KR101950424B1 - Verification method and apparatus of an underwater image sonar - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 수중 영상 소나 검증 시스템 및 이의 제어 방법에 관한 것이다. The present invention relates to an underwater image sensor or verification system and a control method thereof.
수중에서 운용되는 영상 소나는 음향신호를 주기적으로 송신한 후, 수중 물체에 반향되는 음향신호를 영상화하여 물체를 탐지 또는 식별하는 장치이다. 이러한 영상 소나는 측면주사소나(Side Scan Sonar), 합성개구소나(Synthetic Aperture Sonar), 음향카메라(Acoustic Camera) 등이 대표적이며, 해상도를 높여 정밀한 영상을 얻거나, 또는 해상도가 낮더라도 빠르게 영상을 얻는 등 운용목적에 따라 다양하게 변형되어 개발되고 있다.An image sonar that operates in water is a device that periodically transmits an acoustic signal and then detects or identifies an object by imaging an acoustic signal reflected by the underwater object. Such image sonar is typically a side scan sonar, a synthetic aperture sonar, and an acoustic camera. The resolution is high to obtain a precise image, And it is being developed variously according to the purpose of the operation.
수중 영상 소나는 수중 또는 해저면에 위치하는 물체의 형상을 영상으로 획득할 수 있기 때문에 활용성이 증대되고 있으며, 파선법(Ray theory) 등에 근거한 영상화 알고리즘을 적용하여 양질의 영상을 획득하고자 시도하고 있다. 하지만, 영상 소나 장비를 통해 획득되어 영상화된 결과의 향상 정도를 판단하거나, 영상화 알고리즘 일부 또는 전반적인 영상 소나의 성능을 정량적으로 검증하는 것은 여전히 도전적인 분야로 남아 있다. Since the underwater image sonar can acquire the shape of the object located in the water or the sea floor as an image, the utilization is increased and an image algorithm based on the ray theory is applied to acquire a high quality image have. However, it is still challenging to determine the degree of enhancement of the image obtained through the imaging device or to quantitatively verify the performance of some imaging algorithms or the overall image sensor.
영상 소나는 기본적으로 음파를 사용하는데, 음파는 장비를 운용하는 해역과 계절에 따라 특성이 상이하므로, 실 해역에서 획득된 영상은 품질이 균일성이 보장되지 않는다. 일례로, 음파가 투과 및 산란하는 정도가 달라, 획득 영상의 강도가 다르며, 계절에 따라 수온, 염분도가 변하기 때문에 음파의 전달 경로가 일정치 않아 획득 영상의 왜곡 정도가 다르다. 또한, 조류 및 해상환경 상태에 따라 배경 수중매질이 속도를 가지기 때문에 영상 소나 하우징의 동요가 필연적이며, 흔들림으로 인한 영상 번짐(blur) 효과가 수반된다. 게다가 해역에 따라 환경잡음(Environment Noise)의 기본 특성이 상이하다는 점도 통상적으로 알려져 있기 때문에, 해역마다 동일한 물체에 대한 신호 대 잡음비(Signal to Noise Ratio, SNR)도 상이하다. 이러한 문제점으로 인해 영상의 품질에 대한 판단은 대부분 자동화된 검증장치보다는 사람에 의해 이루어지는데, 이 경우 검사자의 주관적인 판단이 개입되어 판단에 대한 신뢰성을 확보하기 어려우므로, 획득된 영상을 이용하여 영상화 알고리즘의 일부를 검증하거나, 영상 소나의 전반적인 성능을 검증하는 것은 현실적으로 매우 어렵다.The image sonar basically uses the sound waves. Since the sound waves have different characteristics depending on the sea area and season in which the equipment is operated, the images obtained in the real sea area are not guaranteed to have uniformity in quality. For example, the degree of penetration and scattering of sound waves is different, and the strength of the acquired image is different. Since the temperature and salinity vary with the season, the propagation path of the sound wave is not constant and the degree of distortion of the acquired image is different. In addition, due to the velocity of the background water in the background, depending on the conditions of the algae and the marine environment, the fluctuation of the image elements or the housing is inevitable, and blurring due to the shaking is accompanied. In addition, since it is commonly known that the basic characteristics of the environmental noise vary according to the sea area, the signal to noise ratio (SNR) for the same object varies from sea to sea. Because of this problem, most of the quality of the image is judged by the human rather than the automated verification device. In this case, it is difficult to secure the reliability of the judgment by the subjective judgment of the inspector. Therefore, And verifying the overall performance of the image sensor is very difficult in practice.
이로 인해 종래에는 환경특성이 알려진 음향 수조에서 영상 소나의 영상화 알고리즘 일부만을 정량적으로 검증하고, 제한된 음향 수조의 크기로 인하여 불가능한 시험만 해상상태(Sea State) 1 이하 매우 정숙한 해역환경에서 영상을 획득한 후, 그 성능을 정성적으로 검증하였다. 하지만, 음향 수조는 물리적으로 그 규모가 제한적이기 때문에 사용할 수 있는 송신신호의 제한이 존재하며, 담수이기 때문에 실제 해상에서 운용되는 해수 환경과는 물리적인 특성이 다르므로 검증결과에 대한 신뢰성에 한계가 존재한다.Therefore, only a part of the imaging algorithm of the image sonar is quantitatively verified in the acoustic tank in which the environmental characteristic is known, and only the test impossible due to the limited size of the acoustic tank acquires images in a very quiet sea environment under the sea state 1 After that, the performance was verified qualitatively. However, since the acoustic tank is physically limited in its size, there is a limitation of the transmission signal that can be used, and since it is a fresh water, the physical characteristics are different from those of the seawater environment operating at sea, exist.
[선행기술문헌번호][Prior Art Document Number]
선행기술문헌 1: 한국등록특허 10-1131435호Prior Art Document 1: Korean Patent No. 10-1131435
선행기술문헌 2: 한국등록특허 10-1696089호 Prior Art Document 2: Korean Patent No. 10-1696089
본 발명의 실시 예들은 음향센서 신호를 모의할 수 있는 영상 소나 수신신호 모의장치, 영상 소나에서 음향 센서를 제외한 하드웨어(이하 영상 소나 하드웨어라 한다), 및 모의장치와 하드웨어를 제어할 수 있는 통합제어 및 영상검증장치를 이용하여 영상 소나 하드웨어를 검증할 수 있는 시스템 및 이의 제어 방법을 제공하는 것이다.Embodiments of the present invention can be applied to an image sensor or a reception signal simulator capable of simulating a sound sensor signal, hardware excluding a sound sensor in an image sensor (hereinafter referred to as image sensor or hardware), and an integrated control And to provide a system and a control method thereof for verifying a video signal or hardware using a video verification apparatus.
일 실시 예에 따른 수중 영상 소나 검증 시스템은 실 해역 환경의 가상 영상을 합성하고 아날로그 신호를 출력하는 수신신호 모의장치; 상기 수신신호 모의장치로부터 아날로그 신호를 수신하여 영상화 처리를 수행하는 영상 소나 하드웨어; 및 상기 수신신호 모의장치와 상기 영상 소나 하드웨어를 제어하고, 상기 수신신호 모의장치로부터 출력된 합성 영상과 상기 영상 소나 하드웨어로부터 출력된 획득 영상을 비교하여 수중 영상 소나를 검증하는 통합제어 및 영상검증장치를 포함한다.An underwater image and verification system according to an embodiment includes a received signal simulator for synthesizing a virtual image of a real sea environment and outputting an analog signal; A video signal or hardware for receiving an analog signal from the received signal simulation device and performing imaging processing; And an integrated control and image verification device for controlling the received signal simulator and the image sensor or hardware and for comparing the synthesized image output from the received signal simulator and the acquired image output from the image sensor or hardware, .
다른 실시 예에 따른 수신신호 모의장치, 영상 소나 하드웨어 및 통합제어 및 영상검증장치를 포함하는 수중 영상 소나 검증 시스템의 제어 방법은 상기 수신신호 모의장치에서, 실 해역 환경의 가상 영상을 합성하고 아날로그 신호를 출력하는 단계; 상기 영상 소나 하드웨어에서 상기 수신신호 모의장치로부터 아날로그 신호를 수신하여 영상화 처리를 수행하는 단계; 및 상기 수신신호 모의장치와 상기 영상 소나 하드웨어를 제어하고, 상기 수신신호 모의장치로부터 출력된 합성 영상과 상기 영상 소나 하드웨어로부터 출력된 획득 영상을 비교하여 수중 영상 소나를 검증하는 단계를 포함한다. A control method of an underwater image sensor or verification system including a received signal simulator, a video signal or hardware, and an integrated control and image verification apparatus according to another embodiment of the present invention is characterized in that in the received signal simulator, a virtual image of a real sea environment is synthesized, ; Receiving an analog signal from the received signal simulator in the image sensor or hardware and performing imaging processing; And a step of controlling the received signal simulator and the image sensor or hardware, and comparing the synthesized image output from the received signal simulator and the acquired image output from the image sensor or hardware to verify the underwater image sensor.
또 다른 실시 예에 따른 상기 제어 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 기록매체를 포함한다. And a recording medium on which a program for causing the computer to execute the control method according to another embodiment is recorded.
본 발명의 일 실시 예에 따른 수중 영상 소나 검증 시스템은 실 해역의 해상환경 특성을 반영한 가상의 영상신호를 모의하는 기능을 수행하는 수신신호 모의장치와, 수신신호 모의장치와 영상 소나 하드웨어를 제어하고 소나 영상을 검증 및 전시하는 기능을 수행하는 통합제어 및 영상검증장치를 이용하여, 정량적으로 크기, 형상, 표적강도 등이 정확하게 알려진 형상의 물체를 실 해역 환경자료와 합성한 후, 합성한 영상을 이용하여 영상 소나 영상화 알고리즘 일부 및 영상 소나의 전반적인 성능을 정량적으로 검증할 수 있도록 제공함으로써, 기존의 실 해역에서 획득된 영상을 이용하여 정량적 검증이 불가한 문제와 음향 수조 환경을 이용하여 제한적인 영상화 알고리즘 일부만을 정량적으로 검증하는 문제를 해결할 수 있다.An underwater image and verification system according to an embodiment of the present invention controls a received signal simulator that simulates a virtual image signal reflecting the marine environment characteristics of a real sea area, a received signal simulator, After combining the objects with the shape, size, shape and target intensity quantitatively with actual sea environment data using the integrated control and image verification device that performs the function of verifying and displaying the sonar image, In this paper, we propose a method to quantitatively verify the performance of a part of a video image or an imaging algorithm and an overall performance of a video image by using an image obtained in a real sea area, It is possible to solve the problem of quantitatively verifying only a part of the algorithm.
도 1은 일 실시 예에 따른 수중 영상 소나 검증 시스템(1000)의 개략 도이다.
도 2는 정량적으로 크기, 형상, 표적강도 등이 정확하게 알려진 물체의 데이터베이스의 일례를 나타낸 것이다.
도 3은 영상을 합성하는 기능을 수행하는 영상합성기의 실행 예를 나타낸 것이다.
도 4는 다른 실시 예에 따른 수중 영상 소나 검증 시스템(1000)의 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.1 is a schematic diagram of an underwater imaging or
Fig. 2 shows an example of a database of objects quantitatively known in terms of size, shape, target intensity, and the like.
Fig. 3 shows an example of the execution of an image synthesizer that performs a function of synthesizing images.
4 is a flowchart illustrating a method of controlling an underwater image sensor or
본 실시 예들에서 사용되는 용어는 본 실시 예들에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 기술분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 임의로 선정된 용어도 있으며, 이 경우 해당 실시 예의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서, 본 실시 예들에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 실시 예들의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.Although the terms used in the present embodiments have been selected in consideration of the functions in the present embodiments and are capable of being widely used in general terms, they may vary depending on the intention or circumstance of a technician working in the art, the emergence of new technology . Also, in certain cases, there are arbitrarily selected terms, and in this case, the meaning will be described in detail in the description part of the embodiment. Therefore, the terms used in the embodiments should be defined based on the meaning of the terms, not on the names of simple terms, and on the contents of the embodiments throughout.
실시 예들에 대한 설명에서, 어떤 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 구성요소를 사이에 두고 전기적으로 연결되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 포함한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 실시 예들에 기재된 “...부”의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.In the description of the embodiments, when a part is connected to another part, it includes not only a direct connection but also a case where the part is electrically connected with another part in between. In addition, when a part includes an element, it does not exclude other elements unless specifically stated otherwise, but may include other elements. Further, the term " part " described in the embodiments means a unit for processing at least one function or operation, which may be implemented in hardware or software, or a combination of hardware and software.
본 실시 예들에서 사용되는 “구성된다” 또는 “포함한다” 등의 용어는 명세서상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.It should be noted that the terms such as " comprising " or " including ", as used in these embodiments, should not be construed as necessarily including the various elements described in the specification or the various steps, The steps may not be included, or may be interpreted to include additional components or steps.
하기 실시 예들에 대한 설명은 권리범위를 제한하는 것으로 해석되지 말아야 하며, 해당 기술분야의 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 것은 실시 예들의 권리범위에 속하는 것으로 해석되어야 할 것이다. 이하 첨부된 도면들을 참조하면서 오로지 예시를 위한 실시 예들을 상세히 설명하기로 한다.The following description of the embodiments should not be construed as limiting the scope of the present invention and should be construed as being within the scope of the embodiments of the present invention. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Exemplary embodiments will now be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명의 일 실시 예에 따른 영상 소나 검증 시스템 및 이의 제어 방법은 영상 소나 하드웨어에 대한 입력값, 즉 수신신호 모의장치 출력 신호와 영상 소나 하드웨어의 출력신호를 정량적으로 비교할 수 있으므로 영상 소나 하드웨어에 대한 객관적인 검증이 가능하다.The image and verification system and its control method according to an embodiment of the present invention can quantitatively compare the input values of the image or hardware, that is, the output signal of the received signal simulator and the output signal of the image or hardware, Objective verification is possible.
또한, 음향 센서의 경우 송신 전압 응답(transmit voltage response), 수신 감도 특성(receiving voltage characteristics) 및 임피던스 측정 등 음향센서 자체의 성능을 검증할 수 있는 표준화된 수단을 이용해 독립적인 검증을 수행할 수 있으므로, 실시 예에 따른 영상 소나 검증 시스템 및 이의 제어 방법을 이용하면 음향 센서를 제외한 영상 소나 하드웨어에 대한 정량화된 검증이 가능하다. In the case of an acoustic sensor, independent verification can be performed using standardized means for verifying the performance of the acoustic sensor itself, such as transmit voltage response, receiving voltage characteristics, and impedance measurement , And the quantitative verification of the image or hardware except the acoustic sensor is possible by using the image sensor or the verification system according to the embodiment and the control method thereof.
도 1은 일 실시 예에 따른 수중 영상 소나 검증 시스템(1000)의 개략 도이다.1 is a schematic diagram of an underwater imaging or
도 1을 참조하면, 수중 영상 소나 검증 시스템(1000)은 수중 영상소나의 영상화 알고리즘의 일부 또는 영상소나 전반적인 성능을 정량적으로 검증을 수행한다.Referring to FIG. 1, an underwater image sensor or
수중 영상 소나 검증 시스템(1000)은 수신신호 모의장치(100), 영상 소나 하드웨어(200) 및 통합제어 및 영상검증장치(300)를 포함한다. 실시 예는 수중 영상 소나 검증 시스템(1000)은 다른 구성요소들을 더 포함할 수 있다.The underwater image sensor /
수신신호 모의장치(100)는 실 해역 환경의 가상 영상을 합성하고 아날로그 신호를 출력한다. The received
수신신호 모의장치(100)는 환경자료 데이터베이스(110), 대상물체 데이터베이스(120), 영상합성기(130), 합성영상전시기(140) 및 디지털-아날로그 변환기(150)를 포함한다.The received
환경자료 데이터베이스(110) 및 대상물체 데이터베이스(120)는 수신신호 모의장치(100)에 포함되는 것으로 도시되어 있지만, 이에 한정되지 않고 외부 서버(미도시)의 데이터베이스일 수도 있다. 환경자료 데이터베이스(110)는 실 해역의 계절, 해역, 해상상태 등을 포함하는 환경자료 정보를 구축한다. 대상물체 데이터베이스(120)는 도 2에 도시된 바와 같이, 타이어, 드럼통, 구형 표적 등과 같이 정량적으로 크기, 형상, 표적강도 등이 정확하게 알려진 물체에 대한 정보를 구축한다.Although the
영상합성기(130)는 환경자료 데이터베이스(110) 및 대상물체 데이터베이스(120)를 이용하여 도 3에 도시된 바와 같이, 영상을 합성하는 기능을 수행한다.The
합성 영상 전시기(140)는 영상합성기(130)에서 합성한 합성 영상을 전시한다. 여기서, 합성 영상 전시기(140)는 디스플레이 기기일 수 있으며, 예를 들면, 액정 디스플레이(liquid crystal display(LCD)), 발광 다이오드(light-emitting diode(LED)) 디스플레이, 유기 발광 다이오드(organic light-emitting diode(OLED)) 디스플레이, 또는 마이크로 전자기계 시스템(microelectromechanical systems(MEMS)) 디스플레이, 또는 전자종이(electronic paper) 디스플레이를 포함할 수 있다. The synthesized
디지털-아날로그 변환기(150)는 합성 영상을 아날로그 신호로 출력한다.The digital-to-
영상 소나 하드웨어(200)는 수신신호 모의장치(100)로부터 아날로그 신호를 수신하여 영상화 처리를 수행한다. 영상 소나 하드웨어(200)는 영상화 알고리즘 일부 또는 전반적인 성능을 정량적으로 검증하고자 하는 영상 소나 장치 일체를 의미한다. The image sensor or
영상 소나 하드웨어(200)는 아날로그-디지털 변환기(210), 영상 처리기(220) 및 획득 영상 전시기(230)를 포함한다.The image sensor or
아날로그-디지털 변환기(210)는 수신신호 모의장치(100)로부터 출력된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환한다.The analog-to-
영상 처리기(220)는 디지털 신호를 이용하여 영상화처리를 수행한다. The
획득 영상 전시기(230)는 영상 처리기(220)에서 영상화 처리된 획득 영상을 전시한다. 여기서, 획득 영상 전시기(230)는 디스플레이 기기일 수 있으며, 예를 들면, 액정 디스플레이(liquid crystal display(LCD)), 발광 다이오드(light-emitting diode(LED)) 디스플레이, 유기 발광 다이오드(organic light-emitting diode(OLED)) 디스플레이, 또는 마이크로 전자기계 시스템(microelectromechanical systems(MEMS)) 디스플레이, 또는 전자종이(electronic paper) 디스플레이를 포함할 수 있다. The acquired
통합제어 및 영상검증장치(300)는 수신신호 모의장치(100)와 영상 소나 하드웨어(200)를 제어하고, 수신신호 모의장치(100)로부터 출력된 합성 영상과 영상 소나 하드웨어(200)로부터 출력된 획득 영상을 비교하여 수중 영상소나 하드웨어를 검증한다. 통합제어 및 영상검증장치(300)는 영상 소나의 운용목적 및 사양에 맞추어, 송신주파수, 송신신호 종류, 송신신호 길이, 전송주기, 운용환경 및 대상물체 중 적어도 하나를 포함하는 설정치를 수신신호 모의장치(100)의 영상합성기(130) 및 영상소나 하드웨어(200)의 영상 처리기(220)에 전송할 수 있다. 또한, 영상처리기(220)에서 영상화 수행 후의 처리결과 정보 또는 운용환경, 영상화 처리조건 등의 변경으로 인한 추가적인 제어변수를 선택적으로 다시 수신신호 모의장치(100)내의 영상합성기(130)로 전송할 수도 있다. The integrated control and
통합제어 및 영상검증장치(300)는 통합제어기(310) 및 영상 검증기(320)를 포함한다.The integrated control and
통합제어기(310)는 수신신호 모의장치(100)와 영상 소나 하드웨어(200)를 동기화시켜 동시 제어한다.The
영상 검증기(320)는 수신신호 모의장치(100)로부터 출력된 합성 영상과 영상 소나 하드웨어(200)로부터 출력된 획득 영상의 비트 값의 차이를 기초로 일치 여부를 검증한다. 영상 검증기(320)는 수중에서 운용되는 영상 소나 하드웨어 및 영상 소나 하드웨어 내에 포함된 영상화 알고리즘 전반적인 성능을 정량적으로 검증할 수 있다.The
도 4는 다른 실시 예에 따른 수중 영상 소나 검증 시스템(1000)의 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.4 is a flowchart illustrating a method of controlling an underwater image sensor or
도 4를 참조하면, 단계 400에서, 통합제어 및 영상검증장치에서 입력변수를 제어한다. 이때, 통합제어 및 영상검증장치(300)에서 입력변수를 제어하는 단계는, 검증하고자 하는 영상 소나의 운용 목적 및 사양에 맞추어 송신주파수, 송신신호 종류, 송신신호 길이, 전송 주기, 영상 소나 운용환경(예를 들면, 운용속도, 운용심도, 수심, 목표탐색거리 등), 대상 물체 등의 설정치를 수신신호 모의장치(100)의 영상 합성기(130) 및 영상 소나 하드웨어(200)의 영상 처리기(220)에 전송할 수 있다.Referring to FIG. 4, in
단계 402에서, 수신신호 모의장치에서 영상을 합성하고 전시한다. 이때, 수신신호 모의장치(100)에서 영상을 합성하고 전시하는 단계는, 단계 400에서 전송받은 설정치를 이용하여 환경자료 데이터베이스(110)에서 운용환경에 맞는 자료를 로드하여 실 해역 특성을 반영하고, 대상물체 데이터베이스(120)에서 정량적으로 크기, 형상, 표적강도 등이 정확하게 알려진 물체를 이용하여, 영상 합성기(130)에서 합성 영상을 생성하고, 생성된 영상을 합성 영상 전시기(140)를 통해 선택적으로 전시할 수 있다.In
단계 404에서, 합성된 영상을 디지털-아날로그 변환하여 신호를 외부로 전송하고, 전송받은 아날로그 신호를 아날로그-디지털 변환기를 통해 신호를 변환한다. 이때, 합성된 영상을 디지털-아날로그 변환하여 신호를 외부로 전송하고, 전송받은 아날로그 신호를 아날로그-디지털 변환기를 통해 신호를 변환하는 단계는, 단계 402에서 수신신호 모의장치(100)의 영상합성기(130)에서 생성한 합성 영상을 디지털-아날로그 변환기(150)를 이용하여 유선이나 무선 등의 방식을 통해 영상 소나 하드웨어(200) 내의 아날로그-디지털 변환기(210)로 전송하여, 디지털 신호로 복원할 수 있다. In
단계 406에서, 영상 소나 하드웨어에서 영상화를 수행하고, 전시 및 제어 변수를 수신신호 모의장치로 전송한다. 이때, 영상 소나 하드웨어에서 영상화를 수행하고, 전시 및 제어변수를 수신신호 모의장치로 전송하는 단계는, 영상 소나 하드웨어(200)에서 복원된 디지털 신호를, 영상처리기(220)에서 정량적으로 검증하고자 하는 자체 개발된 영상화 알고리즘을 거쳐 운용자가 인식할 수 있는 영상을 재현하며, 획득 영상 전시기(230)를 통해 선택적으로 전시한다. 이와 동시에, 영상처리기(220)에서 영상화 수행 후의 처리결과 정보 또는 운용환경, 영상화 처리조건 등의 변경으로 인한 추가적인 제어 변수를 선택적으로 다시 수신신호 모의장치(100) 내의 영상합성기(130)로 전송할 수도 있다. In
단계 408에서, 영상 소나 하드웨어에서 획득된 영상과 수신신호 모의장치에서 합성된 영상을 통합제어 및 영상검증장치로 전송하여 검증한다. 이때, 영상 소나 하드웨어에서 획득된 영상과 수신신호 모의장치에서 합성된 영상을 통합제어 및 영상검증장치로 전송하여 검증하는 단계는, 수신신호 모의장치(100) 내 합성 영상 전시기(140)에서 전시된 합성 영상과 영상 소나 하드웨어(200) 내 획득 영상 전시기(230)에서 획득된 획득 영상을 통합제어 및 영상검증장치(300)의 영상검증기(320)로 모두 전송한 후, 영상의 비트 값의 정량적인 차이 비교를 통해 영상 소나의 영상화 알고리즘 일부 또는 전반적인 성능을 정량적으로 검증할 수 있다. In
일 실시 예에 따른 수중 영상 소나 검증 시스템 및 이의 제어 방법은 실 해역의 해상환경 특성을 반영한 가상의 영상신호를 모의하는 기능을 수행하는 수신신호 모의장치와, 수신신호 모의장치와 영상 소나 하드웨어를 제어하고 소나 영상을 검증 및 전시하는 기능을 수행하는 통합제어 및 영상검증장치를 이용하여, 정량적으로 크기, 형상, 표적강도 등이 정확하게 알려진 형상의 물체를 실 해역 환경자료와 합성한 후, 합성한 영상을 이용하여 영상 소나 영상화 알고리즘 일부 및 영상 소나의 전반적인 성능을 정량적으로 검증할 수 있도록 제공함으로써, 기존의 실 해역에서 획득된 영상을 이용하여 정량적 검증이 불가한 문제와 음향 수조 환경을 이용하여 제한적인 영상화 알고리즘 일부만을 정량적으로 검증하는 문제를 해결할 수 있다.An underwater image and verification system according to an exemplary embodiment of the present invention includes a received signal simulator that simulates a virtual image signal that reflects a marine environment characteristic of a real sea area, And an image control device that performs the function of verifying and displaying the image of the sonar, the object of which the size, shape and the target intensity are known quantitatively, is synthesized with the real environment data, , It is possible to quantitatively verify the performance of a part of an image and an imaging algorithm and an image sonar by using the image obtained in a real sea area by using an image sensor, We can solve the problem of quantitatively verifying only a part of the imaging algorithm.
본 발명의 일 실시예는 컴퓨터에 의해 실행되는 프로그램 모듈과 같은 컴퓨터에 의해 실행 가능한 명령어를 포함하는 기록 매체의 형태로도 구현될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 가용 매체일 수 있고, 휘발성 및 비휘발성 매체, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다. 또한, 컴퓨터 판독가능 매체는 컴퓨터 저장 매체 및 통신 매체를 모두 포함할 수 있다. 컴퓨터 저장 매체는 컴퓨터 판독가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈 또는 기타 데이터와 같은 정보의 저장을 위한 임의의 방법 또는 기술로 구현된 휘발성 및 비휘발성, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다. 통신 매체는 전형적으로 컴퓨터 판독가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈, 또는 반송파와 같은 변조된 데이터 신호의 기타 데이터, 또는 기타 전송 메커니즘을 포함하며, 임의의 정보 전달 매체를 포함한다. One embodiment of the present invention may also be embodied in the form of a recording medium including instructions executable by a computer, such as program modules, being executed by a computer. Computer readable media can be any available media that can be accessed by a computer and includes both volatile and nonvolatile media, removable and non-removable media. In addition, the computer-readable medium may include both computer storage media and communication media. Computer storage media includes both volatile and nonvolatile, removable and non-removable media implemented in any method or technology for storage of information such as computer readable instructions, data structures, program modules or other data. Communication media typically includes any information delivery media, including computer readable instructions, data structures, program modules, or other data in a modulated data signal such as a carrier wave, or other transport mechanism.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.It will be understood by those skilled in the art that the foregoing description of the present invention is for illustrative purposes only and that those of ordinary skill in the art can readily understand that various changes and modifications may be made without departing from the spirit or essential characteristics of the present invention. will be. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive. For example, each component described as a single entity may be distributed and implemented, and components described as being distributed may also be implemented in a combined form.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is defined by the appended claims rather than the detailed description and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents are to be construed as being included within the scope of the present invention do.
Claims (11)
상기 수신신호 모의장치로부터 아날로그 신호를 수신하여 영상화 처리를 수행하는 영상 소나 하드웨어; 및
상기 수신신호 모의장치와 상기 영상 소나 하드웨어를 제어하고, 상기 수신신호 모의장치로부터 출력된 합성 영상과 상기 영상 소나 하드웨어로부터 출력된 획득 영상을 비교하여 수중 영상 소나를 검증하는 통합제어 및 영상검증장치를 포함하는 수중 영상 소나 검증 시스템. A received signal simulator for synthesizing a virtual image of a real sea environment and outputting an analog signal;
A video signal or hardware for receiving an analog signal from the received signal simulation device and performing imaging processing; And
An integrated control and image verification device for controlling the received signal simulator and the image sensor or hardware and for comparing the synthesized image output from the received signal simulator and the acquired image output from the image sensor or hardware to verify an underwater image sensor, Including an underwater imaging or verification system.
상기 통합제어 및 영상검증장치는,
상기 수신신호 모의장치와 상기 영상 소나 하드웨어를 동기화시켜 동시 제어하는 통합제어기; 및
상기 합성 영상과 상기 획득 영상의 비트 값의 차이를 기초로 일치 여부를 검증하는 영상검증기를 포함하는 것을 특징으로 하는 수중 영상 소나 검증 시스템.The method according to claim 1,
Wherein the integrated control and image verification device comprises:
An integrated controller for synchronizing and simultaneously controlling the received signal simulator and the image sensor or hardware; And
And a video verifier for verifying whether or not the synthesized video and the obtained video are matched based on the difference between the bit values of the obtained video and the acquired video.
상기 수신신호 모의장치는,
계절, 해역 및 해상상태 중 적어도 하나에 따라 구축된 실 해역 환경자료 데이터베이스와, 크기, 형상 및 표적 강도 중 적어도 하나가 미리 알려진 객체의 데이터베이스를 이용하여 상기 가상 영상을 합성하는 영상합성기;
상기 가상 영상을 합성한 합성 영상을 전시하는 합성 영상 전시기; 및
상기 합성 영상을 아날로그 신호로 출력하는 디지털-아날로그 변환기를 포함하는 것을 특징으로 하는 수중 영상 소나 검증 시스템. The method according to claim 1,
The received signal simulation apparatus includes:
A real sea area environment data base constructed according to at least one of season, sea area, and sea condition, and an image synthesizer for synthesizing the virtual image using a database of at least one of size, shape, and target intensity;
A composite image display unit for displaying a composite image obtained by synthesizing the virtual image; And
And a digital-to-analog converter for outputting the composite image as an analog signal.
상기 영상 소나 하드웨어는,
상기 수신신호 모의장치로부터 수신된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 아날로그-디지털 변환기;
상기 디지털 신호를 이용하여 영상화처리를 수행하는 소나 영상 처리기; 및
상기 영상화 처리된 획득 영상을 전시하는 획득 영상 전시기를 포함하는 것을 특징으로 하는 수중 영상 소나 검증 시스템. The method of claim 3,
The video signal or hardware may comprise:
An analog-to-digital converter for converting an analog signal received from the received signal simulator into a digital signal;
A sonar image processor for performing the imaging process using the digital signal; And
And an acquired image display unit for displaying the acquired image subjected to the imaging processing.
상기 통합제어 및 영상검증장치는,
상기 영상 소나의 운용목적 및 사양에 맞추어, 송신주파수, 송신신호 종류, 송신신호 길이, 전송주기, 운용환경 및 대상물체 중 적어도 하나를 포함하는 설정치를 상기 영상합성기 및 소나 영상 처리기에 전송하는 것을 특징으로 하는 수중 영상 소나 검증 시스템.5. The method of claim 4,
Wherein the integrated control and image verification device comprises:
A set value including at least one of a transmission frequency, a transmission signal type, a transmission signal length, a transmission period, an operating environment, and an object is transmitted to the image synthesizer and the sonar image processor in accordance with an operation purpose and specifications of the image sonar Underwater image and verification system.
상기 수신신호 모의장치에서, 실 해역 환경의 가상 영상을 합성하고 아날로그 신호를 출력하는 단계;
상기 영상 소나 하드웨어에서 상기 수신신호 모의장치로부터 아날로그 신호를 수신하여 영상화 처리를 수행하는 단계; 및
상기 수신신호 모의장치와 상기 영상 소나 하드웨어를 제어하고, 상기 수신신호 모의장치로부터 출력된 합성 영상과 상기 영상 소나 하드웨어로부터 출력된 획득 영상을 비교하여 수중 영상 소나를 검증하는 단계를 포함하는 수중 영상 소나 검증 시스템의 제어 방법. A control method of an underwater image sensor or verification system including a received signal simulator, an image sensor, a hardware and an integrated control and image verification apparatus,
Synthesizing a virtual image of a real marine environment in the received signal simulation apparatus and outputting an analog signal;
Receiving an analog signal from the received signal simulator in the image sensor or hardware and performing imaging processing; And
And a step of controlling the received signal simulator and the image sensor or hardware to verify the underwater image sonar by comparing the synthesized image output from the received signal simulator and the acquired image output from the image sensor or hardware, A method of controlling a verification system.
상기 통합제어 및 영상검증장치에서, 상기 수신신호 모의장치 및 상기 영상 소나 하드웨어에 입력할 입력 변수를 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수중 영상 소나 검증 시스템의 제어 방법. The method according to claim 6,
And controlling the input parameters to be input to the received signal simulation apparatus and the image signal or hardware in the integrated control and image verification apparatus.
상기 수신신호 모의장치에서, 상기 입력 변수를 기초로 실 해역 환경의 가상 영상을 합성하고, 합성된 영상에 상응하는 아날로그 신호를 출력하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수중 영상 소나 검증 시스템의 제어 방법. 8. The method of claim 7,
Further comprising the step of synthesizing a virtual image of a real sea environment on the basis of the input parameter in the received signal simulation apparatus and outputting an analog signal corresponding to the synthesized image, Way.
상기 영상 소나 하드웨어에서, 상기 아날로그 신호를 수신하고, 상기 입력 변수를 기초로 영상화처리를 수행하고, 영상화처리 결과에 따른 제어 변수를 상기 수신신호 모의 장치에 전송하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수중 영상 소나 검증 시스템의 제어 방법. 9. The method of claim 8,
Further comprising receiving the analog signal in the image sensor or hardware, performing imaging processing based on the input parameter, and transmitting a control variable according to the imaging processing result to the received signal simulation apparatus Control Method of Underwater Image and Verification System.
상기 검증 단계는,
상기 합성 영상과 상기 획득 영상의 비트 값의 차이를 기초로 일치 여부를 검증하는 것을 특징으로 하는 수중 영상 소나 검증 시스템의 제어 방법.The method according to claim 6,
Wherein the verifying step comprises:
Wherein the verification is performed on the basis of the difference between the composite image and the bit value of the acquired image.
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