KR20190075635A - 위경 고도 좌표계를 기반으로 하는 비행 모델의 입체영상 생성 장치 및 그 방법 - Google Patents

위경 고도 좌표계를 기반으로 하는 비행 모델의 입체영상 생성 장치 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 위경 고도 좌표계를 기반으로 하는 비행 모델의 입체영상 생성 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 동체 좌표계상의 중심점에 위치하는 비행 모델의 위치 데이터를 위경 고도 좌표계에 대한 3축 위치 데이터로 변환하는 비행 모델 위치 데이터 변환부, 동체 좌표계상에서 고정된 다수개 카메라의 초기 위치 데이터를 위경 고도 좌표계에 대한 3축 위치 데이터로 변환하는 카메라 위치 데이터 변환부, 위경 고도 좌표계상에서 비행 모델의 자세를 변화시키는 비행 모델 자세 변화부 및위경 고도 좌표계상에서 변화되는 비행 모델의 자세에 따라 변하는 다수개 카메라의 위치를 계산하는 카메라 위치 계산부를 포함한다.

Description

위경 고도 좌표계를 기반으로 하는 비행 모델의 입체영상 생성 장치 및 그 방법{APPARATUS AND METHOD FOR GENERATING STEREOSCOPIC IMAGE OF FLIGHT MODEL BASED ON LATITUDE-LONGITUDE COORDINATE}
본 발명은 위경 고도 좌표계를 기반으로 하는 비행 모델의 입체영상 생성 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 보다 자세하게는 동체 좌표계에서 비행 모델의 중심점을 기준으로 카메라의 위치와 자세를 변경하여 비행 모델의 입체 영상을 생성하는 위경 고도 좌표계를 기반으로 하는 비행 모델의 입체영상 생성 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
무인 비행체(Unmanned Aerial Vehicle)는 적외선 감지기, 비디오카메라 또는 기상 레이더와 같은 장비를 갖추어 시설을 정찰하거나 또는 정해진 임무를 수행하도록 만들어진 비행 모델 중 하나이다. 다양한 형태의 무인 비행체가 개발되어 왔고 예를 들어 비행기 또는 헬리콥터 모양의 비행체로 정글 또는 오지 탐지, 사람이 접근하기 어려운 자연 재해 지역 또는 소형 물건의 수송을 위하여 드론(drone)이 사용되고 있다. 드론은 지상 기지국, 통신 구조 및 비행체라는 3개의 요소의 의하여 작동될 수 있고 비행체에 위성항법 장치, 자이로 유닛 및 가속도 유닛이 탐재된다. 그리고 소형 드론의 경우 전기 모터가 사용될 수 있고, 작동 모터, 배터리, 프로펠러, 통신칩 모듈, 근거리 통신 모듈과 같은 것이 드론에 배치될 수 있다. 드론의 데이터 링크는 무인 비행체의 이륙, 상승, 제어 및 통제를 위한 상향 링크와 비행체 상태에 대한 정보 및 운용 과정에서 얻어진 정보를 전달하기 위한 하향 링크로 이루어질 수 있다. 드론은 다양한 목적을 위하여 운용될 수 있고 그에 따른 적합한 구조를 가질 수 있다.
이와 관련하여, 미국특허공개번호 US 2014/0233099 A1은 시청자의 위쪽에 공중 디스플레이를 제공하기 위한 시스템에 대하여 개시한다. 상기 시스템은 다수의 무인 비행체 및 다수의 신축성 투영 스크린을 포함하고, 각각의 스크린은 무인비행체에 의하여 디스플레이 공간에 유지될 수 있고, 비행 관리자 모듈을 작동시키는 프로세서 및 각각의 무인비행체의 서로 다른 비행 계획을 저장하는 메모리를 가진 지상 제어 시스템을 포함하는 내용을 개시하고 있다.
그러나, 상기와 같이 무인 비행체에 의하여 투영되는 디스플레이 방식은 복잡하면서 주변 환경 상황에 따라 다양한 형태의 오류가 발생될 수 있다는 문제점을 가지고 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로서, 비행 모델의 중심점 위치와 변화된 다수개 카메라의 위치를 이용하여 동체 좌표계상에서 고정된 다수개 카메라가 비행 모델을 촬영하는 방위각 및 경사각을 산출하는 위경 고도 좌표계를 기반으로 하는 비행 모델의 입체영상 생성 장치 및 그 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 동체 좌표계상에서 고정된 다수개 카메라가 촬영한 비행 모델의 중심점 영상을 이용하여 비행 모델의 입체 영상을 생성하는 위경 고도 좌표계를 기반으로 하는 비행 모델의 입체영상 생성 장치 및 그 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 위경 고도 좌표계를 기반으로 하는 비행 모델의 입체영상 생성 장치는 동체 좌표계상의 중심점에 위치하는 비행 모델의 위치 데이터를 위경 고도 좌표계에 대한 3축 위치 데이터로 변환하는 비행 모델 위치 데이터 변환부; 동체 좌표계상에서 고정된 다수개 카메라의 초기 위치 데이터를 위경 고도 좌표계에 대한 3축 위치 데이터로 변환하는 카메라 위치 데이터 변환부; 위경 고도 좌표계상에서 비행 모델의 자세를 변화시키는 비행 모델 자세 변화부; 및 위경 고도 좌표계상에서 변화되는 비행 모델의 자세에 따라 변하는 다수개 카메라의 위치를 계산하는 카메라 위치 계산부;를 포함한다.
또한, 상기 비행 모델 자세 변화부는 동체 좌표계상에서 비행 모델의 중심점 위치를 위경 고도 좌표계로 변환시키고, 위경 고도 좌표계상에서 비행 모델의 자세를 요(Yaw) 방향, 피치(Pitch) 방향 및 롤(Roll) 방향의 순서대로 변화시키는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 카메라 위치 계산부는 비행 모델의 변화되는 자세에 따라 다수개 카메라의 위치도 요(Yaw) 방향, 피치(Pitch) 방향 및 롤(Roll) 방향으로 회전시켜 변화시키는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 카메라 위치 계산부는, 동체 좌표계에서 비행 모델의 중심점을 기준으로 요(Yaw) 방향만큼 1차 회전시켜 변화하는 다수개 카메라의 위치를 계산하는 1차 위치 계산부; 1차 회전에 따라 자세가 변화된 비행 모델의 중심점을 기준으로 피치(Pitch) 방향만큼 2차 회전시켜 변화하는 다수개 카메라의 위치를 계산하는 2차 위치 계산부; 및 2차 회전에 따라 자세가 변화된 비행 모델의 중심점을 기준으로 롤(Roll) 방향만큼 3차 회전시켜 변화하는 다수개 카메라의 최종 위치를 계산하는 3차 위치 계산부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 비행 모델의 중심점 위치와 변화된 다수개 카메라의 위치를 이용하여 동체 좌표계상에서 고정된 다수개 카메라가 비행 모델을 촬영하는 방위각 및 경사각을 산출하는 카메라 자세 산출부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 동체 좌표계상에서 고정된 다수개 카메라가 촬영한 비행 모델의 중심점 영상을 이용하여 비행 모델의 입체 영상을 생성하는 입체 영상 생성부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 입체 영상 생성부는 산출된 다수개 카메라의 방위각을 이용하여 비행 모델과 다수개 카메라간의 각도를 조절하여 비행 모델의 입체 영상을 생성하는 것을 특징으로 한다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 위경 고도 좌표계를 기반으로 하는 비행 모델의 입체영상 생성 방법은 비행 모델 위치 데이터 변환부에 의해, 동체 좌표계상의 중심점에 위치하는 비행 모델의 위치 데이터를 위경 고도 좌표계에 대한 3축 위치 데이터로 변환하는 단계; 카메라 위치 데이터 변환부에 의해, 동체 좌표계상에서 고정된 다수개 카메라의 초기 위치 데이터를 위경 고도 좌표계에 대한 3축 위치 데이터로 변환하는 단계; 비행 모델 자세 변화부에 의해, 위경 고도 좌표계상에서 비행 모델의 자세를 변화시키는 단계; 및 카메라 위치 계산부에 의해, 위경 고도 좌표계상에서 변화되는 비행 모델의 자세에 따라 변하는 다수개 카메라의 위치를 계산하는 단계;를 포함한다.
또한, 상기 위경 고도 좌표계상에서 비행 모델의 자세를 변화시키는 단계는,동체 좌표계상에서 비행 모델의 중심점 위치를 위경 고도 좌표계로 변환시키고, 위경 고도 좌표계상에서 비행 모델의 자세를 요(Yaw) 방향, 피치(Pitch) 방향 및 롤(Roll) 방향의 순서대로 변화시키는 것을 특징으로 한다.
또한, 위경 고도 좌표계상에서 변화되는 비행 모델의 자세에 따라 변하는 다수개 카메라의 위치를 계산하는 단계는, 비행 모델의 변화되는 자세에 따라 다수개 카메라의 위치도 요(Yaw) 방향, 피치(Pitch) 방향 및 롤(Roll) 방향으로 회전시켜 변화시키는 것을 특징으로 한다.
또한, 위경 고도 좌표계상에서 변화되는 비행 모델의 자세에 따라 변하는 다수개 카메라의 위치를 계산하는 단계는, 동체 좌표계에서 비행 모델의 중심점을 기준으로 요(Yaw) 방향만큼 1차 회전시켜 변화하는 다수개 카메라의 위치를 계산하는 단계; 1차 회전에 따라 자세가 변화된 비행 모델의 중심점을 기준으로 피치(Pitch) 방향만큼 2차 회전시켜 변화하는 다수개 카메라의 위치를 계산하는 단계; 및 2차 회전에 따라 자세가 변화된 비행 모델의 중심점을 기준으로 롤(Roll) 방향만큼 3차 회전시켜 변화하는 다수개 카메라의 최종 위치를 계산하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 위경 고도 좌표계상에서 변화되는 비행 모델의 자세에 따라 변하는 다수개 카메라의 위치를 계산하는 단계 이후에, 비행 모델의 중심점 위치와 변화된 다수개 카메라의 위치를 이용하여 동체 좌표계상에서 고정된 다수개 카메라가 비행 모델을 촬영하는 방위각 및 경사각을 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 비행 모델의 중심점 위치와 변화된 다수개 카메라의 위치를 이용하여 동체 좌표계상에서 고정된 다수개 카메라가 비행 모델을 촬영하는 방위각 및 경사각을 산출하는 단계 이후에, 동체 좌표계상에서 고정된 다수개 카메라가 촬영한 비행 모델의 중심점 영상을 이용하여 비행 모델의 입체 영상을 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 동체 좌표계상에서 고정된 다수개 카메라가 촬영한 비행 모델의 중심점 영상을 이용하여 비행 모델의 입체 영상을 생성하는 단계는, 산출된 다수개 카메라의 방위각을 이용하여 비행 모델과 다수개 카메라간의 각도를 조절하여 비행 모델의 입체 영상을 생성하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 위경 고도 좌표계를 기반으로 하는 비행 모델의 입체영상 생성 장치 및 그 방법은 비행 모델의 중심점 위치와 변화된 다수개 카메라의 위치를 이용하여 동체 좌표계상에서 고정된 다수개 카메라가 비행 모델을 촬영하는 방위각 및 경사각을 산출하고, 동체 좌표계상에서 고정된 다수개 카메라가 촬영한 비행 모델의 중심점 영상을 이용하여 비행 모델의 입체 영상을 생성함으로써, 보다 다양한 입체감을 느낄 수 있는 입체 영상을 토대로 무유도 또는 유도탄의 사실적인 표현이 가능하다는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 위경 고도 좌표계를 기반으로 하는 비행 모델의 입체영상 생성 장치의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 위경 고도 좌표계를 기반으로 하는 비행 모델의 입체영상 생성 장치에 채용되는 카메라 위치 계산부의 세부 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 도 2의 1차 위치 계산부를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 도 2의 2차 위치 계산부를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 도 2의 3차 위치 계산부를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 위경 고도 좌표계를 기반으로 하는 비행 모델의 입체영상 생성 방법의 순서를 설명하기 위한 도면이다.
도 7 및 도 8은 본 발명에 따른 위경 고도 좌표계를 기반으로 하는 비행 모델의 입체영상 생성 장치 및 그 방법에 의한 입체 영상 생성 결과 및 가시화 결과를 나타내는 도면이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다.
그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
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 포함 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소가 이해되어야 한다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 이하, 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명에 따른 위경 고도 좌표계를 기반으로 하는 비행 모델의 입체영상 생성 장치의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하여 설명하면, 본 발명에 따른 위경 고도 좌표계를 기반으로 하는 비행 모델의 입체영상 생성 장치(100)는 크게 비행 모델 위치 데이터 변환부(110), 카메라 위치 데이터 변환부(120), 비행 모델 자세 변화부(130), 카메라 위치 계산부(140), 카메라 자세 산출부(150) 및 입체 영상 생성부(160)를 포함한다.
비행 모델 위치 데이터 변환부(110)는 동체 좌표계상의 중심점에 위치하는 비행 모델의 위치 데이터를 위경 고도 좌표계에 대한 3축 위치 데이터로 변환한다.
비행 모델 위치 데이터 변환부(110)는 비행 모델의 위치 데이터를 위경 고도 좌표계에 대한 3축 위치 데이터로 나타내면 ,
Figure pat00002
,
Figure pat00003
와 같다.
카메라 위치 데이터 변환부(120)는 동체 좌표계상에서 고정된 다수개 카메라의 초기 위치 데이터를 위경 고도 좌표계에 대한 3축 위치 데이터로 변환한다.
카메라 위치 데이터 변환부(120)는 다수개 카메라의 초기 위치 데이터를 위경 고도 좌표계에 대한 3축 위치 데이터로 나타내면
Figure pat00004
,
Figure pat00005
,
Figure pat00006
와 같다.
비행 모델 자세 변화부(130)는 위경 고도 좌표계상에서 비행 모델의 자세를 변화시킨다.
비행 모델 자세 변화부(130)는 동체 좌표계상에서 비행 모델의 중심점 위치를 위경 고도 좌표계로 변환시키고, 위경 고도 좌표계상에서 비행 모델의 자세를 요(Yaw) 방향, 피치(Pitch) 방향 및 롤(Roll) 방향의 순서대로 변화시킬 수 있다.
카메라 위치 계산부(140)는 위경 고도 좌표계상에서 변화되는 비행 모델의 자세에 따라 변하는 다수개 카메라의 위치를 계산한다.
카메라 위치 계산부(140)는 비행 모델의 변화되는 자세에 따라 다수개 카메라의 위치도 요(Yaw) 방향, 피치(Pitch) 방향 및 롤(Roll) 방향으로 회전시켜 3번 변화게 된다. 이때, 카메라의 위치를 계산하는데는 WGS84 위경 고도 좌표계상에서 두 위치사이의 거리와 방위각을 구하는데 널리 사용되는 빈센티 알고리즘과 역빈센티 알고리즘을 사용하였다. 이처럼 카메라의 최종적인 위치(
Figure pat00007
,
Figure pat00008
,
Figure pat00009
)를 계산하는 수식에 대해서는 이하에서 자세하게 설명하기로 한다.
카메라 자세 산출부(150)는 비행 모델의 중심점 위치와 변화된 다수개 카메라의 위치를 이용하여 동체 좌표계상에서 고정된 다수개 카메라가 비행 모델을 촬영하는 방위각 및 경사각을 산출한다.
카메라 자세 산출부(150)는 모델의 중심점 위치와 변환된 카메라의 위치를 빈센티 알고리즘과 삼각함수 계산공식을 적용함으로써 최종적으로 동체좌표계에 고정된 카메라가 모델을 촬영하는 방위각(
Figure pat00010
)과 경사각(
Figure pat00011
)을 구할 수 있다. 이를 계산하는 수식에 대해서는 이하에서 자세하게 설명하기로 한다.
입체 영상 생성부(160)는 동체 좌표계상에서 고정된 다수개 카메라가 촬영한 비행 모델의 중심점 영상을 이용하여 비행 모델의 입체 영상을 생성한다.
입체 영상 생성부(160)는 산출된 다수개 카메라의 방위각을 이용하여 비행 모델과 다수개 카메라 간의 각도를 조절하여 비행 모델의 입체 영상을 생성한다. 이때, 카메라 간의 각도를 조절하는 수식에 대해서는 이하에서 자세하게 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명에 따른 위경 고도 좌표계를 기반으로 하는 비행 모델의 입체영상 생성 장치에 채용되는 카메라 위치 계산부의 세부 구성을 설명하기 위한 도면이고, 도 3은 도 2의 1차 위치 계산부를 설명하기 위한 도면이고, 도 4는 도 2의 2차 위치 계산부를 설명하기 위한 도면이고, 도 5는 도 2의 3차 위치 계산부를 설명하기 위한 도면이다.
도 2를 참조하여 설명하면, 본 발명에 따른 카메라 위치 계산부(140)는 위경 고도 좌표계상에서 변화되는 비행 모델의 자세에 따라 변하는 다수개 카메라의 위치를 계산한다.
이를 위해, 카메라 위치 계산부(140)는 1차 위치 계산부(141), 2차 위치 계산부(142) 및 3차 위치 계산부(143)를 포함한다.
1차 위치 계산부(141)는 동체 좌표계에서 비행 모델의 중심점을 기준으로 요(Yaw) 방향만큼 1차 회전시켜 변화하는 다수개 카메라의 위치를 계산한다.
즉, 1차 위치 계산부(141)는 도 3에 도시된 바와 같이 비행 모델의 X-Y 평면상의 회전과 함께 카메라의 위치는 (
Figure pat00012
,
Figure pat00013
,
Figure pat00014
)로 변하게 된다. 이때 고도는 변하지 않는다.(
Figure pat00015
=
Figure pat00016
)
또한, 1차 위치 계산부(141)는 비행 모델의 중심점을 기준으로 요(Yaw) 방향만큼 1차 회전시켜 변화하는 다수개 카메라의 위치를 하기의 수식 1로 계산할 수 있다.
[수식 1]
Figure pat00017
Figure pat00018
Figure pat00019
Figure pat00020
Figure pat00021
2차 위치 계산부(142)는 1차 회전에 따라 자세가 변화된 비행 모델의 중심점을 기준으로 피치(Pitch) 방향만큼 2차 회전시켜 변화하는 다수개 카메라의 위치를 계산한다.
즉, 2차 위치 계산부(142)는 도 4에 도시된 바와 같이 비행 모델의 X-Z 평면상의 회전과 함께 카메라의 위치는 (
Figure pat00022
,
Figure pat00023
,
Figure pat00024
)으로 변한다.
또한, 2차 위치 계산부(142)는 비행 모델의 중심점을 기준으로 피치(Pitch) 방향만큼 2차 회전시켜 변화하는 다수개 카메라의 위치를 하기의 수식 2로 계산할 수 있다.
[수식 2]
Figure pat00025
Figure pat00026
Figure pat00027
Figure pat00028
Figure pat00029
3차 위치 계산부(143)는 2차 회전에 따라 자세가 변화된 비행 모델의 중심점을 기준으로 롤(Roll) 방향만큼 3차 회전시켜 변화하는 다수개 카메라의 최종 위치를 계산한다.
즉, 3차 위치 계산부(143)는 도 5에 도시된 바와 같이 비행 모델의 Y-Z 평면상의 회전과 함께 최종적인 카메라의 위치(
Figure pat00030
,
Figure pat00031
,
Figure pat00032
)를 구하게 된다.
또한, 3차 위치 계산부(143)는 비행 모델의 중심점을 기준으로 롤(Roll) 방향만큼 3차 회전시켜 변화하는 다수개 카메라의 위치를 하기의 수식 3으로 계산할 수 있다.
[수식 3]
Figure pat00033
Figure pat00034
Figure pat00035
Figure pat00036
Figure pat00037
Figure pat00038
Figure pat00039
Figure pat00040
상기와 같이, 비행 모델의 중심점 위치(
Figure pat00041
,
Figure pat00042
,
Figure pat00043
)와 변환된 카메라의 위치(
Figure pat00044
,
Figure pat00045
,
Figure pat00046
)를 빈센티 알고리즘과 삼각함수 계산공식을 적용함으로써 최종적으로 동체좌표계에 고정된 카메라가 비행 모델을 촬영하는 방위각(
Figure pat00047
)과 경사각(
Figure pat00048
)을 구할 수 있으며 이는 수식 4와 같다.
[수식 4]
Figure pat00049
Figure pat00050
Figure pat00051
그리고 동체 좌표계상의 특정 위치에 고정된 두 대의 카메라가 모델의 중심을 촬영하도록 설정한 다음 생성된 두 개의 영상을 이용하면 입체 영상을 생성할 수 있다. 이는 앞에서 언급한 계산 공식에서 카메라의 방위각 (
Figure pat00052
)에 버전스 각(
Figure pat00053
)에 해당하는 각을 더한 방위각(
Figure pat00054
)과 뺀 방위각(
Figure pat00055
)을 두 개의 카메라에 각각 적용함으로써 가능해진다.
도 6은 본 발명에 따른 위경 고도 좌표계를 기반으로 하는 비행 모델의 입체영상 생성 방법의 순서를 설명하기 위한 도면이고, 도 7 및 도 8은 본 발명에 따른 위경 고도 좌표계를 기반으로 하는 비행 모델의 입체영상 생성 장치 및 그 방법에 의한 입체 영상 생성 결과 및 가시화 결과를 나타내는 도면이다.
도 6을 참조하여 설명하면, 본 발명에 따른 위경 고도 좌표계를 기반으로 하는 비행 모델의 입체영상 생성 방법은 앞서 설명한 위경 고도 좌표계를 기반으로 하는 비행 모델의 입체영상 생성 장치를 이용하는 것으로, 이하 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
먼저, 동체 좌표계상의 중심점에 위치하는 비행 모델의 위치 데이터를 위경 고도 좌표계에 대한 3축 위치 데이터로 변환한다(S100).
다음, 동체 좌표계상에서 고정된 다수개 카메라의 초기 위치 데이터를 위경 고도 좌표계에 대한 3축 위치 데이터로 변환한다(S200).
다음, 위경 고도 좌표계상에서 비행 모델의 자세를 변화시킨다(S300).
S300 단계는 동체 좌표계상에서 비행 모델의 중심점 위치를 위경 고도 좌표계로 변환시키고, 위경 고도 좌표계상에서 비행 모델의 자세를 요(Yaw) 방향, 피치(Pitch) 방향 및 롤(Roll) 방향의 순서대로 변화시킬 수 있다.
다음, 위경 고도 좌표계상에서 변화되는 비행 모델의 자세에 따라 변하는 다수개 카메라의 위치를 계산한다(S400).
S400 단계는 비행 모델의 변화되는 자세에 따라 다수개 카메라의 위치도 요(Yaw) 방향, 피치(Pitch) 방향 및 롤(Roll) 방향으로 회전시켜 3번 변화게 된다. 보다 자세하게 먼저, 동체 좌표계에서 비행 모델의 중심점을 기준으로 요(Yaw) 방향만큼 1차 회전시켜 변화하는 다수개 카메라의 위치를 계산하고, 1차 회전에 따라 자세가 변화된 비행 모델의 중심점을 기준으로 피치(Pitch) 방향만큼 2차 회전시켜 변화하는 다수개 카메라의 위치를 계산하고, 2차 회전에 따라 자세가 변화된 비행 모델의 중심점을 기준으로 롤(Roll) 방향만큼 3차 회전시켜 변화하는 다수개 카메라의 최종 위치를 계산한다.
다음, 비행 모델의 중심점 위치와 변화된 다수개 카메라의 위치를 이용하여 동체 좌표계상에서 고정된 다수개 카메라가 비행 모델을 촬영하는 방위각 및 경사각을 산출한다(S500).
다음, 동체 좌표계상에서 고정된 다수개 카메라가 촬영한 비행 모델의 중심점 영상을 이용하여 비행 모델의 입체 영상을 생성한다(S600).
S600 단계는 산출된 다수개 카메라의 방위각을 이용하여 비행 모델과 다수개 카메라간의 각도를 조절하여 도 7에 도시된 바와 같은 비행 모델의 입체 영상을 생성하고 도 8에 도시된 바와 같이 비행 모델의 주변 환경이 반영된 비행 모델의 입체 영상이 가시화한다.
이처럼, 본 발명에 따른 위경 고도 좌표계를 기반으로 하는 비행 모델의 입체영상 생성 장치 및 그 방법은 비행 모델의 중심점 위치와 변화된 다수개 카메라의 위치를 이용하여 동체 좌표계상에서 고정된 다수개 카메라가 비행 모델을 촬영하는 방위각 및 경사각을 산출하고, 동체 좌표계상에서 고정된 다수개 카메라가 촬영한 비행 모델의 중심점 영상을 이용하여 비행 모델의 입체 영상을 생성함으로써, 보다 다양한 입체감을 느낄 수 있는 입체 영상을 토대로 무유도 또는 유도탄의 사실적인 표현이 가능하다.
이상 본 명세서에서 설명한 기능적 동작과 본 주제에 관한 실시형태들은 본 명세서에서 개시한 구조들 및 그들의 구조적인 등가물을 포함하여 디지털 전자 회로나 컴퓨터 소프트웨어, 펌웨어 또는 하드웨어에서 혹은 이들 중 하나 이상이 조합에서 구현 가능하다.
본 명세서에서 기술하는 주제의 실시형태는 하나 이상이 컴퓨터 프로그램 제품, 다시 말해 정보 처리 장치에 의한 실행을 위하여 혹은 그 동작을 운용하기 위하여 유형의 프로그램 매체상에 인코딩되는 컴퓨터 프로그램 명령에 관한 하나 이상이 모듈로서 구현될 수 있다. 유형의 프로그램 매체는 전파형 신호이거나 컴퓨터로 판독 가능한 매체일 수 있다. 전파형 신호는 컴퓨터에 의한 실행을 위하여 적절한 수신기 장치로 전송하기 위한 정보를 인코딩하기 위하여 생성되는 예컨대 기계가 생성한 전기적, 광학적 혹은 전자기 신호와 같은 인공적으로 생성된 신호이다. 컴퓨터로 판독 가능한 매체는 기계로 판독 가능한 저장장치, 기계로 판독 가능한 저장 기판, 메모리 장치, 기계로 판독 가능한 전파형 신호에 영향을 미치는 물질의 조합 혹은 이들 중 하나 이상이 조합일 수 있다.
컴퓨터 프로그램(프로그램, 소프트웨어, 소프트웨어 어플리케이션, 스크립트 혹은 코드로도 알려져 있음)은 컴파일되거나 해석된 언어나 선험적 혹은 절차적 언어를 포함하는 프로그래밍 언어의 어떠한 형태로도 작성될 수 있으며, 독립형 프로그램이나 모듈, 컴포넌트, 서브루틴 혹은 컴퓨터 환경에서 사용하기에 적합한 다른 유닛을 포함하여 어떠한 형태로도 전개될 수 있다.
컴퓨터 프로그램은 파일 장치의 파일에 반드시 대응하는 것은 아니다. 프로그램은 요청된 프로그램에 제공되는 단일 파일 내에, 혹은 다중의 상호 작용하는 파일(예컨대, 하나 이상이 모듈, 하위 프로그램 혹은 코드의 일부를 저장하는 파일) 내에, 혹은 다른 프로그램이나 정보를 보유하는 파일의 일부(예컨대, 마크업 언어 문서 내에 저장되는 하나 이상이 스크립트) 내에 저장될 수 있다.
컴퓨터 프로그램은 하나의 사이트에 위치하거나 복수의 사이트에 걸쳐서 분산되어 통신 네트워크에 의해 상호 접속된 다중 컴퓨터나 하나의 컴퓨터상에서 실행되도록 전개될 수 있다.
부가적으로, 본 특허문헌에서 기술하는 논리 흐름과 구조적인 블록도는 개시된 구조적인 수단의 지원을 받는 대응하는 기능과 단계의 지원을 받는 대응하는 행위 및/또는 특정한 방법을 기술하는 것으로, 대응하는 소프트웨어 구조와 알고리즘과 그 등가물을 구축하는 데에도 사용 가능하다.
본 명세서에서 기술하는 프로세스와 논리 흐름은 입력 정보 상에서 동작하고 출력을 생성함으로써 기능을 수행하기 위하여 하나 이상이 컴퓨터 프로그램을 실행하는 하나 이상이 프로그래머블 프로세서에 의하여 수행 가능하다.
컴퓨터 프로그램의 실행에 적합한 프로세서는, 예컨대 범용 및 특수 목적의 마이크로프로세서 양자 및 어떤 종류의 디지털 컴퓨터의 어떠한 하나 이상이 프로세서라도 포함한다. 일반적으로, 프로세서는 읽기 전용 메모리나 랜덤 액세스 메모리 혹은 양자로부터 명령어와 정보를 수신할 것이다.
컴퓨터의 핵심적인 요소는 명령어와 정보를 저장하기 위한 하나 이상이 메모리 장치 및 명령을 수행하기 위한 프로세서이다. 또한, 컴퓨터는 일반적으로 예컨대 자기, 자기광학 디스크나 광학 디스크와 같은 정보를 저장하기 위한 하나 이상이 대량 저장 장치로부터 정보를 수신하거나 그것으로 정보를 전송하거나 혹은 그러한 동작 둘 다를 수행하기 위하여 동작가능 하도록 결합되거나 이를 포함할 것이다. 그러나, 컴퓨터는 그러한 장치를 가질 필요가 없다.
본 기술한 설명은 본 발명의 최상의 모드를 제시하고 있으며, 본 발명을 설명하기 위하여, 그리고 당업자가 본 발명을 제작 및 이용할 수 있도록 하기 위한 예를 제공하고 있다. 이렇게 작성된 명세서는 그 제시된 구체적인 용어에 본 발명을 제한하는 것이 아니다.
따라서, 상술한 예를 참조하여 본 발명을 상세하게 설명하였지만, 당업자라면 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서도 본 예들에 대한 개조, 변경 및 변형을 가할 수 있다. 요컨대 본 발명이 의도하는 효과를 달성하기 위해 도면에 도시된 모든 기능 블록을 별도로 포함하거나 도면에 도시된 모든 순서를 도시된 순서 그대로 따라야만 하는 것은 아니며, 그렇지 않더라도 얼마든지 청구항에 기재된 본 발명의 기술적 범위에 속할 수 있음에 주의한다.
100 : 위경 고도 좌표계를 기반으로 하는 비행 모델의 입체영상 생성 장치
110 : 비행 모델 위치 데이터 변환부
120 : 카메라 위치 데이터 변환부
130 : 비행 모델 자세 변화부
140 : 카메라 위치 계산부
150 : 카메라 자세 산출부
160 : 입체 영상 생성부

Claims (14)

  1. 동체 좌표계상의 중심점에 위치하는 비행 모델의 위치 데이터를 위경 고도 좌표계에 대한 3축 위치 데이터로 변환하는 비행 모델 위치 데이터 변환부;
    동체 좌표계상에서 고정된 다수개 카메라의 초기 위치 데이터를 위경 고도 좌표계에 대한 3축 위치 데이터로 변환하는 카메라 위치 데이터 변환부;
    위경 고도 좌표계상에서 비행 모델의 자세를 변화시키는 비행 모델 자세 변화부; 및
    위경 고도 좌표계상에서 변화되는 비행 모델의 자세에 따라 변하는 다수개 카메라의 위치를 계산하는 카메라 위치 계산부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 위경 고도 좌표계를 기반으로 하는 비행 모델의 입체영상 생성 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 비행 모델 자세 변화부는 동체 좌표계상에서 비행 모델의 중심점 위치를 위경 고도 좌표계로 변환시키고, 위경 고도 좌표계상에서 비행 모델의 자세를 요(Yaw) 방향, 피치(Pitch) 방향 및 롤(Roll) 방향의 순서대로 변화시키는 것을 특징으로 하는 위경 고도 좌표계를 기반으로 하는 비행 모델의 입체영상 생성 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 카메라 위치 계산부는 비행 모델의 변화되는 자세에 따라 다수개 카메라의 위치도 요(Yaw) 방향, 피치(Pitch) 방향 및 롤(Roll) 방향으로 회전시켜 변화시키는 것을 특징으로 하는 위경 고도 좌표계를 기반으로 하는 비행 모델의 입체영상 생성 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 카메라 위치 계산부는,
    동체 좌표계에서 비행 모델의 중심점을 기준으로 요(Yaw) 방향만큼 1차 회전시켜 변화하는 다수개 카메라의 위치를 계산하는 1차 위치 계산부;
    1차 회전에 따라 자세가 변화된 비행 모델의 중심점을 기준으로 피치(Pitch) 방향만큼 2차 회전시켜 변화하는 다수개 카메라의 위치를 계산하는 2차 위치 계산부; 및
    2차 회전에 따라 자세가 변화된 비행 모델의 중심점을 기준으로 롤(Roll) 방향만큼 3차 회전시켜 변화하는 다수개 카메라의 최종 위치를 계산하는 3차 위치 계산부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 위경 고도 좌표계를 기반으로 하는 비행 모델의 입체영상 생성 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    비행 모델의 중심점 위치와 변화된 다수개 카메라의 위치를 이용하여 동체 좌표계상에서 고정된 다수개 카메라가 비행 모델을 촬영하는 방위각 및 경사각을 산출하는 카메라 자세 산출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 위경 고도 좌표계를 기반으로 하는 비행 모델의 입체영상 생성 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    동체 좌표계상에서 고정된 다수개 카메라가 촬영한 비행 모델의 중심점 영상을 이용하여 비행 모델의 입체 영상을 생성하는 입체 영상 생성부를 포함하는 것을 특징으로 하는 위경 고도 좌표계를 기반으로 하는 비행 모델의 입체영상 생성 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 입체 영상 생성부는 산출된 다수개 카메라의 방위각을 이용하여 비행 모델과 다수개 카메라간의 각도를 조절하여 비행 모델의 입체 영상을 생성하는 것을 특징으로 하는 위경 고도 좌표계를 기반으로 하는 비행 모델의 입체영상 생성 장치.
  8. 비행 모델 위치 데이터 변환부에 의해, 동체 좌표계상의 중심점에 위치하는 비행 모델의 위치 데이터를 위경 고도 좌표계에 대한 3축 위치 데이터로 변환하는 단계;
    카메라 위치 데이터 변환부에 의해, 동체 좌표계상에서 고정된 다수개 카메라의 초기 위치 데이터를 위경 고도 좌표계에 대한 3축 위치 데이터로 변환하는 단계;
    비행 모델 자세 변화부에 의해, 위경 고도 좌표계상에서 비행 모델의 자세를 변화시키는 단계; 및
    카메라 위치 계산부에 의해, 위경 고도 좌표계상에서 변화되는 비행 모델의 자세에 따라 변하는 다수개 카메라의 위치를 계산하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 위경 고도 좌표계를 기반으로 하는 비행 모델의 입체영상 생성 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 위경 고도 좌표계상에서 비행 모델의 자세를 변화시키는 단계는,
    동체 좌표계상에서 비행 모델의 중심점 위치를 위경 고도 좌표계로 변환시키고, 위경 고도 좌표계상에서 비행 모델의 자세를 요(Yaw) 방향, 피치(Pitch) 방향 및 롤(Roll) 방향의 순서대로 변화시키는 것을 특징으로 하는 위경 고도 좌표계를 기반으로 하는 비행 모델의 입체영상 생성 방법.
  10. 제8항에 있어서,
    위경 고도 좌표계상에서 변화되는 비행 모델의 자세에 따라 변하는 다수개 카메라의 위치를 계산하는 단계는,
    비행 모델의 변화되는 자세에 따라 다수개 카메라의 위치도 요(Yaw) 방향, 피치(Pitch) 방향 및 롤(Roll) 방향으로 회전시켜 변화시키는 것을 특징으로 하는 위경 고도 좌표계를 기반으로 하는 비행 모델의 입체영상 생성 방법.
  11. 제8항에 있어서,
    위경 고도 좌표계상에서 변화되는 비행 모델의 자세에 따라 변하는 다수개 카메라의 위치를 계산하는 단계는,
    동체 좌표계에서 비행 모델의 중심점을 기준으로 요(Yaw) 방향만큼 1차 회전시켜 변화하는 다수개 카메라의 위치를 계산하는 단계;
    1차 회전에 따라 자세가 변화된 비행 모델의 중심점을 기준으로 피치(Pitch) 방향만큼 2차 회전시켜 변화하는 다수개 카메라의 위치를 계산하는 단계; 및
    2차 회전에 따라 자세가 변화된 비행 모델의 중심점을 기준으로 롤(Roll) 방향만큼 3차 회전시켜 변화하는 다수개 카메라의 최종 위치를 계산하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 위경 고도 좌표계를 기반으로 하는 비행 모델의 입체영상 생성 방법.
  12. 제8항에 있어서,
    위경 고도 좌표계상에서 변화되는 비행 모델의 자세에 따라 변하는 다수개 카메라의 위치를 계산하는 단계 이후에,
    비행 모델의 중심점 위치와 변화된 다수개 카메라의 위치를 이용하여 동체 좌표계상에서 고정된 다수개 카메라가 비행 모델을 촬영하는 방위각 및 경사각을 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 위경 고도 좌표계를 기반으로 하는 비행 모델의 입체영상 생성 방법.
  13. 제8항에 있어서,
    비행 모델의 중심점 위치와 변화된 다수개 카메라의 위치를 이용하여 동체 좌표계상에서 고정된 다수개 카메라가 비행 모델을 촬영하는 방위각 및 경사각을 산출하는 단계 이후에,
    동체 좌표계상에서 고정된 다수개 카메라가 촬영한 비행 모델의 중심점 영상을 이용하여 비행 모델의 입체 영상을 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 위경 고도 좌표계를 기반으로 하는 비행 모델의 입체영상 생성 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    동체 좌표계상에서 고정된 다수개 카메라가 촬영한 비행 모델의 중심점 영상을 이용하여 비행 모델의 입체 영상을 생성하는 단계는,
    산출된 다수개 카메라의 방위각을 이용하여 비행 모델과 다수개 카메라간의 각도를 조절하여 비행 모델의 입체 영상을 생성하는 것을 특징으로 하는 위경 고도 좌표계를 기반으로 하는 비행 모델의 입체영상 생성 방법.
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