓨터 또는 연산 플랫폼을 포함할 수 있다. 본 명세서에 개시된 프로세스는 원래 임의의 특정 컴퓨터, 네트워크, 아키텍쳐, 환경 또는 다른 장치와 관련된 것이 아니며, 하드웨어, 소프트웨어 및/또는 펌웨어의 적절한 조합에 의해 실시될 수 있다. 예를 들면, 다양한 범용 머신이 본 발명의 교시에 따라 작성된 프로그램과 함께 사용될 수 있거나, 또는 요구되는 방법 및 기법을 행하기 위해 특수화된 장치 또는 시스템을 구성하는 것이 더욱 편리할 수 있다.

본 명세서에서 설명된 방법 및 시스템의 양태는, FPGA(Field Programmable Gate Arrays), PAL(Programmable Array Logic) 디바이스, 전자적으로 프로그램 가능한 논리 디바이스 및 메모리 디바이스 그리고 표준 셀 기반 디바이스뿐만 아니라 용도 맞춤형 집적 회로와 같은 프로그램 가능한 논리 디바이스(PLD; Programmable Logic Device)를 비롯한 다양한 임의의 회로로 프로그래밍된 기능으로서 실시될 수 있다. 실시되는 양태의 일부 다른 가능성은, 메모리 디바이스, 메모리(EEPROM과 같음)를 갖춘 마이크로컨트롤러, 내장형 마이크로프로세서, 펌웨어, 소프트웨어 등을 포함한다. 또한, 이들 양태는 소프트웨어 기반의 회로 에뮬레이션 디바이스, (순차적 및 조합적) 이산 논리 디바이스, 맞춤형 디바이스, 퍼지(신경) 논리 디바이스, 양자 디바이스, 및 이상의 디바이스 유형 중 임의의 디바이스의 혼합형 디바이스를 구비하는 마이크로프로세서에서 구현될 수 있다. 기초가 되는 디바이스 기술은 다양한 구성요소 유형, 예컨대 CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor)와 같은 MOSFET(Metal-Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor) 기술, ECL(Emitter-Coupled Logic)와 같은 양극(bipolar) 기술, 폴리머 기술(예컨대, 실리콘 결합형 폴리머 및 금속 결합형 폴리머-금속 구조), 혼합된 아날로그 및 디지털 기술 등에서 제공될 수 있다.

본 명세서에 개시된 다양한 기능은, 한정하는 것은 아니지만 예로서 그 거동, 레지스터 전달, 논리 구성요소 및/또는 다른 특징 면에서, 본 명세서에 기술된 기능성, 특징 및/또는 양태를 하나 이상의 프로세서가 실행하고/실행하거나 다른 방식으로 실시하게 하도록 되어 있는 명령을 포함하는, 컴퓨터 판독 가능한/실행 가능한 명령을 포함하는, 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능한 매체를 통하는 것과 같이, 다양한 기기 판독 가능한 매체 또는 컴퓨터 판독 가능한 매체에서 구현되는 데이터 및/또는 명령으로서 및/또는 하드웨어, 펌웨어의 임의의 수의 조합을 이용하여 설명될 수 있다는 것을 또한 주목해야 한다. 포맷이 적용된 이러한 데이터 및/또는 명령이 구현될 수 있는 컴퓨터 판독 가능한 매체는, 한정하는 것은 아니지만 다양한 형태의 비휘발성 저장 매체(예컨대 광학 저장 매체, 자기 저장 매체, 또는 반도체 저장 매체)와, 무선 신호 매체, 광학 신호 매체 또는 유선 신호 매체 혹은 이들의 임의의 조합을 통해 전술한 포맷이 적용된 데이터 및/또는 명령을 전송하는 데 사용될 수 있는 캐리어 웨이브를 포함한다. 캐리어 웨이브에 의한, 전술한 포맷이 적용된 데이터 및/또는 명령의 전달의 예는, 한정하는 것은 아니지만 하나 이상의 데이터 전송 프로토콜(예컨대, HTTP, FTP, SMTP 등)을 매개로 한 인터넷 및/또는 다른 컴퓨터 네트워크를 통한 전송(업로드, 다운로드, 이메일 등)을 포함한다.

상세한 설명 및 청구범위 전반에 걸쳐 내용상 명시적으로 달리 설명되지 않은 경우, "포함한다", "포함하는" 등의 단어는 한정적이거나 총망라하는 방식과는 달리 포괄적인 개념으로, 다시 말해서 "한정하는 것은 아니지만 포함한다"의 개념으로 해석되어야만 한다. 단수 또는 복수를 이용하는 단어는 각각 복수 또는 단수를 또한 포함한다. 추가적으로, 단어 "본 명세서에서", "이하에", "이상의", "아래에" 및 이와 유사한 단어는 본 출원을 전체적으로 지칭하며, 본 출원의 임의의 특정 부분을 지칭하는 것이 아니다. 2개 이상의 대상을 참고로 나열할 때 단어 "또는"을 사용하면, 이 단어는 이하의 단어 해석 모두, 즉 나열된 대상 중 임의의 대상, 나열된 모든 대상 및 나열된 대상의 임의의 조합을 포괄한다.

전술한 설명은, 첨부된 청구항의 범위에 의해 한정되는 본 발명의 범위를 예시하려는 의도이며 한정하려는 의도가 아니라는 것을 이해해야 한다. 다른 실시예는 이하의 청구항의 범위에 속한다.

100 : 이미지 캡쳐 시스템
110 : 제1 시스템
112 : 개관 이미지
114 : 개관 축선
120 : 제2 시스템
122, 124, 126 : 상세 이미지
130 : 상세 축선
210A : 제1 이미지 캡쳐 장치
220A : 제2 이미지 캡쳐 장치

Claims

하나 이상의 이동 플랫폼으로부터 이미지를 캡쳐하는 방법으로서,
a. 개관 이미지 스트립을 캡쳐하는 것으로서, 상기 개관 이미지 스트립은 개관 이미지 축선을 따라 배향되고 상기 개관 이미지는 개괄적인 영역을 나타내며,
상기 개관 이미지는, 상기 개관 이미지 축선에 따른 또는 상기 개관 이미지 축선에 평행한 스트립 내에서 이웃하는 개관 이미지 간에 또는 상기 개관 이미지 축선에 따른 또는 상기 개관 이미지 축선에 대해 평행한 복수의 개관 이미지 스트립의 각 스트립 내에서 이웃하는 개관 이미지 간에 94% 내지 99%의 전방 중첩을 나타내는 것인 개관 이미지 스트립을 캡쳐하는 것; 및
b. 상세 이미지 스트립을 캡쳐하는 것으로서, 상기 상세 이미지 스트립은 상세 이미지 축선을 따라 배향되고 상기 상세 이미지는
i. 개괄적인 영역의 서브셋(subset)인 세부적인 영역; 및
ii. 개관 이미지의 대응하는 부분의 해상도보다 높은 해상도를 가지고 상세 포토맵을 형성하도록 캡쳐되는 세부적인 영역
을 나타내고,
상기 상세 이미지는, 상기 상세 이미지 축선에 따른 또는 상기 상세 이미지 축선에 평행한 상세 이미지 스트립 내에서 이웃하는 상세 이미지 간에 또는 상기 상세 이미지 축선에 따른 또는 상기 상세 이미지 축선에 대해 평행한 복수의 상세 이미지 스트립 내의 각 스트립 내에서 이웃하는 상세 이미지 간에 0% 내지 10%의 전방 중첩을 나타내는 것인 상세 이미지 스트립을 캡쳐하는 것을 포함하고,
상기 방법은, 캡쳐된 개관 이미지, 상세 이미지 또는 양자 모두 사이에서 결정되는, 공간 정보, 위치 정보 또는 양자 모두에 따라 이미지 캡쳐 장치의 내부 표정(interior orientation) 및 외부 표정(exterior orientation)을 계산하는 것을 더 포함하는 이미지 캡쳐 방법.
제1항에 있어서, 적어도 10 cm의 지면 픽셀 해상도(ground-pixel resolution)를 갖는 상기 상세 이미지를 캡쳐하는 것을 포함하는 이미지 캡쳐 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 번들 조정(bundle adjustment)을 용이하게 하기 위하여 중첩하는 개관 이미지 분량에서 공통 지면 포인트를 캡쳐하는 것을 포함하는 이미지 캡쳐 방법.
제3항에 있어서, 30 내지 500 개의 개관 이미지에서 공통 지면 포인트를 캡쳐하는 것을 포함하는 이미지 캡쳐 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 개관 이미지 축선을 따르거나 또는 상기 개관 이미지 축선에 평행하고 이웃하는 개관 이미지 스트립 사이에서 상기 개관 이미지 축선에 대해 횡방향으로 45% 내지 65% 중첩을 나타내는 개관 이미지 스트립을 캡쳐하는 것을 포함하는 이미지 캡쳐 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 상세 이미지 축선을 따르거나 또는 상기 상세 이미지 축선에 평행하고 이웃하는 상세 이미지 스트립 사이에서 상기 상세 이미지 축선에 대해 횡방향으로 0 % 내지 10 %의 중첩을 나타내는 상세 이미지 스트립을 캡쳐하는 것을 포함하는 이미지 캡쳐 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 상세 이미지 축선 또는 상기 개관 이미지축선은 플랫폼의 이동 방향에 대응하는 것인 이미지 캡쳐 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 개관 이미지 그리고 상세 이미지 사이의 공간 관계 및 위치 관계 중 어느 하나 또는 양자 모두에 관한 데이터를 이용하여,
a. 이미지를 획득하기 위한 이미지 캡쳐 장치,
b. 이미지를 획득하기 위한 이미지 캡쳐 장치의 어레이, 및
c. 전체로서의 이미지 캡쳐 시스템
중 하나 이상의 표정(orientation)을 조정하는 것
을 더 포함하는 이미지 캡쳐 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,
하나 이상의 사각 뷰(oblique views), 하나 이상의 천저 뷰(nadir views), 또는 양자 모두를 포함하는, 다수의 다양한 뷰에 대한 이미지를 캡쳐하는 것
을 더 포함하는 이미지 캡쳐 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 이미지 캡쳐 방법은 상세 시스템에 의해 상세 이미지를 캡쳐하는 것을 포함하며, 상기 상세 시스템은,
a. 천저 뷰 상세 이미지를 캡쳐하는 제1 서브 어레이,
b. 제1 사각 뷰 상세 이미지를 캡쳐하는 제2 서브 어레이, 및
c. 제2 사각 뷰 상세 이미지를 캡쳐하는 제3 서브 어레이
를 포함하는 것인 이미지 캡쳐 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,
a. MEMS 가속도계를 통해 문턱값을 초과하는 개관 시스템 또는 상세 시스템의 운동을 탐지하는 것, 그리고
b. 탐지된 운동에 따라 이미지 캡쳐의 속도를 증가시키는 것
을 더 포함하는 이미지 캡쳐 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 개관 이미지 및 상세 이미지를 캡쳐하기 위해 사용되는 이미지 캡쳐 시스템에서 복수의 이미지 캡쳐 장치 중 모든 이미지 캡쳐 장치는, 이미지들의 세트를 캡쳐하기 위해 서로 100 밀리초 내로 트리거(trigger)되는 셔터를 구비하는 것인 이미지 캡쳐 방법.
가동 이미지 캡쳐 시스템으로서,
a. 개관 축선을 따라 서로 관련되며 개괄적인 영역을 나타내는 개관 이미지를 캡쳐하도록 구성되는 하나 이상의 개관 이미지 캡쳐 장치를 포함하는 개관 시스템; 및
b. 상세 축선을 따라 서로 관련되며 개관 이미지 영역 내의 세부적인 영역을 나타내는 상세 이미지를 캡쳐하도록 구성되는 복수의 상세 이미지 캡쳐 장치를 포함하는 상세 시스템
을 포함하며,
상기 개관 이미지 캡쳐 장치 및 상세 이미지 캡쳐 장치는, 개관 이미지 및 상세 이미지의 분석으로부터 내부표정 정보 및 외부표정 정보가 결정될 수 있도록 구성 또는 위치 설정되고,
복수의 상세 이미지 캡쳐 장치는,
c. 각 상세 이미지 스트립이 이웃하는 상세 이미지 스트립과 중첩하도록 배치되고 각 스트립이 상기 상세 이미지 축선을 따라 또는 상세 이미지 축선에 평행하게 배향되는 상세 이미지 스트립을 캡쳐하도록 구성되고; 및
d. 개관 이미지의 대응하는 부분보다 높은 해상도를 가지도록 구성되며,
상기 상세 이미지 캡쳐 장치는 각각의 상세 이미지 스트립 내에서 이웃하는 상세 이미지 사이에서 0 % 내지 10 %의 전방 중첩이 존재하도록 상세 이미지 스트립을 캡쳐하도록 구성되고,
상기 개관 이미지 캡쳐 장치는 각각의 개관 이미지 스트립 내에서 이웃하는 개관 이미지 사이에서 94 % 내지 99 %의 전방 중첩을 나타내는 개관 이미지 스트립을 개관 이미지 축선을 따라 캡쳐하도록 구성되는 것인 가동 이미지 캡쳐 시스템.
제13항에 있어서, 상기 상세 이미지는, 적어도 10 cm의 지면 픽셀 해상도로 캡쳐되는 것인 가동 이미지 캡쳐 시스템.
제13항 또는 제14항에 있어서, 상기 이미지 캡쳐 장치는 카메라인 것인 가동 이미지 캡쳐 시스템.
제13항 또는 제14항에 있어서, 상기 이미지 캡쳐 장치는 규격품(off-the-shelf)인 디지털 카메라이며, 이 디지털 카메라는 각각 수리, 교체 또는 업그레이드를 위해 제거 가능하도록 장착되는 것인 가동 이미지 캡쳐 시스템.
제13항에 있어서, 상기 이미지 캡쳐 장치는 이웃하는 개관 이미지 사이에서 98 % 내지 99 %의 전방 중첩을 갖는 개관 이미지를 캡쳐하도록 구성되는 것인 가동 이미지 캡쳐 시스템.
제13항 또는 제14항에 있어서, 상기 개관 시스템 및 상세 시스템은 이동 플랫폼 상에 장착되도록 되어 있는 하나 이상의 구조 상에 장착되는 것인 가동 이미지 캡쳐 시스템.
제13항 또는 제14항에 있어서, 하나 이상의 사각 뷰, 하나 이상의 천저 뷰, 또는 양자 모두를 포함하는, 다수의 다양한 뷰에 대응하는 이미지들을 캡쳐하도록 구성되는 것인 가동 이미지 캡쳐 시스템.
제13항 또는 제14항에 있어서, 상기 상세 시스템은,
a. 천저 뷰 상세 이미지를 캡쳐하기 위한, 상세 이미지 캡쳐 장치의 제1 서브 어레이,
b. 제1 사각 뷰 상세 이미지를 캡쳐하기 위한, 상세 이미지 캡쳐 장치의 제2 서브 어레이, 및
c. 제2 사각 뷰 상세 이미지를 캡쳐하기 위한, 상세 이미지 캡쳐 장치의 제3 서브 어레이
를 포함하는 것인 가동 이미지 캡쳐 시스템.
제13항 또는 제14항에 있어서,
a. 이미지 캡쳐 장치로부터의 이미지 데이터를 압축하는, 각각의 이미지 캡쳐 장치 내의 처리용 구성요소, 및
b. 이미지 캡쳐 장치에 대한 압축된 이미지 데이터를 저장하도록 구성되는, 각각의 이미지 캡쳐 장치 내의 솔리드 스테이트 데이터 저장소(solid state data store)
를 더 포함하는 가동 이미지 캡쳐 시스템.
제13항 또는 제14항에 있어서, 상기 개관 이미지 캡쳐 장치 및 상세 이미지 캡쳐 장치는, 번들 조정을 용이하게 하기 위해 개관 이미지 및 상세 이미지 사이의 중첩을 나타내는 개관 이미지 및 상세 이미지를 캡쳐하도록 구성 또는 배치되는 것인 가동 이미지 캡쳐 시스템.
제13항 또는 제14항에 있어서, 개관 이미지 캡쳐 시스템 및 상세 이미지 캡쳐 시스템은, 소형 항공기 또는 UAV 항공기에 장착되는, 하나 이상의 외부 장착 가능한 구조 내에 또는 이 구조 상에 고정되는 것인 가동 이미지 캡쳐 시스템.
제13항 또는 제14항에 있어서, 개관 이미지 캡쳐 시스템 및 상세 이미지 캡쳐 시스템 중 어느 하나 또는 양자 모두는, 각각의 이미지 캡쳐 장치가 다른 이미지 캡쳐 장치와 상호 교환 가능할 수 있도록 하기 위해 제거 가능한 장착 시스템을 포함하는 것인 가동 이미지 캡쳐 시스템.
제13항 또는 제14항에 있어서, 상세 이미지 캡쳐 시스템은 소형 항공기 또는 UAV 항공기에 배치되며, 상세 이미지 캡쳐 장치는 항공기의 비행 경로에 대응하는 스트립에서 상세 이미지를 캡쳐하는 것인 가동 이미지 캡쳐 시스템.
제13항 또는 제14항에 있어서, 다수의 개관 이미지 캡쳐 장치는 개관 이미지 캡쳐 장치에 의해 촬영되는 다수의 이미지 내에 포함되는 지면 특징 관찰물(ground feature observations)의 갯수를 증가시키도록 다양한 자세로 배치되어, 사진 측량 상의 번들 조정 해법을 위한 증가된 데이터를 제공하는 것인 가동 이미지 캡쳐 시스템.
제13항 또는 제14항에 있어서, 상세 이미지 캡쳐 시스템은 개관 이미지 내의 영역의 스트립 형상의 하위 부분을 캡쳐하기 위해 3 내지 15 대의 상세 이미지 캡쳐 장치를 포함하는 것인 가동 이미지 캡쳐 시스템.
항공 관측 또는 우주 관측(space-borne surveying)을 통해 이미지를 캡쳐하는 시스템으로서,
a. 개관 시스템으로서, 하나 이상의 이미지 캡쳐 장치의 내부 표정 및 외부 표정을 계산하도록 개관 데이터를 제공하는 개관 이미지를 캡쳐하도록 구성되는하나 이상의 개관 이미지 캡쳐 장치를 포함하고, 상기 개관 이미지는, 개관 이미지 축선을 따른 또는 개관 이미지 축선에 평행한 스트립 내에 배치되고, 상기 개관 이미지는 각 스트립 내에서 이웃하는 개관 이미지 사이에서 94% 내지 99%의 전방 중첩을 나타내는 것인 개관 시스템; 및
b. 상세 시스템으로서, 이웃하는 상세 이미지 사이에서 0% 내지 10%의 중첩을 나타내는 상세 이미지들을 캡쳐하도록 구성되는 복수의 상세 이미지 캡쳐 장치를 포함하는 상세 시스템
을 포함하며,
개관 시스템의 하나 이상의 이미지 캡쳐 장치는, 이 이미지 캡쳐 장치의 내부표정 정보 및 외부표정 정보가 개관 이미지 및 상세 이미지로부터 유래되는 뷰(view) 정보의 상호관련 영역으로부터 결정될 수 있도록 하기 위해 상세 시스템에 있는 이미지 캡쳐 장치에 대해 위치 설정되는 것인 시스템.
제28항에 있어서, 이미지 신호 또는 다른 이미지 캡쳐 장치 이벤트 혹은 상태 신호 데이터를 멀리 있는 처리 장치에 전송하기 위해 어떠한 요건 없이 항공 플랫폼 또는 우주 플랫폼에 탑재되어 이미지 캡쳐가 가능하도록 처리용 구성요소 및 데이터 저장소가 구성되는 것인 시스템.
이미지 캡쳐 시스템으로서,
시구간 내의 제1 순간에 개괄적인 영역의 적어도 하나의 개관 이미지를 캡쳐하도록 구성되는 제1 이미지 처리 장치를 포함하는 제1 이미지 캡쳐 서브시스템, 및
시구간 내의 제1 순간과 동시에 개괄적인 영역의 적어도 일부의 적어도 하나의 상세 이미지를 캡쳐하도록 구성되는 제2 이미지 처리 장치를 포함하는 제2 이미지 캡쳐 서브시스템으로서, 상기 적어도 하나의 상세 이미지는 적어도 하나의 개관 이미지의 대응하는 부분보다 높은 해상도를 나타내는 것인 제2 이미지 캡쳐 서브시스템
을 포함하며, 상기 제1 이미지 캡쳐 서브시스템 및 제2 이미지 캡쳐 서브시스템은, 복수의 개관 이미지가 이들 복수의 개관 이미지 사이에서 개관 잉여분(overview redundancy)의 이미지 요소가 나타나게 중첩되도록 그리고 복수의 상세 이미지가 이들 복수의 상세 이미지 사이에서 상세 잉여분(detail redundancy)의 이미지 요소가 나타나게 중첩되도록 구성되고,
알려진 번들 조정 기법을 이용하여, 제1 이미지 캡쳐 서브시스템은 제2 이미지 캡쳐 서브시스템에서의 중첩에 비해 상대적으로 큰 중첩을 나타내는 사진을 캡쳐하여 카메라 시스템의 내부표정 및 외부표정의 계산이 용이하도록 돕는 반면, 제2 이미지 캡쳐 서브시스템은 상대적으로 작은 중첩을 나타내는 이미지를 캡쳐하여 내부표정 및 외부표정의 개선을 돕도록 구성되고, 이에 따라 상세 포토맵의 생성에 필요한 데이터를 제공하는 것인 이미지 캡쳐 시스템.
제30항에 있어서, 복수의 이미지 처리 장치는 복수의 개관 이미지를 캡쳐하도록 이웃하는 방식으로 배치되는 것인 이미지 캡쳐 시스템.
제30항에 있어서, 상기 제1 이미지 캡쳐 서브시스템 및 제2 이미지 캡쳐 서브시스템은 서로 근접하게 위치하는 것인 이미지 캡쳐 시스템.
제30항에 있어서, 상기 잉여분은 다수의 이미지에서 이미지 요소들이 나타나는 정도를 나타내는 것인 이미지 캡쳐 시스템.
이미지 캡쳐 시스템으로서,
시구간 내의 제1 순간에 제1 지면 해상도로 개괄적인 영역의 적어도 하나의 개관 이미지를 캡쳐하도록 구성되는 제1 이미지 처리 장치를 포함하는 제1 이미지 캡쳐 서브시스템, 및
시구간 내의 제1 순간과 동시에 개괄적인 영역의 적어도 일부의 적어도 하나의 상세 이미지를 캡쳐하도록 구성되는 제2 이미지 처리 장치를 포함하는 제2 이미지 캡쳐 서브시스템
을 포함하며, 적어도 하나의 상세 이미지는 제1 지면 해상도보다 높은 제2 지면 해상도를 갖고,
알려진 번들 조정 기법을 이용하여, 제1 이미지 캡쳐 서브시스템은 제2 이미지 캡쳐 서브시스템에서의 중첩에 비해 상대적으로 큰 중첩을 나타내는 사진을 캡쳐하여 카메라 시스템의 내부표정 및 외부표정의 계산이 용이하도록 돕는 반면, 제2 이미지 캡쳐 서브시스템은 상대적으로 작은 중첩을 나타내는 이미지를 캡쳐하여 내부표정 및 외부표정의 개선을 돕도록 구성되고, 이에 따라 상세 포토맵의 생성에 필요한 데이터를 제공하는 것인 이미지 캡쳐 시스템.
제34항에 있어서, 제1 이미지 캡쳐 서브시스템 및 제2 이미지 캡쳐 서브시스템은, 복수의 개관 이미지가 이들 복수의 개관 이미지 중에서 잉여분의 이미지 요소를 형성하도록 그리고 복수의 상세 이미지가 이들 복수의 상세 이미지 중에서 잉여분의 이미지 요소를 형성하도록 구성되는 것인 이미지 캡쳐 시스템.
제34항에 있어서, 제1 이미지 캡쳐 서브시스템은, 하나 이상의 개괄적인 영역의 복수의 개관 이미지를 캡쳐하도록 구성되는 복수의 이미지 처리 장치를 포함하는 것인 이미지 캡쳐 시스템.
제36항에 있어서, 복수의 이미지 처리 장치는 동시에 복수의 개관 이미지를 캡쳐하도록 구성되는 것인 이미지 캡쳐 시스템.
제36항에 있어서, 복수의 이미지 처리 장치는 복수의 개관 이미지를 캡쳐하도록 이웃하는 방식으로 배치되는 것인 이미지 캡쳐 시스템.
제36항에 있어서, 복수의 제1 이미지 처리 장치는 복수의 개관 이미지를 캡쳐하도록 케스케이드 방식으로 배치되는 것인 이미지 캡쳐 시스템.
제34항에 있어서, 제2 이미지 캡쳐 서브시스템은, 하나 이상의 세부적인 영역의 복수의 상세 이미지를 캡쳐하도록 구성되는 복수의 이미지 처리 장치를 포함하는 것인 이미지 캡쳐 시스템.
제40항에 있어서, 복수의 이미지 처리 장치는 동시에 복수의 상세 이미지를 캡쳐하도록 구성되는 것인 이미지 캡쳐 시스템.
제40항에 있어서, 복수의 제2 이미지 처리 장치는 복수의 상세 이미지를 캡쳐하도록 이웃하는 방식으로 배치되는 것인 이미지 캡쳐 시스템.
제40항에 있어서, 복수의 이미지 처리 장치는 복수의 상세 이미지를 캡쳐하도록 케스케이드 방식으로 배치되는 것인 이미지 캡쳐 시스템.
제34항에 있어서, 제1 이미지 캡쳐 서브시스템 및 제2 이미지 캡쳐 서브시스템은 서로 근접하게 위치하게 되는 것인 이미지 캡쳐 시스템.
제34항에 있어서, 제1 이미지 캡쳐 서브시스템 및 제2 이미지 캡쳐 서브시스템은 항공기 내에 또는 항공기 상에 장착되는 것인 이미지 캡쳐 시스템.
제45항에 있어서, 제1 이미지 캡쳐 서브시스템 및 제2 이미지 캡쳐 서브시스템은 항공기 상의 하우징 내에 배치되는 것인 이미지 캡쳐 시스템.
제46항에 있어서, 상기 하우징은 항공기에 대해 제거 가능하게 부착되는 것인 이미지 캡쳐 시스템.
제34항에 있어서, 개관 이미지는 제1 이미지 캡쳐 서브시스템 내에 국지적으로 저장되는 것인 이미지 캡쳐 시스템.
제34항에 있어서, 상세 이미지는 제2 이미지 캡쳐 서브시스템 내에 국지적으로 저장되는 것인 이미지 캡쳐 시스템.
이미지를 캡쳐하는 방법으로서,
(a) 제1 이미지 캡쳐 서브시스템에 의해, 제1 지면 해상도에서 개괄적인 영역의 제1 개관 이미지를 캡쳐하는 것,
(b) 제2 이미지 캡쳐 서브시스템에 의해, 제1 개관 이미지의 캡쳐와 동시에, 개괄적인 영역의 적어도 일부의 제1 상세 이미지를 캡쳐하는 것으로서, 상기 제1 상세 이미지는 제1 지면 해상도보다 높은 제2 지면 해상도를 나타내는 것인 제1 상세 이미지를 캡쳐하는 것
(c) 제1 축선을 따라 제1 이미지 캡쳐 서브시스템 및 제2 이미지 캡쳐 서브시스템을 병진 이동시키는 것,
(d) 제1 이미지 캡쳐 서브시스템에 의해, 제1 지면 해상도에서 제2의 개괄적인 영역의 제2 개관 이미지를 캡쳐하는 것으로서, 제1 개관 이미지 및 제2 개관 이미지는 서로에 대해 적어도 하나의 중첩되는 개괄적인 부분을 갖는 것인 제2 개관 이미지를 캡쳐하는 것,
(e) 제2 이미지 캡쳐 서브시스템에 의해, 제2 지면 해상도로 제2 상세 이미지를 캡쳐하는 것으로서, 제1 상세 이미지 및 제2 상세 이미지는 서로에 대해, 제1 개관 이미지 및 제2 개관 이미지의 중첩되는 개괄적인 부분의 중첩 비율보다 중첩 비율이 작은 적어도 하나의 중첩하는 세부적인 부분을 갖는 것인, 제2 상세 이미지를 캡쳐하는 것, 그리고
(f) 제1 개관 이미지 및 제2 개관 이미지 그리고 제1 상세 이미지 및 제2 상세 이미지를 캡쳐한 이후에, 제1 개관 이미지 및 제2 개관 이미지 그리고 제1 상세 이미지 및 제2 상세 이미지를 이용하는 번들 조절 과정에 기초하여 제1 상세 이미지 및 제2 상세 이미지의 내부표정 및 외부표정을 결정하는 것
을 포함하는 이미지 캡쳐 방법.
제50항에 있어서, 중첩되는 개괄적인 부분 및 중첩되는 세부적인 부분 중 적어도 하나는 제1 개관 이미지 및 제2 개관 이미지에 대한 개관 잉여분을 형성하고 제1 상세 이미지 및 제2 상세 이미지에 대한 상세 잉여분을 형성하는 것인 이미지 캡쳐 방법.
제51항에 있어서, 상기 잉여분은 다수의 이미지에서 이미지 요소가 나타나는 정도를 나타내는 것인 이미지 캡쳐 방법.
제50항에 있어서, 제1 축선을 따라 적어도 하나의 중첩되는 개괄적인 부분의 영역은 제1 개관 이미지 및 제2 개관 이미지 중 하나의 영역의 94 % 이상인 것인 이미지 캡쳐 방법.
제50항에 있어서, 제1 축선을 따라 적어도 하나의 중첩되는 세부적인 부분의 영역은 제1 상세 이미지 및 제2 상세 이미지 중 하나의 영역의 10 % 이하인 것인 이미지 캡쳐 방법.
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