KR102035414B1 - 영상보정 기능을 갖춘 야적장 관리용 드론 및 이를 활용한 야적장 관리 시스템 - Google Patents

Abstract

야적장 관리용 드론이 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 야적장 관리용 드론은, 드론의 위치를 감지하여 드론 위치 데이터를 생성하는 드론 GPS 모듈, 상기 드론의 일측을 향하여 형된되는 비행 프로펠러, 상기 드론의 하측에 형성되며, 거리 측정 신호를 이용하여 상기 드론부터 바닥면까지의 거리를 측정하는 거리 측정 센서, 야적장을 촬영하여 이미지를 생성하는 카메라 및 상기 거리 측정 센서에 의해 측정된 드론부터 바닥면까지의 거리 및 미리 결정된 드론부터 야적장 지면까지의 거리를 비교하여 해당 위치에서 광물 자원이 존재하는지 여부를 판단하고, 상기 판단 결과에 따라 해당 위치에서 야적장의 광물 자원을 촬영하여 광물 자원 이미지를 생성하도록 상기 카메라를 제어하고, 상기 광물 자원 이미지 및 해당 위치에서 상기 드론 GPS 모듈로부터 수신된 위치 데이터를 제공하는 제어 모듈을 포함한다.

Description

영상보정 기능을 갖춘 야적장 관리용 드론 및 이를 활용한 야적장 관리 시스템{DRONE WITH IMAGE CORRECTION FUNCTION FOR MANAGING YARD AND SYSTEM FOR MANAGING YARD USING THE SAME}

본 발명은 영상보정 기능을 갖춘 야적장 관리용 드론 및 이를 활용한 야적장 관리 시스템에 관한 것이다.

일반적으로, 석탄이나 철광석과 같은 광물 자원을 필드에 저장하는 야적장에서, 광물 자원을 스톡파일로 쌓아 올리는 작업과 퍼내는 작업을 위해서 스태커 혹은 리클레이머가 사용된다.

야적장 내에는 스태커가 이동할 수 있도록 하기 위해 레일이 설치되어 있고, 스태커는 레일을 따라 이동하며 레일의 좌측 혹은 우측에 있는 파일더미에 광물 자원을 쌓거나 퍼내는 작업을 수행한다. 이를 위해 스태커는 레일 좌우측으로 90도 이상 회전할 수 있는 구조로 만들어져 있다.

야적장에 쌓여 있는 파일 더미의 부피와 높이 등을 계량하기 위해서는 야적장의 지형을 3차원적으로 스캔하는 스캐닝 시스템이 필요하다. 이와 같은 3차원 스캐닝 시스템은 스태커 상단부에 2차원 레이저스캐너(laser scanner)를 설치하고 스태커를 움직이면서 3차원으로 야적장의 지형을 측정한다. 스캐닝 센서로는 레이저 스캐너외에 스테레오영상을 이용한 키넥트센서(kinect sensor) 등이 사용되기도 한다.

레이저 스캐너가 스태커의 움직임에 따라 이동 혹은 회전하면서 야적장 지형을 스캔하기 때문에, 취득된 거리스캔 데이터를 3차원 데이터로 변환하기 위해서는 레이저스캐너와 함께 측위 센서를 사용해야 한다. 측위 센서는 3차원 공간 상에서 레이저스캐너의 이동좌표를 측정할 수 있어야 하고, 레이저스캐너가 향하고 있는 회전각도 측정할 수 있어야 한다. 측위 센서로서는 GPS를 사용하는 것이 일반적이다.

그러나, 이러한 스태커, 리클레이머 등은 장비 설치 비용이 많이 들 뿐만 아니라, 가동 범위에 제한이 있고, 야적장에 광물 등이 야적된 상태에 따라 운전에 제약을 많이 받는 단점이 있다. 또한 레이저 스캐너 등을 이용하여 광물의 야적 상태를 측정하더라도 실제 야적된 상태에 따라서 오차가 발생하는 경우도 많으며, 운전 상의 제약이 많고 설비의 이동 등이 용이하지 않아서 여러가지 불편한 점이 많았다.

한편, 드론은 무인비행체로서, 최근 취미활동은 물론 촬영용, 배송용과 같은 생활밀착형 또는 군사용으로도 그 용도가 확장되는 과정을 논의하고 있다. 특히, 사람이 접근하기 어려운 곳에 드론을 띄워 촬영을 하거나 광범위한 곳을 일일이 사람이 직접 순찰하기 어려운 곳에 드론을 띄워 영상을 얻는 기술은 매우 활발히 논의되고 있는 중이다. 그 중, 대한민국 등록특허 10-1536095호는 목초지의 상태를 드론으로 파악하고자 하는 기술을 공개한다.

이와 같이 드론을 산업용으로 이용하고자 하는 시도가 최근 급증하고 있으며, 드론에 카메라 등 영상장비를 부착하여 단순한 사진 촬영 뿐만 아니라 산업적으로 활용하고자 하는 사례도 증가하고 있다.

그러나, 드론은 기상상태에 따라서 운전이 힘든 경우가 많아서 기상 조건 등 외부 환경을 극복해야 하는 과제가 남아 있다. 또한 드론에 장착된 카메라를 이용하여 획득된 이미지 또는 영상을 군수용, 산업용, 상업용으로 이용하는 사례도 증가하고 있으나, 드론에 장착된 카메라 등을 이용하여 획득되는 이미지의 품질이 외부 환경, 예를 들면 먼지, 안개, 비 또는 야간 등의 조건에 크게 영향을 받게 되므로 획득된 이미지의 품질이 좋지 못한 경우 그러한 이미지를 보정하는 기능도 요구되고 있는 실정이다.

등록특허공보 제10-1536095호

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로써, 드론을 이용하여 야적장의 광물 자원을 관리할 수 있으므로 실시간 감지 및 관리를 할 수 있도록 하는 야적장 관리용 드론 및 이를 활용한 야적장 관리 시스템을 제공하는데 있다.

또한, 본 발명은 드론 자체에 광물 자원의 면적을 산출한 후 해당 면적의 중간지점에서 광물 자원을 촬영하여 관리자 단말에 제공함으로써 관리자가 드론으로부터 수신된 영상만으로도 광물 자원의 면적을 확인할 수 있도록 하는 야적장 관리용 드론 및 이를 활용한 야적장 관리 시스템을 제공하는데 있다.

또한, 본 발명은 빛의 양에 따라 카메라의 조리개의 값을 변경함으로써 어둡더라도 밝은 광물 자원 이미지를 생성하여 관리자 단말에 제공함으로써 관리자가 밤낮에 상관없이 야적장의 광물 자원을 모니터링할 수 있도록 하는 야적장 관리용 드론 및 이를 활용한 야적장 관리 시스템을 제공하는데 있다.

그리고, 드론에 장착된 카메라를 이용하여 광물 등이 야적된 야적장의 상태를 측정하는 경우에도 안개나 먼지 등이 발생하거나 우천시에는 촬영된 이미지를 그대로 활용하여 야적장의 상태 및 야적량을 추정하기에는 여러가지 어려움이 많다. 따라서, 본 발명은 카메라를 통해 획득한 이미지의 품질이 좋지 못하여 야적장 관리를 위한 기초 데이타로 활용할 수 없는 경우, 촬영된 여러 장의 이미지를 이용하여 이미지를 보정하거나 향상시킴으로써 유효한 이미지 정보를 얻을 수 있는 영상보정 모듈을 포함하는 야적장 관리 시스템을 제공한다.본 발명의 상기 목적과 여러 가지 장점은 이 기술분야에 숙련된 사람들에 의해 본 발명의 바람직한 실시예로부터 더욱 명확하게 될 것이다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 야적장 관리용 드론은, 드론의 위치를 감지하여 드론 위치 데이터를 생성하는 드론 GPS 모듈, 상기 드론의 일측을 향하여 형된되는 비행 프로펠러, 상기 드론의 하측에 형성되며, 거리 측정 신호를 이용하여 상기 드론부터 바닥면까지의 거리를 측정하는 거리 측정 센서, 야적장을 촬영하여 이미지를 생성하는 카메라 및 상기 거리 측정 센서에 의해 측정된 드론부터 바닥면까지의 거리 및 미리 결정된 드론부터 야적장 지면까지의 거리를 비교하여 해당 위치에서 광물 자원이 존재하는지 여부를 판단하고, 상기 판단 결과에 따라 해당 위치에서 야적장의 광물 자원을 촬영하여 광물 자원 이미지를 생성하도록 상기 카메라를 제어하고, 상기 광물 자원 이미지 및 해당 위치에서 상기 드론 GPS 모듈로부터 수신된 위치 데이터를 제공하는 제어 모듈 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제어 모듈은, 촬영된 여러 장의 사진 데이터를 비교하여 그 색상 편차를 보정하고, 상기 보정된 광물 자원 이미지의 휘도 또는 명도를 분석하여 그 값에 따라 광물 자원 이미지를 다수의 영역으로 분할한 후 유사한 휘도 값을 갖는 픽셀을 하나의 그룹으로 그룹화하고, 상기 그룹에 속한 픽셀의 휘도 또는 명도 값을 특정 값으로 보정하고, 상기 휘도 또는 명도가 보정된 광물 자원 이미지의 감마를 분석하여 감마 값에 따라 광물 자원 이미지를 다수의 영역으로 분할한 후 유사한 감마 값을 갖는 픽셀을 하나의 그룹으로 그룹화하고, 상기 그룹에 속한 픽셀의 감마 값을 특정 감마 값으로 보정할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제어 모듈은 상기 거리 측정 센서로부터 수신된 상기 드론부터 바닥면까지의 거리가 미리 결정된 드론부터 야적장 지면까지의 거리보다 짧으면 해당 위치에 광물 자원이 존재한다고 판단하고, 상기 거리 측정 센서로부터 수신된 상기 드론부터 바닥면까지의 거리가 미리 결정된 드론부터 야적장 지면까지의 거리에 해당하면 광물 자원이 존재하지 않는다고 판단할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제어 모듈은 해당 위치에 광물 자원이 존재한다고 판단되면 해당 위치를 기준으로 특정 거리만큼 이동한 후 상기 특정 거리만큼 이동된 위치에서 상기 거리 측정 센서에 의해 측정된 드론부터 광물 자원 표면까지의 거리를 이용하여 광물 자원의 면적을 생성할 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 제어 모듈은 상기 드론이 특정 거리만큼 이동한 후 상기 특정 거리만큼 이동된 위치에서 상기 거리 측정 센서로부터 수신된 드론부터 바닥면까지의 거리가 미리 결정된 드론부터 야적장 지면까지의 거리보다 짧으면 해당 위치를 광물 자원의 면적에 포함시키고, 상기 특정 거리만큼 이동된 위치에서 상기 거리 측정 센서로부터 수신된 드론부터 바닥면까지의 거리가 미리 결정된 드론부터 야적장 지면까지의 거리에 해당하면 해당 위치를 광물 자원의 면적에서 제외시킬 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제어 모듈은 상기 광물 자원의 면적의 중심점으로 이동한 후 해당 위치에서 상기 거리 측정 센서로부터 수신된 드론부터 광물 자원 표면까지의 거리 및 미리 결정된 드론부터 야적장 지면까지의 거리 사이의 차이 거리에 따라 하강 비행 거리를 결정하여 하강 비행하도록 제어할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제어 모듈은 상기 드론부터 광물 자원 표면까지의 거리가 특정 촬영 거리에 해당할 때까지 하강한 후 해당 위치에서 야적장의 광물 자원을 촬영하여 광물 자원의 면적에 대한 정보가 포함된 광물 자원 이미지를 생성할 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 야적장 관리 시스템은, 거리 측정 센서에 의해 측정된 드론부터 바닥면까지의 거리 및 미리 결정된 드론부터 야적장 지면까지의 거리를 비교하여 해당 위치에서 광물 자원이 존재하는지 여부를 판단하고, 상기 판단 결과에 따라 해당 위치에서 야적장의 광물 자원을 촬영하여 광물 자원 이미지를 생성하도록 카메라를 제어하고, 상기 광물 자원 이미지 및 상기 광물 자원 이미지가 생성된 곳의 위치 데이터를 제공하는 드론; 및 상기 드론으로부터 광물 자원 이미지 및 위치 데이터를 수신하면, 상기 위치 데이터에 해당하는 위치에 있는 광물 자원을 모니터링하는 관리자 단말을 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 드론은 상기 거리 측정 센서로부터 수신된 상기 드론부터 바닥면까지의 거리가 미리 결정된 드론부터 야적장 지면까지의 거리보다 짧으면 해당 위치에 광물 자원이 존재한다고 판단하고, 상기 거리 측정 센서로부터 수신된 상기 드론부터 바닥면까지의 거리가 미리 결정된 드론부터 야적장 지면까지의 거리에 해당하면 광물 자원이 존재하지 않는다고 판단할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 드론은 해당 위치에 광물 자원이 존재한다고 판단되면 해당 위치를 기준으로 특정 거리만큼 이동한 후 상기 특정 거리만큼 이동된 위치에서 상기 거리 측정 센서로부터 수신된 드론부터 바닥면까지의 거리가 미리 결정된 드론부터 야적장 지면까지의 거리보다 짧으면 해당 위치를 광물 자원의 면적에 포함시키고, 상기 특정 거리만큼 이동된 위치에서 상기 거리 측정 센서로부터 수신된 드론부터 바닥면까지의 거리가 미리 결정된 드론부터 야적장 지면까지의 거리에 해당하면 해당 위치를 광물 자원의 면적에서 제외시킬 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 광물 자원의 면적의 중심점으로 이동한 후 해당 위치에서 상기 거리 측정 센서로부터 수신된 드론부터 광물 자원 표면까지의 거리 및 미리 결정된 드론부터 야적장 지면까지의 거리 사이가 차이 거리가 특정 촬영 거리에 해당할 때까지 하강한 후 해당 위치에서 야적장의 광물 자원을 촬영하여 광물 자원의 면적에 대한 정보가 포함된 광물 자원 이미지를 생성할 수 있다.

상기한 과제의 해결 수단은, 본 발명의 특징을 모두 열거한 것은 아니다. 본 발명의 과제 해결을 위한 다양한 수단들은 이하의 상세한 설명의 구체적인 실시형태를 참조하여 보다 상세하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명에 따르면, 드론을 이용하여 야적장의 광물 자원을 관리할 수 있으므로 실시간 감지 및 관리를 할 수 있다는 효과가 있다.

또한 본 발명에 따르면, 드론 자체에 광물 자원의 면적을 산출한 후 해당 면적의 중간지점에서 광물 자원을 촬영하여 관리자 단말에 제공함으로써 관리자가 드론으로부터 수신된 영상만으로도 광물 자원의 면적을 확인할 수 있다는 효과가 있다.

또한 본 발명에 따르면, 빛의 양에 따라 카메라의 조리개의 값을 변경함으로써 어둡더라도 밝은 광물 자원 이미지를 생성하여 관리자 단말에 제공함으로써 관리자가 밤낮에 상관없이 야적장의 광물 자원을 모니터링할 수 있다는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 드론을 활용한 야적장 관리 시스템을 설명하기 위한 네트워크 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 드론의 내부 구조를 설명하기 위한 블록도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 설명한다.

그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.

본 발명에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다"또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

본 발명은 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현될 수 있고, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록 장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장 장치 등이 있으며, 또한, 인터넷을 통하여 다운로드할 수 있는 프로그램 구조체(예를 들어, 스마트폰의 어플리케이션 등)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어 구성될 수 있으며, 따라서 분산 컴퓨팅 방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드의 형태를 포함할 수 있다.

여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 드론을 활용한 야적장 관리 시스템을 설명하기 위한 네트워크 구성도이다.

도 1을 참조하면, 드론을 활용한 야적장 관리 시스템은 드론(100) 및 관리자 단말(200)을 포함한다.

드론(100)은 관리자 단말(200)의 제어에 따라 비행하면서 야적장에 대한 이미지를 생성한 후 이미지를 보정하여 관리자 단말(200)에 제공한다.

이러한 드론(100)은 야적장을 비행하며 특정 위치에서 광물 자원 이미지를 생성한 후 해당 위치 데이터 및 광물 자원 이미지를 관리자 단말(200)에 제공한다.

먼저, 드론(100)은 거리 측정 센서를 이용하여 거리 측정 신호를 조사하고, 거리 측정 신호를 조사한 시간 및 거리 측정 신호에 대한 반사파를 수신한 시간 사이의 차이 시간을 이용하여 드론부터 바닥면까지의 거리를 측정한다.

여기에서 바닥면은, 야적장의 지면 또는 야적장에 야적된 광물 자원의 표면을 의미할 수 있다. 즉, 야적장에 광물 자원이 야적되지 않은 경우 드론부터 바닥면까지의 거리는 드론에서 야적장 지면까지의 거리를 의미한다. 또는 야적장에 광물 자원이 야적된 경우, 드론부터 바닥면까지의 거리는 드론에서 야적장에 야적된 광물 자원의 표면까지의 거리를 의미한다.

드론부터 바닥면까지의 거리를 측정하고, 드론부터 바닥면까지의 거리 및 미리 결정된 드론(100)부터 야적장 지면까지의 거리를 비교하여 해당 위치에서 광물 자원이 존재하는지 여부를 판단한다.

이때, 드론(100)은 드론(100)부터 바닥면까지의 거리가 미리 결정된 드론(100)부터 야적장 지면까지의 거리보다 짧으면 해당 위치에 광물 자원이 존재한다고 판단하고, 드론부터 바닥면까지의 거리가 미리 결정된 드론(100)부터 야적장 지면까지의 거리에 해당하면 광물 자원이 존재하지 않는다고 판단한다. 상기의 미리 결정된 드론부터 야적장 지면까지의 거리는 관리자에 의해 야적장에 광물이 보관되기 이전에 측정된 후 드론에 저장되어 있을 수 있다.

상기에서, 드론(100)은 해당 위치에 광물 자원이 존재한다고 판단되면 해당 위치를 기준으로 특정 위치만큼 이동하면서 거리 측정 센서를 이용하여 드론부터 바닥면까지의 거리를 측정하여 광물 자원의 면적을 생성한다. 여기에서, 드론부터 바닥면까지의 거리는 야적장에 광물 자원이 야적된 경우이므로 드론부터 광물 자원의 표면까지의 거리를 의미한다.예를 들어, 드론(100)은 제1 위치에 광물 자원이 존재한다고 판단되면 제1 위치를 기준으로 오른쪽 방향으로 특정 거리만큼 이동한 제2 위치에서 거리 측정 센서를 이용하여 드론부터 바닥면까지의 거리를 측정하고, 제2 위치에서 측정된 드론부터 바닥면까지의 거리가 미리 결정된 드론(100)부터 야적장 지면까지의 거리보다 짧으면 제1 위치부터 제2 위치까지를 광물 자원의 면적에 포함시킨다.

즉, 드론(100)은 특정 거리만큼 이동하면서 드론(100)부터 바닥면까지의 거리가 미리 결정된 드론(100)부터 야적장 지면까지의 거리보다 짧으면 해당 위치를 광물 자원의 면적에 포함시키고, 드론(100)부터 바닥면까지의 거리가 미리 결정된 드론(100)부터 야적장 지면까지의 거리에 해당하면 광물 자원의 면적에서 제외시킨다.

그런 다음, 드론(100)은 광물 자원의 면적의 중심점으로 이동한 후 상승 또는 하강 비행하여 광물 자원을 촬영함으로써 광물 자원 이미지를 생성한다.

이를 위해, 드론(100)은 광물 자원의 면적의 중심점에서 드론부터 광물 자원의 표면까지의 거리가 특정 촬영 거리에 해당할 때까지 상승 또는 하강 비행한다.

상기와 같이, 드론(100)은 드론부터 광물 자원의 표면까지의 거리가 특정 촬영 거리에 해당할 때까지 상승 또는 하강한 후 특정 촬영 거리에 해당하는 위치에서 야적장의 광물 자원을 촬영하여 광물 자원 이미지를 생성한다.

상기에서, 특정 촬영 거리는 광물 자원의 면적에 따라 변경될 수 있다. 즉, 특정 거리는 광물 자원의 면적이 클수록 짧아지고, 광물 자원의 면적이 작을수록 길어질 것이다.

이에 따라, 드론(100)은 광물 자원의 면적이 크면 멀리서 촬영하고, 광물 자원의 면적이 작으면 가까이서 촬영함으로써 한번에 광물 자원의 전체를 촬영하여 광물 자원 이미지를 생성할 수 있는 것이다.

이때, 드론(100)은 광물 자원의 면적에 대한 정보, 광물 자원 이미지를 생성한 위치 데이터가 포함된 광물 자원 이미지를 생성한다.

상기의 실시예에서, 드론(100)은 카메라를 이용하여 광물 자원 이미지를 생성할 때 빛 감지 센서에 의해 센싱된 빛의 양에 따라 조리개 값을 변경하여 광물 자원 이미지를 생성한다.

일 실시예에서, 드론(100)은 빛 감지 센서에 의해 센싱된 빛의 양이 특정 양 이하이면 조리개 값을 낮추어 그 만큼 빛을 더 많이 받아들여 어둡더라도 밝은 광물 자원 이미지를 생성한다.

즉, 드론(100)은 빛 감지 센서에 의해 센싱된 빛의 양이 특정 양 이하이면 주변이 어둡다고 판단하여 조리개 값을 낮추어 그 만큼 빛을 더 많이 받아들여 어둡더라도 밝은 광물 자원 이미지를 생성할 수 있도록 하는 것이다.

다른 일 실시예에서, 드론(100)은 빛 감지 센서에 의해 센싱된 빛의 양이 특정 양 이상이면 조리개 값을 그대로 유지하거나 높여 그 만큼 빛을 덜 받아들여 광물 자원 이미지를 생성한다.

즉, 드론(100)은 빛 감지 센서에 의해 센싱된 빛의 양이 특정 양 이상이면 주변이 밝다고 판단하여 광물 자원 이미지를 생성할 수 있도록 하는 것이다.

상기의 실시예와는 달리, 드론(100)은 광물 자원 이미지를 구성하는 데이터들의 평균값을 연산한 후, 이 평균값을 이용하여 광물 자원 이미지를 보정할 수 있다.

먼저, 드론(100)은 광물 자원 이미지 및 여러 장의 사진 데이터를 비교하여 그 색상 편차를 보정한다. 이러한 보정 기능은 특히 안개나 먼지 등으로 인해 이미지의 품질이 좋지 않거나, 야간 등에 촬영되어 이미지의 명도, 휘도 등이 좋지 않아서 양질의 이미지를 얻을 수 없을 때 유용하다.

그런 다음, 드론(100)은 색상이 보정된 광물 자원 이미지의 휘도 또는 명도를 분석하여 보정한다.

보다 구체적으로, 드론(100)은 색상이 보정된 광물 자원 이미지의 휘도 또는 명도를 분석한 후 그 분석된 값에 따라 광물 자원 이미지를 다수의 영역으로 분할한 후 유사한 휘도 또는 명도 값을 갖는 픽셀을 하나의 그룹으로 그룹화한다.

그런 다음, 드론(100)은 그룹에 속한 픽셀 각각의 휘도 또는 명도 값을 평균화한 평균 값, 가장 밝은 값 또는 기준 데이터에 해당하는 값 중 어느 하나의 값을 해당 그룹에 속한 픽셀의 값으로 변경하여 값을 보정한다.

그런 다음, 드론(100)은 휘도나 명도가 보정된 광물 자원 이미지의 감마를 분석하여 감마를 보정한다. 따라서, 드론(100)은 휘도가 보정된 광물 자원 이미지의 감마를 분석한 후 감마 값에 따라 광물 자원 이미지를 다수의 영역으로 분할한 후 유사한 감마 값을 갖는 픽셀을 하나의 그룹으로 그룹화한다.

그런 다음, 드론(100)은 그룹에 속한 픽셀 각각의 감마 값을 평균화한 평균 감마 값, 가장 밝은 값 또는 기준 데이터에 해당하는 감마 값 중 어느 하나의 값을 해당 그룹에 속한 픽셀의 감마 값으로 변경하여 감마 값을 보정한다. 관리자 단말(200)은 드론(100)로부터 수신된 광물 자원 이미지를 이용하여 광물 자원의 면적 및 광물 자원의 위치를 확인할 수 있다.

일 실시예에서, 관리자 단말(200)은 광물 자원 이미지 상에 표시된 초점 거리의 증가 정보 또는 감소 정보가 표시되어 있으면 광물 자원 이미지 상의 광물이 실제 크기가 아니라고 판단하여 증가 정보 또는 감소 정보와 드론의 높이 및 광물 자원 이미지의 크기에 따라 광물 자원의 면적을 역으로 추적할 수 있다.

상기의 실시예에서, 관리자 단말(200)은 광물 자원 이미지가 광물 자원 전체인 경우, 초점 거리의 증가 정보 또는 감소 정보, 드론의 높이 및 광물 자원 이미지의 크기를 이용하여 역추적한 광물 자원의 면적 및 광물 자원 이미지를 통해 획득한 광물 자원의 면적을 비교하여 어느 하나의 면적을 실제 광물 자원의 면적으로 결정할 수 있다.

다른 실시예에서, 관리자 단말(200)은 광물 자원 이미지가 광물 자원 일부 인 경우, 드론(100)을 해당 위치로 다시 비행시켜 광물 자원 이미지를 다시 촬영하도록 한다.

관리자 단말(200)은 드론(100)로부터 수신된 촬영 정보가 야적장이 아니라고 판단되면, 경로 이탈로 판단하고 촬영된 영상을 역으로 추적하도록 하여 되돌아 오게 한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 드론의 내부 구조를 설명하기 위한 블록도이다.

도 2를 참조하면, 드론(100)은 드론 GPS 모듈(110), 비행 프로펠러(120), 거리 측정 센서(130), 카메라(140) 및 제어 모듈(150)를 포함한다.

드론 GPS 모듈(110)은 드론(100)의 내부에 수용되며, 드론(100)의 위치를 감지하여 드론 위치 데이터를 생성한다. 즉, 드론 GPS 모듈(110)은 드론(200)의 위치를 실시간으로 파악한다.

비행 프로펠러(120)는 드론(100)의 일측을 향하여 형성되며, 비행이 가능하도록 마련된다. 바람직하게 비행 프로펠러(120)는 주로 상측을 향하여 형성되지만, 필요에 따라서는 측면, 전면, 하면에 형성되는 것도 가능하다.

거리 측정 센서(130)는 드론(100)의 하측에 형성되며, 거리 측정 신호를 송출한 후 거리 측정 신호에 대한 반사 신호를 수신하며, 거리 측정 신호를 송출한 시간 및 거리 측정 신호에 대한 반사 신호를 수신한 시간 사이의 차이 시간을 이용하여 드론(200)부터 바닥면까지의 거리를 측정할 수 있다.

이러한 거리 측정 센서(130)는 초음파 센서, 적외선 센서 등으로 구현될 수 있다.

만일, 거리 측정 센서(130)가 초음파 센서로 구현되는 경우 초음파를 송출한 후 초음파에 대한 반사파를 수신하며, 초음파를 송출한 시간 및 초음파에 대한 반사파를 수신한 시간 사이의 차이 시간을 이용하여 드론(200)부터 바닥면까지의 거리를 측정할 수 있다.

한편, 거리 측정 센서(130)가 적외선 센서로 구현되는 경우 적외선을 송출한 후 적외선에 대한 반사파를 수신하며, 적외선을 송출한 시간 및 적외선에 대한 반사파를 수신한 시간 사이의 차이 시간을 이용하여 드론(200)부터 바닥면까지의 거리를 측정할 수 있다.

카메라(140)는 제어 모듈(150)의 제어에 따라 야적장의 이미지를 생성한다.

제어 모듈(150)은 거리 측정 센서(130)에 의해 측정된 드론부터 바닥면까지의 거리 및 미리 결정된 드론(100)부터 야적장 지면까지의 거리를 비교하여 해당 위치에서 광물 자원이 존재하는지 여부를 판단한다.

이때, 제어 모듈(150)은 드론(100)부터 바닥면까지의 거리가 미리 결정된 드론(100)부터 야적장 지면까지의 거리보다 짧으면 해당 위치에 광물 자원이 존재한다고 판단한다.

즉, 제어 모듈(150)은 야적장 바닥에 광물 자원이 위치하게 되면 드론(100)부터 바닥면까지의 거리가 미리 결정된 드론(100)부터 야적장 지면까지의 거리보다 광물 자원의 높이만큼 짧아지기 때문에 해당 위치에 광물 자원이 존재한다고 판단할 수 있는 것이다.

또한, 제어 모듈(150)은 드론(100)부터 바닥면까지의 거리가 미리 결정된 드론(100)부터 야적장 지면까지의 거리에 해당하면 해당 위치에 광물 자원이 존재하지 않는다고 판단한다.

즉, 제어 모듈(150)은 야적장 바닥에 광물 자원이 위치하지 않으면 드론(100)부터 바닥면까지의 거리가 미리 결정된 드론(100)부터 야적장 지면까지의 거리와 유사하다고 판단하기 때문에 해당 위치에 광물 자원이 존재하지 않는다고 판단할 수 있는 것이다.

상기에서, 제어 모듈(150)은 해당 위치에 광물 자원이 존재한다고 판단되면 해당 위치를 기준으로 특정 거리만큼 이동하면서 거리 측정 센서(130)로부터 수신된 드론부터 바닥면까지의 거리를 이용하여 광물 자원의 면적을 생성한다.

즉, 제어 모듈(150)은 비행 프로펠러(120)의 제어를 통해 드론이 특정 거리만큼 이동하면 해당 위치에서 거리 측정 센서(130)로부터 수신된 드론부터 바닥면까지의 거리가 미리 결정된 드론(100)부터 야적장 지면까지의 거리보다 짧으면 해당 위치를 광물 자원의 면적에 포함시키고, 드론부터 바닥면까지의 거리가 미리 결정된 드론(100)부터 야적장 지면까지의 거리에 해당하면 광물 자원의 면적에서 제외시킨다.

그런 다음, 제어 모듈(150)은 광물 자원의 면적의 중심점으로 드론이 이동하도록 비행 프로펠러(120)를 제어하고, 해당 위치에서 거리 측정 센서(130)로부터 수신된 드론부터 바닥면까지의 거리 및 미리 결정된 드론(100)부터 야적장 지면까지의 거리 사이의 차이 거리에 따라 특정 거리만큼 하강 비행한다.

이때, 제어 모듈(150)은 거리 측정 센서(130)로부터 수신된 드론부터 야적장 바닥면까지의 거리 및 미리 결정된 드론(100)부터 야적장 지면까지의 거리 사이의 차이 거리가 특정 촬영 거리에 해당할 때까지 하강 비행하도록 비행 프로펠러(120)를 제어한다.

상기에서, 특정 촬영 거리는 광물 자원의 면적에 따라 변경될 수 있다. 즉, 특정 거리는 광물 자원의 면적이 클수록 짧아지고, 광물 자원의 면적이 작을수록 길어질 것이다.

이에 따라, 카메라(140)는 광물 자원의 면적이 크면 멀리서 촬영하고, 광물 자원의 면적이 작으면 가까이서 촬영함으로써 한번에 광물 자원의 전체를 촬영하여 광물 자원 이미지를 생성할 수 있는 것이다.

이때, 제어 모듈(150)은 광물 자원의 면적에 대한 정보, 광물 자원 이미지를 생성한 위치 데이터가 포함된 광물 자원 이미지를 생성하도록 카메라(140)를 제어한다.

상기의 실시예에서, 제어 모듈(150)은 광물 자원의 면적에 따라 카메라의 초점 거리를 변경하여 카메라(140)가 광물 자원의 전체를 촬영하여 광물 자원 이미지를 생성할 수 있도록 한다.

일 실시예에서, 제어 모듈(150)은 광물 자원의 면적이 특정 면적 이하이면 카메라의 초점 거리를 특정 거리만큼 증가시킴으로써 카메라(140)가 광물 자원을 확대하여 촬영할 수 있도록 한다. 이때, 제어 모듈(150)은 초점 거리를 증가시킨 거리 정보를 광물 자원 이미지의 일측면에 표시하도록 카메라(140)를 제어한다.

다른 일 실시예에서, 제어 모듈(150)은 광물 자원의 면적이 특정 면적 이상이면 카메라의 초점 거리를 특정 거리만큼 감소시킴으로써 카메라(140)가 광물 자원을 축소하여 촬영할 수 있도록 한다. 이때, 제어 모듈(150)은 초점 거리를 감소시킨 거리 정보를 광물 자원 이미지의 일측면에 표시하도록 카메라(140)를 제어한다.

상기의 실시예와는 달리, 제어 모듈(150)은 광물 자원 이미지를 구성하는 데이터들의 평균값을 연산한 후, 이 평균값을 이용하여 광물 자원 이미지를 보정할 수 있다.

즉, 드론(100)은 광물 자원 이미지의 색상, 휘도 및 감마를 분석한 후 미리 생성된 기준 데이터에 해당하는 색상, 휘도 및 감마와 비교하여 그 편차를 보정한다.

먼저, 제어 모듈(150)은 광물 자원 이미지의 색상 및 미리 생성된 기준 데이터의 색상을 비교하여 그 편차를 보정한다.

그런 다음, 제어 모듈(150)은 색상이 보정된 광물 자원 이미지의 휘도를 분석하여 휘도를 보정한다.

보다 구체적으로, 제어 모듈(150)은 색상이 보정된 광물 자원 이미지의 휘도를 분석한 후 휘도 값에 따라 광물 자원 이미지를 다수의 영역으로 분할한 후 유사한 휘도 값을 갖는 픽셀을 하나의 그룹으로 그룹화한다. 그런 다음, 드론(100)은 그룹에 속한 픽셀 각각의 휘도 값을 평균화한 평균 휘도 값, 가장 밝은 값 또는 기준 데이터에 해당하는 휘도 값 중 어느 하나의 값을 해당 그룹에 속한 픽셀의 휘도 값으로 변경하여 휘도 값을 보정한다.

그런 다음, 제어 모듈(150)은 휘도가 보정된 광물 자원 이미지의 감마를 분석하여 감마를 보정한다. 따라서, 드론(100)은 휘도가 보정된 광물 자원 이미지의 감마를 분석한 후 감마 값에 따라 광물 자원 이미지를 다수의 영역으로 분할한 후 유사한 감마 값을 갖는 픽셀을 하나의 그룹으로 그룹화한다.

그런 다음, 제어 모듈(150)은 그룹에 속한 픽셀 각각의 감마 값을 평균화한 평균 감마 값, 가장 밝은 값 또는 기준 데이터에 해당하는 감마 값 중 어느 하나의 값을 해당 그룹에 속한 픽셀의 감마 값으로 변경하여 감마 값을 보정한다.

그런 다음, 제어 모듈(150)은 해당 위치에서 드론 GPS 모듈(110)로부터 수신된 위치 데이터 및 광물 자원 이미지를 관리자 단말(도 1, 200)에 제공한다.

상기의 실시예에서, 제어 모듈(150)은 빛 감지 센서(미도시됨)에 의해 센싱된 빛의 양에 따라 카메라(140)의 조리개 값을 변경하여 광물 자원 이미지를 생성한다.

일 실시예에서, 제어 모듈(150)은 빛 감지 센서에 의해 센싱된 빛의 양이 특정 양 이하이면 카메라(140)의 조리개 값을 낮추어 그 만큼 빛을 더 많이 받아들여 어둡더라도 밝은 광물 자원 이미지를 생성한다.

즉, 제어 모듈(150)은 빛 감지 센서에 의해 센싱된 빛의 양이 특정 양 이하이면 주변이 어둡다고 판단하여 카메라(140)의 조리개 값을 낮추어 그 만큼 빛을 더 많이 받아들여 어둡더라도 밝은 광물 자원 이미지를 생성할 수 있도록 하는 것이다.

다른 일 실시예에서, 제어 모듈(150)은 빛 감지 센서에 의해 센싱된 빛의 양이 특정 양 이상이면 카메라(140)의 조리개 값을 그대로 유지하거나 높여 그 만큼 빛을 덜 받아들여 광물 자원 이미지를 생성한다.

즉, 제어 모듈(150)은 빛 감지 센서에 의해 센싱된 빛의 양이 특정 양 이상이면 주변이 밝다고 판단하여 카메라(140)가 광물 자원 이미지를 생성하도록 제어할 수 있는 것이다.

제어 모듈(150)은 드론(100)의 배터리 상태를 감시하며, 배터리 잔존량이 야적장 일주를 마치고 출발점으로 귀환하는데 필요한 배터리 소모량일 경우에만 드론(100)이 비행을 계속하도록 제어한다.

상기에서, 제어 모듈(150)은 야적장 일주를 마치고 출발점으로 귀환하는데 필요한 배터리 소모량은 일정하므로, 이를 기준으로 남은 배터리 잔존량을 실시간 감시하여 잔존량이 완주할 수 없는 수치이면 귀환하도록 한다.

즉, 제어 모듈(150)은 특정 지점에서 계산된 배터리 잔존량이 완주에 부족하고 지금까지 비행한 경로의 현위치에서 출발점으로 직진하여 그대로 돌아갈 수 있는 양(임계치)에 해당 되면 귀환시킨다.

또는, 제어 모듈(150)은 특정 지점에서 계산된 배터리 잔존량이 지금까지의 비행경로 그대로 역주행하여 귀환할 수 있는 양에 해당되는 경우 즉시 귀환시킨다.

이상에서 설명한 본 발명에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시예에 불과하므로, 본 발명의 권리범위는 본문에 설명된 실시예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고 후술하는 특허청구범위에 의해 한정되며, 본 발명의 구성은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 그 구성을 다양하게 변경 및 개조할 수 있으므로 본 발명의 실시예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있다. 그에 따라, 본 발명의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

100: 드론
110: GPS 모듈
120: 비행 프로펠러
130: 거리 측정 센서
140: 카메라
150: 제어 모듈
200: 관리자 단말

Claims (11)

1. 드론의 위치를 감지하여 드론 위치 데이터를 생성하는 드론 GPS 모듈;
   상기 드론의 일측을 향하여 형된되는 비행 프로펠러;
   상기 드론의 하측에 형성되며, 거리 측정 신호를 이용하여 상기 드론부터 바닥면까지의 거리를 측정하는 거리 측정 센서;
   야적장을 촬영하여 이미지를 생성하는 카메라;
   상기 거리 측정 센서에 의해 측정된 드론부터 바닥면까지의 거리 및 미리 결정된 드론부터 야적장 지면까지의 거리를 비교하여 해당 위치에서 광물 자원이 존재하는지 여부를 판단하고, 상기 판단 결과에 따라 해당 위치에서 야적장의 광물자원을 촬영하여 광물 자원 이미지를 생성하도록 상기 카메라를 제어하고, 상기 광물 자원 이미지 및 해당 위치에서 상기 드론 GPS 모듈로부터 수신된 위치 데이터를 제공하는 제어 모듈을 포함하며;
   상기 제어 모듈은 상기 거리 측정 센서로부터 수신된 상기 드론부터 바닥면까지의 거리가, 미리 결정된 드론부터 야적장 지면까지의 거리보다 짧으면 해당 위치에 광물 자원이 존재한다고 판단하고, 상기 거리 측정 센서로부터 수신된 상기 드론부터 바닥면까지의 거리가 미리 결정된 드론부터 야적장 지면까지의 거리에 해당하면 광물 자원이 존재하지 않는다고 판단하는 것을 특징으로 하는 야적장 관리용 드론.
2. 제1항에 있어서,
   상기 제어 모듈은,
   촬영된 여러 장의 사진 데이터를 비교하여 그 색상 편차를 보정하고, 상기 보정된 광물 자원 이미지의 휘도 또는 명도를 분석하여 그 값에 따라 광물 자원 이미지를 다수의 영역으로 분할한 후 유사한 휘도 값을 갖는 픽셀을 하나의 그룹으로 그룹화하고, 상기 그룹에 속한 픽셀의 휘도 또는 명도 값을 특정 값으로 보정하고, 상기 휘도 또는 명도가 보정된 광물 자원 이미지의 감마를 분석하여 감마 값에 따라 광물 자원 이미지를 다수의 영역으로 분할한 후 유사한 감마 값을 갖는 픽셀을 하나의 그룹으로 그룹화하고, 상기 그룹에 속한 픽셀의 감마 값을 특정 감마 값으로 보정하는 것을 특징으로 하는 야적장 관리용 드론.
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 제어 모듈은
   해당 위치에 광물 자원이 존재한다고 판단되면 해당 위치를 기준으로 특정거리만큼 이동한 후 상기 특정 거리만큼 이동된 위치에서 상기 거리 측정 센서에 의해 측정된 드론부터 광물 자원 표면까지의 거리를 이용하여 광물 자원의 면적을 생성하는 것을 특징으로 하는 야적장 관리용 드론.
5. 제4항에 있어서,
   상기 제어 모듈은
   상기 드론이 특정 거리만큼 이동한 후 상기 특정 거리만큼 이동된 위치에서 상기 거리 측정 센서로부터 수신된 드론부터 바닥면까지의 거리가 미리 결정된 드론부터 야적장 지면까지의 거리보다 짧으면 해당 위치를 광물 자원의 면적에 포함시키고, 상기 특정 거리만큼 이동된 위치에서 상기 거리 측정 센서로부터 수신된 드론부터 바닥면까지의 거리가 미리 결정된 드론부터 야적장 지면까지의 거리에 해당하면 해당 위치를 광물 자원의 면적에서 제외시키는 것을 특징으로 하는 야적장 관리용 드론.
6. 제5항에 있어서,
   상기 제어 모듈은
   상기 광물 자원의 면적의 중심점으로 이동한 후 해당 위치에서 상기 거리 측정 센서로부터 수신된 드론부터 광물 자원 표면까지의 거리 및 미리 결정된 드론부터 야적장 지면까지의 거리 사이의 차이 거리에 따라 하강 비행 거리를 결정하여 하강 비행하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 야적장 관리용 드론.
7. 제6항에 있어서,
   상기 제어 모듈은
   상기 드론부터 광물 자원 표면까지의 거리가 특정 촬영 거리에 해당할 때까지 하강한 후 해당 위치에서 야적장의 광물 자원을 촬영하여 광물 자원의 면적에 대한 정보가 포함된 광물 자원 이미지를 생성하는 것을 특징으로 하는 야적장 관리용 드론.
8. 거리 측정 센서에 의해 측정된 드론부터 바닥면까지의 거리 및 미리 결정된 드론부터 야적장 지면까지의 거리를 비교하여 해당 위치에서 광물 자원이 존재하는지 여부를 판단하고, 상기 판단 결과에 따라 해당 위치에서 야적장의 광물 자원을 촬영하여 광물 자원 이미지를 생성하도록 카메라를 제어하고, 상기 광물 자원 이미지 및 상기 광물 자원 이미지가 생성된 곳의 위치 데이터를 제공하는 드론; 및
   상기 드론으로부터 광물 자원 이미지 및 위치 데이터를 수신하면, 상기 위치 데이터에 해당하는 위치에 있는 광물 자원을 모니터링하는 관리자 단말을 포함하며;
   상기 드론은 상기 거리 측정 센서로부터 수신된 상기 드론부터 바닥면까지의 거리가, 미리 결정된 드론부터 야적장 지면까지의 거리보다 짧으면 해당 위치에 광물 자원이 존재한다고 판단하고, 상기 거리 측정 센서로부터 수신된 상기 드론부터 바닥면까지의 거리가 미리 결정된 드론부터 야적장 지면까지의 거리에 해당하면 광물 자원이 존재하지 않는다고 판단하는 것을 특징으로 하는 드론을 활용한 야적장 관리 시스템.
9. 삭제
10. 제8항에 있어서,
    상기 드론은
    해당 위치에 광물 자원이 존재한다고 판단되면 해당 위치를 기준으로 특정 거리만큼 이동한 후 상기 특정 거리만큼 이동된 위치에서 상기 거리 측정 센서로부터 수신된 드론부터 바닥면까지의 거리가 미리 결정된 드론부터 야적장 지면까지의 거리보다 짧으면 해당 위치를 광물 자원의 면적에 포함시키고, 상기 특정 거리만큼 이동된 위치에서 상기 거리 측정 센서로부터 수신된 드론부터 바닥면까지의 거리가 미리 결정된 드론부터 야적장 지면까지의 거리에 해당하면 해당 위치를 광물 자원의 면적에서 제외시키는 것을 특징으로 하는 드론을 활용한 야적장 관리 시스템.
11. 제8항에 있어서,
    상기 광물 자원의 면적의 중심점으로 이동한 후 해당 위치에서 상기 거리 측정 센서로부터 수신된 드론부터 광물 자원 표면까지의 거리 및 미리 결정된 드론부터 야적장 지면까지의 거리 사이가 차이 거리가 특정 촬영 거리에 해당할 때까지 하강한 후 해당 위치에서 야적장의 광물 자원을 촬영하여 광물 자원의 면적에 대한 정보가 포함된 광물 자원 이미지를 생성하는 것을 특징으로 하는 드론을 활용한 야적장 관리 시스템.
    

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