KR102454917B1 - 무인 비행체 제어 방법 - Google Patents

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Abstract

본 실시예들은 무인 비행체의 제어 장치 및 제어 방법에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 제어장치의 무인 비행체 제어 방법은, 비행체에 탑재된 카메라가 촬영한 영상을 수신하는 단계; 표시수단에 상기 영상 및 상기 영상에 오버레이된 상기 카메라 또는 상기 비행체의 제어를 위한 적어도 하나의 식별자를 표시하는 단계; 상기 적어도 하나의 식별자 및 상기 영상 중 적어도 하나에 대한 사용자 입력을 수신하는 단계; 및 상기 사용자 입력에 대응하여 상기 카메라 또는 상기 비행체의 움직임을 제어하는 제어신호를 생성하는 단계;를 포함한다.

Description

무인 비행체 제어 방법{Method for controlling unmanned aerial vehicle}
본 실시예들은 무인 비행체의 제어 장치 및 제어 방법에 관한 것이다.
최근 재난감시, 환경감시, 정찰 등을 위한 무인비행체(UAV, Unmanned Aerial Vehicle)에 관한 연구가 활발하게 진행되고 있다.
무인비행체의 경우 조종시스템과 모니터링 시스템이 분리되어 운용이 불편하였으며, 장비가 복잡하고 가격이 비싸서 특정 집단의 사람들만이 활용할 수 있을 뿐 활용도가 높지 않았다. 또한, 기존 무인비행체의 경우 사람이 수동으로 조종하면서 항공촬영이나 기타 임무를 수행함으로서 조작의 정확성이나 단순 조종의 반복으로 장기간 조종하기가 어렵다.
한국공개 특허 제2013-0081260호 (2013.07.16)
본 실시예들은 무인 비행체의 제어를 효과적으로 수행하기 위한 사용자 인터페이스 및 방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 제어장치의 무인 비행체 제어 방법은, 비행체에 탑재된 카메라가 촬영한 영상을 수신하는 단계; 표시수단에 상기 영상 및 상기 영상에 오버레이된 상기 카메라 또는 상기 비행체의 제어를 위한 적어도 하나의 식별자를 표시하는 단계; 상기 적어도 하나의 식별자 및 상기 영상 중 적어도 하나에 대한 사용자 입력을 수신하는 단계; 및 상기 사용자 입력에 대응하여 상기 카메라 또는 상기 비행체의 움직임을 제어하는 제어신호를 생성하는 단계;를 포함한다.
상기 제어신호 생성 단계는, 상기 적어도 하나의 식별자 중 비행체 제어 식별자를 선택하는 사용자 입력을 수신하고, 비행체 제어 모드로 전환하는 단계; 상기 영상의 특정 위치를 선택하는 사용자 입력을 수신하고, 상기 특정 위치의 좌표가 상기 표시수단의 화면 중앙에 위치하도록 상기 비행체의 수직 방향 및 수평 방향의 이동 값을 산출하는 단계; 및 상기 이동 값에 대응하는 제어신호를 생성하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 제어신호 생성 단계는, 상기 적어도 하나의 식별자 중 비행체 제어 식별자를 선택하는 사용자 입력을 수신하고, 비행체 제어 모드로 전환하는 단계; 상기 영상의 특정 영역을 선택하는 사용자 입력을 수신하고, 상기 특정 영역의 중심 좌표가 상기 표시수단의 화면 중앙에 위치하도록 상기 비행체의 수직 방향, 수평 방향 및 전진 또는 후진의 이동 값을 산출하는 단계; 및 상기 이동 값에 대응하는 제어신호를 생성하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 방법은, 상기 전진 또는 후진의 이동 값이 임계값을 초과하는 경우, 상기 전진 또는 후진의 이동 값을 상기 임계값으로 대체하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 제어신호 생성 단계는, 상기 적어도 하나의 식별자 중 비행체 제어 식별자를 선택하는 사용자 입력을 수신하고, 비행체 제어 모드로 전환하는 단계; 상기 적어도 하나의 식별자 중 패트롤 기능 식별자를 선택하는 사용자 입력을 수신하고, 패트롤 경로 상의 적어도 하나의 관심 영역의 중심 좌표가 상기 표시수단의 화면 중앙에 위치하도록 상기 비행체의 수직 방향, 수평 방향 및 전진 또는 후진의 이동 값을 산출하는 단계; 및 상기 이동 값에 대응하는 제어신호를 생성하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 제어신호 생성 단계는, 상기 적어도 하나의 식별자 중 축 맞춤 기능 식별자를 선택하는 사용자 입력을 수신하고, 상기 카메라의 광축이 상기 비행체의 기준 축에 일치되도록 상기 카메라의 수평 방향 및 수직 방향의 이동 값을 산출하는 단계; 및 상기 이동 값에 대응하는 제어신호를 생성하는 단계;를 포함할 수 있다.
본 발명은 모니터 화면의 영상 또는 영상에 제공된 그래픽 사용자 인터페이스를 이용하여 한 손으로 비행체를 제어함으로써 사용자의 사용성을 증대시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 제어장치의 개략적인 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이의 스크린 화면에 제공되는 영상의 일 예이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 비행체 또는 카메라 제어 방법을 설명하는 일 예이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 비행체 또는 카메라 제어 방법을 설명하는 일 예이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 비행체 또는 카메라 제어 방법을 설명하는 일 예이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 또는 비행체 제어 방법을 설명하는 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예에 따른 본 발명을 상세히 설명하기로 한다. 또한, 본 명세서 및 도면에 있어서, 실질적으로 동일한 구성을 갖는 구성 요소에 대해서는, 동일한 부호를 사용함으로써 중복 설명을 생략한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 제어장치의 개략적인 블록도이다.
도 1을 참조하면, 제어장치(30)는 카메라(20)를 탑재한 비행체(10)로부터 수신한 영상을 이용하여 카메라(20) 또는 비행체(10)를 제어할 수 있다.
제어장치(30)는 적어도 하나 이상의 프로세서(processor)에 해당하거나, 적어도 하나 이상의 프로세서를 포함할 수 있다. 이에 따라, 제어장치(30)는 마이크로 프로세서나 범용 컴퓨터 시스템과 같은 다른 하드웨어 장치에 포함된 형태로 구동될 수 있다. 제어장치(30)는 정보를 저장 및/또는 기록하기 위한 메모리 등 복수의 유닛을 포함할 수 있다.
제어장치(30)는 노트북, 핸드헬드 장치, 스마트폰, 탭 등의 모바일 단말, 데스크 탑 컴퓨터, 또는 이러한 장치를 이용하거나 직접적으로 또는 간접적으로 이와 연결된 임의의 적절한 장치일 수 있다. 제어장치(30)는 컴퓨팅 장치 내에 하드웨어로 구성될 수도 있고, 소프트웨어 또는 회로들로 구성되는 서버일 수도 있다. 제어장치(30)를 구성하는 구성요소들 중 적어도 일부가 운영 시스템, 응용 프로그램 모듈 및 기타 프로그램 모듈 중 적어도 하나 이상을 포함하는 소프트웨어로 구성될 수 있으며, 물리적으로는 다양한 종류의 공지된 기억 장치에 저장될 수 있다.
제어장치(30)는 통신 인터페이스를 통해 비행체(10) 및 카메라(20)와 통신할 수 있다. 통신 인터페이스는 Wi-Fi, 및/또는 라디오 통신(radio communication), 및/또는 블루투스(Bluetooth), 또는 임의 적절한 통신 기술을 수행할 수 있는 통신 모듈을 포함할 수 있다.
제어장치(30)는 비행체(10)에 탑재된 카메라(20)로부터 촬영된 영상을 수신할 수 있다. 제어장치(30)는 수신한 영상을 디스플레이(50)의 화면에 표시할 수 있다. 이때 제어장치(30)는 사용자에 의해 식별될 수 있고 특정 기능을 수행하는 적어도 하나의 기능 식별자를 영상에 오버레이하여 제공할 수 있다. 제어장치(30)는 영상에 대한 사용자 입력 또는 기능 식별자 선택을 수신하고, 이에 대응하여 비행체(10) 또는 카메라(20)의 움직임을 제어하는 제어신호를 생성할 수 있다. 제어장치(30)는 제어신호를 비행체(10) 또는 카메라(20)로 전송하여 비행체(10) 또는 카메라(20)의 움직임을 제어할 수 있다.
제어장치(30)는 입력장치(40) 및 디스플레이(50)와 연동하여 동작할 수 있다. 제어장치(30)는 입력장치(40) 및 디스플레이(50)와 유선 또는 무선으로 연결되어 상호 정보를 송수신할 수 있다.
입력장치(40)는 키 패드(key pad), 돔 스위치(dome switch), 터치 패드(접촉식 정전 용량 방식, 압력식 저항막 방식, 적외선 감지 방식, 표면 초음파 전도 방식, 적분식 장력 측정 방식, 피에조 효과 방식 등), 마우스, 리모컨, 조그 휠, 조그 스위치 등의 사용자 인터페이스일 수 있다. 사용자는 입력장치(40)를 통해 디스플레이(50)에 표시된 영상에 제공된 기능 식별자를 선택하고, 포인터를 이동 및 선택할 수 있다. 포인터에 의해 선택된 영상의 위치는 비행체(10) 또는 카메라(20)가 위치하는 물리적 환경의 물리적 위치에 대응할 수 있다.
디스플레이(50)는 제어장치(30)로부터 출력되는 영상을 사용자에게 제공함으로써, 사용자가 표시되는 영상을 모니터링할 수 있도록 하는 표시수단이다. 디스플레이(50)는 시각적인 정보 및/또는 청각적인 정보를 사용자에게 제공할 수 있다. 디스플레이(50)는 컴퓨터 스크린, TV 스크린, 모바일 단말 스크린, 또는 프로젝터일 수 있다. 디스플레이(50)가 터치 스크린인 경우, 터치 스크린이 입력장치(40)로서 동작할 수 있다. 디스플레이(50)는 영상과 중첩하여 기능 식별자를 직관적인 인터페이스로서 제공함으로써 사용자가 비행체(10) 또는 카메라(20)를 한 손으로 용이하게 제어할 수 있도록 한다.
비행체(10)는 사람이 탑승하지 않는 무인기(UAV: Unmanned Aerial Vehicle)일 수 있다. 무인기는 조종사가 탑승하지 않는 채로, 사전에 입력된 프로그램에 따르거나, 제어장치(10)의 원격제어에 따라 비행을 할 수 있다. 비행체(10)는 영상 정보를 획득하는 적어도 하나의 카메라(20)를 비행체(10)의 전방 또는 후방에 탑재할 수 있다.
카메라(20)는 CCD(Charge Coupled Device) 또는 CMOS(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor) 등의 촬상소자를 포함할 수 있다. 카메라(20)는 팬틸트줌(PTZ) 기능을 구비하고, 제어장치(10)의 원격제어에 따라 패닝 및 틸팅되면서 소정의 줌 배율로 주시하고 있는 현재 방향(전방 또는 후방)의 영상을 획득할 수 있다. 카메라(20)는 실시간으로 또는 일정 주기 단위로 영상을 획득할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이의 스크린 화면에 제공되는 영상의 일 예이다.
도 2를 참조하면, 디스플레이(50)의 화면에 영상(60)이 표시될 수 있다. 영상(60)은 비행체(10)의 카메라(20)가 현재 방향에서 촬영한 영상이다. 영상(60)에는 사용자 입력을 위한 포인터(70)가 제공될 수 있다. 사용자는 입력장치(40)를 이용하여 한 손으로 영상(60) 내에서 포인터(70)를 이동, 클릭, 드래깅 등을 수행하고, 제어장치(30)는 수행된 동작에 대응하는(매칭된) 기능을 구현할 수 있다. 디스플레이(50)가 터치 스크린인 경우, 포인터(70)는 생략되고, 사용자의 터치 입력에 대응하는(매칭된) 기능이 제어장치(30)에 의해 구현될 수 있다.
영상(60)에는 적어도 하나의 기능 식별자가 제공될 수 있다. 기능 식별자는 사용자가 식별할 수 있는 직관적인 인터페이스로서, 적어도 하나의 아이콘으로 구현될 수 있다. 기능 식별자는 정보 제공 아이콘들 및 제어 아이콘들이 제공될 수 있다. 정보 제공 아이콘들은 제1 및 제2 포인트(61, 62), 제1 및 제2 인디케이터(63, 64)를 포함할 수 있다. 제어 아이콘들은 사용자가 비행체(10) 및/또는 카메라(20)의 제어를 위해 선택하는 아이콘들(65)을 포함할 수 있다.
영상(60)에는 카메라(20)의 현재 방향에서 카메라 뷰의 중심점을 나타내는 제1 포인트(61) 및 비행체(10)의 현재 비행 방향을 나타내고 비행체(10)의 기준 축에 대응하는 제2 포인트(62)가 오버레이되어 표시될 수 있다. 제1 포인트(61)는 광축과 일치할 수도 있고 일치하지 않을 수도 있다.
제1 포인트(61)는 영상(60)의 중앙에 제공되고, 제2 포인트(62)는 영상(60)의 가장자리에 영상의 수평 방향(A)의 중앙에 제공될 수 있다. 제1 포인트(61) 및 제2 포인트(62)는 영상(60)에 오버레이된 시각적 패턴으로 제공될 수 있다. 예를 들어, 시각적 패턴은 유색 또는 무색의 기호, 도형 등일 수 있다. 유색은 다양한 컬러로 표현될 수 있다.
도 2의 실시예에서 제1 포인트(61)는 영상(60)의 중앙에 "십자(+)" 형태로 제공되고, 제2 포인트(62)는 영상(60)의 수평 방향(A)의 중앙에 "유색 삼각형(▲)" 형태로 제공되고 있다.
영상(60)에는 비행체(10)와 카메라(20)의 수평 방향(A)의 각(degree) 차이를 가늠할 수 있게 하는 제1 인디케이터(indicator)(63) 및 비행체(10)와 카메라(20)의 수직 방향(B)의 각(degree) 차이를 가늠할 수 있게 하는 제2 인디케이터(indicator)(64)가 표시될 수 있다. 제1 인디케이터(63)는 영상(60)의 상측 또는 하측의 가장자리를 따라 제공될 수 있다. 제2 인디케이터(64)는 영상(60)의 좌측 또는 우측의 가장자리를 따라 제공될 수 있다. 제1 인디케이터(63) 및 제2 인디케이터(64)는 눈금자 형태로 제공될 수 있다. 제1 인디케이터(63)의 눈금은 비행체(10)의 좌우 이동 각 또는 카메라(20)의 패닝 각에 대응할 수 있다. 제2 인디케이터(64)의 눈금은 비행체(10)의 상하 이동 각 또는 카메라(20)의 틸팅 각에 대응할 수 있다.
도 2의 실시예에서 제1 인디케이터(63)는 영상(60)의 상측에 눈금자 형태로 제공되고, 제2 인디케이터(64)는 영상(60)의 좌측에 눈금자 형태로 제공되고 있다.
영상(20)의 일 영역에는 비행체(10) 및/또는 카메라(20)의 이동(움직임)을 제어하는 적어도 하나의 제어 아이콘(65)이 오버레이하여 제공될 수 있다. 제어 아이콘(65)은 사용자가 직관적으로 그 기능을 인지할 수 있는 형태의 그림으로 제공될 수 있다.
제1 제어 아이콘(66) 및 제2 제어 아이콘(67)은 제어장치(30)의 모드를 전환시키는 식별자이다. 포인터(70) 또는 터치에 의해 제1 제어 아이콘(66)이 선택되면, 제어장치(30)는 비행체(10)의 제어 모드로 전환된다. 포인터(70) 또는 터치에 의해 제2 제어 아이콘(66)이 선택되면, 제어장치(30)는 카메라(20)의 제어 모드로 전환된다. 제1 제어 아이콘(66) 및 제2 제어 아이콘(67)은 동시에 선택될 수 없다. 제어장치(30)는 제1 제어 아이콘(66)이 선택되면, 비행체 제어 모드로 전환하고, 이 후 사용자 입력이 수신되면, 비행체(10)의 움직임과 관련된 명령(제어신호)을 생성할 수 있다. 제어장치(30)는 제2 제어 아이콘(67)이 선택되면, 카메라 제어 모드로 전환하고, 이 후 사용자 입력이 수신되면, 카메라(20)의 움직임과 관련된 명령(제어신호)을 생성할 수 있다.
제3 제어 아이콘(68)은 카메라(20)의 광축이 비행체(10)의 기준 축과 일치하도록 카메라(20)를 이동시키는 기능을 하는 식별자이다. 카메라 제어 모드에서 카메라(20)가 패닝 및/또는 틸팅에 의해 움직임에 따라 카메라(20)의 광축이 비행체(10)의 기준 축과 어긋날 수 있다. 이 경우, 제3 제어 아이콘(68)이 선택되면 카메라(20)의 광축이 비행체(10)의 기준 축과 일치하도록 카메라(20)가 다시 패닝 및/또는 틸팅에 의해 이전의 상태로 복귀할 수 있다. 제어장치(30)는 제3 제어 아이콘(68)의 선택이 수신되면, 카메라(20)의 현재 광축 위치와 비행체(10)의 현재 기준 축 위치를 기초로, 카메라(20)의 광축이 비행체(10)의 기준 축과 일치하기 위한 카메라(20)의 패닝 각 및/또는 틸팅 각을 산출할 수 있다. 제어장치(30)는 산출된 패닝 각 및/또는 틸팅 각을 포함하는 제어신호를 생성할 수 있다. 제어장치(30)는 제어신호를 카메라(20)로 전송할 수 있다. 제어신호를 수신한 카메라(20)는 제어신호에 포함된 패닝 각 및/또는 틸팅 각에 따라 패닝 및/또는 틸팅할 수 있다.
제4 제어 아이콘(69)은 비행체(10) 또는 카메라(20)를 패트롤(patrol) 모드로 동작시키는 식별자이다. 비행체(10) 또는 카메라(20)는 패트롤 모드에서 하나 이상의 관심 영역을 향하도록 순서대로 이동할 수 있다. 관심 영역은 미리 설정될 수도 있고, 사용자 입력에 의해 실시간 설정될 수도 있다.
카메라 제어 모드에서 제4 제어 아이콘(69)이 선택되면, 제어장치(30)는 카메라 패트롤 모드로 전환한다. 비행체(10)의 비행 방향은 유지된 상태에서, 카메라(20)는 하나 이상의 관심 영역을 패닝, 틸팅 및 주밍에 의해 정해진 순서대로 촬영할 수 있다. 제어장치(30)는 미리 설정되었거나 사용자 입력에 의해 실시간으로 설정된 카메라(20)의 패트롤 경로를 추출하고, 패트롤 경로 상의 하나 이상의 관심 영역 각각으로 카메라(20)의 이동을 위한 카메라(20)의 패닝 각, 틸팅 각 및 줌배율을 산출할 수 있다. 각 관심 영역을 촬영한 영상은 화면 전체에 표시될 수 있다. 제어장치(30)는 관심 영역마다 제1 포인트(61)로부터 관심 영역의 중심 좌표까지의 변위에 대응하는 카메라(20)의 패닝 각, 틸팅 각 및 줌배율을 포함하는 제어신호를 생성할 수 있다. 제어장치(30)는 제어신호를 카메라(20)로 전송할 수 있다. 제어신호를 수신한 카메라(20)는 제어신호에 포함된 패닝 각, 틸팅 각 및 줌배율에 따라 패닝, 틸팅 및 주밍할 수 있다.
비행체 제어 모드에서 제4 제어 아이콘(69)이 선택되면, 제어장치(30)는 비행체 패트롤 모드로 전환한다. 비행체(10)는 하나 이상의 관심 영역을 카메라(20)가 촬영할 수 있도록 정해진 순서대로 상하좌우 및 전진 또는 후진으로 이동하며 비행할 수 있다. 제어장치(30)는 미리 설정되었거나 사용자 입력에 의해 실시간으로 설정된 비행체(10)의 패트롤 경로를 추출하고, 패트롤 경로 상의 하나 이상의 관심 영역 각각을 카메라(20)가 촬영할 수 있도록 비행체(10)의 상하좌우 이동 각 및 비행체(10)의 전진 도는 후진 거리를 산출할 수 있다. 제어장치(30)는 관심 영역마다 제1 포인트(61)로부터 관심 영역의 중심 좌표까지의 변위에 대응하는 비행체(10)의 상하좌우 이동 각 및 전진 또는 후진 거리를 포함하는 제어신호를 생성할 수 있다. 제어장치(30)는 제어신호를 비행체(10)로 전송할 수 있다. 제어신호를 수신한 비행체(10)는 제어신호에 포함된 상하좌우 이동 각 및 전진 또는 후진 거리에 따라 상하좌우 및 전진 또는 후진으로 이동할 수 있다.
카메라(20)에 의해 촬영된 하나 이상의 관심 영역의 영상 각각은 화면에 순서대로 표시될 수도 있고, 영상들이 합성된 파노라마 영상으로 화면에 표시될 수도 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 비행체 또는 카메라 제어 방법을 설명하는 일 예이다. 도 3의 실시예는 비행체(10) 또는 카메라(20)의 수직 방향 및 수평 방향의 독립적인 이동 제어 방법을 설명하기 위한 예시이다.
도 3(a)를 참조하면, 디스플레이(50)의 화면에 카메라(20)가 현재 방향에서 촬영한 영상이 표시된다. 영상에 제공된 제어 아이콘들(65) 중 제1 제어 아이콘(66) 또는 제2 제어 아이콘(67)이 선택될 수 있다. 사용자는 입력장치(40)를 이용하여 영상에 제공된 포인터(70)를 이동하여 특정 위치를 클릭함으로써 영상의 중앙으로부터 수평 방향 및 수직 방향으로 소정 거리 이격된 영상의 특정 위치를 선택할 수 있다.
카메라 제어 모드에서, 제어장치(30)는 영상의 중앙, 즉 제1 포인트(61)로부터 클릭된 특정 위치까지의 변위에 대응하는 카메라(20)의 패닝 각 및 틸팅 각을 산출할 수 있다. 제어장치(30)는 산출된 패닝 각 및 틸팅 각을 포함하는 제어신호를 생성하여 카메라(20)로 전송할 수 있다.
비행체 제어 모드에서, 제어장치(30)는 영상의 중앙, 즉 제1 포인트(61)로부터 클릭된 특정 위치까지의 변위에 대응하는 비행체(20)의 수평 방향(좌우) 이동 각 및 수직 방향(상하) 이동 각을 산출할 수 있다. 제어장치(30)는 산출된 수평 방향(좌우) 이동 각 및 수직 방향(상하) 이동 각을 포함하는 제어신호를 생성하여 비행체(10)로 전송할 수 있다.
도 3(b)를 참조하면, 디스플레이(50) 화면에는 도 3(a)에서 클릭된 특정 위치가 중앙에 위치한 영상이 표시될 수 있다.
카메라 제어 모드에서, 카메라(20)는 제어신호를 수신하고, 수신된 제어신호로부터 방향 변경을 위한 패닝 각 및 틸팅 각을 추출하고, 비행체(10)는 비행 방향을 유지한 채로 카메라(20)는 추출된 패닝 각 및 틸팅 각으로 이동하여 방향을 변경할 수 있다. 카메라(20)는 변경된 방향에서 영상을 촬영하여 제어장치(30)로 전송할 수 있다.
비행체 제어 모드에서, 비행체(10)는 제어신호를 수신하고, 수신된 제어신호로부터 방향 변경을 위한 수평 방향(좌우) 이동 각 및 수직 방향(상하) 이동 각을 추출하고, 추출된 수평 방향(좌우) 이동 각 및 수직 방향(상하) 이동 각으로 이동하여 방향을 변경할 수 있다. 비행체(10)의 방향 변경에 의해 비행체(10)에 탑재된 카메라(20)는 변경된 방향에서 영상을 촬영하여 제어장치(30)로 전송할 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 비행체 또는 카메라 제어 방법을 설명하는 일 예이다. 도 4의 실시예는 비행체(10)의 전진 또는 후진 이동 제어, 또는 카메라(20)의 줌 배율 제어 방법을 설명하기 위한 예시이다.
도 4(a)를 참조하면, 디스플레이(50)의 화면에 카메라(20)가 카메라(20)가 현재 방향에서 촬영한 영상이 표시된다. 영상에 제공된 제어 아이콘들(65) 중 제1 제어 아이콘(66) 또는 제2 제어 아이콘(67)이 선택될 수 있다. 영상에는 포인터(70)가 제공될 수 있다. 사용자는 포인터(70)를 드래깅하여 영상의 특정 영역을 선택할 수 있다.
카메라 제어 모드에서, 제어장치(30)는 현재 영상의 중앙, 즉 제1 포인트(61)로부터 선택된 영역의 중심 좌표까지의 변위에 대응하는 카메라(20)의 패닝 각, 틸팅 각 및 줌배율을 산출할 수 있다. 제어장치(30)는 산출된 패닝 각, 틸팅 각 및 줌배율을 포함하는 제어신호를 생성하여 카메라(20)로 전송할 수 있다.
비행체 제어 모드에서, 제어장치(30)는 현재 영상의 중앙, 즉 제1 포인트(61)로부터 선택된 영역의 중심 좌표까지의 변위에 대응하는 비행체(20)의 수평 방향(좌우) 이동 각, 수직 방향(상하) 이동 각 및 전진 거리를 산출할 수 있다. 디스플레이(50)의 화면에 표시된 영상이 비행체의 후방에 탑재된 카메라로부터의 영상인 경우, 제어장치(30)는 비행체(20)의 수평 방향(좌우) 이동 각, 수직 방향(상하) 이동 각 및 후진 거리를 산출할 수 있다. 제어장치(30)는 산출된 수평 방향(좌우) 이동 각, 수직 방향(상하) 이동 각 및 전진 또는 후진 거리를 포함하는 제어신호를 생성하여 비행체(10)로 전송할 수 있다. 제어장치(30)는 전진 또는 후진의 이동 값이 임계값을 초과하는 경우, 전진 또는 후진의 이동 값을 임계값으로 대체하여, 비행체(10)의 이동 거리에 제한을 둘 수 있다.
도 4(b)를 참조하면, 디스플레이(50) 화면에는 도 4(a)에서 선택된 영역의 중심 좌표가 화면의 중앙에 위치한 확대 영상이 표시될 수 있다.
카메라 제어 모드에서, 카메라(20)는 제어신호를 수신하고, 수신된 제어신호로부터 방향 변경을 위한 패닝 각, 틸팅 각 및 줌배율을 추출하고, 추출된 패닝 각, 틸팅 각으로 방향을 변경하고 줌배율을 변경할 수 있다. 카메라(20)는 변경된 방향에서 변경된 줌배율로 영상을 촬영하여 제어장치(30)로 전송할 수 있다.
비행체 제어 모드에서, 비행체(10)는 제어신호를 수신하고, 수신된 제어신호로부터 방향 변경을 위한 수평 방향(좌우) 이동 각, 수직 방향(상하) 이동 각 및 전진 또는 후진 거리를 추출하고, 추출된 수평 방향(좌우) 이동 각, 수직 방향(상하) 이동 각 및 전진 또는 후진 거리로 이동하여 방향 및 위치를 변경할 수 있다. 비행체(10)의 방향 변경에 의해 비행체(10)에 탑재된 카메라(20)는 변경된 방향에서 영상을 촬영하여 제어장치(30)로 전송할 수 있다. 비행체(10)의 전진 또는 후진 이동에 의해 카메라(20)의 줌배율 변경 없이 확대된 영상이 디스플레이(50) 화면에 표시될 수 있다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 비행체 또는 카메라 제어 방법을 설명하는 일 예이다. 도 5의 실시예는 비행체(10) 또는 카메라(20)의 패트롤 경로 설정 방법을 설명하기 위한 예시이다.
디스플레이(50)의 화면에 카메라(20)가 현재 방향에서 촬영한 영상이 표시된다. 영상에 제공된 제어 아이콘들(65) 중 제1 제어 아이콘(66) 또는 제2 제어 아이콘(67)이 선택될 수 있다. 영상에는 포인터(70)가 제공될 수 있다. 사용자는 포인터(70)를 드래깅하여 영상의 특정 영역을 관심 영역으로 선택할 수 있다. 도 5에는 제1 내지 제3 관심 영역(Patrol#1 내지 Patrol #3)이 선택되었다. 관심 영역은 미리 패트롤 경로 상에 설정될 수도 있고, 실시간으로 사용자에 의해 설정될 수도 있다.
제2 제어 아이콘(67)의 선택에 의한 카메라 제어 모드에서, 제4 제어 아이콘(69)이 선택되면 제어장치(30)는 카메라 패트롤 모드로 전환한다. 제어장치(30)는 기 저장된 패트롤 경로 또는 실시간으로 설정된 패트롤 경로 상의 복수의 관심 영역에 대한 정보를 수신할 수 있다. 제어장치(30)는 현재 영상의 중앙, 즉 제1 포인트(61)로부터 관심 영역의 중심 좌표까지의 변위에 대응하는 카메라(20)의 패닝 각, 틸팅 각 및 줌배율을 산출할 수 있다. 제어장치(30)는 관심 영역마다 산출된 패닝 각, 틸팅 각 및 줌배율을 포함하는 제어신호를 생성하여 순서대로 카메라(20)로 전송할 수 있다.
제1 제어 아이콘(66)의 선택에 의한 비행체 제어 모드에서, 제4 제어 아이콘(69)이 선택되면 제어장치(30)는 비행체 패트롤 모드로 전환한다. 제어장치(30)는 기 저장된 패트롤 경로 또는 실시간으로 설정된 패트롤 경로 상의 복수의 관심 영역에 대한 정보를 수신할 수 있다. 제어장치(30)는 현재 영상의 중앙, 즉 제1 포인트(61)로부터 관심 영역의 중심 좌표까지의 변위에 대응하는 비행체(20)의 수평 방향(좌우) 이동 각, 수직 방향(상하) 이동 각 및 전진 거리를 산출할 수 있다. 디스플레이(50)의 화면에 표시된 영상이 비행체의 후방에 탑재된 카메라로부터의 영상인 경우, 제어장치(30)는 비행체(20)의 수평 방향(좌우) 이동 각, 수직 방향(상하) 이동 각 및 후진 거리를 산출할 수 있다. 제어장치(30)는 관심 영역마다 산출된 수평 방향(좌우) 이동 각, 수직 방향(상하) 이동 각 및 전진 또는 후진 거리를 포함하는 제어신호를 생성하여 순서대로 비행체(10)로 전송할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 또는 비행체 제어 방법을 설명하는 흐름도이다.
제어장치(30)는 비행체(10)에 탑재된 카메라(20)로부터 현재 방향에서 촬영된 영상을 수신할 수 있다(S31).
제어장치(30)는 디스플레이(50)의 화면에 수신한 영상을 제공하고, 제어 및 정보 제공을 위한 적어도 하나의 기능 식별자를 영상에 오버레이할 수 있다(S33). 기능 식별자는 사용자가 직관적으로 식별할 수 있는 아이콘으로 구현될 수 있다. 제어 아이콘은 비행체(10) 또는 카메라(20)의 움직임을 제어하기 위한 기능 식별자이다. 제어 아이콘은 카메라(20) 또는 비행체(10)의 제어 전환 기능, 카메라(20)의 광축과 비행체(10)의 기준 축 맞춤 기능, 카메라(20) 또는 비행체(10)의 패트롤 기능 등을 수행할 수 있는 식별자를 포함할 수 있다. 정보 제공 아이콘은 카메라(20) 및 비행체(10)의 위치 및 자세에 대한 정보를 제공하는 기능 식별자이다. 정보 제공 아이콘은 카메라(20)의 뷰 중심을 나타내는 포인트, 비행체(10)의 기준 축을 나타내는 포인트, 비행체(10) 또는 카메라(20)의 수평 방향 및 수직 방향의 이동 정도를 가늠하는 인디케이터를 포함할 수 있다.
제어장치(30)는 적어도 하나의 아이콘을 선택하거나 영상의 지점 또는 영역을 선택하는 사용자의 입력을 감지 및/또는 수신할 수 있다(S35). 제어장치(30)는 특정 아이콘의 클릭, 영상의 특정 위치 클릭, 영상의 특정 영역을 선택하는 드래깅을 감지할 수 있다.
제어장치(30)는 사용자 입력에 대응하는 기능을 제공하기 위한 제어신호를 생성할 수 있다(S37).
제어장치(30)는 제어 아이콘의 선택에 대응하는 제어신호를 생성할 수 있다. 제어신호는 제어장치(30)의 모드 전환 명령을 포함할 수 있다. 모드 전환 명령을 포함하는 제어신호에 따라 제어장치(30)는 카메라 제어 모드 또는 비행체 제어 모드로 전환될 수 있다.
제어신호는 비행체(10)의 수평 방향, 수직 방향, 전진 또는 후진의 이동 값 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 수평/수직/전진/후진 이동값을 포함하는 제어신호에 따라 비행체(10)는 자세, 즉 방향 및/또는 위치를 변경할 수 있다.
제어신호는 카메라(20)의 수평 방향, 수직 방향의 이동 값, 줌배율 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 수평/수직 이동값 및 줌배율을 포함하는 제어신호에 따라 카메라(20)는 자세, 즉 방향 및/또는 줌배율을 변경할 수 있다. 카메라(20)의 수평 방향 이동 값은 패닝 각에 대응하고, 수직 방향 이동 값은 틸팅 각에 대응할 수 있다.
종래의 두 개의 레버를 이용하는 무인 비행체 제어 방법은 처음 사용자, 어린이, 여성 그리고 연장자들이 조종하기엔 다소 어려움이 있는 경우가 많다. 또한 실제 지상에서 조종자가 공중에 떠있는 무인 비행체의 자세나 상태를 가늠하기가 쉽지 않다. 또한 두 개의 레버를 조작해야 하므로 반드시 두 손을 같이 써야 한다.
본 발명의 실시예들은 모니터링 화면에 표시된 영상 또는 영상에 제공된 그래픽 사용자 인터페이스를 사용자가 한 손으로 조작하여 무인 비행체를 제어할 수 있는 원-핸드 무인 비행체 제어 방법이다. 따라서, 누구나 기계 조작에 대한 어려움이나 두려움 없이 간단하게 무인 비행체를 제어할 수 있다. 즉, 본 발명의 실시예들은 무인 비행체 제어의 직관력을 높이면서 무인 비행체 이동의 편이성을 제공할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 무인 비행체 제어 방법은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의해 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광데이터 저장장치 등이 있다. 또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 그리고, 본 발명을 구현하기 위한 기능적인(functional) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있다.
본 발명의 일 측면들은 첨부된 도면에 도시된 실시예들을 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

Claims (6)

  1. 비행체에 탑재된 카메라가 촬영한 영상을 수신하는 단계;
    표시수단에 상기 영상 및 상기 영상에 오버레이된 상기 카메라의 움직임을 제어하는 제1식별자와 상기 비행체의 움직임을 제어하는 제2식별자를 표시하는 단계;
    상기 제1식별자 또는 상기 제2식별자의 선택을 수신하고, 카메라 제어 모드 또는 비행체 제어 모드로 전환하는 단계;
    상기 카메라 제어 모드 또는 상기 비행체 제어 모드에서 상기 영상에 대한 사용자 입력을 수신하는 단계; 및
    상기 카메라 제어 모드에서 상기 사용자 입력에 대응하여 상기 카메라의 움직임을 제어하는 제어신호를 생성하고, 상기 비행체 제어 모드에서 상기 사용자 입력에 대응하여 상기 비행체의 움직임을 제어하는 제어신호를 생성하는 단계;를 포함하는 제어장치의 무인 비행체 제어 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제어신호 생성 단계는,
    상기 비행체 제어 모드에서, 상기 영상의 특정 위치를 선택하는 사용자 입력을 수신하고, 상기 특정 위치의 좌표가 상기 표시수단의 화면 중앙에 위치하도록 상기 비행체의 수직 방향 및 수평 방향의 이동 값을 산출하는 단계; 및
    상기 이동 값에 대응하는 제어신호를 생성하는 단계;를 포함하는 제어장치의 무인 비행체 제어 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제어신호 생성 단계는,
    상기 비행체 제어 모드에서, 상기 영상의 특정 영역을 선택하는 사용자 입력을 수신하고, 상기 특정 영역의 중심 좌표가 상기 표시수단의 화면 중앙에 위치하도록 상기 비행체의 수직 방향, 수평 방향 및 전진 또는 후진의 이동 값을 산출하는 단계; 및
    상기 이동 값에 대응하는 제어신호를 생성하는 단계;를 포함하는 제어장치의 무인 비행체 제어 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 전진 또는 후진의 이동 값이 임계값을 초과하는 경우, 상기 전진 또는 후진의 이동 값을 상기 임계값으로 대체하는 단계;를 포함하는 제어장치의 무인 비행체 제어 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 제어신호 생성 단계는,
    상기 비행체 제어 모드에서, 상기 적어도 하나의 식별자 중 패트롤 기능 식별자를 선택하는 사용자 입력을 수신하고, 패트롤 경로 상의 적어도 하나의 관심 영역의 중심 좌표가 상기 표시수단의 화면 중앙에 위치하도록 상기 비행체의 수직 방향, 수평 방향 및 전진 또는 후진의 이동 값을 산출하는 단계; 및
    상기 이동 값에 대응하는 제어신호를 생성하는 단계;를 포함하는 제어장치의 무인 비행체 제어 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 표시수단에 제공된 축 맞춤 기능 식별자를 선택하는 사용자 입력을 수신하고, 상기 카메라의 광축이 상기 비행체의 기준 축에 일치되도록 상기 카메라의 수평 방향 및 수직 방향의 이동 값을 산출하는 단계; 및
    상기 이동 값에 대응하는 제어신호를 생성하는 단계;를 더 포함하는 제어장치의 무인 비행체 제어 방법.
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