KR101721456B1 - 영상촬영 후 영상 데이타와 영상이미지 합성을 위한 영상처리시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 영상촬영 후 영상 데이타와 영상이미지 합성을 위한 영상처리시스템에 관한 것으로, 라이다정보 데이터베이스, 스크린음영소스의 보정을 위하여 고유주파수 발신장치가 설치된 지점의 고도 확인을 위한 고유주파수정보를 저장하는 고유주파수정보 데이터베이스, 고도감지유닛과, 라이다신호를 감지하는 라이다신호 감지유닛과, 고유주파수 발신장치가 설치된 지점의 GPS좌표를 측정하는 GPS좌표 확인유닛과, 상기 라이다신호 감지유닛의 라이다신호 감지에 대응해서 상기 고유주파수와 GPS좌표정보를 발신하는 고유주파수 발신유닛을 구비하며, 상기 고유주파수와 GPS좌표정보를 수신해서 상기 고유주파수정보로 통합하고, 상기 고유주파수정보 데이터베이스에 저장하는 고유주파수 수신장치, 및 음영소스 보정장치를 구비하고, 고유주파수 발신장치를 구성하는 착지대의 착지점과 발신안테나의 중심이 항상 연직선 상에 위치하도록 함으로써 고유주파수 발신장치에서 발신되는 고유주파수를 기초로 하는 해당 지점에 대한 고도의 수치좌표데이터가 정확하게 되고 결과적으로 높은 신뢰도의 음영기복을 연출할 수 있도록 한 것이다.

Description

영상촬영 후 영상 데이타와 영상이미지 합성을 위한 영상처리시스템{Image processing system for synthesizing image data and photographing image}

본 발명은 영상처리시스템 분야 기술 중에서, 영상촬영 후 영상 데이타와 영상이미지 합성을 위한 영상처리시스템에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 고유주파수 발신장치를 구성하는 착지대의 착지점과 발신안테나의 중심이 항상 연직선 상에 위치하도록 함으로써 고유주파수 발신장치에서 발신되는 고유주파수를 기초로 하는 해당 지점에 대한 고도의 수치좌표데이터가 정확하게 되고 결과적으로 높은 신뢰도의 음영기복을 연출할 수 있도록 한 영상촬영 후 영상 데이타와 영상이미지 합성을 위한 영상처리시스템에 관한 것이다.

지리학 기술과 더불어 영상기술이 함께 발전하면서 수치지도의 기초가 되는 영상이미지 또한 현실감을 가지는 3차원 형식으로 발전하고 있다. 그런데 3차원 형식의 영상이미지를 가지기 위해서는 실제 지형의 기복을 사실적으로 표현할 수 있는 음영기복 기술 또한 함께 발전해야 한다.

한편, 지리정보 데이터베이스는 국가에서 제작하여 각 지도 제작자들에게 공개하는 수치도를 저장하고 있는 데이터베이스이다. 수치도(원도)라 함은 실제 지형의 고도를 해수면 또는 지오이드를 기준으로 하여 측정하고, 측정된 고도를 등고선 또는 임의의 수치로서 표현하고, 또한 여기에 지리정보, 지질정보, 환경정보와 같은 각종 정보가 표현된 지도를 말한다. 여기서 음영기복도는 수치도에 표현된 등고선 또는 수치와 같은 수많은 정보 중 사용자에게 제공할 일부 정보만을 간추려서 표현하고, 이 수치도가 나타내는 지형의 기복을 음영효과 및/또는 색채를 이용하여 3차원 입체지형으로 보이도록 표현한 지도를 말한다.

종래 음영기복도의 정밀도를 높이는 방법과 관련한 선행기술로서 대한민국 등록특허 제10-1011231호(2011.01.26. 공고) "조도각에 다른 음영기복 양상을 추정해 음영기복의 정밀도를 높이는 기복도 제작시스템"(이하, '선행기술1'이라 함)이 알려져 있다.

상기 선행기술1은 실제 지형의 음영기복 양상을 확인할 수 있는 토탈스테이션을 이용하여 실제 지형의 수준치와 더불어 음영기복 양상에 대한 데이터를 수집하고, 수집된 데이터들을 영상이미지 제작시에 반영할 수 있도록 한다. 그러나 상기 선행기술1은 영상이미지의 배경이 되는 장소 모두에 토탈스테이션을 설치한 후 음영기복을 측정해야 하는 번거로움이 있었다.

또 다른 선행기술로서 대한민국 등록특허 제10-1004350호(2010.12.28. 공고) "음영 기복도 제작 방법 및 장치"(이하, '선행기술2'라 함)이 알려져 있다.

상기 선행기술2는 음영기복도를 제작하기 위하여 주요한 요소로 활용되는 등고선을 고도가 동일한 지점을 폐곡선으로 일괄 연결하여 형성한 표시이므로 실제 고도가 낮거나 높은 지점도 등고선이 경유하게 되면 실제 고도가 무시되면서 음영기복도에 실제 고도가 표현되지 못하는 문제점이 있다.

결국, 종래 선행기술에 의하여 제작되는 음영기복도는 실제 지형의 기복과는 다소 차이가 있을 수밖에 없는 한계가 있다.

또한 이러한 종래 선행기술의 문제점을 해결한 선행기술로서, 대한민국 등록특허 제10-1475896호(2014.12.23. 공고) "영상데이터와 수치좌표데이터 합성을 통해 영상이미지의 오차를 수정하는 영상처리시스템"(이하, '선행기술3'이라 함)이 알려져 있다.

상기 선행기술3은 고유주파수 발신장치에서 발신한 고유주파수를 기초로 해당 지점에 대한 고도의 수치좌표데이터를 확인하고, 확인된 수치좌표데이터와 음영소스의 소스정보를 비교하여 음용소스에 의한 해당 영상데이터의 오류 여부를 확인하며, 확인된 오류지점을 수치좌표데이터를 기초로 기존 수치좌표데이터와 조합하여 해당 음영소스에 의한 영상데이터가 실제 지형이 근접한 높은 신뢰도의 음영기복을 연출할 수 있도록 한 기술을 개시하고 있다.

그러나 상기 선행기술3의 고유주파수 발신장치가, 지상에 입설되는 기초대와 기초대에 고정되는 받침대와, 받침대 상에 이동 가능하게 안착되는 발신판과, 고도감지유닛과 라이다신호 감지유닛과 고도감지유닛과 고유주파수 발신유닛이 내설되는 본체와, 고유주파수 발신유닛의 구동에 의하여 고유주파수가 발신되는 발신안테나로 구성하여 발신안테나가 항상 연직 방향을 향하게 되어 효율적인 고유주파수 발신이 이루어지도록 한 것이나, 기초대의 하단과 지면이 만나는 접지점과 발신판 및 발신안테나의 중심이 연직선 상에 위치하지 않고 어긋나게 되므로 고유주파수 발신장치에서 발신되는 고유주파수를 기초로 하는 해당 지점에 대한 고도의 수치좌표데이터가 정확하지 않게 되고 결과적으로 높은 신뢰도의 음영기복을 연출하는 데에 문제가 있다.

따라서 기초대의 접지점과 발신판 및 발신안테나의 중심이 항상 연직선 상에 위치하도록 함으로써 고유주파수 발신장치에서 발신되는 고유주파수를 기초로 하는 해당 지점에 대한 고도의 수치좌표데이터가 정확하게 되고 결과적으로 높은 신뢰도의 음영기복을 연출할 수 있도록 하는 기술의 개발이 요구되고 있다.

대한민국 등록특허 제10-1011231호(2011.01.26. 공고) "조도각에 다른 음영기복 양상을 추정해 음영기복의 정밀도를 높이는 기복도 제작시스템" 대한민국 등록특허 제10-1475896호(2014.12.23. 공고) "영상데이터와 수치좌표데이터 합성을 통해 영상이미지의 오차를 수정하는 영상처리시스템" 대한민국 등록특허 제10-1475896호(2014.12.23. 공고) "영상데이터와 수치좌표데이터 합성을 통해 영상이미지의 오차를 수정하는 영상처리시스템"

따라서 본 발명의 목적은 고유주파수 발신장치를 구성하는 착지대의 착지점과 발신안테나의 중심이 항상 연직선 상에 위치하도록 함으로써 고유주파수 발신장치에서 발신되는 고유주파수를 기초로 하는 해당 지점에 대한 고도의 수치좌표데이터가 정확하게 되고 결과적으로 높은 신뢰도의 음영기복을 연출할 수 있도록 한 영상촬영 후 영상 데이타와 영상이미지 합성을 위한 영상처리시스템을 제공하려는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 안출한 본 발명은 지형의 고저차가 3차원 입체적으로 표현된 음영기복도를 생성할 임의의 대상 지형의 기복을 2차원 등고선들로 표현한 원도를 저장하고 있는 지리정보 데이터베이스로부터 원도를 획득하고, 상기 원도로부터 상기 등고선들에 의한 폐곡선들을 추출하고, 최저 고도의 등고선에 의한 폐곡선에는 검은색의 제1 명도를 갖는 어두운 음영을 부여하고, 최고 고도의 등고선에 의한 폐곡선에는 흰색의 제2 명도를 갖는 밝은 음영을 부여하고, 상기 최저 고도와 상기 최고 고도 사이에 형성된 사이 고도의 등고선에는 상기 제1 명도와 상기 제2 명도 사이의 명도를 갖는 음영을 부여한 기본 음영 소스를 생성하는 기본음영소스 생성부; 상기 기본 음영 소스의 각부의 명도에 따라 상기 제1 명도인 부분을 바닥으로 하고 상기 제2 명도에 가까운 명도일수록 높은 고도를 갖는 3차원 입체 지형을 생성하는 입체지형 생성부; 상기 기본 음영 소스의 명도를 반전하여 스크린음영소스를 생성하는 스크린음영 소스생성부; 상기 생성된 입체 지형과 상기 스크린음영소스를 합성하여, 상기 스크린음영소스 중 명도가 높은 부분일수록 상기 입체 지형의 윤곽을 덜 투과시키고 상기 스크린음영소스 중 명도가 낮은 부분일수록 상기 입체지형의 윤곽을 선명하게 투과시키는 스크린음영소스 합성부; 및 상기 스크린음영소스가 합성된 입체 지형을 3차원 공간 내의 임의 위치에 배치된 시점으로부터 촬영된 2차원 영상으로 변환하여 상기 음영기복도를 생성하는 음영 기복도 생성부;를 포함하는 영상촬영 후 영상 데이타와 영상이미지 합성을 위한 영상처리시스템에 있어서, 상기 스크린음영소스의 보정을 위해서 지면 기복에 대한 라이다정보를 저장하는 라이다정보 데이터베이스와; 상기 스크린음영소스의 보정을 위해서 고유주파수 발신장치가 설치된 지점의 고도 확인을 위한 고유주파수정보를 저장하는 고유주파수정보 데이터베이스와; 상기 고유주파수 발신장치가 설치된 지점의 고도를 측정해서 고도별로 지정된 해당하는 고유주파수를 설정하는 고도감지유닛과, 라이다신호를 감지하는 라이다신호 감지유닛과, 고유주파수 발신장치가 설치된 지점의 GPS좌표를 측정하는 GPS좌표 확인유닛과, 상기 라이다신호 감지유닛의 라이다신호 감지에 대응해서 상기 고유주파수와 GPS좌표정보를 발신하는 고유주파수 발신유닛을 구비하되; 지면에 착지되는 착지대와, 상기 착지대의 중앙에 수직으로 설치된 지지봉과, 상기 지지봉의 상단에 고정되는 수평판과 수평판의 일단에서 상향 절곡 형성되는 수직판을 가지는 고정브래킷과, 상기 고정브래킷의 수직판에 제1수평축에 동축을 이루도록 고정설치되는 제1회동모터와, 상기 제1회동모터의 모터축에 고정결합되는 고정판과 상기 고정판의 제2축방향 양단에서 제1수평축 방향으로 연장되는 한 쌍의 연장편이 구비된 제1축회동체와, 상기 한 쌍의 연장편의 사이에서 제2수평축을 중심으로 회동 가능하게 설치되는 제2축회동체와, 상기 한 쌍의 연장편에 설치되어 모터축이 상기 제2축회동체의 제2수평축 방향 양단면에 고정결합되는 제2회동모터와, 상기 제2축회동체에 설치되어 수평도를 감지하는 수평센서 및, 상기 수평센서의 감지신호에 따라서 상기 제1회동모터와 제2회동모터를 제어하는 수평유지제어부를 포함하는 수평유지수단과, 상기 수평유지수단의 제2축회동체의 상면에 고정되는 베이스플레이트와, 상기 베이스플레이트에 제1수평축 방향으로 슬라이딩 가능하게 설치되는 제1축방향 슬라이더와, 상기 제1축방향 슬라이더에 제1수평축에 직교하는 제2수평축 방향으로 슬라이딩 가능하게 설치되는 제2축방향 슬라이더와, 상기 베이스플레이트와 제1축방향 슬라이더 사이에 설치되어 상기 제1축방향 슬라이더를 제1수평축 방향으로 슬라이딩 구동하는 제1축방향 슬라이딩 구동부와, 상기 제1축방향 슬라이더와 제2축방향 슬라이더 사이에 설치되어 상기 제2축방향 슬라이더를 제2축방향으로 제2축방향 슬라이딩 구동부 및, 상기 제1축방향 슬라이딩 구동부와 제2축방향 슬라이딩 구동부를 제어하는 착지원점보정 제어부를 포함하는 착지원점보정수단과, 상기 제2축방향 슬라이더의 상면에 하단이 고정되며, 고도감지유닛과 라이다신호 감지유닛과 고도감지유닛과 고유주파수 발신유닛이 내설되는 발신부본체와, 상기 발신부본체의 상단에 하단이 결합되어 상향 연장되며 고유주파수 발신유닛의 구동에 의해서 고유주파수가 발신되는 발신부안테나 및, 상기 발신부본체를 감싸는 발신판을 포함하는 고유주파수 발신부를 구비한 고유주파수 발신장치와; 상기 고유주파수와 GPS좌표정보를 수신해서 상기 고유주파수정보로 통합하고, 상기 고유주파수정보 데이터베이스에 저장하는 고유주파수 수신장치; 및 상기 스크린음영소스의 원도에서 상층 등고선과 하층 등고선이 일정거리 이상의 간격을 이루는 구간을 확인하고, 상기 구간에 대한 라이다정보를 상기 라이다정보 데이터베이스에서 검색 및 확인해서 상기 구간에서 지면을 기준으로 일정 높이 또는 일정 깊이 이상의 기복 여부를 확인하며, 기복이 확인되면 상기 구간을 기복발생구역으로 설정하는 라이다정보 확인유닛과; 상기 고유주파수정보 데이터베이스에서 상기 기복발생구역에 해당하는 고유주파수정보를 검색하는 고유주파수정보 확인유닛과; 검색한 고유주파수정보의 고유주파수를 확인해서 지정된 고도를 확인하고, 상기 고유주파수에 대응한 GPS좌표의 해당 위치를 고유주파수 발신지점으로 설정하는 고도확인유닛과; 상기 기복발생구역에 대한 상층 등고선과 하층 등고선 사이를 일정간격으로 분할해서 해당 고도가 각각 링크된 다수의 경계선을 형성시키고, 상기 고유주파수 발신지점을 중심으로 해당 고도가 각각 링크된 일정간격의 동심원인 고도별 폐곡선을 형성시키되, 고도별 폐곡선은 서로 동일한 고도의 경계선과 만날 때까지 형성시키고, 서로 만난 동일한 고도의 경계선과 고도별 폐곡선에서 고도별 폐곡선은 상기 고유주파수 발신지점이 요부냐 철부냐에 따라서 경계선을 기준으로 일부를 삭제해서 표시부분과 삭제부분으로 구분하며, 상기 표시부분에 해당 고도에 대응하는 명도를 적용하는 음영소스 보정유닛으로 된 음영소스 보정장치;를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상촬영 후 영상 데이타와 영상이미지 합성을 위한 영상처리시스템을 제공한다.

본 발명의 영상촬영 후 영상 데이타와 영상이미지 합성을 위한 영상처리시스템에 의하면, 라이다정보 데이터베이스, 스크린음영소스의 보정을 위하여 고유주파수 발신장치가 설치된 지점의 고도 확인을 위한 고유주파수정보를 저장하는 고유주파수정보 데이터베이스, 고도감지유닛과, 라이다신호를 감지하는 라이다신호 감지유닛과, 고유주파수 발신장치가 설치된 지점의 GPS좌표를 측정하는 GPS좌표 확인유닛과, 상기 라이다신호 감지유닛의 라이다신호 감지에 대응해서 상기 고유주파수와 GPS좌표정보를 발신하는 고유주파수 발신유닛을 구비하며, 상기 고유주파수와 GPS좌표정보를 수신해서 상기 고유주파수정보로 통합하고, 상기 고유주파수정보 데이터베이스에 저장하는 고유주파수 수신장치, 및 음영소스 보정장치를 구비하고, 고유주파수 발신장치를 구성하는 착지대의 착지점과 발신안테나의 중심이 항상 연직선 상에 위치하도록 함으로써 고유주파수 발신장치에서 발신되는 고유주파수를 기초로 하는 해당 지점에 대한 고도의 수치좌표데이터가 정확하게 되고 결과적으로 높은 신뢰도의 음영기복을 연출할 수 있다.

도 1은 종래의 방법에 의해 생성되는 음영기복도를 보인 이미지,
도 2은 본 발명에 따른 영상처리시스템의 일 실시 구성을 도시한 블록도,
도 3는 본 발명에 따른 영상처리시스템을 기반으로 진행하는 음영기복도 제작과정을 순차 도시한 플로차트,
도 4은 본 발명에 따른 영상처리시스템을 기반으로 진행하는 음영기복도 제작과정을 순차 도시한 도면,
도 5는 본 발명에 따른 영상처리시스템에서 입체지형에 음영 효과를 부여하는 방법을 설명하는 플로차트,
도 6는 본 발명에 따른 영상처리시스템에서 컬러소스를 적용하는 방법을 설명하는 플로차트,
도 7은 본 발명에 따른 영상처리시스템에서 스크린음영소스가 합성된 입체지형에 다양한 정보를 부가하는 방법을 설명하는 플로차트,
도 8은 본 발명에 따른 영상처리시스템에 의해 처리된 원도 및 원도로부터 생성된 기본음영소스의 일례를 보인 이미지,
도 9은 본 발명에 따른 영상처리시스템에서 3차원 공간에 조명원을 배치하는 형태를 설명하는 이미지,
도 10는 본 발명에 따른 영상처리시스템을 통해 생성된 컬러소스 및 컬러소스를 스크린음영소스가 합성된 입체지형에 오버래핑한 입체지형의 일례를 보인 이미지,
도 11은 본 발명에 따른 영상처리시스템이 원도로부터 준비된 2차원 정보와 2차원 정보가 투영된 입체지형의 일례를 보인 이미지,
도 12는 본 발명에 따른 고유주파수 발신장치와 고유주파수 수신장치를 보인 블록도,
도 13은 본 발명에 따른 음영소스 보정장치를 보인 블록도,
도 14는 본 발명에 따른 고유주파수 발신장치의 일 실시예를 보인 사시도,
도 15 내지 도 17은 본 발명에 따른 고유주파수 발신장치의 분해 사시도,
도 18은 본 발명에 따른 고유주파수 발신장치의 동작모습을 보인 정면도,
도 19는 본 발명에 따른 영상처리시스템에 의한 기복영상 보정의 일실시 예를 개략적으로 보인 도면,
도 20 및 도 21은 도 19의 음영소스의 보정에 따른 고유주파수 발신지점의 보정모습을 개략적으로 도시한 도면이다.

이하, 본 발명에 의한 영상촬영 후 영상 데이타와 영상이미지 합성을 위한 영상처리시스템을 첨부도면에 예시한 바람직한 실시예에 따라서 상세히 설명한다.

도 1 내지 도 21는 본 발명에 의한 영상촬영 후 영상 데이타와 영상이미지 합성을 위한 영상처리시스템의 바람직한 실시예를 보인 것이다.

본 실시예에 따른 영상촬영 후 영상 데이타와 영상이미지 합성을 위한 영상처리시스템은 등록특허 제10-1004350호의 시스템 구성 일부를 이용한다. 때문에, 이하 설명되는 장치 구성상 특징들의 일부 기재는 등록특허 제10-1004350호에 기재된 사항들이다.

따라서 이하 설명되는 장치 구성과 특징 및 작동관계는 상기 등록특허 제10-1004350호의 내용을 그대로 인용하기로 하며, 본 발명의 주된 특징과 관련된 구성에 대해서는 상세한 설명의 일부에서 구체적으로 설명하기로 한다.

참고로, 본 발명에 따른 영상처리시스템은 선등록특허 제10-1004350호에 보강한 음영소스 보정장치(30; 도 2 참조), 고유주파수정보 데이터베이스(50), 고유주파수 발신장치(60), 고유주파수 수신장치(70), 라이다정보 데이터베이스(40)를 더 포함하고, 상기 구성요소들의 구동이 이루어지는 스크린음영소스 보정단계(SB)를 더 포함한다. 상기 구성요소는 해당 도면을 참조한 설명에서 개략적으로 언급되고, 구체적인 설명은 도 12에 대한 설명을 시작으로 상세히 한다.

이하, 본 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용이 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명한다.

도 2은 본 발명에 따른 영상처리시스템의 일 실시 구성을 도시한 블록도이다. 도 2에 따르면, 본 발명에 따른 영상처리시스템은 지리정보 데이터베이스(10)와 음영기복도 제작장치(20)로 이루어지며, 특히 음영기복도 제작장치(20)는, 기본음영소스 생성부(22), 입체지형 생성부(23), 스크린음영소스 생성부(24), 음영 합성부(25), 음영기복도 생성부(26)를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 영상처리시스템은 스크린음영소스의 오류 여부를 확인해서 보정하는 음영소스 보정장치(30)와, 음영소스 보정장치(30)의 보정 기준이 되는 정보를 저장하는 라이다정보 데이터베이스(40) 및 고유주파수정보 데이터베이스(50)와, 지상에 설치되어서 고유주파수를 발신하는 고유주파수 발신장치(60)와, 라이다 측정시 상기 고유주파수를 수신해서 고유주파수정보 데이터베이스(50)에 저장하는 고유주파수 수신장치(70)를 더 포함한다.

지리정보 데이터베이스(10)는, 국립지리원에서 발간한 기본도를 저장하고 있는 데이터베이스이다. 이러한 지리정보 데이터베이스(10)에는, 도로 정보, 지질 정보, 환경 정보 등의 다양한 정보가 수치화되어 저장되며, 지상물의 위치 또한 수치좌표데이터로 링크된다. 이러한 정보들은 항공에서 수직으로 내려다 본 형태로 제작한 지도에 수치로 표현되어 있다. 이와 같이 수치로 표현된 정보를 포함하는 2차원 지도를 수치도라고 한다. 이하에서는 '원도'라고 칭한다.

음영기복도 제작장치(20)에서의 기본음영소스 생성부(22)는, 지리정보 데이터베이스(10)로부터 원도를 제공받은 후, 원도에 표시된 등고선을 이용하여 원도에 표시된 대상 지형을 3차원으로 표현하기 위한 영상데이터인 기본음영소스를 생성한다. 기본음영소스는 일반적인 3차원 입체 도형을 제작하기 위해 널리 사용되는 것으로서, 그 생성방법을 간단하게 설명하면 다음과 같다.

먼저, 원도로부터 다수의 등고선에 의한 각각의 폐곡선들을 추출한다. 이때, 등고선은 반드시 폐곡선의 형태를 가져야하지만, 원도의 테두리에 의해 절단된 부분은 원도의 테두리를 등고선으로 상정하고 폐곡선을 완성하는 것이 바람직하다.

그리고 추출된 각각의 등고선을 참조하여, 최저 고도와 최고 고도를 확인하고, 최저 고도를 갖는 등고선에 의한 폐곡선의 내부에는 예를 들면 검은색의 제1 명도를 갖는 어두운 음영을 부여하고, 최고 고도의 등고선에 의한 폐곡선에는 예를 들면 흰색의 제2 명도를 갖는 밝은 음영을 부여하고, 이 최저 고도와 이 최고 고도 사이에 배치된 하나 또는 다수의 사이 고도에 대한 등고선에는 검은색(제1 명도)과 흰색(제2 명도) 사이의 명도를 갖는 회색조의 음영을 부여함으로써 기본음영소스를 생성한다.

한편, 최저 고도와 최고 고도의 사이에 배치되는 다수의 사이 고도 등고선들에 대해서는, 낮은 고도(저고도)로부터 높은 고도(고고도)로 갈수록 명도가 점점 높아지게 설정하여 음영을 부여함으로써, 최저 고도로부터 최고 고도로 갈수록 점점 밝아지는 형태로 나타나도록 한다.

이와 같은 방식으로 음영소스를 생성하면, 등고선이 보통 10m 또는 20m씩의 단위로 표시되어 있기 때문에, 어느 하나의 등고선에 부여된 음영과 이 등고선에 인접한 등고선에 부여된 음영이 계단형태로 나타나게 된다. 그런데 이러한 계단 형태로 음영소스를 생성하면, 이 음영소스(기본음영소스)를 이용하여 형성할 입체지형이 계단 형태의 부자연스러운 형태로 나타나므로, 각 등고선 사이에서 음영의 명도를 자연스럽게 변화시킬 필요가 있다.

이를 위하여, 도 4에 도시된 바와 같은 방법에 의해 음영소스를 생성한다. 도 4은 기본음영소스를 생성하는 과정을 보여주는 도면이다. 먼저, 어느 하나의 등고선(저고도 등고선)과 이 저고도 등고선의 바로 안쪽에 배치된 고고도 등고선을 선택하고, 각 등고선을 벡터 이미지로 만든다. 그리고 벡터 이미지의 저고도 등고선과 고고도 등고선 사이에 수많은 높이값을 갖는 가상의 레이어를 만들고, 각각의 레이어에 저고도 등고선에 설정된 명도와 고고도 등고선에 설정된 명도 사이의 명도를 갖는 음영을 부여한다.

즉, 저고도 등고선을 100m 등고선으로 선택하고 고도도 등고선을 110m 등고선으로 선택하고, 100m 등고선에는 명도가 40%로 설정되어 적용되었고 110m 등고선에는 명도가 30%로 설정되어 적용되었다고 할 때, 100m 등고선과 110m 등고선 사이에는 고도차 1m 단위로 10개의 등고선이 가상으로 설정될 수 있으며, 각 등고선에는 명도를 1%씩 감소시키면서 음영을 적용할 수 있다. 즉, 101m 등고선은 명도를 39%로 설정하고, 102m 등고선은 명도를 38%로 하는 등의 선형적으로 감소하도록 명도를 설정하여 적용한다.

저고도 등고선과 고고도 등고선 사이의 가상의 등고선을 10개 설정하는 것을 설명하고 있지만, 100개 또는 그 이상의 다수의 개수를 설정함으로써 음영소스의 계단 형태를 더욱 감소시킴으로써, 최저 고도 등고선의 음영으로부터 최고 고도 등고선의 음영까지 명도가 점차적으로 자연스럽게 변화하는 음영소스(기본음영소스)를 만들 수 있게 된다.

입체지형 생성부(23)는, 생성된 기본음영소스를 이용하여, 가상의 3차원 입체 공간에, 이 기본음영소스가 대상으로 하는 지형을 입체적으로 생성한다. 즉, 기본음영소스에서 검은색으로 표현된 제1 명도 부분을 바닥면으로 하고, 흰색으로 표현된 제2 명도 부분을 정상으로 하여, 명도값이 높아질수록 솟아오르는 형태를 갖는 입체지형을 생성한다.

또한, 입체지형 생성부(23)는 기본음영소스에 의해 생성된 입체지형에 가상의 조명에 의한 그림자 효과를 부여하는 기능을 포함한다.

그림자 효과는, 입체지형을 생성한 가상의 3차원 공간의 임의의 위치에 조명원을 배치하고, 입체지형을 향하여 임의의 색상 및 밝기를 갖는 광선을 조사할 때, 입체지형에서 조명원의 반대쪽 경사면에 생기는 그림자를 표현하는 것이다.

이때의 조명원은 실제 대상 지형에 태양이 비치는 것으로 상정할 수 있지만, 음영기복도에서의 지형의 기복을 잘 나타낼 수 있도록 복수 개의 조명원이 설정될 수도 있다.

스크린음영소스 생성부(24)는, 기본음영소스 생성부(22)에서 생성한 기본음영소스를 이용하여 스크린 음영소스를 생성한다. 스크린음영소스는, 기본음영소스의 명도를 단순히 반전시켜서 생성된다.

음영 합성부(25)는, 기본음영소스에 의해 생성된 입체지형에 스크린음영소스를 합성한다.

스크린음영소스는, 이와 같이, 단순하게 기본음영소스의 명도를 반전시켜 생성하였지만, 명도에 따라 솟아오르거나 함몰되는 입체지형을 생성하는 기본음영소스와는 완전히 다른 기능을 행한다.

즉, 스크린음영소스는 각 영역의 명도값에 따라서 입체지형의 윤곽을 선명하고 흐리게 보이도록 하는 역할을 하는 것이다. 더욱 상세하게는, 스크린음영소스를 입체지형의 형태와 일치하도록 맵핑하고, 스크린 음영소스 중 명도가 높은 부분일수록 입체지형의 윤곽을 덜 투과시키고 스크린음영소스 중 명도가 낮은 부분일수록 입체지형의 윤곽을 선명하게 투과시킨다. 이로써, 고도가 높은 지형은 선명하게 보이고, 고도가 낮은 지형은 흐릿하게 보이거나 또는 보이지 않는 형태가 된다.

이때, 입체지형과 스크린음영소스의 합성은, 입체지형에 스크린음영소스가 맵핑된 상태에서, 입체지형의 임의 영역의 색상(또는, 명도)과 맵핑된 스크린음영소스에서 그 임의 영역에 대응하는 영역의 명도를 곱하는 방식으로 행해지고, 임의 영역을 입체지형의 전체에 대하여 설정하고 대응하는 연산을 행함으로써 이루어진다.

이와 같이, 스크린음영소스를 입체지형에 합성하는 처리에 의하면, 입체지형에 표시되는 2차원 정보(후술함)가 더욱 명확하게 표현되어 사용자가 보기 쉬운 형태가 되고, 또한, 2차원 영상(후술함)으로 변환하여 음영기복도를 완성하였을 때, 지형이 더욱 생동감 넘치고 현실감 좋게 보일 수 있게 된다.

또한, 음영 합성부(25)는, 스크린음영소스가 적용된 입체지형에 임의의 색채를 입히는 기능을 포함할 수 있다.

이를 위하여, 음영 합성부(25)는 외부로부터 컬러소스를 입력받을 수 있다. 컬러소스는 음영기복도 제작자가 직접 제작하여 입력하거나, 본 발명의 일 실시예에 따른 음영기복도 제작장치(20)에 추가적인 컬러소스 생성부(도시하지 않음)를 두고 이 컬러소스 생성부에서 생성한 결과물을 적용할 수 있다.

컬러소스는 원도의 등고선에 의한 폐곡선마다에 대하여 임의의 색채를 부여한 것으로서, 입체지형에 그대로 오버래핑됨으로써 입체지형의 고도가 시각적으로 확실히 표현될 수 있도록 한다.

이때, 컬러소스의 오버래핑은, 스크린음영소스가 입체지형에 맵핑된 후, 입체지형의 임의 영역의 색상(또는, 명도)을 맵핑된 컬러소스에서 그 임의 영역에 대응하는 영역의 색상을 합하는 방식으로 행해지고, 임의 영역을 입체지형의 전체에 대하여 설정하고 대응하는 연산을 행함으로써 이루어진다.

이와 같이 스크린음영소스까지 적용된 이후의 입체지형에 컬러소스에 의한 색채를 적용함으로써, 입체지형의 색채가 조명광 등에 의한 왜곡됨 없이 선명하게 표현될 수 있게 된다.

즉, 종래의 음영기복도에서는, 기본음영소스에 의해 생성한 입체지형에 컬러소스를 적용하고, 그 후 조명에 의해 그림자 효과를 부여하고 있다. 이러한 과정에 의하면, 그림자 효과가 강한 부분은 그렇지 않은 부분과 컬러소스에 의한 색상이 달라진다는 문제점이 있었다. 하지만, 본 발명에서와 같이 조명 효과(그림자 효과)가 모두 적용된 후에 컬러소스를 적용함으로써, 종래 방식에서와 같이 색상이 왜곡되는 현상을 방지할 수 있게 된다.

음영기복도 생성부(26)는 스크린음영소스가 합성되어 고도가 높은 지형은 선명하게 보여지고, 고도가 낮은 지형은 흐릿하게 보이거나 또는 보이지 않는 형태의 입체지형을, 가상의 3차원 공간 내의 임의 위치에 배치된 시점으로부터 바라본 형태의 2차원 영상으로 변환한다. 이 2차원 영상은, 추가적인 지리 정보가 제외된 형태로 단순히 지형의 기복만을 표현하고 있는 음영기복도가 된다.

또한, 음영기복도 생성부(26)는 2차원 영상으로 변환하기에 앞서, 대상 지형에 대하여 미리 조사한 등산로 정보, 도로 정보, 지형물 위치 정보 등을 포함하는 2차원 정보를 투영하고, 2차원 정보가 3차원인 입체지형에 투영됨으로써 발생하는 위치적 불일치를 보정하는 기능을 포함한다.

이와 같이, 2차원 정보가 투영된 입체지형을 이용하여 2차원 영상을 생성함으로써, 다양한 정보가 표현된 음영기복도가 완성된다.

다음은, 상술한 바와 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 음영기복도 제작 시스템에 의하여 음영기복도를 제작하는 방법에 대하여 설명한다. 각 단계의 설명에서 상세한 내용은 앞서 설명한 내용을 참조하여 이해할 수 있다.

도 3는 본 발명에 따른 영상처리시스템을 기반으로 진행하는 음영기복도 제작과정을 순차 도시한 플로차트이다.

먼저, 음영기복도 제작자는 지리정보 데이터베이스(10)로부터 원도를 준비하고(S10), 준비된 원도로부터 등고선을 추출하여 기본음영소스를 생성한다(S20). 원도의 일례는 도 8a에 나타내었고, 원도로부터 생성된 기본음영소스의 일례를 도 8b를 참조하여 이해할 수 있다.

기본음영소스는 입체지형을 생성하는 데에 이용되고(S30), 생성된 입체지형에 기본음영소스를 이용하여 생성한 스크린음영소스를 합성한다(S40, S50). 기본음영소스에 의해 생성된 입체지형의 일례는 도 8c에 나타내었고, 스크린음영소스의 일례는 8d를 참조할 수 있으며, 스크린음영소스가 합성된 입체지형은 도 8e와 같이 나타난다.

이어서, 스크린음영소스가 합성된 입체지형을 입체 공간의 임의의 시점에 배치된 가상의 카메라로 촬영하여 2차원 영상으로 변환함으로써 음영기복도를 생성한다(S60).

도 4은 본 발명에 따른 영상처리시스템을 기반으로 진행하는 음영기복도 제작과정을 순차 도시한 도면으로서, 상단에는 어느 하나의 저고도 등고선에 의한 폐곡선에 어두운 음영을 부여한 상태와 인접한 고고도 등고선에 의한 폐곡선에 상대적으로 밝은 음영을 부여한 상태를 보여주고 있다.

도 4의 중단에서는, 저고도 등고선과 고고도 등고선 사이에 가상의 등고선을 설정하고, 각 가상의 등고선에 순차적으로 명도가 변화하도록 음영을 부여한 상태를 보여주고 있다.

도 4의 하단에는, 위와 같은 가상의 등고선에 의해 부드럽게 변화하는 명도로 표현된 음영소스를 생성한 상태를 보여주고 있다.

도 5는 본 발명에 따른 영상처리시스템에서 입체지형에 음영 효과를 부여하는 방법을 설명하는 플로차트이다.

그림자 효과는, 기본음영소스에 의해 입체지형을 생성한 직후에 부여되는 것이 바람직하다.

즉, 도 3의 입체지형 생성 단계에 의해서 입체지형이 생성되면(S31), 입체지형을 포함하는 3차원 가상공간 내의 임의 위치에 조명원을 배치하고(S32), 배치된 조명원에 의해 조명을 실시하여 입체지형에 그림자 효과를 적용하게 된다(S33).

이때, 조명원은, 하나 또는 복수 개 배치될 수도 있다.

도 5와 같이 3차원 공간에 조명원을 배치하는 형태는 도 9을 참조하여 이해할 수 있다.

도 6는 본 발명에 따른 영상처리시스템에서 컬러소스를 적용하는 방법을 설명하는 플로차트이다. 도 6의 컬러소스는 도 3의 단계 S50이 수행된 이후에 오버래핑된다.

먼저, 도 6에서는 도시하지 않은 컬러소스 생성부에서 원도의 등고선에 의한 폐곡선을 이용하여 고도에 따라 미리 정해진 색상을 부여하여 컬러소스를 생성한다(S51).

생성된 컬러소스의 일례는 도 10a를 참고할 수 있다. 이어서, 생성된 컬러소스를 스크린음영소스가 합성된 입체지형에 오버래핑함으로써(S52) 입체지형에 색상이 입혀지게 된다. 컬러소스가 오버래핑된 입체지형의 일례는 도 10b에 나타내어져 있다.

컬러소스는 예를 들면, 매 50m 등고선을 경계로 하여 다른 색을 부여하여 고저차를 색깔로 쉽게 구분할 수 있도록 설정될 수도 있다. 또는 최저고도 영역으로부터 최고 고도 영역까지 점차적으로 변화하는 색상으로 생성될 수도 있다.

이와 같이 단계 S50 이후에 컬러소스를 오버래핑함으로써, 입체지형에 조명광에 의한 그림자 효과가 이미 적용된 이후에 색상이 입혀지게 되어, 입혀지는 색상의 왜곡이 최소화될 수 있게 된다.

도 7은 본 발명에 따른 영상처리시스템에서 스크린음영소스가 합성된 입체지형에 다양한 정보를 부가하는 방법을 설명하는 플로차트이다. 실제로 사용자가 본 발명의 일 실시예에 따른 음영기복도를 이용하기 위해서는, 지형의 형태뿐만 아니라, 대상 지형에 형성된, 도로, 구조물, 식생, 지질 구조 등이 시각적으로 표현되어야 한다.

따라서 이러한 정보를 나타내는 문자, 기호, 도형, 색깔 등이 음영기복도 상에 표현되어야만 한다. 한편, 이러한 정보는 원도로부터 추출되어 작성될 수 있다.

이러한 정보, 즉, 원도로부터 추출된 2차원 정보는 스크린음영소스가 적용된 입체지형에 투영되고(S55, S56),

음영기복도의 제작자에 의해 투영된 2차원 정보가 정확한 위치에 투영되어 표시되었는지 보정된다(S57).

원도로부터 준비된 2차원 정보의 일례는 도 11a와 같으며, 2차원 정보가 투영된 입체지형의 일례는 도 11b와 같다.

앞서 설명한 내용으로 제작된 음영기복도는 원도에 형성된 등고선만을 기초로 해서 고도별로 명도가 적용된 것이므로, 일부분이 실제 지형과 다소 차이가 있을 수 있다.

이를 보완하기 위해서 음영소스의 일부분에 대해서 오류 여부를 확인하고, 오류가 확인된 부분에 대해서 음영에 대한 보정이 필요하다. 본 발명에 따른 영상처리시스템은 실제 지형에 대한 기복 정보를 재확인하고 이를 바탕으로 음영소스에 대한 보정을 진행한다.

이를 위해서 본 발명에 따른 영상처리시스템은 도 3에 도시한 바와 같이 스크린 음영소스를 생성한 후 음영소스 보정의 필요 여부를 확인하고(SA), 보정이 필요한 경우에는 음영소스의 보정을 진행한다(SB).

아울러, 본 발명에 따른 영상처리시스템에 구성된 음영소스 보정장치(30)는 해당 지형에 대한 라이다정보를 라이다정보 데이터베이스(40)에서 검색해서 상기 지형과 위치 및 기복 여부 등을 확인하고, 상기 위치에 설치된 고유주파수 발신장치(60)의 고유주파수를 기초로 해서 상기 위치의 정확한 고도 등을 확인한다. 계속해서, 전술한 과정으로 확인한 상기 기복을 기반으로 음영소스를 보정해서 최종적으로 스크린 음영소스를 완성한다.

이상 설명한 내용에 대한 보다 구체적인 설명을 각 구성요소를 설명하면서 좀 더 상세히 개시한다.

도 12는 본 발명에 따른 고유주파수 발신장치와 고유주파수 수신장치를 보인 블록도인 바, 이를 참조해 설명한다.

고유주파수 발신장치(60)는, 지상의 각 지역에 직접 방문해서 지형정보를 수집하는 담당자에 의해서, 다른 지점과는 달리 기복이 발생한 지역의 최고점 또는 최저점에 설치된다. 이를 좀 더 구체적으로 설명하면, 원도에 표시된 등고선 사이는 단순히 경사진 구간으로 이해될 수 있는데, 실제로는 해당 구간에 경사와는 반대로 돌출된 지역이 있거나 경사진 구간 없이 평지가 있을 수 있다. 담당자는 이러한 지형을 보이는 상기 지역의 가장 높은 위치 또는 가장 낮은 위치에 고유주파수 발신장치(60)를 설치한다.

고유주파수 발신장치(60)는 현재 설치된 고도를 감지해서 상기 고도에 대응하는 고유주파수를 설정하는 고도감지유닛(601)과, 라이다신호를 감지하는 라이다신호 감지유닛(602)과, 라이다신호 감지유닛(602)의 라이다신호감지를 확인하고 고도감지유닛(601)에서 설정한 고유주파수를 발신하는 고유주파수 발신유닛(604)과, 고유주파수 발신장치(60)가 설치된 GPS좌표를 확인하고 고유주파수 발신유닛(604)의 고유주파수 발신시에 GPS좌표 정보를 함께 발신하도록 처리하는 GPS좌표 확인유닛(603)을 포함한다.

고도감지유닛(601)은 현재 자신이 설치된 지점의 고도를 확인하고, 상기 고도에 지정된 고유주파수를 설정한다.

이를 좀 더 구체적으로 설명하면, 본 발명에 따른 영상처리시스템은 지형의 기복을 확인해서 음영소스를 보정하므로, 고유주파수 발신장치(60)에서 발신한 고유주파수를 확인해서 고유주파수 발신장치(60)의 설치 위치를 확인한다. 이를 위해서 고유주파수로부터 고유주파수 발신장치(60)의 고도를 식별해야 한다. 따라서 고유주파수 별로 고도가 지정되고, 고유주파수를 수신하면 지정된 고도가 바로 확인된다. 참고로, 현재 위치에 대한 고도를 측정하는 기술은 이미 널리 알려진 공지, 공용 기술이므로, 고도감지유닛(601)에 대한 구체적인 설명은 생략한다.

라이다신호 감지유닛(602)은 항공측량 과정에서 발신하는 라이다신호를 감지해서 고유주파수 발신유닛(604)이 발신 동작을 할 수 있도록 한다. 고유주파수 발신장치(60)는 지속적으로 고유주파수를 발신할 수 없고, 요건이 만족할 때만 고유주파수를 발신하도록 하는 것이 바람직하다. 본 발명에서는 상기 요건이 라이다신호 감지이며, 라이다신호를 감지하면 고유주파수가 발신되도록 한다. 참고로, 라이다신호 감지유닛(602)은 일정세기 이상의 라이다신호를 감지할 때만 고유주파수 발신장치(60)가 동작하도록 해서, 항공측량 중인 항공기가 고유주파수 발신장치(60)로부터 일정 범위 내에 근접했을 때 고유주파수를 발신하도록 한다.

GPS좌표 확인유닛(603)은 현재 고유주파수 발신장치(60)가 설치된 지점의 GPS좌표를 확인하고, 확인한 GPS좌표를 고유주파수 발신유닛(604)의 동작과 함께 항공측량 중인 항공기로 전달되도록 한다. GPS좌표 확인유닛(603)은 일반적인 GPS좌표계와 동일하므로, GPS좌표 확인유닛(603)의 동작 원리 및 구조에 대한 구체적인 설명은 생략한다.

고유주파수 발신유닛(604)은 라이다신호 감지유닛(602)의 신호에 따라 지정된 고유주파수를 발신하고, 아울러 GPS좌표 확인유닛(603)으로부터 전달된 GPS좌표정보를 발신한다. 고유주파수 발신은 일정시간 동안 발신하며, 이를 통해서 고유주파수 발신장치(60)의 상공을 통과하는 항공기가 고유주파수를 정확히 수신해서 확인할 수 있게 한다.

이상 설명한 고유주파수 발신장치(60)는 현장에서 담당자가 손쉽게 설치 및 회수할 수 있어야 한다.

이를 위해서 도 14 내지 도 18에 도시한 바와 같이, 고유주파수 발신장치(60)는 지면에 착지되는 착지대(610)와, 상기 착지대(610)의 중앙에 수직으로 설치된 지지봉(620)과, 상기 지지봉(620)의 상단에 설치되어 서로 직교하는 제1수평축(X)과 제2수평축(Y)에 대하여 수평을 유지하는 수평유지수단(630)과, 상기 수평유지수단(630)의 상부에 설치된 착지원점보정수단(640)과, 상기 착지원점보정수단(640)의 상부에 설치되는 고유주파수 발신부(650)를 포함하여 구성된다.

상기 착지대(610)는 격자형 프레임 형태로 형성된 착지판(611)과, 상기 착지판(611)의 하면 중앙에서 하향 돌출된 중앙착지봉(612) 및, 상기 착지판(611)의 하면 네 귀퉁이에서 하향 돌출된 귀퉁이착지봉(613)을 포함하여 구성된다.

상기 중앙착지봉(612)는 귀퉁이착지봉(613)들보다 길게 돌출시켜 원하는 착지점에 착지시킴과 아울러 지면에 타입하고, 귀퉁이착지봉(613)들은 보조적 역할로서 중앙착지봉(612)를 도와서 착지대(610)가 지면에 견고하게 고정될 수 있도록 한다.

상기 지지봉(620)는 상기 착지판(611)의 상면 중앙에 하단이 고정되어 수직 상방으로 연장되는 하단지지봉(621)과, 상기 하단지지봉(621)의 상단에 설치되는 상단지지봉(622) 및, 상기 하단지지봉(621)과 상단지지봉(622)을 연결하는 연결구(623)로 구성된다.

상기 지지봉연결구(623)는 상기 상단지지봉(622)의 하단에 고정되며 하단이 개방되어 상기 하단지지봉(621)의 상단부가 삽입되는 삽입홈(625)이 형성된 고정구본체(624)와, 상기 고정구본체(624)의 주벽에 형성된 나사공(626)에 체결되어 내측단부가 상기 삽입홈(625)에 삽입된 하단지지봉(621)의 외주면을 조이는 조임나사(627)를 포함하여 구성된다.

상기 수평유지수단(630)은 상기 상단지지봉(622)의 상단에 고정되는 수평판(631a)과 수평판(631a)의 일단에서 상향 절곡 형성되는 수직판(631b)을 가지는 고정브래킷(631)과, 상기 고정브래킷(631)의 수직판(631b)에 제1수평축(X)에 동축을 이루도록 고정설치되는 제1회동모터(632)와, 상기 제1회동모터(632)의 모터축(633a)에 고정결합되는 고정판(633a)과 상기 고정판(633a)의 제2축방향 양단에서 제1수평축 방향으로 연장되는 한 쌍의 연장편(633b)가 구비된 제1축회동체(633)와, 상기 한 쌍의 연장편(633b)의 사이에서 제2수평축(Y)을 중심으로 회동 가능하게 설치되는 제2축회동체(634)와, 상기 한 쌍의 연장편(633b)에 설치되어 모터축(635a)이 상기 제2축회동체(634)의 제2수평축(Y) 방향 양단면에 고정결합되는 제2회동모터(635)와, 상기 제2축회동체(634)에 설치되어 수평도를 감지하는 수평센서(636) 및, 상기 수평센서(636)의 감지신호에 따라서 상기 제1회동모터(632)와 제2회동모터(635)를 제어하는 수평유지제어부(637)를 포함하여 구성된다.

상기 상단지지봉(622)의 상단에 대한 고정브래킷(631)의 결합과, 상기 고정브래킷(631)과 제1회동모터(632)의 결합, 제1회동모터(632)와 제1축회동체(633)의 결합, 제1축회동체(633)와 제2회동모터(635)의 결합은 통상적인 나사를 이용한 방식으로 가능하므로 이에 대한 구체적인 도시 및 설명은 생략한다.

상기 착지원점보정수단(640)은 상기 수평유지수단(630)의 제2축회동체(634)의 상면에 고정되는 베이스플레이트(641)와, 상기 베이스플레이트(641)에 제1수평축 방향으로 슬라이딩 가능하게 설치되는 제1축방향 슬라이더(642)와, 상기 제1축방향 슬라이더(642)에 제1수평축에 직교하는 제2수평축 방향으로 슬라이딩 가능하게 설치되는 제2축방향 슬라이더(643)와, 상기 베이스플레이트(641)와 제1축방향 슬라이더(642) 사이에 설치되어 상기 제1축방향 슬라이더(642)를 제1수평축 방향으로 슬라이딩 구동하는 제1축방향 슬라이딩 구동부(644)와, 상기 제1축방향 슬라이더(642)와 제2축방향 슬라이더(643) 사이에 설치되어 상기 제2축방향 슬라이더(643)를 제2축방향으로 제2축방향 슬라이딩 구동부(645) 및, 상기 제1축방향 슬라이딩 구동부(644)와 제2축방향 슬라이딩 구동부(645)를 제어하는 착지원점보정 제어부(646)를 포함하여 구성된다.

상기 제1축방향 슬라이더(642)를 상기 베이스플레이트(641)에 대하여 슬라이딩 가능하게 설치하기 위하여 상기 베이스플레이트(641)의 상면의 제2축방향 양단부에 제1축방향으로 길게 설치되는 제1축방향 안내봉(641a)과, 상기 제1축방향 슬라이더(642)의 하면의 제2축방향 양단부에 설치되어 상기 제1축방향 안내봉(641a)에 제1축방향으로 안내되는 제1축방향 안내편(642a)이 구비된다.

상기 제2축방향 슬라이더(643)를 제1축방향 슬라이더(642)에 대하여 슬라이딩 가능하게 설치하기 위하여 사기 제1축방향 슬라이더(642)의 상면의 제1축방향 양단부에 제2축방향으로 길게 설치되는 제2축방향 안내봉(642b)과, 상기 제2축방향 슬라이더(643)의 하면의 제1축방향 양단부에 설치되어 상기 제2축방향 안내봉(642b)에 제2축방향으로 안내되는 제2축방향 안내편(643a)이 구비된다.

상기 제1축방향 구동부(644)는 상기 베이스플레이트(641)의 제2축방향 중간부에 제1축방향으로 길게 설치되는 제1축방향 구동스크루(644a)와, 상기 베이스플레이트(641)의 제1축방향 일단부에서 제2축방향 중간부에 장착되어 상기 제1축방향 구동스크루(644a)를 회전 구동시키는 제1축방향 구동모터(644b) 및, 상기 제1축방향 슬라이더(642)의 하면 중간부에 설치되어 상기 제1축방향 구동스크루(644a)에 나사맞춤되는 제1축방향 구동너트(645c)를 포함하여 구성된다.

상기 베이스플레이트(641)에는 상기 제1축방향 구동모터(644b)를 장착하기 위한 모터장착부(641b)가 구비된다.

상기 제2축방향 구동부(645)는 상기 제1축방향 슬라이더(642)의 제1축방향 중간부에 제2축방향으로 길게 설치되는 제1축방향 구동스크루(645a)와, 상기 제1축방향 슬라이더(642)의 제2축방향 일단부에서 제1축방향 중간부에 장착되어 상기 제2축방향 구동스크루(645a)를 회전 구동시키는 제2축방향 구동모터(645b) 및, 상기 제2축방향 슬라이더(643)의 하면 중간부에 설치되어 상기 제2축방향 구동스크루(645a)에 나사맞춤되는 제2축방향 구동너트(645c)를 포함하여 구성된다.

상기 제1축방향 슬라이더(642)에는 상기 제2축방향 구동모터(645b)를 장착하기 위한 모터장착부(642c)가 구비된다.

상기 고유주파수 발신부(650)는 상기 제2축방향 슬라이더(643)의 상면에 하단이 고정되며, 고도감지유닛(601)과 라이다신호 감지유닛(602)과 고도감지유닛(601)과 고유주파수 발신유닛(604)이 내설되는 발신부본체(651)와, 상기 발신부본체(651)의 상단에 하단이 결합되어 상향 연장되며 고유주파수 발신유닛(604)의 구동에 의해서 고유주파수가 발신되는 발신부안테나(652) 및, 상기 발신부본체(651)을 감싸는 발신판(653)을 포함하여 구성된다.

상기 발신부본체(651)에는 상기 발신판(653)은 발신부본체(651)와 연결되는 부분에 배수구멍(653a)을 천공하여 우천시 발신판(653)에 빗물이 고이지 않도록 구성할 수 있다.

또한 상기 수평유지수단(630)과 착지원점보정수단(640)는 센서와 모터들이 빗물이나 빗물에 의하여 기능고장을 일으키는 일이 없도록 보호커버(도시생략)로 씌워서 보호하는 것이 바람직하다.

이와 같은 고유주파수 발신장치(60)는 착지부(610)를 지면에 착지시켰을 때 지형에 따라 지지봉(620)과 발신부안테나(652)가 연직선 상에 정확하게 놓이지 않고, 도 18의 (a)에 도시한 바와 같이, 각도(a)만큼 기울어진 경우, 중앙착지봉(612)가 착지된 착지원점과 발신부안테나(652)가 연직선 상에 위치하지 않게 된다.

이때, 수평센서(636)가 기울어진 각도를 감지하게 되고, 수평센서(636)의 감지신호에 따라 수평유지제어부(637)가 제1회동모터(632)와 제2회동모터(635)를 제어하게 되고, 이에 따라 제1축회동체(633)와 제2축회동체(634)가 각각 제1수평축(X)과 제2수평축(Y)을 중심으로 회동하여 도 18의 (b)에 도시한 바와 같이, 제2축회동체(634)의 상면이 수평을 유지하게 되고, 이에 따라 발신부안테나(652)가 수직을 이루게 된다.

그러나 발신부안테나(652)가 수직을 이루기는 하지만 착지원점으로부터 거리(b)만큼 이격된 위치에 있게 된다.

이와 같이 착지원점으로부터 거리(b)만큼 이격된 발신부안테나(652)는 착지원점보정수단(640)에 의하여 착지원점에 일치하게 된다.

즉, 수평유지수단(630)의 수평센서(636)의 감지신호는 수평유지제어부(637)로부터 착지원점보정 제어부(646)에 전달되고, 착지원점보정 제어부(646)는 착지대(610), 지지봉(620), 수평유지수단(630) 및 착지원점보정수단(640)의 제원을 저장하고 있으면서 기울어진 각도(a)를 참조하여 삼각계산법에 따라 발신부안테나(652)가 착지원점으로부터 이격된 거리(b)를 산출하고, 그 산출 결과에 따라 제1축방향 구동모터(644b)와 제2축방향 구동모터(645b)를 제어하게 된다.

제1축방향 구동모터(644b)와 제2축방향 구동모터(645b)의 회전에 따라 제1축방향 구동스크루(644a)와 제2축방향 구동스크루(645b)가 회전하면서 제1축방향 구동너트(644c)와 제2축방향 구동너트(645c)와의 나사작용에 의하여 제1축방향 슬라이더(642)와 제2축방향 슬라이더(643)를 각각 제1축방향과 제2축방향으로 슬라이딩하게 되고, 이에 따라 제2축방향 슬라이더(643)에 설치된 고유주파수 발신부(650)의 발신부안테나(652)가 착지원점에 일치하게 된다.

따라서 고유주파수 발신장치(60)이 지면에 대하여 기울어진 상태로 착지된 경우에도 수평유지수단(630)과 착지원점보정수단(640)에 의하여 발신부안테나(652)가 연직방향을 향하게 됨과 아울러 착지원점에 일치하게 되어 정확한 고유주파수의 발신이 이루어지게 되고, 이후 제작되는 음영기복도의 정확도를 높일 수 있게 된다.

도 18에서는 고유주파수 발신장치(60)가 제1축방향으로 기울어진 상태에 대하여 설명하였으나, 제2축방향으로 기울어진 경우에도 동일한 방식으로 수평을 유지시킴과 아울러 착지원점을 보정할 수 있으며, 고유주파수 발신장치(60)가 제1축방향과 제2축방향으로 기울어진 경우에도 동일한 방식으로 수평유지와 착지원점 보정을 할 수 있는 것이다.

또한 상기 발신판(653)에는 배수구멍(653a)가 형성되어 있으므로 우천시 빗물이 발신판(653)에 고이는 일이 없게 된다.

고유주파수 수신장치(70)는 고유주파수 발신장치(60)가 발신한 고유주파수 및 GPS좌표정보를 수신해서 고유주파수정보로 통합하고, 상기 고유주파수정보를 고유주파수정보 데이터베이스(50)에 저장한다.

도 13은 본 발명에 따른 음영소스 보정장치를 보인 블록도이고, 도 19는 본 발명에 따른 영상처리시스템에 의한 음영소스 보정의 일실시 예를 개략적으로 보인 도면인 바, 이를 참조해 설명한다.

본 발명에 따른 음영소스 보정장치(30)는 라이다정보 데이터베이스(40)에서 라이다정보를 검색해 확인하는 라이다정보 확인유닛(31)과, 고유주파수정보 데이터베이스(50)에서 고유주파수정보를 검색해 확인하는 고유주파수정보 확인유닛(32)과, 고유주파수정보에서 해당 지역의 고도를 확인하는 고도확인유닛(33)과, 라이다정보와 고유주파수정보와 고도를 토대로 음영소스를 보정하는 음영소스 보정유닛(34)으로 구성된다.

라이다정보 확인유닛(31)은 도 19의 (a)도면과 같이 일정간격 이상을 갖는 등고선 사이에 기복이 있는지 여부를 확인하기 위해서 해당 지역에 대한 라이다정보 데이터베이스(40)를 검색한다. 주지된 바와 같이, 라이다 측정기술은 항공측량 과정에서 지상의 기복을 측정하는 통상적인 기술이므로, 원도에서 일정간격 이상으로 벌어진 등고선이 확인되면 해당 등고선 사이의 라이다정보를 확인해서 하층 등고선의 고도를 기준으로 일정 높이 이상의 기복이 있는지 여부를 확인할 수 있다. 라이다정보 확인유닛(31)은 기복 여부를 확인해서 해당 지면을 기준으로 일정 높이 이상 또는 일정 깊이 이상의 기복이 확인되면 해당 지역을 '기복발생구역'으로 선정한다.

고유주파수정보 확인유닛(32)은 라이다정보 확인유닛(31)이 '기복발생구역'을 확인하면, 고유주파수정보 데이터베이스(50)에서 해당 지역에 대한 고유주파수정보를 검색한다. 고유주파수정보는 해당하는 고유주파수 발신장치(60)의 위치좌표인 GPS좌표정보를 포함하므로, 도 19의 (b)도면에 도시한 바와 같이 '기복발생구역' 안 또는 인근에 설치된 고유주파수 발신장치(60)의 위치를 확인하고, 해당 위치를 '고유주파수 발신지점'으로 표시한다.

고도확인유닛(33)은 고유주파수정보에 포함된 고유주파수로부터 '고유주파수 발신지점'의 고도를 확인한다. 전술한 바와 같이 고유주파수는 고도에 따라 다르게 지정되므로, 고도확인유닛(33)은 해당 고유주파수로부터 '고유주파수 발신지점'의 고도를 확인할 수 있다.

음영소스 보정유닛(34)은 고도확인유닛(33)이 '고유주파수 발신지점'의 고도를 확인하면, '고유주파수 발신지점'의 상층 등고선과 하층 등고선의 밝기를 고려해서 해당하는 명도를 적용한다.

도 20 및 도 21은 도 19의 음영소스 보정에 따른 고유주파수 발신지점의 보정모습을 개략적으로 도시한 도면인 바, 이를 참조해서 스크린 음영소스의 보정 과정을 좀 더 구체적으로 설명한다.

도 20에서는 상층 등고선의 고도가 80m이고 하층 등고선의 고도가 70m 사이에, 3개의 '고유주파수 발신지점(a1, a2, a3)'이 확인된다. 고유주파수를 근거로 '고유주파수 발신지점(a1, a2, a3)의 고도를 확인한 결과, a1과 a2의 고도는 78m이고, a3의 고도는 74m으로 각각 확인되었다. 그런데 '고유주파수 발신지점(a1, a2, a3)'은 담당자가 해당 지역에서 가장 높은 또는 낮은 지점에 설치한 고유주파수 발신장치(60)에 의해 확인된 것이므로, '고유주파수 발신지점(a1, a2, a3)'은 상층 등고선과 하층 등고선 사이의 임의 범위에서 최고점 또는 최저점에 해당한다.

한편, 상층 등고선과 하층 등고선 사이는 상층 등고선의 고도인 80m에서 하층 등고선의 고도인 70m까지 일정 각 도로 경사진 구간임을 보인 것이다. 따라서 음영소스 보정유닛(34)은 상층 등고선과 하층 등고선 사이를 일정 간격으로 분할하고, 이렇게 분할한 구간을 경계하기 위해서 임의의 경계선을 형성시킨다. 본 발명에 따른 실시예에서는 상층 등고선과 하층 등고선을 5등분해서, 4개 경계선 간의 고도차가 2m씩 이루어지도록 했다.

계속해서, 음영소스 보정유닛(34)은 '고유주파수 발신지점(a1, a2, a3)'을 중심으로 하는 동심원인 '고도별 폐곡선'을 일정간격으로 형성시키되, 동일한 고도의 경계선과 만나는 해당 고도의 '고도별 폐곡선'까지 형성시킨다. 예를 들어 설명하면, 본 발명에 따른 실시예에서는 경계선의 고도차와 '고도별 폐곡선'의 고도차가 모두 2m로 동일하므로, a1의 '고유주파수 발신지점'은 고도가 76m인 두 번째 동심원까지 표시되고, a2의 '고유주파수 발신지점'은 고도가 74m인 세 번째 동심원까지 표시되며, a3의 '고유주파수 발신지점은 고도가 76m인 두 번째 동심원까지 표시된다. 또한, 경계선과 만나는 해당 '고도별 폐곡선'은 '고유주파수 발신지점'이 요부(凹部)냐 철부(凸部)냐에 따라서 경계선을 기준으로 '삭제부분'과 '표시부분'으로 구분된다.

음영소스 보정유닛(34)은 이렇게 형성된 '고도별 폐곡선'의 '표시부분'을 따라 명암을 적용해서 스크린 음영소스를 보정한다. 참고로, '고도별 폐곡선'은 2m 간격으로 형성되므로, 80m인 상층 등고선에 적용된 명도와 70m인 하층 등고선에 적용된 명도 사이를 5등분해서, '고도별 폐곡선'의 높이에 각각 해당하는 명도를 적용한다.

스크린 음영소스에 대한 보정이 완료되면, 음영기복도 생성부(26)는 음영소스 보정장치(30)에 의해 보정된 스크린 음영소스를 기초로 음영기복도를 최종 완성한다.

이상에서 설명한 실시예들은 그 일 예로서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

10: 지리정보 데이터베이스 20: 음영기복도 제작장치
22: 기본음영소스 생성부 23: 입체지형 생성부
24: 스크린음영소스 생성부 25: 음영 합성부
26: 음영기복도 생성부 30: 라이다정보 보정장치
31: 라이다정보 확인유닛 32: 고유주파수정보 확인유닛
33: 고도확인유닛 34: 음영소스 보정유닛
40: 라이다정보 데이터베이스 50: 고유주파수정보 데이터베이스
60: 고유주파수 발신장치 70: 고유주파수 수신장치
601: 고도감지유닛 602: 라이다신호 감지유닛
603: GPS좌표 확인유닛 604: 고유주파수 발신유닛
610: 착지대 620: 지지봉
630: 수평유지수단 631: 고정브래킷
632: 제1회동모터 633: 제1축회동체
634: 제2축회동체 635: 제2회동모터
636: 수평센서 637: 수평유지제어부
640: 착지원점보정수단 641: 베이스플레이트
642: 제1축방향 슬라이더 643: 제2축방향 슬라이더
644: 제1축방향 구동부 645: 제2축방향 구동부
646: 착지원점보정 제어부

Claims (1)

1. 지형의 고저차가 3차원 입체적으로 표현된 음영기복도를 생성할 임의의 대상 지형의 기복을 2차원 등고선들로 표현한 원도를 저장하고 있는 지리정보 데이터베이스로부터 원도를 획득하고, 상기 원도로부터 상기 등고선들에 의한 폐곡선들을 추출하고, 최저 고도의 등고선에 의한 폐곡선에는 검은색의 제1 명도를 갖는 어두운 음영을 부여하고, 최고 고도의 등고선에 의한 폐곡선에는 흰색의 제2 명도를 갖는 밝은 음영을 부여하고, 상기 최저 고도와 상기 최고 고도 사이에 형성된 사이 고도의 등고선에는 상기 제1 명도와 상기 제2 명도 사이의 명도를 갖는 음영을 부여한 기본 음영 소스를 생성하는 기본음영소스 생성부; 상기 기본 음영 소스의 각부의 명도에 따라 상기 제1 명도인 부분을 바닥으로 하고 상기 제2 명도에 가까운 명도일수록 높은 고도를 갖는 3차원 입체 지형을 생성하는 입체지형 생성부; 상기 기본 음영 소스의 명도를 반전하여 스크린음영소스를 생성하는 스크린음영 소스생성부; 상기 생성된 입체 지형과 상기 스크린음영소스를 합성하여, 상기 스크린음영소스 중 명도가 높은 부분일수록 상기 입체 지형의 윤곽을 덜 투과시키고 상기 스크린음영소스 중 명도가 낮은 부분일수록 상기 입체지형의 윤곽을 선명하게 투과시키는 스크린음영소스 합성부; 및 상기 스크린음영소스가 합성된 입체 지형을 3차원 공간 내의 임의 위치에 배치된 시점으로부터 촬영된 2차원 영상으로 변환하여 상기 음영기복도를 생성하는 음영 기복도 생성부;를 포함하는 영상촬영 후 영상 데이타와 영상이미지 합성을 위한 영상처리시스템에 있어서,
   상기 스크린음영소스의 보정을 위해서 지면 기복에 대한 라이다정보를 저장하는 라이다정보 데이터베이스와;
   상기 스크린음영소스의 보정을 위해서 고유주파수 발신장치가 설치된 지점의 고도 확인을 위한 고유주파수정보를 저장하는 고유주파수정보 데이터베이스와;
   상기 고유주파수 발신장치가 설치된 지점의 고도를 측정해서 고도별로 지정된 해당하는 고유주파수를 설정하는 고도감지유닛과, 라이다신호를 감지하는 라이다신호 감지유닛과, 고유주파수 발신장치가 설치된 지점의 GPS좌표를 측정하는 GPS좌표 확인유닛과, 상기 라이다신호 감지유닛의 라이다신호 감지에 대응해서 상기 고유주파수와 GPS좌표정보를 발신하는 고유주파수 발신유닛을 구비하되;
   지면에 착지되는 착지대와, 상기 착지대의 중앙에 수직으로 설치된 지지봉과, 상기 지지봉의 상단에 고정되는 수평판과 수평판의 일단에서 상향 절곡 형성되는 수직판을 가지는 고정브래킷과, 상기 고정브래킷의 수직판에 제1수평축에 동축을 이루도록 고정설치되는 제1회동모터와, 상기 제1회동모터의 모터축에 고정결합되는 고정판과 상기 고정판의 제2축방향 양단에서 제1수평축 방향으로 연장되는 한 쌍의 연장편이 구비된 제1축회동체와, 상기 한 쌍의 연장편의 사이에서 제2수평축을 중심으로 회동 가능하게 설치되는 제2축회동체와, 상기 한 쌍의 연장편에 설치되어 모터축이 상기 제2축회동체의 제2수평축 방향 양단면에 고정결합되는 제2회동모터와, 상기 제2축회동체에 설치되어 수평도를 감지하는 수평센서 및, 상기 수평센서의 감지신호에 따라서 상기 제1회동모터와 제2회동모터를 제어하는 수평유지제어부를 포함하는 수평유지수단과, 상기 수평유지수단의 제2축회동체의 상면에 고정되는 베이스플레이트와, 상기 베이스플레이트에 제1수평축 방향으로 슬라이딩 가능하게 설치되는 제1축방향 슬라이더와, 상기 제1축방향 슬라이더에 제1수평축에 직교하는 제2수평축 방향으로 슬라이딩 가능하게 설치되는 제2축방향 슬라이더와, 상기 베이스플레이트와 제1축방향 슬라이더 사이에 설치되어 상기 제1축방향 슬라이더를 제1수평축 방향으로 슬라이딩 구동하는 제1축방향 슬라이딩 구동부와, 상기 제1축방향 슬라이더와 제2축방향 슬라이더 사이에 설치되어 상기 제2축방향 슬라이더를 제2축방향으로 제2축방향 슬라이딩 구동부 및, 상기 제1축방향 슬라이딩 구동부와 제2축방향 슬라이딩 구동부를 제어하는 착지원점보정 제어부를 포함하는 착지원점보정수단과, 상기 제2축방향 슬라이더의 상면에 하단이 고정되며, 고도감지유닛과 라이다신호 감지유닛과 고도감지유닛과 고유주파수 발신유닛이 내설되는 발신부본체와, 상기 발신부본체의 상단에 하단이 결합되어 상향 연장되며 고유주파수 발신유닛의 구동에 의해서 고유주파수가 발신되는 발신부안테나 및, 상기 발신부본체를 감싸는 발신판을 포함하는 고유주파수 발신부를 구비한 고유주파수 발신장치와;
   상기 고유주파수와 GPS좌표정보를 수신해서 상기 고유주파수정보로 통합하고, 상기 고유주파수정보 데이터베이스에 저장하는 고유주파수 수신장치; 및
   상기 스크린음영소스의 원도에서 상층 등고선과 하층 등고선이 일정거리 이상의 간격을 이루는 구간을 확인하고, 상기 구간에 대한 라이다정보를 상기 라이다정보 데이터베이스에서 검색 및 확인해서 상기 구간에서 지면을 기준으로 일정 높이 또는 일정 깊이 이상의 기복 여부를 확인하며, 기복이 확인되면 상기 구간을 기복발생구역으로 설정하는 라이다정보 확인유닛과; 상기 고유주파수정보 데이터베이스에서 상기 기복발생구역에 해당하는 고유주파수정보를 검색하는 고유주파수정보 확인유닛과; 검색한 고유주파수정보의 고유주파수를 확인해서 지정된 고도를 확인하고, 상기 고유주파수에 대응한 GPS좌표의 해당 위치를 고유주파수 발신지점으로 설정하는 고도확인유닛과; 상기 기복발생구역에 대한 상층 등고선과 하층 등고선 사이를 일정간격으로 분할해서 해당 고도가 각각 링크된 다수의 경계선을 형성시키고, 상기 고유주파수 발신지점을 중심으로 해당 고도가 각각 링크된 일정간격의 동심원인 고도별 폐곡선을 형성시키되, 고도별 폐곡선은 서로 동일한 고도의 경계선과 만날 때까지 형성시키고, 서로 만난 동일한 고도의 경계선과 고도별 폐곡선에서 고도별 폐곡선은 상기 고유주파수 발신지점이 요부냐 철부냐에 따라서 경계선을 기준으로 일부를 삭제해서 표시부분과 삭제부분으로 구분하며, 상기 표시부분에 해당 고도에 대응하는 명도를 적용하는 음영소스 보정유닛으로 된 음영소스 보정장치;를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상촬영 후 영상 데이타와 영상이미지 합성을 위한 영상처리시스템.

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