KR20190020553A - 무인항공기 촬영 로그(log) 파일 좌표변환 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 무인항공기 촬영 로그(LOG) 파일 좌표변환 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 무인항공기를 이용하여 항공촬영한 촬영 로그 파일로부터 GPS 데이터와 관련된 경위도 좌표값만 추출해 낸 후 이를 다시 지역좌표계로 변환하여 무인항공기가 실체로 어떻게 비행하였는지에 대한 데이터를 GPS 시간에 따라 지도에 플로팅할 수 있는 좌표값을 쉽게 알아낼 수 있고, 또한 지도제작에 활용할 수 있도록 한 무인항공기 촬영 로그(LOG) 파일 좌표변환 방법에 관한 것이다.

Description

무인항공기 촬영 로그(LOG) 파일 좌표변환 방법{Unmanned Aircraft Record Log (LOG) File Coordinate Conversion Method}

본 발명은 영상처리 기술 분야 중무인항공기 촬영 로그(LOG) 파일 좌표변환 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 무인항공기를 이용하여 항공촬영한 촬영 로그 파일로부터 GPS 데이터와 관련된 경위도 좌표값만 추출해 낸 후 이를 다시 지역좌표계로 변환하여 무인항공기가 실체로 어떻게 비행하였는지에 대한 데이터를 GPS 시간에 따라 지도에 플로팅할 수 있는 좌표값을 쉽게 알아낼 수 있고, 또한 지도제작에 활용할 수 있도록 한 무인항공기 촬영 로그(LOG) 파일 좌표변환 방법에 관한 것이다.

최근 무인항공기를 이용한 영상취득 기술이 나날이 발전하고 있다.

무인항공기를 이용한 영상취득은 유인항공기를 띄우지 않아도 되기 때문에 위험성, 비용, 효율성 측면 등에서 매우 유리한 장점이 있다.

때문에, 다양한 무인항공기를 이용하여 다양한 카메라와 센서 조합을 통해 영상을 비롯한 유용한 정보들을 취득하고 있다.

한편, 무인항공기를 통해 촬영을 수행하면 촬영 당시의 무인항공기에 탑재되어 있는 GPS 및 IMU(inertial measuring unit)에 대한 데이터가 취득되는데, 이러한 촬영 당시의 로그(LOG) 파일 기록은 다양한 장비에 대한 값이 함께 저장되어 있고, 또 GPS 데이터의 경우에도 경위도 좌표계값으로 저장되어 있다.

따라서, 이와 같은 무인항공기가 촬영 후 제공하는 정보를 지도제작에 활용하기 위해서는 GPS 데이터만 별도로 추출할 필요가 있다.

다시 말해, 무인항공기가 카메라를 탑재한 상태에서 촬영을 수행할 때 촬영 당시의 GPS 데이터를 알기 위해서는 이러한 로그(LOG) 파일을 분석하여 다른 정보, 즉 다른 센서들에 의해 취득된 정보는 제외하고 오직 GPS로만 취득한 값이 필요하다.

이렇게 GPS 데이터만 추출하게 되면, 이를 통해 무인항공기가 실제 어떠한 경로로 비행하였는지를 GPS 시간에 따라 지도에 플로팅함으로써 좌표를 추출할 수 있고, 이를 지도제작에 요긴하게 활용할 수 있다.

하지만, GPS 데이터는 다른 데이터들과 믹싱되어 있을 뿐만 아니라, 경위도 좌표계값으로 저장되어 있기 때문에 이를 전문가가 전문가툴을 이용하여 심도있게 분석하지 않는 한 이를 활용하기가 쉽지 않다.

때문에, 현재 관련 선행기술들도 이와 관련된 유사기술들을 찾아보기 어렵고, 오로지 무인항공기 혹은 무인비행체의 제어나 충돌 회피, 모니터링 등에 관련된 주변 기술들만 개시되어 있는 실정이다.

대한민국 특허 등록번호 제10-1119175호(2012.02.15.) '무인항공기 충돌방지 및 위치식별을 위한 음성관제 시스템 및 음성관제 방법' 대한민국 특허 등록번호 제10-1700952호(2017.01.23.) '무인 비행체를 이용한 촬영 영상 원격 모니터링 및 원격 분사 제어 기반의 안개제거 장치'

본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술상의 제반 문제점들을 감안하여 이를 해결하고자 창출된 것으로, 무인항공기를 이용하여 항공촬영한 촬영 로그 파일로부터 GPS 데이터와 관련된 경위도 좌표값만 추출해 낸 후 이를 다시 지역좌표계로 변환하여 무인항공기가 실체로 어떻게 비행하였는지에 대한 데이터를 GPS 시간에 따라 지도에 플로팅할 수 있는 좌표값을 쉽게 알아낼 수 있고, 또한 지도제작에 활용할 수 있도록 한 무인항공기 촬영 로그(LOG) 파일 좌표변환 방법을 제공함에 그 주된 목적이 있다.

본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로, 무인항공기를 이용하여 항공 촬영하여 촬영시 획득한 영상 및 무인항공기에 탑재된 센서들로부터 취득한 정보를 메모리카드에 저장하는 항공촬영단계(S100); 상기 무인항공기가 촬영한 정보를 저장하고 있는 메모리카드로부터 텍스트 형태의 파일 구조를 갖는 로그 파일만을 분리하는 촬영 로그 파일 추출단계(S110); 획득된 촬영 로그 파일에서 위치 데이터와 관련된 Lat(dd.dd), Longitude(ddd.dd.Alt(m)), AGL(m)를 포함하는 특정 키워드를 가진 위치 데이터만을 추출하는 GPS 데이터 추출단계(S120); 추출된 GPS 데이터가 경위도 좌표계(Geodetic Longitude and Latitude)에 따른 경위도 좌표값으로 저장되어 있으므로 이를 우리나라 TM(Transverse Mercator) 좌표 또는 국제표준인 UTM(Universal Transeverse Mercator) 좌표로 변환하는 GPS 데이터 좌표변환단계(S130); 및 좌표변환된 GPS 데이터를 최종 파일로 저장하는 변환자료 저장단계(S140);를 포함하는 것을 특징으로 하는 무인항공기 촬영 로그 파일 좌표변환 방법을 제공한다.

본 발명에 따르면, 무인항공기를 이용하여 항공촬영한 촬영 로그 파일로부터 GPS 데이터와 관련된 경위도 좌표값만 추출해 낸 후 이를 다시 지역좌표계로 변환하여 무인항공기가 실체로 어떻게 비행하였는지에 대한 데이터를 GPS 시간에 따라 지도에 플로팅할 수 있는 좌표값을 쉽게 알아낼 수 있고, 또한 지도제작에 활용할 수 있는 장점을 제공한다.

도 1은 본 발명에 따른 무인항공기 촬영 로그 파일 좌표변환 방법을 보인 예시적인 플로우챠트이다.
도 2는 본 발명에서 사용되는 무인항공기 촬영 후 로그 파일을 보인 예시도이다.
도 3은 본 발명에 따라 촬영 로그 파일로부터 추출한 데이터의 키워드 및 저장내용을 예시한 예시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 좌표변환 수행 대화상자를 보인 예시화면이다.
도 5는 본 발명에 따라 변환된 결과를 보인 예시도이다.
그리고
도 6은 본 발명에 따른 무인항공기 촬영시 지상기준점 정보제공용 타겟의 예시도이다.

이하에서는, 첨부도면을 참고하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하기로 한다.

본 발명 설명에 앞서, 이하의 특정한 구조 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며, 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니된다.

또한, 본 발명의 개념에 따른 실시예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로, 특정 실시예들은 도면에 예시하고 본 명세서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 특정한 개시 형태에 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경물, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

본 발명에 따른 무인항공기 촬영 로그(LOG) 파일 좌표변환 방법을 개념적으로 정리하자면, 무인항공기가 촬영한 촬영정보로부터 촬영 로그 파일을 획득한 후 이 촬영 로그 파일을 분석하여 GPS 데이터만 추출하고, 추출된 GPS 데이터를 환산하여 좌표 변환하며, 좌표 변환된 데이터를 우리나라 좌표계로 변환하여 저장함으로써 완료된다.

이때, 좌표 변환된 데이터를 우리나라 좌표계로 변환하는 이유는 지도 제작에는 GPS 데이터의 에포크 시간이 필요하므로 이를 추출하여 우리나라 좌표계(중부원점 또는 UTM 원점)으로 변환해야 우리나라에 맞는 지도를 만들 수 있기 때문이다.

예컨대, 도 1의 예시와 같이, 본 발명에 따른 무인항공기 촬영 로그(LOG) 파일 좌표변환 방법은 항공촬영단계(S100)와, 촬영 로그 파일 추출단계(S110)와, GPS 데이터 추출단계(S120)와, GPS 데이터 좌표변환단계(S130)와, 변환자료 저장단계(S140)를 포함한다.

이때, 본 발명은 검색엔진을 포함한 공지된 파일처리 알고리즘이 탑재된 제어부와; 검색어, 설정값 등의 입력을 위한 사용자 인터페이스를 제공하는 입력부와; 입력된 정보를 디스플레이하는 표시부와; 추출정보, 변환정보 및 설정된 정보 혹은 입력값을 저장하는 메모리를 포함하는 처리시스템을 활용한다.

그리고, 상기 항공촬영단계(S100)는 무인항공기를 이용하여 항공 촬영하는 단계이다.

이 경우, 무인항공기는 다양한 종류가 될 수 있으며, 촬영시 획득한 영상, 각종 정보를 저장하기 위한 메모리카드를 반드시 포함하고 있다.

특히, 상기 메모리카드에는 촬영 당시의 행적이 저장된 로그 파일도 포함된다.

따라서, 상기 촬영 로그 파일 추출단계(S110)는 상기 무인항공기가 촬영한 정보를 저장하고 있는 메모리카드로부터 로그 파일만을 분리하는 단계이다.

이때, 상기 촬영 로그 파일은 도 2의 예시와 같은 텍스트 형태의 파일 구조로서, 촬영 당시 무인항공기의 행적이 저장되어 있다.

이와 같은 처리 작업은 상기 처리시스템에서 입력부를 통해 메모리카드를 접속하고, 메모리카드로부터 저장 내용을 처리시스템의 메모리로 로딩함으로써 이루어진다.

이어, GPS 데이터 추출단계(S120)가 수행되는데, 상기 GPS 데이터 추출단계(S120)는 획득된 촬영 로그 파일에서 특정 키워드를 가진 위치 데이터만을 추출하는 단계이다.

즉, 촬영 로그 파일에 포함된 다수의 텍스트형 데이터로부터 도 3의 예시와 같은 형태로 GPS 데이터만을 추출하는 것이다.

이때, 추출은 처리시스템에 탑재된 검색엔진을 통해 이루어질 수 있으며, 추출된 GPS 데이터 형태, 즉 위치 데이터는 Lat(dd.dd), Longitude(ddd.dd.Alt(m)), AGL(m) 등의 키워드가 될 수 있다.

이렇게 하여, GPS 데이터가 추출되면 이어, GPS 데이터 좌표변환단계(S130)가 수행된다.

상기 GPS 데이터 좌표변환단계(S130)는 GPS 데이터가 경위도 좌표계(Geodetic Longitude and Latitude)라 불리우는 지리좌표계(Geographic Coordinate)에 따른 좌표값인 경위도 좌표값으로 저장되어 있기 때문에 이를 TM 좌표 또는 UTM 좌표로 변환하는 단계이다.

즉, 3차원 지구 타원체 상에서 위치를 파악하기 위해 그리는 선들이 지리좌표계인데 지도 제작을 위해 지리좌표계를 평면에 투영하면 직사각형의 모양이 아니라 약간 곡선 형태가 되기 때문에 지도 활용에 매우 불편하다.

따라서, 우리나라의 경우는 이를 평면직각좌표 형태로 바꾸어 사용하고 있는데, 이를 TM(Transverse Mercator) 좌표계라 하며 이 좌표값을 TM 좌표값이라 한다.

그리고, UTM(Universal Transeverse Mercator) 좌표계는 TM 좌표계의 일종으로서, 기존 TM 좌표계가 각 국가별로 기준 타원체가 달라 모든 국가에서 같은 타원체를 사용하도록 미국에서 만든 좌표계이다.

이 단계의 설정은 도 4와 같은 처리시스템의 표시부를 통해 디스플레이되는 대화화면을 통해 이루어질 수 있다.

또한, 좌표 변환은 각 좌표계에 맞춰 이미 알려져 있는 알고리즘에 따라 처리되므로 굳이 여기서는 설명할 필요가 없다고 본다.

특히, 본 발명에서는 상기 GPS 데이터 좌표변환과 함께 GPS 데이터의 저장단위를 Hz에서 mSec로 변환하여 저장함으로써 관리 및 식별의 효율성을 도모하도록 함이 더욱 바람직하다.

이와 같은 단계를 거치게 되면 마지막으로 변환자료 저장단계(S140)가 수행되며, 이 단계를 거쳐 저장된 최종 파일 구조는 도 5와 같은 형태가 된다.

이 파일은 오직 GPS 데이터에 관련된 정보만 포함되어 있기 때문에 무인항공기의 비행궤적은 물론 지도 제작에 요긴하게 활용될 수 있다.

이에 더하여, GPS의 오차 보정을 위해 지상기준점 정보를 정확하게 제공할 수 있도록 도 6과 같은 기준점정보제공타겟(TR)을 더 포함할 수 있다.

상기 기준점정보제공타겟(TR)은 수준측량시 기준점을 제공하면서 동시에 무인항공기가 지상기준점을 통과할 때 그 기준점에 대한 좌표정보를 무인항공기로 송신하여 로그 파일에 포함되게 함으로써 GPS 데이터의 기준점별 오차 여부를 확인하고 오차 발생시 이를 반영하여 보정할 수 있도록 할 수 있다.

즉, 여러가지 요인에 의해 위성통신에 의한 좌표값이 정확하지 않고 오차가 생기는 경우가 발생하는데, 이때 좌표값의 정확한 보정을 위해 이미 알고 있는 좌표값에 해당하는 지점에 기준점정보제공타겟(TR)을 설치하고, 이 기준점정보제공타겟(TR)과 무인항공기간 통신을 통해 확인된 좌표값을 로그 파일에 기록함으로써 분석 과정에서 오차 여부를 확인하고, 오차 발생시 그 만큼의 오차를 전체 위성영상에 반영하여 보정함으로써 정확도를 높일 수 있다.

이를 위해, 상기 기준점정보제공타겟(TR)은 지면 혹은 지중에 수평계를 통해 레벨링된 상태로 안착 고정되는 고정블럭(200)을 포함하며, 상기 고정블럭(200)의 상면 중앙에는 체결부(210)가 구비된다.

그리고, 상기 체결부(210)에는 표척기둥(410)이 체결되며, 상기 표척기둥(410)의 상단에는 사각판상의 표척판(420)이 고정된다.

아울러, 상기 표척판(420)의 중심에는 표척공(422)이 일정크기로 형성되어 레이저빔이 수광될 수 있도록 구성되며, 상기 표척공(422)의 배면에는 광다이오드(424)가 상기 표척판(420)에 매립되는 형태로 구비되고, 상기 광다이오드(424)는 상기 표척판(420)에 매립된 컨트롤보드(430)와 연결 제어된다.

이때, 상기 표척공(422)과 광다이오드(424) 등의 구성은 본 발명과 연계하여 수준측량이 병행될 경우 수준측량의 기준점을 제공하기 위해 부가적으로 구비되는 것이며, 수준측량은 레이저를 이용하여 주로 수행되기 때문에 레이저에 반응할 수 있는 구성을 갖춘 것이다.

이 경우, 상기 컨트롤보드(430)는 MCU(Main Control Unit)를 탑재한 PCB 기판으로서, 광다이오드(424)를 통해 레이저빔이 수광되면 이를 검출하여 정확하게 수광되었음을 확인하고, 수광과 동시에 구동되어 메모리에 저장하고 있는 정보를 불러내어 설정된 서버(미도시)로 전송하도록 구현될 수 있다.

이를 위해, 상기 표척판(420)에는 무선통신이 가능한 표척통신안테나(440)가 구비되며, 전원은 교체가능한 배터리를 사용함이 바람직하다.

특히, 상기 표척통신안테나(440)는 상기 무인항공기와 무선통신하도록 설정되며, 무인항공기가 항공촬영을 위해 지상기준점을 통과할 때 해당 좌표정보를 송신하도록 구성된다.

덧붙여, 상기 표척판(420)은 내습성과 내구성 및 산화방지성을 강화시키기 위해 티오시안구리 1.5중량%, F-T 왁스(Fischer-Tropsch Wax) 8중량%, 규산소다 2중량%, 애타풀자이트(attapulgite) 2중량%, 포졸란 15중량%, 폴리부텐(Polybutene) 3중량%, 세바스산 2중량% 및 나머지 폴리에틸렌 수지로 혼합된 조성물을 성형하에 제조함이 바람직하다.

이때, 상기 티오시안구리는 구리계 오염방지제로서, 이물부착을 억제하고 방습성, 즉 내습성을 강화하기 위해 첨가된다.

그리고, 상기 F-T 왁스(Fischer-Tropsch Wax)는 점도 조절 및 교반성 증대와 코팅물의 변형 억제를 위해 첨가된다.

또한, 상기 규산소다(Sodium Silicates)는 조성물들간의 바인성을 높이기 위해 첨가된다.

뿐만 아니라, 상기 애타풀자이트는 보통 증점 및 벌킹을 위해 첨가하는 재료지만 본 발명에서는 섬유상 구조로 인한 신율 향상에 따른 탄성력 강화와 내열성 증대를 위해 첨가된다.

그리고, 상기 포졸란(Pozzolan)은 주로 콘크리트 혼화재로 많이 사용되지만, 이것은 인공 포졸란이고 본 발명에서는 내산성, 내부식성, 내구성 및 방수성을 증대시키기 위해 화산회, 화산암의 풍화물에서 채취된 천연 포졸란을 사용하며, 입도는 0.1-0.2mm가 바람직하다.

또한, 상기 폴리부텐은 자외선 및 열과 화학적 안정성을 높이기 위해 첨가된다.

뿐만 아니라, 상기 세바스산(sebace acid)은 이물부착성을 억제하는 기능을 강화시키기 위해 첨가된다.

그리고, 상기 폴리에틸렌 수지는 성형가공성을 좋게 하면서 변형억제력을 강화시킨 베이스 수지이다.

200: 고정블럭 410: 표척기둥
420: 표척판 430: 컨트롤보드
440: 표척통신안테나

Claims (1)

1. 무인항공기를 이용하여 항공 촬영하여 촬영시 획득한 영상 및 무인항공기에 탑재된 센서들로부터 취득한 정보를 메모리카드에 저장하는 항공촬영단계(S100);
   상기 무인항공기가 촬영한 정보를 저장하고 있는 메모리카드로부터 텍스트 형태의 파일 구조를 갖는 로그 파일만을 분리하는 촬영 로그 파일 추출단계(S110);
   획득된 촬영 로그 파일에서 위치 데이터와 관련된 Lat(dd.dd), Longitude(ddd.dd.Alt(m)), AGL(m)를 포함하는 특정 키워드를 가진 위치 데이터만을 추출하는 GPS 데이터 추출단계(S120);
   추출된 GPS 데이터가 경위도 좌표계(Geodetic Longitude and Latitude)에 따른 경위도 좌표값으로 저장되어 있으므로 이를 우리나라 TM(Transverse Mercator) 좌표 또는 국제표준인 UTM(Universal Transeverse Mercator) 좌표로 변환하는 GPS 데이터 좌표변환단계(S130); 및,
   좌표변환된 GPS 데이터를 최종 파일로 저장하는 변환자료 저장단계(S140);를 포함하는 것을 특징으로 하는 무인항공기 촬영 로그 파일 좌표변환 방법.
   

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