KR102159695B1 - 인터리브드 sar 영상을 복원하는 장치 및 방법 - Google Patents

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최성희
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Abstract

본 발명은 인터리브드 SAR 복원영상을 생성하는 방법 및 장치를 제공한다.
본 발명에서는 레이더가 SAR 모드가 아닌 타 모드로 운용된 시간 정보 및 복수의 부분 영역들의 위상성분 변화 정보에 기초하여, 복수의 부분 영역들 각각에 대응하는 복수의 중간 복원영상들을 생성할 수 있다. 본 발명에서는 복수의 중간 복원영상들을 합성함으로써 인터리브드 SAR 복원영상을 생성할 수 있다.

Description

인터리브드 SAR 영상을 복원하는 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR RECONSTRUCTING INTERLEAVED SYNTHETIC APERTURE RADAR IMAGE}
본 개시는 인터리브드 SAR 영상을 복원하는 장치 및 방법을 제공한다.
기상 및 일조조건에 관계없이 지표면의 영상을 획득하는 SAR(Synthetic Aperture Radar) 기술이 전투기에서 주요운용모드로 사용되고 있다. 또한 기계식 빔 조향 시스템에서 진일보된 전자식 빔 조향 시스템을 전투기에 탑재함으로써 레이다의 탐지/추적기능이 획기적으로 개선되었다.
전자식 빔 조향 시스템의 장점에도 불구하고 전투기에서 사용되는 일반적인 SAR 모드 운용은 해당임무 기간 중 타 모드의 운용을 제한하는 한계점이 존재하고 있다. 즉, SAR 모드 운용은 단독으로만 수행하여 전자식 빔 조향 시스템의 이점을 발휘하지 못하는 현실이다. 이는 SAR 모드 특성상 운용 중 수집된 신호가 연속적인 위상특성을 보유하여야 정상적인 SAR 신호처리가 가능하기 때문이다.
따라서 효율적인 AESA(Active Electronically Scanned Array) 시스템 활용을 위한 인터리브드(interleaved) SAR 기술의 필요성이 증대되고 있다. 이를 위해 다양한 신호처리 기법들이 제한되고 있지만, 대부분 다중 불연속 구간에 대한 사용이 불가능하거나, 성능저하가 심한 단점이 존재한다.
한국 등록 특허: KR 10-1989547 B1 (공고일: 2019.06.14)
한국 등록 특허: KR 10-1733039 B1 (공고일: 2017.05.08)
인터리브드 SAR 영상을 복원하는 장치 및 방법을 제공하는데 있다. 또한, 상기 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공하는 데 있다. 해결하려는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제들로 한정되지 않으며, 또 다른 기술적 과제들이 존재할 수 있다.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본 개시의 제1 측면은, 인터리브드 SAR(interleaved Synthetic Aperture Radar) 복원영상을 생성하는 방법에 있어서, 레이더로부터 제1 부분 영역 내지 제n 부분 영역(n은 자연수)을 포함하는 탐지 영역을 탐지하는 인터리브드 SAR 원시 신호를 수신하는 단계; 상기 인터리브드 SAR 원시 신호로부터 상기 제1 부분 영역 내지 상기 제n 부분 영역에 대한 위상성분 변화 정보를 획득하는 단계; 상기 레이더가 SAR 모드가 아닌 타 모드로 운용된 시간 정보 및 제m 부분 영역(1≤m≤n, m은 자연수)의 위상성분 변화 정보에 기초하여, 상기 제m 부분 영역의 위상성분이 보정된 제m 중간 복원영상을 생성하는 단계; 및 상기 제1 부분 영역 내지 상기 제n 부분 영역의 위상성분 각각이 보정된, 제1 중간 복원영상 내지 제n 중간 복원영상을 합성함으로써 인터리브드 SAR 복원영상을 생성하는 단계;를 포함하는, 방법을 제공할 수 있다.
또한, 상기 인터리브드 SAR 복원영상을 생성하는 단계는, 상기 제1 중간 복원영상 내지 상기 제n 중간 복원영상 각각에서, 위상성분이 보정된 제1 부분 영역 내지 제n 부분 영역을 추출하는 단계; 및 상기 추출된 제1 부분 영역 내지 제n 부분 영역을 합성함으로써 상기 인터리브드 SAR 복원영상을 생성하는 단계;를 포함하는, 방법을 제공할 수 있다.
또한, 상기 제1 중간 복원영상 내지 제n 중간 복원영상은 상기 탐지 영역에 대한 복원영상인 것인, 방법을 제공할 수 있다.
또한, 상기 제1 부분 영역 내지 상기 제n 부분 영역 각각의 위상성분 변화 정보는 서로 상이한 것인, 방법을 제공할 수 있다.
또한, 상기 제m 중간 복원영상을 생성하는 단계는, 기 저장된 상기 제m 부분 영역에 대한 연속 위상성분 변화 정보 및 상기 레이더가 SAR 모드가 아닌 타 모드로 운용된 시간 정보를 이용하여, 상기 제m 부분 영역에 대한 기준 위상성분 그래프를 산출하는 단계; 상기 레이더로부터 수신한 상기 제m 부분 영역에 대한 불연속 위상성분 변화 정보를 이용하여 비교대상 위상성분 그래프를 산출하는 단계; 상기 기준 위상성분 그래프 및 상기 비교대상 위상성분 그래프를 이용하여 연산을 수행함으로써 상기 제m 부분 영역에 대한 위상성분 보정 값을 산출하는 단계; 및 상기 비교대상 위상성분 그래프에 상기 위상성분 보정 값을 적용함으로써, 상기 제m 중간 복원영상을 생성하는 단계;를 포함하는, 방법을 제공할 수 있다.
본 개시의 제2 측면은, 인터리브드 SAR 영상을 복원하는 장치에 있어서, 적어도 하나의 프로그램이 저장된 메모리; 및 상기 적어도 하나의 프로그램을 실행하는 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는, 제1 부분 영역 내지 제n 부분 영역을 포함하는 탐지 영역을 탐지하는 인터리브드 SAR 원시 신호를 수신하고, 상기 인터리브드 SAR 원시 신호로부터 상기 제1 부분 영역 내지 상기 제n 부분 영역에 대한 위상성분 변화 정보를 획득하고, 상기 레이더가 SAR 모드가 아닌 타 모드로 운용된 시간 정보 및 제m 부분 영역의 위상성분 변화 정보에 기초하여, 상기 제m 부분 영역의 위상성분이 보정된 제m 중간 복원영상을 생성하며, 상기 제1 부분 영역 내지 상기 제n 부분 영역의 위상성분 각각이 보정된, 제1 중간 복원영상 내지 제n 중간 복원영상을 합성함으로써 인터리브드 SAR 복원영상을 생성하는 것인, 장치를 제공할 수 있다.
또한, 상기 프로세서는, 상기 제1 중간 복원영상 내지 상기 제n 중간 복원영상 각각에서, 위상성분이 보정된 제1 부분 영역 내지 제n 부분 영역을 추출하고, 상기 추출된 제1 부분 영역 내지 제n 부분 영역을 합성함으로써 상기 인터리브드 SAR 복원영상을 생성하는 것인, 장치를 제공할 수 있다.
또한, 상기 제1 중간 복원영상 내지 제n 중간 복원영상은 상기 탐지 영역에 대한 복원영상인 것인, 장치를 제공할 수 있다.
또한, 상기 제1 부분 영역 내지 상기 제n 부분 영역 각각의 위상성분 변화 정보는 서로 상이한 것인, 장치를 제공할 수 있다.
또한, 레이더로부터 상기 인터리브드 신호를 수신하는 통신부; 및 상기 제1 부분 영역 내지 상기 제n 부분 영역에 대한 연속 위상성분 변화 정보가 저장된 메모리;를 더 포함하는, 장치를 제공할 수 있다.
또한, 상기 프로세서는, 상기 메모리에 저장된 상기 제m 부분 영역에 대한 연속 위상성분 변화 정보 및 상기 레이더가 SAR 모드가 아닌 타 모드로 운용된 시간 정보를 이용하여, 상기 제m 부분 영역에 대한 기준 위상성분 그래프를 산출하고, 상기 통신부에서 수신한 상기 제m 부분 영역에 대한 불연속 위상성분 변화 정보를 이용하여 비교대상 위상성분 그래프를 산출하고, 상기 기준 위상성분 그래프 및 상기 비교대상 위상성분 그래프를 이용하여 연산을 수행함으로써 상기 제m 부분 영역에 대한 위상성분 보정 값을 산출하며, 상기 비교대상 위상성분 그래프에 상기 위상성분 보정 값을 적용함으로써, 상기 제m 중간 복원영상을 생성하는 것인, 장치를 제공할 수 있다.
본 개시의 제 3 측면은, 제 1 측면의 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공할 수 있다.
전술한 본 개시의 과제 해결 수단에 의하면, 불연속으로 수신한 인터리브드 신호에 대해 부분 영역 별 위상성분 보정을 수행함으로써 성능저하가 없는 인터리브드 SAR 복원영상을 생성할 수 있다.
또한, 전술한 본 개시의 과제 해결 수단에 의하면, 전자식 빔 조향을 하는 AESA 레이다의 SAR 운용 시 타 모드의 운용을 병행하더라도, 강건한 복원성능을 갖는 인터리브드 SAR 복원영상을 생성할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 비행체에서 탐지 영역을 탐지하는 예시를 보여주는 도면이다.
도 2a는 일 실시예에 따른 복수의 부분 영역들을 포함하는 탐지 영역을 설명하기 위한 도면이다.
도 2b는 일 실시예에 따른 부분 영역 별 위상성분 변화를 설명하기 위한 도면이다.
도 3a 내지 도 3b는 일 실시예에 따른 인터리브드 SAR 모드 운용을 수행하는 예시를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 일 실시예에 따른 인터리브드 SAR 복원영상을 생성하기 위해 위상성분을 보정하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 인터리브드 SAR 복원영상을 생성하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 6는 일 실시예에 따른 인터리브드 SAR 영상을 복원하는 장치의 하드웨어 구성을 도시한 블록도이다.
본 명세서에서 다양한 곳에 등장하는 "일부 실시예에서" 또는 "일 실시예에서" 등의 어구는 반드시 모두 동일한 실시예를 가리키는 것은 아니다.
본 개시의 일부 실시예는 기능적인 블록 구성들 및 다양한 처리 단계들로 나타내어질 수 있다. 이러한 기능 블록들의 일부 또는 전부는, 특정 기능들을 실행하는 다양한 개수의 하드웨어 및/또는 소프트웨어 구성들로 구현될 수 있다. 예를 들어, 본 개시의 기능 블록들은 하나 이상의 마이크로프로세서들에 의해 구현되거나, 소정의 기능을 위한 회로 구성들에 의해 구현될 수 있다. 또한, 예를 들어, 본 개시의 기능 블록들은 다양한 프로그래밍 또는 스크립팅 언어로 구현될 수 있다. 기능 블록들은 하나 이상의 프로세서들에서 실행되는 알고리즘으로 구현될 수 있다. 또한, 본 개시는 전자적인 환경 설정, 신호 처리, 및/또는 데이터 처리 등을 위하여 종래 기술을 채용할 수 있다. “매커니즘”, “요소”, “수단” 및 “구성”등과 같은 용어는 넓게 사용될 수 있으며, 기계적이고 물리적인 구성들로서 한정되는 것은 아니다. 또한, 명세서에 기재된 "??부", "??모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
또한, 도면에 도시된 구성 요소들 간의 연결 선 또는 연결 부재들은 기능적인 연결 및/또는 물리적 또는 회로적 연결들을 예시적으로 나타낸 것일 뿐이다. 실제 장치에서는 대체 가능하거나 추가된 다양한 기능적인 연결, 물리적인 연결, 또는 회로 연결들에 의해 구성 요소들 간의 연결이 나타내어질 수 있다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다.
도 1은 일 실시예에 따른 비행체에서 탐지 영역을 탐지하는 예시를 보여주는 도면이다.
비행체(110)는 제1 지점(111)부터 제2 지점(112)까지 이동하는 동안, 비행체(110)에 탑재된 레이더(radar)를 이용하여 탐지 영역(120)을 탐지할 수 있다. 제1 지점(111)부터 제2 지점(112)은 비행체(110)의 비행 거리로서, 합성 길이 SAL(synthetic aperture length)로 지칭될 수 있다.
SAR 영상 복원 장치(미도시)는 레이더에서 탐지 영역(120)을 탐지한 신호를 수신하여, 탐지 영역(120)에 대한 SAR(Synthetic Aperture Radar) 영상을 생성할 수 있다. SAR 영상 복원 장치(미도시)는 비행체(110)에 탑재되어 있거나, 비행체(110)와 독립된 공간(예를 들어, 지상)에 존재할 수도 있다.
탐지 영역(120)을 탐지하기 위한 신호는 첩(chirp) 신호일 수 있다. 첩 신호는 시간에 따라 주파수가 일정하게 변하는 시간-주파수 특성을 갖는 신호를 나타낼 수 있다. 또한, SAR 영상 복원 장치(미도시)는 탐지 영역(120)을 탐지하기 위해, 동위상(In-Phase) 채널 및 반대위상(Quadrature-Phase) 채널인 I/Q 두 채널로 신호를 수신할 수 있다.
SAR 영상 복원 장치(미도시)는, 레이더에서 탐지 영역(120)을 탐지한 신호에 SAR 영상 생성 알고리즘을 적용함으로써 SAR 영상을 생성할 수 있다.
일 실시예에서 SAR 영상 생성 알고리즘으로 PFA(Polar Format Algorithm) 기법이 적용될 수 있다. PFA 기법은 평면파 근사화(planewave approxiamtion)에 기반한 알고리즘으로, 평면파 근사화를 적용하여 수신 신호의 스펙트럼을 극 좌표 형태로 모델링하여 SAR 영상을 생성하는 기법이다.
또한, SAR 영상 생성 알고리즘으로 1차원 스펙트럼 보간(one-dimensional spectrum interpolation)을 수행하는 RMA(Range Migration Algorithm) 기법이 적용될 수 있다. RMA 기법은 표적으로부터 반사된 반사 신호의 2차원 푸리에 변환을 수행하고, 2차원 정합 필터링(matched filtering)을 수행하며, 다운레인지(downrange) 주파수에서의 1차원 스펙트럼 보간을 수행하고, 2 차원 푸리에 역변환(inverse FT)을 수행하여 SAR 영상을 생성하는 기법이다.
그러나, SAR 영상 생성 알고리즘은 상술한 예로 제한되지 않는다.
도 1을 참조하면, SAR 영상의 해상도
Figure 112019109027418-pat00001
는 아래의 수학식 1과 같이 나타낼 수 있다. 수학식 1에서
Figure 112019109027418-pat00002
는 합성각도(SAA : Synthetic Aperture Angle)를 의미하고,
Figure 112019109027418-pat00003
는 파장을 의미한다.
Figure 112019109027418-pat00004
또한, 합성 길이 SAL(L) 및 합성 시간(
Figure 112019109027418-pat00005
)는 각각 아래의 수학식 2 및 수학식 3과 같이 나타낼 수 있다. 수학식 2 및 수학식 3에서
Figure 112019109027418-pat00006
는 비행체의 SAL중심점부터 영상중심점까지의 거리를 의미하고,
Figure 112019109027418-pat00007
는 비행체의 SAL중심점에서 진행방향과 영상중심점간의 각도인 스퀸트 각도를 의미하고,
Figure 112019109027418-pat00008
는 비행체 속도를 의미한다.
Figure 112019109027418-pat00009
Figure 112019109027418-pat00010
도 2a는 일 실시예에 따른 복수의 부분 영역들을 포함하는 탐지 영역을 설명하기 위한 도면이다.
도 2a를 참조하면, 탐지 영역(210)은 거리 및 방위 방향으로 펼쳐진 영역을 나타낼 수 있으며, 탐지 영역(210)은 복수의 부분 영역들을 포함할 수 있다.
탐지 영역(210)에는 표적이 존재할 수 있고, 표적은 넓은 레이더 단면적(Radar Cross Section, RCS)을 갖는 해상의 큰 배, 지상의 큰 건물, 공중의 비행체를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
도 2a의 탐지 영역(210)을 참조하면, 탐지 영역(210)은 9개의 부분 영역들로 구분될 수 있다. 그러나, 탐지 영역(210)을 부분 영역들로 구분하는 방식은 도 2에 도시된 것으로 한정되지 않는다.
도 2b는 일 실시예에 따른 부분 영역 별 위상성분 변화를 설명하기 위한 도면이다.
도 2b의 그래프(220)를 참조하면, 탐지 영역(210) 내 복수의 부분 영역들에 대한, 비행 거리(SAL)에 따른 위상성분 변화는 상이할 수 있다. 일 실시예에서, 비행 거리(SAL) 따라 각 부분 영역 별 위상성분 변화는 일정한 추세를 가질 수 있다. 예를 들어, 도 2b의 그래프(220)는, 도 2a의 제5 부분영역이 기준인 경우의, 제1 부분영역 내지 제9 부분영역에 대한 위상성분 변화를 나타낼 수 있다.
도 2b의 그래프(220)는 아래의 수학식 4에 의해 산출될 수 있다. 수학식 4에서 n은 Slowtime, t는 Fasttime,
Figure 112019109027418-pat00011
는 Baseband 수신신호,
Figure 112019109027418-pat00012
는 탐지 영역의 RCS,
Figure 112019109027418-pat00013
는 비행체와 탐지 영역 간의 거리,
Figure 112019109027418-pat00014
는 Pulsewidth,
Figure 112019109027418-pat00015
는 Chirp Rate,
Figure 112019109027418-pat00016
는 중심주파수 및
Figure 112019109027418-pat00017
는 비행체와 SAR 영상 중심 간의 거리를 의미합니다
Figure 112019109027418-pat00018
Figure 112019109027418-pat00019
한편, 비행체가 탐지할 탐지 영역(210)이 미리 정해져 있고 탐지 영역(210)이 복수의 부분 영역들로 구분되어 있는 경우, SAR 영상 복원 장치(미도시)에는 비행 거리(SAL)에 따른 부분 영역 별 위상성분 변화에 대한 정보가 저장되어 있을 수 있다.
도 3a 내지 도 3b는 일 실시예에 따른 인터리브드 SAR 모드 운용을 수행하는 예시를 설명하기 위한 도면이다.
비행체(310)는 제1 지점(311)부터 제2 지점(312)까지 이동하는 동안, 비행체(310)에 탑재된 레이더를 이용하여 탐지 영역(320)을 탐지할 수 있다.
도 1과 도 3a를 비교하면, 도 1에서는 비행체(110)가 제1 지점(111)부터 제2 지점(112)까지 이동하는 동안 레이더가 SAR 모드로만 운용되어, SAR 영상 복원 장치(미도시)는 탐지 영역(120)에 대한 연속 신호를 수신할 수 있다. 반면, 도 3a에서는 비행체(310)가 제1 지점(311)부터 제2 지점(312)까지 이동하는 동안 레이더가 중간중간 SAR 모드가 아닌 타 모드로 운용됨으로써, SAR 영상 복원 장치(미도시)는 탐지 영역(320)에 대한 인터리브드 신호를 수신하게 된다.
구체적으로, 비행체(310)의 레이더는 L1, L2, L3 및 L4 구간에서는 SAR 모드로 운용되나, 나머지 구간에서는 타 모드로 운용됨으로써, SAR 영상 복원 장치(미도시)는 L1, L2, L3 및 L4 구간에서만 탐지 영역(320)에 대한 신호(즉, 인터리브드 신호)를 수신할 수 있다.
SAR 영상 복원 장치(미도시)는 인터리브드 SAR 원시 신호를 수신할 수 있다. 이하에서 설명할 SAR 영상 복원 방법을 통해, SAR 영상 복원 장치(미도시)는 인터리브드 SAR 원시 신호의 위상성분을 보정함으로써 인터리브드 SAR 복원영상을 생성할 수 있다.
한편, 도 3b는 인터리브드 SAR 복원영상에 대한 합성 길이(
Figure 112019109027418-pat00020
), 합성 각(
Figure 112019109027418-pat00021
) 및 해상도(
Figure 112019109027418-pat00022
)를 도시한다.
합성 길이(
Figure 112019109027418-pat00023
) 및 합성 각(
Figure 112019109027418-pat00024
)은 각각 아래의 수학식 5 및 수학식 6과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112019109027418-pat00025
Figure 112019109027418-pat00026
또한, 인터리브드 SAR 복원영상의 해상도
Figure 112019109027418-pat00027
는 아래의 수학식 7과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112019109027418-pat00028
도 4는 일 실시예에 따른 인터리브드 SAR 복원영상을 생성하기 위해 위상성분을 보정하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
SAR 영상 복원 장치는 제1 부분 영역 내지 제n 부분 영역(n은 자연수)을 포함하는 탐지 영역을 탐지하는 인터리브드 신호를 수신할 수 있다. SAR 영상 복원 장치는 인터리브드 SAR 원시 신호를 수신할 수 있다. 또한, SAR 영상 복원 장치는 인터리브드 SAR 원시 신호로부터 제1 부분 영역 내지 제n 부분 영역에 대한 위상성분 변화 정보를 획득할 수 있다.
SAR 영상 복원 장치는 인터리브드 SAR 원시 신호에 대해 제1 부분 영역의 위상성분을 보정하여 제1 중간 복원영상을 생성할 수 있다. 마찬가지 방식으로 SAR 영상 복원 장치는 제2 부분 영역 내지 제n 부분 영역의 위상성분을 보정하여, 제2 중간 복원영상 내지 제n 중간 복원영상을 생성할 수 있다. 즉, 제m 중간 복원영상(1≤m≤n, m은 자연수)은 제m 부분 영역에 대한 위상성분만이 보정되었고, 탐지 영역의 나머지 부분 영역에 대한 위상성분은 보정되지 않은 중간 결과물이다.
이하에서는 제m 중간 복원영상을 생성하기 위해 제m 부분 영역의 위상성분을 보정하는 방법에 대해 설명하기로 한다.
레이더가 SAR 모드 외 타 모드로 운용됨으로써, SAR 영상 복원 장치는 레이더로부터 탐지 영역에 대한 연속 신호를 수신하지 못하고, 불연속적인 인터리브드 신호를 수신하게 된다. 즉, SAR 영상 복원 장치에서 레이더로부터 수신한 신호는 인터리브드 SAR 원시 신호다.
제1 그래프(411)는 인터리브드 SAR 원시 신호로부터 획득한 제m 부분 영역에 대한 위상성분 변화 정보를 나타낸다. 인터리브드 SAR 원시 신호는 불연속적인 신호인 바, 제1 그래프(411)에 도시되는 바와 같이 위상(phase)성분이 불연속적으로 변화한다. 제1 그래프(411)는 비교대상 위상성분 그래프로 지칭될 수 있다.
제2 그래프(420)는 인터리브드 SAR 원시 신호에 저장되어 있는 제m 부분 영역에 대한 연속 위상성분 변화 정보를 나타낸다. 제2 그래프(420)의 te (1)~ts(2) 및 te(2)~ts(3) 시간은 레이더가 타 모드로 운용된 시간으로서, 제2 그래프(420)에서 te(1)~ts(2) 및 te (2)~ts(3) 시간에 대응하는 위상성분 변화 정보는 제외된다. 제2 그래프(420)는 기준 위상성분 그래프로 지칭될 수 있다.
SAR 영상 복원 장치는 제1 그래프(411) 및 제2 그래프(420)를 이용하여 연산을 수행함으로써 제m 부분 영역에 대한 위상성분 보정 값(
Figure 112019109027418-pat00029
)을 산출할 수 있다. 제3 그래프(430)는 제m 부분 영역에 대한 위상성분 보정 값을 나타낸다. 제m 부분 영역에 대한 위상성분 보정 값을 산출하는 식은 아래의 수학식 8과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112019109027418-pat00030
SAR 영상 복원 장치는, 제m 부분 영역에 대한 위상성분 변화 정보를 나타내는 제1 그래프(411)에, 제m 부분 영역에 대한 위상성분 보정 값을 나타내는 제3 그래프(430)를 적용함으로써, 제m 중간 복원영상을 생성할 수 있다.
제4 그래프(440)는 제m 중간 복원영상의 제m 부분 영역에 대한 위상성분 변화 정보(
Figure 112019109027418-pat00031
)를 나타낸다.
Figure 112019109027418-pat00032
는 아래의 수학식 9와 같이 나타낼 수 있다. 수학식 9에서
Figure 112019109027418-pat00033
는 제1 그래프(410)을 나타내고,
Figure 112019109027418-pat00034
는 제3 그래프(430)를 나타낸다.
Figure 112019109027418-pat00035
SAR 영상 복원 장치는 상술한 과정을 통해 제1 중간 복원영상 내지 제n 중간 복원영상을 생성할 수 있다. 제1 중간 복원영상 내지 제n 중간 복원영상 각각은 제1 부분 영역 내지 제n 부분 영역에 대한 위상성분만이 보정된 중간 결과물이다.
SAR 영상 복원 장치는 제1 중간 복원영상 내지 제n 중간 복원영상을 합성함으로써, 최종적으로 인터리브드 SAR 복원영상을 생성할 수 있다. 구체적으로, SAR 영상 복원 장치는 제1 중간 복원영상 내지 제n 중간 복원영상 각각에서, 위상성분이 보정된 제1 부분 영역 내지 제n 부분 영역을 추출할 수 있다. SAR 영상 복원 장치는 추출된 제1 부분 영역 내지 제n 부분 영역을 합성함으로써 인터리브드 SAR 복원영상을 생성할 수 있다.
본 개시에 따른 SAR 영상 복원 장치는, 레이더로부터 불연속적인 신호(즉, 인터리브드 신호)를 수신하더라도 부분 영역 각각에 대해 위상성분을 보정함으로써 성능저하고 없는 인터리브드 SAR 복원영상을 생성할 수 있다.
도 5는 인터리브드 SAR 복원영상을 생성하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 5에 도시된 인터리브드 SAR 복원영상을 생성하는 방법은, 앞서 설명된 도면들에서 설명된 실시예들에 관련되므로, 이하 생략된 내용이라 할지라도, 앞서 도면들에서 설명된 내용들은 도 5의 방법에도 적용될 수 있다.
도 5를 참조하면, 단계 510에서 SAR 영상 복원 장치는, 레이더로부터 제1 부분 영역 내지 제n 부분 영역을 포함하는 탐지 영역을 탐지하는 인터리브드 SAR 원시 신호를 수신할 수 있다. 레이더가 SAR 모드 외에도 타 모드로 운용됨에 따라, SAR 영상 복원 장치는 레이더로부터 불연속적인 인터리브드 신호를 수신할 수 있다.
한편, SAR 영상 복원 장치는 이후 PFA 기법, RMA 기법 등을 이용하여, 인터리브드 SAR 원시 신호로부터 탐지 영역에 대한 인터리브드 SAR 영상을 생성할 수 있다.
단계 520에서 SAR 영상 복원 장치는, 인터리브드 SAR 원시 신호로부터 제1 부분 영역 내지 제n 부분 영역에 대한 위상성분 변화 정보를 획득할 수 있다.
인터리브드 SAR 원시 신호로부터 획득된 제1 부분 영역 내지 제n 부분 영역에 대한 위상성분은 불연속적일 수 있다. 제1 부분 영역 내지 제n 부분 영역 각각의 위상성분 변화는 일정한 추세를 가질 수 있다. 제1 부분 영역 내지 제n 부분 영역의 위상성분 변화는 서로 상이할 수 있다.
단계 530에서 SAR 영상 복원 장치는, 레이더가 SAR 모드가 아닌 타 모드로 운용된 시간 정보 및 제m 부분 영역의 위상성분 변화 정보에 기초하여, 제m 부분 영역의 위상성분이 보정된 제m 중간 복원영상을 생성할 수 있다.
제m 중간 복원영상은 탐지 영역 전체에 대한 복원영상일 수 있다.
SAR 영상 복원 장치는 기 저장된 제m 부분 영역에 대한 연속 위상성분 변화 정보 및 레이더가 SAR 모드가 아닌 타 모드로 운용된 시간 정보를 이용하여, 제m 부분 영역에 대한 기준 위상성분 그래프를 산출할 수 있다. 일 실시예에서 SAR 영상 복원 장치는 레이더가 탑재된 비행체로부터 시간 정보를 수신할 수 있다.
SAR 영상 복원 장치는 레이더로부터 수신한 제m 부분 영역에 대한 불연속 위상성분 변화 정보를 이용하여 비교대상 위상성분 그래프를 산출할 수 있다.
SAR 영상 복원 장치는 기준 위상성분 그래프 및 비교대상 위상성분 그래프를 이용하여 연산을 수행함으로써 제m 부분 영역에 대한 위상성분 보정 값을 산출할 수 있다.
SAR 영상 복원 장치는 비교대상 위상성분 그래프에 위상성분 보정 값을 적용함으로써, 제m 중간 복원영상을 생성할 수 있다. 일 실시예에서, SAR 영상 복원 장치는 제m 부분 영역의 위상성분을 보정한 후, 거리보간 및 방위보간을 수행함으로써 제m 중간 복원영상을 생성할 수 있다.
단계 540에서 SAR 영상 복원 장치는, 제1 부분 영역 내지 제n 부분 영역의 위상성분 각각이 보정된, 제1 중간 복원영상 내지 제n 중간 복원영상을 합성함으로써 인터리브드 SAR 복원영상을 생성할 수 있다.
제1 중간 복원영상 내지 제n 중간 복원영상은 탐지 영역 전체에 대한 복원영상일 수 있다.
SAR 영상 복원 장치는 제1 중간 복원영상 내지 제n 중간 복원영상 각각에서, 위상성분이 보정된 제1 부분 영역 내지 제n 부분 영역을 추출할 수 있다. SAR 영상 복원 장치는 추출된 제1 부분 영역 내지 제n 부분 영역을 합성함으로써 인터리브드 SAR 복원영상을 생성할 수 있다.
도 6는 일 실시예에 따른 인터리브드 SAR 영상을 복원하는 장치의 하드웨어 구성을 도시한 블록도이다.
도 6을 참조하면, SAR 영상 복원 장치(600)는 프로세서(610), 통신부(620) 및 메모리(630)를 포함할 수 있다. 도 6의 SAR 영상 복원 장치(600)에는 실시예와 관련된 구성요소들만이 도시되어 있다. 따라서, 도 6에 도시된 구성요소들 외에 다른 범용적인 구성요소들이 더 포함될 수 있음을 당해 기술분야의 통상의 기술자라면 이해할 수 있다.
장치(600)는 PC(personal computer), 서버 디바이스, 모바일 디바이스, 임베디드 디바이스 등의 다양한 종류의 디바이스들로 구현될 수 있다.
프로세서(610)는 도 1 내지 도 5에서 상술한 인터리브드 SAR 복원영상을 생성하기 위한 일련의 프로세스를 제어할 수 있다. 프로세서(610)는 SAR 영상 복원 장치(600)를 제어하기 위한 전반적인 기능들을 제어하는 역할을 한다. 예를 들어, 프로세서(610)는 SAR 영상 복원 장치(600) 내의 메모리(630)에 저장된 프로그램들을 실행함으로써, SAR 영상 복원 장치(600)를 전반적으로 제어한다. 프로세서(610)는 SAR 영상 복원 장치(600) 내에 구비된 CPU(central processing unit), GPU(graphics processing unit), AP(application processor) 등으로 구현될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
통신부(620)는 근거리 통신부, 이동 통신부, 방송 수신부를 포함할 수 있다. 통신부(620)는 레이더로부터 인터리브드 신호를 수신할 수 있다.
메모리(630)는 장치(600) 내에서 처리되는 각종 데이터들을 저장하는 하드웨어로서, 예를 들어, 메모리(630)는 통신부(620)에서 수신한 인터리브드 신호에 대한 데이터가 저장될 수 있다. 또한, 메모리(630)는 탐지 영역에 포함된 복수의 부분 영역들에 대한 위상성분 변화 정보가 저장될 수 있다. 또한, 메모리(630)는 장치(600)에 의해 구동될 애플리케이션들, 드라이버들 등을 저장할 수 있다. 메모리(630)는 DRAM(dynamic random access memory), SRAM(static random access memory) 등과 같은 RAM(random access memory), ROM(read-only memory), EEPROM(electrically erasable programmable read-only memory), CD-ROM, 블루레이 또는 다른 광학 디스크 스토리지, HDD(hard disk drive), SSD(solid state drive), 또는 플래시 메모리를 포함할 수 있다.
본 실시예들은 전자 디바이스에 의해 실행 가능한 명령어 및 데이터를 저장하는 전자 디바이스로 읽을 수 있는 기록매체에 저장된 어플리케이션의 형태로 구현될 수 있다. 상기 명령어는 프로그램 코드의 형태로 저장될 수 있으며, 프로세서에 의해 실행되었을 때, 소정의 프로그램 모듈을 생성하여 소정의 동작을 수행할 수 있다. 또한, 상기 명령어는 프로세서에 의해 실행되었을 때, 개시된 실시예들의 소정의 동작들을 수행할 수 있다.
본 실시예들은 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 모듈과 같은 변조된 데이터 신호의 기타 데이터, 또는 기타 전송 메커니즘을 포함하며, 임의의 정보 전달 매체를 포함한다.
전술한 본 명세서의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 명세서의 내용이 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.
본 실시예의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (12)

  1. 인터리브드 SAR(interleaved Synthetic Aperture Radar) 복원영상을 생성하는 방법에 있어서,
    레이더로부터 제1 부분 영역 내지 제n 부분 영역(n은 자연수)을 포함하는 탐지 영역을 탐지하는 인터리브드 SAR 원시 신호를 수신하는 단계;
    상기 인터리브드 SAR 원시 신호로부터 상기 제1 부분 영역 내지 상기 제n 부분 영역에 대한 위상성분 변화 정보를 획득하는 단계;
    상기 레이더가 SAR 모드가 아닌 타 모드로 운용된 시간 정보 및 제m 부분 영역(1≤m≤n, m은 자연수)의 위상성분 변화 정보에 기초하여, 상기 제m 부분 영역의 위상성분이 보정된 제m 중간 복원영상을 생성하는 단계; 및
    상기 제1 부분 영역 내지 상기 제n 부분 영역의 위상성분 각각이 보정된, 제1 중간 복원영상 내지 제n 중간 복원영상을 합성함으로써 인터리브드 SAR 복원영상을 생성하는 단계;를 포함하고,
    상기 제m 중간 복원영상을 생성하는 단계는,
    기 저장된 상기 제m 부분 영역에 대한 연속 위상성분 변화 정보 및 상기 레이더가 SAR 모드가 아닌 타 모드로 운용된 시간 정보를 이용하여, 상기 제m 부분 영역에 대한 기준 위상성분 그래프를 산출하는 단계;
    상기 레이더로부터 수신한 상기 제m 부분 영역에 대한 불연속 위상성분 변화 정보를 이용하여 비교대상 위상성분 그래프를 산출하는 단계;
    상기 기준 위상성분 그래프 및 상기 비교대상 위상성분 그래프를 이용하여 연산을 수행함으로써 상기 제m 부분 영역에 대한 위상성분 보정 값을 산출하는 단계; 및
    상기 비교대상 위상성분 그래프에 상기 위상성분 보정 값을 적용함으로써, 상기 제m 중간 복원영상을 생성하는 단계;
    를 포함하는, 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 인터리브드 SAR 복원영상을 생성하는 단계는,
    상기 제1 중간 복원영상 내지 상기 제n 중간 복원영상 각각에서, 위상성분이 보정된 제1 부분 영역 내지 제n 부분 영역을 추출하는 단계; 및
    상기 추출된 제1 부분 영역 내지 제n 부분 영역을 합성함으로써 상기 인터리브드 SAR 복원영상을 생성하는 단계;
    를 포함하는, 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 중간 복원영상 내지 제n 중간 복원영상은 상기 탐지 영역에 대한 복원영상인 것인, 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 부분 영역 내지 상기 제n 부분 영역 각각의 위상성분 변화 정보는 서로 상이한 것인, 방법.
  5. 삭제
  6. 인터리브드 SAR 영상을 복원하는 장치에 있어서,
    적어도 하나의 프로그램이 저장된 메모리;
    레이더로부터 인터리브드 SAR 원시 신호를 수신하는 통신부; 및
    상기 적어도 하나의 프로그램을 실행하는 프로세서를 포함하고,
    상기 메모리는 제1 부분 영역 내지 제n 부분 영역에 대한 연속 위상성분 변화 정보가 저장되고,
    상기 프로세서는,
    상기 제1 부분 영역 내지 상기 제n 부분 영역을 포함하는 탐지 영역을 탐지하는 인터리브드 SAR 원시 신호를 수신하고,
    상기 인터리브드 SAR 원시 신호로부터 상기 제1 부분 영역 내지 상기 제n 부분 영역에 대한 위상성분 변화 정보를 획득하고,
    상기 레이더가 SAR 모드가 아닌 타 모드로 운용된 시간 정보 및 제m 부분 영역의 위상성분 변화 정보에 기초하여, 상기 제m 부분 영역의 위상성분이 보정된 제m 중간 복원영상을 생성하며,
    상기 제1 부분 영역 내지 상기 제n 부분 영역의 위상성분 각각이 보정된, 제1 중간 복원영상 내지 제n 중간 복원영상을 합성함으로써 인터리브드 SAR 복원영상을 생성하고,
    상기 프로세서는,
    상기 메모리에 저장된 상기 제m 부분 영역에 대한 상기 연속 위상성분 변화 정보 및 상기 레이더가 SAR 모드가 아닌 타 모드로 운용된 시간 정보를 이용하여, 상기 제m 부분 영역에 대한 기준 위상성분 그래프를 산출하고,
    상기 통신부에서 수신한 상기 제m 부분 영역에 대한 불연속 위상성분 변화 정보를 이용하여 비교대상 위상성분 그래프를 산출하고,
    상기 기준 위상성분 그래프 및 상기 비교대상 위상성분 그래프를 이용하여 연산을 수행함으로써 상기 제m 부분 영역에 대한 위상성분 보정 값을 산출하며,
    상기 비교대상 위상성분 그래프에 상기 위상성분 보정 값을 적용함으로써, 상기 제m 중간 복원영상을 생성하는 것인, 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 제1 중간 복원영상 내지 상기 제n 중간 복원영상 각각에서, 위상성분이 보정된 제1 부분 영역 내지 제n 부분 영역을 추출하고,
    상기 추출된 제1 부분 영역 내지 제n 부분 영역을 합성함으로써 상기 인터리브드 SAR 복원영상을 생성하는 것인, 장치.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 제1 중간 복원영상 내지 제n 중간 복원영상은 상기 탐지 영역에 대한 복원영상인 것인, 장치.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 제1 부분 영역 내지 상기 제n 부분 영역 각각의 위상성분 변화 정보는 서로 상이한 것인, 장치.
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 제 1 항의 방법을 컴퓨터에서 실행하기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.
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