KR101876909B1 - 소나 영상의 컬러표시방법 및 이를 이용하여 표적 식별이 용이한 소나시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 소나(sonar)에 관한 것으로, 본 발명에 따르면, 탐지된 표적의 영상을 흑백으로만 표시 가능한 한계가 있었던 기존의 소나 영상 표시방법 및 소나시스템들의 문제점을 해결하기 위해, 광대역 주파수를 송신하는 송신기 또는 서로 다른 주파수를 송신하는 복수의 송신기를 이용하여, 표적에서 반사되어 돌아오는 반사신호가 주파수에 따라 다른 특성을 나타내는 것에 근거하여 주파수 범위를 각각 구분하여 RGB 컬러에 대응시키고, 그 강도에 따라 명암을 조절하여 영상을 표시하도록 구성됨으로써, 표적의 영상을 입체적으로 나타내는 것에 의해 기존의 소나 영상에 비하여 표적의 식별이 보다 용이하도록 구성되는 소나 영상의 컬러표시방법 및 그러한 소나 영상의 컬러표시방법을 이용하여, 표적 영상을 RGB 컬러를 통해 보다 입체적으로 나타내는 것에 의해 기존에 비해 표적 식별이 더욱 용이하도록 구성되는 소나시스템이 제공된다.

Description

소나 영상의 컬러표시방법 및 이를 이용하여 표적 식별이 용이한 소나시스템 {Color display method of sonar images and sonar system for easy target identification using threreof}

본 발명은 송신기에 의해 발생된 음파가 표적에 반사되어 오는 반사신호를 수신하여 수중 목표물의 방위 및 거리를 알아내기 위한 수중 음향탐지장비인 소나(S0und Navigation And Ranging; sonar)에 관한 것으로, 더 상세하게는, 탐지된 표적의 영상을 흑백으로만 표시 가능한 단점이 있었던 기존의 소나 영상 표시방법들의 문제점을 해결하여, 탐지된 표적의 영상을 컬러로 표시할 수 있도록 구성되는 소나 영상의 컬러표시방법에 관한 것이다.

또한, 본 발명은, 상기한 바와 같이 탐지된 표적의 영상을 흑백으로만 표시 가능한 한계가 있었던 기존의 소나 영상 표시방법들의 문제점을 해결하기 위해, 광대역 주파수를 송신하는 송신기 또는 서로 다른 주파수를 송신하는 복수의 송신기를 이용하여, 표적에서 반사되어 돌아오는 반사신호가 주파수에 따라 다른 특성을 나타내는 것에 근거하여 주파수 범위를 각각 구분하여 RGB 컬러에 대응시키고, 그 강도에 따라 명암을 조절하여 영상을 표시하도록 구성됨으로써, 표적의 영상을 입체적으로 나타내는 것에 의해 기존의 소나 영상에 비하여 표적의 식별이 보다 용이하도록 구성되는 소나 영상의 컬러표시방법에 관한 것이다.

아울러, 본 발명은, 상기한 바와 같이 구성되는 소나 영상의 컬러표시방법을 이용하여, 광대역 주파수를 송신하는 송신기 또는 서로 다른 주파수를 송신하는 복수의 송신기로부터 광대역 음파 수신기에 수신된 반사신호의 주파수 범위를 구분하여 RGB 컬러에 대응시키고, 강도에 따라 명암을 조절하여 표적의 영상을 컬러로 표시할 수 있도록 구성됨으로써, 표적의 영상을 입체적으로 나타내는 것에 의해 기존에 비하여 표적의 식별이 보다 용이하도록 구성되는 소나시스템에 관한 것이다.

일반적으로, 소나(S0und Navigation And Ranging; sonar)란, 음향탐지장비 또는 음파탐지기로도 불리며, 송신기에 의해 발생된 음파가 표적에 반사되어 오는 반사신호를 수신하여 수중 목표물의 방위 및 거리를 알아내는 수중 탐지장비이다.

즉, 공기 중에서는 음파보다 전자기파(Electromagnetic Wave)가 더 빠르고 멀리 전달되므로 이러한 전자기파를 이용하여 공중, 지상 및 해상의 목표물을 탐지하는 장비가 레이더(RADAR)이나, 가시광선이나 전자기파 및 레이더파는 수중에는 전달되지 못함으로 인해 레이더로는 수중의 물체를 탐지할 수 없다.

이에, 레이더에 대응되는 수중용 장비로서 수중에서 잘 전달되는 성질을 가지는 음파(초음파)를 이용한 수중 탐지장비가 소나이며, 이러한 소나에 적용되는 음파는 약 1,500m/s의 압력파로서, 음파가 물체에 닿으면 반사하여 되돌아오는 성질을 이용하여 수중의 물체를 탐지하고 방위 및 거리를 알아낼 수 있으므로 현재까지 수중에 존재하는 여러 가지 목표물을 능동 및 수동 방식으로 탐지하는 유일한 수단으로서 그 목적 및 용도에 따라 여러 가지 형태의 소나들이 개발되어 운용되고 있다.

더 상세하게는, 소나는, 크게 나누어, 음향탐신기형과 같이 스스로 소리를 내어 물체를 표정하는 액티브 소나와, 수중청음기형과 같이 음원으로부터의 소리를 측정하여 표정하는 패시브 소나가 있다.

또한, 액티브 소나에는 음향탐신기 및 음향측탐기가 있으며, 음향탐신기는 초음파를 짧은 단속음(斷續音)으로서 발사하고 이것이 물체에 부딪혀 반사하여 되돌아오는 데 걸리는 시간을 재어 물체까지의 거리를 측정하고 송파기(送波器)를 회전시켜 그 방향을 탐지하는 것으로, 실제로는 레이더의 PPI 스코프 방식과 같으며, 브라운관 위에 거리, 주위에 방위를 눈금으로 새겨 주사선(走査線)이 송파기의 회전과 함께 회전하도록 이루어져 있으며, 반향음(反響音)이 되돌아오면 브라운관 위에 광점(光點)으로서 물체가 나타나 거리 및 방위를 탐지하게 된다.

여기서, 상기한 바와 같은 소나에 관한 종래기술의 예로는, 예를 들면, 일본 공개특허공보 특개2015-166698호에 따르면, 초음파를 수중에 송신하고, 그 반사파를 수신 가능한 진동자; 상기 진동자에 의해 송신된 초음파의 반사파를 상기 진동자가 수신하여 생기는 수신 신호에 기초하여, 소정 범위의 수중의 탐지결과를 나타낸 탐지화상을 형성하는 제 1 화상형성수단; 상기 진동자를 구동하여 상기 진동자로부터의 상기 초음파의 송신방향을 변화시키는 구동수단; 상기 구동수단에 의한 상기 진동자의 구동에 의해 변화하는 상기 초음파의 송신방향을 그 변화에 따라 모식적으로 나타낸 송신방향 표시화상을 형성하는 제 2 화상형성수단; 및 상기 제 1 화상형성수단에 의해 형성된 상기 탐지화상과 상기 제 2 화상형성수단에 의해 형성된 상기 송신방향 표시화상을 표시수단에 표시하는 표시제어수단을 포함하여, 실제 선박으로부터 송신되는 초음파빔의 송신방향(스캔각)을 변화시키면, 그 변화에 따라 송신방향 화면이 변화하는 송신방향 표시화상을 탐지화상과 함께 표시장치에 표시하고, 선박, 선박이 뜨는 수면, 해저 또는 호수 바닥으로 간주한 바닥 및 수면과 바닥의 사이에 있는 수중부를 모식적으로 나타낸 화면을 표시함으로써, 현재 탐지 대상이 되고 있는 방향을 사용자에게 이해하기 쉽게 전달할 수 있도록 구성되는 초음파 소나장치에 관한 기술내용이 제시된 바 있다.

또한, 상기한 바와 같은 소나에 관한 종래기술의 다른 예로는, 예를 들면, 한국 공개특허공보 제10-2014-0033656호에 따르면, 표적에 대한 수평탐지를 수행하는 함수 수동소나; 해수 중의 소정의 심도에 도달하여 표적음을 수신할 수 있는 잠수함 하부에 설치된 접이식 수동소나; 상기 접이식 수동소나를 소정의 운용할 심도에 내리거나 수중의 목표 심도에 있는 접이식 수동소나를 잠수함으로 끌어올리는데 사용되는 윈치(Winch); 접어진 상태의 접이식 수동소나를 펼쳐지게 하는 모터; 상기 펼쳐진 접이식 수동소나가 중심을 유지하도록 하는 앵커(Anchor); 상기 함수 수동소나, 상기 접이식 수동소나로부터 수신된 표적음에 대한 신호처리를 수행하는 소나캐비닛; 및 상기 수동 접이식 소나를 보관하는 소나 포켓을 포함하여, PRS(Passive Ranging Sonar)의 기능을 수직방향으로 전환하여 함수 수동소나에 접이식 수동소나를 추가하여 운용함으로써 수직성분에 대한 각도와 거리를 측정할 수 있도록 구성되는 잠수함의 소나 시스템에 관한 기술내용이 제시된 바 있다.

아울러, 상기한 바와 같은 소나에 관한 종래기술의 또 다른 예로는, 예를 들면, 한국 등록특허공보 제10-1211416호에 따르면, 한국 등록특허공보 제10-1272559호에 따르면, 다수의 엘리먼트를 배열하여 캐비테이션의 영향보다 넓은 범위에서 초음파 데이터를 수신하고, FPGA모듈을 이용해 각각의 엘리먼트에서 획득한 데이터 중 일정 시간범위 이내의 데이터를 캐비테이션으로 판단하여 제거하고, 상기 캐비테이션의 범위를 추정하고, 캐비테이션 범위의 데이터 크기를 구분하여 신호처리시 각각의 엘리먼트에 수신감도를 차등 적용함으로써, 데이터를 평준화하여 획득 데이터의 신뢰성을 높이고 탐지 성능을 극대화하며, 고속 운행 시에도 캐비테이션의 영향을 최소화하면서 데이터를 안정적으로 획득하여 소나 시스템의 성능을 극대화할 수 있도록 구성되는 지능형 소나 시스템에 관한 기술내용이 제시된 바 있다.

더욱이, 상기한 바와 같은 소나에 관한 종래기술의 또 다른 예로는, 한국 등록특허공보 제10-1211416호에 따르면, 4방향으로 음파들을 발생시키고 4방향의 에코 신호들을 각각 수신하기 위한 소나 센서부 및 상기 소나 센서부에 음파 신호를 제공하고 상기 소나 센서부에 의해 수신되는 에코 신호를 기초로 장애물과의 거리를 연산하여 거리데이터 신호를 발생시키기 위한 소나 연동 보드부를 포함하며, 상기 소나 센서부는, 그 내부에 4방향으로 각각 배치되는 4개의 초음파 소자들을 수용하며, 그 상부가 개방된 케이스, 상기 케이스 중심부로부터 상부로 연장되며, 상기 4개의 초음파 소자들과 전기적으로 연결된 케이블들을 그 내부에 수용하기 위한 관통 홀을 가지며, 그 외부 표면에 나사산이 형성된 볼트형 지지부, 및 상기 케이스의 내부의 공간을 방수 재료로 채워 상기 케이스를 방수하기 위한 몰딩부를 포함하여, 해양 로봇 경진에 사용되고, 거리 계측성, 유지 보수성, 수중 방수성, 수동 조정성, 제어 보드 연동성 및 육안 확인성을 제공할 수 있는 초소형 해양 로봇용 소나 장치에 관한 기술내용이 제시된 바 있다.

상기한 바와 같이, 종래, 소나에 관한 여러 가지 기술내용들이 제시된 바 있으나, 상기한 종래기술의 소나들은, 다음과 같은 문제점이 있는 것이었다.

즉, 일반적으로, 종래의 소나시스템은, 음파를 이용하여 탐지된 목표물을 영상으로 표시하여 나타내도록 구성되나, 이때 표시되는 영상은 단순한 흑백 영상에 불과하므로, 탐지된 물체를 명확하게 식별하기가 용이하지 못한 단점이 있었다.

여기서, 상기한 바와 같이 흑백으로만 표시되었던 소나 영상을 컬러로 표시할 수 있다면, 보다 용이하고 정확한 목표물의 식별이 가능할 것으로 기대되나, 아직까지 탐지된 물체가 컬러로 표시되는 소나시스템은 제시된 바 없었다.

따라서 상기한 바와 같이, 탐지된 물체의 영상을 흑백으로만 표시 가능한 한계가 있었던 기존의 소나 영상 표시방법들의 문제점을 해결하기 위하여는, 탐지된 물체의 영상을 RGB에 대응하는 컬러로 표시 가능하여 탐지된 물체의 식별이 보다 정확하고 용이하도록 구성되는 새로운 구성의 소나 영상의 컬러표시방법 및 그러한 소나 영상의 컬러표시방법을 이용하여, 표적 영상을 RGB 컬러를 통해 보다 입체적으로 나타냄으로써 표적 식별이 용이하도록 구성되는 소나시스템을 제공하는 것이 바람직하나, 아직까지 그러한 요구를 모두 만족시키는 방법이나 장치는 제시되지 못하고 있는 실정이다.

[선행기술문헌]

1. 일본 공개특허공보 특개2015-166698호 (2015.09.24.)

2. 한국 공개특허공보 제10-2014-0033656호 (2014.03.19.)

3. 한국 등록특허공보 제10-1272559호 (2013.06.03.)

4. 한국 등록특허공보 제10-1211416호 (2012.12.06.)

본 발명은 상기한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자 하는 것으로, 따라서 본 발명의 목적은, 송신기에 의해 발생된 음파가 표적에 반사되어 오는 반사신호를 수신하여 수중 목표물의 방위 및 거리를 알아내기 위한 수중 음향탐지장비인 소나(sonar)에 있어서, 탐지된 표적의 영상을 흑백으로만 표시 가능한 한계가 있었던 기존의 소나 영상 표시방법들의 문제점을 해결하기 위해, 광대역 주파수를 송신하는 송신기 또는 서로 다른 주파수를 송신하는 복수의 송신기를 이용하여, 표적에서 반사되어 돌아오는 반사신호가 주파수에 따라 다른 특성을 나타내는 것에 근거하여 주파수 범위를 각각 구분하여 RGB 컬러에 대응시키고, 그 강도에 따라 명암을 조절하여 영상을 표시하도록 구성됨으로써, 표적의 영상을 입체적으로 나타내는 것에 의해 기존의 소나 영상에 비하여 표적의 식별이 보다 용이하도록 구성되는 소나 영상의 컬러표시방법을 제공하고자 하는 것이다.

또한, 본 발명의 다른 목적은, 상기한 바와 같이 구성되는 소나 영상의 컬러표시방법을 이용하여, 광대역 주파수를 송신하는 송신기 또는 서로 다른 주파수를 송신하는 복수의 송신기로부터 광대역 음파 수신기에 수신된 반사신호의 주파수 범위를 구분하여 RGB 컬러에 대응시키고, 강도에 따라 명암을 조절하여 표적의 영상을 컬러로 표시할 수 있도록 구성됨으로써, 표적의 영상을 입체적으로 나타내는 것에 의해 기존에 비하여 표적의 식별이 보다 용이하도록 구성되는 소나시스템을 제공하고자 하는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따르면, 탐지영상을 흑백으로만 표시 가능한 한계가 있었던 기존의 소나 영상 표시방법들의 문제점을 해결하기 위해, 상기 탐지영상을 컬러로 표시할 수 있도록 구성되는 소나 영상의 컬러표시방법에 있어서, 수중에 초음파 신호를 송신하는 송신단계; 상기 송신단계에서 송신된 상기 초음파 신호가 수중 물체에 반사되어 돌아오는 반사신호를 수신하는 수신단계; 상기 수신단계에서 수신된 상기 반사신호의 주파수 성분을 복수의 구간으로 각각 구분하고 각 구간의 주파수 성분을 적(R), 녹(G), 청(B) 컬러에 각각 대응시키켜 컬러영상을 생성하는 컬러영상 생성단계; 수신된 상기 반사신호의 각각의 상기 주파수 성분의 강도에 근거하여 상기 컬러 영상의 명암을 조절하는 명암조절단계; 및 상기 컬러영상을 표시하는 영상표시단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 소나 영상의 컬러표시방법이 제공된다.

여기서, 상기 송신단계는, 광대역 주파수를 송신하는 송신기, 또는, 서로 다른 주파수를 송신하는 복수의 송신기를 이용하여 상기 초음파 신호를 송신하는 처리가 수행되도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 수신단계는, 각각의 상기 송신기로부터 상기 수중 물체에 반사되어 돌아오는 상기 반사신호를 광대역 음파수신기를 통해 수신하는 처리가 수행되도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

아울러, 상기 컬러영상 생성단계는, 상기 수중 물체에서 반사되어 돌아오는 상기 반사신호가 주파수에 따라 다른 특성을 나타내는 것에 근거하여, 미리 정해진 기준에 따라 수신된 상기 반사신호의 주파수 범위를 2개 또는 3개의 구간으로 각각 구분하고, 각 구간에 해당하는 각각의 주파수 성분을 적(R), 녹(G), 청(B) 컬러 성분에 각각 대응시켜 RGB 컬러 성분이 조합된 컬러로 나타내는 것에 의해 상기 컬러 영상을 생성하는 처리가 수행되도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 컬러영상 생성단계는, 저주파 성분만 존재하는 경우는 적색, 중주파 성분만 존재하는 경우는 녹색, 고주파 성분만 존재하는 경우는 청색, 저주파와 중주파 성분만 존재하는 경우는 노란색, 중주파와 고주파 성분만 존재하는 경우는 하늘색(cyan), 저주파와 고주파 성분만 존재하는 경우는 분홍색, 저주파, 중주파, 고주파의 모든 성분이 존재하는 경우는 흰색으로 표시하여 상기 컬러영상을 생성하는 처리가 수행되도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

더욱이, 상기 명암조절단계는, 각각의 상기 주파수 성분의 강도에 근거하여 상기 컬러영상 생성단계에서 생성된 상기 컬러영상의 명암을 조절하는 처리가 수행되도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 영상표시단계는, 상기 컬러영상 생성단계에서 RGB 성분의 색상이 조합되고, 상기 명암조절단계에서 명암이 조절된 상기 컬러영상을 영상표시수단을 통해 표시하는 처리가 수행되도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

아울러, 본 발명에 따르면, 탐지영상을 흑백으로만 표시 가능한 한계가 있었던 기존의 소나 시스템들의 문제점을 해결하기 위해, 상기 탐지영상을 컬러로 표시할 수 있도록 구성되는 소나시스템에 있어서, 광대역 주파수 음파송신기, 또는, 서로 다른 주파수를 송신하는 복수의 송신기를 포함하여 이루어지는 송신부; 상기 송신부로부터 송신되어 수중의 물체에 반사되어 되돌아오는 반사신호를 수신하는 광대역 음파수신기를 포함하여 이루어지는 수신부; 상기 수신부에 의해 수신된 상기 반사신호를 이용하여 컬러영상을 생성하는 처리가 수행되는 컬러영상 생성부; 및 상기 컬러영상 생성부에 의해 생성된 컬러영상을 표시하기 위한 영상표시 수단을 포함하여 이루어지는 영상표시부를 포함하여 구성되고, 상기 컬러영상 생성부는, 상기에 기재된 소나 영상의 컬러표시방법을 이용하여 상기 컬러영상을 생성하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 소나시스템이 제공된다.

상기한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 송신기에 의해 발생된 음파가 표적에 반사되어 오는 반사신호를 수신하여 수중 목표물의 방위 및 거리를 알아내기 위한 수중 음향탐지장비인 소나(sonar)에 있어서, 광대역 주파수를 송신하는 송신기 또는 서로 다른 주파수를 송신하는 복수의 송신기를 이용하여, 표적에서 반사되어 돌아오는 반사신호가 주파수에 따라 다른 특성을 나타내는 것에 근거하여 주파수 범위를 각각 구분하여 RGB 컬러에 대응시키고, 그 강도에 따라 명암을 조절하여 영상을 표시하도록 구성되어, 표적의 영상을 입체적으로 나타내는 것에 의해 기존의 소나 영상에 비하여 표적의 식별이 보다 용이하도록 구성되는 소나 영상의 컬러표시방법이 제공됨으로써, 탐지된 표적의 영상을 흑백으로만 표시 가능한 한계가 있었던 기존의 소나 영상 표시방법들의 문제점을 해결할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 상기한 바와 같이 구성되는 소나 영상의 컬러표시방법을 이용하여, 광대역 주파수를 송신하는 송신기 또는 서로 다른 주파수를 송신하는 복수의 송신기로부터 광대역 음파 수신기에 수신된 반사신호의 주파수 범위를 구분하여 RGB 컬러에 대응시키고, 강도에 따라 명암을 조절하여 표적의 영상을 컬러로 표시할 수 있도록 구성됨으로써, 표적의 영상을 입체적으로 나타내는 것에 의해 기존에 비하여 표적의 식별이 보다 용이하도록 구성되는 소나시스템을 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 소나 영상의 컬러표시방법의 전체적인 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 기존의 소나 영상을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 소나 영상의 컬러표시방법에 따라 광대역 신호를 각각의 주파수 성분으로 구분하여 적(R), 녹(G), 청(B)의 컬러 성분에 각각 대응시키는 과정을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 소나 영상의 컬러표시방법에 의해 컬러로 표시된 소나 영상을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 소나 영상의 컬러표시방법을 이용하여 표적 식별이 용이하도록 구성되는 소나시스템의 전체적인 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 소나 영상의 컬러표시방법 및 이를 이용하여 표적 식별이 용이한 소나시스템의 구체적인 실시예에 대하여 설명한다.

여기서, 이하에 설명하는 내용은 본 발명을 실시하기 위한 하나의 실시예일 뿐이며, 본 발명은 이하에 설명하는 실시예의 내용으로만 한정되는 것은 아니라는 사실에 유념해야 한다.

또한, 이하의 본 발명의 실시예에 대한 설명에 있어서, 종래기술의 내용과 동일 또는 유사하거나 당업자의 수준에서 용이하게 이해하고 실시할 수 있다고 판단되는 부분에 대하여는, 설명을 간략히 하기 위해 그 상세한 설명을 생략하였음에 유념해야 한다.

즉, 본 발명은, 후술하는 바와 같이, 송신기에 의해 발생된 음파가 표적에 반사되어 오는 반사신호를 수신하여 수중 목표물의 방위 및 거리를 알아내기 위한 수중 음향탐지장비인 소나(sonar)에 있어서, 탐지된 표적의 영상을 흑백으로만 표시 가능한 한계가 있었던 기존의 소나 영상 표시방법들의 문제점을 해결하기 위해, 광대역 주파수를 송신하는 송신기 또는 서로 다른 주파수를 송신하는 복수의 송신기를 이용하여, 표적에서 반사되어 돌아오는 반사신호가 주파수에 따라 다른 특성을 나타내는 것에 근거하여 주파수 범위를 각각 구분하여 RGB 컬러에 대응시키고, 그 강도에 따라 명암을 조절하여 영상을 표시하도록 구성됨으로써, 표적의 영상을 입체적으로 나타내는 것에 의해 기존의 소나 영상에 비하여 표적의 식별이 보다 용이하도록 구성되는 소나 영상의 컬러표시방법에 관한 것이다.

또한, 본 발명은, 후술하는 바와 같이, 상기한 바와 같이 구성되는 소나 영상의 컬러표시방법을 이용하여, 광대역 주파수를 송신하는 송신기 또는 서로 다른 주파수를 송신하는 복수의 송신기로부터 광대역 음파 수신기에 수신된 반사신호의 주파수 범위를 구분하여 RGB 컬러에 대응시키고, 강도에 따라 명암을 조절하여 표적의 영상을 컬러로 표시할 수 있도록 구성됨으로써, 표적의 영상을 입체적으로 나타내는 것에 의해 기존에 비하여 표적의 식별이 보다 용이하도록 구성되는 소나시스템에 관한 것이다.

계속해서, 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 소나 영상의 컬러표시방법 및 이를 이용하여 표적 식별이 용이한 소나시스템의 구체적인 내용에 대하여 설명한다.

먼저, 도 1을 참조하면, 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 소나 영상의 컬러표시방법의 전체적인 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.

도 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 소나 영상의 컬러표시방법은, 크게 나누어, 먼저, 광대역 주파수를 송신하는 송신기 또는 서로 다른 주파수를 송신하는 복수의 송신기를 이용하여 초음파 신호를 송신하는 송신단계(S11)와, 각각의 송신기로부터 표적에서 반사되어 돌아오는 반사신호를 수신기를 통해 수신하는 수신단계(S12)와, 수신된 반사신호의 주파수 성분을 복수의 구간으로 각각 구분하여 각 구간의 주파수 성분을 적(R), 녹(G), 청(B) 컬러에 각각 대응시키는 컬러변환단계(S13)와, 수신된 반사신호의 각각의 주파수 성분의 강도에 근거하여 명암을 조절하는 명암조절단계(S14) 및 상기 단계(S13, S14)에서 RGB 성분의 색상이 조합되고 명암이 조절된 컬러영상을 표시장치를 통해 표시하는 영상표시단계(S15)를 포함하여 구성될 수 있다.

여기서, 상기한 초음파 신호를 송신하는 송신단계(S11) 및 반사신호를 수신기를 통해 수신하는 수신단계(S12)는, 기존의 소나 시스템을 통해 이루어지는 탐지과정을 참조하여 당업자에게 자명한 내용이므로, 여기서는, 설명을 간략히 하기 위해 종래기술과 동일 내지 유사한 내용에 대하여는 그 상세한 설명을 생략하였음에 유념해야 한다.

또한, 도 2를 참조하면, 도 2는 기존의 소나 영상을 나타내는 도면이다.

즉, 도 2에 나타낸 바와 같이, 종래기술의 소나 시스템들은, 일반적으로, 송신기로부터 송신되고 수중 물체에 반사되어 되돌아오는 신호를 수신기를 통해 수신하여 모든 주파수 영역에 대해 수신강도에만 근거하여 영상으로 표시하므로, 실제 사용자에게 보여지는 화면상에는 흑백 영상의 형태로만 물체가 표시됨으로 인해 탐지된 물체의 정확한 구별이 용이하지 못한 단점이 있었다.

그러나 본 발명은, 상기한 바와 같이, 수신된 반사신호의 각각의 주파수 범위에 해당하는 주파수 성분을 적(R), 녹(G), 청(B) 성분에 대응시켜 단일의 조합된 컬러로 나타내는 동시에, 각각의 주파수 성분의 강도에 따라 명암을 조절함으로써, 광대역 주파수 성분에 대하여 단일의 컬러 영상으로 소나 영상을 표시하므로, 기존에 비해 보다 풍부한 정보를 전달 가능하여 정확하고 용이하게 탐지 물체의 식별이 가능하도록 구성될 수 있다.

더 상세하게는, 상기한 컬러변환단계(S13)는, 광대역 주파수 성분을 2개 또는 3개의 대역으로 구분하고, 각각의 주파수 성분에 해당하는 컬러를 적(R), 녹(G), 청(B)에 대응시킨다.

즉, 도 3을 참조하면, 도 3은 본 발명의 실시예에 따라 광대역 신호를 각각의 주파수 성분으로 구분하여 적(R), 녹(G), 청(B)의 컬러 성분에 각각 대응시키는 과정을 개략적으로 나타내는 도면이다.

도 3에 나타낸 바와 같이, 상기한 컬러변환단계(S13)는, 예를 들면, 50 ~ 200kHz의 광대역 신호에 대하여, 각각의 주파수 성분을 50 ~ 100kHz, 100 ~ 150kHz, 150 ~ 200kHz의 3개의 구간으로 각각 구분하고, 각각의 구간에 해당하는 주파수 성분을 순서대로 적(R), 녹(G), 청(B)에 대응시킨다.

또한, 상기한 명암조절단계(S14)는, 각 주파수 성분의 세기에 따라 명암 차이를 구분하여 적용하도록 구성된다.

즉, 도 3에 나타낸 예에 있어서, 저주파 성분만 존재하는 경우는 적색, 중주파 성분만 존재하는 경우는 녹색, 고주파 성분만 존재하는 경우는 청색으로 표시되며, 모든 성분이 존재하는 경우는 흰색으로 표시된다.

아울러, 저주파와 중주파 성분만 존재하는 경우는 노란색, 중주파와 고주파 성분만 존재하는 경우는 하늘색(cyan), 저주파와 고주파 성분만 존재하는 경우는 분홍색으로 표시된다.

따라서 상기한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 소나 영상의 컬러표시방법에 따르면, 광대역 신호의 각 주파수 성분을 RGB 컬러 성분으로 변환하고, 각 성분의 신호강도에 따라 명암을 조절하여 소나 영상을 하나의 컬러 영상으로 표시 가능하므로, 모든 주파수 성분에 대하여 강도만을 고려하여 표시하는 기존의 방법보다 더욱 풍부한 정보를 표시할 수 있다.

즉, 도 4를 참조하면, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 소나 영상의 컬러표시방법에 의해 컬러로 표시된 소나 영상을 나타내는 도면이다.

여기서, 도 3 및 도 4를 참조하여 상기한 실시예에서는 50 ~ 200kHz 대역의 광대역 신호를 50kHz 단위의 3개 구간으로 나누어 RGB 컬러 성분을 각각 할당하는 경우를 예로 하여 본 발명을 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이러한 경우로만 한정되는 것은 아니며, 즉, 본 발명은, 상기한 주파수 성분의 개수 및 범위를 임의로 설정 가능하도록 구성될 수도 있는 등, 필요에 따라 다양하게 구성될 수 있는 것임에 유념해야 한다.

따라서 상기한 바와 같이 하여 본 발명에 따른 소나 영상의 컬러표시방법을 구현할 수 있으며, 그것에 의해, 기존의 소나 영상에 비하여 표적의 영상을 입체적으로 나타낼 수 있으므로 보다 정확하고 용이하게 표적의 식별이 가능해진다.

또한, 본 발명에 따르면, 상기한 바와 같이 하여 구성되는 소나 영상의 컬러표시방법을 이용하여, 컬러 영상에 의해 표적 식별이 용이한 소나시스템을 구현할 수 있다.

더 상세하게는, 도 5를 참조하면, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 소나 영상의 컬러표시방법을 이용하여 표적 식별이 용이하도록 구성되는 소나시스템의 전체적인 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.

도 5에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 소나 영상의 컬러표시방법을 이용하여 표적 식별이 용이하도록 구성되는 소나시스템(50)은, 크게 나누어, 광대역 주파수 음파송신기 또는 서로 다른 주파수를 송신하는 복수의 송신기를 포함하여 이루어지는 송신부(51)와, 송신부(51)로부터 송신되어 수중의 물체에 반사되어 되돌아오는 반사신호를 수신하는 광대역 음파수신기를 포함하여 이루어지는 수신부(52)와, 수신부(52)에 의해 수신된 신호를 이용하여 주파수 및 강도 차이를 통해 2차원 평면의 컬러영상을 생성하는 신호처리가 수행되는 컬러영상 생성부(53) 및 컬러영상 생성부(53)에 의해 생성된 컬러 영상을 표시하기 위한 영상표시 수단을 포함하여 이루어지는 영상표시부(54)를 포함하여 구성될 수 있다.

여기서, 상기한 컬러영상 생성부(53)는, 도 1 내지 도 4를 참조하여 상기한 바와 같은 본 발명의 실시예에 따른 소나 영상의 컬러표시방법을 이용하여 수중 물체에 대한 컬러 영상을 생성하도록 구성될 수 있다.

아울러, 도 5에 나타낸 본 발명의 실시예에 따른 표적 식별이 용이한 소나시스템(50)은, 도시되지는 않았으나, 상기한 바와 같은 처리 및 소나시스템(50)의 전체적인 동작을 제어하도록 구성되는 제어부를 더 포함하여 구성될 수 있다.

더욱이, 상기한 컬러영상 생성부(53) 이외의 나머지 구성은 기존의 소나 시스템을 참조하여 용이하게 구현 가능하므로, 여기서는, 설명을 간략히 하기 위해 종래기술과 동일 내지 유사한 내용에 대하여는 그 상세한 설명을 생략하였음에 유념해야 한다.

따라서 상기한 바와 같이 하여, 본 발명에 따른 소나 영상의 컬러표시방법 및 이를 이용하여 표적 식별이 용이한 소나시스템을 구현할 수 있다.

또한, 상기한 바와 같이 하여 본 발명에 따른 소나 영상의 컬러표시방법 및 이를 이용하여 표적 식별이 용이한 소나시스템을 구현하는 것에 의해, 본 발명에 따르면, 송신기에 의해 발생된 음파가 표적에 반사되어 오는 반사신호를 수신하여 수중 목표물의 방위 및 거리를 알아내기 위한 수중 음향탐지장비인 소나(sonar)에 있어서, 광대역 주파수를 송신하는 송신기 또는 서로 다른 주파수를 송신하는 복수의 송신기를 이용하여, 표적에서 반사되어 돌아오는 반사신호가 주파수에 따라 다른 특성을 나타내는 것에 근거하여 주파수 범위를 각각 구분하여 RGB 컬러에 대응시키고, 그 강도에 따라 명암을 조절하여 영상을 표시하도록 구성되어, 표적의 영상을 입체적으로 나타내는 것에 의해 기존의 소나 영상에 비하여 표적의 식별이 보다 용이하도록 구성되는 소나 영상의 컬러표시방법이 제공됨으로써, 탐지된 표적의 영상을 흑백으로만 표시 가능한 한계가 있었던 기존의 소나 영상 표시방법들의 문제점을 해결할 수 있다.

아울러, 본 발명에 따르면, 상기한 바와 같이 구성되는 소나 영상의 컬러표시방법을 이용하여, 광대역 주파수를 송신하는 송신기 또는 서로 다른 주파수를 송신하는 복수의 송신기로부터 광대역 음파 수신기에 수신된 반사신호의 주파수 범위를 구분하여 RGB 컬러에 대응시키고, 강도에 따라 명암을 조절하여 표적의 영상을 컬러로 표시할 수 있도록 구성됨으로써, 표적의 영상을 입체적으로 나타내는 것에 의해 기존에 비하여 표적의 식별이 보다 용이하도록 구성되는 소나시스템을 제공할 수 있다.

이상, 상기한 바와 같은 본 발명의 실시예를 통하여 본 발명에 따른 소나 영상의 컬러표시방법 및 이를 이용하여 표적 식별이 용이한 소나시스템의 상세한 내용에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 기재된 내용으로만 한정되는 것은 아니며, 따라서 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 설계상의 필요 및 기타 다양한 요인에 따라 여러 가지 수정, 변경, 결합 및 대체 등이 가능한 것임은 당연한 일이라 하겠다.

50. 소나시스템 51. 송신부
52. 수신부 53. 컬러영상 생성부
54. 영상표시부

Claims (8)

1. 소나 영상의 컬러표시방법에 있어서,
   수중에 초음파 신호를 송신하는 송신단계;
   상기 송신단계에서 송신된 상기 초음파 신호가 수중 물체에 반사되어 돌아오는 반사신호를 수신하는 수신단계;
   상기 수중 물체에서 반사되어 돌아오는 상기 반사신호가 주파수에 따라 다른 특성을 나타내는 것에 근거하여, 미리 정해진 기준에 따라 상기 수신단계에서 수신된 상기 반사신호의 주파수 범위를 2개 또는 3개의 구간으로 각각 구분하고, 각 구간에 해당하는 각각의 주파수 성분을 적(R), 녹(G), 청(B) 컬러 성분에 각각 대응시켜 RGB 컬러 성분이 조합된 컬러로 나타내는 것에 의해 컬러 영상을 생성하는 컬러영상 생성단계;
   수신된 상기 반사신호의 각각의 상기 주파수 성분의 강도에 근거하여 상기 컬러영상 생성단계에서 생성된 상기 컬러영상의 명암을 조절하는 명암조절단계; 및
   상기 컬러영상 생성단계에서 RGB 성분의 색상이 조합되고, 상기 명암조절단계에서 명암이 조절된 상기 컬러영상을 영상표시수단을 통해 표시하는 영상표시단계를 포함하여 구성되고,
   상기 컬러영상 생성단계는,
   상기 수신단계에서 수신된 반사신호를 미리 정해진 주파수 범위에 따라 저주파, 중주파, 고주파로 각각 구분하고, 각각의 구간에 해당하는 주파수 성분을 순서대로 적(R), 녹(G), 청(B) 컬러 성분에 대응시키며,
   저주파 성분만 존재하는 경우는 적색,
   중주파 성분만 존재하는 경우는 녹색,
   고주파 성분만 존재하는 경우는 청색,
   저주파와 중주파 성분만 존재하는 경우는 노란색,
   중주파와 고주파 성분만 존재하는 경우는 하늘색(cyan),
   저주파와 고주파 성분만 존재하는 경우는 분홍색,
   저주파, 중주파, 고주파의 모든 성분이 존재하는 경우는 흰색으로 표시하여 상기 컬러영상을 생성하는 처리가 수행되도록 구성됨으로써,
   상기 반사신호의 주파수 범위를 구분하여 RGB 컬러에 각각 대응시키고 강도에 따라 명암을 조절하여 RGB 컬러가 조합된 컬러 영상으로 표시하는 것에 의해 상기 수중 물체의 영상을 입체적으로 표시 가능하여 기존의 소나 영상에 비해 상기 수중 물체의 식별이 더욱 용이하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 소나 영상의 컬러표시방법.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 송신단계는,
   광대역 주파수를 송신하는 송신기, 또는, 서로 다른 주파수를 송신하는 복수의 송신기를 이용하여 상기 초음파 신호를 송신하는 처리가 수행되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 소나 영상의 컬러표시방법.
   
3. 제 2항에 있어서,
   상기 수신단계는,
   각각의 상기 송신기로부터 상기 수중 물체에 반사되어 돌아오는 상기 반사신호를 광대역 음파수신기를 통해 수신하는 처리가 수행되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 소나 영상의 컬러표시방법.
   
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 삭제
8. 탐지영상을 컬러로 표시할 수 있도록 구성되는 소나시스템에 있어서,
   광대역 주파수 음파송신기, 또는, 서로 다른 주파수를 송신하는 복수의 송신기를 포함하여 이루어지는 송신부;
   상기 송신부로부터 송신되어 수중의 물체에 반사되어 되돌아오는 반사신호를 수신하는 광대역 음파수신기를 포함하여 이루어지는 수신부;
   상기 수신부에 의해 수신된 상기 반사신호를 이용하여 컬러영상을 생성하는 처리가 수행되는 컬러영상 생성부; 및
   상기 컬러영상 생성부에 의해 생성된 컬러영상을 표시하기 위한 영상표시 수단을 포함하여 이루어지는 영상표시부를 포함하여 구성되고,
   상기 컬러영상 생성부는, 청구항 1항 내지 청구항 3항 중 어느 한 항에 기재된 소나 영상의 컬러표시방법을 이용하여 상기 컬러영상을 생성하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 소나시스템.
   

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