KR102187963B1 - 선박식별정보를 이용한 영상센서 오정렬 보정 방법 및 장치 - Google Patents

선박식별정보를 이용한 영상센서 오정렬 보정 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

영상센서 오정렬 보정 방법 및 영상센서 오정렬 보정 장치가 개시된다. 본 발명의 일실시예에 따른 영상센서 오정렬 보정 방법은, 영상센서로부터 선박 영상을 획득하는 단계, 선박자동식별장치(AIS)로부터 선박식별정보를 획득하는 단계, 및 상기 선박 영상으로부터 계산된 선박의 제1 좌표와, 상기 선박식별정보로부터 계산된 상기 선박의 제2 좌표를 이용하여, 상기 영상 센서의 오정렬 값을 보정하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

선박식별정보를 이용한 영상센서 오정렬 보정 방법 및 장치{METHOD AND DEVICE OF CORRECTING IMAGE SENSOR MISALIGNMENT USING SHIP IDENTIFICATION INFORMATION}
본 발명은 인공위성에 탑재된 영상센서의 장착 오정렬을, AIS(Automatic Identification System)로부터의 선박식별정보를 이용하여 보정 가능하게 지원하는, 영상센서 오정렬 보정 방법 및 장치에 관한 것이다.
위성에 장착되는 영상센서는 지상의 목표물을 촬영하여 영상을 생성하는 장비이다.
이러한 영상센서는, 위성을 궤도에 올리는 발사 과정이나, 위성이 궤도를 따라 이동하는 궤도이동 과정에서 자체의 유동으로 인해, 애초 장착되는 지점, 각도에서 이격되어, 시야방향에 오정렬이 발생할 수 있다.
이를 보정하는 종래의 기술에서는, 지상의 기준표적을 촬영, 인식하여, 영상센서에 대한 오정렬을 보정하고 있다.
도 1의 종래의 영상센서에 대한 오정렬 보정 절차를 설명하는 도면이다.
종래 기술에서, 위성의 관측 데이터 계산 모듈은 영상센서(110)를 통해, 지상 기준표적(Reference Target)에 대한 영상을 획득한다(120). 예컨대, 광학(Optic) 인공인성에 장착되는 영상센서는 다수의 지상기준점(GCP : Ground Control Point)을 지상 기준표적으로서 촬영하고, 영상레이더(SAR) 인공위성에 장착되는 영상센서는 다수의 전파반사기(Radar Reflector)를 지상 기준표적으로서 촬영할 수 있다.
또한, 위성의 관측 데이터 계산 모듈은 획득된 영상에서 기준표적 좌표를 계산한다(130).
위성의 기준 데이터 획득 모듈은 데이터베이스(140)에서, 기준표적 좌표에 해당하는 지리적 정밀 좌표를 획득한다(150).
이후, 위성은 기준표적 좌표와, 지리적 정밀 좌표를, 필터 알고리즘에 적용시켜, 영상센서의 장착 오정렬 값을 계산한다(160). 여기서, 필터 알고리즘은 Least-Square, TRIAD, QUEST, Kalman Filter, Batch Filter 등을 예시할 수 있다.
또한, 위성은 계산된 장착 오정렬 값을 이용하여, 영상센서의 장착각을 보정(170) 함으로써, 영상센서에 대한 오정렬 보정을 완료하게 된다.
이러한 종래의 영상센서에 대한 오정렬 보정은, 기존 지상에 설치된 기준표적에 대해 한계를 가지고 있다. 예컨대, 광학 인공위성의 경우에는, 국내 약 400점 밖에 없어, 접근성(Accessibility)에 제약이 있다. 또한, 영상레이더 인공위성의 경우에는, 국외 약 50점이 있고, 촬영 대상인 전파반사기의 특성상 광대한 설치면적이 필요하여, 이 역시 접근성에 한계가 있다.
즉, 종래의 오정렬 보정에서, 지상의 기준표적을 증설하는 데에는, 설치비용 및 관리비용이 과하게 증가해 버리는 문제가 있다.
따라서, 지상의 기준표적의 한계를 AIS를 활용하여 해결하는 것이 요구되고 있다.
본 발명의 실시예는, 선박의 위치를 지속적으로 송출하는 AIS를 통해, 위성에 장착되는 영상 센서에 대한 오정렬 보정을 비교적 저비용으로 처리하는 영상센서 오정렬 보정 방법 및 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명의 실시예는, 영상기반의 선박의 좌표와, AIS 기반의 선박의 좌표를, 시각 동기화한 후, 발생하는 위치 차를 이용하여, 영상센서의 장착 오정렬 값을 정확하게 계산해내는, 영상센서 오정렬 보정 방법 및 장치를 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.
본 발명의 일실시예에 따른 영상센서 오정렬 보정 방법은, 영상센서로부터 선박 영상을 획득하는 단계, 선박자동식별장치(AIS)로부터 선박식별정보를 획득하는 단계, 및 상기 선박 영상으로부터 계산된 선박의 제1 좌표와, 상기 선박식별정보로부터 계산된 상기 선박의 제2 좌표를 이용하여, 상기 영상 센서의 오정렬 값을 보정하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 영상센서 오정렬 보정 장치는, 영상센서로부터 선박 영상을 획득하고, 선박자동식별장치(AIS)로부터 선박식별정보를 획득하는 획득부, 및 상기 선박 영상으로부터 계산된 선박의 제1 좌표와, 상기 선박식별정보로부터 계산된 상기 선박의 제2 좌표를 이용하여, 상기 영상 센서의 오정렬 값을 보정하는 보정부를 포함하여 구성할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 선박의 위치를 지속적으로 송출하는 AIS를 통해, 위성에 장착되는 영상 센서에 대한 오정렬 보정을 비교적 저비용으로 처리하는 영상센서 오정렬 보정 방법 및 장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 영상기반의 선박의 좌표와, AIS 기반의 선박의 좌표를, 시각 동기화한 후, 발생하는 위치 차를 이용하여, 영상센서의 장착 오정렬 값을 정확하게 계산해 낼 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 충분한 기준표적 개수를 확보할 수 있어, 장착 오정렬 계산 알고리즘의 통계적 정밀도를 향상 시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 해상지역 기준표적 확보를 통해, 접근성을 증가시키고, 기준표적 설치 및 관리비용을 절감할 수 있다.
도 1의 종래의 영상센서에 대한 오정렬 보정 절차를 설명하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른, 영상센서 오정렬 보정 장치의 내부 구성을 도시한 블록도이다.
도 3은 본 발명에 따른, 선박에 대한 교정 좌표에 의한 차이각 θ를 연산하는 일례를 설명하는 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른, 영상센서에 대한 오정렬 보정 절차를 설명하는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른, 영상센서 오정렬 보정 방법의 순서를 도시한 흐름도이다.
이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 실시예들을 상세하게 설명한다. 그러나, 실시예들에는 다양한 변경이 가해질 수 있어서 특허출원의 권리 범위가 이러한 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 실시예들에 대한 모든 변경, 균등물 내지 대체물이 권리 범위에 포함되는 것으로 이해되어야 한다.
실시예에서 사용한 용어는 단지 설명을 목적으로 사용된 것으로, 한정하려는 의도로 해석되어서는 안된다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 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 실시예가 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 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 실시예의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른, 영상센서 오정렬 보정 장치의 내부 구성을 도시한 블록도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른, 영상센서 오정렬 보정 장치(200)는, 획득부(210) 및 보정부(220)를 포함하여 구성할 수 있다. 또한, 영상센서 오정렬 보정 장치(200)는 실시예에 따라, 계산부(230)를 추가적으로 포함하여 구성할 수 있다.
획득부(210)는 영상센서(205)로부터 선박 영상을 획득한다. 즉, 획득부(210)는 위성에 장착되는, 지상 목표물 촬영용의 영상센서(205)에서, 목표된 선박을 촬영하여 생성한 선박 영상을 획득하는 역할을 할 수 있다.
또한, 획득부(210)는 선박자동식별장치(AIS)로부터 선박식별정보를 획득한다. 선박자동식별장치(AIS)는, 선박의 위치, 침로, 속력 등 항해 정보를 실시간으로 제공 함으로써, 해상에서 선박의 충돌을 방지하기 위한 장치이다. 선박자동식별장치(AIS)는 주위의 선박을 인식할 수 없는 경우에도 타선의 존재와 진행 상황 판단이 가능하고, 시계가 좋지 않은 경우에도 선명, 침로, 속력 식별이 가능하여 선박 충돌 방지, 광역 관제, 조난 선박의 수색 및 구조 활동 등 안전 관리를 더욱 효과적으로 수행할 수 있다.
즉, 획득부(210)는 영상센서(205)가 촬영하는 선박을 특정하여, 해당 선박에 구비된 선박자동식별장치(AIS)로부터 송출되는 선박식별정보를 획득할 수 있다.
보정부(220)는 상기 선박 영상으로부터 계산된 선박의 제1 좌표와, 상기 선박식별정보로부터 계산된 상기 선박의 제2 좌표를 확인한다. 즉, 보정부(220)는 상기 선박 영상에서 식별되는 선박의 위치와, 상기 선박식별정보에서 식별되는 선박의 위치를 확인하여, 그 각각을 제1 좌표와 제2 좌표로서 확인할 수 있다.
영상센서 오정렬 보정 장치(200)는 상기 제1 좌표를 기준으로, 상기 제2 좌표에 대해 시각 동기화할 수 있다. 이를 위해, 영상센서 오정렬 보정 장치(200)는 상기 제1, 2 좌표 각각이 식별되는 데에 관여되는 관측시각을 계산하기 위한, 계산부(230)를 추가하여 구성할 수 있다.
계산부(230)는 상기 선박 영상을 이용하여, 상기 제1 좌표와 관측시각 t을 계산하고, 상기 선박식별정보를 이용하여, 상기 제2 좌표와 관측시각 τ을 계산한다. 즉, 계산부(230)는 상기 선박 영상이 생성되는 시각에 관한 관측시각 t과 그 때의 선박 위치를 제1 좌표로 계산하고, 상기 선박식별정보가 생성되는 시각에 관한 관측시각 τ과 그 때의 선박 위치를 제2 좌표로 계산하는 역할을 할 수 있다.
여기서 시각 동기화는, 상기 선박 영상과 상기 선박식별정보가 동일시간에 생성되는 것으로 전제하여, 제1 좌표 또는 제2 좌표를 미세하게 조정하는 것일 수 있다.
본 발명에서는 상기 선박식별정보가, 상기 선박 영상이 생성되는 시간에 생성되는 것을 전제로, 제2 좌표를 조정할 수 있다.
즉, 계산부(230)는 상기 관측시각 t와 상기 관측시각 τ 사이의 차이 시간 만큼, 상기 제2 좌표를 이동하여 상기 시각 동기화할 수 있다. 즉, 계산부(230)는 상기 차이 시간을, 상기 제2 좌표에 적용하여, 교정 좌표를 연산할 수 있다. 다시 말해, 계산부(230)는 상기 선박식별정보가, 상기 선박 영상이 생성되는 시간에 생성되는 것을 전제하여, 선박의 위치를 상기 교정 좌표로 연산할 수 있다.
이후, 보정부(220)는 상기 시각 동기화에 따라 연산되는 교정 좌표와, 상기 제1 좌표가 구성하는 차이각 θ를, 상기 영상 센서의 오정렬 값으로서 확인할 수 있다.
상기 차이각 θ의 연산에 대해, 이하의 도 3을 참조하여 설명한다.
도 3은 본 발명에 따른, 선박에 대한 교정 좌표에 의한 차이각 θ를 연산하는 일례를 설명하는 도면이다.
도 3(a)에서, □는 영상기반 선박좌표(제1 좌표)이고, ○는 AIS기반 선박좌표(제2 좌표)이다.
계산부(230)는 영상센서와 연관한 선박 영상을 이용하여, 영상기반 선박좌표(제1 좌표)와, 영상기반 선박좌표(제1 좌표)를 관측한 관측시각 t을 계산할 수 있다. 계산된 영상기반 선박좌표(제1 좌표)와 관측시각 t은, 도 3(a)와 같이, 위치/시간 평면 상에 도시될 수 있다.
또한, 계산부(230)는 선박자동식별장치(AIS)로와 연관된 선박식별정보를 이용하여, AIS기반 선박좌표(제2 좌표)와, 선박좌표(제2 좌표)를 관측시각 τ을 계산할 수 있다. 계산된 선박좌표(제2 좌표)와 관측시각 τ 역시, 상기 위치/시간 평면 상에 도시될 수 있다.
또한, 계산부(230)는 관측시각 t와 관측시각 τ 사이의 차이 시간 Δτ 만큼, AIS기반 선박좌표(제2 좌표)를 이동하여 시각 동기화 함으로써, 교정 좌표 ●를 연산할 수 있다. 연산된 교정 좌표 ●는 상기 위치/시간 평면 상에 도시될 수 있다.
위치/시간 평면 상에, 영상기반 선박좌표(제1 좌표) □, AIS기반 선박좌표(제2 좌표) ○, 교정 좌표 ●가 도시된 상태에서, 보정부(220)는, 위성에서 상기 영상기반 선박좌표(제1 좌표) □을 바라보는 시선각을 확인할 수 있다.
또한, 보정부(220)는 위성에서, 상기 교정 좌표 ●을 바라보는 시선각을 확인할 수 있다.
이렇게 확인된, 상기 제1 좌표의 시선각과 상기 교정 좌표의 시선각과의 차이를, 보정부(220)는 상기 차이각 θ로 확인할 수 있다.
다시, 도 1을 설명하면, 보정부(220)는 영상센서(205)의 오정렬 값을 보정할 수 있다. 즉, 보정부(220)는 시각 동기화에 따라 연산되는 교정 좌표로, 영상센서(205)의 시야방향을 조정하여, 영상센서(205)의 오정렬 값을 보정할 수 있다.
도 3(b)를 참조하면, 보정부(220)는 상기 차이각 θ 만큼, 영상센서(205)를 재정렬시켜, 오정렬 값을 보정할 수 있다. 즉, 보정부(220)는 오정렬된 영상센서 α를 연산된 차이각 θ 만큼 회전시켜 재정렬하여 영상센서 β와 같게 되도록 함으로써, 영상센서의 시야방향이 target을 정확하게 지시하도록 할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 선박의 위치를 지속적으로 송출하는 AIS를 통해, 위성에 장착되는 영상 센서에 대한 오정렬 보정을 비교적 저비용으로 처리하는 영상센서 오정렬 보정 방법 및 장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 영상기반의 선박의 좌표와, AIS 기반의 선박의 좌표를, 시각 동기화한 후, 발생하는 위치 차를 이용하여, 영상센서의 장착 오정렬 값을 정확하게 계산해 낼 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 충분한 기준표적 개수를 확보할 수 있어, 장착 오정렬 계산 알고리즘의 통계적 정밀도를 향상 시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 해상지역 기준표적 확보를 통해, 접근성을 증가시키고, 기준표적 설치 및 관리비용을 절감할 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른, 영상센서에 대한 오정렬 보정 절차를 설명하는 도면이다.
본 발명에 의한 영상센서의 오정렬 보정 절차에 있어, 영상센서 오정렬 보정 장치(200)는 우선, 관측 데이터 계산 단계로서, 영상센서(410)로부터 선박 영상을 획득(420)할 수 있다. 영상센서 오정렬 보정 장치(200)는 선박 영상을 통상 1회 또는 수차례에 걸쳐 획득할 수 있다.
이후, 영상센서 오정렬 보정 장치(200)는 획득한 선박 영상으로부터 영상기반 선박좌표 ({Pi}N i=1)를 계산(422)하고, 또한 획득한 선박 영상으로부터 영상기반 관측시각 ({ti}N i = 1)을 계산(424)할 수 있다. 여기서, N은 선박 개수로서, 영상센서와 AIS에 동시에 관측되는 선박의 총 개수를 의미할 수 있다. 또한, 영상기반 선박좌표 ({Pi}N i = 1)은 영상 픽셀의 기하정보를 이용해 계산한 선박좌표로 정의할 수 있다. 또한, 영상기반 관측시각 ({ti}N i = 1)은 영상 픽셀의 시간정보를 이용해 계산한 선박의 관측시각으로 정의할 수 있다.
또한, 기준 데이터 획득 단계로서, 영상센서 오정렬 보정 장치(200)는 AIS(430)로부터 선박식별정보를 획득(440)할 수 있다. 영상센서 오정렬 보정 장치(200)는 선박식별정보를 주기적으로 획득할 수 있다.
이후, 영상센서 오정렬 보정 장치(200)는 획득한 선박식별정보로부터 AIS기반 관측시각 ({τi}N i = 1)을 획득(442)하고, 또한 선박식별정보로부터 AIS기반 선박좌표 ({Qi}N i=1)를 획득(444)할 수 있다. 여기서, AIS기반 선박좌표 ({Qi}N i = 1)는 AIS를 통해서 획득한 선박좌표로 정의할 수 있고, AIS기반 관측시각 ({τi}N i = 1)은 AIS를 통해서 획득한 선박의 관측시각으로 정의할 수 있다.
다음으로, 기준 데이터 교정 단계로서, 영상센서 오정렬 보정 장치(200)는 영상기반 관측시각 ({ti}N i = 1)과 AIS기반 관측시각 ({τi}N i = 1)과의 차를 이용하여, 관측시차 ({Δτi}N i = 1)를 계산(450)할 수 있다.
Δτ = ti - τi for i = 1, …, N
또한, 영상센서 오정렬 보정 장치(200)는 선박식별정보 내 시각, 위치, 속도, 방향각 등에 관한 정보를 이용하여 AIS기반 선박좌표 ({Qi}N i=1)를, 관측시차 ({Δτi}N i=1) 만큼 전파(Propagation) 시켜, AIS기반 교정 좌표 ({Ri}N i=1)를 계산(452)할 수 있다. 여기서, AIS기반 교정 좌표 ({Ri}N i = 1)는 AIS기반 선박좌표에 대한 관측시차 교정을 통해 계산한 선박의 교정 좌표로서, 이를 통해 AIS기반 선박좌표와 영상기반 선박좌표의 시각 동기화를 할 수 있다. 즉, 영상센서 오정렬 보정 장치(200)는 영상기반 선박좌표 ({Pi}N i = 1)와 영상기반 관측시각 ({ti}N i = 1)의 시각 동기화를 수행할 수 있다.
계속해서, 영상센서 오정렬 보정 장치(200)는 영상기반 선박좌표 ({Pi}N i = 1)와 AIS기반 교정 좌표 ({Ri}N i=1)를 이용하여, 영상센서 장착 오정렬(Δθ)을 계산(460)할 수 있다.
또한, 영상센서 오정렬 보정 장치(200)는 계산된 영상센서 장착 오정렬(Δθ)을 이용하여 영상센서의 장착각을 보정(470)할 수 있다.
이하, 도 5에서는 본 발명의 실시예들에 따른 영상센서 오정렬 보정 장치(200)의 작업 흐름을 상세히 설명한다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른, 영상센서 오정렬 보정 방법의 순서를 도시한 흐름도이다.
본 실시예에 따른 영상센서 오정렬 보정 방법은 상술한 영상센서 오정렬 보정 장치(200)에 의해 수행될 수 있다.
우선, 영상센서 오정렬 보정 장치(200)는 영상센서로부터 선박 영상을 획득한다(510). 단계(510)는 위성에 장착되는, 지상 목표물 촬영용의 영상센서에서, 목표된 선박을 촬영하여 생성한 선박 영상을 획득하는 과정일 수 있다.
또한, 영상센서 오정렬 보정 장치(200)는 선박자동식별장치(AIS)로부터 선박식별정보를 획득한다(520). 선박자동식별장치(AIS)는, 선박의 위치, 침로, 속력 등 항해 정보를 실시간으로 제공 함으로써, 해상에서 선박의 충돌을 방지하기 위한 장치이다. 선박자동식별장치(AIS)는 주위의 선박을 인식할 수 없는 경우에도 타선의 존재와 진행 상황 판단이 가능하고, 시계가 좋지 않은 경우에도 선명, 침로, 속력 식별이 가능하여 선박 충돌 방지, 광역 관제, 조난 선박의 수색 및 구조 활동 등 안전 관리를 더욱 효과적으로 수행할 수 있다.
단계(520)는 영상센서가 촬영하는 선박을 특정하여, 해당 선박에 구비된 선박자동식별장치(AIS)로부터 송출되는 선박식별정보를 획득하는 과정일 수 있다.
다음으로, 영상센서 오정렬 보정 장치(200)는 상기 선박 영상으로부터 선박의 제1 좌표를 계산하고, 상기 선박식별정보로부터 상기 선박의 제2 좌표를 계산한다(530). 단계(530)는 상기 선박 영상에서 식별되는 선박의 위치와, 상기 선박식별정보에서 식별되는 선박의 위치를 확인하여, 그 각각을 제1 좌표와 제2 좌표로서 확인하는 과정일 수 있다.
또한, 영상센서 오정렬 보정 장치(200)는 제1 좌표와 제2 좌표를 이용하여, 영상 센서의 오정렬 값을 보정한다(540). 단계(540)은 상기 제1 좌표를 기준으로, 상기 제2 좌표에 대해 시각 동기화하는 과정일 수 있다.
상기 시각 동기화에 있어서, 영상센서 오정렬 보정 장치(200)는 상기 선박 영상을 이용하여, 상기 제1 좌표와 관측시각 t을 계산하고, 상기 선박식별정보를 이용하여, 상기 제2 좌표와 관측시각 τ을 계산한다. 즉, 영상센서 오정렬 보정 장치(200)는 상기 선박 영상이 생성되는 시각에 관한 관측시각 t과 그 때의 선박 위치를 제1 좌표로 계산하고, 상기 선박식별정보가 생성되는 시각에 관한 관측시각 τ과 그 때의 선박 위치를 제2 좌표로 계산할 수 있다.
여기서 시각 동기화는, 상기 선박 영상과 상기 선박식별정보가 동일시간에 생성되는 것으로 전제하여, 제1 좌표 또는 제2 좌표를 미세하게 조정하는 것일 수 있다.
본 발명에서는 상기 선박식별정보가, 상기 선박 영상이 생성되는 시간에 생성되는 것을 전제로, 제2 좌표를 조정할 수 있다.
즉, 영상센서 오정렬 보정 장치(200)는 상기 관측시각 t와 상기 관측시각 τ 사이의 차이 시간 만큼, 상기 제2 좌표를 이동하여 상기 시각 동기화할 수 있다. 즉, 영상센서 오정렬 보정 장치(200)는 상기 차이 시간을, 상기 제2 좌표에 적용하여, 교정 좌표를 연산할 수 있다. 다시 말해, 영상센서 오정렬 보정 장치(200)는 상기 선박식별정보가, 상기 선박 영상이 생성되는 시간에 생성되는 것을 전제하여, 선박의 위치를 상기 교정 좌표로 연산할 수 있다.
이후, 영상센서 오정렬 보정 장치(200)는 상기 시각 동기화에 따라 연산되는 교정 좌표와, 상기 제1 좌표가 구성하는 차이각 θ를, 상기 영상 센서의 오정렬 값으로서 확인할 수 있다.
예컨대, 영상센서 오정렬 보정 장치(200)는 영상센서와 연관한 선박 영상을 이용하여, 영상기반 선박좌표(제1 좌표)와, 영상기반 선박좌표(제1 좌표)를 관측한 관측시각 t을 계산할 수 있다. 계산된 영상기반 선박좌표(제1 좌표)와 관측시각 t은, 도 3(a)와 같이, 위치/시간 평면 상에 도시될 수 있다.
또한, 영상센서 오정렬 보정 장치(200)는 선박자동식별장치(AIS)로와 연관된 선박식별정보를 이용하여, AIS기반 선박좌표(제2 좌표)와, 선박좌표(제2 좌표)를 관측시각 τ을 계산할 수 있다. 계산된 선박좌표(제2 좌표)와 관측시각 τ 역시, 상기 위치/시간 평면 상에 도시될 수 있다.
또한, 영상센서 오정렬 보정 장치(200)는 관측시각 t와 관측시각 τ 사이의 차이 시간 Δτ 만큼, AIS기반 선박좌표(제2 좌표)를 이동하여 시각 동기화 함으로써, 교정 좌표를 연산할 수 있다. 연산된 교정 좌표는 상기 위치/시간 평면 상에 도시될 수 있다.
위치/시간 평면 상에, 영상기반 선박좌표(제1 좌표) □, AIS기반 선박좌표(제2 좌표) ○, 교정 좌표 ●가 도시된 상태에서, 영상센서 오정렬 보정 장치(200)는 위성에서 상기 영상기반 선박좌표(제1 좌표) □을 바라보는 시선각을 확인할 수 있다.
또한, 영상센서 오정렬 보정 장치(200)는 위성에서, 상기 교정 좌표 ●을 바라보는 시선각을 확인할 수 있다.
이렇게 확인된, 상기 제1 좌표의 시선각과 상기 교정 좌표의 시선각과의 차이를, 영상센서 오정렬 보정 장치(200)는 상기 차이각 θ로 확인할 수 있다.
또한, 영상센서 오정렬 보정 장치(200)는 영상센서의 오정렬 값을 보정할 수 있다. 즉, 영상센서 오정렬 보정 장치(200)는 시각 동기화에 따라 연산되는 교정 좌표로, 영상센서의 시야방향을 조정하여, 영상센서의 오정렬 값을 보정할 수 있다.
도 3(b)를 참조하면, 영상센서 오정렬 보정 장치(200)는 상기 차이각 θ 만큼, 영상센서를 재정렬시켜, 오정렬 값을 보정할 수 있다. 즉, 영상센서 오정렬 보정 장치(200)는 오정렬된 영상센서 α를 연산된 차이각 θ 만큼 회전시켜 재정렬하여 영상센서 β와 같게 되도록 함으로써, 영상센서의 시야방향이 target을 정확하게 지시하도록 할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 선박의 위치를 지속적으로 송출하는 AIS를 통해, 위성에 장착되는 영상 센서에 대한 오정렬 보정을 비교적 저비용으로 처리하는 영상센서 오정렬 보정 방법 및 장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 영상기반의 선박의 좌표와, AIS 기반의 선박의 좌표를, 시각 동기화한 후, 발생하는 위치 차를 이용하여, 영상센서의 장착 오정렬 값을 정확하게 계산해 낼 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 충분한 기준표적 개수를 확보할 수 있어, 장착 오정렬 계산 알고리즘의 통계적 정밀도를 향상 시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 해상지역 기준표적 확보를 통해, 접근성을 증가시키고, 기준표적 설치 및 관리비용을 절감할 수 있다.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 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 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기를 기초로 다양한 기술적 수정 및 변형을 적용할 수 있다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 청구범위의 범위에 속한다.
200 : 영상센서 오정렬 보정 장치
205 : 영상센서 210 : 획득부
220 : 보정부 230 : 계산부

Claims (10)

  1. 영상센서로부터 선박 영상을 획득하는 단계;
    상기 선박 영상을 이용하여, 영상기반 선박좌표와, 상기 영상기반 선박좌표를 관측한 관측시각 t을 계산하는 단계
    선박자동식별장치(AIS)로부터 선박식별정보를 획득하는 단계;
    상기 선박식별정보를 이용하여, AIS기반 선박좌표와, 상기 AIS기반 선박좌표를 관측한 관측시각 τ을 계산하는 단계;
    상기 관측시각 t와 상기 관측시각 τ 사이의 차이 시간 Δτ를, 상기 AIS기반 선박좌표에 적용 함으로써, 상기 선박식별정보가, 상기 선박 영상이 생성되는 시간에 생성되는 것을 전제로 하는 선박의 위치를, 제1 AIS기반 교정좌표로서 연산하는 단계;
    위성에서 상기 영상기반 선박좌표를 바라보는 시선각과, 상기 위성에서 상기 제1 AIS기반 교정좌표를 바라보는 시선각과의 차이를, 차이각 θ1로 확인하는 단계; 및
    상기 차이각 θ1를, 상기 영상 센서의 오정렬 값으로 확인하여 보정하는 단계
    를 포함하는 영상센서 오정렬 보정 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 AIS기반 교정좌표로서 연산하는 단계 이전에,
    상기 영상기반 선박좌표를 기준으로, 상기 AIS기반 선박좌표에 대해 시각 동기화하는 단계; 및
    상기 시각 동기화에 따라 연산되는 제2 AIS기반 교정좌표와, 상기 영상기반 선박좌표가 구성하는 차이각 θ2를, 상기 영상 센서의 오정렬 값으로 확인하여 보정하는 단계
    를 더 포함하는 영상센서 오정렬 보정 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 시각 동기화하는 단계는,
    상기 관측시각 t와 상기 관측시각 τ 사이의 차이 만큼, 상기 AIS기반 선박좌표를 이동하여 상기 시각 동기화하는 단계
    를 포함하는 영상센서 오정렬 보정 방법.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 AIS기반 교정좌표로서 연산하는 단계 이전에,
    상기 영상기반 선박좌표를 기준으로, 상기 AIS기반 선박좌표에 대해 시각 동기화하는 단계; 및
    상기 시각 동기화에 따라, 상기 영상 센서의 시야방향을 조정하여, 상기 영상 센서의 오정렬 값을 보정하는 단계
    를 더 포함하는 영상센서 오정렬 보정 방법.
  6. 영상센서로부터 선박 영상을 획득하고, 선박자동식별장치(AIS)로부터 선박식별정보를 획득하는 획득부;
    상기 선박 영상을 이용하여, 영상기반 선박좌표와, 상기 영상기반 선박좌표를 관측한 관측시각 t을 계산하고, 상기 선박식별정보를 이용하여, AIS기반 선박좌표와, 상기 AIS기반 선박좌표를 관측한 관측시각 τ을 계산하며, 상기 관측시각 t와 상기 관측시각 τ 사이의 차이 시간 Δτ를, 상기 AIS기반 선박좌표에 적용 함으로써, 상기 선박식별정보가, 상기 선박 영상이 생성되는 시간에 생성되는 것을 전제로 하는 선박의 위치를, 제1 AIS기반 교정좌표로서 연산하는 계산부; 및
    위성에서 상기 영상기반 선박좌표를 바라보는 시선각과, 상기 위성에서 상기 제1 AIS기반 교정좌표를 바라보는 시선각과의 차이를, 차이각 θ1로 확인하고, 상기 차이각 θ1를, 상기 영상 센서의 오정렬 값으로 확인하여 보정하는 보정부
    를 포함하는 영상센서 오정렬 보정 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 보정부는,
    상기 영상기반 선박좌표를 기준으로, 상기 AIS기반 선박좌표에 대해 시각 동기화하고,
    상기 시각 동기화에 따라 연산되는 제2 AIS기반 교정좌표와, 상기 영상기반 선박좌표가 구성하는 차이각 θ2를, 상기 영상 센서의 오정렬 값으로서 확인하여 보정하는
    영상센서 오정렬 보정 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 보정부는,
    상기 관측시각 t와 상기 관측시각 τ 사이의 차이 만큼, 상기 AIS기반 선박좌표를 이동하여 상기 시각 동기화하는
    영상센서 오정렬 보정 장치.
  9. 삭제
  10. 제6항에 있어서,
    상기 보정부는,
    상기 영상기반 선박좌표를 기준으로, 상기 AIS기반 선박좌표에 대해 시각 동기화하고,
    상기 시각 동기화에 따라, 상기 영상 센서의 시야방향을 조정하여, 상기 영상 센서의 오정렬 값을 보정하는
    영상센서 오정렬 보정 장치.
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