KR101833237B1 - 오메가-ｋ 알고리즘의 멀티 컴퓨터 프로세싱 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 원시 데이터의 부분 데이터가 이웃 데이터와 일부 중복되도록 각 부분 데이터를 다수의 컴퓨터에 분할한 후 그 처리 결과를 조합하여 SAR 영상 및 ISAR 영상을 생성하는 멀티 컴퓨터 프로세싱 시스템을 제안한다. 본 발명에 따른 시스템은 원시 영상과 관련된 원시 데이터를 적어도 두개의 소 데이터들로 분할하되, 각 소 데이터가 이웃 데이터와 부분 중복되도록 원시 데이터를 소 데이터들로 분할하며, 분할된 소 데이터들을 전송하는 원시 데이터 처리기; 각 소 데이터가 수신되면 각 소 데이터를 기초로 원시 영상을 처리하며, 원시 영상을 처리하여 얻은 결과를 전송하는 영상 처리기들; 및 처리하여 얻은 결과들이 수신되면 처리하여 얻은 결과들을 기초로 SAR 영상 및 ISAR 영상을 생성하는 영상 생성기를 포함한다.

Description

오메가-Ｋ 알고리즘의 멀티 컴퓨터 프로세싱 시스템 {System for processing multiple computer of ω-k algorithm}

본 발명은 영상을 생성하는 시스템에 관한 것이다. 보다 상세하게는, SAR(Synthetic Aperture Radar) 영상과 ISAR(Inverse Synthetic Aperture Radar) 영상을 생성하는 시스템에 관한 것이다.

SAR(Synthetic Aperture Radar) 영상을 위한 신호 처리 알고리즘 중에 방위각(Azimuth) 해상도를 구현하는 방법으로 ω-k 알고리즘(Omega-k algorithm)이 이용되고 있다.

그런데 ω-k 알고리즘을 이용하여 SAR 영상을 획득할 경우, 방대한 크기의 원시 데이터(Raw data)를 전체적으로 처리해야 한다. 그러나 하나의 컴퓨터를 이용하여 신호 처리를 수행할 경우, 해당 컴퓨터에 많은 메모리가 필요하며, 데이터 전송 시간과 데이터 처리 시간이 많이 소요되는 문제점이 있다.

한국공개특허 제2015-0055812호는 SAR의 영상 처리 방법에 대하여 제안하고 있다. 그러나 이 방법은 ETF4ZDT(4th-order Exact Transfer Function Zero Doppler Time) 알고리즘을 이용하는 경우에 관한 것이기 때문에 상기한 문제점을 해결할 수 없다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 원시 데이터의 부분 데이터가 이웃 데이터와 일부 중복되도록 각 부분 데이터를 다수의 컴퓨터에 분할한 후 그 처리 결과를 조합하여 SAR 영상 및 ISAR 영상을 생성하는 멀티 컴퓨터 프로세싱 시스템을 제안하는 것을 목적으로 한다.

그러나 본 발명의 목적은 상기에 언급된 사항으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위해 안출된 것으로서, 원시 영상과 관련된 원시 데이터(Raw data)를 적어도 두개의 소 데이터들로 분할하며, 각 소 데이터가 이웃 데이터와 부분 중복되도록 상기 원시 데이터를 상기 소 데이터들로 분할하는 원시 데이터 분할부; 상기 소 데이터들을 기초로 상기 원시 영상을 처리하여 얻은 결과들을 획득하는 처리 결과 획득부; 및 상기 처리하여 얻은 결과들을 기초로 SAR(Synthetic Aperture Radar) 영상 및 ISAR(Inverse Synthetic Aperture Radar) 영상을 생성하는 영상 생성부를 포함하는 것을 특징으로 하는 SAR 및 ISAR 영상 생성 장치를 제안한다.

바람직하게는, 상기 원시 데이터 분할부는 상기 원시 데이터의 크기가 기준 크기 이상인지 여부를 판단하며, 상기 원시 데이터의 크기가 상기 기준 크기 이상인 것으로 판단되면 상기 원시 데이터를 상기 소 데이터들로 분할한다.

바람직하게는, 상기 원시 데이터 분할부는 거리 성분과 방위 성분을 기초로 정렬된 상기 원시 데이터에 대하여 상기 거리 성분이 부분 중복되도록 상기 원시 데이터를 상기 소 데이터들로 분할한다.

바람직하게는, 상기 원시 데이터 분할부는 상기 원시 영상을 처리하는 장치들이 한번에 처리할 수 있는 데이터의 너비를 기초로 상기 소 데이터들에서 부분 중복되는 영역들의 너비를 결정한다.

바람직하게는, 상기 원시 데이터 분할부는 한번에 처리할 수 있는 데이터의 전체 너비를 기초로 상기 소 데이터들의 양측에 위치하는 상기 부분 중복되는 영역들의 너비를 결정한다.

바람직하게는, 상기 원시 데이터 분할부는 상기 원시 영상을 처리하는 장치들이 저장할 수 있거나 미리 정해진 시간동안 처리할 수 있는 데이터의 크기를 기초로 분할할 상기 소 데이터들의 개수를 결정한다.

바람직하게는, 상기 영상 생성부는 ω-k 알고리즘(Omega-k algorithm)을 이용하여 상기 SAR 영상 및 상기 ISAR 영상을 생성한다.

또한 본 발명은 원시 영상과 관련된 원시 데이터(Raw data)를 적어도 두개의 소 데이터들로 분할하되, 각 소 데이터가 이웃 데이터와 부분 중복되도록 상기 원시 데이터를 상기 소 데이터들로 분할하며, 분할된 상기 소 데이터들을 전송하는 원시 데이터 처리기; 각 소 데이터가 수신되면 상기 각 소 데이터를 기초로 상기 원시 영상을 처리하며, 상기 원시 영상을 처리하여 얻은 결과를 전송하는 영상 처리기들; 및 상기 처리하여 얻은 결과들이 수신되면 상기 처리하여 얻은 결과들을 기초로 SAR(Synthetic Aperture Radar) 영상 및 ISAR(Inverse Synthetic Aperture Radar) 영상을 생성하는 영상 생성기를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 컴퓨터 프로세싱 시스템을 제안한다.

바람직하게는, 상기 영상 처리기들은 상기 원시 데이터에 대한 상기 소 데이터들의 위치 정보를 기초로 상기 원시 영상에서 처리 대상 블록을 선택하며, 상기 처리 대상 블록을 처리한다.

바람직하게는, 상기 영상 처리기들은 자신에게 수신된 소 데이터의 제1 위치 정보, 상기 원시 영상에 포함된 블록의 제2 위치 정보 및 다른 소 데이터들의 제3 위치 정보들을 기초로 상기 처리 대상 블록을 선택한다.

바람직하게는, 상기 영상 처리기들은 상기 자신에게 수신된 소 데이터의 제1 중심점의 위치를 상기 제1 위치 정보로 이용하며, 상기 블록의 제2 중심점의 위치를 상기 제2 위치 정보로 이용하고, 상기 다른 소 데이터들의 제3 중심점들의 위치를 상기 제3 위치 정보들로 이용하며, 상기 제1 중심점과 상기 제2 중심점 사이의 제1 거리차 및 상기 제3 중심점들과 상기 제2 중심점 사이의 제2 거리차들을 비교하여 얻은 결과를 기초로 상기 처리 대상 블록을 선택한다.

바람직하게는, 상기 원시 데이터 처리기는 상기 원시 데이터의 크기가 기준 크기 이상인지 여부를 판단하며, 상기 원시 데이터의 크기가 상기 기준 크기 이상인 것으로 판단되면 상기 원시 데이터를 상기 소 데이터들로 분할한다.

바람직하게는, 상기 원시 데이터 처리기는 거리 성분과 방위 성분을 기초로 정렬된 상기 원시 데이터에 대하여 상기 거리 성분이 부분 중복되도록 상기 원시 데이터를 상기 소 데이터들로 분할한다.

바람직하게는, 상기 원시 데이터 처리기는 상기 영상 처리기들이 한번에 처리할 수 있는 데이터의 너비를 기초로 상기 소 데이터들에서 부분 중복되는 영역들의 너비를 결정한다.

바람직하게는, 상기 원시 데이터 처리기는 한번에 처리할 수 있는 데이터의 전체 너비를 기초로 상기 소 데이터들의 양측에 위치하는 상기 부분 중복되는 영역들의 너비를 결정한다.

바람직하게는, 상기 원시 데이터 처리기는 상기 영상 처리기들이 저장할 수 있거나 미리 정해진 시간동안 처리할 수 있는 데이터의 크기를 기초로 분할할 상기 소 데이터들의 개수를 결정한다.

바람직하게는, 상기 영상 생성기는 ω-k 알고리즘(Omega-k algorithm)을 이용하여 상기 SAR 영상 및 상기 ISAR 영상을 생성한다.

본 발명은 상기한 목적 달성을 위한 구성들을 통하여 다음 효과를 얻을 수 있다.

첫째, 방대한 크기의 원시 데이터를 처리하기 위해 많은 메모리를 구비한 고가의 컴퓨터가 필요하지 않으며, 빠른 프로세서와 빠른 네트워크 속도도 필요하지 않다.

둘째, 데이터 전송 시간과 데이터 처리 시간을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 멀티 컴퓨터 프로세싱 시스템을 개략적으로 도시한 개념도이다.
도 2는 멀티 컴퓨터 프로세싱 시스템의 작동 방법을 개략적으로 설명하기 위한 참고도이다.
도 3 내지 도 5는 멀티 컴퓨터 프로세싱 시스템의 작동 방법을 상세하게 설명하기 위한 참고도들이다.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 SAR 및 ISAR 영상 생성 장치를 도시한 개념도이다.
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 SAR 및 ISAR 영상 생성 시스템을 도시한 개념도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.

ω-k 알고리즘은 고해상도의 SAR(Synthetic Aperture Radar) 영상 및 ISAR(Inverse Synthetic Aperture Radar) 영상을 획득하는 알고리즘으로서, 거리 및 방위각의 2차원 주파수 영역 데이터에 대하여 2차원 정합 필터링(Matched filtering)과 스톨트 보간 기법(Stolt interpolation)을 수행한 후 2차원 IFFT(Inverse Fast Fourier Transform)를 통하여 시간 영역의 이미지를 출력한다.

그런데 ω-k 알고리즘은 방대한 원시 데이터(Raw data)의 크기 때문에 전체적으로 처리할 경우 많은 메모리, 처리 시간, 데이터 전송 시간 등이 필요하다. 그래서 원시 데이터를 다수의 컴퓨터에 분할하여 나눠 주고 그에 따른 처리 결과를 조합하는 방법이 필요하다.

한편 분할된 데이터의 중복 크기는 안정성과 효율성 사이에서 트레이드 오프(Trade off) 관계에 있다. 따라서 적절한 크기의 중복을 선정할 필요가 있다.

본 발명은 이러한 것들을 고려하여 제안된 것이며, 이하 도면들을 참조하여 본 발명을 보다 자세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 멀티 컴퓨터 프로세싱 시스템을 개략적으로 도시한 개념도이다.

멀티 컴퓨터 프로세싱 시스템(100)은 ω-k 알고리즘(Omega-k algorithm)을 이용하여 SAR 영상 및 ISAR 영상을 생성하는 것으로서, 도 1에 도시된 바와 같이 하나의 제어 장치(110)와 복수개의 처리 장치들(120a, 120b, …, 120n-1, 120n)을 포함한다.

제어 장치(110)는 원시 영상과 관련된 원시 데이터를 복수개의 소(Small) 데이터들로 분할하는 기능을 수행한다. 이때 제어 장치(110)는 미리 정해진 크기의 중복 영역이 포함되도록 원시 데이터를 소 데이터들로 분할할 수 있다.

또한 제어 장치(110)는 분할된 소 데이터들을 처리 장치들(120a, 120b, …, 120n-1, 120n)로 전송하는 기능을 수행한다. 제어 장치(110)는 처리 장치들(120a, 120b, …, 120n-1, 120n)의 개수에 대응하도록 소 데이터들의 개수를 결정할 수 있다.

제어 장치(110)는 처리 장치들(120a, 120b, …, 120n-1, 120n)로부터 처리 결과들이 수신되면 이 처리 결과들을 병합하고, 2D IFFT를 이용하여 SAR 영상과 ISAR 영상을 생성하는 기능을 수행한다.

처리 장치들(120a, 120b, …, 120n-1, 120n)은 제어 장치(110)에 의해 분할되는 소 데이터들의 개수에 대응하게 멀티 컴퓨터 프로세싱 시스템(100)에 구비된다. 그러나 본 실시예가 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

처리 장치들(120a, 120b, …, 120n-1, 120n)은 제어 장치(110)로부터 소 데이터들이 수신되면 이 소 데이터들을 기초로 원시 영상에서 해당하는 대상 블록을 처리하는 기능(스톨트 보간; Stolt interpolation)을 수행한다. 처리 장치들(120a, 120b, …, 120n-1, 120n)은 이렇게 처리된 대상 블록을 제어 장치(110)로 전송한다.

이상 설명한 제어 장치(110)와 처리 장치들(120a, 120b, …, 120n-1, 120n)은 컴퓨터로 구현될 수 있다.

다음으로 멀티 컴퓨터 프로세싱 시스템의 작동 방법에 대하여 설명한다.

도 2는 멀티 컴퓨터 프로세싱 시스템의 작동 방법을 개략적으로 설명하기 위한 참고도이다.

처리 장치의 개수가 N개라고 하면, 각 처리 장치(120a, 120b, …, 120n-1, 120n)에는 거리 주파수 방향으로 N 등분된 데이터(210), 스퀸트 각도(Squint angle)와 멀티 코어 프로세싱에 해당하는 블록에 관계된 추가적인 데이터들(220a, 220b) 등이 공급된다.

먼저 멀티 코어 프로세싱에 대하여 설명한다.

시스템은 연산 장치(ex. CPU)가 메모리(ex. RAM)를 공유하는지 여부에 따라 멀티 컴퓨터 시스템과 멀티 코어 시스템으로 분류할 수 있다. 상기에서 멀티 코어 시스템은 복수개의 연산 장치들이 하나의 메모리를 공유하는 시스템을 의미한다.

오늘날 대부분의 컴퓨터는 멀티 코어 시스템이며, 멀티 코어 프로세싱은 멀티 코어 시스템에 의한 프로세싱을 말한다.

다음으로 스퀸트 각도에 대하여 설명한다.

비행체(Straight flight)의 진행 방향에 대하여 수직 방향으로 촬영하면 이때의 스퀸트 각도는 0 deg가 된다. 비행체의 진행 방향에 대하여 수직 방향으로 촬영하지 않고 비행체의 진행 방향 쪽으로 기울어진 채 촬영하면 스퀸트 각도는 양의 값(+x deg)을 가지며, 반대로 비행체의 진행 방향 반대쪽으로 기울어진 채 비행체를 촬영하면 스퀸트 각도는 음의 값(-x deg)을 가진다.

원시 데이터는 도 2에 도시된 바와 같이 거리 주파수와 방위 시간을 각 축으로 하는 그래프 상에 분포할 수 있다. 그런데 스퀸트 각도가 0 deg이면, 거리 주파수와 방위 주파수를 각 축으로 하는 그래프 상에서 원시 데이터는 거리 주파수와 방위 주파수에 대하여 평행한 상태로 분포한다. 반면 스퀸트 각도가 0 deg가 아니면, 거리 주파수와 방위 주파수를 각 축으로 하는 그래프 상에서 원시 데이터는 거리 주파수 또는 방위 주파수에 대하여 평행하지 않은 상태로 분포한다. 도 4 또는 도 5를 참조하면, 원시 데이터가 거리 주파수에 대하여 소정 각도 기울어진 채 분포하는데, 이때의 소정 각도가 스퀸트 각도를 의미한다. 다시 말하면, 스퀸트 각도에 따라 방위 주파수의 모양이 달라질 수가 있다.

도 4의 최소 처리 블록(410)의 크기는 각 컴퓨터의 코어에 의존한다. 스퀸트 각도는 방위 주파수 스펙트럼에 영향을 줌으로써 데이터 분할에 영향을 줄 수 있다.

각 처리 장치(120a, 120b, …, 120n-1, 120n)는 자기가 처리해야 하는 블록을 공급된 데이터 중심으로부터 최소 거리로 판단한다. 이후 각 처리 장치(120a, 120b, …, 120n-1, 120n)는 판단 결과를 기초로 원시 영상에서 해당 블록을 처리한다.

제어 장치(110)는 각 처리 장치(120a, 120b, …, 120n-1, 120n)에 의해 처리된 결과를 병합하며, 최종적으로 2D IFFT를 이용하여 SAR 영상 및 ISAR 영상을 생성한다.

멀티 컴퓨터 프로세싱 시스템(100)은 이상 설명한 과정을 통하여 거대한 메모리, 빠른 프로세서, 빠른 네트워크 속도 등이 필요하지 않고, 좀더 저렴한 다수의 컴퓨터로 쉽게 ω-k 알고리즘을 구현하는 것이 가능해진다.

도 3 내지 도 5는 멀티 컴퓨터 프로세싱 시스템의 작동 방법을 상세하게 설명하기 위한 참고도들이다.

도 3을 참조하면, 수신된 RAW 데이터는 방위 시간 및 거리 주파수를 기초로 사각형 형태의 원시 데이터(Raw data; 310)를 갖는다. 다수의 각 처리 장치(120a, 120b, …, 120n-1, 120n)에는 원시 데이터(310)의 거리 주파수 방향으로 N 등분된 데이터(321, 331, …, 341, 351)와 추가적으로 중복된 데이터(322, 332, 333, …, 342, 343, 352)를 전송한다.

상기에서 제1 데이터(321)는 제2 데이터의 제1 중복 데이터(322)를 포함하는 것이다. 또한 제2 데이터(331)는 제1 데이터의 중복 데이터(332)를 포함하는 것이다. 또한 제n-1 데이터(341)는 제n 데이터의 중복 데이터(343)를 포함하는 것이다. 또한 제n 데이터(351)는 제n-1 데이터의 제2 중복 데이터(352)를 포함하는 것이다.

제2 데이터(331)부터 제n-1 데이터(341)의 경우 거리 주파수를 기준으로 양측에 두개의 중복 데이터(제2 데이터(331)의 경우 332와 333, 제n-1 데이터(341)의 경우 342와 343)을 포함한다.

추가적인 중복된 데이터의 크기는 클수록 안정적인 신호 처리가 가능하나, 긴 전송 시간과 처리 시간이 필요하다. 그러므로 적당한 양의 중복 데이터의 크기를 계산할 수 있어야 한다.

이를 위해 본 실시예에서는 도 4에 도시된 바와 같이 우선 각 처리 장치(120a, 120b, …, 120n-1, 120n)에서 처리할 가장 작은 이미지 데이터 블록(410)의 중심이 N 등분된 데이터(420)의 방위 주파수의 경계에 위치할 때의 변환을 구한다. 여기서 거리 주파수 방향의 위 아래로 벗어난 정도를 추가적인 중복 데이터들(421, 422)로 정한다.

각 처리 장치(120a, 120b, …, 120n-1, 120n)는 N 등분된 데이터와 추가적인 중복 데이터를 수신하여 전체 이미지 블록 중 처리해야 할 블록을 선정하여 그 블록만 처리한다. 이때 처리해야 할 블록을 선정하는 방법은 도 5에 도시된 바와 같다.

도 5를 참조하면, 처리 장치는 각 수신 데이터의 중심들(511, 521)과 처리해야 할 이미지 블록들의 중심들(531, 541) 사이의 거리가 다른 처리 장치들에서의 거리보다 작다면, 이 블록을 처리해야 할 블록으로 판단하여 처리하고, 그렇지 않다면 처리하지 않을 블록으로 판단하고 처리하지 않는다.

예컨대 도 5에서 제n 처리 장치(120n)는 제n 컴퓨터 데이터(520)를 처리하게 되는데, 상기한 계산 방법에 따라 제2 이미지 블록(540)을 처리해야 할 블록으로 판단하여 처리하고, 제1 이미지 블록(530)을 처리하지 않을 블록으로 판단하여 처리하지 않는다.

반면 제n-1 처리 장치(120n-1)는 제n-1 컴퓨터 데이터(510)를 처리하게 되는데, 상기한 계산 방법에 따라 제1 이미지 블록(530)을 처리해야 할 블록으로 판단하여 처리하고, 제2 이미지 블록(540)을 처리하지 않을 블록으로 판단하여 처리하지 않는다.

본 실시예에서 제안하는 상기한 방법으로 ω-k 알고리즘의 멀티 컴퓨터 프로세싱을 한다면, 각 처리 장치(120a, 120b, …, 120n-1, 120n)에 전송되는 데이터의 양도 최소화할 수 있고, 전체적인 처리 시간도 크게 단축시킬 수 있으며, 각 처리 장치(120a, 120b, …, 120n-1, 120n)에 필요한 메모리의 크기도 줄일 수 있다.

SAR(Synthetic Aperture Radar) 및 ISAR(Inverse Synthetic Aperture Radar)은 주야 및 기상의 변화에 관계없이 지상으로부터 반사되어 돌아오는 전파를 측정하여 2차원 고해상도 영상을 만드는 기술이다. 이러한 SAR 및 ISAR 기술이 가장 많은 비중을 적용하고 있는 분야는 항공기 및 전투기 등 지상의 형태나 적의 움직임을 탐지 및 추적(감시 정찰)을 위한 목적으로 쓰이고 있다.

본 발명은 소형 위성과 관련된 SAR 및 ISAR 프로세서에 적용될 수 있으며, 특히 전술한 구성들을 통하여 저비용 고성능의 SAR 및 ISAR 프로세서를 구현하는 데에 적용될 수 있다.

이상 도 1 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 일실시 형태에 대하여 설명하였다. 이하에서는 이러한 일실시 형태로부터 추론 가능한 본 발명의 바람직한 형태에 대하여 설명한다.

도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 SAR 및 ISAR 영상 생성 장치를 도시한 개념도이다.

도 6에 따르면, SAR 및 ISAR 영상 생성 장치(600)는 원시 데이터 분할부(610), 처리 결과 획득부(620), 영상 생성부(630), 전원부(640) 및 주제어부(650)를 포함한다.

전원부(640)는 SAR 및 ISAR 영상 생성 장치(600)를 구성하는 각 구성에 전원을 공급하는 기능을 수행한다. 주제어부(650)는 SAR 및 ISAR 영상 생성 장치(600)를 구성하는 각 구성의 전체 작동을 제어하는 기능을 수행한다.

원시 데이터 분할부(610)는 원시 영상과 관련된 원시 데이터(Raw data)를 적어도 두개의 소 데이터들로 분할하는 기능을 수행한다. 이때 원시 데이터 분할부(610)는 각 소 데이터가 이웃 데이터와 부분 중복되도록 원시 데이터를 소 데이터들로 분할할 수 있다.

원시 데이터 분할부(610)는 원시 데이터의 크기가 기준 크기 이상인지 여부를 판단할 수 있다. 원시 데이터 분할부(610)는 원시 데이터의 크기가 기준 크기 이상인 것으로 판단되면 원시 데이터를 소 데이터들로 분할할 수 있다.

원시 데이터 분할부(610)는 거리 성분과 방위 성분을 기초로 정렬된 원시 데이터(ex. 도 3의 도면부호 310)에 대하여 거리 성분이 부분 중복되도록 원시 데이터를 소 데이터들로 분할할 수 있다.

원시 데이터 분할부(610)는 원시 영상을 처리하는 장치들(ex. 도 7의 영상 처리기들(720a, 720b, …, 720n))이 한번에 처리할 수 있는 데이터의 너비를 기초로 소 데이터들에서 부분 중복되는 영역들의 너비를 결정할 수 있다.

원시 데이터 분할부(610)는 한번에 처리할 수 있는 데이터의 전체 너비를 기초로 소 데이터들의 적어도 일측(바람직하게는 양측)에 위치하는 부분 중복되는 영역들의 너비를 결정할 수 있다.

원시 데이터 분할부(610)는 원시 영상을 처리하는 장치들이 저장 가능하거나 미리 정해진 시간동안 처리 가능한 데이터의 크기를 기초로 분할할 소 데이터들의 개수를 결정할 수 있다. 원시 데이터 분할부(610)는 분할할 소 데이터들의 개수가 결정되면 이 개수를 기초로 원시 데이터를 소정 개수의 소 데이터들로 분할할 수 있다.

처리 결과 획득부(620)는 소 데이터들을 기초로 원시 영상을 처리하여 얻은 결과들을 획득하는 기능을 수행한다.

영상 생성부(630)는 처리 결과 획득부(620)를 통해 획득된 처리 결과들을 기초로 SAR(Synthetic Aperture Radar) 영상 및 ISAR(Inverse Synthetic Aperture Radar) 영상을 생성하는 기능을 수행한다. SAR 영상(합성 구경 레이더 영상)과 ISAR 영상은 레이더 반사파로 수집된 수천만개의 점(거리방위 정보)을 합성하여 영상으로 변환하기 때문에 주야간이나 기상 상태에 관계없이 영상 획득이 가능하므로 먼 거리나 넓은 지역을 정찰하기에 적합하다. 즉 SAR 영상 및 ISAR 영상은 감시 정찰의 목적으로 적합하다.

영상 생성부(630)는 ω-k 알고리즘(Omega-k algorithm)을 이용하여 SAR 영상과 ISAR 영상을 생성할 수 있다.

도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 SAR 및 ISAR 영상 생성 시스템을 도시한 개념도이다. 도 7의 SAR 및 ISAR 영상 생성 시스템(700)은 도 6의 SAR 및 ISAR 영상 생성 장치(600)를 포함하는 개념이다. 본 실시예에서 SAR 및 ISAR 영상 생성 시스템(700)은 멀티 컴퓨터 프로세싱 시스템을 의미하는 것이나, 이하에서는 편의상 SAR 및 ISAR 영상 생성 시스템으로 기술한다.

도 7에 따르면, SAR 및 ISAR 영상 생성 시스템(700)은 원시 데이터 처리기(710), 영상 처리기들(720a, 720b, …, 720n), 및 영상 생성기(730)를 포함한다.

원시 데이터 처리기(710)는 원시 영상과 관련된 원시 데이터(Raw data)를 적어도 두개의 소 데이터들로 분할하되, 각 소 데이터가 이웃 데이터와 부분 중복되도록 원시 데이터를 소 데이터들로 분할하는 기능을 수행한다.

또한 원시 데이터 처리기(710)는 분할된 소 데이터들을 전송하는 기능을 수행한다.

원시 데이터 처리기(710)는 도 6의 원시 데이터 분할부(610)와 소 데이터 전송부(미도시)를 포함하여 구성될 수 있다. 이 경우 원시 데이터 분할부(610)는 전자의 기능(원시 데이터를 소 데이터들로 분할하는 기능)을 수행하며, 소 데이터 송신부는 후자의 기능(소 데이터들을 전송하는 기능)을 수행한다.

원시 데이터 처리기(710)는 원시 데이터의 크기가 기준 크기 이상인지 여부를 판단할 수 있다. 이때 원시 데이터 처리기(710)는 원시 데이터의 크기가 기준 크기 이상인 것으로 판단되면 원시 데이터를 소 데이터들로 분할할 수 있다.

원시 데이터 처리기(710)는 거리 성분과 방위 성분을 기초로 정렬된 원시 데이터에 대하여 거리 성분이 부분 중복되도록 원시 데이터를 소 데이터들로 분할할 수 있다.

원시 데이터 처리기(710)는 영상 처리기들(720a, 720b, …, 720n)이 한번에 처리할 수 있는 데이터의 너비를 기초로 소 데이터들에서 부분 중복되는 영역들의 너비를 결정할 수 있다.

원시 데이터 처리기(710)는 한번에 처리할 수 있는 데이터의 전체 너비를 기초로 소 데이터들의 적어도 일측(바람직하게는 양측)에 위치하는 부분 중복되는 영역들의 너비를 결정할 수 있다.

원시 데이터 처리기(710)는 영상 처리기들(720a, 720b, …, 720n)이 저장할 수 있거나 미리 정해진 시간동안 처리할 수 있는 데이터의 크기를 기초로 분할할 소 데이터들의 개수를 결정할 수 있다.

영상 처리기들(720a, 720b, …, 720n)은 원시 데이터 처리기(710)로부터 각 소 데이터가 수신되면 각 소 데이터를 기초로 원시 영상을 처리하는 기능을 수행한다.

또한 영상 처리기들(720a, 720b, …, 720n)은 원시 영상을 처리하여 얻은 결과를 전송하는 기능도 수행한다.

영상 처리기들(720a, 720b, …, 720n)은 소 데이터 수신부(미도시), 원시 영상 처리부(미도시) 및 처리 결과 송신부(미도시)를 포함하여 구성될 수 있다. 이 경우 소 데이터 수신부는 원시 데이터 처리기(710)로부터 각 소 데이터를 수신하는 기능을 수행한다. 원시 영상 처리부는 각 소 데이터를 기초로 원시 영상을 처리하는 기능을 수행하며, 처리 결과 송신부는 원시 영상을 처리하여 얻은 결과를 전송하는 기능을 수행한다.

영상 처리기들(720a, 720b, …, 720n)은 원시 데이터에 대한 소 데이터들의 위치 정보를 기초로 원시 영상에서 처리 대상 블록을 선택하며, 이 처리 대상 블록을 처리할 수 있다.

영상 처리기들(720a, 720b, …, 720n)은 자신에게 수신된 소 데이터의 제1 위치 정보, 원시 영상에 포함된 블록의 제2 위치 정보 및 다른 소 데이터들의 제3 위치 정보들을 기초로 처리 대상 블록을 선택할 수 있다. 상기에서 다른 소 데이터들은 다른 영상 처리기들로 수신된 소 데이터를 의미한다.

영상 처리기들(720a, 720b, …, 720n)은 자신에게 수신된 소 데이터의 제1 중심점의 위치를 제1 위치 정보로 이용하고, 블록의 제2 중심점의 위치를 제2 위치 정보로 이용하며, 다른 소 데이터들의 제3 중심점들의 위치를 제3 위치 정보들로 이용할 수 있다. 이때 영상 처리기들(720a, 720b, …, 720n)은 제1 중심점과 제2 중심점 사이의 제1 거리차 및 제3 중심점들과 제2 중심점 사이의 제2 거리차들을 비교하여 얻을 결과를 기초로 처리 대상 블록을 선택할 수 있다.

예컨대 영상 처리기들(720a, 720b, …, 720n)은 제1 거리차를 제2 거리차들 각각과 비교하여 제1 거리차가 모든 제2 거리차들보다 작은 것으로 판단되면 해당 블록을 처리 대상 블록으로 선택한다. 반면 영상 처리기들(720a, 720b, …, 720n)은 제1 거리차가 제2 거리차들 중 적어도 하나보다 큰 것으로 판단되면 해당 블록을 처리 대상 블록으로 선택하지 않는다. 한편 영상 처리기들(720a, 720b, …, 720n)은 제1 거리차가 제2 거리차들 중 적어도 하나와 같은 것으로 판단되면 이 경우에도 해당 블록을 처리 대상 블록으로 선택하지 않는다.

영상 생성기(630)는 영상 처리기들(720a, 720b, …, 720n)로부터 원시 영상을 처리하여 얻은 결과들이 수신되면 이 결과들을 기초로 SAR(Synthetic Aperture Radar) 영상과 ISAR(Inverse Synthetic Aperture Radar) 영상을 생성하는 기능을 수행한다.

영상 생성기(630)는 처리 결과 수신부(미도시)와 도 6의 영상 생성부(630)를 포함하여 구성될 수 있다. 이 경우 처리 결과 수신부는 영상 처리기들(720a, 720b, …, 720n)로부터 원시 영상을 처리하여 얻은 결과들을 수신하는 기능을 수행한다. 처리 결과 수신부는 도 6의 처리 결과 획득부(620)에 대응하는 개념이다. 영상 생성부(630)는 원시 영상을 처리하여 얻은 결과들을 기초로 SAR 영상과 ISAR 영상을 생성하는 기능을 수행한다.

영상 생성기(630)는 ω-k 알고리즘(Omega-k algorithm)을 이용하여 SAR 영상과 ISAR 영상을 생성할 수 있다.

한편 도 7에서는 원시 데이터 처리기(710)와 영상 생성기(730)를 별도의 구성으로 도시하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 즉 원시 데이터 처리기(710)와 영상 생성기(730)를 하나의 장치로 구현하는 것도 가능하다.

한편 SAR 및 ISAR 영상 생성 시스템(700)은 영상 출력기(미도시)를 더 포함할 수 있다. 영상 출력기는 영상 생성기(630)에 의해 SAR 영상 및 ISAR 영상이 생성되면 이 SAR 영상과 ISAR 영상을 디스플레이하는 기능을 수행한다.

이상에서 설명한 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 동작하는 것으로 기재되어 있다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 그 모든 구성요소들이 각각 하나의 독립적인 하드웨어로 구현될 수 있지만, 각 구성요소들의 그 일부 또는 전부가 선택적으로 조합되어 하나 또는 복수개의 하드웨어에서 조합된 일부 또는 전부의 기능을 수행하는 프로그램 모듈을 갖는 컴퓨터 프로그램으로서 구현될 수도 있다. 또한, 이와 같은 컴퓨터 프로그램은 USB 메모리, CD 디스크, 플래쉬 메모리 등과 같은 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체(Computer Readable Media)에 저장되어 컴퓨터에 의하여 읽혀지고 실행됨으로써, 본 발명의 실시예를 구현할 수 있다. 컴퓨터 프로그램의 기록매체로서는 자기 기록매체, 광 기록매체, 캐리어 웨이브 매체 등이 포함될 수 있다.

또한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 상세한 설명에서 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구 범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (10)

1. 원시 영상과 관련된 원시 데이터(Raw data)를 적어도 두개의 소 데이터들로 분할하되, 각 소 데이터가 이웃 데이터와 부분 중복되도록 상기 원시 데이터를 상기 소 데이터들로 분할하며, 분할된 상기 소 데이터들을 전송하는 원시 데이터 처리기;
   각 소 데이터가 수신되면 상기 각 소 데이터를 기초로 상기 원시 영상을 처리하며, 상기 원시 영상을 처리하여 얻은 결과를 전송하는 영상 처리기들; 및
   상기 처리하여 얻은 결과들이 수신되면 상기 처리하여 얻은 결과들을 기초로 SAR(Synthetic Aperture Radar) 영상 및 ISAR(Inverse Synthetic Aperture Radar) 영상을 생성하는 영상 생성기
   를 포함하며,
   상기 원시 데이터 처리기는 상기 원시 데이터를 획득하기 위한 촬영 장치의 촬영 방향과 상기 촬영 장치를 탑재한 비행체의 진행 방향 사이의 스퀸트 각도(squint angle)를 기초로 상기 원시 데이터를 주파수 도메인에서 적어도 두개의 소 데이터들로 분할하고,
   상기 원시 데이터로부터 분할된 각각의 소 데이터는 상기 원시 데이터를 등분하여 얻은 데이터들 중 어느 하나인 제1 데이터, 및 상기 제1 데이터와 이 제1 데이터에 인접하는 이웃 데이터들 사이에 중첩되는 부분으로부터 얻은 제2 데이터들을 포함하며,
   상기 원시 데이터 처리기는 상기 영상 처리기에 의해 처리 가능한 이미지 블록의 최소 크기를 기초로 상기 제1 데이터의 양단에 추가될 상기 제2 데이터들의 크기를 결정하고,
   상기 영상 처리기는 처리 대상으로 할당된 제1 소 데이터의 중심점 위치 정보, 상기 원시 영상에 포함된 각 이미지 블록의 중심점 위치 정보 및 상기 제1 소 데이터에 인접하는 이웃 소 데이터들의 중심점 위치 정보를 기초로 상기 원시 영상에서 처리할 이미지 블록을 결정하되, 상기 제1 소데이터의 중심점 위치 정보와 각 이미지 블록의 중심점 위치 정보 사이의 제1 거리값과 상기 이웃 소 데이터의 중심점 위치 정보와 각 이미지 블록의 중심점 위치 정보 사이의 제2 거리값을 비교하여 상기 제1 거리값이 상기 제2 거리값보다 작은 것으로 판단되면 해당 이미지 블록을 상기 원시 영상에서 처리할 이미지 블록으로 결정하는 것을 특징으로 하는 멀티 컴퓨터 프로세싱 시스템.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 원시 데이터 처리기는 상기 원시 데이터의 크기가 기준 크기 이상인지 여부를 판단하며, 상기 원시 데이터의 크기가 상기 기준 크기 이상인 것으로 판단되면 상기 원시 데이터를 상기 소 데이터들로 분할하는 것을 특징으로 하는 멀티 컴퓨터 프로세싱 시스템.
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 원시 데이터 처리기는 거리 성분과 방위 성분을 기초로 정렬된 상기 원시 데이터에 대하여 상기 거리 성분이 부분 중복되도록 상기 원시 데이터를 상기 소 데이터들로 분할하는 것을 특징으로 하는 멀티 컴퓨터 프로세싱 시스템.
7. 삭제
8. 삭제
9. 제 1 항에 있어서,
   상기 원시 데이터 처리기는 상기 영상 처리기들이 저장할 수 있거나 미리 정해진 시간동안 처리할 수 있는 데이터의 크기를 기초로 분할할 상기 소 데이터들의 개수를 결정하는 것을 특징으로 하는 멀티 컴퓨터 프로세싱 시스템.
10. 제 1 항에 있어서,
    상기 영상 생성기는 ω-k 알고리즘(Omega-k algorithm)을 이용하여 상기 SAR 영상 및 상기 ISAR 영상을 생성하는 것을 특징으로 하는 멀티 컴퓨터 프로세싱 시스템.

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