KR102341786B1 - 탄 속도 측정 방법, 장치 및 시스템 - Google Patents

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Abstract

일 실시예에 따른 탄 속도 측정 장치가 수행하는 탄 속도 측정 방법은, 탄의 진행 방향과 수직을 이룬 상태로 상호간의 소정 이격거리를 갖도록 적어도 두 개의 기준 폴대 및 적어도 두 대의 카메라가 위치된 상태에서, 상기 적어도 두 대의 카메라가 상기 두 개의 기준 폴대를 향하여 촬영한 상기 탄에 대한 영상으로부터 탄두 끝 부분을 검출하는 단계와, 상기 검출된 상기 탄두 끝 부분의 위치와 화각의 중심과의 거리에 기초하여 상기 탄에 대한 영상으로부터 적어도 두 프레임을 선택하는 단계와, 상기 선택된 적어도 두 프레임의 시간차와 상기 이격거리를 이용하여 상기 탄의 속도를 계산하는 단계를 포함한다.

Description

탄 속도 측정 방법, 장치 및 시스템{METHOD AND APPARATUS, AND SYSTEMS FOR MEASURING VELOCITY OF PROJECTILE}
본 발명은 탄의 속도를 측정하는 방법과 이를 위한 탄 속도 측정 장치 및 이러한 탄 속도 측정 장치를 포함하는 탄 속도 측정 시스템에 관한 것이다.
주지하고 있는 바와 같이, 총포 탄약시험 수행 시 탄의 포구속도, 추진제 연소 완료시간 등의 초기 비행현상을 계측하기 위해 도플러 레이더가 운용된다. 도플러 레이더는 비행체에 연속적인 전파를 송신하고 속도에 비례하는 주파수 변이를 검출함으로써 속도를 정밀하게 계측할 수 있는 장점을 가지고 있다.
한편, 국내시험장에서 총포 탄약시험은 주로 개활지에서 바다를 향해 탄을 발사하지만, 최근에는 소음 민원, 해상소개 등의 문제로 탄 받이(catcher system)가 구축되어 있는 발사장이나 실내 시험 시설에서 총포 탄약시험이 수행되기도 한다.
그런데, 이처럼 발사장 또는 실내 시험 시설에서 도플러 레이더가 운용되는 경우에는 넓은 빔 폭 및 주변 시설물들에 의한 클러터 영향으로 개활지에서 운용한 것과 비교하면 상대적으로 오차가 커질 수 있다.
대한민국 등록특허공보 제10-1827222호, 등록일자 2018년 02월 01일.
일 실시예에 따르면, 탄의 진행 방향과 수직을 이룬 상태로 상호간의 소정 이격거리를 갖도록 적어도 두 대의 카메라를 위치시킨 환경에서, 카메라에 의해 촬영된 탄에 대한 영상을 이용하여 탄의 속도를 계산하는 탄 속도 측정 방법과 이러한 탄 속도 측정 방법을 수행하는 탄 속도 측정 장치, 그리고 이러한 탄 속도 측정 장치를 포함하는 탄 속도 측정 시스템을 제공한다.
본 발명의 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 것으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 해결하고자 하는 과제는 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
제 1 관점에 따른 탄 속도 측정 장치가 수행하는 탄 속도 측정 방법은, 탄의 진행 방향과 수직을 이룬 상태로 상호간의 소정 이격거리를 갖도록 적어도 두 개의 기준 폴대 및 적어도 두 대의 카메라가 위치된 상태에서, 상기 적어도 두 대의 카메라가 상기 두 개의 기준 폴대를 향하여 촬영한 상기 탄에 대한 영상으로부터 탄두 끝 부분을 검출하는 단계와, 상기 검출된 상기 탄두 끝 부분의 위치와 화각의 중심과의 거리에 기초하여 상기 탄에 대한 영상으로부터 적어도 두 프레임을 선택하는 단계와, 상기 선택된 적어도 두 프레임의 시간차와 상기 이격거리를 이용하여 상기 탄의 속도를 계산하는 단계를 포함한다.
제 2 관점에 따른 탄 속도 측정 장치는, 탄에 대한 영상이 입력되는 입력부와, 상기 탄에 대한 영상을 이용하여 상기 탄의 속도를 계산하는 프로세서부를 포함하고, 상기 탄에 대한 영상은, 탄의 진행 방향과 수직을 이룬 상태로 상호간의 소정 이격거리를 갖도록 적어도 두 개의 기준 폴대 및 적어도 두 대의 카메라가 위치된 상태에서, 상기 적어도 두 대의 카메라가 상기 두 개의 기준 폴대를 향하여 촬영한 것이며, 상기 프로세서부는, 상기 탄에 대한 영상으로부터 탄두 끝 부분을 검출하고, 상기 검출된 상기 탄두 끝 부분의 위치와 화각의 중심과의 거리에 기초하여 상기 탄에 대한 영상으로부터 적어도 두 프레임을 선택하며, 상기 선택된 적어도 두 프레임의 시간차와 상기 이격거리를 이용하여 상기 탄의 속도를 계산한다.
제 3 관점에 따른 컴퓨터 프로그램을 저장하고 있는 컴퓨터 판독 가능 기록매체는, 상기 컴퓨터 프로그램이, 프로세서에 의해 실행되면, 탄의 진행 방향과 수직을 이룬 상태로 상호간의 소정 이격거리를 갖도록 적어도 두 개의 기준 폴대 및 적어도 두 대의 카메라가 위치된 상태에서, 상기 적어도 두 대의 카메라가 상기 두 개의 기준 폴대를 향하여 촬영한 상기 탄에 대한 영상으로부터 탄두 끝 부분을 검출하는 단계와, 상기 검출된 상기 탄두 끝 부분의 위치와 화각의 중심과의 거리에 기초하여 상기 탄에 대한 영상으로부터 적어도 두 프레임을 선택하는 단계와, 상기 선택된 적어도 두 프레임의 시간차와 상기 이격거리를 이용하여 상기 탄의 속도를 계산하는 단계를 포함하는 방법을 상기 프로세서가 수행하도록 하기 위한 명령어를 포함한다.
제 4 관점에 따른 컴퓨터 판독 가능 기록매체에 저장되어 있는 컴퓨터 프로그램은, 상기 컴퓨터 프로그램이, 프로세서에 의해 실행되면, 탄의 진행 방향과 수직을 이룬 상태로 상호간의 소정 이격거리를 갖도록 적어도 두 개의 기준 폴대 및 적어도 두 대의 카메라가 위치된 상태에서, 상기 적어도 두 대의 카메라가 상기 두 개의 기준 폴대를 향하여 촬영한 상기 탄에 대한 영상으로부터 탄두 끝 부분을 검출하는 단계와, 상기 검출된 상기 탄두 끝 부분의 위치와 화각의 중심과의 거리에 기초하여 상기 탄에 대한 영상으로부터 적어도 두 프레임을 선택하는 단계와, 상기 선택된 적어도 두 프레임의 시간차와 상기 이격거리를 이용하여 상기 탄의 속도를 계산하는 단계를 포함하는 방법을 상기 프로세서가 수행하도록 하기 위한 명령어를 포함한다.
제 5 관점에 따른 탄 속도 측정 시스템은, 탄의 진행 방향과 수직을 이룬 상태로 상호간의 소정 이격거리를 갖도록 위치하는 적어도 두 개의 기준 폴대 및 적어도 두 대의 카메라와, 상기 적어도 두 대의 카메라에 의해 촬영된 상기 탄에 대한 영상을 이용하여 상기 탄의 속도를 계산하는 탄 속도 측정 장치를 포함하고, 상기 탄 속도 측정 장치는, 상기 탄에 대한 영상으로부터 탄두 끝 부분을 검출하고, 상기 검출된 상기 탄두 끝 부분의 위치와 화각의 중심과의 거리에 기초하여 상기 탄에 대한 영상으로부터 적어도 두 프레임을 선택하며, 상기 선택된 적어도 두 프레임의 시간차와 상기 이격거리를 이용하여 상기 탄의 속도를 계산한다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 탄의 진행 방향과 수직을 이룬 상태로 상호간의 소정 이격거리를 갖도록 적어도 두 대의 카메라를 위치시킨 환경에서, 카메라에 의해 촬영된 탄에 대한 영상을 이용하여 탄의 속도를 계산한다.
이러한 본 발명의 일 실시예에 의하면, 도플러 레이더를 운용하기 어려운 발사장 또는 실내 시험 시설 등의 환경에서 총포 탄약시험 수행할 경우에 탄의 속도를 정확히 측정할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 탄 속도 측정 시스템의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 탄 속도 측정 장치의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 탄 속도 측정 장치가 수행하는 탄 속도 측정 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 탄 속도 측정 방법에 따른 영상 분석 과정의 예시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 탄을 발사하는 포와 카메라 및 기준점 간의 위치 관계를 나타낸 그래프이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 명세서에서 사용되는 용어에 대해 간략히 설명하고, 본 발명에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.
본 발명에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.
명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 ‘포함’한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다.
또한, 명세서에서 사용되는 ‘부’라는 용어는 소프트웨어 또는 FPGA나 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, 마이크로 코드, 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.
아래에서는 첨부한 도면을 참고하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 탄 속도 측정 시스템(100)의 구성도이다.
도 1을 참조하면, 일 실시예에 따른 탄 속도 측정 시스템(100)은 적어도 두 개의 기준 폴대(111, 112), 적어도 두 대의 카메라(121, 122) 및 탄 속도 측정 장치(130)를 포함한다. 도 1에는 각각 두 개의 기준 폴대(111, 112)와 두 대의 카메라(121, 122)가 이용된 탄 속도 측정 시스템(100)을 예시하였고 이하의 설명에서는 이러한 예시에 맞춰 동적 및 기능 등에 대해 설명하겠으나 기준 폴대(111, 112)와 카메라(121, 122)의 개수가 이에 한정되는 것은 아니다.
두 개의 기준 폴대(111, 112)는 탄의 진행 방향과 수직을 이룬 상태로 상호간의 소정 이격거리를 갖도록 위치한다. 이러한 두 개의 기준 폴대(111, 112)는 탄을 발사하는 포(10)의 앞단과 뒷단이 이루는 직선의 연장선과 수직을 이루고, 두 대의 카메라(121, 122)의 상호간 이격거리만큼 두 개의 기준 폴대(111, 112) 또한 동일한 상호간 이격거리를 갖는다.
두 대의 카메라(121, 122)는 탄의 진행 방향과 수직을 이룬 상태로 상호간의 소정 이격거리를 갖도록 위치한다. 이러한 두 대의 카메라(121, 122)는 탄을 발사하는 포(10)의 앞단과 뒷단이 이루는 직선의 연장선과 수직을 이루고, 두 개의 기준 폴대(111, 112)의 상호간 이격거리만큼 두 대의 카메라(121, 122) 또한 동일한 상호간 이격거리를 갖는다. 예를 들어, 두 대의 카메라(121, 122)는 탄을 발사하는 포(10)의 발사 순간에 발생하는 트리거 신호에 따라 내부 메모리에 저장된 탄에 대한 영상을 탄 속도 측정 장치(130)에 전송한 후 다음 트리거에 대한 대기 상태에 놓일 수 있다.
탄 속도 측정 장치(130)는 두 대의 카메라(121, 122)가 두 개의 기준 폴대(111, 112)를 향하여 촬영한 탄에 대한 영상을 이용하여 탄의 속도를 계산한다. 이러한 탄 속도 측정 장치(130)는 탄에 대한 영상으로부터 탄두 끝 부분을 검출하고, 검출된 탄두 끝 부분의 위치와 화각의 중심과의 거리에 기초하여 탄에 대한 영상으로부터 적어도 두 프레임을 선택하며, 두 개의 기준 폴대(111, 112) 간 상호간 이격거리 또는 두 대의 카메라(121, 122) 간 상호간 이격거리 및 선택된 적어도 두 프레임의 시간차를 이용하여 탄의 속도를 계산한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 탄 속도 측정 장치(130)의 구성도이다.
도 2를 참조하면, 일 실시예에 따른 탄 속도 측정 장치(130)는, 입력부(131) 및 프로세서부(132)를 포함한다. 그리고, 탄 속도 측정 장치(130)는 제공부(133)를 더 포함할 수 있다. 입력부(131)는 두 대의 카메라(121, 122)에 연결된 직렬인터페이스를 포함할 수 있다. 프로세서부(132)는 마이크로프로세서 등과 같은 컴퓨팅연산수단을 포함할 수 있다. 제공부(133)는 디스플레이기기나 프린터 등의 주변기기에 연결된 직렬인터페이스를 포함할 수 있다. 또는, 제공부(133)는 통신채널을 통해 외부에 각종 데이터를 송신할 수 있는 통신모듈을 포함할 수 있다.
입력부(131)는 적어도 두 대의 카메라(111, 112)가 적어도 두 개의 기준 폴대(111, 112)를 향하여 촬영한 탄에 대한 영상을 입력 받고, 입력 받은 탄에 대한 영상을 프로세서부(132)에 제공한다. 예를 들어, 입력부(131)는 두 대의 카메라(121, 122)로부터 직렬인터페이스를 통하여 탄에 대한 영상을 입력 받을 수 있다.
프로세서부(132)는 입력부(131)로부터 제공되는 탄에 대한 영상으로부터 탄두 끝 부분을 검출하고, 검출된 탄두 끝 부분의 위치와 화각의 중심과의 거리에 기초하여 탄에 대한 영상으로부터 적어도 두 프레임을 선택하며, 두 개의 기준 폴대(111, 112) 간 상호간 이격거리 또는 두 대의 카메라(121, 122) 간 상호간 이격거리 및 선택된 적어도 두 프레임의 시간차를 이용하여 탄의 속도를 계산한다. 예를 들어, 프로세서부(132)는 탄에 대한 영상 내 픽셀 간 밝기 차이를 가로 축, 세로 축 및 시간 축에 대해 파악한 결과에 기초하여 3차원 코너를 검출하고, 검출된 3차원 코너를 탄두 끝 부분으로서 인식할 수 있다. 여기서, 프로세서부(132)는 탄을 발사한 포의 앞단과 뒷단이 이루는 직선 및 두 대의 카메라(121, 122)와 두 개의 기준 폴대(111, 112)가 이루는 직선의 교점을 기준으로 하여 탄의 이동 거리를 보정하고, 보정된 탄의 이동 거리를 반영하여 탄의 속도를 계산할 수 있다.
프로세서부(132)는 탄의 속도를 계산한 결과값을 제공부(133)를 통해 외부에 제공한다. 예를 들어, 제공부(133)에 포함된 직렬인터페이스를 통해 디스플레이기기나 프린터 등의 주변기리를 통해 탄의 속도를 계산한 결과값을 출력할 수 있다. 또는 제공부(133)에 포함된 통신모듈을 통해 탄의 속도를 계산한 결과값을 통신채널을 통해 외부에 송신할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 탄 속도 측정 장치(130)가 수행하는 탄 속도 측정 방법을 설명하기 위한 흐름도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 탄 속도 측정 방법에 따른 영상 분석 과정의 예시도이며, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 탄을 발사하는 포와 카메라 및 기준점 간의 위치 관계를 나타낸 그래프이다.
이하, 도 1 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 탄 속도 측정 장치(130)가 수행하는 탄 속도 측정 방법에 대해 자세히 살펴보기로 한다. 아래에서는 두 개의 기준 폴대 및 두 대의 카메라를 이용하는 경우를 예시하기로 한다.
두 개의 기준 폴대(111, 112)를 탄의 진행 방향과 수직을 이룬 상태로 상호간의 소정 이격거리를 갖도록 위치시킨다. 즉, 탄을 발사하는 포(10)의 앞단과 뒷단이 이루는 직선과 두 개의 기준 폴대(111, 112)가 이루는 직선이 교점에서 수직을 이루도록 한다.
마찬가지로, 두 대의 카메라(121, 122)를 탄의 진행 방향과 수직을 이룬 상태로 상호간의 소정 이격거리를 갖도록 위치시킨다. 즉, 탄을 발사하는 포(10)의 앞단과 뒷단이 이루는 직선과 두 대의 카메라(121, 122)가 이루는 직선이 교점에서 수직을 이루도록 한다.
여기서, 두 개의 기준 폴대(111, 112)의 상호간 이격거리와 두 대의 카메라(121, 122)의 상호간 이격거리는 동일하다.
이렇게 탄 속도 측정 시스템(100)이 설치된 후, 두 대의 카메라(121, 122)는 탄을 발사하는 포(10)의 발사 순간에 발생하는 트리거 신호에 따라 내부 메모리에 저장된 탄에 대한 영상을 탄 속도 측정 장치(130)에 전송한 후 다음 트리거에 대한 대기 상태에 진입한다. 예를 들어, 트리거 신호로는 탄 또는 화염을 검출할 수 있는 적외선 검출기의 검출 신호를 이용하거나 발사 신호 등을 이용할 수 있다. 이러한 트리거 신호에 따라 고속의 카메라(121, 122)는 발사 순간마다 매번 고속 촬영을 수행할 수 있고, 이와 동시에 이전에 촬영되어 내부 메모리에 저장된 탄에 대한 영상을 탄 속도 측정 장치(130)에 전송할 수 있다. 그러면, 탄 속도 측정 장치(130)의 입력부(131)는 두 대의 카메라(121, 122)로부터 수신된 탄에 대한 영상을 프로세서부(132)에 제공한다(S310).
그러면, 프로세서부(132)는 두 대의 카메라(121, 122)가 두 개의 기준 폴대(111, 112)를 향하여 촬영한 탄에 대한 영상으로부터 탄두 끝 부분을 검출한다. 예를 들어, 프로세서부(132)는 탄에 대한 영상 내 픽셀 간 밝기 차이를 가로 축, 세로 축 및 시간 축에 대해 파악한 결과에 기초하여 3차원 코너를 검출할 수 있고(S320), 이렇게 검출된 3차원 코너를 탄두 끝 부분으로서 인식할 수 있다(S330).
여기서, 프로세서부(132)는 영상 내에서 탄두 영역을 찾기 위해 영상 내 특징점 중 하나인 코너를 검출하는데, 고정된 화각 영역 내에서 새로 나타나는 물체인 탄의 영역에 대한 코너 레스폰스(corner response)를 크게 하기 위해서 아래의 수학식과 같이 가로, 세로 축 뿐만 아니라 z축(시간 축) 변화도 활용한다. 아래의 수학식에서
Figure 112021078953751-pat00001
는 주변 픽셀 간의 밝기 값 차이로 최대값을 갖는 화소가 코너이며, 타일러 전개식(taylor expansion)을 적용하여 식을 정리한다.
Figure 112021078953751-pat00002
Figure 112021078953751-pat00003
Figure 112021078953751-pat00004
위 수학식에서 행렬(
Figure 112021078953751-pat00005
)에 대해 3개의 고유값(eigenvalue)이 모두 큰 화소가 3차원 코너이고 탄두 영역에 해당한다. 코너 레스폰스는 다양한 방법으로 계산될 수 있으며, 코너 레스폰스가 일정한 임계값보다 클 경우 코너로 인식할 수 있도록 적절한
Figure 112021078953751-pat00006
값과 임계값을 찾아야한다.
Figure 112021078953751-pat00007
Figure 112021078953751-pat00008
Figure 112021078953751-pat00009
x, y는 영상의 가로, 세로축을 나타내며, z는 시간축이다. u, v, t는 x, y, z축 방향에 대한 미소 변화량을 나타낸다.
Figure 112021078953751-pat00010
는 영상의 밝기 값을 나타내며,
Figure 112021078953751-pat00011
는 윈도우 함수(window function)로 가우시안 가중치 등을 사용할 수 있다.
Figure 112021078953751-pat00012
,
Figure 112021078953751-pat00013
,
Figure 112021078953751-pat00014
는 x, y, z축 편미분 값으로 영상 내 기울기(gradient) 값을 나타낸다.
프로세서부(132)는 이렇게 검출된 탄두 끝 부분의 위치와 화각의 중심과의 거리에 기초하여 탄에 대한 영상으로부터 적어도 두 프레임을 선택한다(S340).
그런데, 고속 카메라를 활용하여 초당 수 만 장의 영상을 획득하더라도 탄의 속도가 빠르고 화각이 좁은 경우, 탄이 카메라 화각의 중심에 있는 영상을 획득하지 못할 수 있다. 이에, 프로세서부(132)는 탄을 발사한 포의 앞단과 뒷단이 이루는 직선 및 두 대의 카메라(121, 122)와 두 개의 기준 폴대(111, 112)가 이루는 직선의 교점을 기준으로 하여 탄의 이동 거리를 보정할 수 있다.
아래의 수학식과 같이 도 4에서 탄의 위치가 화각 중심 (
Figure 112021078953751-pat00015
)에 있을 때의 시각(
Figure 112021078953751-pat00016
)을 획득하기 위해 탄의 위치를 이용하여 보정한다.
Figure 112021078953751-pat00017
포(10)의 진행 방향과 수직이 되도록 카메라(121, 122)와 기준 폴대(111, 112)를 설치하더라도 실제로는 오차가 존재할 수 있다. 따라서 포(10)의 앞/뒤, 카메라(121, 122) 및 기준 폴대(111, 112)에 대한 위치를 정밀 측량하고, 포(10)의 앞/뒤가 이루는 직선, 두 대의 카메라(121, 122)와 각 기준 폴대(111, 112)가 이루는 두 직선의 방정식을 계산해 교점을 구하면 도 5와 같이 탄이 실제로 이동한 거리를 보정 계산할 수 있다(S350).
그리고, 프로세서부(132)는 두 개의 기준 폴대(111, 112) 간 상호간 이격거리(또는 두 대의 카메라(121, 122) 간 상호간 이격거리)와 앞서 선택된 적어도 두 프레임의 시간차를 이용하여 탄의 속도를 계산한다(S360).
이후, 프로세서부(132)는 탄의 속도를 계산한 결과값을 제공부(133)를 통해 외부에 제공한다. 예를 들어, 제공부(133)에 포함된 직렬인터페이스를 통해 디스플레이기기나 프린터 등의 주변기리를 통해 탄의 속도를 계산한 결과값을 출력할 수 있다. 또는 제공부(133)에 포함된 통신모듈을 통해 탄의 속도를 계산한 결과값을 통신채널을 통해 외부에 송신할 수 있다.
한편, 전술한 일 실시예에 따른 탄 속도 측정 방법에 포함된 각각의 단계는, 이러한 단계를 수행하도록 하기 위한 명령어를 포함하는 컴퓨터 프로그램을 기록하는 컴퓨터 판독 가능한 기록매체에서 구현될 수 있다.
지금까지 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따르면, 탄의 진행 방향과 수직을 이룬 상태로 상호간의 소정 이격거리를 갖도록 적어도 두 대의 카메라를 위치시킨 환경에서, 카메라에 의해 촬영된 탄에 대한 영상을 이용하여 탄의 속도를 계산한다. 이러한 본 발명의 일 실시예에 의하면, 도플러 레이더를 운용하기 어려운 발사장 또는 실내 시험 시설 등의 환경에서 총포 탄약시험 수행할 경우에 탄의 속도를 정확히 측정할 수 있다.
본 발명에 첨부된 각 흐름도의 각 단계의 조합들은 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들에 의해 수행될 수도 있다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 범용 컴퓨터, 특수용 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서에 탑재될 수 있으므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서를 통해 수행되는 그 인스트럭션들이 흐름도의 각 단계에서 설명된 기능들을 수행하는 수단을 생성하게 된다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 특정 방식으로 기능을 구현하기 위해 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 지향할 수 있는 컴퓨터 이용 가능 또는 컴퓨터 판독 가능 기록매체에 저장되는 것도 가능하므로, 그 컴퓨터 이용가능 또는 컴퓨터 판독 가능 기록매체에 저장된 인스트럭션들은 흐름도의 각 단계에서 설명된 기능을 수행하는 인스트럭션 수단을 내포하는 제조 품목을 생산하는 것도 가능하다. 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에 탑재되는 것도 가능하므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에서 일련의 동작 단계들이 수행되어 컴퓨터로 실행되는 프로세스를 생성해서 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 수행하는 인스트럭션들은 흐름도의 각 단계에서 설명된 기능들을 실행하기 위한 단계들을 제공하는 것도 가능하다.
또한, 각 단계는 특정된 논리적 기능(들)을 실행하기 위한 하나 이상의 실행 가능한 인스트럭션들을 포함하는 모듈, 세그먼트 또는 코드의 일부를 나타낼 수 있다. 또, 몇 가지 대체 실시예들에서는 단계들에서 언급된 기능들이 순서를 벗어나서 발생하는 것도 가능함을 주목해야 한다. 예컨대, 잇달아 도시되어 있는 두 개의 단계들은 사실 실질적으로 동시에 수행되는 것도 가능하고 또는 그 단계들이 때때로 해당하는 기능에 따라 역순으로 수행되는 것도 가능하다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 품질에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 균등한 범위 내에 있는 모든 기술사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 탄 속도 측정 시스템
10: 포
111, 112: 기준 폴대
121, 122: 카메라
130: 탄 속도 측정 장치
131: 입력부
132: 프로세서부
132: 제공부

Claims (12)

  1. 탄 속도 측정 장치가 수행하는 탄 속도 측정 방법으로서,
    탄의 진행 방향과 수직을 이룬 상태로 상호간의 소정 이격거리를 갖도록 적어도 두 개의 기준 폴대 및 적어도 두 대의 카메라가 위치된 상태에서, 상기 적어도 두 대의 카메라가 상기 두 개의 기준 폴대를 향하여 촬영한 상기 탄에 대한 영상으로부터 탄두 끝 부분을 검출하는 단계와,
    상기 검출된 상기 탄두 끝 부분의 위치와 화각의 중심과의 거리에 기초하여 상기 탄에 대한 영상으로부터 적어도 두 프레임을 선택하는 단계와,
    상기 탄을 발사하는 포의 앞단과 뒷단이 이루는 직선 및 상기 적어도 두 대의 카메라와 상기 적어도 두 개의 기준 폴대가 이루는 직선의 교점을 기준으로 하여 상기 탄의 이동 거리를 보정하는 단계와,
    상기 보정된 탄의 이동 거리를 반영해, 상기 선택된 적어도 두 프레임의 시간차와 상기 이격거리를 이용하여 상기 탄의 속도를 계산하는 단계를 포함하는
    탄 속도 측정 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 탄두 끝 부분을 검출하는 단계는,
    상기 탄에 대한 영상 내 픽셀 간 밝기 차이를 가로 축, 세로 축 및 시간 축에 대해 파악한 결과에 기초하여 3차원 코너를 검출하는 단계와,
    상기 검출된 3차원 코너를 상기 탄두 끝 부분으로서 인식하는 단계를 포함하는
    탄 속도 측정 방법.
  3. 삭제
  4. 탄에 대한 영상이 입력되는 입력부와,
    상기 탄에 대한 영상을 이용하여 상기 탄의 속도를 계산하는 프로세서부를 포함하고,
    상기 탄에 대한 영상은, 탄의 진행 방향과 수직을 이룬 상태로 상호간의 소정 이격거리를 갖도록 적어도 두 개의 기준 폴대 및 적어도 두 대의 카메라가 위치된 상태에서, 상기 적어도 두 대의 카메라가 상기 두 개의 기준 폴대를 향하여 촬영한 것이며,
    상기 프로세서부는,
    상기 탄에 대한 영상으로부터 탄두 끝 부분을 검출하고, 상기 검출된 상기 탄두 끝 부분의 위치와 화각의 중심과의 거리에 기초하여 상기 탄에 대한 영상으로부터 적어도 두 프레임을 선택하며, 상기 탄을 발사하는 포의 앞단과 뒷단이 이루는 직선 및 상기 적어도 두 대의 카메라와 상기 적어도 두 개의 기준 폴대가 이루는 직선의 교점을 기준으로 하여 상기 탄의 이동 거리를 보정하고, 상기 보정된 탄의 이동 거리를 반영해, 상기 선택된 적어도 두 프레임의 시간차와 상기 이격거리를 이용하여 상기 탄의 속도를 계산하는
    탄 속도 측정 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 프로세서부는,
    상기 탄에 대한 영상 내 픽셀 간 밝기 차이를 가로 축, 세로 축 및 시간 축에 대해 파악한 결과에 기초하여 3차원 코너를 검출하고, 상기 검출된 3차원 코너를 상기 탄두 끝 부분으로서 인식하는
    탄 속도 측정 장치.
  6. 삭제
  7. 컴퓨터 프로그램을 저장하고 있는 컴퓨터 판독 가능 기록매체로서,
    상기 컴퓨터 프로그램은, 프로세서에 의해 실행되면,
    탄의 진행 방향과 수직을 이룬 상태로 상호간의 소정 이격거리를 갖도록 적어도 두 개의 기준 폴대 및 적어도 두 대의 카메라가 위치된 상태에서, 상기 적어도 두 대의 카메라가 상기 두 개의 기준 폴대를 향하여 촬영한 상기 탄에 대한 영상으로부터 탄두 끝 부분을 검출하는 단계와, 상기 검출된 상기 탄두 끝 부분의 위치와 화각의 중심과의 거리에 기초하여 상기 탄에 대한 영상으로부터 적어도 두 프레임을 선택하는 단계와, 상기 탄을 발사하는 포의 앞단과 뒷단이 이루는 직선 및 상기 적어도 두 대의 카메라와 상기 적어도 두 개의 기준 폴대가 이루는 직선의 교점을 기준으로 하여 상기 탄의 이동 거리를 보정하는 단계와, 상기 보정된 탄의 이동 거리를 반영해, 상기 선택된 적어도 두 프레임의 시간차와 상기 이격거리를 이용하여 상기 탄의 속도를 계산하는 단계를 포함하는 방법을 상기 프로세서가 수행하도록 하기 위한 명령어를 포함하는, 컴퓨터 판독 가능한 기록매체.
  8. 컴퓨터 판독 가능 기록매체에 저장되어 있는 컴퓨터 프로그램으로서,
    상기 컴퓨터 프로그램은, 프로세서에 의해 실행되면,
    탄의 진행 방향과 수직을 이룬 상태로 상호간의 소정 이격거리를 갖도록 적어도 두 개의 기준 폴대 및 적어도 두 대의 카메라가 위치된 상태에서, 상기 적어도 두 대의 카메라가 상기 두 개의 기준 폴대를 향하여 촬영한 상기 탄에 대한 영상으로부터 탄두 끝 부분을 검출하는 단계와, 상기 검출된 상기 탄두 끝 부분의 위치와 화각의 중심과의 거리에 기초하여 상기 탄에 대한 영상으로부터 적어도 두 프레임을 선택하는 단계와, 상기 탄을 발사하는 포의 앞단과 뒷단이 이루는 직선 및 상기 적어도 두 대의 카메라와 상기 적어도 두 개의 기준 폴대가 이루는 직선의 교점을 기준으로 하여 상기 탄의 이동 거리를 보정하는 단계와, 상기 보정된 탄의 이동 거리를 반영해, 상기 선택된 적어도 두 프레임의 시간차와 상기 이격거리를 이용하여 상기 탄의 속도를 계산하는 단계를 포함하는 방법을 상기 프로세서가 수행하도록 하기 위한 명령어를 포함하는, 컴퓨터 프로그램.
  9. 탄의 진행 방향과 수직을 이룬 상태로 상호간의 소정 이격거리를 갖도록 위치하는 적어도 두 개의 기준 폴대 및 적어도 두 대의 카메라와,
    상기 적어도 두 대의 카메라에 의해 촬영된 상기 탄에 대한 영상을 이용하여 상기 탄의 속도를 계산하는 탄 속도 측정 장치를 포함하고,
    상기 탄 속도 측정 장치는,
    상기 탄에 대한 영상으로부터 탄두 끝 부분을 검출하고, 상기 검출된 상기 탄두 끝 부분의 위치와 화각의 중심과의 거리에 기초하여 상기 탄에 대한 영상으로부터 적어도 두 프레임을 선택하며, 상기 탄을 발사하는 포의 앞단과 뒷단이 이루는 직선 및 상기 적어도 두 대의 카메라와 상기 적어도 두 개의 기준 폴대가 이루는 직선의 교점을 기준으로 하여 상기 탄의 이동 거리를 보정하고, 상기 보정된 탄의 이동 거리를 반영해, 상기 선택된 적어도 두 프레임의 시간차와 상기 이격거리를 이용하여 상기 탄의 속도를 계산하는
    탄 속도 측정 시스템.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 적어도 두 대의 카메라는 상기 탄을 발사하는 포의 발사 순간에 발생하는 트리거 신호에 따라 상기 카메라의 내부 메모리에 저장된 상기 탄에 대한 영상을 상기 탄 속도 측정 장치에 전송한 후 다음 트리거에 대한 대기 상태에 놓이는
    탄 속도 측정 시스템.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 탄 속도 측정 장치는,
    상기 탄에 대한 영상 내 픽셀 간 밝기 차이를 가로 축, 세로 축 및 시간 축에 대해 파악한 결과에 기초하여 3차원 코너를 검출하고, 상기 검출된 3차원 코너를 상기 탄두 끝 부분으로서 인식하는
    탄 속도 측정 시스템.


  12. 삭제
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