KR101844137B1 - 조준경 영상을 이용한 열상 탐색기의 영상 모의 방법 - Google Patents

조준경 영상을 이용한 열상 탐색기의 영상 모의 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 조준경 영상을 이용한 열상 탐색기의 영상 모의 방법은, 발사후 망각형 유도탄의 발사를 모의 훈련하기 위해, 모의 유도탄(20)과 상기 모의 유도탄(20)을 장착한 발사장비(10)를 이용하여 상기 모의 유도탄(20)의 탐색기와 상기 발사장비(10)의 조준경의 영상을 모의하는 방법에 있어서, 모의 유도탄(20)과 발사장비(10)를 결합하고, 상기 조준경의 영상과 상기 탐색기의 영상의 모의를 준비하는 준비단계와, 상기 탐색기가 표적이 위치한 주변의 영상을 획득하는 탐색기 영상획득단계와, 상기 탐색기가 획득한 영상을 상기 조준경으로 전송하면, 사수가 상기 조준경을 통하여 표적을 지정하는 표적지정단계와, 상기 표적지적이 된 조준경 영상을 상기 탐색기로 전송하여 흔들림을 보정하는 영상 보상단계와, 상기 탐색기가 상기 흔들림이 보정된 영상으로부터 표적을 추적하는 표적 추적단계와, 상기 탐색기가 표적을 추적한 영상을 중심으로 절취하여 상기 조준경으로 전송하는 단계와, 상기 조준경에서 상기 탐색기가 표적을 추적한 영상과 데이터를 수신하고, 상기 탐색기 영상에 표적 중심점의 위치 차이를 알 수 있도록 심벌(T)을 상기 탐색기가 표적을 추적한 영상에 합성하는 단계와, 사수가 표적의 심벌(T)과 표적의 위치가 일치하면, 상기 발사장비(10)에서 모의 유도탄(20)을 발사시키고, 발사여부를 확인하는 발사판단단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

조준경 영상을 이용한 열상 탐색기의 영상 모의 방법{METHOD FOR IMAGE SIMULATION OF THERMAL IMAGING SYSTEM USING IMAGE OF SIGHT}
본 발명은 조준경을 이용하여 발사후 망각형 유도탄의 열상 탐색기의 영상을 모의하는 방법에 관한 것이다.
유도탄을 운용할 수 있는 병력을 훈련시키기 위해 실제 장비를 이용하는 것은 많은 문제가 발생한다.
실제 유도탄을 운용하기 위해서는 넓은 사격훈련공간이 필요하고 고가의 소모성 탄을 소모해야 하며, 무엇보다도 미숙한 장비취급으로 인하여 안전상의 문제가 있다.
또한 지상표적을 탐지/식별하고 지정/포착해야 하는 휴대형 발사후 망각형 유도탄은 발사후 유도탄에 대한 명령없이 자동으로 표적을 추적하는 유도탄으로서, 이는 완전자동화가 곤란하여 이의 운용을 위해서는 운용하는 병력이 숙달될 때까지 반복훈련이 요구되므로, 열상탐색기의 모의기술을 활용하는 유도탄 훈련장비가 무엇보다 중요하다.
열상탐색기는 유도탄에 내장되는 가장 중요한 핵심부품의 하나로서 표적영상을 자동으로 추적하여 표적의 위치, 표적의 속도를 추출하여 유도탄이 제어장치로 보냄으로써 유도탄이 표적으로 유도되도록 한다.
그러나 유도탄을 운용하는 병력을 훈련시키기 위하여, 앞서 설명한 바와 같이 실장비를 상용할 수는 없고, 이러한 문제점을 해결하기 위해 실시간 컴퓨터 그래픽을 이용하여 탐색기의 영상을 모의하는데 실시간 컴퓨터 그래픽은 현실감이 떨어지고 야외사용은 환경운용조건이 부담되는 문제점이 있다.
한편 하기의 선행기술문헌에는 '전방향 탐색이 가능한 열영상 감지 시스템'에 관한 기술이 개시되어 있다.
KR 10-2012-0059288A
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로서, 실제 유도탄을 사용하지 않고도 조준경으로부터 획득한 영상을 모의 유도탄으로 전송하고, 상기 모의 유도탄에서 탐색기 영상으로 변환하는 기법을 통하여 표적의 탐지부터 발사까지의 사격과정을 반복하여 훈련할 수 있는 조준경 영상을 이용한 열상 탐색기의 영상 모의 방법을 제공하는데 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 조준경 영상을 이용한 열상 탐색기의 영상 모의 방법은, 발사후 망각형 유도탄의 발사를 모의 훈련하기 위해, 모의 유도탄과 상기 모의 유도탄을 장착한 발사장비를 이용하여 상기 모의 유도탄의 탐색기와 상기 발사장비의 조준경의 영상을 모의하는 방법에 있어서, 모의 유도탄과 발사장비를 결합하고, 상기 조준경의 영상과 상기 탐색기의 영상의 모의를 준비하는 준비단계와, 상기 탐색기가 표적이 위치한 주변의 영상을 획득하는 탐색기 영상획득단계와, 상기 탐색기가 획득한 영상을 상기 조준경으로 전송하면, 사수가 상기 조준경을 통하여 표적을 지정하는 표적지정단계와, 상기 표적지적이 된 조준경 영상을 상기 탐색기로 전송하여 흔들림을 보정하는 영상 보상단계와, 상기 탐색기가 상기 흔들림이 보정된 영상으로부터 표적을 추적하는 표적 추적단계와, 상기 탐색기가 표적을 추적한 영상을 중심으로 절취하여 상기 조준경으로 전송하는 단계와, 상기 조준경에서 상기 탐색기가 표적을 추적한 영상과 데이터를 수신하고, 상기 탐색기 영상에 표적 중심점의 위치 차이를 알 수 있도록 심벌을 상기 탐색기가 표적을 추적한 영상에 합성하는 단계와, 사수가 표적의 심벌과 표적의 위치가 일치하면, 상기 발사장비에서 모의 유도탄을 발사시키고, 발사여부를 확인하는 발사판단단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 준비단계는, 상기 발사장비의 전원을 켜고, 상기 발사장비의 조준경으로 표적 주변의 영상을 보고 표적을 탐지하며, 상기 모의 유도탄의 전원을 켜는 것을 특징으로 한다.
상기 영상획득단계는, 상기 탐색기가 상기 조준경의 영상을 수신하고, 조준경으로부터 수신한 영상이 컬러인지를 판단한 후, 컬러가 아닌 열영상이면 조준경 영상을 탐색기 화각에 맞게 절취하고, 컬러이면 흑백레벨의 열영상으로 변환한 후, 조준경 영상을 탐색기 화각에 맞게 절취하는 것을 특징으로 한다.
상기 표적지정단계에서 표적이 지정되지 않은 것으로 판단되면, 상기 탐색기 영상획득단계로 리턴되는 것을 특징으로 한다.
상기 영상보상단계에서는, 표적이 지정된 조준경 영상을 모의 유도탄이 수신하고, 수신된 영상이 컬러영상인지 열영상인지 판단하고, 수신된 영상이 컬러영상이면 흑백레벨의 열영상으로 변환하고, 수신된 열열상 또는 변환된 흑백레벨의 열영상을 모의 유도탄의 모션센서로부터 입력값에 따라 흔들림이 보정되는 것을 특징으로 한다.
상기 표적 추적단계에서는, 중심값의 확률분포를 이용하는 Mean-Shift 알고리즘을 이용하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 조준경 영상을 이용한 열상 탐색기의 영상 모의 방법에 따르면, 실제 유도탄을 사용하지 않고도 조준경으로부터 획득한 영상을 모의 유도탄으로 전송하고, 상기 모의 유도탄에서 탐색기 영상으로 변환하는 기법을 통하여 표적의 탐지부터 발사까지의 사격과정을 반복하여 훈련할 수 있다.
고가이면서 위험성이 높은 유도무기의 발사 훈련을 발사장비와 모의 유도탄을 통하여 훈련함으로써, 안전하고 경제적으로 훈련을 실시할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 조준경 영상을 이용한 열상 탐색기의 영상 모의 방법을 수행하기 위한 장치를 도시한 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 조준경 영상을 이용한 열상 탐색기의 영상 모의 방법을 수행하기 위한 장치를 도시한 블록도.
도 3은 모의유도탄의 조준경에서 생성한 탐색기 영상의 예.
도 4는 본 발명에 따른 조준경 영상을 이용한 열상 탐색기의 영상 모의 방법을 도시한 순서도.
도 5는 본 발명에 따른 조준경 영상을 이용한 열상 탐색기의 영상 모의 방법에 의해 표적을 추적하는 상태를 도시한 화면 영상의 예.
이하 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명에 따른 조준경 영상을 이용한 열상 탐색기의 영상 모의 방법에 대하여 자세히 설명하기로 한다.
본 발명에 따른 조준경 영상을 이용한 열상 탐색기의 영상 모의 방법은 발사후 망각형 유도탄의 발사를 모의 훈련하기 위해, 모의 유도탄(20)과 상기 모의 유도탄(20)을 장착한 발사장비(10)를 이용하여 상기 모의 유도탄(20)의 탐색기와 상기 발사장비(10)의 조준경의 영상을 모의한다.
본 발명에 따른 조준경 영상을 이용한 열상 탐색기의 영상 모의방법을 수행하기 위한 장치에 대하여 살펴보면 다음과 같다.
본 발명에 따른 조준경 영상을 이용한 열상 탐색기의 영상 모의방법을 수행하기 위한 장치는 발사장비(10)와 모의 유도탄(20)을 포함한다.
발사장비(10)는 열상카메라(11a)와 가시광카메라(11b)를 구비한 카메라 모듈(11)과, 영상을 표시할 수 있는 전시기(12), 사수가 조작하는 조작스위치(13), 수집된 정보를 처리하는 프로세서(14) 및 모의 유도탄(20)과 정보를 송수신하는 인터페이스(15)를 포함한다.
상기 카메라 모듈(11)은 열상카메라(11a)와 가시광카메라(11b)를 포함하고 있어서, 실표적에 대한 적외선 영상과 가시광선 영상을 획득할 수 있다,
모의 유도탄(20)에는 움직임을 감지하는 모션센서(21), 수집된 정보를 처리하는 프로세서(22) 및 상기 발사장비(10), 정보를 송수신하는 인터페이스(23)를 포함한다.
본 발명은 발사장비(10)의 조준경으로부터 획득한 영상은 일반적으로 시야각이 크고, 실제 유도탄의 탐색기 영상은 시야각이 작으므로 조준경 영상을 절취하여 탐색기 영상을 모의하고, 사수(운용병)가 이를 통해 사격절차를 숙달시키도록 하는 것을 본 발명의 기본개념으로 한다
본 발명에 따른 조준경 영상을 이용한 열상 탐색기의 영상 모의방법은 상기 발사장비(10)와 모의 유도탄(20)을 체결한 다음, 발사장비(10)와 모의 유도탄(20)에서 각 단계가 나누어 실행되는 것으로서, 도 4에서 점선을 기준으로 좌측은 상기 발사장비(10)에서 수행되고, 우측은 모의 유도탄(20)에서 수행된다.
준비단계는 발사장비에서 수행된다. 상기 준비단계에서는 발사장비(10)의 전원을 켜고(S111), 사수가 조준경을 통하여 주변영상을 보고, 상기 주변영상을 통하여 표적을 탐지한다(S112). 이후, 모의 유도탄(20)의 전원을 켬으로써(S113), 영상을 모의하기 위한 준비가 완료된다.
상기 준비단계가 완료된 이후에는, 탐색기 영상획득단계가 수행된다. 상기 탐색기 영상획득단계는 상기 모의 유도탄(20)이 사수가 조준경을 통하여 표적을 탐지한 주변영상을 수신하고(S121), 상기 조준경으로부터 수신한 영상이 컬러영상인지 열영상인지를 판단한다(S122). 만약 상기 조준경으로부터 수신한 영상이 컬러의 가시광선 영상이면, 흑백레벨의 열영상으로 변환한다(S123).
상기 S122단계에서 수신한 영상이 열영상이거나, 상기 S123단계에서 영상이 흑백레벨의 열영상으로 변환되면, 이를 탐색기의 영상크기로 절취한다(S124). 상기 S124단계에서는 상기 발사장비(10)의 조준경으로부터 얻은 영상을 상기 모의 유도탄(20)의 탐색기의 영상으로 절취한다. 예컨대, 상기 조준경의 영상이 4˚X3˚의 화각을 가질 수 있는데, 이를 2˚X2˚의 화각을 갖는 영상으로 절취하여, 상기 탐색기의 모의영상을 획득한다.
상기 탐색기 영상확득단계 이후에는, 상기 발사장비(10)에서 표적지정단계가 수행된다.
상기 표적지정단계는 상기 발사장비(10)는 인터페이스(15)를 통하여 상기 모의 유도탄(20)의 프로세서(22)에 의해 절취된 탐색기 모의영상을 수신하고(S131), 사수는 상기 탐색기 모의영상을 보면서 조준경을 통하여 표적을 지정한다. 상기 탐색기 모의영상을 통하여 표적을 지정하였으면, 후술되는 영상보상단계가 수행되고, 그렇지 못하였으면 상기 탐색기 영상획득단계가 다시 수행될 수 있도록 S121단계로 리턴된다.
영상보상단계는 표적이 지정된 다음 상기 영상의 흔들림을 보상하기 위해 수행된다.
영상보상단계는 상기 표적이 지정된 다음의 조준경 영상을 상기 모의 유도탄(20)이 수신한다(S141). 상기 S141단계에서 수신된 영상이 컬러영상인지 열영상인지를 판단하고(S142), 만약 컬러영상이라면, 흑백레벨의 열영상으로 변환한다(S143). 상기 S141단계에서 수신된 영상이 열영상 또는 S143단게에서 흑백레벨로 변환된 영상은 상기 모의 유도탄(20)의 모션센서(21)로부터 입력되는 값에 따라 흔들림이 보상된다(S144). 상기 S141 내지 상기 S144단계에서의 영상은 표적이 지정된 다음의 조준경 영상이 되고, 상기 S121단계 내지 상기 S124단계에서의 영상은 표적 지정전의 조준경 영상이라는 점에 차이가 있다.
흔들림이 보상된 영상을 통하여 상기 모의 유도탄(20)의 프로세서(22)는 표적을 자동으로 추적한다(S151). 표적을 추적하는 알고리즘으로는 중심추적, 상관추적, 특징점 추적 등 다양한 기법을 적용할 수 있으며 본 발명에서는 중심값의 확률분포를 이용하는 Mean-Shift 알고리즘을 이용할 수 있다. 상기 Mean-Shift 알고리즘은 사수가 지정한 표적의 관심영역의 명암 빈도수 히스토그램을 바탕으로 영상을 역투영하여 표적 명암과 유사한 패턴은 밝게하고(높은 유사도 값 설정), 유사성이 적을수록 어둡게 표현하여(낮은 유사도 값 설정), 평균적으로 높은 값의 유사도를 가지는 부분(영상의 무게중심)으로 탐색기 모의영상(윈도우)을 이동시키는 표적추적 알고리즘이다.
표적의 추적이 완료된 후에는 상기 모의 유도탄(20)에서 추적한 영상을 표적을 중심으로 절취한다(S152). 탐색기 표적 자동추적 중심점과 발사장비 조준경 영상 중심점 지향 방향의 차이를 나타내는 심벌(T)을 모의하고, 상기 심벌에 의한 표적추적 중심점의 위치가 표시된 영상을 절취한다.
상기 발사장비(10)에서는 상기 S152단계에서 절취된 영상과 중심점 위치에 대한 데이터를 수신하고(S161), 이를 활용하여 탐색기 영상에 표적 중심점의 위치 차이를 알 수 있도록 심벌(T)을 탐색기 영상에 합성한다(S162).
사수는 조준경을 통하여 상기 심벌(T)이 탐색기 영상 중앙에 위치하도록 조준경의 지향방향을 움직여 표적이 탐색기 영상내에 위치하도록 하고, 상기 조작스위치(13)를 작동시켜 모의 유도탄(20)의 발사조작을 하고, 발사여부를 판단한다(S163). 상기 모의 유도탄(20)의 발사가 확인되면, 종료되고, 상기 모의 유도탄(20)의 발사가 확인되지 않으면, 상기 S141단계로 리턴된다.
10 : 발사장비
11 : 카메라 모듈
11a : 열상 카메라
11b : 가시광 카메라
12 : 전시기
13 : 조작스위치
14 : 프로세서
15 : 인터페이스
20 : 모의 유도탄
21 : 모션센서
22 : 프로세서
23 : 인터페이스

Claims (6)

  1. 발사후 망각형 유도탄의 발사를 모의 훈련하기 위해, 모의 유도탄과 상기 모의 유도탄을 장착한 발사장비를 이용하여 상기 유도탄의 탐색기 영상을 모의하는 방법에 있어서,
    모의 유도탄과 발사장비를 결합하고, 상기 발사장비의 조준경의 영상으로 상기 탐색기의 영상의 모의를 준비하는 준비단계와,
    상기 조준경이 표적이 위치한 주변의 영상을 획득하는 탐색기 영상획득단계와,
    상기 조준경이 획득한 영상을 상기 모의 유도탄으로 전송하면, 사수가 상기 조준경을 통하여 표적을 지정하는 표적지정단계와,
    상기 표적지적이 된 조준경 영상을 상기 모의 유도탄으로 전송하여 흔들림을 보정하는 영상 보상단계와,
    상기 모의 유도탄이 상기 흔들림이 보정된 영상으로부터 표적을 추적하는 표적 추적단계와,
    상기 모의 유도탄이 표적을 추적한 영상을 중심으로 절취하여 상기 조준경으로 전송하는 단계와,
    상기 조준경에서 상기 모의 유도탄이 표적을 추적한 영상과 데이터를 수신하고, 상기 모의 유도탄이 표적을 추적한 영상에 표적 중심점의 위치 차이를 알 수 있도록 심벌을 상기 모의 유도탄이 표적을 추적한 영상에 합성하는 단계와,
    사수가 표적의 심벌과 표적의 위치가 일치하면, 상기 발사장비에서 모의 유도탄을 발사시키고, 발사여부를 확인하는 발사판단단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 조준경 영상을 이용한 열상 탐색기의 영상 모의 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 준비단계는,
    상기 발사장비의 전원을 켜고, 상기 발사장비의 조준경으로 표적 주변의 영상을 보고 표적을 탐지하며, 상기 모의 유도탄의 전원을 켜는 것을 특징으로 하는 조준경 영상을 이용한 열상 탐색기의 영상 모의 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 영상획득단계는,
    상기 모의 유도탄이 상기 조준경의 영상을 수신하고, 상기 조준경으로부터 수신한 영상이 컬러인지를 판단한 후, 컬러가 아닌 열영상이면 조준경 영상을 탐색기 화각에 맞게 절취하고, 컬러이면 흑백레벨의 열영상으로 변환한 후, 조준경 영상을 탐색기 화각에 맞게 절취하는 것을 특징으로 하는 조준경 영상을 이용한 열상 탐색기의 영상 모의 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 표적지정단계에서 표적이 지정되지 않은 것으로 판단되면, 상기 탐색기 영상획득단계로 리턴되는 것을 특징으로 하는 조준경 영상을 이용한 열상 탐색기의 영상 모의 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 영상보상단계에서는,
    표적이 지정된 조준경 영상을 모의 유도탄이 수신하고,
    수신된 영상이 컬러영상인지 열영상인지 판단하고,
    수신된 영상이 컬러영상이면 흑백레벨의 열영상으로 변환하고,
    수신된 열열상 또는 변환된 흑백레벨의 열영상을 모의 유도탄의 모션센서로부터 입력값에 따라 흔들림이 보정되는 것을 특징으로 하는 조준경 영상을 이용한 열상 탐색기의 영상 모의 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 표적 추적단계에서는,
    중심값의 확률분포를 이용하는 Mean-Shift 알고리즘을 이용하는 것을 특징으로 하는 조준경 영상을 이용한 열상 탐색기의 영상 모의 방법.
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