KR20160091675A - 음향탐지 신호의 영상처리 프로그램이 저장된 기록매체 및 음향탐지 신호의 영상처리 방법 - Google Patents

음향탐지 신호의 영상처리 프로그램이 저장된 기록매체 및 음향탐지 신호의 영상처리 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 수중음향기(sonar)에서 측정된 음향탐지 신호를 영상처리하는 프로그램에 있어서, 음향탐지 신호의 GRAM 이미지를 입력받는 입력 단계; GRAM 이미지에서 신호가 존재하는 영역을 분리하는 이진화 단계; 및 신호가 존재하는 영역의 노이즈를 제거하는 영상처리 단계를 포함한다.
본 발명에 따르면, 음향탐지 신호의 GRAM 이미지를 이진화하여 모폴로지(morphology) 기법으로 노이즈를 제거하므로 우세 주파수의 판독이 용이한 이점이 있다.

Description

음향탐지 신호의 영상처리 프로그램이 저장된 기록매체 및 음향탐지 신호의 영상처리 방법{COMPUTER READABLE MEDIA FOR SONAR SIGNAL PROCESSING PROGRAM AND METHOD THEREBY}
본 발명은 음향탐지 신호의 영상처리 프로그램 및 음향탐지 신호의 영상처리 방법에 관한 것으로서, 특히 탐지된 음향으로부터 물체를 용이하게 판독할 수 있도록 음향탐지 신호를 영상처리하는 프로그램 및 방법에 관한 것이다.
공기 중에서는 음파보다 전자기파(Electromagnetic Wave)가 보다 빠르고 멀리 전달되기 때문에 레이더(RADAR)는 이를 이용하여 공중, 지상 및 해상의 물표를 탐지한다. 이에 대응되는 수중용 장비로는 수중 음향기(sonar)가 있다. 수중 음향기(sonar)는 음파에 의해 수중목표의 방위 및 거리를 알아내는 장비이며, 음향탐지장비 혹은 음탐기로도 불린다.
수중 음향기에 적용되는 음파는 초속 약 1천5백m 되는 압력파로서, 수중에서 전파보다 전달이 용이한 성질을 갖고 있다. 그러므로, 수중 음향기는 현재까지 수중에 존재하는 여러 가지 목표를 능동 및 수동 방식으로 탐지하는 유일한 수단으로 활용되며 목적 및 용도에 따라 여러 가지 형태가 개발되어 운용되고 있다.
수중 음향기는 대잠수함전(ASW: Anti-Submarine Warfare)에서 유용하게 사용될 수 있다. 대잠수함전(ASW)에서는 잠수함을 수색하기 위해서 레이더나 자기탐지기(MAD)와 같은 비음향 센서를 사용할 수 있다. 하지만, 수중에서 전달 거리가 매우 짧아 활용도가 떨어지는 빛이나 전자파 대신 음향 신호를 사용하는 것이 보다 효과적이므로 수중 음향기가 주로 사용된다.
수중 음향기와 관련된 종래특허문헌으로는 한국등록특허 제0357779호가 있다. 수중 음향기는 음원에서 방출되는 소음을 몇 개 또는 여러 개의 수중 음향센서를 사용하여 감지한다. 감지된 소리는 헤드셋을 통하여 전달되고, 음향 탐지사는 전달된 소리의 패턴이나 세기 등을 분석하여 수중 물체를 판단하였다.
그러나 이와 같이 음향을 청음하여 수중 물체를 판단하여야 할 경우, 해상상태나 해저 깊이, 주변 소음 등에 의한 노이즈 때문에 음향 탐지사에 따라 물체를 다르게 판단하거나 오탐이 발생하게 된다. 또한, 탐지에 있어서 소리의 패턴이나 세기를 정밀히 분석할 수 있는 전문가가 투입되어야 하고, 고도의 집중력을 장시간 요하기 때문에 탐지 피로도가 막심하게 된다.
상기의 문제점에 따라, 수중 음향기는 측정된 음향탐지 신호를 디지털화하여 음향 탐지사가 소리의 패턴을 눈으로 볼 수 있도록 신호처리 하였다. 디지털화 된 소리의 패턴은 주파수 영역으로 변환되어 분석에 이용된다. 수중 음향기에서 측정된 음향탐지 신호는 신호처리 되어 GRAM 이미지의 형태로 출력될 수 있다. GRAM 이미지는 시간의 흐름을 y축으로 하고, 주파수를 x축으로 하여 반사된 음파 신호를 표시한다. GRAM 이미지는 시간의 흐름에 따라 소리의 주파수 성분이 위에서 아래로 떨어지는 형태로 표시되기 때문에 water fall display라고도 불린다. 음향 탐지사는 GRAM 이미지 영상에 표시된 주파수의 패턴 및 세기를 분석하여 해저 물체를 판단할 수 있다.
도 1은 수중 음향기에서 출력되는 GRAM 이미지(1)를 나타낸다. 도 1을 참조하면, GRAM 이미지(1)에서 세로 방향으로 길게 나타나는 우세 주파수(3)는 해저의 물체를 탐지하기 위해서 주로 분석되는 지표가 된다. 음향 탐지사는 우세 주파수(3)의 간격, 세기 및 길이를 통해 수중에 잠수함이 존재하는지 여부를 탐지할 수 있다.
다만, 이러한 종래의 GRAM 이미지(1)는 도 1에서와 같이 우세 주파수(3)를 구분하기 어려운 문제점이 있다. GRAM 이미지(1)에는 수직 성분의 노이즈, 사선 성분의 노이즈, 정방형 성분의 노이즈가 다수 포함되어 음향 탐지사가 상기 이미지를 분석 시 우세 주파수(3), 하모닉 성분, 기준 주파수 등의 파악이 어려운 문제점이 있다.
특히 군사작전과 같은 상황에서 장시간 음향탐지 신호를 관찰해야 하는 음향 탐지사에게 종래의 GRAM 이미지는 눈에 많은 피로감을 주고, 탐지 집중도를 저하시키는 문제점이 있다. GRAM 이미지의 우세 주파수(3)를 제외한 불필요한 노이즈를 제거할 수 있는 영상 처리 기법이 요구되는 실정이다.
한국등록특허 제0357779호
본 발명은 수중 음향기로부터 측정된 음향탐지 신호를 이용하여 물체를 용이하게 판독할 수 있도록 GRAM 이미지의 노이즈를 제거하는 영상처리 프로그램 및 방법을 제공하고자 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 수중음향기(sonar)에서 측정된 음향탐지 신호를 영상처리하는 프로그램에 있어서, 음향탐지 신호의 GRAM 이미지를 입력받는 입력 단계; GRAM 이미지에서 신호가 존재하는 영역을 분리하는 이진화 단계; 및 신호가 존재하는 영역의 노이즈를 제거하는 영상처리 단계를 포함하는 것을 일 특징으로 한다.
바람직하게, 본 발명에 따른 음향탐지 신호의 영상처리 프로그램은 영상처리 단계 이후, 노이즈가 제거된 데이터를 이미지로 복원하는 복원 단계를 더 포함할 수 있다.
바람직하게, 복원 단계는 노이즈가 제거된 데이터에 GRAM 이미지를 곱셈 연산하여 이미지를 복원할 수 있다.
바람직하게, 본 발명에 따른 음향탐지 신호의 영상처리 프로그램은 GRAM 이미지에서 한 색상의 값에 대한 단색 GRAM 이미지를 추출하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이 경우, 이진화 단계는 단색 GRAM 이미지에서 신호가 존재하는 영역을 분리할 수 있다. 단색 GRAM 이미지의 색상은 빨강(Red), 초록(Green), 파랑(Blue) 중 어느 하나일 수 있다.
바람직하게, 이진화 단계는 GRAM 이미지에서 신호가 존재하는 영역을 '1', 신호가 존재하지 않는 영역을 '0'의 데이터 값으로 변환할 수 있다.
바람직하게, 영상 처리 단계는 신호가 존재하는 영역에서 수직 성분의 노이즈를 제거하는 1차 필터링 단계; 및 1차 필터링 단계 이후, 정방형 성분의 노이즈를 제거하는 2차 필터링 단계를 포함할 수 있다.
바람직하게, 본 발명에 따른 영상처리 단계는 2차 필터링 단계 이후, 수직 성분의 잔류 노이즈를 제거하는 3차 필터링 단계를 더 포함할 수 있다.
또한 본 발명은 수중음향기(sonar)에서 측정된 음향탐지 신호를 영상처리하는 방법에 있어서, 음향탐지 신호의 GRAM 이미지를 입력받는 입력 단계; GRAM 이미지에서 신호가 존재하는 영역을 '1', 신호가 존재하지 않는 영역을 '0'의 데이터 값으로 변환하는 이진화 단계; 및 신호가 존재하는 영역의 노이즈를 모폴로지(morphology) 기법을 적용하여 제거하는 영상처리 단계를 포함하는 것을 다른 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 음향탐지 신호의 GRAM 이미지를 이진화하여 모폴로지(morphology) 기법으로 노이즈를 제거하므로 우세 주파수의 판독이 용이한 이점이 있다. 따라서, 음향 탐지사는 우세 주파수를 시각적으로 용이하게 인식할 수 있어 눈의 피로감이 감소되고 탐지 집중도가 향상되는 이점이 있다.
또한 본 발명은, 단색의 GRAM 이미지를 이용하여 노이즈 제거를 위한 영상처리를 수행할 수 있으므로 영상처리 과정 중 데이터의 연산량이 감소되는 이점이 있다.
또한 본 발명은, 노이즈의 크기를 고려하여 3단계의 필터링 과정을 수행하므로 잔류 노이즈를 높은 정확도로 제거할 수 있어 영상의 선명도가 향상되는 이점이 있다.
도 1은 수중 음향기에서 출력되는 GRAM 이미지 영상을 나타낸다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 영상처리 프로그램의 프로세스 구성도를 나타낸다.
도 3은 GRAM 이미지에서 신호가 존재하는 영역을 분리하는 이진화 단계를 설명하기 위한 개념도를 나타낸다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 음향탐지 신호의 영상처리 프로그램에서 신호가 존재하는 영역의 노이즈를 제거하는 과정을 설명하기 위한 개념도를 나타낸다.
도 5는 수중 음향기에서 출력된 GRAM 이미지와 본 발명의 실시예에 따른 영상처리 후 노이즈가 제거된 GRAM 이미지를 비교한 모습을 나타낸다.
이하, 첨부된 도면들에 기재된 내용들을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다. 다만, 본 발명이 예시적 실시 예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일 참조부호는 실질적으로 동일한 기능을 수행하는 부재를 나타낸다.
본 발명의 목적 및 효과는 하기의 설명에 의해서 자연스럽게 이해되거나 보다 분명해 질 수 있으며, 하기의 기재만으로 본 발명의 목적 및 효과가 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 목적, 특징 및 장점은 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 영상처리 프로그램의 프로세스 구성도를 나타낸다. 도 2를 참조하면, 수중음향기(sonar)에서 측정된 음향탐지 신호를 영상처리하는 프로그램(10)은 입력 단계(101), 추출 단계(103), 이진화 단계(105), 영상처리 단계(107) 및 복원 단계(109)를 포함할 수 있다.
수중 음향기(11)는 수중 센서로부터 음향탐지 신호를 입력 받아 신호처리 과정을 거쳐서 GRAM 이미지(1)를 출력할 수 있다. 수중 음향기(11)에서 출력되는 GRAM 이미지(1)에는 수중 내 모든 물체에 대한 신호가 표시된다. GRAM 이미지(1)를 이용하여 잠수함과 같이 특정 물체를 판독하고자 하는 경우, 수중 생물들로부터 전달되는 소리나 기타 해양 상태에 따라 발생되는 소리 신호를 노이즈로 간주하고 제거할 필요가 있다. 이하 본 명세서에서는 우세 주파수(3) 성분 이외의 신호를 노이즈로 간주한다.
입력 단계(101)는 GRAM 이미지(1)를 입력받는다. 추출 단계(103)는 GRAM 이미지(1)에서 한 색상의 값에 대한 단색 GRAM 이미지를 추출할 수 있다. 단색 GRAM 이미지의 색상은 빨강(Red), 초록(Green), 파랑(Blue) 중 어느 하나일 수 있다. 일반적으로 GRAM 이미지(1)는 빨강(R), 초록(G), 파랑(B)이 배합된 색으로 출력된다. 이 경우 GRAM 이미지(1)의 색은 빨강(R), 초록(G), 파랑(B)의 색상이 일정한 비율로 배합되기 때문에, 한 색상의 값에 대한 단색 GRAM 이미지를 추출하여도 신호의 형태는 왜곡 없이 파악이 가능하다. GRAM 이미지(1)의 빨강(R), 초록(G), 파랑(B) 중 어느 한 값만을 추출하여 이후 영상처리 과정을 수행하게 될 경우, 추출하지 않은 원 이미지의 영상처리 과정보다 데이터 연산량이 1/3배 감소하는 효과가 있다.
도면에는 도시되지 않았으나, 본 실시예에 따른 음향탐지 신호의 영상처리 프로그램은 추출 단계(103)에서 추출된 단색 GRAM 이미지를 강화하는 강화 단계가 더 포함될 수 있다. 단색 GRAM 이미지는 신호가 존재하는 영역에만 빨강(R) 또는 초록(G) 또는 파랑(B)의 색상 값이 존재한다. 강화 단계는 단색 GRAM 이미지의 색상 값을 강화할 수 있다. 이는 이후 수행될 이진화 단계(105)에서 신호의 영역을 보다 명확히 분리할 수 있도록 하는 효과가 있다.
이진화 단계(105)는 입력 단계(101)에서 입력받은 GRAM 이미지(1)에서 신호가 존재하는 영역을 분리할 수 있다. 다른 실시예로, 이진화 단계(105)는 추출 단계(103)에서 추출된 단색 GRAM 이미지에서 신호가 존재하는 영역을 분리할 수 있다. GRAM 이미지(1) 또는 단색 GRAM 이미지에서 신호가 존재하는 영역이란 빨강(R) 또는 초록(G) 또는 파랑(B)의 색상 값이 존재하는 영역을 의미한다.
이진화 단계(103)는 GRAM 이미지(1)에서 신호가 존재하는 영역을 '1', 신호가 존재하지 않는 영역을 '0'의 데이터 값으로 변환할 수 있다. 이진화 단계(103)는 추후 모폴로지(morphology) 기법을 적용한 필터링을 수행하기 위하여 GRAM 이미지(1)에 표시된 신호의 모양을 추출한다. 그 중, 신호의 모양에는 색상 값이 존재하므로 색상 값의 존재 유무에 따라 GRAM 이미지(1)를 '1'과 '0'으로 이진화 함으로써 간단하게 신호의 영역을 분리할 수 있다. GRAM 이미지(1)에서 신호가 존재하는 영역이 이진화된 모습은 도 3을 통하여 후술한다.
영상처리 단계(107)는 신호가 존재하는 영역의 노이즈를 제거하는 과정을 의미한다. 영상처리 단계(107)는 신호가 존재하는 영역의 노이즈를 모폴로지 기법을 적용하여 제거할 수 있다.
영상 처리 단계(107)는 1차 필터링 단계(1071), 2차 필터링 단계(1073) 및 3차 필터링 단계(1075)를 포함할 수 있다. 1차 필터링 단계(1071)는 신호가 존재하는 영역에서 수직 성분의 노이즈를 제거한다. 1차 필터링 단계(1071) 이후에 2차 필터링 단계(1073)가 수행된다. 2차 필터링 단계(1073)는 정방형 성분의 노이즈를 제거한다. 2차 필터링 단계(1073) 이후에 3차 필터링 단계(1075)가 수행된다. 3차 필터링 단계(1075)는 수직 성분의 잔류 노이즈를 제거한다.
도면에는 도시되지 않았으나 영상 처리 단계(107)는 필터링 단계를 수행하기 이전에, '1'로 이진화된 데이터 블록의 길이를 측정하는 단계를 더 포함할 수 있다. 측정된 데이터 블록의 길이는 노이즈 제거를 위한 필터링의 임계값을 설정하는데 이용될 수 있다.
모폴로지 기법을 이용한 필터링은 필터의 종류 및 순서의 조합에 따라 노이즈 제거의 결과가 달라질 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 영상처리 단계(107)는 GRAM 이미지(1)에서 y축으로 길게 형성되는 우세 주파수(3)의 특성을 고려하여 노이즈를 수직 성분, 정방형 성분, 잔류 성분의 순서로 제거할 수 있다. 이진화 단계(105)에서 추출된 신호가 존재하는 영역에서 노이즈가 제거되는 과정은 도 4에서 후술한다.
영상처리 단계(107)에서 노이즈가 제거된 데이터는 '1'과 '0'으로 이루어진 이진화된 모폴로지 영상이므로 이미지 복원 과정이 요구된다. 복원 단계(109)는 영상처리 단계(107) 이후, 노이즈가 제거된 데이터를 이미지로 복원할 수 있다.
복원 단계(109)는 노이즈가 제거된 데이터에 GRAM 이미지(1)를 곱셈 연산하여 이미지를 복원할 수 있다. 후술할 도 4에 의하면, 영상처리 단계(107)에서는 이진화된 데이터 중 노이즈 영역을 '0'으로 필터링하게 된다. 노이즈가 제거된 데이터에 초기 GRAM 이미지(1)를 곱셈 연산으로 합성하게 될 경우, 우세 주파수(3)가 존재하는 신호 영역은 원색으로 복원되고, 노이즈 부분은 색상 값이 제거되었으므로 이미지로 복원되지 않는다.
도 3은 GRAM 이미지에서 신호가 존재하는 영역을 분리하는 이진화 단계(105)를 설명하기 위한 개념도를 나타낸다. 입력 단계(101)에서 입력 받은 GRAM 이미지(1)에는 사선 성분의 노이즈(5), 수직 성분의 노이즈(7) 및 정방형 성분의 노이즈(9)가 다수 포함될 수 있다. 우세 주파수(3)는 노이즈와 달리 y축 방향으로 길게 신장된 신호 형태를 나타낸다. 수직 성분의 노이즈(7)는 우세 주파수(3)와 형상 적으로 유사하나 신호의 길이가 월등히 작은 차이점이 있다.
수중 생물 또는 기타 해양환경에 의해서 발생하는 상기 노이즈와 우세 주파수(3)의 형상적 차이에 기반하여, 영상처리 단계(107)는 모폴로지 기법을 이용하여 노이즈를 제거하는 것이 시스템적 측면에서 유리하다. 모폴로지 기법을 적용하기 위해서는 필터링이 적용될 신호 영역의 이미지를 분리해야 한다. 일 실시예로, 데이터의 연산량을 고려하면, 신호 영역의 이미지 영역은 '1', 그 외의 이미지 영역은 '0'으로 이진화 하는 것이 효율적이다.
본 실시예에 따른 이진화 단계(105)의 결과 GRAM 이미지(1)는 우세 주파수(3)와 노이즈(5, 7, 9) 영역이 '1'의 데이터 값을 갖는 데이터 테이블을 생성할 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 음향탐지 신호의 영상처리 프로그램에서 신호가 존재하는 영역의 노이즈를 제거하는 과정을 설명하기 위한 개념도를 나타낸다. 도 4를 참조하면, 노이즈(5, 7, 9)는 수직 성분의 필터(7') 및 정방형 성분의 필터(9')를 적용하여 제거할 수 있다. 각각의 필터링(7', 9') 과정은 Opening-Closing 방법으로 수행될 수 있다.
필터링(7', 9') 과정은 노이즈 크기에 대응되는 임계값을 설정하고, 임계값에 해당하는 데이터 테이블에 Opening-Closing 기법을 적용함으로써 노이즈에 해당되는 신호 영역을 제거한다. 수직 성분의 필터(7')는 노이즈 크기에 대응되는 임계값이 데이터 테이블의 수직 방향으로 설정된 필터를 말한다. 정방향 성분의 필터(9')는 노이즈 크기에 대응되는 임계값이 데이터 테이블의 정방향으로 설정된 필터를 의미한다.
효과적인 임계값을 설정하기 위해서 영상처리 단계(107)는 '1'로 이진화된 데이터 블록의 길이를 측정할 수 있다. 이 경우, 측정되는 데이터 블록의 길이는 수직 방향으로 측정되는 것이 바람직하다. 수직 성분의 데이터 블록 길이를 측정하게 되면 우세 주파수(3)를 측정한 값이 노이즈(5, 7, 9)를 측정한 값보다 월등히 크게 나오게 되므로 노이즈 필터링을 위한 임계값을 용이하게 설정할 수 있다.
일례로 도 4에 따른 실시 예에서는 수직 성분의 필터(7') 임계값이 2로 설정되고, 정방형 성분의 필터(9') 임계값이 3X3으로 설정되었다. 임계값이 2로 설정된 수직 성분의 필터(7')를 적용하여 Opening 기법을 적용하면, 데이터 블록의 길이가 2 이하인 수직 성분의 노이즈(7)가 '0'의 값으로 변환되어 제거될 수 있다. 다만, 이 경우 우세 주파수(3) 역시 수직 방향으로 상하단의 데이터 블록 2 칸이 '0'으로 변환되어 원신호가 왜곡될 수 있다. 따라서, Opening 기법 이후 같은 임계값에 해당하는 Closing 기법을 적용하여 원신호를 복원하는 과정이 필요하다. Opening 이후 Closing 기법을 적용하면 임계값 보다 큰 데이터 블록을 갖는 우세 주파수(3)는 왜곡되지 않으면서 '0'으로 변환된 노이즈는 복원되지 않아 제거될 수 있다.
사선 성분의 노이즈(5)는 y축 기준으로 수직 성분의 노이즈(7)가 조합된 형태로 이해될 수 있다. 따라서, 사선 성분의 노이즈(5)는 수직 성분의 필터링(7') 과정에서 상술한 원리에 따라 제거될 수 있다. 1차 필터링 단계(1071)는 전술한 원리와 같은 방법으로 수직 성분의 노이즈를 제거할 수 있다.
도 4에 따른 실시예에서 임계값이 2인 수직 성분의 필터링(7')을 수행하면 정방형 성분의 노이즈(9)는 제거되지 않는다. 이 경우, 3X3의 임계값을 갖는 정방형 필터(9')를 적용하여 Opening, Closing 기법을 적용하면 해당 노이즈를 제거할 수 있다. 2차 필터링 단계(1073)는 전술한 원리와 같은 방법으로 정방형 성분의 노이즈를 제거할 수 있다.
다만, 불규칙한 노이즈의 특성상 정방형의 노이즈(9) 성분은 잔류 노이즈(91, 93)가 존재한다. 이와 같은 잔류 노이즈는 정방형의 노이즈(9)에 수직 또는 사선 방향으로 형성되기 때문에 3X3의 정방형 필터링(9')으로 제거되지 않는다. 수직 또는 사선 방향의 잔류 노이즈는 수직 성분의 필터링(7')으로 제거가 가능하다. 1차 필터링 단계(1071)와 같은 원리로 임계값이 2로 설정된 수직 성분의 필터(7')를 Opening, Closing 기법을 적용하여 잔류 노이즈(91, 93)를 제거할 수 있다.
3차 필터링 단계(1075)는 전술한 원리와 같은 방법으로 잔류 노이즈를 제거할 수 있다. 3차 필터링 단계(1075)는 형상적으로 정방형 성분과 결합되어 있기 때문에 초기 1차 필터링 단계(1071)에서 제거되지 않는 잔류 노이즈(91)를 확실하게 제거할 수 있다.
정방형 성분의 필터링(9')을 가장 먼저 수행하는 경우, 범위로 설정되는 필터링의 특성상 원신호의 왜곡이 심해지고 복원력이 떨어지는 문제점이 있다. 본 실시예에 따른 영상처리 단계(107)는 수직 성분의 1차 필터링(7'), 정방형 성분의 2차 필터링(9'), 수직 성분의 3차 필터링(7') 순서로 수행되는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 다른 실시예로, 수중 음향기(sonar)에서 측정된 음향탐지 신호를 영상처리하는 방법은 음향탐지 신호의 GRAM 이미지(1)를 입력받는 입력 단계(101); GRAM 이미지에서 신호가 존재하는 영역을 '1', 신호가 존재하지 않는 영역을 '0'의 데이터 값으로 변환하는 이진화 단계(105); 신호가 존재하는 영역의 노이즈를 모폴로지(morphology) 기법을 적용하여 제거하는 영상처리 단계(107)를 포함할 수 있다. 본 실시예에 따른 영상처리 방법은 도 2에서 설명한 음향탐지 신호의 영상처리 프로그램(10)에서 수행되는 단계를 의미할 수 있다.
도 5는 수중 음향기에서 출력된 GRAM 이미지(51, 55)와 본 발명의 실시예에 따른 영상처리 후 노이즈가 제거된 GRAM 이미지(53, 57)를 비교한 모습을 나타낸다. 도 5를 참조하면, 일반적인 해상 상태에서의 GRAM 이미지(51)가 영상처리 후 보다 선명하게 개선된 이미지(53)를 확인할 수 있다. 또한, 열악한 해상상태의 GRAM 이미지(55) 역시 보다 선명하게 개선된 이미지(57)를 확인할 수 있다.
이상에서 대표적인 실시예를 통하여 본 발명을 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 권리 범위는 설명한 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 특허청구범위와 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태에 의하여 정해져야 한다.
1: GRAM 이미지 3: 우세 주파수
11: 수중 음향기 101: 입력 단계
103: 추출 단계 105: 이진화 단계
107: 영상처리 단계 1071: 1차 필터링 단계
1073: 2차 필터링 단계 1075: 3차 필터링 단계
109: 복원 단계 5: 사선 성분의 노이즈
7: 수직 성분의 노이즈 7': 수직 필터
9: 정방형 성분의 노이즈 9': 정방형 필터
91, 93: 잔류 노이즈 51, 55: 영상처리 전 GRAM 이미지
53, 37: 영상처리 후 GRAM 이미지

Claims (9)

  1. 수중음향기(sonar)에서 측정된 음향탐지 신호를 영상처리하는 프로그램에 있어서,
    상기 음향탐지 신호의 GRAM 이미지를 입력받는 입력 단계;
    상기 GRAM 이미지에서 신호가 존재하는 영역을 분리하는 이진화 단계; 및
    상기 신호가 존재하는 영역의 노이즈를 제거하는 영상처리 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 음향탐지 신호의 영상처리 프로그램이 저장된 기록매체.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 영상처리 단계 이후, 노이즈가 제거된 데이터를 이미지로 복원하는 복원 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 음향탐지 신호의 영상처리 프로그램이 저장된 기록매체.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 복원 단계는,
    상기 노이즈가 제거된 데이터에 상기 GRAM 이미지를 곱셈 연산하여 이미지를 복원하는 것을 특징으로 하는 음향탐지 신호의 영상처리 프로그램이 저장된 기록매체.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 GRAM 이미지에서 한 색상의 값에 대한 단색 GRAM 이미지를 추출하는 단계를 더 포함하고,
    상기 이진화 단계는 상기 단색 GRAM 이미지에서 신호가 존재하는 영역을 분리하는 것을 특징으로 하는 음향탐지 신호의 영상처리 프로그램이 저장된 기록매체.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 한 색상은 빨강(Red), 초록(Green), 파랑(Blue) 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 음향탐지 신호의 영상처리 프로그램이 저장된 기록매체.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 이진화 단계는,
    상기 GRAM 이미지에서 신호가 존재하는 영역을 '1', 신호가 존재하지 않는 영역을 '0'의 데이터 값으로 변환하는 것을 특징으로 하는 음향탐지 신호의 영상처리 프로그램이 저장된 기록매체.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 영상 처리 단계는,
    상기 신호가 존재하는 영역에서 수직 성분의 노이즈를 제거하는 1차 필터링 단계; 및
    상기 1차 필터링 단계 이후, 정방형 성분의 노이즈를 제거하는 2차 필터링 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 음향탐지 신호의 영상처리 프로그램이 저장된 기록매체.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 영상처리 단계는,
    상기 2차 필터링 단계 이후, 수직 성분의 잔류 노이즈를 제거하는 3차 필터링 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 음향탐지 신호의 영상처리 프로그램이 저장된 기록매체.
  9. 수중음향기(sonar)에서 측정된 음향탐지 신호를 영상처리하는 방법에 있어서,
    상기 음향탐지 신호의 GRAM 이미지를 입력받는 입력 단계;
    상기 GRAM 이미지에서 신호가 존재하는 영역을 '1', 신호가 존재하지 않는 영역을 '0'의 데이터 값으로 변환하는 이진화 단계; 및
    상기 신호가 존재하는 영역의 노이즈를 모폴로지(morphology) 기법을 적용하여 제거하는 영상처리 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 음향탐지 신호의 영상처리 방법.
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