KR101804937B1

KR101804937B1 - 고정밀 항공영상을 기반으로 하는 공간영상도화 시스템

Info

Publication number: KR101804937B1
Application number: KR1020170109691A
Authority: KR
Inventors: 유현정
Original assignee: (주)해강
Priority date: 2017-08-29
Filing date: 2017-08-29
Publication date: 2017-12-05

Abstract

본 발명은 고정밀 항공영상을 기반으로 하는 공간영상도화 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 항공촬영이미지에 랜덤하게 형성된 좌표점이 평면과 측면 촬영된 지상물 이미지에 포함될 경우 이를 자동으로 인식해서 삭제 처리하고, 이를 통해 표정처리에 대한 신뢰도를 높이면서 항공촬영이미지를 획득할 때 지상물의 직상방에서 최대한 촬영할 수 있도록 하여 보다 정확한 항공촬영이미지를 획득함으로써 정확도가 높은 수치지도 제작에 기여할 수 있는 고정밀 항공영상을 기반으로 하는 공간영상도화 시스템에 관한 것이다.

Description

고정밀 항공영상을 기반으로 하는 공간영상도화 시스템{Space image drawing system based on high precision aerial image}

본 발명은 공간영상도화 기술 분야 중 고정밀 항공영상을 기반으로 하는 공간영상도화 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 항공촬영이미지에 랜덤하게 형성된 좌표점이 평면과 측면 촬영된 지상물 이미지에 포함될 경우 이를 자동으로 인식해서 삭제 처리하고, 이를 통해 표정처리에 대한 신뢰도를 높이면서 항공촬영이미지를 획득할 때 지상물의 직상방에서 최대한 촬영할 수 있도록 하여 보다 정확한 항공촬영이미지를 획득함으로써 정확도가 높은 수치지도 제작에 기여할 수 있는 고정밀 항공영상을 기반으로 하는 공간영상도화 시스템에 관한 것이다.

수치지도의 배경이 되는 도화이미지는 항공촬영이미지를 기초로 제작되고, 지상기준점 등을 기초로 상기 항공촬영이미지에 형성된 각 좌표점들에 대한 좌표값 등의 수치데이터가 합성된다.

이를 좀 더 구체적으로 설명하면, 항공촬영을 통해 수집된 항공촬영이미지는 공지, 공용의 통상적인 표정처리로 해당 수치데이터가 합성되는데, 상기 수치데이터의 합성은 상기 표정처리 과정 중 절대표정 단계에서 이루어진다.

도 1은 항공촬영이미지에 표시된 지상물 이미지 내 좌표점에 대해 항공삼각측량으로 좌표값을 입력하는 종래 방식을 도시한 도면으로서, 도 1에서 확인되는 바와 같이, 항공촬영이미지에는 입체형상의 지상물 이미지가 촬영되고, 상기 지상물 이미지 내 좌표점(PP1,PP2,PP3)은 항공삼각측량을 통해 수치데이터가 연산 입력된다.

그런데, 항공촬영이미지는 일정한 고도의 항공기에서 지상을 촬영해 이미지화한 것이므로, 카메라의 직하방에 위치한 지상물에 대한 촬영이미지를 제외하고 대부분의 지상물은 측면이 촬영될 수밖에 없다.

더욱이, 항공 촬영 중 해당 항공기는 이동 중에 있으므로, 평면이미지가 촬영되는 지상물은 랜덤하게 선택될 수밖에 없고, 그 외 대부분의 지상물은 측면이 반드시 촬영된다.

결국, 항공촬영이미지에 담긴 대부분의 지상물은 평면이 아닌 측면이 촬영된 상태이고, 상기 표정처리 과정을 통해 최종 합성 처리된 항공촬영이미지 내 지상물 이미지는 측면이 노출되므로, 도화 작업을 진행하는 사람(이하 '도화 작업자')은 측면이 노출된 지상물 이미지로 가득한 항공촬영이미지를 기초로 도화 작업을 진행해야 하는 곤란함이 있었다.

또한, 항공삼각측량은 3곳 이상의 지상기준점(SP1,SP2,SP3)을 기초로 항공촬영이미지 내 각 좌표점(PP1,PP2,PP3)의 좌표값인 수치데이터를 연산해서 입력하는데, 전술한 바와 같이 지상물 이미지가 평면과 측면이 항공촬영이미지에 함께 출력되면서, 동일한 지상물 이미지에 서로 다른 위치의 좌표점인 'PP2'와 'PP3'가 확인되어 연산 입력되는 문제가 발생했다.

결국, 표정처리 중 항공삼각측량 과정에서 동일한 지상물 이미지에 전혀 다른 좌표값이 입력되면서 상기 항공촬영이미지를 읽거나 상기 항공촬영이미지를 기초로 도화된 도화이미지를 읽어처리하는 장치의 정밀 동작에 한계를 일으켰다.

물론, 도화 작업자는 이러한 문제를 해소하기 위해 항공삼각측량 이후 지상물 이미지에 입력된 좌표값을 통일시키는 보정작업을 진행했다.

하지만, 이러한 별도 보정작업은 도화 작업자에게 항공촬영이미지 내 지상물 이미지를 일일이 체크해 보정하는 번거로움과 불편을 주었고, 상대적으로 지상물 이미지가 많이 촬영된 도심지에 대한 항공촬영이미지 보정의 경우 수작업으로 처리되는 특성상 미보정으로 인한 오차 가능성이 크다는 문제가 있었다.

대한민국 특허 등록번호 제10-1347260호(2013.12.26.) '촬영이미지별 수치데이터 합성을 처리하는 영상도화이미지 시스템'

본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술상의 제반 문제점을 감안하여 이를 해결하고자 창출된 것으로, 항공촬영이미지에 랜덤하게 형성된 좌표점이 평면과 측면 촬영된 지상물 이미지에 포함될 경우 이를 자동으로 인식해서 삭제 처리하고, 이를 통해 표정처리에 대한 신뢰도를 높이면서 항공촬영이미지를 획득할 때 지상물의 직상방에서 최대한 촬영할 수 있도록 하여 보다 정확한 항공촬영이미지를 획득함으로써 정확도가 높은 수치지도 제작에 기여할 수 있는 고정밀 항공영상을 기반으로 하는 공간영상도화 시스템을 제공함에 그 주된 목적이 있다.

본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로, 항공촬영된 촬영이미지를 저장하는 촬영이미지DB(210), 상기 촬영이미지를 기초로 도화된 도화이미지를 저장하는 도화이미지DB(220), 상기 촬영이미지와 도화이미지를 출력하고 도화 작업자의 조작에 대응한 입력값을 생성 및 입력하는 입출력수단(130)을 포함하고; 촬영이미지 내 좌표점에 대한 항공삼각측량 전에 상기 입출력수단(130)에 출력되는 촬영이미지의 색깔을 픽셀단위로 확인해서 색깔을 기준으로 상기 촬영이미지가 이루는 모양을 확인하는 이미지분석모듈(111), 모양이 확인된 상기 촬영이미지에서 색깔의 변화가 있는 경계라인들을 확인하고 상기 경계라인들 중 한 쌍의 경계라인이 1차 기준비율 이상 평행을 유지하면서 그 중 하나의 경계라인이 폐구간을 이루는 것으로 확인되면 상기 한 쌍의 경계라인을 제1경계라인으로 한 후 상기 제1경계라인으로 둘러싸인 구역을 지상물 이미지로 1차 추정하되 상기 제1경계라인 중 폐구간을 이루는 경계라인은 상층경계선으로 정하고 남은 경계라인은 하층경계선으로 정하는 층경계확인모듈(112a), 상기 층경계확인모듈(112a)에서 확인한 상기 상층경계선과 하층경계선의 평행비율이 2차 기준비율 미만으로 확인되면 상기 상층경계선과 하층경계선 사이에서 색깔의 변화가 있는 제2경계라인을 확인하고 상기 제2경계라인이 상기 상층경계선의 꼭지점으로부터 서로 나란한 것으로 확인되면 상기 층경계확인모듈(112a)에서 확인한 상층경계선과 하층경계선으로 둘러싸인 구역을 지상물 이미지로 2차 추정하되 상기 하층경계선과 접하거나 길이가 가장 긴 상기 제2경계라인의 말단이 2차 추정된 지상물 이미지의 하층경계가 되도록 정하는 종경계확인모듈(112b), 상기 층경계확인모듈(112a)에서 확인한 1차 지상물 이미지 또는 상기 종경계확인모듈(112b)에서 확인한 2차 지상물 이미지의 해당 구역을 중심으로 지정된 색상의 이미지가 균일한 방향으로 형성되었는지 여부에 따라 그림자이미지를 확인해서 상기 1차 또는 2차 추정된 지상물 이미지를 확정하는 그림자확인모듈(112c), 상기 상층경계선으로 둘러싸인 폐구간을 지상물 이미지의 평면이미지로 확정하고 상기 상층경계선과 하층경계선의 서로 평행하는 부분이 맞춰지도록 상기 상층경계선으로 둘러싸인 평면이미지를 상기 하층경계선 쪽으로 이동시켜서 하층경계 전체가 확인되도록 하는 구역설정모듈(112d)로 구성된 경계확인모듈(112); 상기 층경계확인모듈(112a) 또는 종경계확인모듈(112b)이 확인한 상기 지상물 이미지의 전체 범위와, 상기 구역설정모듈(112d)이 확인한 상기 지상물 이미지의 하층경계 전체만의 범위를 확인하고, 상기 촬영이미지에 구성되는 좌표점 중 상기 지상물 이미지의 하층경계 전체만의 범위 내에 위치한 좌표점을 확인해서 해당 좌표점을 상기 지상물 이미지의 유효한 좌표점으로 결정하는 좌표확인모듈(113); 상기 유효한 좌표점을 제외하고 상기 지상물 이미지의 전체 범위에 위치한 좌표점을 삭제하는 보정모듈(114); 상기 입출력수단(130)에 출력된 촬영이미지에 대해 내부표정, 상호표정, 절대표정에 대한 표정처리를 순차 진행하되, 항공삼각측량은 상기 유효한 좌표점만을 대상으로 처리하는 표정처리모듈(115); 표정처리된 상기 촬영이미지를 대상으로 도화해서 도화이미지를 완성하고, 완성된 상기 도화이미지를 상기 도화이미지DB(220)에 저장시키는 도화수단(120)을 포함하는 고정밀 항공영상을 기반으로 하는 공간영상도화 시스템에 있어서,
지상물에 대한 항공 촬영이미지를 획득하기 위해 동영상 방식으로 촬영한 후 특정 이미지를 추출하여 촬영이미지DB(210)로 전송하는 카메라(CAM)와; 상기 카메라(CAM)를 승강, 선회, 각도조절하는 카메라구동기(1000)를 더 포함하되,
상기 카메라구동기(1000)는 항공기의 저면에 고정되며 보스(1112)가 중앙에 돌출된 원판형상의 고정판부(1110)와, 상기 보스(1112)에 끼워져 나사체결되는 고정기둥(1120)과, 상기 고정기둥(1120)에 조립되는 유동기둥(1130)과, 상기 유동기둥(1130)의 상단에 조립되는 회전기둥(1140)과, 상기 회전기둥(1140)에 고정되어 상기 카메라(CAM)를 탑재하는 카메라고정박스(1150)로 이루어지며;
상기 고정기둥(1120)의 내부에는 승강모터(1200)가 내장되고, 상기 승강모터(1200)의 모터축(1210)은 승강모터(1200)의 상하로 돌출되며, 모터축(1210)의 내부는 중공되어 볼스크류(BS)가 관통된 상태로 스크류 결합되고, 상기 승강모터(1200)의 양측면에는 모터고정구(1220)가 더 구비되어 상기 승강모터(1200)를 고정기둥(1120) 속에 고정하며, 상기 볼스크류(BS)를 기준으로 양측에는 가이드바(GB)가 배열되고, 상기 고정기둥(1120)의 개방된 상단에는 볼스크류(BS) 및 가이드바(GB)가 통과하는 마개(1122)가 조립되며, 상기 가이드바(GB)는 상기 유동기둥(1130)의 하단면에 고정되고, 상기 고정기둥(1120)의 외표면에는 유선 또는 무선통신 가능한 제1컨트롤러(RC1)가 구비되며, 상기 유동기둥(1130)의 상단면에는 축홈이 형성되고, 상기 축홈에는 회전기둥(1140)의 하단면에서 돌출된 하부축(1142)이 끼워져 베어링(BA) 결합되어 상기 회전기둥(1140)이 회전할 수 있도록 구성되며, 상기 회전기둥(1140)의 하단부 둘레면에는 치형이 형성되어 종동기어(1144)를 구성하고, 상기 종동기어(1144)에는 구동기어(1146)가 치결합되며, 상기 구동기어(1146)는 회전모터(1148)에 연결되고, 상기 회전모터(1148)는 상기 유동기둥(1130)의 외주면에 고정되며, 상기 회전기둥(1140)의 상단에는 카메라고정박스(1150)가 고정되고, 상기 카메라고정박스(1150)의 일측면에는 일정크기로 개방된 카메라설치홈(1152)이 형성되며, 상기 카메라설치홈(1152)에는 각도조절모터(1300)가 설치되고, 상기 각도조절모터(1300)에는 카메라(CAM)가 고정되며, 상기 카메라고정박스(1150)의 일측 외면에는 제어유닛(500)과 통신하는 카메라통신안테나(1154)가 설치되고, 그 하측에는 각도조절모터(1300)의 구동 및 카메라통신안테나(1154)를 통해 제어하는 제2컨트롤러(RC2)가 설치되며;
상기 볼스크류(BS)의 상단에는 스크류가 형성되지 않은 민자부(2150)가 형성되고, 상기 볼스크류(BS)의 상단에는 볼스크류(BS)의 직경보다 큰 걸림플랜지(2160)가 형성되며, 상기 유동기둥(1130)의 하면 중심에는 고정베이스(2100)가 볼트 고정되고, 상기 고정베이스(2100)의 하면 중심에는 설치홈(2110)이 요입 형성되며, 상기 설치홈(2110)에는 상부 판형부쉬(2120)와 베이스볼베어링(2130)과 하부 판형부쉬(2140)가 순차로 조립되고, 상기 민자부(2150)의 외주면에는 고정커버(2170)가 접촉된 상태로 상기 고정베이스(2100) 상에 볼트고정되어 상기 걸림플랜지(2160)의 이탈을 방지하도록 구성되어 상기 볼스크류(BS)를 제자리 회전 가능하게 조립시키는 것을 특징으로 하는 고정밀 항공영상을 기반으로 하는 공간영상도화 시스템을 제공한다.

본 발명에 따르면, 항공촬영이미지에 랜덤하게 형성된 좌표점이 평면과 측면 촬영된 지상물 이미지에 포함될 경우 이를 자동으로 인식해서 삭제 처리하고, 이를 통해 표정처리에 대한 신뢰도를 높이면서 항공촬영이미지를 획득할 때 지상물의 직상방에서 최대한 촬영할 수 있도록 하여 보다 정확한 항공촬영이미지를 획득함으로써 정확도가 높은 수치지도 제작에 기여하는 효과를 얻을 수 있다.

도 1은 항공촬영이미지에 표시된 지상물 이미지 내 좌표점에 대해 항공삼각측량으로 좌표값을 입력하는 종래 방식을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 공간영상도화 시스템을 도시한 예시적인 구성 블록도이다.
도 3은 본 발명에 따른 공간영상도화 시스템의 동작순서를 순차 도시한 예시적인 플로차트이다.
도 4는 본 발명에 따른 공간영상도화 시스템의 절대표정 순서를 순차 도시한 플로차트이다.
도 5는 본 발명에 따른 공간영상도화 시스템을 통해 촬영이미지의 절대표정 처리과정을 제1실시예에 따라 보인 예시적인 이미지이다.
도 6은 본 발명에 따른 공간영상도화 시스템을 통해 촬영이미지의 절대표정 처리과정을 제2실시예에 따라 보인 예시적인 이미지이다.
도 7은 본 발명에 따른 공간영상도화 시스템을 통해 촬영이미지에서 수치데이터 조정을 위해 지상물 이미지를 보정하는 모습을 보인 예시적인 이미지이다.
도 8은 본 발명에 따른 시스템 구현을 위한 카메라구동기의 예시도이다.
도 9는 도 8의 요부를 발췌하여 보인 예시적인 단면도이다.
도 10은 도 9의 높낮이 조절수단을 확대하여 보인 예시도이다.
도 11은 도 8의 카메라 각도조절수단을 확대하여 보인 예시도이다.
그리고
도 12는 도 9의 요부를 확대 도시한 예시적인 단면도이다.

이하에서는, 첨부도면을 참고하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하기로 한다.

본 발명 설명에 앞서, 이하의 특정한 구조 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며, 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니된다.

또한, 본 발명의 개념에 따른 실시예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로, 특정 실시예들은 도면에 예시하고 본 명세서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 특정한 개시 형태에 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경물, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

본 발명은 후술되는 선등록특허 제1347260호를 그대로 이용한다. 때문에, 이하 설명되는 장치 구성상 특징들은 모두 등록특허 제1347260호에 기재된 사항들이다.

다만, 본 발명은 상기 등록특허 1347260호에 개시된 구성들 중 디지털카메라의 회전반경을 가변시킬 수 있도록 개선한 부분이 가장 핵심적인 구성상 특징을 이룬다.

따라서, 이하 설명되는 장치 구성과 특징 및 작동관계는 상기 등록특허 제1347260호의 내용을 그대로 인용하기로 하며, 후단부에서 본 발명의 주된 특징과 관련된 구성에 대하여 구체적으로 설명하기로 한다.

본 발명에 따른 공간영상도화 시스템은 도 2에 도시된 바와 같이, 수치지도 제작을 위해서 사전에 항공촬영영상(이하 '촬영이미지')을 처리하는 시스템으로서, 고정밀 항공촬영영상, 즉 촬영이미지를 기초로 도화이미지를 제작한다.

참고로, 고정밀 항공촬영상, 즉 촬영이미지는 해상도가 높은 카메라를 이용하여 정밀도를 높인 상태로 촬영하여 획득한 영상이며, 수치지도를 완성하기 위해서는 상기 도화이미지에 등고선 및 각종 정보가 삽입된 지형이미지를 작성해야 하는데, 이를 위해서는 지형이미지의 배경이 되는 도화이미지를 촬영이미지에 기초해서 사전에 작성해야 한다.

이렇게 완성된 지형이미지에는 기준점이 구성되는데, 상기 기준점을 중심으로 서로 이웃하는 지형이미지를 합성 및 연결해서 수치지도의 배경으로 활용될 수 있도록 한다.

본 발명은 이러한 지형이미지를 제작하기 위해 사전에 완성해야 하는 도화이미지를 도화 작업을 통해 제작하는 시스템으로서, 보다 정밀하면서 사용자가 지형 이해가 쉽도록 하고, 도화 작업자의 작업 효율과 편의가 향상되도록 한다.

이를 위한 본 발명에 따른 공간영상도화 시스템은 도화기(100)와 저장장치(200)를 포함한다.

보통 도화기(100)는 플립 구조로 된 한 쌍의 입출력수단(130)으로 이루어지고, 동일한 지점의 촬영이미지와 도화이미지를 입출력수단(130)에 동시에 출력시키면서 도화 작업자가 도화 작업을 효과적으로 진행할 수 있도록 한다.

일반적으로 촬영이미지는 상부에 위치한 입출력수단(130)에 출력하고, 상기 촬영이미지를 기초로 작업한 도화이미지는 하부에 위치한 입출력수단(130)에 출력할 수 있는데, 이와는 반대로 상기 촬영이미지와 도화이미지가 출력되도록 할 수도 있다.

또한, 촬영이미지를 바탕으로 도화 작업을 진행할 수도 있으므로 모든 입출력수단(130)에 촬영이미지를 출력시키고, 이 중 한 곳에서 상기 촬영이미지를 바탕으로 도화이미지가 오버레이어(Over Layer) 형태로 도시되도록 할 수도 있다.

계속해서, 저장장치(200)는 촬영이미지를 저장하는 촬영이미지DB(210)와, 도화이미지를 저장하는 도화이미지DB(220)를 포함한다.

촬영이미지는 항공촬영된 이미지들로서, 위치와 배율 등에 대한 이미지정보를 링크해 저장한다.

도화이미지는 촬영이미지를 기초로 도화 작업을 진행해서 완성된 지상 이미지로서, 이웃하는 도화이미지 간의 경계가 자연스럽게 이루어지도록 이미지 간의 배율은 물론 상기 경계에 위한 지상물 이미지의 형상을 일체화시킨다.

저장장치(200)는 도화기(100)와 일체로 구성될 수도 있고, 분리될 수도 있다.

도화기(100)는 입출력수단(130)과 연동하는 표정처리수단(110)과 도화수단(120)을 더 포함한다.

입출력수단(130)은 전술한 바와 같이 촬영이미지 및 도화이미지를 출력시킴은 물론, 각종 입력값을 입력시킨다.

상기 입력값은 도화 작업자가 화면을 터치함으로써 입력될 수도 있고, 별도의 입력기기를 통해 입력될 수도 있다.

화면 터치방식은 공지, 공용의 터치스크린 기술이 적용될 수 있고, 입력기기 방식은 키보드, 조이스틱 등과 같은 기술이 적용될 수 있다.

계속해서, 표정처리수단(110)과 도화수단(120)은 촬영이미지와 도화이미지를 상기 입력값에 따라 입출력수단(130)을 통해 출력시키고, 상기 촬영이미지와 도화이미지를 저장장치(200)에 저장하며, 상기 촬영이미지와 도화이미지를 새롭게 편집되도록 한다.

이를 위한 표정처리수단(110)은 통상적인 표정처리를 진행하는 표정처리모듈(115)과, 이미지분석모듈(111)과, 경계확인모듈(112)과, 좌표확인모듈(113)과, 보정모듈(114)을 포함한다.

이미지분석모듈(111)은 표정처리 과정 중 촬영이미지의 색깔을 분석해서 상기 촬영이미지가 이루는 전체 모양을 분석한다.

경계확인모듈(112)은 분석된 촬영이미지에서 지상물 이미지를 구분하고, 더 나아가 상기 지상물 이미지 내부의 경계를 확인한다.

상기 촬영이미지는 색깔로 촬영이 이루어지므로 경계확인모듈(112)은 상기 촬영이미지의 색깔을 분석해서 이를 기준으로 지상물 이미지와 그 경계를 확인한다.

이를 좀 더 구체적으로 설명하면, 경계확인모듈(112)은 지상물 이미지(GI, 도 5 참조)에서 상층경계선(11)과 하층경계선(21)을 확인하는 층경계확인모듈(112a)과, 지상물 이미지(GI', 도 6 참조)에서 상층경계선(11)으로부터 인출되는 종경계선(31,32,33)을 확인하는 종경계확인모듈(112b)과, 지상물 이미지(GI,GI')의 그림자를 확인하는 그림자확인모듈(112c)과, 촬영이미지 내 지상에서 지상물 이미지(GI,GI')가 점유하는 공간을 확인하는 구역설정모듈(112d)로 구성된다.

층경계확인모듈(112a), 종경계확인모듈(112b), 그림자확인모듈(112c) 및 구역설정모듈(112d)에 대한 구성은 후술한다.

좌표확인모듈(113)은 상기 좌표점의 지상물 이미지 내 존재 여부를 확인하고, 더불어서 동일 지상물 이미지 내에 해당 좌표점들이 위치하는지 여부 또한 확인한다.

보정모듈(114)은 지상물 이미지 내 2개 이상의 좌표점을 지정된 좌표점으로만 통일시켜서 상기 촬영이미지의 수치데이터가 표정처리 과정에서 일괄적으로 이루어질 수 있도록 한다.

보정모듈(114)에 대한 보다 구체적인 내용은 후술한다.

표정처리모듈(115)은 통상적인 표정처리를 진행하는 모듈로서, 후술하는 촬영이미지에 대한 내부표정과 외부표정 처리를 진행한다.

도화수단(120)은 표정처리된 촬영이미지를 대상으로 도화해서 도화이미지를 완성하고, 완성된 상기 도화이미지를 도화이미지DB(220)에 저장한다.

이러한 구성에 대한 시스템의 동작순서는 도 3을 참고하여 설명한다.

[S10:내부표정 단계]

내부표정(Interior Orientation)은 촬영이미지 자체가 지니고 있는 왜곡을 보정하는 것을 말한다.

항공기에서 지상을 촬영한 촬영이미지는 카메라의 특성, 대기의 굴절, 지구의 곡률 등 여러 요인에 의해 왜곡이 발생한다.

이와 같은 왜곡으로 촬영이미지상에서 왜곡이 없는 경우 (x'a,y'a)의 좌표이어야 할 지점이 왜곡으로 인해서 (xa,ya)의 좌표를 갖게 된다.

이와 같이 왜곡을 갖는 항공사진의 각 좌표 (xa,ya)를 왜곡이 보정된 새로운 좌표 (x'a,y'a)로 재배열시키는 것이 내부표정이다.

아날로그 항공사진의 경우 내부표정을 위해서는 항공사진의 주점을 도화기의 출력 중심에 일치시키고 초점거리를 도화기의 눈금에 맞춘다.

즉, 도화기에서 스캐닝된 영상 좌표와 주점을 기준으로 하는 항공사진 좌표와의 관계를 설정함으로써 이루어지는 것이다.

하지만, 도 2에서 보인 도화기(100)를 활용해서 디지털 항공사진에 대한 내부표정 작업은 좌표 정립과 이를 기초로 한 이미지 편집 등을 통해 이루어진다.

따라서, 표정처리수단(110)의 표정처리모듈(115)은 입출력수단(130)에 출력된 촬영이미지에 대한 표정처리를 디지털 편집처리로 진행한다.

[S20:상호표정 단계]

내부표정이 카메라 내부의 광학적 환경을 재현하는 것을 그 목적으로 하는데 비해 외부표정(Exterior Orientation)은 카메라와 대상 물체 사이의 위치 관계를 규정하는데 그 목적을 두고 있다.

외부 표정은 다시 그 목적에 따라 상호표정(Relative Orientation) 및 절대표정(Absolute Orientation)으로 구성된다.

상호표정은 내부표정이 수행된 이후에 수행될 수 있다.

또한, 상호표정은 입체모델의 좌표를 취득함과 동시에 공액점에 대한 종시차를 제거하기 위한 일환으로 수행된다.

상호표정을 통해 모든 종시차가 소거된 한 쌍의 사진은 완전한 입체모델을 형성할 수 있다.

다만, 입체모델은 한쪽 사진을 고정한 상태에서 두 사진의 상대적인 관계를 규정한 것이므로 축척과 수평이 제대로 맞지 않으며 실제의 지형과 정확한 상사 관계를 이루지 못한다.

따라서, 입체모델을 실제의 지형과 맞추기 위해서는 3차원 가상 좌표인 모델좌표를 대상좌표(object space coordinate system)로 변환하는 좌표 변환 과정이 필요하다.

참고로, 상호표정에 쓰이는 요소는 좌우투사기의 x,y,z 각 축 둘레의 회전 ω1,ω2,Ψ1,Ψ2,x1,x2 가운데서 독립된 5개를 취한다.

[S30:절대표정 단계]

상호표정 단계(S20)에서 맞추지 못한 실제 지형과 이미지 간의 축적, 수준치, 수평위치 등에 대한 상사 관계를 맞추기 위해서 절대표정(Absolute Orientation)을 진행한다.

절대표정 시에는 최소 3점의 지상기준점(예를 들어, 표정점의 좌표)을 알아야 하며, 소요되는 점수가 입체 모형수에 비례하여 증가할 수 있다.

따라서, 항공삼각측량을 사용하여 지상기준점 선정 및 측량과정에서 소요되는 시간 및 경비를 대폭 절감시킬 수 있다.

항공삼각측량은 지상기준점 측량을 통해 수행된다.

항공삼각측량은 항공사진상에서 무수한 좌표점들을 관측한 다음 소수의 지상기준점을 기준으로 관측된 무수한 좌표점들의 좌표값을 전자계산기를 통해 절대 혹은 측지좌표로 환산하는 방법이다.

이상 설명한 촬영이미지에 대한 내부표정, 상호표정 및 절대표정은 표정처리수단(110)의 표정처리모듈(115)에 의해 진행되고, 이를 통해 촬영이미지는 균일화 및 규격화되어 실측에 상응하는 축척, 수준치 및 수평위치에 맞도록 처리된다.

도화를 위해 표정처리수단(110)의 표정처리모듈(115)이 촬영이미지를 표정처리하는 기술은 해당 기술분야의 공지, 공용 기술이므로 여기서는 각 표정에서 적용되는 연산식과 법칙 등에 대한 구체적인 설명은 생략한다.

한편, 본 발명에 따른 영상도화이미지 시스템은 촬영이미지 내 모든 좌표점의 좌표값을 무조건 연산하지 않고 지상에서 지정된 위치의 좌표점 또는 지상물 이미지 내에서도 지정된 좌표점의 좌표값만을 연산하도록 한다.

이를 위해 본 발명에 따른 영상도화이미지 시스템의 표정처리수단(110)은 촬영이미지에서 지상물 이미지를 추출하고, 상기 지상물 이미지에서 유효한 좌표점만을 분류하는 기능을 더 포함한다.

물론, 상기 보강된 기능을 통해 도화 과정에서 도화 작업자는 수작업을 최소화할 수 있고, 정밀하면서도 정확한 수치지도의 기초가 되는 도화이미지를 완성할 수 있다.

[S40:도화단계]

표정처리수단(110)에 의해 표정처리가 완료된 상기 촬영이미지를 기초로 도화 작업을 진행하고, 완성된 도화이미지는 도화이미지DB(220)에 저장한다.

본 발명에 따른 영상도화이미지 시스템은 상기 촬영이미지에 포함된 지상물 이미지를 추출하고 절대표정 과정에서 좌표점을 보정하는데, 이에 대한 절대표정 과정을 좀 더 구체적으로 설명한다.

도 4는 본 발명에 따른 시스템의 절대표정 순서를 순차 도시한 플로차트이고, 도 5는 본 발명에 따른 시스템을 통해 촬영이미지의 절대표정 처리과정을 제1실시예에 따라 보인 이미지이고, 도 6은 본 발명에 따른 영상도화이미지 시스템을 통해 촬영이미지의 절대표정 처리과정을 제2실시예에 따라 보인 이미지이고, 도 7은 본 발명에 따른 영상도화이미지 시스템을 통해 촬영이미지에서 수치데이터 조정을 위해 지상물 이미지를 보정하는 모습을 보인 이미지인 바, 이를 참조해 설명한다.

[S31:이미지 모양 확인단계]

표정처리수단(110)의 표정처리모듈(115)은 표정처리를 위한 대상 촬영이미지를 촬영이미지DB(210)에서 검색하고, 이미지분석모듈(111)은 검색한 상기 촬영이미지 내에서 지상물 이미지(GI,GI')를 구분한다.

이미지분석모듈(111)은 지상물 이미지(GI,GI')가 촬영이미지의 다른 배경과 구분되도록 하기 위해서 입출력수단(130)으로 출력되는 촬영이미지의 색깔을 픽셀단위로 분석하고, 이를 통해 1차로 촬영이미지가 이루는 모양을 확인한다.

즉, 이미지분석모듈(111)은 촬영이미지를 색깔을 기준으로 모양을 구분하는 것이다.

[S32:층경계 확인을 통한 지상물 확인단계]

촬영이미지가 이루는 모양이 확인되면, 경계확인모듈(112)은 색깔의 배치 패턴을 분석해서 배경으로부터 지상물 이미지를 구분한다.

이를 좀 더 구체적으로 설명하면, 도 5에서 보인 바와 같이 촬영이미지에 촬영된 지상물 이미지(GI)는 평면이미지(10)뿐만 아니라 측면이미지(20)까지 노출된다.

한편, 건축물과 같은 일반적인 지상물은 지면과 접하는 하층경계선(21) 부분과, 평면과 측면이 접하는 상층경계선(11) 부분이 동일 또는 유사한 구조를 이룬다.

한편, 도 5에서 보인 바와 같이 지상물 이미지(GI)의 평면이미지(10)와 측면이미지(20)는 명암 및 실제 색상 차이 등으로 인해서 명확한 경계 차이를 보인다.

결국, 경계확인모듈(112)의 층경계확인모듈(112a)은 촬영이미지의 색깔의 배치 패턴을 분석하는 과정에서 특정 지점의 상층경계선(11)과 하층경계선(21)에 반복을 관측하게 되고, 이렇게 관측하게 된 해당 구역을 지상물 이미지(GI)로 1차 추정한다.

따라서, 층경계확인모듈(112a)은 상층경계선(11)과 하층경계선(21)을 확인하기 위해서 색깔 분석을 통해 확인된 경계라인 중 한 쌍이 1차 기준비율 이상 평행을 유지하면서 그 중 하나의 경계라인이 폐구간을 이루는 것으로 확인되면, 상기 한 쌍의 경계라인들로 둘러싸인 색깔 영역의 구역을 지상물 이미지로 1차 추정한다.

여기서, 한 쌍의 경계라인 중 폐구간을 이루는 경계라인은 상층경계선(11)으로 보고, 남은 하나의 경계라인은 하층경계선(21)으로 본다.

[S33: 지상물 확인단계]

경계확인모듈(112)을 구성하는 층경계확인모듈(112a)은 색깔 분석을 통해 확인된 경계라인 중 한 쌍이 1차 기준비율 이상 평행을 유지하면서 그 중 하나가 폐구간을 이루는 것으로 확인되면, 상기 한 쌍의 경계라인들로 둘러싸인 색깔 영역의 구역을 지상물 이미지로 1차 추정하나 한 쌍이 2차 기준비율 이하로 평행을 유지하면서 그 중 하나가 폐구간을 이루는 것으로 확인되면, 경계확인모듈(112)을 구성하는 종경계확인모듈(112b)을 구동시켜서 해당 구역의 지상물 이미지 여부를 확인하도록 한다.

이를 좀 더 구체적으로 설명하면, 지상물의 상층경계는 옥상에 해당하므로 항공촬영시 간섭없이 전체가 모두 촬영되나 지상물의 하층경계는 지면과 경계를 이루는 부분이므로 항공촬영시 이웃하는 다른 구조물(ex; 조경, 이웃 건물 등)에 가려져 촬영되지 못할 수 있다.

또한, 지상물의 하층경계는 지상물 자체에 의해 가려져 촬영되지 못할 수 있고, 그림자 등에 의해 간섭될 수도 있다.

결국, 도 6에서 보인 바와 같이, 상기 상층경계의 촬영이미지인 상층경계선(11) 대비 상기 하층경계의 촬영 이미지인 하층경계선(21)은 2차 기준비율 이하로 평행을 유지할 수 있고, 이 경우 해당 구역이 지상물 이미지임에도 불구하고 지상물이 아닌 것으로 판독될 수 있는 것이다.

[S34:종경계 확인을 통한 지상물 확인단계]

촬영이미지내 해당 구역에서 층경계확인모듈(112a)이 확인한 상층경계선(11) 대비 하층경계선(21)의 평행비율이 지상물 이미지의 기준을 만족하지 못할 경우, 종경계확인모듈(112b)은 층경계확인모듈(112a)이 확인한 상층경계선(11)과 하층경계선(21) 사이에서 종방향에 대한 모서리 이미지에 해당하는 경계라인인 종경계선(31,32,33)을 확인한다.

상층경계선(11)과 하층경계선(21) 사이는 지상물 이미지(GI')에서 측면이미지(20)에 해당하므로 도 6에 도시한 바와 같이 해당 종경계선(31,32,33)은 상층경계선(11)의 꼭지점으로부터 하방으로 인출되는 형상을 이루게 된다.

참고로, 종경계선(31,32,33)의 확인은 층경계확인모듈(112a)이 촬영이미지로부터 상층경계선(11)과 하층경계선(21)을 추출하는 방법과 동일하게 종경계확인모듈(112b)이 촬영이미지의 상층경계선(11)과 하층경계선(21) 사이에서 명암 및 실제 색상의 차이를 확인함으로써 이루어진다.

여기서, 해당 구역이 지상물 이미지(GI')인 경우엔 확인된 종경계선(31,32,33)은 상층경계선(11)의 꼭지점으로부터 인출되어질 것이다.

결국, 종경계확인모듈(112b)은 상층경계선(11)과 하층경계선(21) 사이에서 종경계선(31,32,33)을 추출하고, 더불어서 종경계선(31,32,33)이 상층경계선(11)으로부터 인출된 것으로 확인되면, 촬영이미지 내 해당 구역을 지상물 이미지로 2차 추정한다.

여기서, 종경계확인모듈(112b)은 확인된 종경계선(31,32,33)이 서로 나란하면서 동일한 방향으로 인출된 것을 한정해 확인한다.

한편, 해당 구역이 지상물 이미지로 2차 추정되면, 종경계확인모듈(112b)은 확인된 종경계선(31,32,33) 중 가장 긴 종경계선 또는 하층경계선(21)과 접하는 종경계선(31, 32)을 확인한다.

해당하는 종경계선이 확인되면 지상물 이미지의 하층경계의 위치를 상기 종경계선의 말단으로 결정한다.

[S35:명암확인단계]

경계확인모듈(112)의 그림자확인모듈(112c)은 지상물 이미지(GI,GI')로 1,2차 추정된 구역에 색깔을 확인해서 그림자의 존재 여부를 판단한다.

지상물은 햇빛에 의해 그림자를 자연 형성시키므로 항공촬영시 상기 그림자는 당연 촬영되고, 지상물 이미지(GI,GI')에는 그림자이미지가 당연히 형성된다.

따라서, 경계확인모듈(112)의 층경계확인모듈(112a)과 종경계확인모듈(112b)은 지상물 이미지(GI,GI')로 1,2차 추정된 구역을 확인하고, 기준에 부합하는 그림자이미지가 확인되면 지상물 이미지(GI,GI')로 최종 결정한다.

참고로, 촬영이미지에서 지상물 이미지로 1,2차 추정된 구역을 중심으로 지정된 색상(ex; 암색)의 이미지가 균일한 방향으로 형성되었다면 그림자확인모듈(112c)은 상기 이미지를 그림자이미지로 간주한다.

동일 촬영이미지에서는 그림자이미지가 지상물 이미지를 중심으로 동일한 방향으로 형성될 수밖에 없고, 색상 또한 암색 계열의 동일한 색상을 형성할 수밖에 없으므로 그림자확인모듈(112c)에는 그림자이미지를 구별하도록 그 기준이 입력된다.

결국, 그림자확인모듈(112c)은 입력된 기준에 따라 그림자이미지의 존재 여부를 확인하고, 그림자이미지의 존재가 확인되면 1,2차 추정된 구역을 지상물 이미지로 최종 결정한다.

[S36:구역설정단계]

구역설정모듈(112d)은 지상물 이미지(GI,GI')로 확정된 상기 구역에서 상층경계선(11)과 하층경계선(21)을 기준으로 평면이미지(10)와 측면이미지(20)를 구분한다.

여기서, 하층경계선(21)은 일부만이 확인되는데 반해 상층경계선(11)은 경계라인 전체가 모두가 확인되므로 구역설정모듈(112d)은 해당 지상물 이미지(GI,GI')의 평면이미지(10) 형태를 정확히 확인하고, 이를 이용해서 하층경계선(21)의 형태를 추정할 수 있으며, 더불어 하층경계선(21)의 위치를 확인할 수 있다.

촬영이미지는 2차원 이미지임에도 불구하고 지상물 이미지(GI,GI')가 입체적으로 표현되므로 지상물 이미지(GI,GI')는 촬영이미지 내 점유하지 않는 위치까지 점유하면서 표시되는 문제가 있다.

즉, 입체적으로 표현된 지상물 이미지(GI,GI')의 대상이 고층빌딩인 경우, 실제로 위치하지 않는 촬영이미지 내 좌표점까지 상기 고층빌딩의 위치로 입력되는 문제가 있는 것이다.

구역설정모듈(112d)은 층경계확인모듈(112a)에 의해 확인된 지상물 이미지(GI,GI')의 평면이미지(10)를 이미지 편집 기술 등을 통해 하층경계선(12)의 해당 구간으로 이동시켜서 미완성 형태의 하층경계선(12)이 상층경계선(11)과 같이 폐구간을 이루는 특정 형상의 이미지로 완성될 수 있도록 한다.

여기서, 구역설정모듈(112d)은 상층경계선(11) 전체를 하층경계선(12)이 위치한 지점으로 이동시키되, 상층경계선(11)과 하층경계선(12) 중 서로 평행하는 부분이 만나도록 한다.

결국, 상층경계선(11)으로 둘러싸인 평면이미지(10)는 도 7에서 보인 바와 같이 하층경계선(12)이 위치하는 촬영이미지 내 일지점으로 이동한다.

전술한 바와 같은 평면이미지(10)의 이미지 편집 방식을 통해서, 구역설정모듈(112d)은 지상물 이미지(GI,GI')의 하층경계 전체를 확인할 수 있고, 이를 통해 지상물 이미지(GI,GI')가 점유하는 촬영이미지 내 구역 범위를 확인한다.

[S37;좌표점 확인단계]

좌표확인모듈(113)은 촬영이미지 내 구성되는 좌표점을 확인한다.

본 발명에 따른 실시예에서는 지상물 이미지(GI,GI')에 각각 2개의 좌표점(PP2,PP3)이 구성된 것으로 예시한다.

좌표확인모듈(113)의 좌표점 확인과정을 좀 더 구체적으로 설명하면, 좌표확인모듈(113)은 층경계확인모듈(112a)과 종경계확인모듈(112b)이 확인한 지상물 이미지(GI,GI')의 전체 범위와, 구역설정모듈(112d)이 확인한 해당 지상물 이미지(GI,GI')의 하층경계 전체만의 범위에 위치한 각각의 좌표점(PP2,PP3)을 확인한다.

본 실시예에서는 지상물 이미지(GI,GI')의 구역에서 'PP2' 좌표점과 'PP3' 좌표점이 확인되었고, 지상물 이미지(GI,GI')의 하층경계 구역에서 'PP3' 좌표점만이 확인되었다.

결국, 본 실시예에 따르면, 'PP2' 좌표점은 지상물 이미지(GI,GI')의 좌표가 아니고 'PP3' 좌표점만이 지상물 이미지(GI,GI')의 좌표임을 확인하였다.

좌표확인모듈(113)은 이러한 기준을 통해 해당 지상물 이미지(GI,GI')의 유효한 좌표점을 'PP3'로 확인한다.

즉, 구역설정모듈(112d)에 의해 지상물 이미지(GI,GI')의 하층경계 구역으로 확인된 범위 내에 있는 좌표점만을 해당 지상물 이미지(GI,GI')의 유효한 좌표점인 것으로 간주하는 것이다.

[S38:좌표점 보정단계]

보정모듈(114)은 유효한 좌표점으로 결정된 'PP3' 좌표점을 제외하고, 지상물 이미지(GI,GI')의 구역에 위치한 좌표점을 확인해서 삭제하는 보정을 진행한다.

이를 통해 해당 촬영이미지의 데이터 부담을 최소화할 수 있고, 불필요한 수치데이터의 충돌을 방지할 수 있으며, 이후 수작업 보정과정에서의 불편을 최소화할 수 있다.

[S39:항공삼각측량단계]

표정처리모듈(115)은 항공삼각측량 기술을 기반으로 지상기준점(SP1,SP2,SP3, 도 1 참조)을 이용해서 지상물 이미지(GI,GI')의 좌표점(PP3)에 대한 좌표값을 연산하고, 이를 통해 해당하는 수치데이터를 촬영이미지에 입력한다.

한편, 본 발명에서는 항공촬영시 지상물의 평면과 측면이 항공촬영이미지에 함께 출력되는 것을 최소화시키기 위해 도 8에서와 같은 카메라구동기(1000)를 더 포함한다.

이때, 상기 카메라구동기(1000)는 항공기의 속도를 감안하여 촬영 대상 지상물을 동영상 촬영방식으로 촬영하고, 이미지분리모듈(도시생략)을 통해 최적의 지상물 이미지를 캡쳐하여 분리한 후 항공촬영이미지, 즉 지상물 이미지로 활용하도록 구성되는데, 이미지분리모듈은 표정처리수단(110)의 한 구성으로 포함될 수 있다.

이러한 이미지분리모듈은 컴퓨터 소프트웨어적인 처리기법인 이미지의 인식 영역을 구획으로 나누는 프레임워크인 '딥마스크(DeepMask)'와, 딥마스크와 결합해 그 물체를 탐지하는 '샤프마스크(SharpMask)'와, 이미지의 각 물체를 분류하고 명칭을 붙여 주는 '멀티패스넷(MultiPathNet)'을 이용하여 영상중에서 가장 선명하고 지상물의 평면에 측면이 가장 적게 침입한 부분을 선택하여 잘라내는 방식으로 영상처리는 수단으로서, 이미 구글과 FAIR에서 소스를 오픈한 상태로 사용하고 있는 기술이다.

본 발명은 이러한 기술을 응용하는 것일 뿐 이 기술 자체에 대한 개발이 아니기 때문에 구현 가능성만 언급하고 구체적인 설명은 생략하기로 하며, 본 발명이 주된 특징으로 하고 있는 구성에 대해서만 설명하기로 한다.

본 발명에 따른 상기 카메라구동기(1000)는 통상적인 구동기가 유압구동방식이던 것과 달리 오로지 전동수단만을 이용하여 구동할 수 있도록 구성함으로써 복잡한 유압회로는 물론 유압탱크를 탑재하지 않아도 되기 때문에 구조적 단순화를 도모하고, 제어의 용이성과 정확성을 달성하는 효과를 얻을 수 있다.

이러한 카메라구동기(1000)는 도 8에 도시된 바와 같이, 항공기의 하면에 고정되는 원판 형태의 고정판부(1110)와, 상기 고정판부(1110)의 중심에 고정되는 고정기둥(1120)과, 상기 고정기둥(1120)에 조립되는 유동기둥(1130)과, 상기 유동기둥(1130)의 상단에 조립되는 회전기둥(1140)과, 상기 회전기둥(1140)에 고정된 카메라고정박스(1150)와, 상기 카메라고정박스(1150)에 내장되어 상하방향으로 각도조절가능하게 설치되는 카메라(CAM)를 포함한다.

여기에서, 이하 도시설명되는 도면은 항공기의 하면에서 지상을 향해 꺼꾸로 설치되는 것이지만, 설명의 편의상 도립된 상태로 도시 설명하기로 한다.

그리고, 상기 고정판부(1110)는 도 8 및 도 9의 예시와 같이, 상면 중앙에 원통형상의 보스(1112)가 돌출된다.

아울러, 상기 고정기둥(1120)은 상하단이 개방된 원통형상으로 형성되고, 하단부가 상기 보스(1112)에 나사결합된다.

또한, 상기 고정기둥(1120)의 내부에는 도 10과 같은 승강모터(1200)가 내장되고, 상기 승강모터(1200)의 모터축(1210)은 승강모터(1200)의 상하로 돌출되며, 모터축(1210)의 내부는 중공되어 볼스크류(BS)가 관통된 상태로 스크류 결합된다.

특히, 상기 승강모터(1200)의 양측면에는 모터고정구(1220)가 더 구비되어 상기 승강모터(1200)를 고정기둥(1120) 속에 고정할 수 있도록 구성되며, 모터고정구(1220)가 구비되지 않은 양쪽 공간으로는 가이드바(GB)가 배열된다.

또한, 상기 고정기둥(1120)의 개방된 상단에는 마개(1122)가 조립되는데, 상기 마개(1122)의 중앙에는 상기 볼스크류(BS)가 관통하는 중앙통공(1122a)이 형성되고, 상기 중앙통공(1122a)과 간격을 두고 직경방향으로 대칭되게 한 쌍의 가이드공(1122b)이 형성되어 상기 가이드바(GB)가 관통될 수 있도록 구성된다.

뿐만 아니라, 상기 볼스크류(BS)의 상단은 상기 유동기둥(1130)의 하단면 중심에 제자리 회전가능하게 조인트되고, 상기 가이드바(GB)도 상기 유동기둥(1130)의 하단면에 고정된다.

그리고, 상기 고정기둥(1120)의 외표면에는 유선 또는 무선 통신 가능한 제1컨트롤러(RC1)가 구비되며, 상기 제1컨트롤러(RC1)를 통해 상기 승강모터(1200)의 구동을 유선 또는 무선으로 제어하게 된다.

이에 따라, 상기 제1컨트롤러(RC1)를 통해 상기 승강모터(1200)의 회전방향을 제어함으로써 상기 유동기둥(1130)을 상기 고정기둥(1120)에 대해 승하강시키면서 높이 조절이 가능하게 된다.

한편, 도 8에서와 같이, 상기 유동기둥(1130)의 상단면에는 축홈(도면번호 생략)이 형성되고, 상기 축홈에는 회전기둥(1140)의 하단면에서 돌출된 하부축(1142)이 끼워져 베어링(BA) 결합됨으로써 상기 회전기둥(1140)이 원활하게 회전할 수 있도록 구성된다.

이때, 상기 회전기둥(1140)의 하단부 둘레면에는 치형이 형성되어 종동기어(1144)를 구성하며, 상기 종동기어(1144)에는 구동기어(1146)가 치결합되고, 상기 구동기어(1146)는 회전모터(1148)에 연결되며, 상기 회전모터(1148)는 상기 유동기둥(1130)의 외주면에 고정된다.

때문에, 상기 회전모터(1148)를 제어함으로써 상기 회전기둥(1140)의 수평방향에서의 회전각을 조절할 수 있게 된다.

이 경우, 상기 회전모터(1148)의 제어는 상기 제1컨트롤러(RC1)에 의해 이루어지며, 유동기둥(1130)이 승하강되지만 회전되는 구조는 아니기 때문에 상하로 신축가능하게 배선하면 된다.

그리고, 상기 회전기둥(1140)의 상단에는 상면이 개방되어 내부에 카메라설치홈(1152)을 갖는 'U' 형상의 카메라고정박스(1150)가 고정되며, 상기 카메라설치홈(1152)에는 180°범위내에서 자유롭게 회전될 수 있는, 즉 각도조절가능한 카메라(CAM)가 설치되고, 상기 카메라고정박스(1150)의 일측 외면에는 카메라통신안테나(1154)가 설치되며, 그 하측에는 제2컨트롤러(RC2)가 설치된다.

이때, 상기 카메라통신안테나(1154)는 제어부(미도시)와 무선통신하여 제어신호를 제2컨트롤러(RC2)로 전송하게 된다.

여기에서, 상기 각도조절모터(1300)는 도 11과 같이, 양측으로 돌출된 회전축에 결합된 감속기(1310)를 포함하며, 상기 감속기(1310)의 출력축(1320)은 축고정구(1330)에 고정되고, 상기 축고정구(1330)는 상기 카메라고정박스(1150)의 양측면을 관통하여 견고히 고정된다.

때문에, 상기 각도조절모터(1300)가 구동되면 상기 출력축(1320)은 상기 축고정구(1330)에 고정되어 있으므로 각도조절모터(1300)가 회전되면서 카메라(CAM)의 각도를 조절하게 된다.

이 경우, 상기 출력축(1320)은 상기 축고정구(1330)에 스플라인 조립 방식으로 조립되면 출력축(1320)이 축고정구(1330)에 구속되기 때문에 출력축(1320)은 회전되지 않게 고정되고, 반대로 각도조절모터(1300)가 회전할 수 있게 된다.

따라서, 상기 카메라(CAM)는 상기 각도조절모터(1300)의 일측면, 더 정확하게는 회전될 수 있는 방향으로 배치된 일측면에 고정설치되며, 또한 상기 각도조절모터(1300)에는 자체 전원을 사용할 수 있도록 모터배터리(BT)와, 상기 제2컨트롤러(RC2)와 근거리무선통신이 가능한 무선통신모듈(NFC)이 구비된다.

한편, 상기 볼스크류(BS)의 상단이 유동기둥(1130)의 하단면에 제자리 회전가능하게 조립되는 구조를 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

도 9의 확대 단면도를 별도 처리한 도 12를 참고하면, 유동기둥(1130)의 하면 중심에는 고정베이스(2100)가 볼트 고정된다.

이때, 상기 고정베이스(2100)의 하면 중심에는 설치홈(2110)이 요입 형성된다.

그리고, 상기 설치홈(2110)에는 상부 판형부쉬(2120)와, 베이스볼베어링(2130)과, 하부 판형부쉬(2140)가 순차로 조립된다.

또한, 볼스크류(BS)의 상단에는 스크류가 형성되지 않은 민자부(2150)가 형성되고, 상기 민자부(2150)의 단부, 즉 볼스크류(BS)의 상단에는 걸림플랜지(2160)가 형성된다.

상기 걸림플랜지(2160)는 상기 볼스크류(BS)의 직경보다 크게 형성되면 된다.

뿐만 아니라, 상기 민자부(2150)의 외주면에는 고정커버(2170)가 접촉된 상태로 상기 고정베이스(2100) 상에 볼트고정되는데, 상기 고정커버(2170)는 절반으로 잘린 두 개의 부재가 서로 맞대어진 채 고정된다.

이때, 두 부재가 맞대어져 하나의 고정커버(2170)를 구성하였을 때 중앙에는 구멍이 형성되는데, 상기 구멍은 상기 민자부(2150)의 외경과 동일한 직경을 갖는다.

때문에, 상기 고정커버(2170)가 고정되면 상기 걸림플랜지(2160)는 상기 고정커버(2170)에 걸려서 이탈되지 못하므로 상기 설치홈(2110) 속에서 베이스볼베어링(2130)에 의해 원활하게 자회전, 즉 제자리에서 원활하게 회전할 수 있게 된다.

아울러, 상기 고정커버(2170)의 중앙에 형성된 구멍에는 커버볼베어링(2180)이 더 설치되어 볼스크류(BS)의 민자부(2150)와 고정커버(2170) 사이의 마찰을 최소화시키도록 구성될 수 있다.

덧붙여, 상기 고정기둥(1120)과 유동기둥(1130)과 회전기둥(1140) 및 카메라고정박스(1150)의 외표면에는 투명성, 방습성과 방오성 및 내스크래치성, 내크랙성 향상을 위해 코팅층이 더 형성될 수 있다.

상기 코팅층은 코팅액을 스프레이 코팅하여 형성되며, 코팅액은 폴리아크릴 아마이드(Polyacrylamide) 4.5중량%와, 베헤닌산 2.5중량%와, 디옥틸아지페이트(DOA) 2.5중량%와, 과탄산나트륨 2.5중량%와, 에피클로로히드린 1.5중량%와, 에틸렌디아민테트라아세트산 1.5중량%와, 글리세롤 모노스테아레이트 1.5중량%와, 투명 알루미나 2.5중량%와, 콜로이드성 실리카 2.5중량%와, 세스키탄산나트륨(Na₂CO₃ㆍNaHCO₃ㆍ2H₂O) 1.5중량%와, 포졸란(Pozzolan) 1.5중량%와, 알킬렌 아마이드 2중량%와, 트리글리세라이드 2중량% 및 나머지 폴리카보네이트 수지로 이루어진다.

이때, 폴리아크릴 아마이드는 도막의 접착력과 무기물간의 결합력을 증대시키기 위해 첨가되며, 베헤닌산은 수지의 윤활성을 높여 성형성을 좋게 하기 위해 첨가되고, 상기 디옥틸아지페이트(DOA)는 수지의 가소성을 높이기 위해 첨가되며, 과탄산나트륨은 항균성을 위해 첨가되고, 에피클로로히드린(epichlorohydrin)은 무색의 액체로서 표면보호층의 안정화를 위해 첨가되며, 에틸렌디아민테트라아세트산(Ethylenediaminetetraacetic acid)는 산화에 의한 산패를 막기 위해 첨가되고, 글리세롤 모노스테아레이트(Glycerol Mono stearate)는 계면에서의 활성도를 높여 도막의 평탄도를 증대시키기 위해 첨가되며, 투명 알루미나는 표면 경도를 증대시켜 내스크래치성을 강화시키기 위해 첨가되고, 콜로이드성 실리카는 5-50nm의 입경을 갖는 무정형의 실리카 졸이 바람직하며 오염물질의 표면 부착을 억제하기 위해 첨가되며, 세스키탄산나트륨(Na₂CO₃ㆍNaHCO₃ㆍ2H₂O)은 천연알카리제로서 방오성을 강화시키기 위해 첨가되고, 폴리카보네이트수지는 투명성확보 및 내구성, 접착성 강화를 위해 첨가된다.

특히, 포졸란(Pozzolan)은 주로 콘크리트 혼화재로 많이 사용되지만, 이것은 인공 포졸란이고 본 발명에서는 내산성, 내부식성, 내구성 및 방수성을 증대시키기 위해 화산회, 화산암의 풍화물에서 채취된 천연 포졸란을 사용하며, 입도는 0.1-0.2mm가 바람직하다.

또한, 상기 알킬렌 아마이드는 윤활성 및 안정성을 유지하기 위해 첨가되는 것으로, 혼합을 원활하게 하고, 혼합 후 부서짐이 발생하지 않도록 하기 위해 첨가되며; 트리글리세라이드는 리시놀레인산을 주성분으로 하는 피막제로서 특히 외면과 내면 각각의 표면 평활도를 높여 방오성을 높이고 내침식성을 증대시키기 위해 첨가된다.

이러한 구성을 갖는 카메라구동기(1000)는 항공기가 비행하는 동안 지상에 있는 지상물을 동영상으로 촬영하게 되는데, 이때 카메라(CAM)가 자유롭게 각도 조절 및 선회, 높이 조절되면서 줌인, 줌아웃이 가능하며, 최대한 지상물의 직상방에서 촬상한 영상을 포함하도록 한다.

이후, 이미지분리모듈을 통해 최상의 이미지를 잘라낸 후 본 발명에 따른 기법을 통해 공간영상도화 제작에 필요한 이미지를 가공할 수 있게 된다.

100: 도화기 110: 표정처리수단
120: 도화수단 130: 입출력수단

Claims

항공촬영된 촬영이미지를 저장하는 촬영이미지DB(210), 상기 촬영이미지를 기초로 도화된 도화이미지를 저장하는 도화이미지DB(220), 상기 촬영이미지와 도화이미지를 출력하고 도화 작업자의 조작에 대응한 입력값을 생성 및 입력하는 입출력수단(130)을 포함하고; 촬영이미지 내 좌표점에 대한 항공삼각측량 전에 상기 입출력수단(130)에 출력되는 촬영이미지의 색깔을 픽셀단위로 확인해서 색깔을 기준으로 상기 촬영이미지가 이루는 모양을 확인하는 이미지분석모듈(111), 모양이 확인된 상기 촬영이미지에서 색깔의 변화가 있는 경계라인들을 확인하고 상기 경계라인들 중 한 쌍의 경계라인이 1차 기준비율 이상 평행을 유지하면서 그 중 하나의 경계라인이 폐구간을 이루는 것으로 확인되면 상기 한 쌍의 경계라인을 제1경계라인으로 한 후 상기 제1경계라인으로 둘러싸인 구역을 지상물 이미지로 1차 추정하되 상기 제1경계라인 중 폐구간을 이루는 경계라인은 상층경계선으로 정하고 남은 경계라인은 하층경계선으로 정하는 층경계확인모듈(112a), 상기 층경계확인모듈(112a)에서 확인한 상기 상층경계선과 하층경계선의 평행비율이 2차 기준비율 미만으로 확인되면 상기 상층경계선과 하층경계선 사이에서 색깔의 변화가 있는 제2경계라인을 확인하고 상기 제2경계라인이 상기 상층경계선의 꼭지점으로부터 서로 나란한 것으로 확인되면 상기 층경계확인모듈(112a)에서 확인한 상층경계선과 하층경계선으로 둘러싸인 구역을 지상물 이미지로 2차 추정하되 상기 하층경계선과 접하거나 길이가 가장 긴 상기 제2경계라인의 말단이 2차 추정된 지상물 이미지의 하층경계가 되도록 정하는 종경계확인모듈(112b), 상기 층경계확인모듈(112a)에서 확인한 1차 지상물 이미지 또는 상기 종경계확인모듈(112b)에서 확인한 2차 지상물 이미지의 해당 구역을 중심으로 지정된 색상의 이미지가 균일한 방향으로 형성되었는지 여부에 따라 그림자이미지를 확인해서 상기 1차 또는 2차 추정된 지상물 이미지를 확정하는 그림자확인모듈(112c), 상기 상층경계선으로 둘러싸인 폐구간을 지상물 이미지의 평면이미지로 확정하고 상기 상층경계선과 하층경계선의 서로 평행하는 부분이 맞춰지도록 상기 상층경계선으로 둘러싸인 평면이미지를 상기 하층경계선 쪽으로 이동시켜서 하층경계 전체가 확인되도록 하는 구역설정모듈(112d)로 구성된 경계확인모듈(112); 상기 층경계확인모듈(112a) 또는 종경계확인모듈(112b)이 확인한 상기 지상물 이미지의 전체 범위와, 상기 구역설정모듈(112d)이 확인한 상기 지상물 이미지의 하층경계 전체만의 범위를 확인하고, 상기 촬영이미지에 구성되는 좌표점 중 상기 지상물 이미지의 하층경계 전체만의 범위 내에 위치한 좌표점을 확인해서 해당 좌표점을 상기 지상물 이미지의 유효한 좌표점으로 결정하는 좌표확인모듈(113); 상기 유효한 좌표점을 제외하고 상기 지상물 이미지의 전체 범위에 위치한 좌표점을 삭제하는 보정모듈(114); 상기 입출력수단(130)에 출력된 촬영이미지에 대해 내부표정, 상호표정, 절대표정에 대한 표정처리를 순차 진행하되, 항공삼각측량은 상기 유효한 좌표점만을 대상으로 처리하는 표정처리모듈(115); 표정처리된 상기 촬영이미지를 대상으로 도화해서 도화이미지를 완성하고, 완성된 상기 도화이미지를 상기 도화이미지DB(220)에 저장시키는 도화수단(120)을 포함하는 고정밀 항공영상을 기반으로 하는 공간영상도화 시스템에 있어서,
지상물에 대한 항공 촬영이미지를 획득하기 위해 동영상 방식으로 촬영한 후 특정 이미지를 추출하여 촬영이미지DB(210)로 전송하는 카메라(CAM)와; 상기 카메라(CAM)를 승강, 선회, 각도조절하는 카메라구동기(1000)를 더 포함하되,
상기 카메라구동기(1000)는 항공기의 저면에 고정되며 보스(1112)가 중앙에 돌출된 원판형상의 고정판부(1110)와, 상기 보스(1112)에 끼워져 나사체결되는 고정기둥(1120)과, 상기 고정기둥(1120)에 조립되는 유동기둥(1130)과, 상기 유동기둥(1130)의 상단에 조립되는 회전기둥(1140)과, 상기 회전기둥(1140)에 고정되어 상기 카메라(CAM)를 탑재하는 카메라고정박스(1150)로 이루어지며;
상기 고정기둥(1120)의 내부에는 승강모터(1200)가 내장되고, 상기 승강모터(1200)의 모터축(1210)은 승강모터(1200)의 상하로 돌출되며, 모터축(1210)의 내부는 중공되어 볼스크류(BS)가 관통된 상태로 스크류 결합되고, 상기 승강모터(1200)의 양측면에는 모터고정구(1220)가 더 구비되어 상기 승강모터(1200)를 고정기둥(1120) 속에 고정하며, 상기 볼스크류(BS)를 기준으로 양측에는 가이드바(GB)가 배열되고, 상기 고정기둥(1120)의 개방된 상단에는 볼스크류(BS) 및 가이드바(GB)가 통과하는 마개(1122)가 조립되며, 상기 가이드바(GB)는 상기 유동기둥(1130)의 하단면에 고정되고, 상기 고정기둥(1120)의 외표면에는 유선 또는 무선통신 가능한 제1컨트롤러(RC1)가 구비되며, 상기 유동기둥(1130)의 상단면에는 축홈이 형성되고, 상기 축홈에는 회전기둥(1140)의 하단면에서 돌출된 하부축(1142)이 끼워져 베어링(BA) 결합되어 상기 회전기둥(1140)이 회전할 수 있도록 구성되며, 상기 회전기둥(1140)의 하단부 둘레면에는 치형이 형성되어 종동기어(1144)를 구성하고, 상기 종동기어(1144)에는 구동기어(1146)가 치결합되며, 상기 구동기어(1146)는 회전모터(1148)에 연결되고, 상기 회전모터(1148)는 상기 유동기둥(1130)의 외주면에 고정되며, 상기 회전기둥(1140)의 상단에는 카메라고정박스(1150)가 고정되고, 상기 카메라고정박스(1150)의 일측면에는 일정크기로 개방된 카메라설치홈(1152)이 형성되며, 상기 카메라설치홈(1152)에는 각도조절모터(1300)가 설치되고, 상기 각도조절모터(1300)에는 카메라(CAM)가 고정되며, 상기 카메라고정박스(1150)의 일측 외면에는 제어유닛(500)과 통신하는 카메라통신안테나(1154)가 설치되고, 그 하측에는 각도조절모터(1300)의 구동 및 카메라통신안테나(1154)를 통해 제어하는 제2컨트롤러(RC2)가 설치되며;
상기 볼스크류(BS)의 상단에는 스크류가 형성되지 않은 민자부(2150)가 형성되고, 상기 볼스크류(BS)의 상단에는 볼스크류(BS)의 직경보다 큰 걸림플랜지(2160)가 형성되며, 상기 유동기둥(1130)의 하면 중심에는 고정베이스(2100)가 볼트 고정되고, 상기 고정베이스(2100)의 하면 중심에는 설치홈(2110)이 요입 형성되며, 상기 설치홈(2110)에는 상부 판형부쉬(2120)와 베이스볼베어링(2130)과 하부 판형부쉬(2140)가 순차로 조립되고, 상기 민자부(2150)의 외주면에는 고정커버(2170)가 접촉된 상태로 상기 고정베이스(2100) 상에 볼트고정되어 상기 걸림플랜지(2160)의 이탈을 방지하도록 구성되어 상기 볼스크류(BS)를 제자리 회전 가능하게 조립시키는 것을 특징으로 하는 고정밀 항공영상을 기반으로 하는 공간영상도화 시스템.