KR102481739B1 - 암석 탐지 및 분류 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 암석 탐지 및 분류 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 암석의 고유정보인 최대강도와 반사율을 분석하여 피검 암석 내지 피검 지역의 암석 분포를 분석하는 암석 탐지 및 분류 시스템에 관한 것이다.

Description

암석 탐지 및 분류 시스템{Rock detection and classification system}
본 발명은 암석 탐지 및 분류 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 암석의 고유정보인 최대강도와 반사율을 분석하여 피검 암석 내지 피검 지역의 암석 분포를 분석하는 암석 탐지 및 분류 시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 암석(rock, 岩石)은 자연계에서 형성된 무기물의 고체 집합체로서 지구시스템의 일부로서 행성을 이루는 구성물질이다. 암석은 주로 광물들로 이루어지지만 반드시 그런 것은 아니며, 간혹 암석 내에 준광물인 흑요석 같은 유리질 물질 또는 석탄과 같은 유기물이 함유될 수 있다.
이러한 암석은 형성되는 과정의 차이에 따라 화성암, 퇴적암, 변성암의 세 종류의 암석군으로 구분된다.
먼저, 화성암은 지하 깊은 곳에서 생긴 마그마가 냉각되어 굳어진 암석으로, 지표 부근에서 굳어지면 화산암, 지하 깊은 곳에서 굳어지면 심성암이라고 한다.
한편, 퇴적암은 자갈, 모래, 진흙 등의 퇴적물이 운반되어 바다나 호수 바닥에 퇴적되어 형성된 암석으로 층리와 화석이 발견된다.
한편, 변성암은 암석이 높은 열과 압력을 받아 만들어진 암석으로, 엽리와 재결정 작용을 받아 생성된 큰 입자가 발견된다.
이와 같은 암석의 지질과 지질구조 그리고 광물을 조사할 때 직접 육안으로 조사하거나 또는 암석에 어떤 지질구조나 광물, 그리고 광물자원이 있는지 판단할 수 없기 때문에 암석의 일부분을 채취하여 암석을 조사하기도 하고, 암석을 촬영하고 촬영된 정보에 따라 암석에 어떤 지질구조나 광물, 그리고 광물자원이 있는지 확인한다.
지질과 지질구조를 조사하고 광물과 광물자원을 확인하기 위해 암석의 일부분을 채취하거나 암석을 촬영하여 촬영된 정보를 분석해야 하는데, 사람이 접근하기 어려운 지역에 위치하여 직접적인 조사나 암석의 일부분을 채취하는 것이 용이하지 않은 문제가 있었다.
이에 따라, 현재 원격제어에 의해 공중 비행이 가능하며, 사람이 접근하기 어려운 위치까지 이동이 용이하고, 공중에 머무른 상태에서 조사 대상을 조사할 수 있는 드론 장치의 필요성이 대두하여, 이에 대한 연구가 활발하게 이루어지고 있다.
종래에 원격제어가 가능한 드론을 이용하여 사람이 접근하기 어려운 위치에 이동하여 지표 또는 지층 내의 3차원 자력데이터를 측정하는 기술이 제안된 바 있다. 그러나 자력데이터를 측정하기 위한 장비의 경우, 부피가 크고 구성이 복잡해지는 문제가 존재한다.
또한, 암석 자체를 조사하기 위해 첨부 도면 도 1에 도시된 바와 같이, 드론을 이용하여 암석을 촬영하는 장비가 있지만 모래나 자갈, 먼지 등의 이물질이 암석을 덮고 있는 경우, 암석을 촬영하여 암석 내의 지질과 지질구조, 광물 그리고 광물자원을 조사하는데 어려움이 존재한다.
또한, 암석을 촬영하여 촬영된 정보를 분석하는 경우, 특히 사막지대에 있는 암석을 촬영해야 할 경우에, 암석 내의 지질과 지질구조 그리고 광물자원의 정확한 분석을 위해서는, 암석 표면을 덮고 있는 모래나 자갈, 먼지 등을 제거한 후 암석을 촬영하여야 하는 번거로운 문제점이 있다.
상기와 같은 암석 분석 관련 선행 문헌은 다음과 같다.
문헌 1 : 대한민국 공개특허공보 제10-2016-0095102호(명칭 : 암석 드릴링 정보를 활용하는 배열체 및 방법 ; 출원일 : 2013.12.17.)
문헌 2 : 대한민국 등록특허공보 제10-2137441호(명칭 : 지표의 암석 조사용 무인 비행체 ; 출원일 : 2019.02.26.)
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하고자 창출된 것으로, 암석의 고유정보인 최대강도와 반사율을 분석하여 피검 암석 내지 피검 지역의 암석 분포를 분석하는 암석 탐지 및 분류 시스템을 제공함에 목적을 두고 있다.
상기와 같은 목적 달성을 위한 본 발명은 피검지역으로 이동하여 설정주행경로를 따라 비행하면서 초분광 영상정보 및 RGB 영상정보를 수집 제공하는 무인비행장치(100); 상기 무인비행장치(100)에서 수집한 영상정보들을 분석하여 매핑솔루션을 통해 비행경로 및 고도를 설정하여 자동비행을 제어하는 비행제어장치(200); 상기 무인비행장치(100)에서 수집한 초분광 영상정보와 기저장된 암석들의 표본 데이터와 비교하여, 피검지역에 암석 존재 유무 및 암석 종류를 분석하고 데이터화하는 암석분석장치(300); 상기 무인비행장치(100)을 피검지역으로 원격제어를 통해 이동시켜, 무인비행장치(100)에서 제공하는 영상정보들을 저장 및 출력하고, 상기 암석분석장치(300)에서 제공하는 암석 분석데이터를 저장 및 출력하는 한편, 사전에 설정 저장된 전자지도 내지 지형 이미지에 암석 분석 데이터를 대입하여 암석 분포 지도를 생성하는 원격관리컴퓨터시스템(400); 을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명 중 상기 무인비행장치(100)는 드론 또는 비행선으로서, 전원공급용 배터리; 비행구동부; 현 위치정보를 제공하는 GPS부; 초분광 영상정보 및 RGB 영상정보를 수집하는 촬영부; 상기 수집된 영상정보를 저장하는 저장부; 상기 비행제어장치(200)와 암석분석장치(300) 및 원격관리컴퓨터시스템(400)과 통신 접속시키는 통신부; 자동항법프로그램을 통해 비행제어장치(200) 또는 인공위성에서 전송되는 좌표에 따라 이동하도록 비행구동부의 구동을 제어하고, 상기 비행제어장치(200)에서 전송되는 제어신호에 따라 초분광 영상정보 및 RGB 영상정보를 수집하는 촬영부의 동작을 제어하는 제어부; 를 포함하여서 된 것을 특징으로 한다.
본 발명 중 상기 비행제어장치(200)는 원격관리컴퓨터시스템(400)이 무인비행장치(100)를 초기 피검지역으로 이동시켜 수집한 영상정보들로부터, 해당 영역의 비행 면적 및 환경을 분석한 후 비행경로 및 고도를 산출 설정하여, 분석을 위한 자동비행 제어신호를 제공하는 매핑솔루션을 포함한 비행제어수단인 것을 특징으로 한다.
본 발명 중 상기 암석분석장치(300)는 상기 무인비행장치(100)에서 수집한 초분광 영상정보의 분광 파장 영역을 설정된 개수의 연속된 밴드 데이터로 구성하고, 이를 사전에 샘플 데이터로 저장된 각 암석의 최대강도(파장별 데이터값의 최대치)와 반사율을 포함한 특성을 나타내는 표본 데이터와 비교하여, 피검지역에 암석 존재 유무 및 암석 종류를 분석하고 데이터화하는 알고리즘 내지 프로그램이 탑재된 암석탐지 및 분류수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명 중 상기 원격관리컴퓨터시스템(400)은 분석 초기에 무인비행장치(100)를 피검지역으로 원격제어를 통해 이동시켜 무인비행장치(100)에서 제공하는 영상정보들을 토대로 비행제어장치(200)가 비행영역과 비행경로 및 비행고도를 설정하여 제어하도록 하고, 상기 무인비행장치(100)에서 제공하는 영상정보들을 정사영상으로 변환하여 각 영상 데이터들을 매칭 및 정렬시키고, 포인트클라우드를 생성하여 3D 다각형 메쉬 데이터를 생성한 후, 실제 RGB 영상의 색상과 대응되는 색상을 메쉬 데이터에 적용하여 피검지역을 3D이미지를 포함한 전자지도화하고, 상기 암석분석장치(300)에서 제공하는 암석 분석데이터를 저장하고 3D이미지 및 데이터 테이블로 출력하는 한편, 상기 전자지도에 대입하여 암석 분석 지도를 생성하는 알고리즘 내지 프로그램이 탑재된 컴퓨터장치 또는 휴대통신단말기인 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 과제해결수단에 의한 본 발명은 본 발명은 상기 무인비행장치(100)를 통해 수집된 암석 관련 초분광 영상정보 및 RGB 영상정보를 암석분석장치(300)가 사전에 샘플 데이터로 저장된 각 암석의 최대강도(파장별 데이터값의 최대치)와 반사율을 포함한 특성을 나타내는 표본 데이터와 비교하여, 피검지역에 암석 존재 유무 및 암석 종류를 분석하고 데이터하고, 상기 원격관리컴퓨터시스템(400)이 상기 암석분석장치(300)에서 제공하는 암석 분석데이터를 3D이미지 및 데이터 테이블로 출력하는 한편, 상기 전자지도에 대입하여 암석 분석 지도를 생성함으로써, 암석을 탐지함과 동시에 암석의 종류를 분류하여 암석에 대한 연구자료로 제공하는 것이 가능하며, 지표면은 물론 지중에 있는 암석들 까지 탐지 및 분류 분석이 이루어지도록 하는 효과를 얻는다.
도 1은 종래 암석 조사 장치의 예를 도시한 예시도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 구성을 간략히 도시한 블록도.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 구성을 간략히 도시한 블록도.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 구성을 간략히 도시한 블록도.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 구성을 좀 더 구체적으로 도시한 블록도.
도 6은 본 발명에서 무인비행장치의 비행경로 예시도.
도 7은 본 발명의 무인비행장치에서 촬영하는 과정에서 영상 이미지의 중복도에 대한 개념도.
도 8은 본 발명에서 탐지 분류하는 암석들의 예를 도시한 암석 샘플 사진.
도 9는 본 발명에 의해 암석들의 파장에 대한 데이터값을 예시한 그래프.
이와 같이 제시한 첨부 도면을 참고로 하여 본 발명을 설명하면 다음과 같다.
본 발명인 암석 탐지 및 분류 시스템(100)은 첨부 도면 도 2 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 피검지역으로 이동하여 설정주행경로를 따라 비행하면서 초분광 영상정보 및 RGB 영상정보를 수집 제공하는 무인비행장치(100); 상기 무인비행장치(100)에서 수집한 영상정보들을 분석하여 매핑솔루션을 통해 비행경로 및 고도를 설정하여 자동비행을 제어하는 비행제어장치(200); 상기 무인비행장치(100)에서 수집한 초분광 영상정보와 기저장된 암석들의 표본 데이터와 비교하여, 피검지역에 암석 존재 유무 및 암석 종류를 분석하고 데이터화하는 암석분석장치(300); 상기 무인비행장치(100)을 피검지역으로 원격제어를 통해 이동시켜, 무인비행장치(100)에서 제공하는 영상정보들을 저장 및 출력하고, 상기 암석분석장치(300)에서 제공하는 암석 분석데이터를 저장 및 출력하는 한편, 사전에 설정 저장된 전자지도 내지 지형 이미지에 암석 분석 데이터를 대입하여 암석 분포 지도를 생성하는 원격관리컴퓨터시스템(400); 을 포함하는 것일 수 있다.
여기서, 본 발명 중 상기 무인비행장치(100)는 드론 또는 비행선으로서, 전원공급용 배터리; 비행구동부; 현 위치정보를 제공하는 GPS부; 초분광 영상정보 및 RGB 영상정보를 수집하는 촬영부; 상기 수집된 영상정보를 저장하는 저장부; 상기 비행제어장치(200)와 암석분석장치(300) 및 원격관리컴퓨터시스템(400)과 통신 접속시키는 통신부; 자동항법프로그램을 통해 비행제어장치(200) 또는 인공위성에서 전송되는 좌표에 따라 이동하도록 비행구동부의 구동을 제어하고, 상기 비행제어장치(200)에서 전송되는 제어신호에 따라 초분광 영상정보 및 RGB 영상정보를 수집하는 촬영부의 동작을 제어하는 제어부; 를 포함하여서 된 것일 수 있다.
이때, 본 발명의 상기 촬영부는 가시광선 영역과 근적외선 영역 파장대를 수백 개로 세분화하여 촬영하는 자외선과 적외선 영역의 분광정보 특성을 갖는 초분광센서(초분광카메라); 상기 RGB 영상을 촬영하는 DSLR을 포함한 디지털 카메라; 를 포함하는 것일 수 있다.
또한, 상기 초분광센서는 근적외선(NIR) 영상센서 또는 다중분광 영상센서(Optical Multispectral Sensor) 또는 초분광 영상센서(Hyperspectral Sensor)로서, 상기 촬영영역의 상공에서 상기 근적외선(NIR) 영상센서는 600㎚~900㎚ 파장대 또는 Red 파장대와 NIR 파장대의 분광반사도, 상기 다중분광 영상센서는 400㎚~500㎚ 파장대 및 600㎚~700㎚ 파장대 또는 Blue 및 Red 파장대, 상기 초분광 영상센서는 400㎚~600㎚ 및 650㎚~750㎚ 파장대의 분광반사도를 측정하도록 분광 영상을 촬영하는 것일 수 있다.
한편, 본 발명 중 상기 비행제어장치(200)는 원격관리컴퓨터시스템(400)이 무인비행장치(100)를 초기 피검지역으로 이동시켜 수집한 영상정보들로부터, 해당 영역의 비행 면적 및 환경을 분석한 후 비행경로 및 고도를 산출 설정하여, 분석을 위한 자동비행 제어신호를 제공하는 매핑솔루션을 포함한 비행제어수단인 것일 수 있다.
이때, 본 발명의 상기 비행제어장치(200)는 무인비행장치(100) 본체 내에 탑재(도 2 참조)된 것일 수도 있고, 피검지역이 위치한 지역에 별도 설치된 중계장치에 설치(도 3 참조)된 것일 수도 있으며, 상기 원격관리컴퓨터시스템(400)에 탑재(도 4 참조)된 것일 수도 있다.
또 한편, 본 발명 중 상기 암석분석장치(300)는 상기 무인비행장치(100)에서 수집한 초분광 영상정보의 분광 파장 영역을 설정된 개수의 연속된 밴드 데이터로 구성하고, 이를 사전에 샘플 데이터로 저장된 각 암석의 최대강도(파장별 데이터값의 최대치)와 반사율을 포함한 특성을 나타내는 데이터와 비교하여, 피검지역에 암석 존재 유무 및 암석 종류를 분석하고 데이터화하는 알고리즘 내지 프로그램이 탑재된 암석탐지 및 분류수단을 포함하는 것일 수 있다.
이때, 본 발명의 상기 비행제어장치(200)는 무인비행장치(100) 본체 내에 탑재(도 2 참조)된 것일 수도 있고, 피검지역이 위치한 지역에 별도 설치된 중계장치에 설치(도 3 참조)된 것일 수도 있으며, 상기 원격관리컴퓨터시스템(400)에 탑재(도 4 참조)된 것일 수도 있다.
또 한편, 본 발명 중 상기 원격관리컴퓨터시스템(400)은 분석 초기에 무인비행장치(100)를 피검지역으로 원격제어를 통해 이동시켜 무인비행장치(100)에서 제공하는 영상정보들을 토대로 비행제어장치(200)가 비행영역과 비행경로 및 비행고도를 설정하여 제어하도록 하고, 상기 무인비행장치(100)에서 제공하는 영상정보들을 정사영상으로 변환하여 각 영상 데이터들을 매칭 및 정렬시키고, 포인트클라우드를 생성하여 3D 다각형 메쉬 데이터를 생성한 후, 실제 RGB 영상의 색상과 대응되는 색상을 메쉬 데이터에 적용하여 피검지역을 3D이미지를 포함한 전자지도화하고, 상기 암석분석장치(300)에서 제공하는 암석 분석데이터를 저장하고 3D이미지 및 데이터 테이블로 출력하는 한편, 상기 전자지도에 대입하여 암석 분석 지도를 생성하는 알고리즘 내지 프로그램이 탑재된 컴퓨터장치 또는 휴대통신단말기인 것일 수 있다.
이때, 상기 휴대통신단말기는 피검지역으로 이동한 관리자의 휴대단말기 예컨대 스마트폰 또는 테블릿PC 또는 전용 관리단말기일 수 있다.
이와 같은 본 발명의 작용을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 본 발명은 특정 지역 또는 연구 대상 지역을 포함한 피검지역으로 상기 비행제어장치(200) 또는 원격관리컴퓨터시스템(400)에서 해당 장소로 상기 무인비행장치(100)를 이동시켜, 비행 영역과 비행경로 및 고도를 설정하고, 첨부 도면 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 무인비행장치(100)를 비행시키면서 초분광 영상을 촬영하면, 상기 암석분석장치(300)가 초분광 영상정보의 분광 파장 영역을 설정된 개수의 연속된 밴드 데이터로 구성하고, 이를 사전에 샘플 데이터로 저장된 각 암석의 최대강도(파장별 데이터값의 최대치)와 반사율을 포함한 특성을 나타내는 표본 데이터와 비교하여, 피검지역에 암석 존재 유무 및 암석 종류를 분석하고 데이터화하고, 이에 대한 정보를 원격관리컴퓨터시스템(400)으로 전송하면, 상기 원격관리컴퓨터시스템(400)이 암석 분석데이터를 저장 및 출력하는 한편, 영상정보들을 정사영상으로 변환하여 각 영상 데이터들을 매칭 및 정렬시키고, 포인트클라우드를 생성하여 3D 다각형 메쉬 데이터를 생성한 후, 실제 RGB 영상의 색상과 대응되는 색상을 메쉬 데이터에 적용하여 피검지역을 3D이미지를 포함한 전자지도화하고, 상기 암석분석장치(300)에서 제공하는 암석 분석데이터를 3D이미지 및 데이터 테이블로 출력하는 한편, 상기 전자지도에 대입하여 암석 분석 지도를 생성한다.
이와 같은 본 발명은 상기 무인비행장치(100)를 통해 수집된 암석 관련 초분광 영상정보 및 RGB 영상정보를 암석분석장치(300)가 사전에 샘플 데이터로 저장된 각 암석의 최대강도(파장별 데이터값의 최대치)와 반사율을 포함한 특성을 나타내는 표본 데이터와 비교하여, 피검지역에 암석 존재 유무 및 암석 종류를 분석하고 데이터하고, 상기 원격관리컴퓨터시스템(400)이 상기 암석분석장치(300)에서 제공하는 암석 분석데이터를 3D이미지 및 데이터 테이블로 출력하는 한편, 상기 전자지도에 대입하여 암석 분석 지도를 생성함으로써, 암석을 탐지함과 동시에 암석의 종류를 분류하여 암석에 대한 연구자료로 제공하는 것이 가능하며, 지표면은 물론 지중에 있는 암석들 까지 탐지 및 분류 분석이 이루어지도록 하는 것이 가능하다.
이러한 본 발명은 사전에 관리자가 전자지도시스템에서 특정 지역을 피검지역으로 구획하고, 각 영역에 대해 상기 무인비행장치(100)를 이동시켜 영상 촬영을 통해 3D 이미지를 생성하여 저장 관리하는 것도 바람직한데, 상기 저장된 무인비행장치(100)의 이동 경로는 향후 동일한 이동 경로로 비행 이동이 가능하도록 한다.
상기와 같은 본 발명의 상기 무인비행장치(100)의 영상 촬영을 위한 센서 내지 카메라는 발사 및 회신하는 광파의 파장에 따라 LiDAR(Light detection and Ranging, 혹은 Light+Radar)센서, 적ㆍ열적외선의 파장을 이용하는 적외선, 다분광ㆍ초분광 센서 및 일반 디지털 카메라이다.
상기와 같은 본 발명에서 상기 원격관리컴퓨터시스템(400)이 무인비행장치(100)를 통해 촬영된 영상을 암석분석장치(300)에서 분석한 결과를 3D 이미지로 생성하고 암석에 대해 전자지도화하는 과정을 설명하면 다음과 같다.
상기 무인비행장치(100)는 드론을 실시예로 하며, 이때 드론은 반드시 높은 사양의 드론이 필요한 것은 아니며, 사용 목적과 현장 특성을 고려해 적합한 성능을 가진 드론이면 만족한다. 그 예로는 독일 Aibotix의 Aibot X6 V2 모델을 제시하며, 2축 짐벌이 장착되고 비행 가능한 적재하중은 최대 3.0 kg이고, GPS 수신 및 수동을 무선으로 제어하면서 빠르고 정확하게 영상을 획득할 수 있다. 그리고, DJI 사의 팬텀 4 프로(Phantom 4 pro)가 가장 대중적으로 사용되고 있는바, 이를 적용하는 것도 가능하며, 이 기체는 기계식 셔터와 20M 해상도, 1인치 CMOS 센서 등 매핑에 적합한 성능을 갖추고 있다.
그리고, 상기 암석분석장치(300)의 드론이 비행을 할 수 있도록 제어하는 프로그램인 매핑 솔루션은 비행 플랜 설정 및 기체 상태를 관리할 수 있는 시스템이며, 그 예로 DJI에서 만든 GS Pro를 실시예로 한다.
이때, 상기 무인비행장치(100)의 비행 플랜을 세워야 하는데, 비행 플랜은 지역이 논밭 중심의 임야인지, 산악 지형인지에 따라서 달라지기도 하는 등 지형의 고도 격차나 모양에 따라서도 달라진다. 특히 피검지역 주변에 높은 구조물이 있다면 충돌 위험이 있으므로 고도를 설정하는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 비행제어장치(200)는 촬영하고자 하는 영역을 설정해야 하는데, 이 영역은 위성사진을 기반으로 설정하기도 하나, 실제 위치와 다소 오차가 발생하는 것을 고려하여, 직접 피검지역으로 이동하여 실제 현장이 일치하는지 확인하는 작업이 필요하다.
상기와 같이 하여, 무인비행장치(100)가 영상 촬영을 하여 설정된 면 단위로 이미지 데이터를 전송하면, 상기 원격관리컴퓨터시스템(400)이 데이터 간의 공통점을 추출해내고 이를 매칭시키게 되는데, 이때, 매칭 정확도를 높이는 데 중요한 영향을 미치는 것이 '중복도'이다. 영상 이미지 중복도는 비행 플랜 수립시 설정해야 하는데, 좋은 결과물을 얻기 위해서는 종, 횡중복도가 각각 70%~80% 수준이 되도록 설정하는 것이 바람직하다. 이때, 매칭된 데이터를 차례로 정렬하고 각 영상 이미지간의 촬영 위치를 추론하고 실제 위치와 좌표값 사이의 오차를 교정한다.
상기와 같이, 매칭 및 교정작업이 끝나면, 상기 원격관리컴퓨터시스템(400)은 색상, 좌표값 등을 포함한 수많은 '점(Point)'들을 3차원 공간에 포인트 클라우드 데이터로 표시한다. 상기 클라우드 데이터는 SFM(Structure From Motion)이 적용된 개념으로, 2차원 데이터인 사진의 특징점들을 삼각 측량하여, 3D 공간상에 표현한다. 초기 단계에서는 구성하는 점의 수가 적기 때문에 듬성한 모습(Sparse point cloud)을 보이게 되는데, 결과물의 정확도를 높이려면 반드시 GCP 설정 작업이 수반되어야 하며, 좌표 보정의 기준이 되는 GCP(지상기준점)는 생성되는 점들의 위치를 정확하게 교정해준다.
다음으로, 상기와 같이 생성된 포인트 클라우드를 토대로, 상기 원격관리컴퓨터시스템(400)은 3D 메쉬 데이터를 생성한다. 3D메쉬는 매핑 대상의 표면에 그물을 친 것과 같은 형상으로 표시되며, 전술한 포인트 클라우드가 '점'들로 이루어져 있다면 3D 메쉬는 그러한 점들을 연결해 만든 삼각형 면의 집합 형태이다.
이때, 상기 원격관리컴퓨터시스템(400)은 정교한 3D 이미지를 생성하기 위해 3D 메쉬데이터에 텍스처를 표현하게 되며, 이를 위해서는 무인비행장치(100)에서 촬영한 실제 영상(원본 영상)의 색상(RGB 값)을 토대로 텍스처를 추출하고, 추출된 텍스처 정보를 메쉬 데이터에 중첩시켜 실제와 같은 3D 이미지를 포함한 전자지도를 생성한다.
이때, 상기 암석분석장치(300)가 초분광 영상정보의 분광 파장 영역을 설정된 개수의 연속된 밴드 데이터로 구성하고, 이를 사전에 샘플 데이터로 저장된 각 암석의 최대강도(파장별 데이터값의 최대치)와 반사율을 포함한 특성을 나타내는 표본 데이터와 비교하여, 피검지역에 암석 존재 유무 및 암석 종류를 분석하고 데이터화 한다.
이때, 암석들은 예시적으로 첨부 도면 도 8에 도시된 바와 같이, 10개 암석에서 퇴적암은 5개 시료로 셰일, 이암, 사암, 역암과 석회암으로 하고, 화성암은 2개 시료로 화강암과 현무암으로 하고, 변성암은 3개 시료로 대리암, 규암과 편마암으로 하며, 이러한 암석들은 첨부 도면 도 9에 도시된 바와 같이, 상이한 특성의 파장을 나타내고 있어, 이에 대한 사전 저장된 암석 시료의 표본 데이터와 비교하여 일치되는 암석의 존재 유무를 확인하고 암석이 존재하면 암석 종류를 분석하여 암석 데이터화 한다.
참고로, 본 발명의 초분광 영상은 400~2,500nm의 분광 파장 영역을 대상으로 200개 이상의 연속된 밴드로 구성된 영상이다. 또한, 표적의 분광정보를 보다 유사하게 표현하여 기존의 다중분광 영상에 비해 세밀한 분석이 가능하며, 밴드마다 지표물의 완전한 특성을 획득할 수 있고 다중분광 영상으로 감지하기 어려운 지표 성질을 분석하는데 유용하다.
이후, 본 발명의 상기 원격관리컴퓨터시스템(400)은 암석분석장치(300)에서 제공하는 암석 분석데이터를 저장하고, 3D이미지 및 데이터 테이블로 출력하는 한편, 상기 전자지도에 대입하여 암석 분석 지도를 생성하여 향후 연구 자료로 이용하여, 광산 내 암석 탐지 및 분류가 가능하며 특히 폐광산 주변에서 폐석 등에 대한 탐지 및 분류가 가능하다.
이상, 본 발명을 본 발명의 원리를 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 그와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다.
그 밖에도, 첨부된 청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.
따라서, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.
100 : 무인비행장치 200 : 비행제어장치
300 : 암석분석장치 400 : 원격관리컴퓨터시스템

Claims (10)

  1. 피검지역으로 이동하여 설정주행경로를 따라 비행하면서 초분광 영상정보 및 RGB 영상정보를 수집 제공하는 무인비행장치(100);
    상기 무인비행장치(100)에서 수집한 영상정보들을 분석하여 매핑솔루션을 통해 비행경로 및 고도를 설정하여 자동비행을 제어하는 비행제어장치(200);
    상기 무인비행장치(100)에서 수집한 초분광 영상정보와 기저장된 암석들의 표본 데이터와 비교하여, 피검지역에 암석 존재 유무 및 암석 종류를 분석하고 데이터화하는 암석분석장치(300);
    상기 무인비행장치(100)을 피검지역으로 원격제어를 통해 이동시켜, 무인비행장치(100)에서 제공하는 영상정보들을 저장 및 출력하고, 상기 암석분석장치(300)에서 제공하는 암석 분석데이터를 저장 및 출력하는 한편, 사전에 설정 저장된 전자지도 내지 지형 이미지에 암석 분석 데이터를 대입하여 암석 분포 지도를 생성하는 원격관리컴퓨터시스템(400); 을 포함하되,
    상기 비행제어장치(200)는 원격관리컴퓨터시스템(400)이 무인비행장치(100)를 초기 피검지역으로 이동시켜 수집한 영상으로부터, 해당 영역의 비행 면적 및 환경을 분석한 후 일정한 비행경로 및 고도를 산출 설정하여, 분석을 위한 자동비행 제어신호를 제공하는 매핑솔루션을 포함한 비행제어수단이고,
    상기 원격관리컴퓨터시스템(400)은 무인비행장치(100)가 영상 촬영을 하여 설정된 면 단위로 이미지 데이터를 전송하면, 데이터 간의 공통점을 추출하되 횡중복도가 각각 70%~80% 수준이 되도록 설정하여 매칭시키고, 상기와 같이 매칭된 데이터를 차례로 정렬하고 각 영상 이미지간의 촬영 위치를 추론하고 실제 위치와 좌표값 사이의 오차를 교정하고, 색상, 좌표값 등을 포함한 수많은 점들을 3차원 공간에 포인트 클라우드 데이터로 표시하되, 좌표 보정의 기준이 되는 GCP(지상기준점)는 생성되는 점들의 위치를 교정한 후, 3D 다각형 메쉬 데이터를 생성하여 피검지역을 3D이미지를 포함한 전자지도화하되, 암석 분석 데이터를 대입하여 암석 분포 지도를 생성하는 알고리즘 내지 프로그램이 탑재된 컴퓨터장치 또는 휴대통신단말기인 것,
    을 특징으로 하는 암석 탐지 및 분류 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 무인비행장치(100)는 드론 또는 비행선으로서, 전원공급용 배터리; 비행구동부; 현 위치정보를 제공하는 GPS부;
    초분광 영상정보 및 RGB 영상정보를 수집하는 촬영부; 상기 수집된 영상정보를 저장하는 저장부;
    상기 비행제어장치(200)와 암석분석장치(300) 및 원격관리컴퓨터시스템(400)과 통신 접속시키는 통신부;
    자동항법프로그램을 통해 비행제어장치(200) 또는 인공위성에서 전송되는 좌표에 따라 이동하도록 비행구동부의 구동을 제어하고, 상기 비행제어장치(200)에서 전송되는 제어신호에 따라 초분광 영상정보 및 RGB 영상정보를 수집하는 촬영부의 동작을 제어하는 제어부; 를 포함하여서 된 것,
    을 특징으로 하는 암석 탐지 및 분류 시스템.
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 비행제어장치(200)는,
    무인비행장치(100) 본체 내에 탑재되거나,
    피검지역이 위치한 지역에 별도 설치된 중계장치에 설치되거나, 상기 원격관리컴퓨터시스템(400)에 탑재된 것,
    을 특징으로 하는 암석 탐지 및 분류 시스템.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 암석분석장치(300)는,
    무인비행장치(100)에서 수집한 초분광 영상정보의 분광 파장 영역을 설정된 개수의 연속된 밴드 데이터로 구성하고, 이를 사전에 샘플 데이터로 저장된 각 암석의 최대강도와 반사율을 포함한 특성을 나타내는 표본 데이터와 비교하여, 피검지역에 암석 존재 유무 및 암석 종류를 분석하고 데이터화하는 알고리즘 내지 프로그램이 탑재된 암석탐지 및 분류수단을 포함하는 것,
    을 특징으로 하는 암석 탐지 및 분류 시스템.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 암석분석장치(300)는,
    무인비행장치(100) 본체 내에 탑재되거나,
    피검지역이 위치한 지역에 별도 설치된 중계장치에 설치되거나, 상기 원격관리컴퓨터시스템(400)에 탑재된 것,
    을 특징으로 하는 암석 탐지 및 분류 시스템.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 원격관리컴퓨터시스템(400)은,
    분석 초기에 무인비행장치(100)를 피검지역으로 원격제어를 통해 이동시켜 무인비행장치(100)에서 제공하는 영상정보들을 토대로 비행제어장치(200)가 비행영역과 비행경로 및 비행고도를 설정하여 제어하는 알고리즘 내지 프로그램이 탑재된 컴퓨터장치 또는 휴대통신단말기인 것,
    을 특징으로 하는 암석 탐지 및 분류 시스템.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 원격관리컴퓨터시스템(400)은,
    무인비행장치(100)에서 제공하는 영상정보들을 정사영상으로 변환하여 각 영상 데이터들을 매칭 및 정렬시키고, 포인트클라우드를 생성하여 3D 다각형 메쉬 데이터를 생성한 후, 실제 RGB 영상의 색상과 대응되는 색상을 메쉬 데이터에 적용하여 피검지역을 3D이미지를 포함한 전자지도화하는 알고리즘 내지 프로그램이 탑재된 컴퓨터장치 또는 휴대통신단말기인 것,
    을 특징으로 하는 암석 탐지 및 분류 시스템.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 원격관리컴퓨터시스템(400)은,
    암석분석장치(300)에서 제공하는 암석 분석데이터를 저장하고 3D이미지 및 데이터 테이블로 출력하는 한편, 상기 전자지도에 대입하여 암석 분석 지도를 생성하는 알고리즘 내지 프로그램이 탑재된 컴퓨터장치 또는 휴대통신단말기인 것,
    을 특징으로 하는 암석 탐지 및 분류 시스템.
  10. 청구항 7에 있어서,
    상기 휴대통신단말기는 피검지역으로 이동한 관리자의 스마트폰 또는 테블릿PC 또는 전용 관리단말기인 것,
    을 특징으로 하는 암석 탐지 및 분류 시스템.
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