KR101722993B1 - 전자광학추적기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이미지 센서에서 획득한 영상을 이용하여 표적을 추적하는 전자광학추적기에 관한 것이다. 상기 전자광학추적기는, 기준점을 중심으로 영상을 획득하는 이미지 센서; 상기 영상의 전체영역 중에서 소정크기를 가지는 일부영역을 게이트로 설정하고, 상기 게이트를 이용하여 표적의 표적위치를 산출하는 영상추적기; 상기 영상, 그리고 상기 게이트를 나타내는 인디케이터를 표시하는 디스플레이; 및 상기 표적위치와 상기 기준점이 일치하도록 상기 기준점을 이동시키는 서보 구동기를 포함하며, 상기 영상추적기는, 상기 서보구동기에 의하여 상기 기준점이 이동하는 경우, 상기 기준점의 변위량을 고려하여 상기 게이트의 위치를 재설정하는 것을 특징으로 한다.

Description

전자광학추적기{ELECTRO OPTICAL TRACKING SYSTEM}

본 발명은 이미지 센서에서 획득한 영상을 이용하여 표적을 추적하는 전자광학추적기에 관한 것이다.

전자광학추적기는 영상신호 내의 표적의 변위량을 계산하는 영상추적기와 이 변위량을 오차신호로 이용하여 시선을 구동하는 서보구동기로 구성된다.

표적 변위량 계산법 중 하나인 무게중심 기법의 초기 표적포착 방법에 따르면, 운용자가 표적주변에 일종의 필터인 게이트를 설정함으로써 자동추적이 시작된다. 게이트의 초기위치는 화면중앙 즉 시선에 위치하며 조종간을 이용하여 시선을 움직임으로써 게이트를 표적위치로 움직여 간다. 이때, 영상추적기는 게이트 내의 표적의 무게중심을 구하며 시선으로부터 무게중심까지의 거리가 표적위치로써 서보구동기에 전송된다.

다음 프레임 영상에서 영상추적기는 이전 프레임에서 계산한 표적의 무게중심 위치로 게이트를 이동시키게 된다. 동시에 서보구동기는 표적중심이 화면중심으로 이동하여, 표적을 추적하도록 이미지 센서를 이동시킨다.

한편, 표적이 급격하게 이동하거나 장애물 뒤로 사라지면 게이트가 표적을 따라가지 못하여 추적이 불가능한 표적상실이 일어난다.

영상추적기의 게이트는 화면 내에서 이미지 센서의 중심, 즉 시선을 기준하여 다음 프레임에서의 위치가 결정된다. 전자광학추적기에서 조종간을 이용하여 시선과 표적을 일치시킨 후 추적을 시작하는 일반적인 운용 조건에서는 초기의 시선 이동량이 적기 때문에 문제가 없다.

그러나, 표적이 화면외곽에 위치할 때에 이미지 센서로 표적을 추적하는 경우에는 큰 화소오차로 인하여 서보구동기는 급격히 이동하게 되어, 다음 프레임에서 새로 이동된 시선을 기준으로 게이트가 위치하게 되므로 표적은 게이트를 벗어나게 된다. 즉, 게이트는 시선의 이동을 감지하지 못하고 화면 내에서만 위치를 갱신시켜 나가기 때문에 표적상실 문제가 발생한다. 이러한 경우는, 탐색레이더에 연동되어 표적을 지향하거나, 표적자동탐지 기능으로 탐지된 다수의 표적중의 하나에 시선을 위치시킬 필요가 있을 때이다.

기존에는 표적상실을 방지하기 위하여 화소오차 크기를 제한하거나 변화량을 감소시켜 서보구동기가 서서히 구동되도록 함으로써 표적상실을 방지하고 있으나, 시선을 신속히 이동시키지 못하는 단점이 있다.

본 발명은 전술한 문제 및 다른 문제를 해결하는 것을 목적으로 한다.

또 다른 목적은, 표적을 신속히 포착할 수 있는 전자광학추적기를 제공하는 것이다.

상기와 같은 과제를 실현하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 전자광학추적기는, 기준점을 중심으로 영상을 획득하는 이미지 센서; 상기 영상의 전체영역 중에서 소정크기를 가지는 일부영역을 게이트로 설정하고, 상기 게이트를 이용하여 표적의 표적위치를 산출하는 영상추적기; 상기 영상, 그리고 상기 게이트를 나타내는 인디케이터를 표시하는 디스플레이; 및 상기 표적위치와 상기 기준점이 일치하도록 상기 기준점을 이동시키는 서보 구동기를 포함하며, 상기 영상추적기는, 상기 서보구동기에 의하여 상기 기준점이 이동하는 경우, 상기 기준점의 변위량을 고려하여 상기 게이트의 위치를 재설정한다.

일 실시 예에 있어서, 상기 영상추적기는, 상기 기준점이 제1지점에서 제2지점으로 이동하는 경우, 상기 제2지점에서 획득된 영상에서 상기 게이트의 위치를 재설정하며, 상기 제2지점이 아닌 상기 제1지점을 기준으로 상기 게이트의 위치를 재설정할 수 있다.

일 실시 예에 있어서, 상기 제1지점에서 제1영상이 획득되고 상기 제1영상에 대한 제1게이트가 설정되고 제1 표적위치가 산출되며, 상기 제2지점에서 제2영상이 획득되고 상기 제2영상에 대한 제2게이트가 설정되고 제2 표적위치가 산출되며, 상기 영상추적기는, 상기 제1지점을 기준으로, 상기 제1게이트의 중심점과 상기 제1 표적위치 사이의 거리, 상기 제1지점에서 상기 제2지점까지의 변위량을 고려하여 상기 제2 게이트의 중심점을 설정할 수 있다.

일 실시 예에 있어서, 상기 전자광학추적기는, 상기 기준점을 센싱하는 위치 센서를 더 포함하고, 상기 영상추적기는 상기 위치 센서의 출력을 이용하여 상기 기준점의 위치 및 상기 기준점의 변위량 중 적어도 하나를 산출할 수 있다.

일 실시 예에 있어서, 상기 영상추적기는, 상기 위치 센서의 출력을 관성평면에서의 위치로 전환하여 상기 적어도 하나를 산출할 수 있다.

일 실시 예에 있어서, 상기 영상추적기는, 상기 위치 센서의 회전축과 상기 기준점의 회전축이 상이한 경우, 상기 위치 센서의 출력이 상기 기준점의 좌표계로 전환되도록 좌표변환을 수행할 수 있다.

일 실시 예에 있어서, 상기 영상추적기는, 상기 기준점의 변위량에 근거하여 상기 게이트의 크기를 조절할 수 있다.

일 실시 예에 있어서, 상기 영상추적기는, 상기 기준점의 변위량이 기준보다 작거나 같으면, 상기 게이트를 제1크기로 조절하고, 상기 기준점의 변위량이 상기 기준보다 크면, 상기 게이트를 상기 제1크기보다 큰 제2크기로 조절할 수 있다.

일 실시 예에 있어서, 상기 전자광학추적기는, 상기 게이트의 위치 및 크기 중 적어도 하나를 변경하도록 하는 사용자 입력을 수신하는 사용자 입력부를 더 포함하고, 상기 영상추적기는 상기 사용자 입력에 근거하여 상기 적어도 하나를 재설정할 수 있다.

본 발명에 따른 전자광학추적기의 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.

전자광학추적기가 영상추적을 시작할 때 표적상실을 방지하여, 속응성을 향상하기 위한 방법을 제안하였다. 제안된 기법은 영상추적기가 게이트의 위치를 결정할 때 시선의 변위량을 게이트에 추가로 입력함으로써 표적과 게이트의 오차를 감소시킴으로써 표적상실을 방지한다. 전산모사결과 게이트와 표적과의 오차가 현저히 감소하는 것을 확인할 수 있다.

본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 전자광학추적기의 일반적 개념도
도 2는 본 발명에 따른 전자광학추적기를 설명하기 위한 블록도
도 3a, 도 3b 및 도 3c는 종래의 전자광학추적기에서 적용되던 게이트 위치 계산기법을 설명하기 위한 도면들
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 게이트 위치 계산을 설명하기 위한 개념도
도 5a는 디스플레이에 표시되는 영상에서 포착성능이 개선된 효과를 나타내는 그래프
도 5b는 글로벌 좌표계에서 포착성능이 개선된 효과를 나타내는 그래프

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

전자광학추적기는 도 1에 도시된 바와 같이 전자광학영상센서를 이용하여 표적영상을 획득하고, 화면의 중앙에 표적을 지속적으로 유지함으로써 정찰 혹은 사격통제용으로 사용되는 장치로서 영상을 획득하는 영상센서, 영상신호 내의 표적의 변위량을 계산하는 영상추적기, 그리고 이 변위량을 오차신호로 이용하여 시선을 구동하는 서보 구동기로 구성되며 상호 연결도는 도 2와 같다.

영상추적기의 표적포착 방법은 다음과 같다. 도 3과 같이 먼저 운용자가 표적주변에 일종의 필터인 게이트를 위치시킨 후 자동추적을 명령해야 하는데, 게이트는 초기에 화면중앙에 위치하며 운용자가 조종간을 이용하여 시선을 구동함으로써 게이트도 표적위치로 움직여 간다. 표적이 게이트내에 위치하면 운용자는 자동추적을 시행하고, 이때부터 영상추적기는 게이트를 이용하여 표적의 이동량을 계산하며 동시에 시선과 표적간의 오차신호를 서보구동기에 전송한다. 서보구동기는 표적이 화면중앙으로 이동하도록 오차신호의 크기에 비례하는 구동속도로, 카메라를 이동시킴으로서 표적에 대한 자동추적이 이루어진다. 또 도면 3b와 같이 영상추적기는 이전 프레임에서 계산한 표적의 위치로 게이트를 이동시킴으로써 표적은 항상 게이트 내부에 존재하게 된다.

그런데 영상추적기는 화면의 중앙을 기준으로 새로운 게이트의 위치를 계산한다. 즉 영상추적기는 서보구동기에 의한 표적의 위치가 이동한 것을 알지 못하고 화면 중심으로부터의 표적의 위치를 계산하게 된다. 이러한 게이트 위치 이동방법은 표적을 화면중앙에 위치시킨 후 추적을 시작하는 일반적인 운용 조건에서는 오차신호가 적어 시선 이동량도 적기 때문에 게이트를 지속적으로 표적에 위치시키는 데에 문제가 없다.

그러나, 도 3c에 도시된 바와 같이 표적이 화면외곽에 위치한 상태에서 추적이 시작되면 큰 오차신호에 비례하여 서보는 급격히 이동하게 된다. 그 결과 화면내 표적위치도 변화한 반면 게이트는 여전히 화면중앙을 기준으로 표적을 찾게 되므로 게이트는 표적을 벗어나게 된다. 즉 게이트는 시선의 이동을 감지하지 못하고 화면 내에서만 위치를 갱신시켜 나가기 때문에 표적을 상실하는 문제가 발생한다.

이러한 경우의 한 예는 탐색레이더가 지정한 좌표점으로 전자광학추적장비의 시선이 이동할 경우이며, 여러 오차요소로 인하여 표적이 정확히 중앙에 위치할 확률이 낮다.

이 문제를 해결하기위한 기존의 방법은 표적의 위치가 화면중앙에서 멀어질수록 오차신호를 감소시킴으로서 서서히 구동시키고, 표적이 점차 화면중앙으로 이동하면 오차신호를 원래대로 적용하는 방법을 사용한다. 그 결과 표적을 신속히 화면중앙에 위치시키는데 수초의 시간이 소요된다.

사격통제용 전자광학추적기의 경우에는 레이저거리측정기 등이 화면의 중앙에 정렬되어 있으므로 표적을 화면중앙으로 신속히 이동하는 것이 필요하며, 이는 사격 반응 시간을 줄일 수 있으므로 신속 포착에 대한 개선이 필요하다.

도 3a 내지 도 3c로부터, 글로벌 평면의 임의 점을 기준으로 시선과 게이트의 움직임을 표현하면 아래의 수식들로 표현할 수 있다. 종래의 게이트 위치 계산법에 따르면, [수학식 4]와 같이, 새로운 게이트 위치는 현재 게이트 위치와 오차를 더하여 새로운 시선을 기준으로 이동한다. [수학식 5]와 같이, 한 샘플 뒤져서 서보구동기로 전송되는 것이 추적오차로 표현되는 오차신호이다.

[수학식 1]

T(n) = Ti(n) - Li(n)

[수학식 2]

e(n) = T(n) - g(n)

= Ti(n) - Li(n) - {gi(n) - Li(n)}

= Ti(n) - gi(n)

[수학식 3]

T(n-1) = Ti(n-1) - Li(n-1)

= g(n-1) + e(n-1)

[수학식 4]

gi(n) = Li(n) + g(n-1) + e(n-1)

= Li(n) + {gi(n-1) - Li(n-1)} + e(n-1)

[수학식 5]

PE(n) = g(n-1) + e(n-1)

= gi(n-1) + e(n-1) - Li(n-1)

여기서, T(n) = 화면중심에서 표적까지 거리;

Li(n) = Li·Kfov·ZOH. 센서 화면으로 샘플링한 시선을 global계에서 표시한 위치;

Ti(n) = Ti·Kfov·ZOH. 센서 화면으로 샘플링한 표적위치를 global계에서 표시한 위치;

L(n) = global 계에서의 시선 위치. 화면내로 제한되어 이산화된 시선 위치;

Kfov = 영상센서 시계를 검출기 화소수로 변환하는 스케일 팩터;

ZOH = 영상센서의 프레임형성에 따른 샘플링 작용;

e(n) = 화면내 게이트와 표적거리;

gi(n) = 게이트 위치를 글로벌계에서 표시;

g(n) = 화면내의 게이트위치; 및

PE(n) = 화면내 시선과 표적간의 오차신호(pixel error); 이다.

참고로, 게이트는 글로벌계에서 [수학식 6]으로 표현된다.

[수학식 6]

g(n) = gi(n) - Li(n)

상술한 수학식들을 이용하여 영상추적기와 서보구동기의 결합관계를 블록도로 나타내면, 도 4와 같다.

본 발명은 전자광학추적기에서 표적을 포착하여 화면중앙으로 신속히 이동시키기 위한 방법에 관한 것이다. 기존의 전자광학추적기의 표적 위치는 영상추적기가 화면 내의 게이트를 이용하여 계산되었으나 본 발명에서는 서보구동기의 위치가 영상추적기 게이트와 서로 결합하여 표적 위치를 새롭게 계산함으로써 표적의 상실을 방지하고, 포착된 표적을 신속히 화면중앙으로 이동하는 방법이다.

본 발명은 영상추적기에서 게이트의 위치를 계산할 때에 서보구동기의 시선 이동량을 샘플링하여 감해 줌으로써 게이트의 위치가 원래의 표적 위치에 유지되도록 함으로써 서보의 움직임과 관계없이 게이트를 표적에 정확히 위치시킴으로써 게이트가 표적을 상실하는 현상을 개선하고자 한다. 정량적인 이동량은 한 샘플동안 이동한 시선량을 측정하면 된다. 블록도 상으로는 영상추적기와 서보구동기가 서로 결합되어 정보를 송수신하도록 구성한다.

구체적으로, 전자광학추적기는, 기준점을 중심으로 영상을 획득하는 이미지 센서, 상기 영상의 전체영역 중에서 소정크기를 가지는 일부영역을 게이트로 설정하고, 상기 게이트를 이용하여 표적의 표적위치를 산출하는 영상추적기, 상기 영상, 그리고 상기 게이트를 나타내는 인디케이터를 표시하는 디스플레이 및 상기 표적위치와 상기 기준점이 일치하도록 상기 기준점을 이동시키는 서보 구동기를 포함한다.

상기 기준점은 상기 이미지 센서의 화면중앙을 의미하며, '시선'으로 호칭될 수 있다.

상기 영상추적기는, 상기 서보구동기에 의하여 상기 기준점이 이동하는 경우, 상기 기준점의 변위량을 고려하여 상기 게이트의 위치를 재설정한다. 보다 구체적으로, 상기 영상추적기는, 상기 기준점이 제1지점에서 제2지점으로 이동하는 경우, 상기 제2지점에서 획득된 영상에서 상기 게이트의 위치를 재설정하며, 상기 제2지점이 아닌 상기 제1지점을 기준으로 상기 게이트의 위치를 재설정한다.

예를 들어, 상기 제1지점에서 제1영상이 획득되고 상기 제1영상에 대한 제1게이트가 설정되고 제1 표적위치가 산출되고, 상기 제2지점에서 제2영상이 획득되고 상기 제2영상에 대한 제2게이트가 설정되고 제2 표적위치가 산출될 수 있다. 이경우에, 상기 영상추적기는, 상기 제1지점을 기준으로, 상기 제1게이트의 중심점과 상기 제1 표적위치 사이의 거리, 상기 제1지점에서 상기 제2지점까지의 변위량을 고려하여 상기 제2 게이트의 중심점을 설정한다.

표적상실을 방지하려면 표적과 게이트의 오차인 g(n)을 제한할 필요가 있다. 새로운 게이트 위치는 이동한 시선위치를 기준하여 이전 프레임의 표적위치로 이동함으로써 표적상실이 발생한다. 이를 방지하기 위하여 화면내의 게이트위치를 예전 시선위치 기준으로 조정한다면 이러한 일은 발생하지 않는다. 이를 위하여 [수학식 4] 을 아래 [수학식 7]과 같이 정리할 수 있다.

[수학식 7]

gc(n) = g(n) - {Li(n) - Li(n-1)}

= gi(n-1) + e(n-1)

= g(n-1) + e(n-1) + L(n-1)

여기서, gc(n)는 본 발명에 게이트 위치 계산법에 따른 게이트의 위치이고, g(n)은 종래의 게이트 위치 계산법에 따른 게이트의 위치에 해당한다.

영상추적기는 [수학식 7]을 이용하여 게이트의 위치를 재설정할 수 있다.

시선이 움직이지 않은 상태, 즉 이전의 시선 위치를 기준으로 새 게이트를 위치시키므로 게이트가 표적에서 벗어나지 않는다. 그리고 감해주는 양인 {Li(n) - Li(n-1)}은 두 시선위치의 시간에 따른 차이이므로, 시선의 절대위치가 필요하지 않다. 이로써, 시선의 변위량을 매우 빠르게 산출할 수 있다.

게이트의 위치를 계산할 때에 서보구동기가 이동한 각도차를 게이트 위치 계산시에 감해 줌으로써 게이트를 표적에 정확히 위치시킬수 있으며 그 결과 표적상실을 방지할 수 있고, 오차신호를 감소하지 않고도 서보를 구동할수 있으므로 신속히 화면중앙으로 표적을 위치시킬 수 있다.

시선의 위치는 이미지 센서를 지지하는 김벌등에 부착된 리졸버나 엔코더 등에 의하여 센싱될 수 있다.

전자광학추적기는 시선(또는, 기준점)을 센싱하는 위치 센서를 더 포함하고, 영상추적기는 상기 위치 센서의 출력을 이용하여 상기 기준점의 위치 및 상기 기준점의 변위량 중 적어도 하나를 산출한다.

시선이동량은 위치검출센서를 이용하거나 IMU(inertial measurement sensor) 신호를 처리하여 관성평면에서의 시선의 위치를 이용할수도 있다.

서보구동기가 이동한 각도는 위치검출소자(리졸버 등) 혹은 관성자세 센서(IMU 출력을 처리한 것)등의 출력을 화면의 프레임비에 맞추어 샘플링하여 얻을 수 있다.

영상추적기는, 상기 위치 센서의 출력을 관성평면에서의 위치로 전환하여 상기 적어도 하나를 산출한다. 나아가, 상기 영상추적기는, 상기 위치 센서의 회전축과 상기 기준점의 회전축이 상이한 경우, 상기 위치 센서의 출력이 상기 기준점의 좌표계로 전환되도록 좌표변환을 수행한다.

도 5a는 디스플레이에 표시되는 영상에서 포착성능이 개선된 효과를 나타내는 그래프이고, 도 5b는 글로벌 좌표계에서 포착성능이 개선된 효과를 나타내는 그래프이다.

최초에 운용자가 표적에 게이트를 이동시킨 후 포착을 시작하는 작동은 초기치 입력(lock on)으로 표현되었다.

표적에 대응하는 구형파를 인가하였는데, 이는 상하로 이동하는 표적으로 이해될 수 있다. 기존의 방법과 달리 개선된 방법에서는 최초의 게이트의 위치가 과도현상 없이 표적을 추종하는 것을 확인할 수 있다.

한편, 영상추적기는, 표적상실을 대비하여, 오차에 해당하는 e(n)의 크기보다 게이트의 크기가 확대되도록 제어할 수 있다.

또한, 상기 영상추적기는, 상기 기준점의 변위량에 근거하여 상기 게이트의 크기를 조절한다. 예를 들어, 상기 영상추적기는, 상기 기준점의 변위량이 기준보다 작거나 같으면, 상기 게이트를 제1크기로 조절하고, 상기 기준점의 변위량이 상기 기준보다 크면, 상기 게이트를 상기 제1크기보다 큰 제2크기로 조절할 수 있다.

본 발명으로 화면내의 임의의 위치에 있는 표적에 대하여 자동추적이 시작되더라도 안정적으로 표적을 포착, 추적함으로써 표적 상실을 방지할수 있다. 또 표적을 포착 후 화면중앙으로 이동시키는 시간을 단축 할수 있으며 사격통제 체계의 반응시간을 단축할 수 있다.

항공기 등의 이동 플랫폼에 전자광학 추적기가 탑재된 경우에는 화면의 이동으로 표적을 포착하기가 쉽지 않은 경우에도 본 방법을 적용하면 표적을 조종간이 아닌 화면내의 마우스 커서를 이용하여 표적위치를 영상추적기의 게이트 위치로 입력할 수 있으므로 더욱 신속하게 표적을 포착, 추적할 수 있다.

도면에 도시되지 않았으나, 전자광학추적기는, 상기 게이트의 위치 및 크기 중 적어도 하나를 변경하도록 하는 사용자 입력을 수신하는 사용자 입력부를 더 포함하고, 상기 영상추적기는 상기 사용자 입력에 근거하여 상기 적어도 하나를 재설정할 수 있다.

도 1은 일반적인 전자광학 추적장비의 구성이다. 표준TV 혹은 열영상카메라를 이용하여 표적영상을 획득하고, 화면의 중앙에 표적을 지속적으로 유지한다. 좀 더 구체적으로는 표적과 시선간의 오차신호를 계산하는 영상추적기, 그리고 이 오차신호로 시선을 구동하는 서보 구동기로 구성되며 수동추적, 자동추적, 좌표지향 등의 모드전환이 가능하다. 기존 시스템에서 표적의 위치를 계산하기위하여 화면내의 표적위치만 고려하였으나, 본 고안에서는 위치검출센서 혹은 항법루프 출력인 김벌자세를 이용한다.

도 3a는 화면 내의 표적, 표적을 둘러싸는 게이트, 그리고 시선 혹은 망선의 초기 표적포착 시점을 보여준다.

도 3b는 서보구동기가 작동하지 않을 때의 경우이다. 이때는 포착된 표적에 대하여 한 프레임 뒤에는 도 3b와 같이 게이트가 표적의 중앙으로 이동하며 동시에 표적위치를 출력하는 것을 보여준다.

도 3c는 서보구동기가 작동할 때의 경우이다. 게이트는 화면의 새 망선을 기준으로 이동하는 반면, 표적은 시선이 이동하므로 화면중앙으로 이동하고 그 결과 게이트는 표적을 상실한다. 따라서 게이트의 위치를 계산 할 때에 시선의 이동량을 고려해 주고자 하는 것이 본 고안이며 글로벌 좌표계에서의 이 방법을 도 4에 나타 내었다.

영상추적기는 게이트의 작동방식을 보여준다. 표적과 시선은 영상센서의 샘플링 및 시계에 의해 스케일링 된다. 한 프레임간의 시선의 이동량을 측정하기 위하여 위치검출센서 혹은 관성센서 처리에 의한 자세정보와 지연기을 이용한다. 이 이동량은 가산기에서 출력되며 게이트위치 계산용 가산점에 감해 준다. 게이트의 위치는 가산점에서 출력되고 오차신호는 지연기에서 출력된다.

본 발명은, 프로그램이 기록된 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체는, 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체의 예로는, HDD(Hard Disk Drive), SSD(Solid State Disk), SDD(Silicon Disk Drive), ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장 장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어, 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한, 상기 컴퓨터는 전자광학추적기를 포함할 수도 있다.

따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.

Claims (9)

1. 기준점을 중심으로 영상을 획득하는 이미지 센서;
   상기 영상의 전체영역 중에서 소정크기를 가지는 일부영역을 게이트로 설정하고, 상기 게이트를 이용하여 표적의 표적위치를 산출하는 영상추적기;
   상기 영상, 그리고 상기 게이트를 나타내는 인디케이터를 표시하는 디스플레이; 및
   상기 표적위치와 상기 기준점이 일치하도록 상기 기준점을 이동시키는 서보 구동기를 포함하며,
   상기 영상추적기는,
   상기 서보구동기에 의하여 상기 기준점이 이동하는 경우, 상기 기준점의 변위량을 고려하여 상기 게이트의 위치를 재설정하는 것을 특징으로 하는 전자광학추적기.
2. 제1항에 있어서,
   상기 영상추적기는,
   상기 기준점이 제1지점에서 제2지점으로 이동하는 경우, 상기 제2지점에서 획득된 영상에서 상기 게이트의 위치를 재설정하며, 상기 제2지점이 아닌 상기 제1지점을 기준으로 상기 게이트의 위치를 재설정하는 것을 특징으로 하는 전자광학추적기.
3. 제2항에 있어서,
   상기 제1지점에서 제1영상이 획득되고 상기 제1영상에 대한 제1게이트가 설정되고 제1 표적위치가 산출되며,
   상기 제2지점에서 제2영상이 획득되고 상기 제2영상에 대한 제2게이트가 설정되고 제2 표적위치가 산출되며,
   상기 영상추적기는,
   상기 제1지점을 기준으로, 상기 제1게이트의 중심점과 상기 제1 표적위치 사이의 거리, 상기 제1지점에서 상기 제2지점까지의 변위량을 고려하여 상기 제2 게이트의 중심점을 설정하는 것을 특징으로 하는 전자광학추적기.
4. 제1항에 있어서,
   상기 기준점을 센싱하는 위치 센서를 더 포함하고,
   상기 영상추적기는 상기 위치 센서의 출력을 이용하여 상기 기준점의 위치 및 상기 기준점의 변위량 중 적어도 하나를 산출하는 것을 특징으로 하는 전자광학추적기.
5. 제4항에 있어서,
   상기 영상추적기는,
   상기 위치 센서의 출력을 관성평면에서의 위치로 전환하여 상기 적어도 하나를 산출하는 것을 특징으로 하는 전자광학추적기.
6. 제5항에 있어서,
   상기 영상추적기는,
   상기 위치 센서의 회전축과 상기 기준점의 회전축이 상이한 경우, 상기 위치 센서의 출력이 상기 기준점의 좌표계로 전환되도록 좌표변환을 수행하는 것을 특징으로 하는 전자광학추적기.
7. 제1항에 있어서,
   상기 영상추적기는,
   상기 기준점의 변위량에 근거하여 상기 게이트의 크기를 조절하는 것을 특징으로 하는 전자광학추적기.
8. 제7항에 있어서,
   상기 영상추적기는,
   상기 기준점의 변위량이 기준보다 작거나 같으면, 상기 게이트를 제1크기로 조절하고, 상기 기준점의 변위량이 상기 기준보다 크면, 상기 게이트를 상기 제1크기보다 큰 제2크기로 조절하는 것을 특징으로 하는 전자광학추적기.
9. 제1항에 있어서,
   상기 게이트의 위치 및 크기 중 적어도 하나를 변경하도록 하는 사용자 입력을 수신하는 사용자 입력부를 더 포함하고,
   상기 영상추적기는 상기 사용자 입력에 근거하여 상기 적어도 하나를 재설정하는 것을 특징으로 하는 전자광학추적기.

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