KR20180097354A - 수중운동체의 영상소나에서 횡동요시 해수면 반사신호를 포함한 영상의 후보정 방법 - Google Patents

수중운동체의 영상소나에서 횡동요시 해수면 반사신호를 포함한 영상의 후보정 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20180097354A
KR20180097354A KR1020170024237A KR20170024237A KR20180097354A KR 20180097354 A KR20180097354 A KR 20180097354A KR 1020170024237 A KR1020170024237 A KR 1020170024237A KR 20170024237 A KR20170024237 A KR 20170024237A KR 20180097354 A KR20180097354 A KR 20180097354A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
image
pixel
underwater vehicle
sea level
signal
Prior art date
Application number
KR1020170024237A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101916565B1 (ko
Inventor
김완진
배호석
김우식
Original Assignee
국방과학연구소
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 국방과학연구소 filed Critical 국방과학연구소
Priority to KR1020170024237A priority Critical patent/KR101916565B1/ko
Publication of KR20180097354A publication Critical patent/KR20180097354A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101916565B1 publication Critical patent/KR101916565B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/52—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S15/00
    • G01S7/52017—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S15/00 particularly adapted to short-range imaging
    • G01S7/52046—Techniques for image enhancement involving transmitter or receiver
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/52—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S15/00
    • G01S7/52017—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S15/00 particularly adapted to short-range imaging
    • G01S7/5205—Means for monitoring or calibrating
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T5/00—Image enhancement or restoration
    • G06T5/001—
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/52—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S15/00
    • G01S7/52004—Means for monitoring or calibrating
    • G01S2007/52009—Means for monitoring or calibrating of sensor obstruction, e.g. dirt- or ice-coating
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T2207/00—Indexing scheme for image analysis or image enhancement
    • G06T2207/10—Image acquisition modality
    • G06T2207/10132—Ultrasound image

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

본 발명은 수중운동체의 몸체에 부착된 영상 소나를 통하여 획득한 영상정보에서 상기 수중운동체의 횡동요에 의해 포함된 해수면 반사신호를 보정하는 수중운동체의 영상소나에서 횡동요시 해수면 반사신호를 포함한 영상의 후보정 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 수중운동체의 영상소나에서 횡동요시 해수면 반사신호를 포함한 영상의 후보정 방법은, 수중운동체(10)의 몸체에 부착된 영상소나(11)로부터 해수면(21)과 해저면(22)으로 음향신호를 발신하고, 상기 해수면(21)과 상기 해저면(22)으로부터 수신된 반사신호를 영상신호로 변환하는 영상의 후보정 방법에 있어서, 상기 수중운동체(10)에 부착된 센서로 측정된 수중운동체(10)의 운동 정보를 이용하여 획득 영상에서 해수면 반사파가 존재할 것으로 예상되는 픽셀을 추정하는 픽셀 추정 단계(S110)와, 추정된 픽셀에 정해진 범위이내에 인접한 다른 픽셀들로부터 실제 해수면 반사파가 존재하는 픽셀을 결정하는 픽셀 결정 단계(S120)와, 결정된 픽셀 값을 정해진 범위 내의 픽셀값을 이용하여 새로운 픽셀 값으로 보정하는 영상 보정 단계(S130)를 포함한다.

Description

수중운동체의 영상소나에서 횡동요시 해수면 반사신호를 포함한 영상의 후보정 방법{THE POST-CORRECTION METHOD OF AN ACQUIRED IMAGE INCLUDING SURFACE REFLECTION SIGNALS BY ROLL IN AN IMAGING SONAR ATTACHED UNDERWATER VEHICLE}
본 발명은 수중운동체의 몸체에 부착된 영상 소나를 통하여 획득한 영상정보에서 상기 수중운동체의 횡동요에 의해 포함된 해수면 반사신호를 보정하는 수중운동체의 영상소나에서 횡동요시 해수면 반사신호를 포함한 영상의 후보정 방법에 관한 것이다.
무인잠수정(Unmanned Underwater Vehicle)과 같은 수중운동체에는 상기 수중운동체가 위치하고 있는 곳의 지형정보를 획득하기 위한 영상소나(imaging sonar)가 구비된다.
상기 영상소나는 트랜스듀서 배열(transducer array) 또는 별도의 프로젝터를 이용하여 음향 신호를 송신하고, 상기 트랜스듀서 배열 또는 수중청음기 배열(hydrophone array)을 이용하여 수중의 물체 또는 해저면(seabed)에 반사된 음향 신호를 수신한 후 이를 영상화함으로써, 상기 수중운동체 주변의 지형정보, 특히 해저면에 대한 정보를 획득한다.
이를 도 1을 통하여 살펴보면, 수심 H인 곳에서 수심 h인 지점에서 저면과 d만큼 이격되어 운용되는 상기 수중운동체(10)의 측면에 설치된 영상소나(11)에서 음향신호를 발신하면, 상기 음향신호는 ψ의 빔폭을 가지며 해수면(21)과 해저면(22)으로 발신된다. 상기 영상소나(11)가 상기 해수면(21)과 상기 수중운동체(10)의 중심(12)이 이루는 평행선인 수중운동체의 중심선 L과 θ만큼 이격되어 설치되어 있는 상태에서, 음향신호가 발신되면 상기 음향신호는 상기 해수면(21)과 상기 해저면(22)으로부터 반사되어 해수면 반사신호(31)와 해저면 반사신호(32)를 상기 영상소나(11)가 수신하고, 이를 처리하면, 도 2와 같은 해저면(22)의 지형정보를 획득한다.
해저면을 빠르게 스캔하여 영상화하기 위해서는 송신 신호의 전파 속도가 빠를수록 유리하지만, 수중에서 음파의 전파 속도는 약 1,500 m/s로 느리게 전파된다. 음파의 느린 전파 속도로 인하여 상기 영상 소나가 장착된 수중 운동체의 운용 속도, 음향 신호 송신 간격 등이 제한을 받으며, 안정적으로 신호를 획득하기 위해서는 음향 신호를 송·수신하는 동안에 수중 운동체의 심도, 자세, 진행방향 등 운동 특성의 변화가 최소화되어야 한다.
하지만, 수중환경의 특성상 풍랑, 조류 등 수중 운동체의 운동 특성에 영향을 미치는 변수들이 빈번하게 발생하며, 이로 인해 획득된 영상에 흐림(blur), 오정렬(misalignment), 조도 불균일(non-uniform brightness defect) 등의 의도하지 않은 왜곡이 발생하게 된다.
이러한 문제를 해결하기 위해 종래의 영상 소나 장비들은 수중 운동체의 운동 특성 변화를 기록하기 위해 부가 센서를 장착하여 횡동요(roll), 종동요(pitch), 선수동요(yaw), 수심 등의 정보를 기록한 후, 움직임 보상(motion compensation)을 통해 왜곡을 보정한다.
통상적으로 상기 영상 소나는 해저면을 관측하기 위한 장비이므로 해수면과 이격되어 운용되므로, 움직임 보상을 통해 대부분의 왜곡을 보상할 수 있다. 그러나 최근 운용의 편리성을 위해 선체 또는 선저에 영상 소나를 부착하는 경우나, 낮은 심도에서 영상 소나를 운용하는 경우, 수심이 얕은 경우에는 해수면 반사파 신호가 존재하게 된다. 해수면 반사파의 경우 공기와 물의 임피던스차로 인해 반사 계수가 크므로 획득 영상에 원치 않는 왜곡을 발생시키며, 상기 영상소나(11)가 부착된 선체(body)가 횡동요(roll)로 인해 흔들리는 경우 획득 영상 내에서 해수면 반사파의 위치가 변경되어 왜곡이 심화되어 획득 영상을 이용한 물체 인식 시 인식률을 저하시키는 요소로 작용하게 된다.
예컨대, 도 3에 같이, 상기 수중운동체(10)에 횡동요(Roll)가 발생하면, 획득한 영상정보 중에서 해수면 반사신호(31)에 왜곡이 발생하는 문제점이 있다. 상기 수중운동체(10)에 횡동요가 발생하면, 상기 영상소나(11)와 해수면(21) 및 해저면(22) 사이의 최단거리가 변한다. 이때, 상기 영상소나(11)와 상기 해저면(22) 사이의 거리의 변화는 미미하지만, 상기 영상소나(11)와 상기 해수면(21) 사이의 거리의 변화는 유의미하여, 상기 해수면 반사신호(31)에 형향을 미치게 되어, 도 4에 도시된 바와 같이, 좌우로 흔들리는 형태로 획득된다.
한편, 하기의 선행기술문헌에는 '고속 이동하는 이미징 소나의 영상 개선 방법 및 이를 이용한 장치'에 관한 기술이 개시되어 있다.
KR 10-2016-0000083 A
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로서, 수중운동체에 설치된 영상 소나를 통하여 획득된 영상에서 부가 센서로부터 획득한 정보를 이용하여 해수면 반사신호의 위치를 찾아 이를 보정하여 왜곡된 반사신호를 보정하도록 한 수중운동체의 영상소나에서 횡동요시 해수면 반사신호를 포함한 영상의 후보정 방법을 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 수중운동체의 영상소나에서 횡동요시 해수면 반사신호를 포함한 영상의 후보정 방법은, 수중운동체의 몸체에 부착된 영상소나로부터 해수면과 해저면으로 음향신호를 발신하고, 상기 해수면과 상기 해저면으로부터 수신된 반사신호를 영상신호로 변환하는 영상의 후보정 방법에 있어서, 상기 수중운동체에 부착된 센서로 측정된 수중운동체의 운동 정보를 이용하여 획득 영상에서 해수면 반사파가 존재할 것으로 예상되는 픽셀을 추정하는 픽셀 추정 단계와, 추정된 픽셀에 정해진 범위이내에 인접한 다른 픽셀들로부터 실제 해수면 반사파가 존재하는 픽셀을 결정하는 픽셀 결정 단계와, 결정된 픽셀 값을 정해진 범위 내의 픽셀값을 이용하여 새로운 픽셀 값으로 보정하는 영상 보정 단계를 포함한다.
상기 수중운동체의 운동정보는, 상기 수중운동체의 종동요, 상기 수중운동체의 횡동요, 상기 수중운동체의 선수동요, 해수면으로부터 상기 수중운동체까지의 수심, 상기 수중운동체와 상기 해저면까지의 심도 중 적어도 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 픽셀 추정 단계는, 상기 수중운동체에 설치된 센서로 상기 수중운동체의 운동정보를 측정하는 운동정보 측정단계와, 상기 수중운동체의 운동정보를 이용하여 상기 해수면 반사 신호를 계산하는 도달시간 계산 단계와, 해수면 반사 신호의 위치를 추정하는 신호 위치 추정 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 신호 위치 추정 단계는, 상기 해수면 반사 신호를 균일 시간 간격으로 수신신호를 나눈 후, 해당 시간 간격 내의 평균 강도로 픽셀 값을 정하는 픽셀 위치-시간 간의 환산 정보를 이용하여 해수면 반사 신호의 위치를 추정하는 것을 특징으로 한다.
상기 신호 위치 추정 단계는, 상기 해수면 반사 신호를 균일 시간 간격으로 수신신호를 나눈 후, 해당 시간 간격 내의 평균 강도로 픽셀 값을 정하는 픽셀 위치-시간 간의 환산 정보가 없으면, 해저면 반사 신호의 픽셀 위치 및 부가 센서의 기록 정보를 이용하여 해수면 반사 신호의 위치를 추정하는 것을 특징으로 한다.
상기 픽셀 결정 단계는, 추정된 해수면 반사 신호의 픽셀 위치를 이용하여 일정 범위 내의 테스트 구간을 설정한 후, 최대 크기를 가지는 픽셀의 위치를 찾는 것을 특징으로 한다.
상기 영상 보정 단계는, 상기 해수면 반사 신호가 존재하는 위치 또는 구간이 결정되면, 선형 보간법을 이용하여 영상을 보정하는 것을 특징으로 한다.
상기 영상 보정 단계는, 상기 해수면 반사 신호가 존재하는 위치 또는 구간이 결정되면. 영상 필터 또는 마스크를 이용하여 영상을 보정하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 구성을 갖는 본 발명의 수중운동체의 영상소나에서 횡동요시 해수면 반사신호를 포함한 영상의 후보정 방법에 따르면, 천해 또는 낮은 수심에서 영상 소나가 운용되는 경우, 수중운동체의 횡동요나 기하학적 배치로 인해 해수면 반사파가 영상에 포함되어 획득되는 경우 이를 제거함으로써 획득 영상이 왜곡되는 현상을 방지할 수 있다.
또한, 영상정보에서 왜곡된 정보가 제거됨으로써, 수중에서 지형정보의 식별성능이 향상된다.
도 1은 수중운동체가 안정된 상태에서 영상소나로부터 음향신호가 발신 및 수신되는 상태를 도시한 개략도.
도 2는 도 1에 의해 획득한 해수면 반사신호 및 해저면 반사신호에 의해 획득한 영상을 모의한 화면.
도 3은 수중운동체에 횡동요가 발생하여 해수면 반사신호가 변화하는 상태를 도시한 개략도.
도 4는 도 3에 의해 획득한 해수면 반사신호 및 해저면 반사신호에 의해 획득한 영상을 모의한 화면.
도 5는 본 발명에 따른 수중운동체의 영상소나에서 횡동요시 해수면 반사신호를 포함한 영상의 후보정 방법을 도시한 순서도.
도 6은 본 발명에 따른 수중운동체의 영상소나에서 횡동요 발생시의 각도관계 변화를 도시한 개략도.
도 7a 및 도 7b는 수중운동체의 횡동요시 보정 전후의 영상.
이하 첨부된 도면을 이용하여 본 발명에 따른 수중운동체의 영상소나에서 횡동요시 해수면 반사신호를 포함한 영상의 후보정 방법에 대하여 자세히 설명하도록 한다.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 수중운동체의 영상소나에서 횡동요시 해수면 반사신호를 포함한 영상의 후보정 방법은, 수중운동체(10)의 몸체에 부착된 영상소나(11)로부터 해수면(21)과 해저면(22)으로 음향신호를 발신하고, 상기 해수면(21)과 상기 해저면(22)으로부터 수신된 반사신호를 영상신호로 변환하는 영상의 후보정 방법에서, 상기 수중운동체(10)에 부착된 센서로 측정된 수중운동체(10)의 운동 정보를 이용하여 획득 영상에서 해수면 반사파가 존재할 것으로 예상되는 픽셀을 추정하는 픽셀 추정 단계(S110)와, 추정된 픽셀에 정해진 범위이내에 인접한 다른 픽셀들로부터 실제 해수면 반사파가 존재하는 픽셀을 결정하는 픽셀 결정 단계(S120)와, 결정된 픽셀 값을 정해진 범위 내의 픽셀값을 이용하여 새로운 픽셀 값으로 보정하는 영상 보정 단계(S130)를 포함한다.
픽셀 추정 단계(S110)는 수중운동체(10)에 부착된 센서로 측정된 수중운동체(10)의 운동 정보를 이용하여 획득 영상에서 해수면 반사신호(31)가 존재할 것으로 예상되는 픽셀을 추정한다.
상기 수중운동체(10)가 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 수중운동체(10)의 운동정보로 상기 수중운동체(10)에 횡동요가 발생하는 경우, 상기 수중운동체(10)에 정해진 설치각(θ)으로 설치된 영상소나(11)로부터 신호가 방사된 신호가 상기 해수면(21)으로부터 반사된 해수면 반사신호(31)에 왜곡이 발생하게 되는데, 상기 해수면 반사신호(31)의 왜곡이 보정되도록 후술되는 일련의 과정이 수행된다.
상기 픽셀 추정 단계(S110)는, 상기 수중운동체(10)에 설치된 센서로 상기 수중운동체(10)의 운동정보를 측정하는 운동정보 측정단계(S111)와, 상기 수중운동체(10)의 운동정보를 이용하여 상기 해수면 반사신호(31)의 도달시간을 계산하는 도달시간 계산 단계(S112)와, 해수면 반사 신호의 위치를 추정하는 신호 위치 추정 단계(S113)를 포함할 수 있다.
운동정보 측정단계(S111)에서는 상기 수중운동체(10)에 부착된 각종 센서를 통하여 상기 수중운동체(10)의 운동정보를 측정하는데, 상기 운동정보는 상기 수중운동체(10)의 횡동요(roll), 종동요(pitch), 선수동요(yaw), 해수면(21)으로부터 상기 수중운동체(10)까지의 설치 수심(h), 상기 수중운동체(10)로부터 해저면(22)까지의 심도(d) 중 적어도 하나 이상을 포함하되, 바람직하게는 앞서 기술된 정보를 모두 포함하는 것이 바람직하다.
이후, 상기 수중운동체(10)의 운동정보를 이용하여, 상기 수중운동체(10)로부터 방사된 신호가 상기 해수면(21)에 반사된 해수면 반사신호(31)의 도달 시간을 계산한다.
도 6에는 상기 영상소나(11)가 상기 수중운동체(10)의 중심선(L)에 대하여 θ의 장착각도로 설치된 상태에서 상기 수중운동체(10)가 각도 α(단, 해수면을 향하면 양의 값, 해저면을 향하면 음의 값)만큼 횡동요가 발생한 경우가 도시되어 있다. 이때, 상기 수중운동체(10)의 중심과 상기 영상소나(11)의 중심은 해수면(21)으로부터 상기 수중운동체(10)까지의 설치 수심(h), 상기 수중운동체(10)로부터 해저면(22)까지의 심도(d)에 비하여 미미한 수준이므로, 상기 수중운동체(10)의 중심(12)과 상기 영상소나(11)의 중심은 일치하는 것으로 간주할 수 있다. 따라서, 상기 영상소나(11)의 중심축(S)으로부터 상기 해수면 반사신호(31)까지의 사이각도는 상기 영상소나(11)의 빔 폭(ψ)의 절반(ψ/2)이 된다.
따라서, 상기 영상소나(11)와 해수면(21) 사이의 거리(
Figure pat00001
)는 다음의 수식-1과 같이 표현할 수 있다.
[수식-1] :
Figure pat00002
또한, 상기 해수면 반사신호(31)의 도달 시간(τ sf )는 다음의 수식-2와 같이 표현할 수 있다.
[수식-2] :
Figure pat00003
(단, c는 상기 영상소나 신호의 속도)
상기와 같이, 상기 해수면 반사신호(31)의 도달시간이 구해지면, 상기 해수면 반사신호(31)의 위치를 추정함으로써, 상기 해수면 반사신호(31)가 존재할 것으로 예상되는 픽셀을 추정하는 신호 위치 추정 단계(S113)가 수행된다.
상기 신호 위치 추정 단계(S113)는 픽셀 위치-시간 간의 환산 정보의 유무에 따라 서로 다른 수식을 이용하여 상기 해수면 반사신호(31)의 픽셀 위치를 추정한다.
만약, 픽셀 위치-시간 간의 환산 정보가 있다면, 하기의 수식-3을 이용하여 상기 해수면 반사신호(31)의 픽셀 위치(Nsf)를 추정할 수 있다.
여기서, 상기 해수면 반사신호(31)를 균일 시간 간격 tr로 수신신호를 나눈 후, 해당 시간 간격 내의 평균 강도로 픽셀 값을 정하는 것이 픽셀 위치-시간의 환산 정보가 된다.
[수식-3] :
Figure pat00004
이때, 상기 연사자 '
Figure pat00005
'는 내림(floor) 연산자를 의미한다.
한편, 상기 픽셀 위치-시간 간의 환산 정보가 없다면, 하기의 수식-4를 이용하는데, 상기 해저면 반사신호(32)의 픽셀위치(Nsb)와 다음의 비례식(수식-4)를 이용하여 상기 해수면 반사신호(31)의 픽셀 위치(Nsf)를 추정할 수 있다.
[수식-4] :
Figure pat00006
상기 픽셀 결정 단계(S120)는 상기 픽셀 추정 단계(S110)에서 추정된 픽셀과 정해진 범위 이내에 위치한 다른 픽셀들로부터 실제 해수면 반사 신호(31)가 존재하는 픽셀을 결정한다.
상기 픽셀 결정 단계(S120)에서는 추정된 해수면 반사신호(31)의 픽셀 위치(Nsf)에는 부가 센서의 측정 오차 등이 포함될 수 있으므로, 이를 완화시키기 위해 추정된 해수면 반사신호(31)의 픽셀 위치(Nsf)를 기준으로 좌측 및 우측으로 Nt개의 테스트 픽셀을 설정한 후, 다음의 수식-5와 같이 구간 최댓값을 구하는 방법으로 해수면 반사신호(31)의 정확한 픽셀위치(Nsfnew)를 산출한다.
[수식-5] :
Figure pat00007
이 때 I(N)은 N번째 픽셀의 값을 뜻하며, 'maxpos()'는 최댓값을 가지는 픽셀의 위치를 반환하는 연산자이다.
여기서, 상기 해수면 반사신호(31)의 경우 통상적으로 단일 픽셀이 아닌 여러 픽셀로 나타날 수 있으므로, 상기 수식-5에서 구한 값의 좌/우의 일정 범위를 다음의 수식-6과 같이 해수면 반사신호(31)가 존재하는 구간(Nst~Ned)으로 설정할 수 있다.
[수식-6] :
Figure pat00008
이때, a는 일정 범위를 지정하기 위한 임의의 픽셀 값을 뜻한다.
한편, 다음의 수식-7과 같이 문턱 값 rth를 넘는 구간을 해수면 반사신호(31)가 존재하는 구간으로 설정할 수도 있다.
[수식-7] :
Figure pat00009
이 때 'stpos()'와 'edpos()'는 각각 시작과 마지막 픽셀의 위치를 반환하는 연산자이다.
영상 보정 단계(S130)는 상기 픽셀 결정 단계(S120)에서 결정된 픽셀 값을 정해진 범위 내의 픽셀 값을 이용하여 새로운 픽셀 값으로 보정한다.
상기 해수면 반사신호(31)가 존재하는 위치 또는 구간이 결정되면 상기 해수면 반사신호(31)를 제거한 후 영상을 보정한다. 그 일례로 다음의 수식-8과 같이 선형 보간(linear interpolation)을 실시하여 구할 수 있다.
[수식-8] :
Figure pat00010
단, 여기서 i = 1, … , Nr이고, Nr = Ned - Nst + 1 이다.
상기 영상 보정 단계(S130)를 통하여, 도 7a와 같이 상기 수중운동체(10)의 횡동요가 있는 경우, 도 7b와 같이 해수면 반사 신호의 영향이 대부분 제거됨을 알 수 있다.
상기 영상 보정 단계(S130)에서 적용되는 보간법의 경우, 1차원 보정 또는 2차원 보정이 적용될 수 있다.
한편, 상기 영상 보정 단계(S130)에서는 보간법 대신에, 영상 필터 또는 마스크를 이용하여 보정을 할 수도 있다.
10 : 수중운동체
11 : 영상소나
12 : 중심
21 : 해수면
22 : 해저면
31 : 해수면 반사신호
32 : 해저면 반사신호
S110 : 픽셀추정단계
S111 : 운동정보 측정단계
S112 : 도달시간 계산 단계
S113 : 신호 위치 추정 단계
S120 : 픽셀결정단계
S130 : 영상보정단계

Claims (8)

  1. 수중운동체의 몸체에 부착된 영상소나로부터 해수면과 해저면으로 음향신호를 발신하고, 상기 해수면과 상기 해저면으로부터 수신된 반사신호를 영상신호로 변환하는 영상의 후보정 방법에 있어서,
    상기 수중운동체에 부착된 센서로 측정된 수중운동체의 운동 정보를 이용하여 획득 영상에서 해수면 반사파가 존재할 것으로 예상되는 픽셀을 추정하는 픽셀 추정 단계와,
    추정된 픽셀에 정해진 범위이내에 인접한 다른 픽셀들로부터 실제 해수면 반사파가 존재하는 픽셀을 결정하는 픽셀 결정 단계와,
    결정된 픽셀 값을 정해진 범위 내의 픽셀값을 이용하여 새로운 픽셀 값으로 보정하는 영상 보정 단계를 포함하는 수중운동체의 영상소나에서 횡동요시 해수면 반사신호를 포함한 영상의 후보정 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 수중운동체의 운동정보는,
    상기 수중운동체의 종동요, 상기 수중운동체의 횡동요, 상기 수중운동체의 선수동요, 해수면으로부터 상기 수중운동체까지의 수심, 상기 수중운동체와 상기 해저면까지의 심도 중 적어도 하나 이상을 특징으로 하는 수중운동체의 영상소나에서 횡동요시 해수면 반사신호를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상의 후보정 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 픽셀 추정 단계는,
    상기 수중운동체에 설치된 센서로 상기 수중운동체의 운동정보를 측정하는 운동정보 측정단계와,
    상기 수중운동체의 운동정보를 이용하여 상기 해수면 반사 신호의 도달시간을 계산하는 도달시간 계산 단계와,
    해수면 반사 신호의 위치를 추정하는 신호 위치 추정 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 수중운동체의 영상소나에서 횡동요시 해수면 반사신호를 포함한 영상의 후보정 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 신호 위치 추정 단계는,
    상기 해수면 반사 신호를 균일 시간 간격로 수신신호를 나눈 후, 해당 시간 간격 내의 평균 강도로 픽셀 값을 정하는 픽셀 위치-시간 간의 환산 정보를 이용하여 해수면 반사 신호의 위치를 추정하는 것을 특징으로 하는 수중운동체의 영상소나에서 횡동요시 해수면 반사신호를 포함한 영상의 후보정 방법.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 신호 위치 추정 단계는,
    상기 해수면 반사 신호를 균일 시간 간격로 수신신호를 나눈 후, 해당 시간 간격 내의 평균 강도로 픽셀 값을 정하는 픽셀 위치-시간 간의 환산 정보가 없으면, 해저면 반사 신호의 픽셀 위치 및 부가 센서의 기록 정보를 이용하여 해수면 반사 신호의 위치를 추정하는 것을 특징으로 하는 수중운동체의 영상소나에서 횡동요시 해수면 반사신호를 포함한 영상의 후보정 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 픽셀 결정 단계는,
    추정된 해수면 반사 신호의 픽셀 위치를 이용하여 일정 범위 내의 테스트 구간을 설정한 후, 최대 크기를 가지는 픽셀의 위치를 찾는 것을 특징으로 하는 수중운동체의 영상소나에서 횡동요시 해수면 반사신호를 포함한 영상의 후보정 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 영상 보정 단계는, 상기 해수면 반사 신호가 존재하는 위치 또는 구간이 결정되면. 선형 보간을 이용하여 영상을 보정하는 것을 특징으로 하는 수중운동체의 영상소나에서 횡동요시 해수면 반사신호를 포함한 영상의 후보정 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 영상 보정 단계는, 상기 해수면 반사 신호가 존재하는 위치 또는 구간이 결정되면. 영상 필터 또는 마스크를 이용하여 영상을 보정하는 것을 특징으로 하는 수중운동체의 영상소나에서 횡동요시 해수면 반사신호를 포함한 영상의 후보정 방법.


KR1020170024237A 2017-02-23 2017-02-23 수중운동체의 영상소나에서 횡동요시 해수면 반사신호를 포함한 영상의 후보정 방법 KR101916565B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170024237A KR101916565B1 (ko) 2017-02-23 2017-02-23 수중운동체의 영상소나에서 횡동요시 해수면 반사신호를 포함한 영상의 후보정 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170024237A KR101916565B1 (ko) 2017-02-23 2017-02-23 수중운동체의 영상소나에서 횡동요시 해수면 반사신호를 포함한 영상의 후보정 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20180097354A true KR20180097354A (ko) 2018-08-31
KR101916565B1 KR101916565B1 (ko) 2018-11-07

Family

ID=63407757

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170024237A KR101916565B1 (ko) 2017-02-23 2017-02-23 수중운동체의 영상소나에서 횡동요시 해수면 반사신호를 포함한 영상의 후보정 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101916565B1 (ko)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20210055982A (ko) * 2019-11-08 2021-05-18 대양전기공업 주식회사 수중 운동체와 수중 음향 탐지 장비를 이용한 수중 환경 지도 작성 시스템 및 그 방법
KR20220060284A (ko) * 2020-11-04 2022-05-11 포항공과대학교 산학협력단 수중 물체에 대한 3차원 음향 체적 모델을 획득하는 방법 및 시스템
KR20220060283A (ko) * 2020-11-04 2022-05-11 포항공과대학교 산학협력단 수중 물체에 대한 3차원 광학 체적 모델을 획득하는 방법 및 시스템
WO2022098025A1 (ko) * 2020-11-04 2022-05-12 포항공과대학교 산학협력단 수중 물체에 대한 3차원 체적 모델을 획득하는 방법 및 시스템

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160000083A (ko) 2014-06-23 2016-01-04 포항공과대학교 산학협력단 고속 이동하는 이미징 소나의 영상 개선 방법 및 이를 이용한 장치

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4120334B2 (ja) 2002-09-26 2008-07-16 日本電気株式会社 合成開口ソーナー及びそれに用いる動揺補正方法並びにそのプログラム

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160000083A (ko) 2014-06-23 2016-01-04 포항공과대학교 산학협력단 고속 이동하는 이미징 소나의 영상 개선 방법 및 이를 이용한 장치

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20210055982A (ko) * 2019-11-08 2021-05-18 대양전기공업 주식회사 수중 운동체와 수중 음향 탐지 장비를 이용한 수중 환경 지도 작성 시스템 및 그 방법
KR20220060284A (ko) * 2020-11-04 2022-05-11 포항공과대학교 산학협력단 수중 물체에 대한 3차원 음향 체적 모델을 획득하는 방법 및 시스템
KR20220060283A (ko) * 2020-11-04 2022-05-11 포항공과대학교 산학협력단 수중 물체에 대한 3차원 광학 체적 모델을 획득하는 방법 및 시스템
WO2022098025A1 (ko) * 2020-11-04 2022-05-12 포항공과대학교 산학협력단 수중 물체에 대한 3차원 체적 모델을 획득하는 방법 및 시스템

Also Published As

Publication number Publication date
KR101916565B1 (ko) 2018-11-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101916565B1 (ko) 수중운동체의 영상소나에서 횡동요시 해수면 반사신호를 포함한 영상의 후보정 방법
US9354314B2 (en) Underwater detection device
US6438071B1 (en) Method for producing a 3D image
KR101167308B1 (ko) 초음파 시스템의 제어 방법 및 자동 제어 초음파 시스템
CA2814833A1 (en) Estimating position and orientation of an underwater vehicle based on correlated sensor data
JP6469357B2 (ja) 水中探知装置、水中探知方法、および水中探知プログラム
CN111443344B (zh) 一种侧扫声呐海底线自动提取方法及装置
KR101590252B1 (ko) 고속 이동하는 이미징 소나의 영상 개선 방법 및 이를 이용한 장치
JP2004117129A (ja) 合成開口ソーナー及びそれに用いる動揺補正方法並びにそのプログラム
JP2010106495A (ja) トンネル壁面撮影装置
JP4585838B2 (ja) 底質探知装置
JP5497302B2 (ja) 合成開口ソーナー
JP7259503B2 (ja) ソーナー画像処理装置、ソーナー画像処理方法及びプログラム
CN113313651B (zh) 一种基于周围变化的侧扫声呐图像纹理失真区域修复方法
JPH0385476A (ja) 海底探索装置
JP2009236503A (ja) 水中航走体の速度計測システム
JP2010145224A (ja) スキャニングソナー装置
US11668821B2 (en) Position correction using towed sensor
JP2011247624A (ja) 水中探知装置及び水中探知方法
KR102093897B1 (ko) 초음파 카메라의 영상 보정 방법 및 장치
Tsutsumi et al. Accuracy enhancement of high-resolution acoustic mosaic images using positioning and navigating data
KR101740538B1 (ko) 사이드 스캔 소나의 영상 흔들림 보정 방법
JP2002168937A (ja) 水中目標物位置検出装置及び方法
JP3188055B2 (ja) 魚群監視装置
JP5266454B2 (ja) 音響映像生成装置、及びプログラム

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant