KR102119521B1 - 드론을 이용한 구면 공간 영상 촬영할 때의 수평 보정 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 실시예에 따른 드론을 이용한 구면 공간 영상 촬영할 때의 수평 보정 방법은, 지상 처리 시스템에서 드론으로부터 반구면 공간 영상을 수신하여 저장할 때, 상기 드론이 이륙하는 직후에 상기 드론의 자세를 수평 자세로 간주하고, 상기 드론이 비행할 때 상기 드론의 기울기 각도를 상기 수평 자세와 실시간으로 비교하며, 구면 공간 영상 내에 가상 카메라를 배치할 때에 상기 드론의 기울기 각도만큼 상기 기울기 방향의 반대방향으로 상기 가상 카메라의 각도를 조절하는 것을 포함한다.
Description
본 발명은 드론을 이용하여 구면 공간 영상을 촬영할 때에, 드론 자세에 의하여 구면 공간 영상 내의 수평이 기울어짐을 보정할 수 있도록 하는 드론을 이용한 구면 공간 영상 촬영할 때의 수평 보정 방법에 관한 것이다.
일반적으로 드론을 이용하여 항공 영상을 촬영할 때에, 도 1에 나타낸 바와 같이, 드론(1)에 짐벌 장치(2)를 장착할 수 있다. 도 1은 짐벌 장치(2)가 장착된 드론(1)을 설명하기 위한 도면 대용 사진이다.
상기 짐벌 장치(2)는 드론(1)의 자세, 예컨대 드론(1)이 전후 방향 또는 좌우 방향으로 기울어져 있는 자세와 상관없이 항상 수평을 유지할 수 있도록 한다.
카메라(3)는 실제 카메라로서, 상기 짐벌 장치(2)에 장착하고, 이로써 카메라(3)에 의하여 촬영된 영상은 항상 수평을 유지할 수 있고, 좀 더 상세하게 영상 속의 수평선은 영상 재생기기에서 수평을 유지할 수 있다.
그러나 앞서 설명한 드론(1)은, 짐벌 장치(2)의 무게 때문에 비행시간이 단축되는 문제점이 있고, 배터리 소모가 빠르므로 장시간의 영상 촬영이 어려운 점이 있다.
상기 카메라(3)는 반구면 형태로 입체 촬영할 수 있고 이렇게 촬영된 영상은 평면 형태의 디스플레이, 특수 안경 형태의 3D 영상 플레이어, 구면 스크린 등에서 재생될 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이 영상이 재생되기 위해서는 원본 영상이 재생에 적합하도록 적절하게 편집 되어야 한다. 이는 도 2를 참조하여 설명한다. 도 2는 종래에 드론을 이용하여 촬영한 원본 영상을 편집하는 예를 설명하기 위한 도면이다.
촬영 원본 영상은 도 2의 (a)에 나타낸 바와 같이, 드론(1)의 일부가 함께 촬영될 수 있고, 이러한 불필요한 부분은 잘라내어 편집하여야 한다. 편집된 영상은 도 2의 (b)에 나타낸 바와 같이 영상 내에서 인접한 영역을 이어 붙이거나 인위적으로 늘려서 편집하거나, 도 2의 (c)에 나타낸 바와 같이, 빈 공간이 남겨진 형태로 편집할 수 있다.
도 2의 (b)에 나타낸 바와 같이 편집하는 경우에는, 인위적으로 영상을 편집한 것으로써 영상 품질이 낮은 문제점이 있고, 편집 과정에서 많은 시간과 노동력이 소모될 수 있다.
도 2의 (c)에 나타낸 바와 같이 편집하는 경우에는, 잘린 영역이 존재하므로, 편집된 영상을 재생할 때에 검은 띠가 형성되므로 해당 영상을 감상할 때에 불편한 문제점이 있다.
한편으로, 드론(1)에 짐벌 장치를 부착하지 않고, 드론(1)에 직접 카메라를 장착하여 영상을 촬영할 수 있다. 이는 도 3을 참조하여 설명한다. 도 3은 드론을 이용하여 구면 공간 영상 촬영하는 예를 설명하기 위한 도면이다.
드론(1)의 상측과 하측에 각각 카메라(3)가 장착될 수 있다. 카메라(3)는 도 3에 나타낸 바와 같이, 반구 형태의 영상을 촬영할 수 있고, 좀 더 상세하게는 반구 범위보다 좀 더 넓은 범위를 촬영할 수 있으며, 예를 들면 235도까지 촬영할 수 있다.
이후, 상측의 카메라(3)에서 촬영된 상반구 영상과 하측의 카메라(3)에서 촬영된 하반구 영상을 합성 편집하면 하나의 구면 공간 영상을 제작할 수 있다. 이는 도 4를 참조하여 설명한다. 도 4는 도 3에 설명된 드론에 의하여 촬영된 원본 영상을 편집하는 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 4에 나타낸 바와 같이 구면 공간 영상은 위도와 경도로 표현될 수 있고, 위도와 경도를 2차원 평면으로 전환하는 과정을 거친다. 이러한 편집 과정은 지구의 표면을 위도와 경도로 표현하여 2차원 지도로 펼쳐서 나타내는 과정과 유사하게 이해할 수 있다.
한편, 카메라(3)가 드론(1)과 함께 기울어질 것이므로, 촬영된 원본 영상은 드론(1)의 자세에 따라 원본 영상은 기울어질 수 있다. 이는 도 5를 참조하여 설명한다. 도 5는 드론이 비행할 때에 자세에 따라 영상이 기울어지는 예를 설명하기 위한 도면 대용 사진이다.
도 5의 (a)는 드론이 정지 비행할 때의 자세를 보인 것으로써, 도 5의 (d)에는 수평 영상 예시에 보인 것처럼 카메라(3)가 수평 자세를 유지한 상태에서 영상이 촬영될 수 있다. 카메라(3)가 수평 자세를 유지한 상태에서 촬영한 영상은 도 5의 (d)에 나타낸 바와 같이, 시선 방향이 수평을 향한 것으로 가장 안정된 영상 상태를 보인다.
도 5의 (b)는 드론이 전진 비행할 때의 자세를 보인 것으로써, 드론은 전방을 향하여 기울어지는 자세를 취하게 되고, 이로써 카메라(3)는 도 5의 (e)에 나타낸 바와 같이 하늘보다는 지상 쪽에 더 많은 비중을 차지하도록 영상이 촬영될 수 있다.
도 5의 (c)는 드론이 후진 비행할 때의 자세를 보인 것으로써, 드론은 후방을 향하여 기울어지는 자세를 취하게 되고, 이로써 카메라(3)는 도 5의(f)에 나타낸 바와 같이, 지상보다는 하늘 쪽에 더 많은 비중을 차지하도록 영상이 촬영될 수 있다.
한편으로, 반구면 공간 영상은 전후방 및 좌우측 방향이 모두 촬영되기 때문에 앞서 설명한 바와 같이, 드론이 자세가 기울어진 경우에 좌우측면 방향을 바라보는 영상은 수평을 유지하지 못하고 좌측 방향 또는 우측 방향으로 기울어진 형태로 보일 수 있다.
종래의 구면 공간 영상이 사용자에게 보이는 과정의 예를 설명한다.
먼저, 드론(1)의 카메라(3)에서 영상을 촬영하고, 촬영된 원본 영상은 드론 내부에 구비된 영상 처리 장치에 의하여 해상도를 낮추어 저장할 수 있다. 이후, 드론 내부에 구비된 제1 무선 통신 장치를 통하여 지상 처리 시스템의 제2 무선 통신 장치와 통신하여 1차 영상을 수신하고, 수신된 1차 영상은 영상 처리 시스템에서 2차 영상으로 편집하고 저장하고 출력할 수 있다.
상기 구면 공간 영상은 특수 안경 또는 구면 모니터 등에 출력할 수 있다.
특수 안경은 앞서 설명한 바와 같이, 시각적으로 보이는 영상과 자신의 신체 또는 머리가 기울어져 있는 기울기의 차이가 있는 경우에 사용자가 똑바로 서있음에도 기우뚱하게 서있는 것으로 착각할 수 있으며, 나아가 현기증을 유발할 수도 있다.
구면 모니터는 일반적으로 수평이 맞춰진 상태로 놓이거나 벽에 고정된 형태로 설치될 수 있다. 공상 과학영화, 컴퓨터 그래픽 등 수평 상태가 중요하지 않은 특수한 영상을 제외하고, 현실 세계를 촬영한 일반적인 영상이라면 지표면이 수평을 이루는 것이 안정감을 느낄 수 있다.
즉, 구면 공간 영상이 2차원으로 출력되더라도 구면 모니터에 출력되는 영상은 수평인 상태로 출력되어야 한다.
따라서 종래에 구면 공간 영상을 제작하기 위하여 드론을 이용한 항공 촬영 할 때에, 원본 영상은 수평 보정이 반드시 필요한데, 그러한 수평 보정에는 영상 편집자가 수작업으로 하나하나 작업하여야 한다. 즉, 종래의 드론을 이용한 구면 공간 영상 촬영할 때의 수평 보정 방법은 대용량의 영상 데이터를 편집하는 것으로 연산처리 양이 무척 많고, 영상 편집에 많은 시간이 소요되는 문제점이 있다.
따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 지상 처리 시스템에서 드론으로부터 반구면 공간 영상을 수신하여 저장할 때에 실시간으로 수평 보정이 자동으로 이루어지도록 하는 드론을 이용한 구면 공간 영상 촬영할 때의 수평 보정 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은, 상기 반구면 공간 영상을 구면 공간 영상으로 정밀 편집할 때에 수평 보정을 위한 영상 처리에 필요한 연산 처리 용량을 줄일 수 있도록 하여 빠른 연산이 가능하도록 하는 드론을 이용한 구면 공간 영상 촬영할 때의 수평 보정 방법을 제공하는데 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 드론을 이용한 구면 공간 영상 촬영할 때의 수평 보정 방법은, 드론이 이륙하여 비행하는 제1단계; 상기 드론에 장착된 실제 카메라에 의하여 반구면 공간 영상을 촬영하는 제2단계; 및 지상 처리 시스템에서 상기 드론으로부터 상기 반구면 공간 영상을 수신하여 저장할 때 상기 반구면 공간 영상을 실시간으로 수평을 보정하고, 구면 공간 영상으로 구성 편집하며, 상기 구면 공간 영상에 가상 카메라를 배치하여 입체 영상을 저장하는 제3단계;를 포함하고,
상기 제3단계는, 상기 드론이 이륙하는 직후에 상기 드론의 자세를 수평 자세로 간주하고, 상기 드론이 비행할 때 상기 드론의 기울기 각도를 상기 수평 자세와 실시간으로 비교하며, 상기 드론의 기울기 각도와 상기 드론의 기울기 방향을 바탕으로 상기 기울기 각도만큼 상기 기울기 방향의 반대방향으로 상기 가상 카메라의 각도를 조절하는 것을 포함한다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 드론을 이용한 구면 영상 촬영할 때의 수평 보정 방법에서 상기 제3 단계는, 상기 지상 처리 시스템에서 상기 드론의 비행에 따른 비행 자세 데이터와 상기 반구면 공간 영상 데이터를 실시간으로 수신하고, 상기 비행 자세 데이터의 제1 수신 시점과 상기 반구면 공간 영상 데이터의 제2 수신 시점 간의 시간 차이를 이용하여 상기 비행 자세 데이터 중에서 상기 드론의 기울기 변화 데이터를 바탕으로 상기 반구면 공간 영상에서 가상 카메라의 각도를 조절하여 상기 반구면 공간 영상을 실시간으로 수평을 보정하는 것을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 드론을 이용한 구면 영상 촬영할 때의 수평 보정 방법에서 상기 제3단계는, 상기 반구면 공간 영상에서 수평선 또는 지평선을 수색하고, 상기 수평선 또는 지평선이 인지되면 상기 수평선 또는 상기 지평선을 수평 기준으로 설정하고, 상기 드론의 기울기를 연산하여 상기 가상 카메라의 각도를 조절하여 상기 반구면 공간 영상을 실시간으로 수평을 보정할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 드론을 이용한 구면 영상 촬영할 때의 수평 보정 방법은, GPS 정보를 바탕으로 주변 지형지물에 바다, 호수, 강, 평야 중에 어느 하나 이상이 존재하는지 여부를 판단하고, 상기 바다, 호수, 강, 평야 중에 어느 하나 이상이 존재하면 상기 반구면 공간 영상에서 상기 바다, 호수, 강, 평야 중에 어느 하나를 수평선 또는 지평선으로 간주하는 것을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 드론을 이용한 구면 영상 촬영할 때의 수평 보정 방법은, 반복적인 반구면 공간 영상의 촬영을 통하여 빅데이터를 확보하고, 상기 빅데이터에서 절대적 수평 특징을 인공지능으로 학습하며, 상기 인공지능에 의하여 절대적 수평 특징을 가상의 수평을 수평 기준으로 설정하고, 상기 드론의 기울기를 연산하여 상기 가상 카메라의 각도를 조절하는 것을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 드론을 이용한 구면 영상 촬영할 때의 수평 보정 방법에서 상기 제3단계는, 태양이 상기 반구면 공간 영상에 촬영된 경우에, 상기 태양의 위치와 상기 드론의 GPS 좌표와 상기 드론의 방위 정보를 바탕으로 수평 기준을 설정하고, 상기 드론의 기울기를 연산하여 상기 가상 카메라의 각도를 조절하는 것을 포함할 수 있다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 실시예에 따른 드론을 이용한 구면 공간 영상 촬영할 때의 수평 보정 방법은, 지상 처리 시스템에서 드론으로부터 반구면 공간 영상을 수신하여 저장하는 단계에서 수평 보정이 실시간으로 이루어지도록 할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 드론을 이용한 구면 공간 영상 촬영할 때의 수평 보정 방법은, 수평 보정된 반구면 공간 영상을 구면 공간 영상으로 편집하도록 함으로써 연산 처리 용량을 현저하게 줄일 수 있으므로 영상 편집에 따른 시간과 노동력을 줄일 수 있다.
도 1은 짐벌 장치가 장착된 드론을 설명하기 위한 도면 대용 사진이다.
도 2는 종래에 드론을 이용하여 촬영한 원본 영상을 편집하는 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 드론을 이용하여 구면 공간 영상 촬영하는 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 도 3에 설명된 드론에 의하여 촬영된 원본 영상을 편집하는 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 드론이 비행할 때에 자세에 따라 영상이 기울어지는 예를 설명하기 위한 도면 대용 사진이다.
도 6은 구면 공간 영상에서 수평이 기울어진 원본 영상과 이 원본 영상이 편집된 예를 보인 도면 대용 사진이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 드론을 이용한 구면 공간 영상 촬영할 때의 수평 보정 방법에서 기울기 자세를 추정하는 일례를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 드론을 이용한 구면 공간 영상 촬영할 때의 수평 보정 방법에서 기울기 자세를 추정하는 다른 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 드론을 이용한 구면 공간 영상 촬영할 때의 수평 보정 방법에서 기울기 자세를 추정하는 또 다른 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 드론을 이용한 구면 공간 영상 촬영할 때의 수평 보정 방법에서 기울기 자세를 추정하는 또 다른 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 종래에 드론을 이용하여 촬영한 원본 영상을 편집하는 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 드론을 이용하여 구면 공간 영상 촬영하는 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 도 3에 설명된 드론에 의하여 촬영된 원본 영상을 편집하는 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 드론이 비행할 때에 자세에 따라 영상이 기울어지는 예를 설명하기 위한 도면 대용 사진이다.
도 6은 구면 공간 영상에서 수평이 기울어진 원본 영상과 이 원본 영상이 편집된 예를 보인 도면 대용 사진이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 드론을 이용한 구면 공간 영상 촬영할 때의 수평 보정 방법에서 기울기 자세를 추정하는 일례를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 드론을 이용한 구면 공간 영상 촬영할 때의 수평 보정 방법에서 기울기 자세를 추정하는 다른 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 드론을 이용한 구면 공간 영상 촬영할 때의 수평 보정 방법에서 기울기 자세를 추정하는 또 다른 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 드론을 이용한 구면 공간 영상 촬영할 때의 수평 보정 방법에서 기울기 자세를 추정하는 또 다른 예를 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명한다. 이하에서 설명되는 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위하여 예시적으로 나타낸 것이며, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예와 다르게 다양하게 변형되어 실시될 수 있음이 이해되어야 할 것이다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기능 혹은 구성요소에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명 및 구체적인 도시를 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 발명의 이해를 돕기 위하여 실제 축척대로 도시된 것이 아니라 일부 구성요소의 크기가 과장되게 도시 될 수 있다.
한편, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
다른 한편, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 설정된 용어 들로서 이는 생산자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있으므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.
먼저, 도 5를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 드론을 이용한 구면 공간 영상 촬영할 때의 수평 보정 방법에 대해서 설명한다. 도 5는 드론이 비행할 때에 자세에 따라 영상이 기울어지는 예를 설명하기 위한 도면 대용 사진이다.
본 발명의 실시예에 따른 드론을 이용한 구면 공간 영상 촬영할 때의 수평 보정 방법을 시계열적으로 단계별로 설명한다.
제1단계는 드론이 이륙하여 비행하는 단계이다. 드론을 이륙시킬 때에는 수평 자세에서 이륙을 시작할 수 있다. 또한, 드론이 비행을 시작할 때에 어느 정도 고도 이상으로 수직 상승한 후에 전진하거나 후퇴하는 등의 비행을 할 수 있다. 즉, 드론이 이륙하기 직전 또는 이륙한 직후에는 수평 자세를 유지한 것으로 간주할 수 있다.
제2단계는 상기 드론에 장착된 실제 카메라에 의하여 반구면 공간 영상을 촬영하는 단계일 수 있다. 한편, 카메라에 의하여 반구면 공간 영상을 촬영할 때에 촬영 초기의 반구면 공간 영상은 수평이 맞춰진 상태일 수 있다.
제3단계는 지상 처리 시스템에서 상기 드론으로부터 상기 반구면 공간 영상을 수신하여 저장할 때 상기 반구면 공간 영상을 실시간으로 수평을 보정하고, 구면 공간 영상으로 구성 편집하며, 상기 구면 공간 영상에 가상 카메라를 배치하여 입체 영상을 저장하는 단계일 수 있다. 한편, 상기 가상 카메라는 3D 프로그램으로 개발한 가상 카메라 편집 툴일 수 있다.
한편, 드론의 상측과 하측에 도 3에서 설명한 바와 같이, 각각 물리적인 카메라가 부착될 수 있으므로 상반구 영상과 하반구 영상이 확보할 수 있으며, 상반구 영상과 하반구 영상을 하나의 구면 공간 영상으로 편집할 수 있다. 상기 구면 공간 영상은 컴퓨터 프로그램을 이용하여 편집할 수 있고, 좀 더 상세하게는 2차원 평면 영상을 구면의 3차원 영상으로 편집하도록 하는 전용 컴퓨터 프로그램일 수 있다.
또한, 상기 제3단계는 상기 구면 공간 영상에서 가상 카메라를 배치하는 단계를 포함할 수 있다. 가상 카메라는 상기 구면 공간 영상의 한 중심에 배치되고, 기본 값으로 수평 방향을 바라보는 시선으로 배치될 수 있다. 상기 가상 카메라는 체험자의 시선을 대변하는 것으로써, 가상 카메라의 방위를 이동하면 체험자에게 보이는 영상이 이동될 수 있다.
이후, 상기 구면 공간 영상은 특수 안경 또는 구면 모니터 등의 디스플레이에서 재생할 수 있다.
체험자가 특수 안경을 착용한 경우라면, 체험자가 시선을 돌릴 경우에 시선을 돌리는 변위와 방위만큼 영상은 이동되면서 보일 수 있다. 예컨대 체험자가 돌아서거나 고개를 들어 올리면 영상은 체험자가 시선을 돌리는 방향으로 이동하여 보일 수 있다.
상기 제3단계에서 수평 보정하는 것에 대하여 좀 더 상세하게 설명한다.
앞서 설명한 바와 같이, 상기 드론이 이륙하는 직후에 상기 드론의 자세를 수평 자세로 간주할 수 있다.
이후, 상기 드론은 정지 비행, 수직 승강, 전후진, 좌회전, 우회전 등 다양한 자세 변경하고 이동하면서 비행할 수 있다. 정지 비행과 수직 승강을 제외한 나머지 비행 자세는 드론의 기울기가 기울어지는 자세일 수 있다.
상기 드론이 비행할 때 상기 드론의 기울기 각도를 상기 수평 자세와 실시간으로 비교할 수 있고, 좀 더 상세하게는 상기 드론의 기울기 각도와 기울기 방향을 알 수 있다. 상기 기울기 방향은 수평선을 기준으로 위쪽 또는 아래쪽으로 기울어질 수 있다. 드론은 자체적으로 기울어진 각도를 검출할 수 있고, 예를 들면 가속도 센서, 각속도 센서 등을 이용하여 검출할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 드론을 이용한 구면 공간 영상 촬영할 때의 수평 보정 방법은, 상기 수평 자세와 현재의 드론 기울기 자세를 바탕으로 상기 기울기 각도만큼 상기 기울기 방향의 반대방향으로 수평 보정하여 상기 카메라의 각도를 조절할 수 있다.
예를 들면, 도 5의 (b)에 나타낸 바와 같이 드론이 전진 비행하는 동안에 영상을 촬영하는 경우라면, 드론은 전진하는 방향으로 고개를 숙이는 자세로 촬영을 하게 될 것이고, 이러한 경우에 반구면 공간 영상에서 좌측 방향에 보이는 영상은 오른 쪽이 기울어져 보이며, 우측 방향에 보이는 영상은 외쪽이 기울어져 보일 수 있다.
그러나 본 발명의 실시예에 따른 드론을 이용한 구면 공간 영상 촬영할 때의 수평 보정 방법은, 앞서 설명한 바와 같이, 드론의 자세가 기울어진 경우에 기울어진 각도만큼 역방향으로 보상하여 수평 보정할 수 있다.
즉, 2개의 반구면 공간 영상을 드론으로부터 수신하여 지상 처리 시스템에 저장할 때에, 수평이 보정된 상태로 저장함으로써, 영상의 수평을 보정 및 정밀 편집하기 위하여 후처리 작업에 소요되는 시간을 획기적으로 단축시킬 수 있고, 아울러 영상 편집을 위한 연산 처리 양을 줄일 있어 시스템 부하를 줄일 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 구면 공간 영상은 카메라(3)의 자세에 따라 원본 영상 내의 수평이 기울어질 수 있고, 이렇게 기울어진 경우에는 영상 속의 수평이 재생을 위한 편집 영상에서 수평으로 편집 되어야 한다. 이는 도 6을 참조하여 설명한다. 도 6은 구면 공간 영상에서 수평이 기울어진 원본 영상과 이 원본 영상이 편집된 예를 보인 도면 대용 사진이다.
도 6의 (a)는 촬영 원본 영상을 구면 공간 영상으로 편집한 것이고, 수평은 보정되지 않은 예이다.
도 6의 (b)는 구면 공간 영상을 재생하는 예를 보인 것으로서 특수 안경을 통하여 구면 공간 영상의 일부를 재생하고, 특수 안경 착용자가 시선을 돌리거나 고개를 올리거나 숙이는 등의 동작을 취하면 그러한 동작의 변위는 특수 안경에서 검출하여 재생되는 영상에서 시선을 돌리는 방향의 영상이 보일 수 있다.
도 6의 (c)는 편집된 영상에서 수평이 보정되지 않은 예를 보인 것으로써, 지평선이 오른쪽으로 기울어진 것처럼 보일 수 있다. 그러나 특수 안경 착용자는 실제로 곧은 자세로 서있을 수 있다. 즉, 특수 안경 착용자는 눈에 보이는 시각 정보와 자신의 신체에서 느끼는 수평 감각에 따라 기울어짐 차이를 느낄 수 있고, 이러한 기울어짐 차이는 현기증 등의 어지럼증을 유발할 수 있다.
도 6의 (d)는 수평을 보정한 편집 영상의 예를 보인 것이다. 즉, 촬영된 원본 구면 공간 영상에서 지평선 또는 수평선이 수평으로 보이도록 보정한 예이다. 이와 같이 수평이 보정되어 편집된 구면 공간 영상은 재생될 때에 어색함이 없을 수 있고, 어지러움 증상을 해소할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 드론을 이용한 구면 공간 영상 촬영할 때의 수평 보정 방법의 실시예를 도 7을 참조하여 설명한다. 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 드론을 이용한 구면 공간 영상 촬영할 때의 수평 보정 방법에서 기울기 자세를 추정하는 일례를 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 실시예에 따른 드론을 이용한 구면 공간 영상 촬영할 때의 수평 보정 방법에서, 상기 제3 단계는, 상기 드론의 비행에 따른 비행 자세 데이터와 상기 반구면 공간 영상 데이터를 수신할 때에 수신하는 시간차를 보정할 수 있다.
상기 지상 처리 시스템에서 상기 드론의 비행에 따른 비행 자세 데이터와 상기 반구면 공간 영상 데이터를 실시간으로 수신한다.
상기 비행 자세 데이터의 제1 수신 시점과 상기 반구면 공간 영상 데이터의 제2 수신 시점 간의 시간 차이가 발생한다.
좀 더 상세하게는 도 7에 나타낸 바와 같이, 비행 자세 데이터는 제1커브(C1)처럼 먼저 수신되고, 이후 물리적인 시간이 지연된 후에 반구면 공간 영상 데이터는 제2커브(C2)처럼 나중에 수신된다. 상기 제1커브(C1)와 상기 제2커브(C2)는 대략 0.2초 내지 2초의 시간 차이를 갖고 수신될 수 있다.
즉, 비행 자세 데이터를 분석하면 드론이 어떤 자세로 변화되는지 예측할 수 있고, 반구면 공간 영상 데이터에서 특징점이 어떻게 변화되면서 촬영될 것인지 알 수 있다. 상기 특징점은 지형지물에서 파악할 수 있는 특징으로써, 예를 들면 바다, 호수, 평야 등에서 파악할 수 있는 수평선, 지평선 등일 수 있다.
따라서 본 발명의 실시예에 따른 드론을 이용한 구면 공간 영상 촬영할 때의 수평 보정 방법은, 상기 비행 자세 데이터 중에서 상기 드론의 기울기 변화 데이터를 바탕으로 상기 반구면 공간 영상에서 가상 카메라의 각도를 조절하여 상기 반구면 공간 영상을 실시간으로 수평을 보정할 수 있다.
한편, 수평 보정은 도 7에 나타낸 바와 같이 구형 모델에 축을 형성하고, 그 축을 기준으로 3차원 광학 흐름(Optic flow)을 정의할 수 있으며, 2차원 평면에 상기 3차원 광학 흐름을 펼쳐서 표시하는 과정으로 이해할 수 있다. 이때 구형 모델의 축을 회전시키면 가상 카메라의 시선 방향을 이동시킬 수 있고, 이러한 일련의 과정은 컴퓨터의 영상 편집 프로그램에 의하여 구현될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 드론을 이용한 구면 공간 영상 촬영할 때의 수평 보정 방법의 다른 실시예를 도 8을 참조하여 설명한다. 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 드론을 이용한 구면 공간 영상 촬영할 때의 수평 보정 방법에서 기울기 자세를 추정하는 다른 예를 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 실시예에 따른 드론을 이용한 구면 공간 영상 촬영할 때의 수평 보정 방법은, 상기 반구면 공간 영상에서 수평선 또는 지평선을 수색할 수 있다. 상기 수평선 또는 지평선이 인지되면 상기 수평선 또는 상기 지평선을 수평 기준으로 설정하고, 상기 드론의 기울기를 연산할 수 있다.
상기 드론의 기울기가 연산 되면 드론의 기울기에 대응한 값만큼 상기 가상 카메라의 각도를 조절할 수 있고, 이러한 일련의 과정은 드론으로부터 반구면 공간 영상을 수신하여 지상 처리 시스템에 저장하는 동안에 실시간으로 이루어질 수 있다. 즉, 본 발명의 실시예에 따른 드론을 이용한 구면 공간 영상 촬영할 때의 수평 보정 방법은, 상기 반구면 공간 영상을 실시간으로 수평을 보정할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 드론을 이용한 구면 공간 영상 촬영할 때의 수평 보정 방법의 또 다른 실시예를 도 9를 참조하여 설명한다. 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 드론을 이용한 구면 공간 영상 촬영할 때의 수평 보정 방법에서 기울기 자세를 추정하는 또 다른 예를 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 실시예에 따른 드론을 이용한 구면 공간 영상 촬영할 때의 수평 보정 방법은, GPS 정보를 바탕으로 주변 지형지물에 바다, 호수, 강, 평야 중에 어느 하나 이상이 존재하는지 여부를 판단할 수 있다.
반구면 공간 영상 속에서, 상기 바다, 호수, 강, 평야 중에 어느 하나 이상이 존재하면, 상기 반구면 공간 영상에서 상기 바다, 호수, 강, 평야 중에 어느 하나를 수평선 또는 지평선으로 간주할 수 있다.
즉, 본 발명의 실시예에 따른 드론을 이용한 구면 공간 영상 촬영할 때의 수평 보정 방법은, 상기 바다, 호수, 강, 평야 중에 어느 하나를 기준으로 수평을 보정하는 것이고, 이러한 일련의 과정은 드론으로부터 반구면 공간 영상을 수신하여 지상 처리 시스템에 저장하는 동안에 실시간으로 이루어질 수 있다. 즉, 본 발명의 실시예에 따른 드론을 이용한 구면 공간 영상 촬영할 때의 수평 보정 방법은, 상기 반구면 공간 영상을 실시간으로 수평을 보정할 수 있다.
다른 한편으로, 본 발명의 실시예에 따른 드론을 이용한 구면 공간 영상 촬영할 때의 수평 보정 방법은, 반복적인 반구면 공간 영상의 촬영을 통하여 빅데이터를 확보하고, 상기 빅데이터에서 절대적 수평 특징을 인공지능으로 학습할 수 있다.
상기 인공지능에 의하여 절대적 수평 특징을 가상의 수평을 수평 기준으로 설정할 수 있고, 상기 수평 기준을 바탕으로 상기 드론의 기울기를 연산할 수 있다.
상기 드론의 기울기가 연산 되면 드론의 기울기에 대응한 값만큼 상기 가상 카메라의 각도를 조절할 수 있고, 이러한 일련의 과정은 드론으로부터 반구면 공간 영상을 수신하여 지상 처리 시스템에 저장하는 동안에 실시간으로 이루어질 수 있다. 즉, 본 발명의 실시예에 따른 드론을 이용한 구면 공간 영상 촬영할 때의 수평 보정 방법은, 상기 반구면 공간 영상을 실시간으로 수평을 보정할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 드론을 이용한 구면 공간 영상 촬영할 때의 수평 보정 방법의 또 다른 실시예를 도 10을 참조하여 설명한다. 도 10은 본 발명의 실시예에 따른 드론을 이용한 구면 공간 영상 촬영할 때의 수평 보정 방법에서 기울기 자세를 추정하는 또 다른 예를 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 실시예에 따른 드론을 이용한 구면 공간 영상 촬영할 때의 수평 보정 방법은, 태양이 상기 반구면 공간 영상에 촬영된 경우에, 상기 태양의 위치와 상기 드론의 GPS 좌표와 상기 드론의 방위 정보를 바탕으로 수평 기준을 설정할 수 있다.
상기 수평 기준으로 설정할 수 있고, 상기 수평 기준을 바탕으로 상기 드론의 기울기를 연산할 수 있다.
도 10의 (a)에는 반구면 공간 영상에 태양(P1)이 촬영된 것을 알 수 있다. 도 10의 (b)는 2차원 평면 형태의 영상을 구면 가상공간으로 변환한 예를 보인 것이다. 상기 태양(P1)은 구면 가상공간에서 특정 위치(P2)에 배열될 수 있다.
그리고 앞서 설명한 바와 같이, 지상 처리 시스템은, 드론으로부터 비행 자세 데이터를 수신하고, 그 비행 자세 데이터에는 GPS 좌표 및 드론의 방위 정보를 포함하고 있으므로, 구면 공간 영상에서 수평선을 바라볼 때에 상기 태양(P1) 또는 상기 특정 위치(P2)가 어느 위치(P3)에 존재하여야 하는지를 계산할 수 있다. 즉, 태양(P1)이 구면 공간 영상에서 어느 위치에 존재하여야 하는지 위도와 경도를 알 수 있으므로, 어느 정도의 기울기로 기울어져 있는 지를 연산할 수 있다.
상기 드론의 기울기가 연산 되면 드론의 기울기에 대응한 값만큼 상기 가상 카메라의 각도를 조절할 수 있고, 이러한 일련의 과정은 드론으로부터 반구면 공간 영상을 수신하여 지상 처리 시스템에 저장하는 동안에 실시간으로 이루어질 수 있다. 즉, 본 발명의 실시예에 따른 드론을 이용한 구면 공간 영상 촬영할 때의 수평 보정 방법은, 상기 반구면 공간 영상을 실시간으로 수평을 보정할 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 후술하는 청구범위에 의하여 나타내어지며, 청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
본 발명의 실시예에 따른 드론을 이용한 구면 공간 영상 촬영할 때의 수평 보정 방법은, 드론으로부터 반구면 공간 영상을 수신하여 지상 처리 시스템에 저장하는 동안에 실시간으로 수평 보정하는 데에 이용할 수 있다.
1: 드론
2: 짐벌 장치
3: 카메라
2: 짐벌 장치
3: 카메라
Claims (6)
- 드론이 이륙하여 비행하는 제1단계;
상기 드론에 장착된 실제 카메라에 의하여 반구면 공간 영상을 촬영하는 제2단계; 및
지상 처리 시스템에서 상기 드론으로부터 상기 반구면 공간 영상을 수신하여 저장할 때 상기 반구면 공간 영상을 실시간으로 수평을 보정하고, 구면 공간 영상으로 구성 편집하며, 상기 구면 공간 영상에 가상 카메라를 배치하여 입체 영상을 저장하는 제3단계;를 포함하고,
상기 제3단계는, 상기 드론이 이륙하는 직후에 상기 드론의 자세를 수평 자세로 간주하고, 상기 드론이 비행할 때 상기 드론의 기울기 각도를 상기 수평 자세와 실시간으로 비교하며, 상기 드론의 기울기 각도와 상기 드론의 기울기 방향을 바탕으로 상기 기울기 각도만큼 상기 기울기 방향의 반대방향으로 상기 가상 카메라의 각도를 조절하는 것
을 포함하고
상기 제3단계는,
상기 반구면 공간 영상에서 수평선 또는 지평선을 수색하고, 상기 수평선 또는 지평선이 인지되면 상기 수평선 또는 상기 지평선을 수평 기준으로 설정하고, 상기 드론의 기울기를 연산하여 상기 가상 카메라의 각도를 조절하여 상기 반구면 공간 영상을 실시간으로 수평을 보정하는 것
을 포함하는 드론을 이용한 구면 공간 영상 촬영할 때의 수평 보정 방법.
- 제1항에 있어서,
상기 제3 단계는,
상기 지상 처리 시스템에서 상기 드론의 비행에 따른 비행 자세 데이터와 상기 반구면 공간 영상 데이터를 실시간으로 수신하고,
상기 비행 자세 데이터의 제1 수신 시점과 상기 반구면 공간 영상 데이터의 제2 수신 시점 간의 시간 차이를 이용하여
상기 비행 자세 데이터 중에서 상기 드론의 기울기 변화 데이터를 바탕으로 상기 반구면 공간 영상에서 가상 카메라의 각도를 조절하여 상기 반구면 공간 영상을 실시간으로 수평을 보정하는 것
을 포함하는 드론을 이용한 구면 공간 영상 촬영할 때의 수평 보정 방법.
- 삭제
- 제1항에 있어서,
GPS 정보를 바탕으로 주변 지형지물에 바다, 호수, 강, 평야 중에 어느 하나 이상이 존재하는지 여부를 판단하고, 상기 바다, 호수, 강, 평야 중에 어느 하나 이상이 존재하면 상기 반구면 공간 영상에서 상기 바다, 호수, 강, 평야 중에 어느 하나를 수평선 또는 지평선으로 간주하는 것
을 포함하는 드론을 이용한 구면 공간 영상 촬영할 때의 수평 보정 방법.
- 제1항에 있어서,
반복적인 반구면 공간 영상의 촬영을 통하여 빅데이터를 확보하고, 상기 빅데이터에서 절대적 수평 특징을 인공지능으로 학습하며, 상기 인공지능에 의하여 절대적 수평 특징을 가상의 수평을 수평 기준으로 설정하고, 상기 드론의 기울기를 연산하여 상기 가상 카메라의 각도를 조절하는 것
을 포함하는 드론을 이용한 구면 공간 영상 촬영할 때의 수평 보정 방법.
- 제1항에 있어서,
상기 제3단계는,
태양이 상기 반구면 공간 영상에 촬영된 경우에, 상기 태양의 위치와 상기 드론의 GPS 좌표와 상기 드론의 방위 정보를 바탕으로 수평 기준을 설정하고, 상기 드론의 기울기를 연산하여 상기 가상 카메라의 각도를 조절하는 것
을 포함하는 드론을 이용한 구면 공간 영상 촬영할 때의 수평 보정 방법.
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