KR101996234B1 - 3차원 모델링 기술이 도입된 폭발물 판별 시스템 및 이를 이용한 폭발물 판별 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 촬영부; 정합영상 생성부; 디스플레이부; 데이터베이스부; 및 판별부;를 포함하는 폭발물 판별 시스템과 이를 이용한 폭발물 판별 방법을 제공한다.
본 발명에 따른 폭발물 판별 시스템은 미확인 대상물에 대한 2차원 이미지와 단층 이미지를 생성하고, 생성한 2차원 이미지와 단층 이미지를 이용해 미확인 대상물에 대한 외형 및 내부 구조에 대한 정보를 제공할 수 있는 3차원 모델링 기술이 도입되어 폭발물에 관한 정확한 물리적 정보를 제공하므로 미확인 대상물에 대해 신뢰성 있는 정보를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 폭발물 판별 시스템은 폭발물을 손상, 분리 및 파괴시키지 않고 원형을 유지시킨 상태에서 폭발물의 종류 및 내부 구조를 신속하게 확인할 수 있어 폭발물 처리시 인명피해를 최소화시킬 수 있으며, 미확인 대상물에 대한 폭발물 포함 여부를 신속하게 확인할 수 있는 용도로 용이하게 활용될 수 있다.
본 발명에 따른 폭발물 판별 시스템은 미확인 대상물에 대한 2차원 이미지와 단층 이미지를 생성하고, 생성한 2차원 이미지와 단층 이미지를 이용해 미확인 대상물에 대한 외형 및 내부 구조에 대한 정보를 제공할 수 있는 3차원 모델링 기술이 도입되어 폭발물에 관한 정확한 물리적 정보를 제공하므로 미확인 대상물에 대해 신뢰성 있는 정보를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 폭발물 판별 시스템은 폭발물을 손상, 분리 및 파괴시키지 않고 원형을 유지시킨 상태에서 폭발물의 종류 및 내부 구조를 신속하게 확인할 수 있어 폭발물 처리시 인명피해를 최소화시킬 수 있으며, 미확인 대상물에 대한 폭발물 포함 여부를 신속하게 확인할 수 있는 용도로 용이하게 활용될 수 있다.
Description
본 발명은 미확인 대상물에 대한 정확한 물리적 정보와 내부 구조를 표시하는 3차원 이미지를 생성하고, 생성한 3차원 이미지를 이용해 미확인 대상물을 모델링하는 기술이 도입되어 폭발물의 포함 여부, 폭발물의 종류 및 내부 구조를 신속하게 확인하여 폭발물 처리에 도움을 줄 수 있는 폭발물 시스템과 이를 이용한 폭발물 판별 방법에 관한 것이다.
국내외 산업과 경제가 지속적으로 발전하고 고도화되고 있음에 따라 국민의 안전에 대한 욕구는 비례하여 증가하고 있으며, 공공의 안전성과 신뢰성 향상을 위해 필수적인 비파괴 검사 기술에 대한 중요성 또한 크게 부각되고 있다.
상기 비파괴 검사(non-destructive testing, NDT)는 소재, 기기, 구조물의 품질관리, 품질 보증 등을 위해 사용되는 계측 기술로써, 검사 대상물을 손상, 분리 및 파괴시키지 않고 원형을 유지시킨 상태에서 검사 대상물의 표면, 내부의 결함 유무와 상태 또는 검사 대상물의 성질, 내부 구조 등을 조사하는 기술이다.
최근 폭발물 등과 같은 위해 대상물에 대한 산업·공공시설의 안전예방과 신뢰성 있는 관리 진단에 대한 국가적 수요와 사회적 관심이 증대되고 있어 비파괴 검사 기술에 대한 연구가 증가하고 있으며, 비파괴 검사는 검사 대상물의 물리적 에너지에 대한 응답 특성이 내부 조직의 이상이나 결함에 의해 변화하는 원리를 바탕으로, X-선, 방사선, 음향, 전자기, 열 및 역학적 검사 등의 다양한 수단을 이용해 수행되고 있다.
기존에는 비파괴 검사 방법으로 물체나 물질을 검사하기 위해서는 영상학적인 방법이 주로 사용되고 있으며, 연속출력 광원을 이용한 영상 검출법과 분광학적인 방법을 이용한 영상 검출법 등을 대표적인 예로 들 수 있다.
한편, 지뢰, 불발탄 등과 같은 미확인 대상물은 폭발의 위험성이 항상 내재되어 발견시 폭발물의 종류 및 구조 등을 확인한 다음 신속하게 처리하여야만 인명피해를 크게 예방할 수 있는 것으로 알려져 있다.
이에 따라, 군대, 경찰, 공항, 항만 등과 같은 국가 중요시설에 폭발물 처리반이 설치되어 상시 운용되고 있으며, 미확인 대상물의 확인과 처리를 위해 다양한 장비와 폭발물 확인 시스템을 도입하여 사용하고 있으며, 미확인 대상물을 확인하기 위한 다양한 방법이 개발되고 있다.
일례로, 문헌 1의 한국공개특허 제10-2017-0079793호에는 폭발물 확인 시스템 및 그 동작 방법에 관한 기술을 개시하고 있다.
구체적으로, 문헌 1에는 폭발물을 촬영하는 촬영기, 촬영기에 의해 촬영된 폭발물의 정보가 저장되는 영상기, 촬영기 또는/및 영상기에 무선으로 접속되는 테블릿 PC 또는 컴퓨터를 포함하는 사용자 장치로 구성되어 폭발물의 내용을 확인하여 처리하는 폭발물 확인 시스템과 동작 방법에 관한 내용을 개시하고 있다.
하지만, 문헌 1에 개시된 기술은 폭발물 포함 여부를 확인하기 위해서, 엑스레이 촬영기 또는 엑스선 영상기 등을 이용해 미확인 대상물에 대한 2차원적인 정보만 수집이 가능하여, 미확인 대상물에 대한 정확한 정보를 수득하기 힘든 문제점이 있어 이를 보완할 수 있는 방법에 대한 연구가 필요하다.
본 발명은 상기한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 3차원 모델링 기술이 도입되어 미확인 대상물에 대해 신뢰성 있는 정보를 제공하는 폭발물 판별 시스템에 관한 기술 내용을 제공하고자 하는 것이다.
또한, 본 발명은 미확인 대상물을 손상, 분리 및 파괴시키지 않고 원형을 유지시킨 상태에서 폭발물의 종류 및 내부 구조를 신속하게 확인할 수 있어 폭발물 처리시 인명피해를 최소화시킬 수 있는 폭발물 판별 시스템에 관한 기술 내용을 제공하고자 하는 것이다.
또한, 본 발명은 미확인 대상물에 대한 폭발물 포함 여부를 신속하게 확인할 수 있는 폭발물 판별 시스템에 관한 기술 내용을 제공하고자 하는 것이다.
상기한 바와 같은 기술적 과제를 달성하기 위해서 본 발명은, 미확인 대상물의 외주면을 따라 360° 회전하면서 복수 회 반복 촬영하여 미확인 대상물의 회전각도별 2차원 이미지를 생성하는 영상 촬영 유닛, 상기 미확인 대상물의 외주면을 따라 길이방향으로 이동하면서 복수 회 반복 단층 촬영하여 미확인 대상물에 대한 단층 이미지를 생성하는 단층 촬영 유닛 및 상기 영상 촬영 유닛 및 단층 촬영 유닛을 지지하고, 360° 회전하는 회전 수단이 구비된 회전지지 유닛을 포함하는 촬영부; 상기 영상 촬영 유닛에서 생성한 회전각도별 2차원 이미지를 이용하여 파노라마 형식의 2차원 영상 데이터를 생성하고, 상기 2차원 영상 데이터를 이용하여 상기 미확인 대상물의 외형에 대한 3차원 이미지를 생성하는 외부 정합영상 생성 유닛 및 상기 단층 촬영 유닛에서 생성한 단층 이미지를 이용하여 상기 미확인 대상물의 내부 구조에 대한 3차원 이미지를 생성하는 내부 정합영상 생성 유닛을 포함하는 정합영상 생성부; 폭발물의 외형 및 내부 구조를 포함하는 폭발물 기준 정보(reference information)를 저장하는 데이터베이스부; 상기 정합영상 생성부에서 생성한 미확인 대상물의 외형 및 내부 구조에 대한 3차원 이미지를 상기 데이터베이스부에 저장한 폭발물 기준 정보와 비교하여 미확인 대상물을 판별하여 모델링하는 판별부; 및 상기 정합영상 생성부 및 판별부에서 생성한 3차원 이미지와 모델링 정보를 표시하는 디스플레이부;를 포함하는 폭발물 판별 시스템을 제공한다.
또한, 상기 촬영부는 상기 미확인 대상물에 대한 회전각도별 확대, 축소 및 기본 2차원 이미지를 생성할 수 있다.
또한, 상기 외부 정합영상 생성 유닛은 상기 확대, 축소 및 기본 2차원 이미지를 이용하여 미확인 대상물의 표면에 형성된 평탄부, 돌출부 및 함몰부에 대한 좌표 정보를 제공하는 기능을 추가로 구비할 수 있다.
또한, 상기 회전지지 유닛은 회전각도를 조절하는 제어부를 추가로 포함할 수 있다.
또한, 상기 회전지지 유닛은 미확인 대상물이 위치한 지점으로 상기 영상 촬영 유닛 및 단층 촬영 유닛을 이송시키기 위해서, 별도의 동력을 공급받아 이동하고 무선으로 이동을 제어할 수 있는 이송수단을 추가로 포함할 수 있다.
또한, 상기 데이터베이스부는 미확인 대상물의 내부에 포함될 수 있는 회로 구조에 대한 정보를 추가로 포함할 수 있다.
또한, 상기 단층 촬영 유닛은 X-선을 조사하는 X선 소스 및 상기 X선 소스에서 조사되는 X선을 검출하기 위한 검출기를 포함하는 X-선 촬영기를 포함할 수 있다.
또한, 상기 촬영부, 정합영상 생성부, 데이터베이스부, 판별부 및 디스플레이부는 각각 무선모듈이 구비되어 원격으로 제어하는 구조를 형성할 수 있다.
또한, 상기 폭발물 판별 시스템은 지뢰, 불발탄, 사제 폭발물로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종의 미확인 대상물을 판별하기 위한 안전 검사 장치로 구현될 수 있다.
또한, 본 발명은 미확인 대상물의 외주면을 따라 길이방향으로 이동하면서 복수 회 반복 단층 촬영하여 미확인 대상물에 대한 단층 이미지를 생성하는 단층 촬영 유닛을 포함하는 제2 촬영부; 상기 제2 촬영부에서 생성한 단층 이미지를 이용하여 상기 미확인 대상물의 내부 구조에 대한 3차원 이미지를 생성하는 내부 정합영상 생성 유닛을 포함하는 제2 정합영상 생성부; 폭발물의 외형 및 내부 구조를 포함하는 폭발물 기준 정보(reference information)를 저장하는 제2 데이터베이스부; 상기 제2 정합영상 생성부에서 생성한 미확인 대상물에 대한 3차원 이미지를 상기 제2 데이터베이스부에 저장한 폭발물 기준 정보와 비교하여 미확인 대상물을 판별하여 모델링하는 제2 판별부; 및 상기 제2 정합영상 생성부 및 제2 판별부에서 생성한 3차원 이미지와 모델링 정보를 표시하는 제2 디스플레이부;를 포함하는 폭발물 판별 시스템을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기에 기재된 폭발물 판별 시스템을 이용하여 미확인 대상물을 판별하는 방법에 있어서, (a) 미확인 대상물에 대한 2차원 이미지를 생성하는 단계; (b) 상기 2차원 이미지를 이용하여 상기 미확인 대상물에 대한 3차원 이미지를 생성하는 단계; 및 (c) 상기 3차원 이미지와 폭발물 기준 정보를 비교하여 미확인 대상물을 모델링하는 단계;를 포함하는 폭발물 판별 방법을 제공한다.
본 발명에 따른 폭발물 판별 시스템은 미확인 대상물의 외형 및 내부 구조에 대한 정보를 제공하는 3차원 입체 이미지를 생성하여 미확인 대상물에 대한 정확한 물리적 정보를 제공할 수 있고, 생성한 이미지를 폭발물 기준 정보와 비교하여 모델링하는 3차원 모델링 기술이 도입되어 폭발물 판별을 위한 신뢰성 있는 도구로 사용될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 폭발물 판별 시스템은 폭발물을 손상, 분리 및 파괴시키지 않고 원형을 유지시킨 상태에서 미확인 대상물의 종류 및 내부 구조를 신속하게 확인할 수 있는 비파괴기술로서, 폭발물 처리시 인명피해를 최소화시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 폭발물 판별 시스템은 단층 촬영 유닛이 구비되어 미확인 대상물에 대한 폭발물 포함 여부를 신속하게 확인할 수 있는 용도로도 용이하게 활용될 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 폭발물 판별 시스템을 나타낸 블록도이다.
도 2는 본 발명에 따른 폭발물 판별 시스템에 구비되는 회전지지 유닛의 일례를 나타낸 사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 폭발물 판별 시스템에 구비되는 회전지지 유닛의 또 다른 예를 나타낸 사시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 폭발물 판별 시스템을 이용하여 폭발물을 판별하는 방법을 나타낸 공정도이다.
도 2는 본 발명에 따른 폭발물 판별 시스템에 구비되는 회전지지 유닛의 일례를 나타낸 사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 폭발물 판별 시스템에 구비되는 회전지지 유닛의 또 다른 예를 나타낸 사시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 폭발물 판별 시스템을 이용하여 폭발물을 판별하는 방법을 나타낸 공정도이다.
이하, 본 발명을 상세히 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명에 따른 폭발물 판별 시스템(10)을 나타낸 블록도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 폭발물 판별 시스템(10)은 촬영부(100); 정합영상 생성부(200); 데이터베이스부(300); 판별부(400); 및 디스플레이부(500)를 포함한다.
상기 촬영부(100)는 미확인 대상물의 외형과 내부 구조를 촬영하고 이에 대한 3차원 입체 영상 이미지 정보를 생성하여 미확인 대상물을 모델링할 수 있도록 하며, 영상 촬영 유닛(110), 단층 촬영 유닛(130) 및 회전지지 유닛(150)을 포함하는 구조를 가진다.
구체적으로, 상기 영상 촬영 유닛(110)은 이미지 촬영을 위한 광학기기인 카메라를 포함하여 미확인 대상물의 외형을 촬영해 이에 대한 2차원 이미지를 생성할 수 있다.
상기 영상 촬영 유닛(110)은 미확인 대상물의 외주면을 따라 360° 회전가능한 구조를 형성하여 미확인 대상물의 외주면을 회전하면서 회전각도별로 미확인 대상물의 외형을 복수 회 반복 촬영하여 회전각도별 2차원 이미지를 생성할 수 있으며, 이와 같은 방법으로 촬영한 복수 개의 회전각도별 2차원 이미지를 후술할 정합영상 생성부(200)에 전송하여 미확인 대상물의 외형에 대한 3차원 이미지를 생성할 수 있다.
바람직하게는, 상기 영상 촬영 유닛(110)은 2차원 이미지를 배율별로 촬영할 수 있도록 렌즈 초점거리 조절이 용이한 카메라를 사용할 수 있다.
또한, 상기 영상 촬영 유닛(110)은 미확인 대상물을 회전각도별로 촬영시 회전각도별로 렌즈의 초점거리를 조절하여 촬영할 수 있으며, 이와 같이 회전각도별로 렌즈의 초점거리를 조절하여 촬영한 복수 개의 2차원 이미지를 후술할 정합영상 생성부(200)에 전송하여 미확인 대상물의 외형에 대해 보다 정확한 3차원 입체 이미지를 생성할 수 있다.
구체적으로, 상기 영상 촬영 유닛(110)은 미확인 대상물을 촬영하는 렌즈 초점거리를 길거나 짧게 조절하여 촬영되는 미확인 대상물에 대한 2차원 이미지를 확대 또는 축소할 수 있으며, 확대 및 축소 배율을 세분화하여 2배율, 3배율 등의 단위로 조절하여 촬영할 수 있고, 1.1 배율, 1.2 배율 등의 단위로 소폭 조절하여 촬영하여 확대, 축소한 2차원 이미지를 생성할 수도 있다.
상기 영상 촬영 유닛(110)에서 렌즈의 초점거리 조절은 미확인 대상물의 이미지가 맺히는 CCD(charge coupled device)와 렌즈의 중심 사이의 거리를 조절하는 것으로서 카메라에 구비되는 렌즈의 이동거리 범위 내에서 조절될 수 있다.
이때, 상기 영상 촬영 유닛(110)에서 렌즈의 초점거리를 조절하여 미확인 대상물에 대한 2차원 이미지를 생성하게 되면, 미확인 대상물의 2차원 이미지는 촬영시마다 뚜렷하게 형성되는 부분과 뚜렷하게 형성되지 않는 부분이 나뉘어 생성되게 된다.
보다 구체적으로, 카메라의 렌즈 초점거리 짧아진 상태에서 촬영되는 2차원 이미지는 미확인 대상물에서 CCD와 거리가 짧아지게 되어 미확인 대상물에 대한 축소 이미지를 생성하게 되며, 미확인 대상물의 표면에 돌출된 부분인 돌출부의 이미지는 뚜렷하게 촬영되는 반면에 미확인 대상물의 표면에 함몰된 부분인 함몰부의 이미지는 흐릿하게 촬영되어 얻어지게 된다.
그리고, 카메라의 렌즈 초점거리가 길어진 상태에서 촬영되는 2차원 이미지는 미확인 대상물에서 CCD와 거리가 길어지게 되어 미확인 대상물에 대한 확대 이미지를 생성하게 되며, 미확인 대상물의 표면에 꺼진 부분인 함몰부의 이미지가 뚜렷하게 촬영되는 반면에 돌출부의 이미지는 흐릿하게 촬영되게 된다.
나아가, 카메라의 렌즈 초점거리가 기준 초점거리로 촬영되는 경우에 생성되는 2차원 이미지는 돌출부와 함몰부가 아닌 평탄부의 이미지가 뚜렷하게 촬영되는 효과가 생성된다.
따라서, 본 발명에 따른 폭발물 판별 시스템은 상기와 같이 렌즈의 초점거리 조절을 통해서 미확인 대상물에 대한 회전각도별 2차원 이미지를 수회 반복 생성하고, 이와 같은 방법으로 생성한 2차원 이미지를 후술할 정합영상 생성부(200)에 전송하도록 하여 미확인 대상물의 표면에 형성된 돌출부, 함몰부 및 평탄부 각각이 세밀하게 표현되는 3차원 입체 이미지를 생성할 수 있게 됨에 따라, 렌즈의 초점거리를 조절하지 않고 기본 렌즈초점 거리로만 촬영한 방법에 비해 미확인 대상물에 대한 보다 정확한 물리적 외형 구조를 수득할 수 있도록 한다.
이는, 장시간 토양에 매립된 상태로 보존된 지뢰, 불발탄, 군용 폭탄 등과 같은 군용 폭발물 등의 폭발물 확인에 유용한 기술로서, 미확인 대상물이 지뢰, 불발탄, 군용 폭탄 등과 같은 폭발물의 경우 장시간 토양 내에 보존됨에 따라, 부식, 낙하 후 충돌에 의한 변형 등의 원인으로 인해 본연의 구조에서 체적, 형상 등에 구조적 변경이 발생되어 정확한 식별이 힘든 폭발물의 판별을 위해 유용하게 사용될 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 폭발물 판별 시스템(10)은 미확인 대상물에 대한 신뢰성 있는 모델링 정보를 제공할 수 있다.
구체적으로, 상기 촬영부(100)에 영상 촬영 유닛(110) 만이 도입될 경우, 미확인 대상물의 외형에 대한 정보를 수득할 수 있으나, 내부 구조에 대한 정확한 정보를 수득하기 힘든 문제가 발생할 수 있다.
또한, 기존에 사용되고 있는 X선 등을 이용한 단층 촬영 기술만을 도입하여 미확인 대상물에 대한 정보를 수득할 경우 미확인 대상물 내부의 투영 데이터를 재구성하여 단층 이미지를 수득할 수 있으나, 이와 같은 기술은 단층 촬영시 조사되는 X선 중 일부가 산란되어 산란 X선이 생성되며, 이와 같은 산란 X선의 발생으로 인해 미확인 대상물에 대한 공간 분해능이 저하되어 정확한 3D 입체 이미지를 수득하기 힘든 문제가 발생되었다.
이에, 본 발명에서는 상기와 같은 단점을 보완할 수 있도록 광학 기술과 단층 촬영 기술을 동시에 도입하여 기존의 폭발물 판별 장치가 갖는 단점을 최소화할 수 있도록 설계하였다.
상기 촬영부(100)에 포함되는 단층 촬영 유닛(130)은 미확인 대상물의 외주면을 따라 길이방향으로 이동하면서 360° 회전하도록 구성되고, 복수 회 반복 단층 촬영하여 미확인 대상물에 대한 단층 이미지를 생성할 수 있으며, 후술할 정합영상 생성부(200)에 생성한 단층 이미지를 전송하여 미확인 대상물의 내부 구조에 대한 3차원 입체 이미지를 생성할 수 있도록 하며, 생성한 3차원 입체 이미지를 확인하는 것을 통해 미확인 대상물의 내부 구조를 보다 명확하게 확인할 수 있도록 한다.
상기 단층 촬영 유닛(130)은 구조물의 단층 촬영을 위해 사용되는 통상적인 다양한 장치를 도입하여 사용할 수 있으며, X선 단층 촬영기 또는 베셀빔 스케너 등과 같이 미확인 대상물에 대한 단층 이미지를 촬영할 수 있는 장치를 대표적인 예로 들 수 있다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 따라, 상기 단층 촬영 유닛(130)은 X선 단층 촬영기를 사용할 수 있으며, 상기 X선 단층 촬영기는 X선을 조사하는 X선 소스, 조사한 X선을 출력하는 검출기를 포함하는 구조를 갖는 것을 사용할 수 있다.
바람직하게는, 상기 X선 단층 촬영기는 공급되는 전류의 값에 비례하는 양의 X선을 조사하는 a) X선 소스, X선 소스에서 조사한 X선에 응답하는 복수의 화소를 2차원으로 배열하여 해당 X선을 입사시키는 입사면을 가지고, 해당 X선의 입사에 따라 복수의 화소로부터 디지털 전기량의 데이터를 프레임 마다 출력하는 b) 검출기, 촬영한 단층 이미지를 저장하는 c) 저장기를 포함하는 것을 사용할 수 있으며, 이와 같은 X선 단층 촬영기를 단층 촬영 유닛(130)으로 포함함에 따라, 미확인 대상물에 대한 분해능이 높은 3차원 입체 이미지 정보를 제공할 수 있도록 한다.
상기 X선 단층 촬영기에 구비되는 X선 소스는 회전 양극형의 진공관형의 X선 소스, 또는, 전계 방사형 카본 나노 튜브 캐소드를 이용한 펄스 점등형의 X선 소스 등을 사용할 수 있으며, 미확인 대상물에 대해 X선을 조사할 수 있으며, 검출기를 통해 조사된 X선을 검출할 수 있다.
그리고, 상기 X선 단층 촬영기는 조사되는 X선을 평행하게 하여 X선의 조사영역(field size)을 제어하기 위해서 콜리메이터(collimator) 등을 추가로 구비할 수 있으며, 이를 통해 검출기의 검출면적을 줄일 수 있다.
아울러, 상기 검출기는 방사선 검출 수단으로서 기능하는 디바이스를 도입하여 사용할 수 있으며, X선 검출 소자를 매트릭스와 같은 2차원 형상으로 배치한 검출면을 가지는 디지털형 X선 검출기를 사용할 수 있다.
또한, 상기 X선 단층 촬영기는 X선 소스(131)에서 조사되는 X선의 에너지 레벨을 조절할 수 있는 제어 필터부(미도시)를 추가로 포함하도록 구성하여 조사되는 X선의 에너지를 조절하여 다양한 에너지 레벨별 단층 이미지 촬영이 가능하다.
또 다른 예로, 상기 단층 촬영 유닛(130)은 전자기파를 생성하여 공급하는 베셀빔 스케너를 사용할 수도 있다.
일례로, 상기 베셀빔 스케너는 테라파 등의 전자기파를 생성하여 공급하는 테라파 공급기, 상기 테라파 공급기에서 공급되는 테라파의 각도를 조절할 수 있도록 테라파를 평행하게 만드는 콜리메이팅(collimating) 모듈, 상기 콜리메이팅 모듈에 의해 평행해진 테라파를 이용하여 미확인 대상물의 특정 부분에 테라파 베셀빔이 형성되도록 하는 베셀빔 모듈, 상기 미확인 대상물을 투과하여 발산되는 테라파를 집광시키는 집광 모듈 및 상기 집광모듈에 의해 집광된 테라파를 수집하여 검출하는 테라파 검출 모듈을 포함하는 구조를 갖는 것을 사용할 수 있다.
본 발명에 따른 폭발물 판별 시스템(10)은 상기와 같이 영상 촬영 유닛(110)과 단층 촬영 유닛(130)이 구비되어 미확인 대상물의 체적 등과 같은 정확한 물리적 정보를 제공하며, 미확인 대상물의 내부 구조 또한 확인할 수 있게 함으로써, 기존의 2차원 이미지를 이용한 모델링 기술에 비해 정확한 폭발물 판별이 가능하게 되고, 미확인 대상물이 폭발물인 경우 신속하게 분리 및 해체 작업을 수행할 수 있도록 폭발물에 대한 정보를 제공할 수 있게 된다.
특히, 미확인 대상물이 지뢰, 불발탄 등과 같은 폭발물일 경우 장시간 토양 내에 매립된 상태로 보존됨에 따라, 부식, 낙하 후 충돌에 의한 변형 등의 원인으로 인해 본연의 구조에서 구조적 변경이 발생되어 외형 확인만으로 정확한 식별이 힘든 문제가 있었고, 외부 충격에 취약한 부분을 명확하게 식별하기 힘들어 해체 작업이 원활하게 수행되지 못하는 문제가 있었으나, 본 발명에 따른 폭발물 판별 시스템(10)에서는 폭발물에 대한 신뢰성 있는 3차원 정보를 제공할 수 있어 전술한 문제점들을 해결할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 폭발물 판별 시스템(10)은 미확인 대상물에 대한 3D 정보를 이용해 미확인 대상물의 외부 및 내부 구조에 대한 좌표정보를 도출할 수 있고, 미확인 대상물이 폭발물일 경우, 해당 폭발물의 구조와 폭발 가능성 등을 산출하여 보다 안전하게 폭발물을 분해 및 제거할 수 있도록 정보를 제공할 수 있다.
한편, 상기 회전지지 유닛(150)은 미확인 대상물을 확인할 수 있도록 상기 영상 촬영 유닛(110)과 단층 촬영 유닛(130)을 고정하여 지지하며, 상기 영상 촬영 유닛(110)과 단층 촬영 유닛(130)이 360° 회전 가능한 구조를 형성하도록 하고, 상기 단층 촬영 유닛(130)이 미확인 대상물의 길이방향으로 이동이 가능한 구조를 형성하도록 하여 미확인 대상물에 대한 2차원 이미지와 단층 이미지를 동시에 생성하는 구조를 형성할 수 있으며, 유선 또는 무선 통신망을 통해 생성한 이미지를 전송할 수 있는 무선통신 모듈이 구비된 구조를 갖는다.
상기 회전지지 유닛(150)은 대상물에 대한 영상 정보를 수득할 수 있도록 고안된 통상적인 다양한 지지 구조물을 도입하여 사용할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 회전지지 유닛(150)을 도시한 사시도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 회전지지 유닛(150)은 하부 베이스(151), 상기 하부 베이스(151)에 수직하는 방향으로 돌출 형성된 컬럼(152), 상기 컬럼(152)과 연결되어 승하강 가능한 구조를 형성하는 승강부재(153), 상기 승하강 부재(153)의 일측에 지면과 수평하는 방향으로 일단이 고정 형성된 지지구(154), 상기 지지구(154)의 타단에 고정형성되고 별도로 동력을 공급받아 360° 회전하는 회전축이 구비되어 제1 내지 제3 지지편(156, 157, 158)을 회전시키는 구동수단(155), 상기 구동수단(155)을 매개로 상기 지지구(154)와 연결되고 상기 영상 촬영 유닛(110)이 고정되는 제1 지지편(156), 상기 단층 촬영 유닛의 X선 소스(131)가 고정되는 제2 지지편(157) 및 상기 제2 지지편(157)과 대응되는 위치에 형성되고 검출기가 고정형성되는 제3 지지편(158)을 포함하는 회전암 구조체를 포함하는 구조를 갖는 것을 사용할 수 있다.
상기와 같은 구조를 갖는 회전지지 유닛(150)은 미확인 대상물이 회전암 구조체의 제1 내지 제3 지지편(156, 157, 158)의 사이에 위치하도록 하여 미확인 대상물을 촬영할 수 있다.
또한, 상기 회전지지 유닛(150)은 구동수단(155)을 통해 상기 회전암 구조체를 360° 각도로 회전시킬 수 있어 제1 지지편(156)에 고정된 영상 촬영 유닛(110)이 미확인 대상물의 외부를 회전각도별로 구분하여 촬영할 수 있는 구조를 형성하고, 상기 컬럼(152)은 승하강이 가능한 구조를 형성하여 상기 제2 지지편(157) 및 제3 지지편(158)에 고정된 X선 소스(131)과 검출기(미도시)를 통해 미확인 대상물에 대한 단층 이미지를 수득할 수 있는 구조를 형성할 수 있게 된다.
상기 회전지지 유닛(150)은 회전각도를 조절할 수 있도록 회전을 제어하는 제어부(미도시)를 추가로 포함할 수 있다.
상기 회전지지 유닛(150)에 구비되는 제1 내지 제3 지지편(156, 157, 158)은 각각 상하 좌우로 길이 조절이 가능하고, 지지구(154)는 미확인 대상물의 사이즈에 맞게 좌우로 길이 조절이 가능한 가변형 구조를 형성할 수 있으며, 그리고, 하부 베이스(151)에 수직하는 방향으로 돌출 형성된 컬럼(152)과 승하강 부재(153)의 일측에 고정 형성된 지지구(154)는 각각 구동 수단과 연결되어 상하방향으로 회전하는 구조를 형성하는 회전축(AR1, AR2)에 각각 결합되어 각도 조절이 가능한 구조를 형성할 수 있다.
따라서, 상기와 같은 구조를 갖는 회전지지 유닛(150)은 도 2에 도시된 화살표와 같이 길이 조절이 가능하고, 회전이 가능한 가변형 구조를 형성하여 다양한 사이즈의 미확인 대상물을 촬영시에도 용이하게 사용할 수 있다.
또한, 본 발명의 바람직한 일실시예에 따라, 상기 회전지지 유닛(150)은 미확인 대상물이 위치한 지점으로 상기 영상 촬영 유닛 및 단층 촬영 유닛을 이송시키기 위해서, 별도의 동력을 공급받아 이동하고 무선으로 이동을 제어할 수 있는 이송수단에 장착된 촬영용 이송로봇을 도입하여 사용할 수 있다.
도 3을 참조하면, 상기 회전지지 유닛(150a)은 별도의 동력을 공급받아 이동하고 무선으로 이동을 제어할 수 있는 하부 자동 이송 유닛(151a), 상기 하부 자동 이송 유닛(151a)에 결합되고 상하 방향으로 회전가능하도록 회전축에 연결된 회전 컬럼(152a), 상기 회전 컬럼(152a)과 연결되어 승하강 가능하고, 양방향으로 360° 회전하는 구조를 형성하는 회전 승하강부재(153a), 상기 회전 승하강 부재(153a)의 일측에 일단이 고정 형성되고, 상하 방향으로 회전가능하도록 회전축에 연결된 회전 지지구(154a), 상기 회전 지지구(154a)의 타단에 고정형성되고 360° 회전하는 회전축이 구비된 회전 수단(155a), 상기 회전 수단(155a)을 매개로 상기 회전 지지구(154a)와 연결되고 상기 영상 촬영 유닛(110)이 고정되는 제4 지지편(156a), 상기 단층 촬영 유닛의 X선 소스(131)가 고정되는 제5 지지편(157a) 및 상기 제5 지지편(157a)과 대응되는 위치에 형성되고 검출기가 고정형성되는 제6 지지편(158a)을 포함하는 구조의 촬영용 이송로봇을 도입하여 사용할 수 있다.
상기 회전지지 유닛(150)에 구비되는 상기 제4 내지 제6 지지편(156a, 157a, 158a)은 각각 상하 좌우로 길이 조절이 가능하고, 상기 회전 지지구(154a)는 미확인 대상물의 사이즈에 맞게 좌우로 길이 조절이 가능한 가변형 구조를 형성할 수 있으며, 그리고, 하부 자동 이송 유닛(151a)에 수직하는 방향으로 돌출 형성된 회전 컬럼(152a)과 회전 승하강 부재(153a)의 일측에 고정 형성된 회전 지지구(154a)는 각각 동력을 전달받아 회전하는 구동 수단과 연결되어 자동으로 회전하는 회전축에 각각 결합되어 각도 조절이 가능하고, 360° 각도로 촬영이 가능한 구조를 형성할 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 폭발물 판별 시스템은 상기와 같은 구조를 갖는 촬영부(100)를 구비하여 미확인 대상물의 외형과 단층에 대한 2차원 이미지를 수득할 수 있으며, 이와 같은 방법으로 수득한 2차원 이미지들을 후술할 정합영상 생성부(200)에 무선 또는 유선 통신망을 통해 전송하여 미확인 대상물의 외형에 대한 3차원 이미지와 내부 구조에 대한 3차원 이미지를 생성할 수 있다. 그리고, 생성한 3차원 이미지들은 판별부(400)에서 데이터베이스부(300)에 저장된 정보와 비교하여 미확인 대상물에 대한 모델링을 수행하고, 미확인 대상물이 폭발물인지 여부를 판별할 수 있으며, 디스플레이부(500)를 통해 각각의 이미지를 디스플레이하여 폭발물의 종류 및 구조를 명확하게 확인할 수 있다.
상기 정합영상 생성부(200)는 상기 촬영부(100)에서 생성한 미확인 대상물의 2차원 이미지와 단층 이미지를 이용해 미확인 대상물의 외형 및 내부 구조에 대한 3차원 이미지를 생성하는 역할을 한다. 이를 위해, 정합영상 생성부(200)는 외부 정합영상 생성 유닛(210)과 내부 정합영상 생성 유닛(230)을 포함하는 구조를 가지며, 이와 같은 외부 정합영상 생성 유닛(210)과 내부 정합영상 생성 유닛(230)은 소프트웨어 형태로 구현될 수 있다.
상기 외부 정합영상 생성 유닛(210)은 상기 영상 촬영 유닛(110)에서 생성한 복수 개의 회전각도별 2차원 이미지를 이용하여 파노라마 형식의 2차원 영상 데이터를 생성하고 미확인 대상물의 외형에 대한 3차원 이미지를 생성할 수 있다.
구체적으로, 상기 외부 정합영상 생성 유닛(210)은 회전각도별로 생성된 복수 개의 2차원 이미지에서 미확인 대상물 이외의 부분을 배경으로 인식하여 제거하고, 배경이 제거된 2차원 이미지들을 정합하여 미확인 대상물에 대한 3차원 이미지를 생성할 수 있다.
이때, 3차원 이미지를 생성하는 과정은 2차원 이미지들을 이용하여 파노라마 이미지를 생성하면서 2차원 이미지들 간에 중첩되는 부분에 픽셀을 표시하고, 픽셀이 가장 많이 표시되는 부분을 기준 2차원 이미지로 설정한 다음 추가되는 픽셀 부분들을 정합하여 미확인 대상물에 대한 3차원 이미지를 수득할 수 있으며, 상기 기준 2차원 이미지는 복수 개를 기준 2차원 이미지로 설정할 수 있다.
또한, 상기 외부 정합영상 생성 유닛(210)은 렌즈 초점거리를 조절하여 촬영한 미확인 대상물에 대한 확대 및 축소 2차원 이미지들의 기준 2차원 이미지의 크기에 맞게 조절한 후, 조절된 미확인 대상물 2차원 이미지들에서 픽셀마다 대비(contrast)가 최대가 되는 렌즈 초점거리를 선별하고, 선별된 렌즈 초점거리가 동일한 픽셀들을 서로 연결하여 미확인 대상물의 표면에 형성된 돌출부와 함몰부 등의 정보를 이미지화하여 명확하게 표시할 수 있도록 한다.
따라서, 상기 외부 정합영상 생성 유닛(210)은 회전각도별 2차원 이미지들에서 나타나는 중첩 픽셀의 위치 정보를 이용하여 미확인 대상물의 표면에 형성된 돌출부와 함몰부 등의 정보를 이미지화하여 미확인 대상물에 대한 보다 정확한 3차원 이미지를 제공할 수 있다.
이와 같은 중첩 픽셀과 기준 2차원 이미지의 선정은 생성한 2차원 이미지들에서 미확인 대상물 이외의 배경 부분을 제거하여 미확인 대상물에 대한 이미지만을 생성하고, 생성한 2차원 이미지에서 크기와 회전에 불변하는 특징점(feature point) 들을 추출하는 영상처리기술인 SIFT(scale invariant feature transform) 기술 등을 이용하여 특징점 들을 추출할 수 있으며, 복수 개의 2차원 이미지 들에서 기준 2차원 이미지를 선택하도록 하고, 선택된 기준 2차원 이미지와 일반 2차원 이미지들 간에 일치하는 특징점들을 추출할 수 있다.
상기 특징점(feature point)은 디지털 이미지의 특징을 나타낼 수 있는 점으로서, 다른 점들과 구별될 수 있는 점들이며, 미확인 대상물의 경계선, 모서리, 꼭지점 등에 위치한다.
이때, 상기 특징점들을 이용하여 기준 2차원 이미지와 오차가 있는 특징점 들을 최소제곱오차법(random sample consensus, RANSAC) 등을 이용해 제거하는 과정이 수반되며, 광속 조정(bundle adjustment)을 통해서 오차가 있는 특징점들이 제거된 기준 2차원 이미지들 각각이 상기 파노라마 이미지에 위치하게 될 회전각(rotation), 초점 거리(focal length)를 포함하는 위치정보를 산출하게 되며, 광속 조정을 통해서 산출한 위치정보를 이용하여 2차원 이미지들을 붙여 합성하여 파노라마 이미지를 생성할 수 있도록 한다. 생성한 파노라마 이미지에서 기준 2차원 이미지 들의 특징점들을 선별하고, 선별한 기준 2차원 이미지들을 연결하고 정합하여 3차원 이미지를 생성하게 된다.
따라서, 상기 외부 정합영상 생성 유닛(210)은 생성한 파노라마 이미지들에서 회전각도별 2차원 이미지의 중첩 픽셀 위치과 특징점들을 추출하고, 기준 2차원 이미지들 간에 일치하는 특징점들을 매칭시켜 기준 2차원 이미지들을 연결하며, RANSAC 기술 등을 이용하여 매칭된 특징점들에서 오차가 있는 특징점들을 제거한 다음, 광속 조정을 통해서 오차가 있는 특징점들을 제거하여 3차원 이미지를 생성할 수 있으며, 생성한 3차원 이미지는 미확인 대상물에 대한 돌출부, 함몰부 등의 표면 이미지를 정확하게 표현할 수 있게 된다.
상기 내부 정합영상 생성 유닛(230)은 상기 단층 촬영 유닛(130)에서 생성한 단층 이미지를 이용하여 상기 미확인 대상물의 내부 구조에 대한 3차원 이미지를 생성할 수 있다.
구체적으로, 상기 내부 정합영상 생성 유닛(230)은 단층 촬영 유닛(130)에 의해 촬영된 2차원 단층 이미지를 평면화하고 평면화된 이미지가 X축 및 Y축으로 표시되도록 설정하며, 미확인 대상물에 길이방향으로 연속 촬영한 복수 개의 단층 이미지를 조합하여 Z축이 형성되도록 하여 미확인 대상물의 내부 구조를 나타내는 3차원 입체 이미지를 생성할 수 있다.
또한, 상기 내부 정합영상 생성 유닛(230)은 3차원 이미지에 나타나는 미확인 대상물의 내부 구조에 X축, Y축, 및 Z축으로 구성되는 직교좌표를 설정하고, 필요에 따라서, 이러한 좌표를 이용하여 미확인 대상물에 대한 내부 구조 각각의 위치를 설명할 수 있는 좌표 정보를 제공할 수도 있다.
그리고, 상기 정합영상 생성부(200)는 상기 외부 정합영상 생성 유닛(210)이 표시하지 못하는 내부 구조를 명확하게 표시할 수 있도록 하고, 내부 정합 영상 생성 유닛(230)이 생성하는 부정확한 3차원 이미지 정보의 단점을 보완하도록 하기 위해서, 상기 외부 정합영상 생성 유닛(210)과 내부 정합영상 생성 유닛(230)에서 생성한 각각의 3차원 이미지를 일체화하여 부정확한 정보를 보정할 수 있는 보정 수단을 추가로 포함하며, 이에 의해 미확인 대상물에 대한 정확한 3차원 이미지를 생성할 수 있도록 한다.
상기와 같이 정합영상 생성부(200)는 외부 정합영상 생성 유닛(210)과 내부 정합영상 생성 유닛(230)을 통해 얻어진 2차원 이미지를 3차원 입체 이미지로 변환하고, 변환한 이미지를 전송하여 후술할 디스플레이부(500)를 통해 표시하도록 함으로써, 미확인 대상물에 대한 체적, 외형 및 내부 구조에 대한 정보를 제공할 수 있게 된다.
또한, 생성한 외부 및 내부 3차원 이미지를 이용해 후술할 데이터베이스부(300)에 저장된 데이터와 비교할 수 있게 되고, 미확인 대상물을 모델링할 수 있으며 데이터베이스부(300)에 저장된 폭발물 기준 정보와 미확인 대상물을 판별부(400)를 통해 비교하여 미확인 대상물이 폭발물인지 여부를 확인할 수 있고 미확인 대상물의 종류, 체적, 구조 등을 확인할 수 있으며, 이와 같은 정보를 디스플레이부(500)를 통해 외부로 표현할 수 있도록 구성할 수 있다.
상기 데이터베이스부(300)는 기존에 사용된 폭발물에 대한 외형 및 내부 구조 등를 포함하는 폭발물 기준 정보(reference information)를 저장하여 제공하는 역할을 하며, 상기 폭발물 기준 정보는 상기 정합영상 생성부(200)에서 생성한 미확인 대상물의 외형에 대한 3차원 이미지와 내부 구조에 대한 3차원 이미지와 비교하여 폭발물 여부, 폭발물의 종류, 내부 구조, 화약 포함함량 등의 정보를 제공할 수 있게 된다.
상기 데이터베이스부(300)에 저장된 폭발물 기준 정보는 기존 폭발물에 대한 디지털 이미지, 체적, 내부 구조, 제형 등을 포함할 수 있다.
상기 판별부(400)는 상기 정합영상 생성부(200)에서 생성한 미확인 대상물의 외형 및 내부 구조에 대한 3차원 이미지를 상기 데이터베이스부(400)에 저장한 폭발물 기준 정보와 비교하여 미확인 대상물이 폭발물인지 여부를 판별하고, 폭발물로 확인되는 경우, 해당 미확인 대상물을 모델링하는 역할을 수행할 수 있다.
또한, 상기 판별부(400)는 별도의 정보를 사용자가 입력 및 조작할 수 있도록, PC, 무선 컨트롤러, 휴대용 조작 유닛, 조작 콘솔 등과 같은 입력 유닛을 추가로 포함하도록 구성할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 폭발물 판별 시스템은 지뢰 또는 불발탄 등과 같이 폭발물 기준 정보에 저장되어 명확히 유형을 추적할 수 있는 폭발물에 대한 내용만을 설명하였으나, 단층 촬영 유닛을 이용한 단층 이미지만으로 사제 폭발물(improvised explosive device, IED) 등과 같은 특수한 폭발성 장치 또는 인화성 장치 판별을 위한 용도에도 활용이 가능함은 물론이다.
이는, 단층 촬영 유닛을 이용할 경우 사제 폭발물의 내부 구조를 확인할 수 있고, 상기 데이터베이스부(300)는 미확인 대상물의 내부에 포함될 수 있는 회로 구조에 대한 정보를 추가로 포함하여 폭발물의 폭발을 유도하는 회로 등의 구조를 확인할 수 있으며, 데이터베이스부(300)에는 기존에 알려진 사제 폭발물에 대한 구조가 저장되어 있어 사제 폭발물의 경우도 모델링이 가능하기 때문이다.
상기 디스플레이부(500)는 상기 정합영상 생성부(200)에서 생성한 미확인 대상물에 대한 2차원 이미지, 3차원 이미지 및 상기 판별부(400)에서 생성한 모델링 정보를 모니터 등에 표시하여 제공할 수 있다.
이를 위해, 상기 디스플레이부(500)는 상기 정합영상 생성부(200) 및 판별부(400)와 연결되어 영상 정보를 송수신할 수 있는 무선 모듈이 구비되어 상기 정합영상 생성부(200)에서 생성한 이미지를 모니터 등의 화면에 표시할 수 있으며, 사용자는 이와 같이 표시된 2차원 및 3차원 영상과 모델링 정보 등을 상기 판별부(400)에서 제공하는 폭발물 기준 정보와 비교해 관찰할 수 있도록 함으로써 미확인 대상물을 실시간으로 정확하게 확인할 수 있다.
특히, 상기 디스플레이부(500)를 통해 확인된 미확인 대상물이 불발탄 또는 지뢰 등의 폭발물 이거나, 상기 데이터베이스부(300)에 저장되지 않은 신규 폭발물 또는 폭약으로 확인될 경우 상기 판별부(400)에서 제공하는 폭발물 또는 폭약에 대한 회로 정보 등을 확인할 수 있어 해체 등의 작업이 용이하도록 서포트 하는 역할 또한 수행할 수 있게 된다.
한편, 본 발명은 미확인 대상물의 외주면을 따라 길이방향으로 이동하면서 복수 회 반복 단층 촬영하여 미확인 대상물에 대한 단층 이미지를 생성하는 단층 촬영 유닛을 포함하는 제2 촬영부; 상기 제2 촬영부에서 생성한 단층 이미지를 이용하여 상기 미확인 대상물의 내부 구조에 대한 3차원 이미지를 생성하는 내부 정합영상 생성 유닛을 포함하는 제2 정합영상 생성부; 폭발물의 외형 및 내부 구조를 포함하는 폭발물 기준 정보(reference information)를 저장하는 제2 데이터베이스부; 상기 제2 정합영상 생성부에서 생성한 미확인 대상물에 대한 3차원 이미지를 상기 제2 데이터베이스부에 저장한 폭발물 기준 정보와 비교하여 미확인 대상물을 판별하여 모델링하는 제2 판별부; 및 상기 제2 정합영상 생성부 및 제2 판별부에서 생성한 3차원 이미지와 모델링 정보를 표시하는 제2 디스플레이부;를 포함하는 폭발물 판별 시스템을 제공한다.
상기 제2 촬영부, 제2 정합영상 생성부, 상기 제2 데이터베이스부, 상기 제2 판별부 및 상기 제2 디스플레이부는 전술한 촬영부(100), 정합영상 생성부(200), 데이터베이스부(300), 판별부(400) 및 디스플레이부(500)와 동일한 역할을 수행하며, 상기 제2 촬영부를 통해 촬영된 미확인 대상물에 대한 단층 이미지를 촬영하여 폭발물인지 여부를 판별할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 폭발물 판별 시스템(10)을 통해 생성되는 3D 이미지 생성과 모델링 등의 절차를 수행하기 위해서, 컴퓨터 수단을 이용하여 수행될 수 있는 다양한 형태의 프로그램 명령으로 알고리즘 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다.
상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치 등을 모두 포함할 수 있다.
프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함할 수 있다. 상기된 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
본 발명에 따른 폭발물 판별 시스템(10)은 미확인 대상물의 외형 및 내부 구조에 대한 정보를 제공하는 3차원 입체 이미지를 생성하여 미확인 대상물에 대한 정확한 물리적 정보를 제공할 수 있고, 생성한 이미지를 폭발물 기준 정보와 비교하여 모델링하는 3차원 모델링 기술이 도입되어 폭발물 판별을 위한 신뢰성 있는 도구로 사용될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 폭발물 판별 시스템은 폭발물을 손상, 분리 및 파괴시키지 않고 원형을 유지시킨 상태에서 미확인 대상물의 종류 및 내부 구조를 신속하게 확인할 수 있는 비파괴기술로서, 폭발물 처리시 인명피해를 최소화시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 폭발물 판별 시스템은 단층 촬영 유닛이 구비되어 미확인 대상물에 대한 폭발물 포함 여부를 신속하게 확인할 수 있는 용도로도 용이하게 활용될 수 있다.
따라서, 상기와 같은 본 발명에 따른 폭발물 판별 시스템은 지뢰, 불발탄, 군용 폭발물, 사제 폭발물 등과 같은 폭발물과, 수화물, 운송화물, 우편물 등과 같은 미확인 대상물을 판별하기 위한 안전 검사 장치로 구현되어 공공의 안전성을 향상시키기 위해 용이하게 사용될 수 있다.
또한, 본 발명은 상기와 같은 본 발명에 따른 폭발물 판별 시스템을 이용하여 미확인 대상물을 판별하는 방법에 관한 내용을 제공한다.
도 4는 본 발명에 따른 폭발물 판별 시스템을 이용하여 폭발물을 판별하는 방법을 나타낸 공정도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 폭발물 판별 방법은, (a) 미확인 대상물에 대한 2차원 이미지를 생성하는 단계; (b) 상기 2차원 이미지를 이용하여 상기 미확인 대상물에 대한 3차원 이미지를 생성하는 단계; 및 (c) 상기 3차원 이미지와 폭발물 기준 정보를 비교하여 미확인 대상물을 모델링하는 단계;를 포함한다.
상기 단계 (a)는 미확인 대상물에 대한 2차원 이미지를 생성하는 단계로서, 미확인 대상물 발견시 전술한 영상 촬영 유닛, 단층 촬영 유닛 및 회전지지 유닛이 구비된 촬영장치를 이용해 미확인 대상물의 외형에 대한 2차원 이미지와 내부 구조에 대한 단층 이미지를 생성할 수 있다.
상기 단계 (b)는 생성한 2차원 이미지를 이용하여 미확인 대상물에 대한 3차원 이미지를 생성하는 단계로서, 전술한 외부 정합영상 생성 유닛과 내부 정합영상 생성 유닛이 구비된 정합영상 생성부에서 미확인 대상물에 대한 3차원 이미지를 생성할 수 있다.
상기 단계 (c)는 생성한 3차원 이미지를 데이터베이스에 저장된 폭발물 기준 정보와 비교하여 미확인 대상물의 유형이 무엇인지, 내부 구조가 어떠한지를 확인하여 미확인 대상물을 모델링할 수 있다.
또한, 본 단계에서는, 모델링된 미확인 대상물의 내부 구조 정보가 디스플레이부를 통해서 표시되도록 하고, 사용자는 표시된 정보를 확인할 수 있도록 하여 폭발물의 외형적 또는 구조적 변경, 폭발 가능 여부, 위험성 등을 판별할 수 있도록 한다.
10 : 폭발물 판별 시스템
100 : 촬영부
200 : 정합영상 생성부
300 : 데이터베이스부
400 : 판별부
500 : 디스플레이부
100 : 촬영부
200 : 정합영상 생성부
300 : 데이터베이스부
400 : 판별부
500 : 디스플레이부
Claims (11)
- 미확인 대상물의 외주면을 따라 360° 회전하면서 복수 회 반복 촬영하여 미확인 대상물의 회전각도별 2차원 이미지를 생성하는 영상 촬영 유닛, 상기 미확인 대상물의 외주면을 따라 길이방향으로 이동하면서 복수 회 반복 단층 촬영하여 미확인 대상물에 대한 단층 이미지를 생성하는 단층 촬영 유닛 및 상기 영상 촬영 유닛 및 단층 촬영 유닛을 지지하고, 360° 회전하는 회전 수단이 구비된 회전지지 유닛을 포함하는 촬영부;
상기 영상 촬영 유닛에서 생성한 회전각도별 2차원 이미지를 이용하여 파노라마 형식의 2차원 영상 데이터를 생성하고, 상기 2차원 영상 데이터를 이용하여 상기 미확인 대상물의 외형에 대한 3차원 이미지를 생성하는 외부 정합영상 생성 유닛 및 상기 단층 촬영 유닛에서 생성한 단층 이미지를 이용하여 상기 미확인 대상물의 내부 구조에 대한 3차원 이미지를 생성하는 내부 정합영상 생성 유닛을 포함하는 정합영상 생성부;
폭발물의 외형 및 내부 구조를 포함하는 폭발물 기준 정보(reference information)를 저장하는 데이터베이스부;
상기 정합영상 생성부에서 생성한 미확인 대상물의 외형 및 내부 구조에 대한 3차원 이미지를 상기 데이터베이스부에 저장한 폭발물 기준 정보와 비교하여 미확인 대상물을 판별하여 모델링하는 판별부; 및
상기 정합영상 생성부 및 판별부에서 생성한 3차원 이미지와 모델링 정보를 표시하는 디스플레이부;를 포함하되,
상기 촬영부의 영상 촬영 유닛은 렌즈 초점거리를 길거나 짧게 조절하여 상기 미확인 대상물에 대한 회전각도별 확대 이미지, 축소 이미지 및 기본 2차원 이미지를 생성하고,
상기 미확인 대상물의 확대 이미지는 미확인 대상물의 표면에 꺼진 부분인 함몰부의 이미지가 뚜렷하게 촬영되고, 미확인 대상물의 표면에 돌출부의 이미지는 흐릿하게 촬영되며,
상기 미확인 대상물의 축소 이미지는 미확인 대상물의 표면에 돌출된 부분인 돌출부의 이미지가 뚜렷하게 촬영되고, 미확인 대상물의 표면에 함몰된 부분인 함몰부의 이미지는 흐릿하게 촬영되며,
상기 미확인 대상물의 기본 2차원 이미지는 미확인 대상물의 평탄부의 이미지가 뚜렷하게 촬영되며,
상기 외부 정합영상 생성 유닛은 상기 확대 이미지, 축소 이미지 및 기본 2차원 이미지를 이용하여 미확인 대상물의 표면에 형성된 돌출부, 함몰부 및 평탄부 각각이 표현되는 3차원 입체 이미지를 생성하고, 미확인 대상물의 표면에 형성된 평탄부, 돌출부 및 함몰부에 대한 좌표 정보를 제공하고,
지뢰, 불발탄, 군용 폭발물 및 사제 폭발물로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종의 미확인 대상물을 판별하기 위한 안전 검사 장치로 구현되는 것을 특징으로 하는 폭발물 판별 시스템. - 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 회전지지 유닛은 회전각도를 조절하는 제어부를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 폭발물 판별 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 회전지지 유닛은 미확인 대상물이 위치한 지점으로 상기 영상 촬영 유닛 및 단층 촬영 유닛을 이송시키기 위해서, 별도의 동력을 공급받아 이동하고 무선으로 이동을 제어할 수 있는 이송수단을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 폭발물 판별 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 데이터베이스부는 미확인 대상물의 내부에 포함될 수 있는 회로 구조에 대한 정보를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 폭발물 판별 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 단층 촬영 유닛은 X-선을 조사하는 X선 소스 및 상기 X선 소스에서 조사되는 X선을 검출하기 위한 검출기를 포함하는 X-선 촬영기를 포함하는 것을 특징으로 하는 폭발물 판별 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 촬영부, 정합영상 생성부, 데이터베이스부, 판별부 및 디스플레이부는 각각 무선모듈이 구비되어 원격으로 조절할 수 있는 구조를 형성하는 것을 특징으로 하는 폭발물 판별 시스템. - 삭제
- 삭제
- 제1항 및 제4항 내지 제8항 중 어느 한 항에 기재된 폭발물 판별 시스템을 이용하여 미확인 대상물을 판별하는 방법에 있어서,
(a) 미확인 대상물에 대한 2차원 이미지를 생성하는 단계;
(b) 상기 2차원 이미지를 이용하여 상기 미확인 대상물에 대한 3차원 이미지를 생성하는 단계; 및
(c) 상기 미확인 대상물에 대한 3차원 이미지와 폭발물 기준 정보를 비교하여 미확인 대상물을 모델링하는 단계;를 포함하되,
상기 단계(a)에서는, 영상 촬영 유닛, 단층 촬영 유닛 및 회전지지 유닛이 구비된 촬영장치를 이용해 렌즈 초점거리를 길거나 짧게 조절하여 상기 미확인 대상물에 대한 회전각도별 확대 이미지, 축소 이미지, 기본 2차원 이미지를 포함하는 미확인 대상물의 외형에 대한 2차원 이미지와 미확인 대상물의 내부 구조에 대한 단층 이미지를 생성하고,
상기 단계(b)에서는, 상기 미확인 대상물에 대한 회전각도별 확대 이미지, 축소 이미지 및 기본 2차원 이미지를 포함하는 2차원 이미지와 단층 이미지를 이용하여 상기 미확인 대상물에 대한 3차원 이미지를 생성하며,
상기 미확인 대상물의 확대 이미지는 미확인 대상물의 표면에 꺼진 부분인 함몰부의 이미지가 뚜렷하게 촬영되고, 미확인 대상물의 표면에 돌출부의 이미지는 흐릿하게 촬영되며,
상기 미확인 대상물의 축소 이미지는 미확인 대상물의 표면에 돌출된 부분인 돌출부의 이미지가 뚜렷하게 촬영되고, 미확인 대상물의 표면에 함몰된 부분인 함몰부의 이미지는 흐릿하게 촬영되며,
상기 미확인 대상물의 기본 2차원 이미지는 미확인 대상물의 평탄부의 이미지가 뚜렷하게 촬영되며,
상기 미확인 대상물에 대한 3차원 이미지는 미확인 대상물의 표면에 형성된 돌출부, 함몰부 및 평탄부가 각각 표현되는 미확인 대상물의 외형에 대한 3차원 이미지와 미확인 대상물의 내부 구조에 대한 3차원 이미지를 포함하는 것을 특징으로 하는 폭발물 판별 방법.
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