KR102593466B1 - 다각도 합성개구레이다 영상 처리 방법 및 이를 위한장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 다각도 합성개구레이다 영상 처리 방법 및 이를 위한 장치를 적용함으로써 분할 각도와 중첩 각도를 이용하여 복수의 분할 영상을 생성하고, 영상의 정보 손실을 최소화하고 높은 해상도의 영상을 얻을 수 있고, ENU 좌표계와 ECEF 좌표계를 이용하여 다각도 영상의 변환을 처리하고, 각 픽셀의 위치에 대해 계산된 좌표를 기반으로 복수의 분할 영상으로부터 최종 영상을 생성할 수 있고, 이를 통해 정밀한 위치 정보를 얻을 수 있다.
Description
본 발명은 다각도 합성개구레이다 영상 처리 방법 및 이를 위한 장치에 관한 것이다.
이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 실시예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.
SAR는 Synthetic Aperture Radar의 약자로, 합성개구레이다를 의미한다. SAR는 레이다(Radar) 기술의 한 형태로서, 움직이는 레이다 플랫폼(예를 들어 위성이나 항공기)에서 수집한 데이터를 사용하여 이미지를 생성한다. 이를 통해, 사물이나 지형의 높은 해상도 2D나 3D 영상을 만들어낼 수 있다.
레이다 시스템은 전파를 발사하고 그것이 반사하여 돌아오는 시간을 측정함으로써 대상과의 거리를 산출한다. 이와 달리, SAR은 자신의 이동 경로를 활용하여 '합성적인' 개구면을 형성한다. 이렇게 하면, 일반 레이다에 비해 훨씬 더 상세하고 정밀한 이미지를 얻을 수 있다.
이러한 특징 덕분에 SAR 시스템은 지구 관측 위성, 군사 감시, 재난 관리 등 다양한 분야에서 널리 사용되며, 날씨나 시간, 조명 조건에 영향을 받지 않을 수 있다. 예를 들어, SAR은 구름이나 비, 심지어 어둠 속에서도 지상의 세부 정보를 제공할 수 있다.
SAR 시스템은 직선 비행을 통하여 고해상도의 레이다 영상을 형성하는 시스템이다. 단일 임무 수행 시 전파가 입사하는 표적의 단면적에서 수신되는 신호로 영상을 생성한다. 표적의 전방위 단면적에서 수신되는 SAR 영상은 동일 표적이라 하더라도 차이가 발생한다. 최근 딥러닝을 활용한 객체 탐지 식별 알고리즘 개발 시, 동일 표적에 대한 전방위 SAR 영상을 데이터 베이스로 구축할 필요성이 대두되고 있다.
SAR 시스템을 운용하는 경우, SAR 장치를 이동하면서 신호를 수집하는 SAR 촬영 절차와 다르게 SAR 장치를 고정시키고 장치를 운영하는 별도의 절차가 필요하고, 기준으로 삼을 표적이 필요하고 클러터 반사도가 낮은 지역을 찾아야하고, SAR 영상 촬영 이전에 이런 별도의 시험 절차를 수행해야한다.
실제 SAR 시스템 정확한 원형 임무를 수행하여 SAR 원시자료 확보가 어렵기 때문에 최대한 많은 방위각별 표적 영상을 획득하기 위하여 5각형 또는 8각형 형태의 직선 임무를 분할하여 SAR 영상을 형성하기 때문에 시간과 비용이 많이 드는 문제점이 있다.
SAR를 고정시키고 표적을 회전하면서 전방위 SAR 영상을 형성하는 기술도 있지만 실제 클러터 환경과 다른 SAR 영상이 형성되기 때문에 제한성이 있다.
본 발명이 이루고자 하는 목적은, SAR 시스템이 타겟 주변을 회전하며 반사 신호를 수집하고, 이들 신호를 다각도 영상으로 변환하여 공간적인 특성을 정밀하게 표현하며, 다각도에서의 타겟의 형태나 특성을 정확하게 파악하는데 이용될 수 있는 다각도 합성개구레이다 영상 처리 방법 및 이를 위한 장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 명시되지 않은 또 다른 목적들은 하기의 상세한 설명 및 그 효과로부터 용이하게 추론할 수 있는 범위 내에서 추가적으로 고려될 수 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 다각도 합성개구레이다 영상 처리 장치는 합성개구레이다(SAR, Synthetic Aperture Radar)를 이용하여 촬영 타겟의 주위를 회전하며 획득한 상기 촬영 타겟으로부터 반사된 반사 신호를 수신하는 반사 신호 수집부; 상기 반사 신호를 상기 합성개구레이다의 파장을 기반으로 결정되는 복수의 분할 구간으로 분할하고, 상기 복수의 분할 구간 각각에 대응하는 복수의 분할 영상을 생성하는 반사 신호 분할부; 및 각 픽셀(Pixel)의 위치에 대해 계산된 좌표를 기반으로 상기 복수의 분할 영상으로부터 최종 영상인 다각도 영상을 생성하는 다각도 영상 변환부;를 포함한다.
상기 분할 구간은, 상기 촬영 타겟을 중심으로 하는 원의 내부의 분할 각도에 따라 결정되고, 상기 분할 각도보다 작은 중첩 각도에 대응하여 인접한 다른 분할 구간과 적어도 일부 중첩하여 중첩 구간을 형성하도록 결정되는 것을 특징으로 한다.
상기 분할 각도는, 상기 합성개구레이다의 파장을 기반으로 결정되는 제1 값과 제1 상수의 크기 비교를 통하여 상기 제1 값과 상기 제1 상수 중 작은 값으로 결정되는 것을 특징으로 한다.
상기 중첩 각도는, 상기 분할 각도에서 제2 상수만큼 뺀 값으로 결정되고, 상기 제2 상수는, 0보다 큰 것을 특징으로 한다.
상기 분할 구간 내를 이동하는 동안 상기 합성개구레이다가 발사하는 펄스의 수는 상기 분할 각도, 상기 합성개구레이다의 이동 속도 또는 상기 합성개구레이다와 상기 촬영 타겟 간의 거리 중 적어도 하나를 기반으로 결정되는 것을 특징으로 한다.
상기 중첩 구간 내를 이동하는 동안 상기 합성개구레이다가 발사하는 펄스의 수는 상기 합성개구레이다의 이동 속도 또는 상기 합성 개구레이다와 상기 촬영 타겟 간의 거리 중 적어도 하나를 기반으로 결정되는 것을 특징으로 한다.
상기 분할 영상의 개수는, 상기 합성개구레이다의 이동 속도, 상기 합성개구레이다와 상기 촬영 타겟 간의 거리, 상기 분할 구간 내를 이동하는 동안 상기 합성개구레이다가 발사하는 펄스의 수 또는 상기 중첩 구간 내를 이동하는 동안 상기 합성개구레이다가 발사하는 펄스의 수 중 적어도 하나를 기반으로 결정되는 것을 특징으로 한다.
상기 다각도 영상 변환부는, X축 픽셀 간의 간격과 상기 촬영 타겟에 대한 촬영 영역 중심 기준 ENU(East, North, Up) 좌표계의 동쪽(East) 방향 단위 벡터의 곱 및 Y축 픽셀 간의 간격과 상기 촬영 타겟에 대한 촬영 영역 중심 기준 ENU 좌표계의 북쪽(North) 방향 단위 벡터의 곱을 이용하여 결정되는 ENU 좌표를 기반으로 상기 복수의 분할 영상이 동일한 픽셀 간격과 동일한 위치를 가지도록 하는 것을 특징으로 한다.
상기 다각도 영상 변환부는, 상기 촬영 영역 중심 기준 ENU 좌표를 ECEF(Earth-Centered, Earth-Fixed) 좌표계로 변환하여 ECEF 좌표를 획득하고, 상기 합성개구레이다의 펄스 송신 시점에서 상기 합성개구레이다의 위치와 상기 ECEF 좌표 간의 거리를 합성개구레이다의 영상 형성 알고리즘에 적용하여 상기 복수의 분할 영상을 각각 계산하는 것을 특징으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 다각도 합성개구레이다 영상 처리를 위한 하나 이상의 프로그램을 저장하는 메모리 및 상기 하나 이상의 프로그램에 따른 동작들을 수행하는 하나 이상의 프로세서를 포함하는 장치에서 수행되는 다각도 합성개구레이다 영상 처리 방법은, 합성개구레이다(SAR, Synthetic Aperture Radar)를 이용하여 촬영 타겟의 주위를 회전하며 획득한 상기 촬영 타겟으로부터 반사된 반사 신호를 수신하는 단계; 상기 반사 신호를 상기 합성개구레이다의 파장을 기반으로 결정되는 복수의 분할 구간으로 분할하고, 상기 복수의 분할 구간 각각에 대응하는 복수의 분할 영상을 생성하는 단계; 및 각 픽셀(Pixel)의 위치에 대해 계산된 좌표를 기반으로 상기 복수의 분할 영상으로부터 최종 영상인 다각도 영상을 생성하는 단계;를 포함한다.
상기 분할 구간은, 상기 촬영 타겟을 중심으로 하는 원의 내부의 분할 각도에 따라 결정되고, 상기 분할 각도보다 작은 중첩 각도에 대응하여 인접한 다른 분할 구간과 적어도 일부 중첩하여 중첩 구간을 형성하도록 결정되는 것을 특징으로 한다.
상기 분할 구간 내를 이동하는 동안 상기 합성개구레이다가 발사하는 펄스의 수는 상기 분할 각도, 상기 합성개구레이다의 이동 속도 또는 상기 합성개구레이다와 상기 촬영 타겟 간의 거리 중 적어도 하나를 기반으로 결정되는 것을 특징으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 컴퓨터 프로그램은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체에 저장되어 상기한 다각도 합성개구레이다 영상 처리 방법 중 어느 하나를 컴퓨터에서 실행시킨다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따르면, 다각도 합성개구레이다 영상 처리 방법 및 이를 위한 장치를 적용함으로써 SAR 시스템이 타겟 주변을 회전하며 반사 신호를 수집하고, 이들 신호를 다각도 영상으로 변환하여 공간적인 특성을 정밀하게 표현하며, 다각도에서의 타겟의 형태나 특성을 정확하게 파악하는데 이용될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 다각도 합성개구레이다 영상 처리 방법 및 이를 위한 장치를 적용함으로써 분할 각도와 중첩 각도를 이용하여 복수의 분할 영상을 생성하고, 영상의 정보 손실을 최소화하고 높은 해상도의 영상을 얻을 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 다각도 합성개구레이다 영상 처리 방법 및 이를 위한 장치를 적용함으로써 ENU 좌표계와 ECEF 좌표계를 이용하여 다각도 영상의 변환을 처리하고, 각 픽셀의 위치에 대해 계산된 좌표를 기반으로 복수의 분할 영상으로부터 최종 영상을 생성할 수 있고, 이를 통해 정밀한 위치 정보를 얻을 수 있다.
여기에서 명시적으로 언급되지 않은 효과라 하더라도, 본 발명의 기술적 특징에 의해 기대되는 이하의 명세서에서 기재된 효과 및 그 잠정적인 효과는 본 발명의 명세서에 기재된 것과 같이 취급된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다각도 합성개구레이다 영상 처리 장치의 구성을 설명하기 위한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 다각도 합성개구레이다 영상 처리 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 3 내지 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 다각도 합성개구레이다 영상 처리 장치에서 이용하는 SAR 장치의 운용 환경을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 다각도 합성개구레이다 영상 처리 장치에서 수집한 신호를 분할하는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 6 내지 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 다각도 합성개구레이다 영상 처리 장치에서 합성개구레이다의 영상 형성 알고리즘에 적용하기 위하여 분할 영상의 픽셀별 좌표를 계산하는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 다각도 합성개구레이다 영상 처리 장치에서 생성된 방위각별 영상을 나타내는 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 다각도 합성개구레이다 영상 처리 장치의 하드웨어 구성을 설명하기 위한 블록도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 다각도 합성개구레이다 영상 처리 장치에서 이용하는 합성개구레이다를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 다각도 합성개구레이다 영상 처리 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 3 내지 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 다각도 합성개구레이다 영상 처리 장치에서 이용하는 SAR 장치의 운용 환경을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 다각도 합성개구레이다 영상 처리 장치에서 수집한 신호를 분할하는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 6 내지 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 다각도 합성개구레이다 영상 처리 장치에서 합성개구레이다의 영상 형성 알고리즘에 적용하기 위하여 분할 영상의 픽셀별 좌표를 계산하는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 다각도 합성개구레이다 영상 처리 장치에서 생성된 방위각별 영상을 나타내는 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 다각도 합성개구레이다 영상 처리 장치의 하드웨어 구성을 설명하기 위한 블록도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 다각도 합성개구레이다 영상 처리 장치에서 이용하는 합성개구레이다를 설명하기 위한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 게시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 게시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
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, “가진다”, “가질 수 있다”, “포함한다” 또는 “포함할 수 있다” 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. 제2, 제1 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소 들은 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.
본 명세서에서 각 단계들에 있어 식별부호(예를 들어, a, b, c 등)는 설명의 편의를 위하여 사용되는 것으로 식별부호는 각 단계들의 순서를 설명하는 것이 아니며, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않는 이상 명기된 순서와 다르게 일어날 수 있다. 즉, 각 단계들은 명기된 순서와 동일하게 일어날 수도 있고 실질적으로 동시에 수행될 수도 있으며 반대의 순서대로 수행될 수도 있다.
또한, 본 명세서에 기재된 '~부'라는 용어는 소프트웨어 또는 FPGA(field-programmable gate array) 또는 ASIC과 같은 하드웨어 구성요소를 의미할 수 있으며, '~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 구조들 및 변수들을 포함할 수 있다. 구성요소들과 '~부'들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 '~부'들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 '~부'들로 더 분리될 수 있다.
이하에서 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 다각도 합성개구레이다 영상 처리 방법 및 이를 위한 장치의 다양한 실시예에 대해 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다각도 합성개구레이다 영상 처리 장치의 구성을 설명하기 위한 블록도이다.
도 1을 참조하면, 다각도 합성개구레이다 영상 처리 장치(100)는 반사 신호 수집부(110), 반사 신호 분할부(120) 및 다각도 영상 변환부(130)를 포함할 수 있다.
반사 신호 수집부(110)는 합성개구레이다(SAR, Synthetic Aperture Radar)를 이용하여 촬영 타겟의 주위를 회전하며 획득한 촬영 타겟으로부터 반사된 반사 신호를 수신할 수 있다. 반사 신호 수집부(110)는 지정된 지역의 전방위 반사 신호를 수집할 수 있고, Circular SAR 신호를 수집할 수 있다.
본 발명에 따른 합성개구레이다는 이동 가능한 장치에 탑재될 수 있다. 예를 들어, 합성개구레이다는 항공기, 선박, 드론, 위성에 탑재될 수 있다.
반사 신호 분할부(120)는 반사 신호를 합성개구레이다의 파장을 기반으로 결정되는 복수의 분할 구간으로 분할하고, 복수의 분할 구간 각각에 대응하는 복수의 분할 영상을 생성할 수 있다. 반사 신호 분할부(120)는 수집 신호를 영상 형성이 가능한 단위로 분할할 수 있다. 반사 신호 분할부(120)는 분할 구간을 결정할 수 있다.
다각도 영상 변환부(130)는 각 픽셀(Pixel)의 위치에 대해 계산된 좌표를 기반으로 복수의 분할 영상으로부터 최종 영상인 다각도 영상을 생성할 수 있다. 다각도 영상 변환부(130)는 분할한 신호를 영상으로 변환할 수 있다. 다각도 영상 변환부(130)는 합성개구레이다의 영상 형성 알고리즘을 이용하여 다각도 영상을 형성할 수 있다. 다각도 영상 변환부는 반사 신호 분할부에 의하여 생성된 복수의 분할 영상을 각 픽셀의 위치에 대하여 계산된 좌표 또는 계산된 영상 정보를 기반으로 합성하여 다각도 영상을 형성하거나, 반사 신호 분할부에 의하여 분할된 복수의 신호를 각각 영상으로 생성하고, 생성된 복수의 분할 영상을 각 픽셀의 위치에 대하여 계산된 좌표 또는 계산된 영상 정보를 기반으로 합성하여 다각도 영상을 형성할 수 있다.
본 발명에서 다각도 영상 변환부가 이용하는 합성개구레이다의 영상 형성 알고리즘은 백프로젝션(Backprojection) 알고리즘일 수 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, Range Doppler Algorithm(RDA), Chirp Scaling Algorithm(CSA), Omega-K(또는 Wavenumber Domain Algorithm) 또는 Polar Format Algorithm(PFA)일 수 있다.
분할 구간은 촬영 타겟을 중심으로 하는 원의 내부의 분할 각도에 따라 결정되고, 분할 각도보다 작은 중첩 각도에 대응하여 인접한 다른 분할 구간과 적어도 일부 중첩하여 중첩 구간을 형성하도록 결정될 수 있다. 반사 신호 분할부(120)는 중첩 구간을 결정할 수 있다.
도 1에 도시된 모든 블록이 필수 구성요소는 아니며, 다른 실시예에서 다각도 합성개구레이다 영상 처리 장치(100)와 연결된 일부 블록이 추가, 변경 또는 삭제될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 다각도 합성개구레이다 영상 처리 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
다각도 합성개구레이다 영상 처리 방법은 다각도 합성개구레이다 영상 처리를 위한 하나 이상의 프로그램을 저장하는 메모리 및 하나 이상의 프로그램에 따른 동작들을 수행하는 하나 이상의 프로세서를 포함하는 장치에서 수행될 수 있다. 예를 들어, 다각도 합성개구레이다 영상 처리 방법은 다각도 합성개구레이다 영상 처리 장치에서 수행될 수 있다.
S100 단계에서, 프로세서는 합성개구레이다(SAR, Synthetic Aperture Radar)를 이용하여 촬영 타겟의 주위를 회전하며 획득한 촬영 타겟으로부터 반사된 반사 신호를 수신할 수 있다.
S200 단계에서, 프로세서는 반사 신호를 합성개구레이다의 파장을 기반으로 결정되는 복수의 분할 구간으로 분할하고, 복수의 분할 구간 각각에 대응하는 복수의 분할 영상을 생성할 수 있다.
S300 단계에서, 프로세서는 각 픽셀(Pixel)의 위치에 대해 계산된 좌표를 기반으로 복수의 분할 영상으로부터 최종 영상인 다각도 영상을 생성할 수 있다.
도 2에서는 각각의 과정을 순차적으로 실행하는 것으로 기재하고 있으나 이는 예시적으로 설명한 것에 불과하고, 이 분야의 기술자라면 본 발명의 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 도 2에 기재된 순서를 변경하여 실행하거나 또는 하나 이상의 과정을 병렬적으로 실행하거나 다른 과정을 추가하는 것으로 다양하게 수정 및 변형하여 적용 가능할 것이다.
도 3 내지 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 다각도 합성개구레이다 영상 처리 장치에서 이용하는 SAR 장치의 운용 환경을 설명하기 위한 도면이다.
SAR 장치는 다각도 합성개구레이다, 다각도 합성개구레이다가 위치하기 위한 공간을 제공하고 이동을 수행하는 이동체 및 획득한 신호 정보를 외부로 송신하는 통신 장비를 포함할 수 있다.
SAR 장치는 Circular SAR 신호 수집 동안에 촬영 타겟이 위치하는 촬영 영역과의 거리(R)와 고각(θel)이 일정하게 유지되도록 촬영 영역을 원의 중심으로 하여 360°를 돌며 신호를 수집할 수 있다.
도 3을 참조하면, 고각(θel)은 SAR 장치와 촬영 영역의 중심 또는 촬영 타겟을 연결하는 선분 및 SAR 장치와 지면을 수직하게 잇는 선분이 이루는 각도를 의미할 수 있고, 이루어지는 2개의 각도 중에서 작은 각도를 의미할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 다각도 합성개구레이다 영상 처리 장치에서 수집한 신호를 분할하는 것을 설명하기 위한 도면이다.
반사 신호 분할부는 분할 각도(θL)에 따른 분할 구간 동안 수집된 신호를 이용하여 분할 영상 1을 생성하고, 분할 구간과 중첩 각도(θOverlap)에 따른 중첩 구간만큼 겹친 다른 위치의 분할 구간 동안 수집된 신호를 이용하여 분할 영상 1의 다음 영상인 분할 영상 2를 생성할 수 있다. 이러한 방식으로 반사 신호 분할부는 360°내의 복수의 분할 구간 모두에 대한 분할 영상을 각각 생성할 수 있다.
분할 각도는 합성개구레이다의 파장을 기반으로 결정되는 제1 값과 제1 상수의 크기 비교를 통하여 제1 값과 제1 상수 중 작은 값으로 결정될 수 있다.
반사 신호 분할부는 수학식 1을 이용하여 분할 각도를 결정할 수 있다.
여기서, θL은 분할 각도를 나타내고, λ는 SAR 장치의 파장을 나타내고, (aλ/π)는 제1 값을 나타내고, b는 제1 상수를 나타낼 수 있다.
수학식 1에서 a 또는 b는 SAR 장치의 파장, 촬영 타겟 과의 거리, 촬영 타겟에 대한 관찰 각도, 환경 요인(예를 들어, 대기 조건), 안테나의 특성 등 다양한 요인에 의하여 결정될 수 있고, 실험적으로 결정되는 값일 수 있다.
a는 290 ~ 310 범위에서 결정되는 값일 수 있고, b는 3.5 ~ 4.5 범위에서 결정되는 값일 수 있다.
중첩 각도는 분할 각도에서 제2 상수만큼 뺀 값으로 결정되고, 제2 상수는 0보다 큰 값일 수 있다.
반사 신호 분할부는 수학식 2를 이용하여 중첩 각도를 결정할 수 있다.
여기서, θOverlap은 중첩 각도를 나타낼 수 있고, θL은 분할 각도를 나타낼 수 있고, c는 제2 상수를 나타낼 수 있다.
제2 상수는 수학식 1의 a 또는 b와 마찬가지로 SAR 장치의 파장, 촬영 타겟 과의 거리, 촬영 타겟에 대한 관찰 각도, 환경 요인(예를 들어, 대기 조건), 안테나의 특성 등 다양한 요인에 의하여 결정될 수 있고, 실험적으로 결정되는 값일 수 있다. 제2 상수는 1.5 내지 2.5 범위에서 결정되는 값일 수 있다. 또한, 제2 상수는 분할 영상 간의 상관 관계를 고려하여 결정될 수 있다. 중첩 각도가 과도하게 클 경우 분할 영상 간의 상관 간계가 작아질 수 있다.
분할 구간 내를 이동하는 동안 합성개구레이다가 발사하는 펄스의 수는 분할 각도, 합성개구레이다의 이동 속도 또는 합성개구레이다와 촬영 타겟 간의 거리 중 적어도 하나를 기반으로 결정될 수 있다.
반사 신호 분할부는 수학식 3을 이용하여 분할 구간 내를 이동하는 동안 합성개구레이다가 발사하는 펄스의 수를 결정할 수 있다.
여기서, L은 분할 구간 내를 이동하는 동안 합성개구레이다가 발사하는 펄스의 수를 나타내고, R은 합성개구레이다와 촬영 타겟 간의 거리를 나타내고, v는 합성개구레이다의 이동 속도를 나타내고, θL은 분할 각도를 나타내고, 는 x보다 크지 않은 최대 정수를 산출하는 함수를 나타낸다.
중첩 구간 내를 이동하는 동안 합성개구레이다가 발사하는 펄스의 수는 합성개구레이다의 이동 속도 또는 합성 개구레이다와 촬영 타겟 간의 거리 중 적어도 하나를 기반으로 결정될 수 있다.
반사 신호 분할부는 수학식 4를 이용하여 중첩 구간 내를 이동하는 동안 합성개구레이다가 발사하는 펄스의 수를 결정할 수 있다.
여기서, Loverlap은 중첩 구간 내를 이동하는 동안 합성개구레이다가 발사하는 펄스의 수를 나타내고, R은 합성개구레이다와 촬영 타겟 간의 거리를 나타내고, v는 합성개구레이다의 이동 속도를 나타내고, 는 x보다 크지 않은 최대 정수를 산출하는 함수를 나타낸다.
분할 영상의 개수는 합성개구레이다의 이동 속도, 합성개구레이다와 촬영 타겟 간의 거리, 분할 구간 내를 이동하는 동안 합성개구레이다가 발사하는 펄스의 수 또는 중첩 구간 내를 이동하는 동안 합성개구레이다가 발사하는 펄스의 수 중 적어도 하나를 기반으로 결정될 수 있다.
반사 신호 분할부는 수학식 5를 이용하여 분할 영상의 개수를 산출할 수 있다.
여기서, P는 분할 영상의 개수를 나타내고, L은 분할 구간 내를 이동하는 동안 합성개구레이다가 발사하는 펄스의 수를 나타내고, Loverlap은 중첩 구간 내를 이동하는 동안 합성개구레이다가 발사하는 펄스의 수를 나타내고, M은 수학식 6을 통하여 산출되는 것이고, 는 x보다 크지 않은 최대 정수를 산출하는 함수를 나타낸다.
반사 신호 분할부는 수학식 6을 이용하여 M을 산출할 수 있다.
여기서, R은 합성개구레이다와 촬영 타겟 간의 거리를 나타내고, v는 합성개구레이다의 이동 속도를 나타내고, 는 x보다 크지 않은 최대 정수를 산출하는 함수를 나타낸다.
도 6 내지 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 다각도 합성개구레이다 영상 처리 장치에서 합성개구레이다의 영상 형성 알고리즘에 적용하기 위하여 분할 영상의 픽셀별 좌표를 계산하는 것을 설명하기 위한 도면이다.
다각도 영상 변환부는 X축 픽셀 간의 간격과 촬영 타겟에 대한 촬영 영역 중심 기준 ENU(East, North, Up) 좌표계의 동쪽(East) 방향 단위 벡터의 곱 및 Y축 픽셀 간의 간격과 촬영 타겟에 대한 촬영 영역 중심 기준 ENU 좌표계의 북쪽(North) 방향 단위 벡터의 곱을 이용하여 결정되는 ENU 좌표를 기반으로 복수의 분할 영상이 동일한 픽셀 간격과 동일한 위치를 가지도록 할 수 있다.
다각도 영상 변환부는 합성개구레이다의 영상 형성 알고리즘을 이용하기 위하여 사용할 영상의 픽셀 별 좌표를 계산할 수 있다. 다각도 영상 변환부는 영상 사이의 상대적 거리 차이 계산 방법을 단순화 하기 위해서 모든 분할 영상이 동일한 픽셀 간격과 픽셀 별 동일한 위치를 가지도록 설정할 수 있다.
다각도 영상 변환부는 수학식 7을 이용하여 복수의 분할 영상이 동일한 픽셀 간격과 동일한 픽셀 별로 동일한 위치를 가지도록 설정할 수 있다. 즉, 영상 픽셀의 거리 i번째, 방위 j번째 위치에 대한 ENU 좌표(xenu_i,yenu_j)는 수학식 7과 같이 정의 될 수 있다.
여기서, dx는 x축 픽셀 간 간격[m]을 나타내고, dy는 y축 Pixel간 간격[m]을 나타내고, 는 촬영 영역의 중심(Tgc)기준 ENU 좌표계의 East방향 단위 벡터를 나타내고, 는 촬영 영역의 중심(Tgc)기준 ENU 좌표계의 North방향 단위 벡터를 나타낸다.
다각도 영상 변환부는 촬영 영역 중심 기준 ENU 좌표를 ECEF(Earth-Centered, Earth-Fixed) 좌표계로 변환하여 ECEF 좌표를 획득하고, 합성개구레이다의 펄스 송신 시점에서 합성개구레이다의 위치와 ECEF 좌표 간의 거리를 합성개구레이다의 영상 형성 알고리즘에 적용하여 복수의 분할 영상을 각각 계산할 수 있다.
예를 들어, 다각도 영상 변환부는 백프로젝션 알고리즘을 이용한 k번째 분할 영상(Ik)을 수학식 8을 이용하여 계산할 수 있다.
여기서, (xecef_i,yecef_j)는 촬영 영역의 중심(Tgc)기준 ENU 좌표를 ECEF 좌표계로 변환한 좌표를 나타내고, s(m, r)은 합성개구레이다가 발사하는 m번째 펄스에서 r거리에서 수신된 신호를 나타내고, r은 m번째 펄스가 촬영 타겟에 부딪히고 반사되어 돌아오는 거리를 나타내고, rs는 m번째 Pulse 송신 시점의 합성개구레이다의 위치와 (xecef_i,yecef_j)좌표와의 거리 차를 나타내고, L은 분할 구간 내를 이동하는 동안 합성개구레이다가 발사하는 펄스의 수를 나타내고, Loverlap은 중첩 구간 내를 이동하는 동안 합성개구레이다가 발사하는 펄스의 수를 나타내고, λ는 SAR 장치의 파장을 나타낸다.
다각도 영상 변환부는 계산된 복수의 분할 영상 각각에 대한 정보를 기반으로 최종 영상인 다각도 영상을 생성할 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 다각도 합성개구레이다 영상 처리 장치에서 생성된 방위각별 영상을 나타내는 도면이다.
예를 들어, 다각도 합성개구레이다 영상 처리 장치는 방위각 1도별로 영상을 생성할 수 있다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 다각도 합성개구레이다 영상 처리 장치의 하드웨어 구성을 설명하기 위한 블록도이다.
다각도 합성개구레이다 영상 처리 장치(100)는 적어도 하나의 프로세서(140), 컴퓨터 판독 가능한 저장매체(150), 통신 버스(180) 및 인공지능 기반 처리부(160)를 포함한다.
프로세서(140)는 다각도 합성개구레이다 영상 처리 장치(100)로 동작하도록 제어할 수 있다. 예컨대, 프로세서(140)는 컴퓨터 판독 가능한 저장 매체(150)에 저장된 하나 이상의 프로그램(151)들을 실행할 수 있다. 하나 이상의 프로그램(151)들은 하나 이상의 컴퓨터 실행 가능 명령어를 포함할 수 있으며, 컴퓨터 실행 가능 명령어는 프로세서(140)에 의해 실행되는 경우 다각도 합성개구레이다 영상 처리 장치(100)로 하여금 예시적인 실시예에 따른 동작들을 수행하도록 구성될 수 있다.
컴퓨터 판독 가능한 저장 매체(150)는 컴퓨터 실행 가능 명령어 내지 프로그램 코드, 프로그램 데이터 및/또는 다른 적합한 형태의 정보를 저장하도록 구성된다. 컴퓨터 실행 가능 명령어 내지 프로그램 코드, 프로그램 데이터 및/또는 다른 적합한 형태의 정보는 입출력 인터페이스(160)나 통신 인터페이스(170)를 통해서도 주어질 수 있다. 컴퓨터 판독 가능한 저장 매체(150)에 저장된 프로그램(151)은 프로세서(140)에 의해 실행 가능한 명령어의 집합을 포함한다. 일 실시예에서, 컴퓨터 판독 가능한 저장 매체(150)는 메모리(랜덤 액세스 메모리와 같은 휘발성 메모리, 비휘발성 메모리, 또는 이들의 적절한 조합), 하나 이상의 자기 디스크 저장 디바이스들, 광학 디스크 저장 디바이스들, 플래시 메모리 디바이스들, 그 밖에 다각도 합성개구레이다 영상 처리 장치(100)에 의해 액세스되고 원하는 정보를 저장할 수 있는 다른 형태의 저장 매체, 또는 이들의 적합한 조합일 수 있다.
통신 버스(180)는 프로세서(140), 컴퓨터 판독 가능한 저장 매체(150)를 포함하여 다각도 합성개구레이다 영상 처리 장치(100)의 다른 다양한 컴포넌트들을 상호 연결한다.
다각도 합성개구레이다 영상 처리 장치(100)는 또한 하나 이상의 입출력 장치를 위한 인터페이스를 제공하는 하나 이상의 입출력 인터페이스(160) 및 하나 이상의 통신 인터페이스(170)를 포함할 수 있다. 입출력 인터페이스(160) 및 통신 인터페이스(170)는 통신 버스(180)에 연결된다. 입출력 장치(미도시)는 입출력 인터페이스(160)를 통해 다각도 합성개구레이다 영상 처리 장치(100)의 다른 컴포넌트들에 연결될 수 있다.
프로세서(140)는 도 1을 통하여 도시한 반사 신호 수집부, 반사 신호 분할부 및 다각도 영상 변환부에서 수행되는 동작들을 수행할 수 있다. 예를 들어, 프로세서는 SAR로부터 반사된 레이다 신호를 수집하고 이를 저장하고, 이후 수행되는 동작에 이용할 수 있다. 프로세서는 SAR의 파장을 기반으로 반사 신호를 복수의 분할 구간으로 분할할 수 있다. 프로세서는 분할된 데이터를 바탕으로 분할 영상을 생성할 수 있다. 프로세서는 각 픽셀의 위치에 대해 계산된 좌표를 기반으로 복수의 분할 영상으로부터 최종 영상인 다각도 영상을 생성할 수 있다. 프로세서는 분할 각도를 결정할 수 있다. 프로세서는 중첩 각도를 결정할 수 있다. 프로세서는 펄스 수를 결정할 수 있다. 프로세서는 분할 구간 내를 이동하는 동안, 또는 중첩 구간 내를 이동하는 동안, SAR이 발사하는 펄스의 수는 SAR의 이동 속도 또는 SAR와 촬영 타겟 간의 거리 중 적어도 하나를 기반으로 분할 구간을 결정할 수 있다. 프로세서는 X축 픽셀 간의 간격과 촬영 타겟에 대한 촬영 영역 중심 기준 ENU(East, North, Up) 좌표계의 동쪽(East) 방향 단위 벡터의 곱, Y축 픽셀 간의 간격과 촬영 타겟에 대한 촬영 영역 중심 기준 ENU 좌표계의 북쪽(North) 방향 단위 벡터의 곱을 이용하여 결정되는 ENU 좌표를 기반으로 분할 영상들이 동일한 픽셀 간격과 동일한 위치를 가지도록 할 수 있다. 프로세서는 촬영 영역 중심 기준 ENU 좌표를 ECEF(Earth-Centered, Earth-Fixed) 좌표계로 변환하여 ECEF 좌표를 획득하고, SAR의 펄스 송신 시점에서 SAR의 위치와 ECEF 좌표 간의 거리를 SAR의 영상 형성 알고리즘에 적용하여 분할 영상들을 각각 계산할 수 있다.
본 발명을 통하여 전방위 SAR 영상획득용 Circular SAR 시스템 및 그 방법이 개시된다. 본 발명을 적용함으로써 한 번 임무 수행만으로 전방위 SAR 영상 획득이 가능할 수 있다. 본 발명을 적용함으로써 SAR 영상 객체탐지 딥러닝 알고리즘 개발을 위한 DB 구축 시스템으로 활용할 수 있다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 다각도 합성개구레이다 영상 처리 장치에서 이용하는 합성개구레이다를 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 다각도 합성개구레이다 영상 처리 장치에서 이용하는 합성개구레이다는 초소형 합성 개구 레이다 시스템(200)일 수 있고, 초소형 합성 개구 레이다 시스템은 합성 개구 레이다(SAR: Synthetic Aperture Radar) 방식으로 레이다 탐지 영상을 획득하는 시스템이다.
초소형 합성 개구 레이다 시스템(200)은 일반적으로 공중 이동체 또는 인공 위성 등에 탑재되며, 이동하는 동안 여러 차례 지표로 빔을 방사하고 반사되어 수신된 반사 신호에서 감지되는 도플러 주파수의 상대적 변화 특성을 이용하여 지표의 고분해능 정밀 이미지를 획득할 수 있는 레이더를 의미한다.
합성 개구 레이다는 극초단파 영역의 초고주파를 활용하기 때문에 아지랑이, 가랑비, 눈, 구름, 연기 등의 기후 환경에 영향을 받지 않고, 육상 지형이나 바다를 관측할 수 있으며, 스스로 관측에 사용하는 에너지원을 전파하는 능동시스템이기 때문에 밤과 낮에 상관없이 이미지를 얻을 수 있다.
본 실시예에 따른 초소형 합성 개구 레이다 시스템(200)은 무인 공중 이동체에 탑재될 수 있다. 예를 들어, 무인 공중 이동체는 조종사 없이 무선 전파의 유도에 의해서 비행 및 조종이 가능한 비행기나 헬리콥터, 드론, 미사일 등의 이동체일 수 있다.
초소형 합성 개구 레이다 시스템(200)에 포함된 무선 주파수 신호 송수신 장치의 기본 구조는 FMCW(Frequency Modulated Continuous Wave) 구조로 설계 가능하다. FMCW는 주파수 변조된 신호를 연속적으로 발사하는 방식이다. 위성 항법 모듈의 1 PPS 신호와 동기화된 클록 신호를 이용하여 송신 시점의 안테나 위치에 대응하는 정확한 SAR 영상을 복원할 수 있고, 경량 소형화 RF 송수신 장치를 제작할 수 있다.
본 실시예에 따르면, 무인 공중 이동체에 탑재 가능한 합성 개구 레이더용 무선 주파수 신호 송수신 장치는 국방 감시 정찰, 방재, 교통 감시 등에 이용이 가능하다.
안테나 모듈(210)은 무선 주파수 신호(레이다 펄스)를 방사하여 타겟으로부터 반사된 반사 신호(레이더 반사파)를 수신한다.
안테나 모듈(210)은 RF 송수신 모듈(240)과 연동하여 동작하며, RF 송수신 모듈(240)에서 생성된 무선 주파수 신호를 송신하고, 수신된 반사신호를 RF 송수신 모듈(240)로 전달한다.
또한, 안테나 모듈(210)은 김발 모듈(220)의 구동 동작에 따라 지향 방향이 조정될 수 있다.
본 실시예에 따른 초소형 합성 개구 레이다 시스템(200)은 안테나 모듈(210), 김발 모듈(220), 항법 센서 모듈(230), RF 송수신 모듈(240) 및 제어 모듈(250)을 포함한다. 도 11의 초소형 합성 개구 레이다 시스템(200)은 일 실시예에 따른 것으로서, 도 11에 도시된 모든 블록이 필수 구성요소는 아니며, 다른 실시예에서 초소형 합성 개구 레이다 시스템(200)에 포함된 일부 블록이 추가, 변경 또는 삭제될 수 있다.
안테나 모듈(210)은 급전부, 방사부 패치, 기생패치, 차폐벽 등을 포함할 수 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 안테나 모듈(210)의 요구규격은 SRR/SFR 기준으로 중량은 0.3 Kg 이하, 운용 주파수는 X-band(6.2 ~ 10.9 GHz의 주파수 대역), 편파는 HH, VV, HV, VH, 안테나 이득은 15 dBi 이상, 부엽 준위는 -20 dB 이하로 설계되는 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다.
김발 모듈(220)은 무인 공중 이동체에 탑재되며, 안테나 모듈(210)과 결합하여 신호 송수신을 위한 조향 제어를 수행한다.
김발 모듈(220)은 방위각 조립체, 고각 조립체, 방진구 조립체 등으로 구성될 수 있으며, 제어 모듈(250)의 제어 신호에 근거하여 방위각, 고각 등을 제어할 수 있다.
김발 모듈(220)의 요구규격은 PDR 기준으로 중량은 0.5 kg 이하, 구동 방식은 2 축 구동, 방위각은 -130 내지 130도 이내, 고각은 0 내지 85 도 이내인 것이 바람직하며, 자체 고장 진단을 수행할 수 있도록 모니터링부와 제어부를 포함할 수 있다.
항법 센서 모듈(230)은 무인 공중 이동체의 항법 데이터를 센싱하는 동작을 수행한다.
항법 센서 모듈(230)은 무인 공중 이동체의 항법 정보, 자세 정보, 위치 정보 등을 포함하는 항법 데이터를 측정할 수 있는 적어도 하나의 센서를 포함할 수 있다. 예를 들어, 항법 센서 모듈(230)은 관성 측정 장치(IMU: Inertial Measurement Unit), 관성 항법 장치(INS: Inertial Navigation System), GPS 장치 등을 포함할 수 있다.
RF 송수신 모듈(240)은 레이다 탐지를 위한 무선 주파수 신호를 생성하고, 반사된 반사 신호를 수신하여 분석 및 신호처리한 레이다 탐지 데이터를 저장하는 동작을 수행한다.
RF 송수신 모듈(240)은 RF 송신부(241), RF 수신부(242), 신호 처리 제어부(243) 및 저장부(244)를 포함할 수 있다.
RF 송수신 모듈(240)은 수신된 반사 신호를 신호 처리하여 레이다 탐지 데이터를 저장한다. 여기서, 신호 처리는 실시간으로 반사 신호 및 항법 정보를 결합하는 동작일 수 있다.
또한, RF 송수신 모듈(240)은 무선 주파수 신호 송신 시 파형 보정을 수행하고, 보정된 무선 주파수 신호를 생성하여 출력되도록 한다.
또한, RF 송수신 모듈(240)은 항법 센서 모듈(230)로부터 수신되는 항법 데이터의 시간 보정을 수행하고, 보정된 항법 데이터 또는 시간 보정을 기반으로 생성된 가상 항법 데이터와 레이다 탐지 데이터를 함께 저장한다. 여기서, RF 송수신 모듈(240)은 GPS 기반의 PPS 신호를 기반으로 동작 트리거 신호를 생성하여 시간 보정을 수행할 수 있다.
제어 모듈(250)은 초소형 합성 개구 레이다 시스템(200)의 신호 송수신 제어, 항법 센싱 제어 등의 전반적인 제어를 수행한다.
제어 모듈(250)은 RF 송수신 모듈(240)의 신호 송수신을 제어하며, 항법 센서 모듈(230)과 시간 동기를 위한 타이밍 신호, 동작 트리거 신호 등을 생성 및 전원 공급을 제어한다.
본 출원은 컴퓨터 저장 매체도 제공한다. 컴퓨터 저장 매체에는 프로그램 명령이 저장되어 있고, 프로세서에 의해 프로그램 명령이 실행되면, 상술한 다각도 합성개구레이다 영상 처리 방법이 실현된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 컴퓨터 저장 매체는 U디스크, SD카드, PD광학 드라이브, 모바일 하드 디스크, 대용량 플로피 드라이브, 플래시 메모리, 멀티미디어 메모리 카드, 서버 등일 수 있지만 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
이상에서 설명한 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 동작하는 것으로 기재되어 있다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 그 모든 구성요소들이 각각 하나의 독립적인 하드웨어로 구현될 수 있지만, 각 구성요소들의 그 일부 또는 전부가 선택적으로 조합되어 하나 또는 복수개의 하드웨어에서 조합된 일부 또는 전부의 기능을 수행하는 프로그램 모듈을 갖는 컴퓨터 프로그램으로서 구현될 수도 있다. 또한, 이와 같은 컴퓨터 프로그램은 USB 메모리, CD 디스크, 플래쉬 메모리 등과 같은 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체(Computer Readable Media)에 저장되어 컴퓨터에 의하여 읽혀지고 실행됨으로써, 본 발명의 실시예를 구현할 수 있다. 컴퓨터 프로그램의 기록 매체로서는 자기기록매체, 광 기록매체 등이 포함될 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구 범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 다각도 합성개구레이다 영상 처리 장치
110: 반사 신호 수집부
120: 반사 신호 분할부
130: 다각도 영상 변환부
110: 반사 신호 수집부
120: 반사 신호 분할부
130: 다각도 영상 변환부
Claims (13)
- 합성개구레이다(SAR, Synthetic Aperture Radar)를 이용하여 촬영 타겟의 주위를 회전하며 획득한 상기 촬영 타겟으로부터 반사된 반사 신호를 수신하는 반사 신호 수집부;
상기 반사 신호를 상기 합성개구레이다의 파장을 기반으로 결정되는 복수의 분할 구간으로 분할하고, 상기 복수의 분할 구간 각각에 대응하는 복수의 분할 영상을 생성하는 반사 신호 분할부; 및
각 픽셀(Pixel)의 위치에 대해 계산된 좌표를 기반으로 상기 복수의 분할 영상으로부터 최종 영상인 다각도 영상을 생성하는 다각도 영상 변환부;를 포함하고,
상기 다각도 영상 변환부는,
X축 픽셀 간의 간격과 상기 촬영 타겟에 대한 촬영 영역 중심 기준 ENU(East, North, Up) 좌표계의 동쪽(East) 방향 단위 벡터의 곱 및 Y축 픽셀 간의 간격과 상기 촬영 타겟에 대한 촬영 영역 중심 기준 ENU 좌표계의 북쪽(North) 방향 단위 벡터의 곱을 이용하여 결정되는 ENU 좌표를 기반으로 상기 복수의 분할 영상이 동일한 픽셀 간격과 동일한 위치를 가지도록 하는 것을 특징으로 하는, 다각도 합성개구레이다 영상 처리 장치. - 제1항에 있어서,
상기 분할 구간은,
상기 촬영 타겟을 중심으로 하는 원의 내부의 분할 각도에 따라 결정되고, 상기 분할 각도보다 작은 중첩 각도에 대응하여 인접한 다른 분할 구간과 적어도 일부 중첩하여 중첩 구간을 형성하도록 결정되는 것을 특징으로 하는, 다각도 합성개구레이다 영상 처리 장치. - 제2항에 있어서,
상기 분할 각도는,
상기 합성개구레이다의 파장을 기반으로 결정되는 제1 값과 제1 상수의 크기 비교를 통하여 상기 제1 값과 상기 제1 상수 중 작은 값으로 결정되는 것을 특징으로 하는, 다각도 합성개구레이다 영상 처리 장치. - 제3항에 있어서,
상기 중첩 각도는,
상기 분할 각도에서 제2 상수만큼 뺀 값으로 결정되고,
상기 제2 상수는, 0보다 큰 것을 특징으로 하는, 다각도 합성개구레이다 영상 처리 장치. - 제2항에 있어서,
상기 분할 구간 내를 이동하는 동안 상기 합성개구레이다가 발사하는 펄스의 수는 상기 분할 각도, 상기 합성개구레이다의 이동 속도 또는 상기 합성개구레이다와 상기 촬영 타겟 간의 거리 중 적어도 하나를 기반으로 결정되는 것을 특징으로 하는, 다각도 합성개구레이다 영상 처리 장치. - 제2항에 있어서,
상기 중첩 구간 내를 이동하는 동안 상기 합성개구레이다가 발사하는 펄스의 수는 상기 합성개구레이다의 이동 속도 또는 상기 합성 개구레이다와 상기 촬영 타겟 간의 거리 중 적어도 하나를 기반으로 결정되는 것을 특징으로 하는, 다각도 합성개구레이다 영상 처리 장치. - 제2항에 있어서,
상기 분할 영상의 개수는,
상기 합성개구레이다의 이동 속도, 상기 합성개구레이다와 상기 촬영 타겟 간의 거리, 상기 분할 구간 내를 이동하는 동안 상기 합성개구레이다가 발사하는 펄스의 수 또는 상기 중첩 구간 내를 이동하는 동안 상기 합성개구레이다가 발사하는 펄스의 수 중 적어도 하나를 기반으로 결정되는 것을 특징으로 하는, 다각도 합성개구레이다 영상 처리 장치. - 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 다각도 영상 변환부는,
상기 촬영 영역 중심 기준 ENU 좌표를 ECEF(Earth-Centered, Earth-Fixed) 좌표계로 변환하여 ECEF 좌표를 획득하고,
상기 합성개구레이다의 펄스 송신 시점에서 상기 합성개구레이다의 위치와 상기 ECEF 좌표 간의 거리를 합성개구레이다의 영상 형성 알고리즘에 적용하여 상기 복수의 분할 영상을 각각 계산하는 것을 특징으로 하는, 다각도 합성개구레이다 영상 처리 장치. - 다각도 합성개구레이다 영상 처리를 위한 하나 이상의 프로그램을 저장하는 메모리 및 상기 하나 이상의 프로그램에 따른 동작들을 수행하는 하나 이상의 프로세서를 포함하는 장치에서 수행되는 다각도 합성개구레이다 영상 처리 방법에 있어서,
합성개구레이다(SAR, Synthetic Aperture Radar)를 이용하여 촬영 타겟의 주위를 회전하며 획득한 상기 촬영 타겟으로부터 반사된 반사 신호를 수신하는 단계;
상기 반사 신호를 상기 합성개구레이다의 파장을 기반으로 결정되는 복수의 분할 구간으로 분할하고, 상기 복수의 분할 구간 각각에 대응하는 복수의 분할 영상을 생성하는 단계; 및
각 픽셀(Pixel)의 위치에 대해 계산된 좌표를 기반으로 상기 복수의 분할 영상으로부터 최종 영상인 다각도 영상을 생성하는 단계;를 포함하고,
상기 다각도 영상을 생성하는 단계는,
X축 픽셀 간의 간격과 상기 촬영 타겟에 대한 촬영 영역 중심 기준 ENU(East, North, Up) 좌표계의 동쪽(East) 방향 단위 벡터의 곱 및 Y축 픽셀 간의 간격과 상기 촬영 타겟에 대한 촬영 영역 중심 기준 ENU 좌표계의 북쪽(North) 방향 단위 벡터의 곱을 이용하여 결정되는 ENU 좌표를 기반으로 상기 복수의 분할 영상이 동일한 픽셀 간격과 동일한 위치를 가지도록 하는 것을 특징으로 하는, 다각도 합성개구레이다 영상 처리 방법. - 제10항에 있어서,
상기 분할 구간은,
상기 촬영 타겟을 중심으로 하는 원의 내부의 분할 각도에 따라 결정되고, 상기 분할 각도보다 작은 중첩 각도에 대응하여 인접한 다른 분할 구간과 적어도 일부 중첩하여 중첩 구간을 형성하도록 결정되는 것을 특징으로 하는, 다각도 합성개구레이다 영상 처리 방법. - 제11항에 있어서,
상기 분할 구간 내를 이동하는 동안 상기 합성개구레이다가 발사하는 펄스의 수는 상기 분할 각도, 상기 합성개구레이다의 이동 속도 또는 상기 합성개구레이다와 상기 촬영 타겟 간의 거리 중 적어도 하나를 기반으로 결정되는 것을 특징으로 하는, 다각도 합성개구레이다 영상 처리 방법. - 제10항 내지 제12항 중 어느 한 항에 기재된 다각도 합성개구레이다 영상 처리 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위하여 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램.
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