KR20110078831A - System for controlling image of satellite - Google Patents
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Abstract
본 발명은 본체와 탑재체로 이루어진 위성체 영상 제어 시스템에 관한 것으로, 상기 탑재체는, 복수의 화소를 포함하여 촬영 영역의 광 신호를 전기적인 아날로그 영상신호로 변환하는 광 검출기, 상기 광 검출기의 상기 아날로그 영상신호를 디지털 영상신호로 변환하는 디지털 변환기, 상기 디지털 변환기의 출력단에 연결되고, 상기 카메라부의 검출 온도가 설정된 기준 온도 이상이면 상기 검출 온도에 대응하여 상기 디지털 영상신호의 계조를 보정하여 제1 디지털 보정신호로 출력하는 온도 보정기, 상기 광 검출기의 제작 과정에서 발생하는 상기 복수의 화소 사이의 물리적인 편차를 보정하기 위한 보정 테이블이 내장되어 있으며, 상기 보정 테이블에 따라 상기 제1 디지털 보정신호를 제2 디지털 보정신호로 보정하는 비균일 보정기를 포함한다.The present invention relates to a satellite image control system comprising a main body and a payload, wherein the payload includes a plurality of pixels, a photo detector for converting an optical signal in a photographing area into an electrical analog video signal, and the analog image of the photo detector. A digital converter for converting a signal into a digital video signal, and connected to an output terminal of the digital converter and correcting a gray level of the digital video signal in response to the detected temperature when the detected temperature of the camera is equal to or greater than a preset reference temperature, thereby correcting the first digital correction. A temperature compensator for outputting a signal and a correction table for correcting physical deviations between the plurality of pixels generated in the manufacturing process of the photo detector, and a second digital correction signal according to the correction table. And a non-uniformity corrector for correcting with a digital correction signal.
위성체, 광 검출기, 화소, 비닝, 보정 Satellites, photodetectors, pixels, binning, correction
Description
본 발명은 위성체 영상 제어 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 광 검출기의 온도 변화에 따른 변환 오류를 보정하고, 지상 명령에 따라 압축 속도를 증가시킬 수 있는 위성체 영상 제어 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a satellite image control system, and more particularly, to a satellite image control system capable of correcting a conversion error according to a temperature change of a light detector and increasing a compression speed according to a ground command.
위성체는 크게 위성체 본체와 탑재체로 구성된다. 탑재체에는 위성체의 주요 목적에 따라 다양한 센서가 장착되며, 나아가 센서를 제어하기 위한 센서제어보드 및 센서에서 측정된 데이터를 처리하기 위한 다양한 신호처리보드가 장착된다.The satellite body is largely composed of the satellite body and the payload. The payload is equipped with various sensors according to the main purpose of the satellite, and further, a sensor control board for controlling the sensor and various signal processing boards for processing data measured by the sensor.
탑재체 장착되는 고해상도 카메라는 선형 고체촬상소자(CCD, Charge coupled Device)를 광 검출기로 사용하는 고해상도 카메라로서, 식생, 환경, 산림 및 자원, 지질, 농작물 작황 등 다양한 주제별 지도 제작은 물론 해양오염 감시 및 해양생산성 평가, 광역 기후변화 감시망 구축, 토지개발계획 및 관리, 실시간 지역감시 등 광범위한 분야 지원을 위하여 많이 사용되고 있다. 특히, 저가 비용이라는 경제, 사회적 측면이나 넓은 지역을 짧은 시간에 처리할 수 있다는 기술적인 장점이 있어 위성체에 탑재하여 많이 사용하고 있다.The high resolution camera mounted on the payload is a high resolution camera that uses a Charge Coupled Device (CCD) as a light detector.It is used to monitor marine pollution as well as to map various themes such as vegetation, environment, forest and resources, geology, and crop crops. It is widely used to support a wide range of fields such as marine productivity evaluation, wide-area climate change monitoring network, land development planning and management, and real-time regional monitoring. In particular, there is a technical advantage that can be processed in a short time in the economic and social aspects such as low cost and large areas, and is used a lot in the satellite.
위성체에 탑재되는 광 검출기는 천만 이상의 화소(pixel)가 선형으로 배열된 형태로서, 렌즈부를 통해 입사된 촬영 영역의 광 신호를 아날로그 전자신호로 변환한다.The photo detector mounted on the satellite body has a form in which ten million or more pixels are arranged linearly, and converts an optical signal of a photographing area incident through the lens unit into an analog electronic signal.
그리고, 광 검출기의 후단에 위치한 신호처리보드에서는 아날로그 전자신호를 디지털 전자신호로 변환한 후 이를 압축하여 지상국으로 전송한다.In the signal processing board located at the rear end of the photo detector, the analog electronic signal is converted into a digital electronic signal and then compressed and transmitted to the ground station.
종래에는 천만 화소 이상의 디지털 전자신호를 압축하여 지상국으로 전송함으로써, 압축에 부하가 걸려 위성체의 영상이 지상국으로 전송되는데 많은 시간이 소요되는 문제점이 있다.Conventionally, by compressing a digital electronic signal of 10 million pixels or more and transmitting it to the ground station, there is a problem in that it takes a lot of time to transmit the image of the satellite body to the ground station due to compression.
또한, 일단 위성체를 발사하고 나면 우주 환경의 특성상 다시 수리를 하거나 특성을 조절하기가 어려워, 외부 온도에 의해 광 검출기의 온도가 변화하여 광 검출기가 광 신호를 잘못된 아날로그 전자신호로 변환하더라도 이를 보정할 수 없는 문제점이 있다.In addition, once the satellite is launched, it is difficult to repair or adjust the characteristics due to the nature of the space environment.The temperature of the photodetector is changed by the external temperature, and even if the photodetector converts the optical signal into an incorrect analog electronic signal, There is no problem.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 위성체에 탑재되는 광 검출기의 온도 변화에 따른 변환 오류를 보정하고, 지상 명령에 따라 압축 속도를 증가시킬 수 있는 위성체 영상 제어 시스템을 제공하는 것이다.The technical problem to be solved by the present invention is to provide a satellite image control system that can correct the conversion error according to the temperature change of the photo detector mounted on the satellite, and increase the compression speed according to the ground command.
본 발명의 한 특징에 따르면, 본체와 탑재체로 이루어진 위성체 영상 제어 시스템이 제공된다. 여기서, 상기 탑재체는, 복수의 화소를 포함하여 촬영 영역의 광 신호를 전기적인 아날로그 영상신호로 변환하는 광 검출기, 상기 광 검출기의 상기 아날로그 영상신호를 디지털 영상신호로 변환하는 디지털 변환기, 상기 디지털 변환기의 출력단에 연결되고, 상기 카메라부의 검출 온도가 설정된 기준 온도 이상이면 상기 검출 온도에 대응하여 상기 디지털 영상신호의 계조를 보정하여 제1 디지털 보정신호로 출력하는 온도 보정기, 상기 광 검출기의 제작 과정에서 발생하는 상기 복수의 화소 사이의 물리적인 편차를 보정하기 위한 보정 테이블이 내장되어 있으며, 상기 보정 테이블에 따라 상기 제1 디지털 보정신호를 제2 디지털 보정신호로 보정하는 비균일 보정기를 포함한다.According to one aspect of the invention, there is provided a satellite image control system consisting of a main body and a payload. The payload may include a photo detector including a plurality of pixels to convert an optical signal in a photographing area into an electrical analog video signal, a digital converter for converting the analog video signal of the photo detector into a digital video signal, and the digital converter. A temperature compensator connected to an output terminal of the camera and correcting the gray level of the digital video signal in response to the detected temperature and outputting the gray level of the digital image signal in response to the detected temperature, in the manufacturing process of the photo detector; A correction table is provided to correct physical deviations between the plurality of pixels, and includes a non-uniformity corrector for correcting the first digital correction signal to a second digital correction signal according to the correction table.
본 발명의 실시 예에서는 광 검출기의 온도를 검출하여, 검출된 온도에 대응하여 디지털 영상신호를 보정함으로써, 온도에 따라 위성체의 출력 영상의 계조가 변하는 오류를 방지할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, by detecting the temperature of the photodetector and correcting the digital image signal corresponding to the detected temperature, an error in which the gray level of the output image of the satellite body changes according to the temperature can be prevented.
또한, 본 발명에서는 본체의 명령에 따라 복수의 화소를 적어도 2개 이상의 화소를 포함하는 복수의 화소 그룹으로 묶음으로써, 광 검출기의 화소 수에 비해 화소 수가 감소된 디지털 보정신호를 압축기로 출력함으로써, 압축부에서 압축하는 데이터량이 감소하여 압축 효율이 증가하고, 지상국으로의 전송 속도가 빨라지는 효과가 있다.In addition, according to the present invention, by combining the plurality of pixels into a plurality of pixel groups including at least two or more pixels according to a command of the main body, by outputting a digital correction signal having a reduced number of pixels compared to the number of pixels of the photodetector to the compressor, The amount of data compressed by the compression unit decreases, thereby increasing the compression efficiency and increasing the transmission speed to the ground station.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention. As those skilled in the art would realize, the described embodiments may be modified in various different ways, all without departing from the spirit or scope of the present invention. In the drawings, parts irrelevant to the description are omitted in order to clearly describe the present invention, and like reference numerals designate like parts throughout the specification.
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 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "…부", "…기", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.Throughout the specification, when a part is said to "include" a certain component, it means that it can further include other components, without excluding other components unless specifically stated otherwise. In addition, the terms “… unit”, “… unit”, “module”, etc. described in the specification mean a unit that processes at least one function or operation, which may be implemented by hardware or software or a combination of hardware and software. have.
이제 본 발명의 실시 예에 따른 위성체 영상 제어 시스템에 대하여 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.Now, a satellite image control system according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 위성체 영상 제어 시스템의 개략적인 구성도이다.1 is a schematic diagram of a satellite image control system according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 1에 도시된 바와 같이, 위성체는 크게 본체(100)와 탑재체(200)로 구성되며, 탑재체(200)는 전원공급부(210), 영상 제어부(220), 카메라부(230) 및 압축부(240)를 포함한다.As shown in FIG. 1, the satellite body is largely composed of a
전원공급부(210)는 본체(100)로부터 주전원을 공급되는 주전원을 영상 제어부(220)의 구동 전압에 대응되는 2차 전원으로 변환하여 2차 전원을 영상 제어부(220)로 공급한다.The
영상 제어부(220)는 본체(100)의 명령에 따라 카메라부(230)를 구동하고, 카메라부(230)에서 입력되는 아날로그 영상신호를 디지털 영상신호로 변환한 후 디지털 영상신호를 본체(100)의 명령에 따라 보정하여 보정된 디지털 보정신호를 압축부(240)로 출력한다. 그리고, 영상 제어부(220)는 본체(100)의 명령에 대한 응답으로 카메라부(230)의 구동 결과 및 고장 유무 등의 모니터링 정보(텔레미트리)를 전송한다.The
이때, 본체의 명령은 지상국으로부터 수신된 명령 또는 미리 프로그래밍되어 있는 제어 명령 중 어느 하나이다.At this time, the command of the main body is either a command received from the ground station or a preprogrammed control command.
카메라부(230)는 영상을 촬영하고자 하는 지역으로부터 방사되는 빛 에너지가 입사되는 렌즈부(231)와, 렌즈부(231)를 통해 입사된 빛 에너지(광 신호)를 전기적인 신호인 아날로그 영상신호로 변환하는 광 검출기(232)를 포함한다.The
본 발명에서 광 검출기(232)는 천만 이상의 화소(pixel)가 선형으로 배열된 선형 광 검출기로서, 광 검출기(232)의 양단은 광 검출기(232)의 온도를 검출할 수 있는 암화소(dark pixel)로 이루어져 있다.In the present invention, the
압축부(240)는 디지털 보정신호를 압축하여 지상국으로 출력한다.The
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 영상 제어부(220)의 개략적인 구성도로서, 도 2를 참조하여 영상 제어부의 구성 및 동작에 대해 보다 구체적으로 설명한다.FIG. 2 is a schematic configuration diagram of the
도 2에 도시된 바와 같이, 영상 제어부(200)는 디지털 변환기(221), 온도 보정기(222), 비균일 보정기(223), 화소 비닝기(224)를 포함한다.As shown in FIG. 2, the
디지털 변환기(221)는 광 검출부(232)와 연결되어, 광 검출부(232)에서 출력되는 아날로그 영상신호를 디지털 영상신호로 변환한다.The
이때, 디지털 변환기(221)는 아날로그 영상신호를 디지털 영상신호로 변환하는 과정에서 광 검출기(232)의 복수의 화소의 리셋 오차를 보정하고, 복수의 화소 사이의 이득 및 오프셋을 조정할 수 있다.In this case, the
온도 보정기(222)는 디지털 변환기(221)의 출력단에 연결되고 암화소를 통해 검출된 검출 온도가 입력된다.The
온도 보정기(222)는 광 검출기(232)의 검출 온도와 미리 설정된 기준 온도를 비교하여, 검출 온도가 기준 온도 이상이면 검출 온도에 대응하여 디지털 영상신호의 계조를 보정하여 제1 디지털 보정신호로 출력한다.The
보다 구체적으로, 광 검출기(232)의 복수의 화소는 온도에 매우 민감하여, 광 검출기(232)는 온도가 올라갈수록 복수의 화소에 포함되는 전자의 운동량이 증가하여 입사되는 광 신호에 비해 계조가 높은 아날로그 영상신호를 생성하게 된다.More specifically, the plurality of pixels of the
따라서, 본 발명에서는 광 검출기(232)의 온도를 검출하여, 검출된 온도에 대응하여 디지털 영상신호를 제1 디지털 보정신호를 보정함으로써, 온도에 따라 위성체의 출력 영상의 계조가 변하는 오류를 방지할 수 있다.Accordingly, in the present invention, by detecting the temperature of the
비균일 보정기(223)는 광 검출기(232)의 제작 과정에서 발생하는 복수의 화소 사이의 물리적인 편차를 보정하기 위한 보정기로서, 비균일 보정기(223)에는 복수의 화소 각각에 입사되는 이상적인 광 신호에 대응하여 이상적인 아날로그 영상신호가 출력되도록 상기 복수의 화소 중 해당 화소와 물리적인 편차 보정값이 각각 맵핑되어 있는 보정 테이블이 내장되어 있다.The
비균일 보정기(223)는 내장된 보정 테이블에 따라 제1 디지털 보정신호를 제2 디지털 보정신호로 보정하여 화소 비닝기(224)로 출력한다.The
화소 비닝기(224)는 본체(100)로부터 화소 묶음 수와 화소 비닝 방법에 대한 명령을 입력받아, 제2 디지털 보정신호를 제3 디지털 보정신호로 비닝 처리하여 압축부(240)로 출력한다.The
화소 묶음 수와 화소 비닝 방법은 촬영 시 기상이나 목표물의 밝기 등에 따라 최적의 조건이 되도록 설정되는 값으로, 본체(100)에 미리 프로그래밍된 제어 명령일 수 있으며, 지상국에서 사용자가 판단하여 입력한 명령일 수 있다.The number of pixel bundles and the pixel binning method are values that are set to be optimal conditions according to weather conditions or brightness of a target when shooting, and may be a control command pre-programmed in the
이때, 화소 묶음 수는 적어도 2 이상이고, 화소 비닝 방법은 각 화소 그룹에 포함되는 화소들의 계조를 더하는 더하기 비닝, 각 화소 그룹에 포함되는 화소들의 계조를 평균하는 평균 비닝 중 어느 하나의 비닝 방법이다.In this case, the number of pixel bundles is at least two, and the pixel binning method is any one of a binning method including an addition binning to add gray levels of pixels included in each pixel group, and an average binning average of gray levels of pixels included in each pixel group. .
예를 들어, 화소 묶음 수가 2이면 화소 비닝기(224)는 복수의 화소를 인접한 2개의 화소씩 묶어 복수의 화소 그룹을 형성한다. 그러면, 화소 비닝기(224)에서 출력되는 제3 디지털 보정신호의 화소 수는 제2 디지털 보정신호의 화소 수의 절반이 된다. 또한, 화소 묶음 수가 4이면 제3 디지털 보정신호의 화소 수는 제2 디지털 보정신호의 화소 수의 1/4이 된다.For example, when the number of pixel bundles is 2, the
이와 같이, 본 발명에서는 본체의 명령에 따라 복수의 화소를 적어도 2개 이상의 화소를 포함하는 복수의 화소 그룹으로 묶음으로써, 광 검출기(232)의 화소 수에 비해 화소 수가 감소된 디지털 보정신호를 압축기(240)로 출력함으로써, 압축부(240)에서 압축하는 데이터량이 감소하여 압축 효율이 증가하고, 지상국으로의 전송 속도가 빨라지는 효과가 있다.As described above, according to the present invention, the plurality of pixels are grouped into a plurality of pixel groups including at least two or more pixels, thereby compressing a digital correction signal having a reduced number of pixels compared to the number of pixels of the
이상에서 본 발명의 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements of those skilled in the art using the basic concepts of the present invention defined in the following claims are also provided. It belongs to the scope of rights.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 위성체 영상 제어 시스템의 개략적인 구성도이다.1 is a schematic diagram of a satellite image control system according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 영상 제어부의 개략적인 구성도이다.2 is a schematic structural diagram of an image controller according to an exemplary embodiment of the present invention.
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