KR102172967B1 - 조도 정보를 이용한 위성 영상 보정 시스템 및 그 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 위상 영상 보정 시스템은 지상의 조도를 측정하며, 조도 측정시점에서의 조도 측정 상태에 기초하여 상기 측정된 조도의 유효 여부를 판단하고, 상기 판단된 유효 여부에 따라 조도 데이터를 생성하는 조도 측정 장치, 그리고 상기 조도 데이터를 수신하며, 상기 조도 데이터에 기초하여 제1 해상도의 제1 위성 영상을 상기 제1 해상도보다 높은 제2 해상도의 제2 위성 영상으로 보정하는 위성 영상 보정 장치를 포함한다.

Description

조도 정보를 이용한 위성 영상 보정 시스템 및 그 방법{SYSTEM FOR CORRECTING SATELLITE IMAGE USING ILLUMINANCE INFORMATION AND METHOD THEREOF}
실시 예는 조도 정보를 이용한 위성 영상 보정 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.
태양에너지는 태양에서 공급받는 에너지로 지구에서 발생하는 대부분의 기상현상을 발생시키는 요소로, 이 태양에너지를 측정함으로써 대기의 흐름, 기상예보, 농업 생산량과 같은 다양한 분야에 활용 할 수 있어 기상관측에 있어 매우 중요한 요소이다.
이러한 태양에너지를 측정하는 방법 중 하나로, 지상의 특정 위치에 관측시설을 건립하여 해당 관측시설에서 일사량을 관측하는 방식을 사용하고 있는데, 이러한 지상의 측정 방식은 관측시설이 위치하는 지역을 제외한 다른 지역의 일사량을 정확하게 측정하는 것이 불가능하고, 따라서 넓은 범위의 일사량 측정을 위해서는 그만큼 넓은 범위에 관측 장치를 설치해야 하여 비용 및 시공의 어려움이 있으며, 접근이 어려운 지역에 관측 장치를 설치하기 어려운 점이 있고, 주기적으로 유지 보수해야 하는 문제점이 있었다. 즉, 상기한 지상관측방식은 광범위한 태양에너지의 공간적인 분포를 판단하기에는 한계를 가지고 있다.
이러한 태양에너지의 지상관측 방식을 극복하기 위해 최근 기상위성에서 제공하는 관측 자료를 활용하고 있다. 기상위성은 지구의 상공에 위치하여 지구의 구름 상태 등의 여러 기상 요소들을 관측하는 인공위성으로, 광범위한 지역에 시공간적으로 고분해능의 영상자료를 제공하므로 급격히 발달하는 소규모 국지기상 현상에서부터 전지구적 규모까지 탐지할 수 있다. 우리나라는 2010년 6월 24일 기상위성인 천리안 위성(Communication, Ocean and Meteorological Satellite, COMS)을 발사하여 각종 기상자료를 수집하고 있으며 기상청에서는 천리안 위성에서 관측된 자료를 제공하고 있다.
그러나, 이미지 센서의 한계로 인하여, 위성 영상의 해상도가 문제시 되고 있다. 일례로, 위성 영상의 1개 픽셀이 지상의 가로 1km 세로 1km에 해당하는 면적의 정보를 포함하고 있어, 1km2 반경 내의 모든 정보는 동일하게 표현된다. 즉, 1km2 반경 이내의 구름 패턴이나 일사량 패턴을 알 수 없다. 이로 인해 위성 영상을 이용한 여러 관측 정보의 정확도가 저하되는 문제가 발생하고 있다.
본 발명의 배경이 되는 기술은 한국공개특허 제10-2018-0079159(2018.07.10. 공개)에 개시되어 있다.
실시 예는 조도 정보를 이용하여 위성 영상의 해상도를 향상시킬 수 있는 위성 영상 보정 시스템 및 그 방법을 제공할 수 있다.
실시 예에서 해결하고자 하는 과제는 이에 한정되는 것은 아니며, 아래에서 설명하는 과제의 해결수단이나 실시 형태로부터 파악될 수 있는 목적이나 효과도 포함된다고 할 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 위상 영상 보정 시스템은 지상의 조도를 측정하며, 조도 측정시점에서의 조도 측정 상태에 기초하여 상기 측정된 조도의 유효 여부를 판단하고, 상기 판단된 유효 여부에 따라 조도 데이터를 생성하는 조도 측정 장치, 그리고 상기 조도 데이터를 수신하며, 상기 조도 데이터에 기초하여 제1 해상도의 제1 위성 영상을 상기 제1 해상도보다 높은 제2 해상도의 제2 위성 영상으로 보정하는 위성 영상 보정 장치를 포함한다.
상기 조도 데이터는, 상기 측정된 조도, 상기 조도의 측정 위치 및 상기 조도의 측정 시간 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 조도 측정 장치는, 상기 지상의 조도를 측정하는 조도 측정부, 상기 조도의 측정 위치에서 태양을 이은 가상의 선과 상기 조도 측정 장치의 일면이 형성하는 각도가 기 설정된 범위에 포함되는지 여부에 따라 상기 측정된 조도의 유효 여부를 판단하는 판단부, 그리고 상기 측정된 조도가 유효한 것으로 판단되면 상기 조도 데이터를 생성하는 조도 데이터 생성부를 포함할 수 있다.
상기 판단부는, 상기 각도가 기 설정된 범위에 포함되면, 상기 측정된 조도가 유효한 것으로 판단하고, 상기 각도가 기 설정된 범위에 미포함되면, 상기 측정된 조도가 유효하지 않은 것으로 판단할 수 있다.
상기 판단부는, 상기 조도의 측정 위치가 실외 여부에 따라 상기 측정된 조도의 유효 여부를 판단할 수 있다.
위성 영상 보정 장치는, 상기 조도 데이터를 수신하는 통신부, 상기 조도 데이터에 기초하여 상기 측정된 조도에 대응하는 픽셀값을 산출하는 산출부, 그리고 상기 산출된 픽셀값에 기초하여 상기 제1 위성 영상을 상기 제2 위성 영상으로 보정하는 영상 보정부를 포함할 수 있다.
상기 영상 보정부는, 해상도 변환을 통해 상기 제1 위성 영상을 상기 제2 위성 영상으로 변환하고, 상기 조도의 측정 위치에 대응하는 상기 제2 위성 영상의 픽셀값을 상기 산출된 픽셀값으로 보정할 수 있다.
수신된 상기 조도 데이터를 필터링하여 노이즈를 제거하는 노이즈 제거부를 더 포함할 수 있다.
조도 측정 장치 및 위성 영상 보정 장치를 포함하는 위성 영상 보정 시스템을 이용한 위성 영상 보정 방법에 있어서, 본 발명의 실시예에 따른 위성 영상 보정 방법은 상기 조도 측정 장치가 지상의 조도를 측정하는 단계, 상기 조도 측정 장치가 조도 측정시점에서의 조도 측정 상태에 기초하여 상기 측정된 조도의 유효 여부를 판단하는 단계, 상기 조도 측정 장치가 상기 판단된 유효 여부에 따라 조도 데이터를 생성하는 단계, 상기 위성 영상 보정 장치가 상기 조도 데이터에 기초하여 제1 해상도의 제1 위성 영상을 상기 제1 해상도보다 높은 제2 해상도의 제2 위성 영상으로 보정하는 단계를 포함한다.
상기 조도 데이터는, 상기 측정된 조도, 상기 조도의 측정 위치 및 상기 조도의 측정 시간 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 측정된 조도의 유효 여부를 판단하는 단계는, 상기 조도의 측정 위치에서 태양을 이은 가상의 선과 상기 조도 측정 장치의 일면이 형성하는 각도가 기 설정된 범위에 포함되는지 여부에 따라 상기 측정된 조도의 유효 여부를 판단할 수 있다.
상기 측정된 조도의 유효 여부를 판단하는 단계는, 상기 각도가 기 설정된 범위에 포함되면, 상기 측정된 조도가 유효한 것으로 판단하고, 상기 각도가 기 설정된 범위에 미포함되면, 상기 측정된 조도가 유효하지 않은 것으로 판단할 수 있다.
상기 조도 측정 장치가 상기 조도의 측정 위치의 실외 여부에 따라 상기 측정된 조도의 유효 여부를 판단하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 제2 위성 영상으로 보정하는 단계는, 상기 조도 데이터에 기초하여 상기 측정된 조도에 대응하는 픽셀값을 산출하는 단계, 그리고 상기 산출된 픽셀값에 기초하여 상기 제1 위성 영상을 상기 제2 위성 영상으로 보정하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 제2 위성 영상으로 보정하는 단계는, 해상도 변환을 통해 상기 제1 위성 영상을 상기 제2 위성 영상으로 변환하는 단계, 그리고 상기 조도의 측정 위치에 대응하는 상기 제2 위성 영상의 픽셀값을 상기 산출된 픽셀값으로 보정하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 위성 영상 보정 장치가 수신된 상기 조도 데이터를 필터링하여 노이즈를 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다.
실시 예에 따르면, 위성 영상의 해상도를 향상시킬 수 있다.
본 발명의 다양하면서도 유익한 장점과 효과는 상술한 내용에 한정되지 않으며, 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명하는 과정에서 보다 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 위성 영상 보정 시스템을 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 조도 측정 장치의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 판단부를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 위성 영상 보정 장치의 구성도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 영상 보정부를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 시뮬레이션 결과이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 노이즈 제거부를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 위성 영상 보정 방법의 순서도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제2, 제1 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 위성 영상 보정 시스템을 구성도이다.
본 발명의 실시예에 따른 위성 영상 보정 시스템은 조도 측정 장치(100)가 지상에서 측정한 조도를 기반으로 인공 위성(300)에서 촬영한 위성 영성을 보정하여 해상도를 향상시키는 시스템을 의미할 수 있다.
도 1의 (a)를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 위성 영상 보정 시스템은 조도 측정 장치(100) 및 위성 영상 보정 장치(200)를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 위성 영상 보정 시스템에서, 조도 측정 장치(100)는 지상의 조도를 측정할 수 있다. 그리고, 조도 측정 장치(100)는 조도 측정시점에서의 조도 측정 상태에 기초하여 측정된 조도의 유효 여부를 판단하고, 판단된 유효 여부에 따라 조도 데이터를 생성할 수 있다. 이때, 조도 데이터는 측정된 조도, 조도의 측정 위치 및 조도의 측정 시간 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
조도 측정 장치(100)는 조도를 측정하는 조도 센서, 위치를 측정하는 위치 측정 센서 및 통신을 위한 통신 모듈을 포함할 수 있으며, 중앙 처리 장치(central processing unit)를 포함할 수 있다.
조도 센서는 빛의 밝기, 즉 조도를 측정하는 장치를 의미할 수 있다. 조도 센서는 광센서, 빛센서, CDS 포토셀(CDS photocell) 센서 등으로 명명될 수 있다.
위치 측정 센서는 조도 측정 장치(100)의 위치를 측정하는 장치를 의미할 수 있다. 위치 측정 센서는 GPS(Global Positioning System) 센서, 비콘(Beacon), LIDAR(Light Imaging Detection and Ranging) 센서, RADAR(Radio Detection and Ranging) 센서 등을 포함할 수 있다.
통신 모듈은 위성 영상 보정 장치(200)와 데이터를 송수신하는 장치를 의미할 수 있다. 통신 모듈은 통신망을 이용하여 위성 영상 보정 장치(200)와 통신할 수 있다. 이때, 통신망은 무선랜(Wireless LAN, WLAN), 와이 파이(Wi-Fi), 와이브로(Wireless Broadband, Wibro), 와이맥스(World Interoperability for Microwave Access, Wimax), HSDPA(High Speed Downlink Packet Access), IEEE 802.16, 롱 텀 에볼루션(Long Term Evolution, LTE), 광대역 무선 이동 통신 서비스(Wireless Mobile Broadband Service, WMBS) 등의 원거리 통신 기술을 통해 구현될 수 있다. 또는, 통신망은 블루투스, RFID(RadioFrequency Identification), 적외선 통신(Infrared Data Association, IrDA), UWB(Ultra WideBand), 지그비(Zigbee), 인접 자장 통신(NFC) 등의 근거리 무선 통신 기술을 통해 구현될 수 있다. 또한, 통신망은 USB 통신, 이더넷(Ethernet), 시리얼 통신(serial communication), 광/동축 케이블 등의 유선 통신 기술로 구현될 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니고, 스마트 관람석이 배치된 장소 등 제반 사항을 고려하여 다양한 통신 기술이 사용될 수 있다.
조도 측정 장치(100)는 이동 단말로 구현될 수 있다. 예를 들어, 조도 측정 장치(100)는 휴대폰(mobile phone), 스마트 폰(smart phone), 노트북 컴퓨터(notebook computer), PDA(personal digital assistants), PMP(portable multimedia player), 태블릿 PC(tablet PC)와 같은 이동 단말로 구현될 수 있다. 뿐만 아니라, 조도 측정 장치(100)는 이동성이 없는 고정형 단말로 구현될 수도 있다.
중앙 처리 장치(processing unit)는 센서 등을 통해 측정된 정보를 처리하는 장치를 의미할 수 있다. 중앙 처리 장치는 마이크로프로세서(microprocessor) 등과 동일한 의미일 수 있다.
위성 영상 보정 장치(200)는 조도 측정 장치(100)가 생성한 조도 데이터에 기초하여 위성 영상을 보정할 수 있다. 위성 영상 보정 장치(200)는 조도 데이터를 수신하며, 조도 데이터에 기초하여 제1 해상도의 제1 위성 영상을 제1 해상도보다 높은 제2 해상도의 제2 위성 영상으로 보정할 수 있다. 이때, 위성 영상은 인공 위성(300)으로부터 수신될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
위성 영상 보정 장치(200)는 서버 장치를 통해 구현될 수 있다. 예를 들어, 위성 영상 보정 장치(200)는 퍼스널 컴퓨터(personal computer, PC), 태블릿 PC, 클라우드 서버 등을 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 위성 영상 보정 시스템은 도 2의 (b)에서와 같이, 위성 영상 보정 장치(200)와 복수의 조도 측정 장치(100-1~100-n)를 포함할 수 있다.
복수의 조도 측정 장치(100-1~100-n)는 서로 다른 위치에 배치될 수 있으며, 서로 다른 위치에서 조도를 측정할 수 있다. 예를 들어, 제1 조도 측정 장치(100-1)는 A지점에서 조도를 측정할 수 있고, 제n 조도 측정 장치(100-n)는 A지점에서 3km 떨어진 B지점에서 조도를 측정할 수 있다. 복수의 조도 측정 장치(100-1~100-n)는 반드시 서로 다른 위치에 배치될 필요는 없으며, 복수의 조도 측정 장치(100-1~100-n) 중 일부가 서로 동일한 위치에 배치될 수도 있다.
복수의 조도 측정 장치(100-1~100-n)는 각각이 측정한 조도에 기반하여 기 설정된 알고리즘에 따라 조도 데이터를 생성하고, 각 조도 측정 장치(100-1~100-n)의 조도 데이터는 위성 영상 보정 장치(200)에 전송될 수 있다. 위성 영상 보정 장치(200)는 복수의 조도 측정 장치(100-1~100-n)로부터 수신한 복수의 조도 데이터를 이용하여 인공 위성(300)에 의해 촬영한 위성 영상을 보정할 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 조도 측정 장치의 구성도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 조도 측정 장치(100)는 조도 측정부(110), 판단부(120) 및 조도 데이터 생성부(130)를 포함할 수 있다.
조도 측정부(110)는 지상의 조도를 측정할 수 있다. 조도 측정부(110)는 조도 측정 장치(100)의 사용자로부터 조도 측정 신호를 입력 받을 수 있으며, 조도 측정 신호가 입력되면 지상의 조도를 측정할 수 있다.
판단부(120)는 조도 측정부(110)에 의해 측정된 지상의 조도가 유효한지 여부를 판단할 수 있다.
판단부(120)는 조도의 측정 위치에서 태양을 이은 가상의 선과 조도 측정 장치(100)의 일면이 형성하는 각도가 기 설정된 범위에 포함되는지 여부에 따라 측정된 조도의 유효 여부를 판단할 수 있다. 구체적으로, 판단부(120)는 각도가 기 설정된 범위에 포함되면, 측정된 조도가 유효한 것으로 판단하고, 각도가 기 설정된 범위에 미포함되면, 측정된 조도가 유효하지 않은 것으로 판단할 수 있다. 기 설정된 범위는 통상의 기술자에 의해 설계변경이 가능하다.
한편, 판단부(120)는 조도의 측정 위치가 실외 여부에 따라 측정된 조도의 유효 여부를 판단할 수 있다. 구체적으로, 판단부(120)는 조도의 측정 위치가 실외인 경우 조도가 유효한 것으로 판단하고, 조도의 측정 위치가 실내인 경우 조도가 유효하지 않은 것으로 판단할 수 있다. 조도의 측정 위치가 실내인지 실외인지를 판단하는데 이용되는 정보는 다양한 센서를 통해 수집될 수 있다. 예를 들어, 판단부(120)는 비콘 센서에 의해 측정된 위치 정보를 통해 조도의 측정 위치가 실내인지 실외인지를 판단할 수 있다. 다른 예로, 조도 측정 장치(100)가 초음파 센서를 통해 상공에 장애물이 존재하는지 측정하고, 장애물의 유무 정보에 따라 조도의 측정 위치가 실내인지 실외인지를 판단할 수도 있다.
판단부(120)는 조도의 측정 위치에서 태양을 이은 가상의 선과 조도 측정 장치(100)의 일면이 형성하는 각도가 기 설정된 범위에 포함되는지 여부에 관한 판단 결과와 조도의 측정 위치가 실외 여부에 관한 판단 결과 중 적어도 하나를 이용하여 측정된 지상의 조도가 유효한지 여부를 판단할 수 있다.
조도 데이터 생성부(130)는 판단부(120)의 판단 결과에 기초하여 조도 데이터를 생성할 수 있다. 구체적으로, 조도 데이터 생성부(130)는 측정된 조도가 유효한 것으로 판단되면 조도 데이터를 생성할 수 있다. 반면, 조도 데이터 생성부(130)는 측정된 조도가 유효하지 않은 것으로 판단되면, 조도 데이터를 생성하지 않을 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 판단부를 설명하기 위한 도면이다.
도 3의 (a)는 조도의 측정 위치에서 태양을 이은 가상의 선과 조도 측정 장치(100)의 일면이 형성하는 각도가 기 설정된 범위에 포함되는 경우를 나타내고, 도 3의 (a)는 조도의 측정 위치에서 태양을 이은 가상의 선과 조도 측정 장치(100)의 일면이 형성하는 각도가 기 설정된 범위에 포함되지 않는 경우를 나타낸다.
본 발명의 실시예에 따라 측정된 조도를 통해 위성 영상의 해상도를 향상시키기 위해서는 측정된 조도의 정확도가 매우 중요하다. 조도 측정의 경우 측정 장치를 기준으로 광원이 어느 지점에 위치하는가에 따라 측정된 조도가 서로 상이할 수 있으므로 이를 해결할 수 있는 방법이 요구된다. 따라서, 판단부(120)는 조도의 측정 위치에서 태양을 이은 가상의 선과 조도 측정 장치(100)의 일면이 형성하는 각도가 기 설정된 범위에 포함되는지에 기초하여 조도의 유효 여부를 판단한다. 여기서, 조도 측정 장치(100)의 일면은 조도를 측정하는 조도 센서의 전면과 동일한 면일 수 있다.
우선, 조도의 측정 위치에서 태양을 이은 가상의 선과 조도 측정 장치(100)의 일면이 형성하는 각도는 자이로 센서 등을 통해 수집된 가속도 정보를 통해 수집된 정보와 측정 시간 및 측정 지점의 정보에 기초한 태양 고도 정보를 통해 계산될 수 있다. 예를 들어, 판단부(120)는 가속도 정보를 통해 조도 센서가 바라보는 방위 정보 및 조도 측정 장치(100)의 일면이 지표면과 이루는 각도를 산출할 수 있다. 그리고 판단부(120)는 측정 시간 및 측정 지점의 경도, 위도 정보 등에 따른 태양의 고도를 산출할 수 있다. 판단부(120)는 이러한 정보에 기초하여 조도의 측정 위치에서 태양을 이은 가상의 선과 조도 측정 장치(100)의 일면이 형성하는 각도를 산출할 수 있다.
기 설정된 범위는 90도를 포함하도록 설정될 수 있다. 예를 들어, 기 설정된 범위는 85도 내지 95도로 설정될 수 있다. 기 설정된 범위가 90도를 중심으로 작은 범위로 설정될수록 조도 데이터의 신뢰도 및 정확도가 높아질 수 있다. 기 설정된 범위는 통상의 기술자에 의해 설계변경이 가능하다.
판단부(120)는 조도의 측정 위치에서 태양을 이은 가상의 선과 조도 측정 장치(100)의 일면이 형성하는 각도가 기 설정된 범위에 포함되면 조도가 유효한 것으로 판단할 수 있다. 도 3의 (a)의 경우, 조도의 측정 위치에서 태양을 이은 가상의 선과 조도 측정 장치(100)의 일면이 형성하는 각도(Ang1)가 일점쇄선으로 표시된 기 설정된 범위에 포함된 경우이므로, 판단부(120)는 해당 조도를 유효한 것으로 판단할 수 있다. 반면, 도 3의 (b)의 경우, 조도의 측정 위치에서 태양을 이은 가상의 선과 조도 측정 장치(100)의 일면이 형성하는 각도(Ang2)가 일점쇄선으로 표시된 기 설정된 범위에 포함되지 않는 경우이므로, 판단부(120)는 해당 조도를 유효하지 않은 것으로 판단할 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 위성 영상 보정 장치의 구성도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 위성 영상 보정 장치(200)는 통신부(210), 산출부(220) 및 영상 보정부(230)를 포함할 수 있으며, 노이즈 제거부(240)를 더 포함할 수 있다.
통신부(210)는 조도 데이터를 수신할 수 있다. 통신부(210)는 통신망을 통해 조도 측정 장치(100)로부터 조도 데이터를 수신할 수 있다.
산출부(220)는 조도 데이터에 기초하여 측정된 조도에 대응하는 픽셀값을 산출할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 산출부(220)는 조도 데이터에 포함된 조도에 대응하는 픽셀값을 기 저장된 데이터베이스로부터 산출할 수 있다. 예를 들어, 데이터베이스는 각 조도값에 대응하는 픽셀값을 저장할 수 있으며, 픽셀값은 그레이 스케일(gray scale)에 기반할 수 있으며, RGB에 기반할 수도 있다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니며 위성영상에 따른 색상 방식에 기반할 수 있다. 다른 실시예에 따르면, 산출부(220)는 기 저장된 알고리즘에 기반하여 조도에 대응하는 픽셀값을 산출할 수 있다. 산출되는 픽셀값은 위성영상에 따른 색상 방식에 기반할 수 있다.
영상 보정부(230)는 산출된 픽셀값에 기초하여 제1 위성 영상을 제2 위성 영상으로 보정할 수 있다.
영상 보정부(230)는 해상도 변환을 통해 제1 위성 영상을 제2 위성 영상으로 변환하고, 조도의 측정 위치에 대응하는 제2 위성 영상의 픽셀값을 산출된 픽셀값으로 보정할 수 있다.
노이즈 제거부(240)는 수신된 조도 데이터를 필터링하여 노이즈를 제거할 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 영상 보정부를 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 실시예에 따른 영상 보정부(230)는 산출된 픽셀값을 통해 위성 영상의 해상도를 향상시킬 수 있다.
도 5를 참조하여 위성 영상의 해상도 향상 과정, 즉 제1 해상도의 제1 위성 영상을 제2 해상도의 제2 위성 영상으로 변환하는 과정을 상세히 살펴본다. 도 5의 (a) 내지 도 5의 (c)는 서로 동일한 크기의 지역에 대한 영상을 의미한다.
우선, 도 5의 (a)와 같은 제1 위성 영상(원본 위성 영상)의 해상도를 변환하여 도 5의 (b)와 같은 제2 해상도의 위성 영상으로 변환한다. 그러면, 위성 영상의 픽셀 개수는 해상도가 증가한 만큼 증가할 수 있다. 다만, 해상도의 변환에 따른 제2 위성 영상의 픽셀값들은 제1 위성 영상의 스케일에 따라 결정될 수 있다. 예를 들어, 도 5의 (a)에서와 같이 4개의 픽셀로 이루어진 제1 위성 영상이 있다고 가정한다. 제1 위성 영상의 (1,1), (1,2), (2,1), (2,2) 픽셀의 픽셀값은 각각 A, B, C, D이다. 그러면, 영상 보정부(230)는 제1 위성 영상을 4배의 해상도 향상을 통해 16개의 픽셀로 이루어진 제2 위성 영상으로 변환한다. 그러면, 제2 위성 영상의 [(1,1) (1,2) (2,1) (2,2)], [(1,3) (1,4) (2,3) (2,4)], [(3,1) (3,2) (4,1) (4,2)], [(3,3) (3,4) (4,3) (4,4)]은 각각 제1 위성 영상의 (1,1), (1,2), (2,1), (2,2)과 동일한 픽셀값을 가질 수 있다. 즉, [(1,1) (1,2) (2,1) (2,2)]은 A, [(1,3) (1,4) (2,3) (2,4)]는 B, [(3,1) (3,2) (4,1) (4,2)]는 C, [(3,3) (3,4) (4,3) (4,4)]는 D의 픽셀값을 가질 수 있다. 적어도 하나의 조도 데이터를 통해 산출된 적어도 하나의 픽셀값을 통해 보정값을 산출하기 위하여 영상 보정부(230)는 평균값 알고리즘 등 다양한 산출 알고리즘을 이용할 수 있다.
위에서와 같이, 해상도의 변환만으로는 영상 화질이 향상되지 않을 수 있으며, 영상 보정부(230)는 산출부(220)에 의해 산출된 픽셀값을 통해 해상도가 변환된 제2 위성 영상의 픽셀값을 보정한다. 예를 들어, 도트(●)가 표시된 지역에서 조도에 대응하는 픽셀값이 산출되었다고 가정한다. (2,1) 픽셀에 대응하는 지역에서는 1개, (2,2) 픽셀에 대응하는 지역에서는 4개, (3,1) 픽셀에 대응하는 지역에서는 5개의 조도 데이터가 수신되었다고 가정한다. 이 중 노이즈 제거부(240)에 의해 필터링 된 조도 데이터(X표시가 된 ●)가 (2,2) 픽셀에 대응하는 지역에서 1개, (3,2) 픽셀에 대응하는 지역에서 1개이며, 필터링 된 조도 데이터는 픽셀값이 산출되지 않을 수 있다. 그러면, 도 5의 (c)에서와 같이, 영상 보정부(230)는 (2,2) 픽셀에 대응하는 지역의 4개 조도 데이터를 통해 산출된 4개의 픽셀값을 이용하여 (2,2) 픽셀의 픽셀값을 A에서 E로 보정할 수 있다. 또한, 영상 보정부(230)는 (3,1) 픽셀에 대응하는 지역의 4개의 조도 데이터를 통해 산출된 4개의 필셀값을 이용하여 (3,2) 픽셀의 픽셀값을 C에서 F로 보정할 수 있다.
상기에서는 영상 보정부(230)가 해상도 변환을 통해 제1 위성 영상을 제2 위성 영상으로 변환한다고 설명하였으나, 다른 실시예에 따르면 위성 영상 보정 장치(200)는 해상도가 변환된 제2 위성 영상을 입력받을 수도 있다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 시뮬레이션 결과이다.
도 6의 (a)는 제1 위성 영상을 나타내고, 도 6의 (b)는 해상도 변환을 통해 제1 위성 영상을 제2 위성 영상으로 변환하고, 조도의 측정 위치에 대응하는 제2 위성 영상의 픽셀값을 산출된 픽셀값으로 보정한 제2 위성 영상을 나타낸다.
제1 위성 영상에서 1개의 픽셀이 1km2을 나타낸다고 가정하면, 1km2 내에서는 모두 동일한 값을 가지므로 픽셀 내 정보를 파악할 수 없다. 하지만, 본 발명의 실시예에 따른 제2 위성 영상의 경우에는 1km2보다 작은 면적이 1개의 픽셀을 이루고 있고, 측정된 조도를 통해 픽셀값의 보정이 이루어지므로, 도 6의 (b)에서와 같이 위성 영상을 통해 정확하고 상세한 정보를 파악할 수 있음을 알 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 노이즈 제거부를 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 실시예에 따른 노이즈 제거부(240)는 도 7의 (a) 및 도 7의 (b)와 같이, 수신한 조도 데이터의 노이즈를 제거할 수 있다. 조도 데이터는 잡음 신호에 따른 노이즈가 포함할 수 있으므로, 노이즈 제거부(240)는 필터(filter)를 적용하여 잡음 신호를 제거함으로써 데이터의 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 이때, 필터는 칼만 필터(kalman filter)를 이용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 위성 영상 보정 방법의 순서도이다.
본 발명의 실시예에 따른 위성 영상 보정 방법은 위성 영상 보정 시스템을 이용할 수 있다. 위에서 살펴본 것처럼, 본 발명의 실시예에 따른 위성 영상 보정 시스템은 조도 측정 장치(100) 및 위성 영상 보정 장치(200)를 포함할 수 있다.
먼저, 조도 측정 장치(100)는 지상의 조도를 측정할 수 있다(S805).
그리고, 조도 측정 장치(100)는 조도 측정시점에서의 조도 측정 상태에 기초하여 측정된 조도의 유효 여부를 판단할 수 있다(S810).
구체적으로, 조도 측정 장치(100)는 조도의 측정 위치에서 태양을 이은 가상의 선과 조도 측정 장치(100)의 일면이 형성하는 각도가 기 설정된 범위에 포함되는지 여부에 따라 측정된 조도의 유효 여부를 판단할 수 있다. 조도 측정 장치(100)는 각도가 기 설정된 범위에 포함되면, 측정된 조도가 유효한 것으로 판단하고, 각도가 기 설정된 범위에 미포함되면, 측정된 조도가 유효하지 않은 것으로 판단할 수 있다. 더불어, 조도 측정 장치(100)는 조도의 측정 위치의 실외 여부에 따라 측정된 조도의 유효 여부를 판단할 수 있다.
그러면, 조도 측정 장치(100)는 판단된 유효 여부에 따라 조도 데이터를 생성할 수 있다. 구체적으로 조도 측정 장치(100)는 유효로 판단된 경우 조도 데이터를 생성하고(S815), 그렇지 않은 경우 조도 데이터를 생성하지 않을 수 있다(S820). 조도 데이터는 측정된 조도, 조도의 측정 위치 및 조도의 측정 시간 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
조도 측정 장치(100)는 생성된 조도 데이터를 위성 영상 보정 장치(200)로 전송할 수 있다(S825).
그러면, 위성 영상 보정 장치(200)는 조도 데이터에 기초하여 제1 해상도의 제1 위성 영상을 제1 해상도보다 높은 제2 해상도의 제2 위성 영상으로 보정할 수 있다.
구체적으로, 위성 영상 보정 장치(200)는 조도 데이터에 기초하여 측정된 조도에 대응하는 픽셀값을 산출할 수 있다(S830).
그리고, 위성 영상 보정 장치(200)는 산출된 픽셀값에 기초하여 제1 위성 영상을 제2 위성 영상으로 보정할 수 있다.
구체적으로, 위성 영상 보정 장치(200)는 해상도 변환을 통해 제1 위성 영상을 제2 위성 영상으로 변환하고(S835), 조도의 측정 위치에 대응하는 제2 위성 영상의 픽셀값을 산출된 픽셀값으로 보정할 수 있다(S840).
도 8에는 미도시되었으나, 위성 영상 보정 장치(200)는 S830 단계 전 수신된 상기 조도 데이터를 필터링하여 노이즈를 제거할 수 있다.
본 실시예에서 사용되는 '~부'라는 용어는 소프트웨어 또는 FPGA(field-programmable gate array) 또는 ASIC과 같은 하드웨어 구성요소를 의미하며, '~부'는 어떤 역할들을 수행한다. 그렇지만 '~부'는 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. '~부'는 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서 '~부'는 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들, 및 변수들을 포함한다. 구성요소들과 '~부'들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 '~부'들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 '~부'들로 더 분리될 수 있다. 뿐만 아니라, 구성요소들 및 '~부'들은 디바이스 또는 보안 멀티미디어카드 내의 하나 또는 그 이상의 CPU들을 재생시키도록 구현될 수도 있다.
이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100 : 조도 측정 장치 110 : 조도 측정부
120 : 판단부 130 : 조도 데이터 생성부
200 : 위성 영상 보정 장치 210 : 통신부
220 : 산출부 230 : 영상 보정부
240 : 노이즈 제거부 300 : 인공 위성

Claims (16)

  1. 지상의 조도를 측정하며, 조도 측정시점에서의 조도 측정 상태에 기초하여 상기 측정된 조도의 유효 여부를 판단하고, 상기 판단된 유효 여부에 따라 상기 측정된 조도, 상기 조도의 측정 위치 및 상기 조도의 측정 시간 중 적어도 하나를 포함하는 조도 데이터를 생성하는 조도 측정 장치, 그리고
    상기 조도 데이터를 수신하며, 상기 조도 데이터에 기초하여 상기 측정된 조도에 대응하는 픽셀값을 산출하고, 제1 해상도의 제1 위성 영상을 상기 제1 해상도보다 높은 제2 해상도의 제2 위성 영상으로 변환하며, 상기 조도 측정 위치에 대응하는 상기 제2 위성 영상의 픽셀값을 산출된 상기 픽셀값으로 보정하는 위성 영상 보정 장치를 포함하는 위성 영상 보정 시스템.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 조도 측정 장치는,
    상기 지상의 조도를 측정하는 조도 측정부,
    상기 조도의 측정 위치에서 태양을 이은 가상의 선과 상기 조도 측정 장치의 일면이 형성하는 각도가 기 설정된 범위에 포함되는지 여부에 따라 상기 측정된 조도의 유효 여부를 판단하는 판단부, 그리고
    상기 측정된 조도가 유효한 것으로 판단되면 상기 조도 데이터를 생성하는 조도 데이터 생성부를 포함하는 위성 영상 보정 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 판단부는,
    상기 각도가 기 설정된 범위에 포함되면, 상기 측정된 조도가 유효한 것으로 판단하고,
    상기 각도가 기 설정된 범위에 미포함되면, 상기 측정된 조도가 유효하지 않은 것으로 판단하는 위성 영상 보정 시스템.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 판단부는,
    상기 조도의 측정 위치가 실외 여부에 따라 상기 측정된 조도의 유효 여부를 판단하는 위성 영상 보정 시스템.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. ◈청구항 8은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제1항에 있어서,
    수신된 상기 조도 데이터를 필터링하여 노이즈를 제거하는 노이즈 제거부를 더 포함하는 위성 영상 보정 시스템.
  9. 조도 측정 장치 및 위성 영상 보정 장치를 포함하는 위성 영상 보정 시스템을 이용한 위성 영상 보정 방법에 있어서,
    상기 조도 측정 장치가, 지상의 조도를 측정하는 단계,
    상기 조도 측정 장치가, 조도 측정시점에서의 조도 측정 상태에 기초하여 상기 측정된 조도의 유효 여부를 판단하는 단계,
    상기 조도 측정 장치가, 상기 판단된 유효 여부에 따라 상기 측정된 조도, 상기 조도의 측정 위치 및 상기 조도의 측정 시간 중 적어도 하나를 포함하는 조도 데이터를 생성하는 단계,
    상기 위성 영상 보정 장치가, 상기 조도 데이터에 기초하여 상기 측정된 조도에 대응하는 픽셀값을 산출하는 단계,
    상기 위성 영상 보정 장치가, 제1 해상도의 제1 위성 영상을 상기 제1 해상도보다 높은 제2 해상도의 제2 위성 영상으로 변환하는 단계, 그리고
    상기 위성 영상 보정 장치가, 상기 조도 측정 위치에 대응하는 상기 제2 위성 영상의 픽셀값을 산출된 상기 픽셀값으로 보정하는 단계를 포함하는 위성 영상 보정 방법.
  10. 삭제
  11. 제9항에 있어서,
    상기 측정된 조도의 유효 여부를 판단하는 단계는,
    상기 조도의 측정 위치에서 태양을 이은 가상의 선과 상기 조도 측정 장치의 일면이 형성하는 각도가 기 설정된 범위에 포함되는지 여부에 따라 상기 측정된 조도의 유효 여부를 판단하는 위성 영상 보정 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 측정된 조도의 유효 여부를 판단하는 단계는,
    상기 각도가 기 설정된 범위에 포함되면, 상기 측정된 조도가 유효한 것으로 판단하고,
    상기 각도가 기 설정된 범위에 미포함되면, 상기 측정된 조도가 유효하지 않은 것으로 판단하는 위성 영상 보정 방법.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 조도 측정 장치가 상기 조도의 측정 위치의 실외 여부에 따라 상기 측정된 조도의 유효 여부를 판단하는 단계를 더 포함하는 위성 영상 보정 방법.
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. ◈청구항 16은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제9항에 있어서,
    상기 위성 영상 보정 장치가 수신된 상기 조도 데이터를 필터링하여 노이즈를 제거하는 단계를 더 포함하는 위성 영상 보정 방법.
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