KR20190136363A - 원격탐사 성과물과 클라우드 기반 플랫폼과의 연계 시스템 - Google Patents

Abstract

원격탐사 성과물과 클라우드 기반 플랫폼과의 연계 시스템에 관한 것으로, 원격탐사 성과물을 수집한 클라우드 기반 플랫폼으로부터 생성된 멀티 영상에 기초한 3차원 클라우드 포인트를 생성하는 데이터 처리 시스템, 및 상기 데이터 처리 시스템으로부터 제공되는 영상을 홀로그래피 기법으로 실시간 출력하는 디스플레이 장치를 포함하고, 상기 디스플레이 장치는 휴대용 단말기나 서버를 통해 제공되는 원격탐사 성과물과 클라우드 기반 플랫폼과의 연계 시스템으로서, 지형에 관한 3차원 스캔 및 촬영에 기초한 빅데이터의 수집과 더불어, 지형에 관한 영상에 선명함을 제공하여 영상의 품질 향상뿐 아니라, 지형의 용이한 모니터링 및 분석도 제공할 수 있다.

Description

원격탐사 성과물과 클라우드 기반 플랫폼과의 연계 시스템{The Connection System for Remote Sensing data and Cloud-Based Platform}

본 발명은 원격탐사 성과물과 클라우드 기반 플랫폼과의 연계 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 지형으로부터 수집된 원격탐사 성과물에 기초한 빅데이터를 3차원 공간 및 선명한 영상으로 연계 제공하여 지형의 용이한 분석을 가능하도록 한 원격탐사 성과물과 클라우드 기반 플랫폼과의 연계 시스템에 대한 것이다.

지형에 관한 원격탐사 성과물로서 3차원 공간 영상물을 기반으로 지형에 관한 모니터링 및 관리가 이루어지고 있으며, 그 지형에 관한 기상 관측 예상이나 그 지형에서 재배되는 작물의 작황량을 예측하는 것도 가능해지고 있는 추세다.

이러한 지형에 관한 원격탐사 성과물의 모니터링 및 관리를 위해서는 보편적으로 무인비행기나 드론과 같은 원격 비행체와 함께 원격 비행체에 설치된 카메라, 및 상기 카메라로부터 전송된 영상을 모니터링할 수 있는 컴퓨터의 기술적인 구성들이 수반되고 있다.

하지만, 상기와 같은 일반화된 기술적인 구성은 드론에 설치된 카메라로부터 전송되는 영상을 컴퓨터의 모니터 화면을 통해 확인 가능하나, 영상의 화질이 선명하지 못하여 실질적인 지형에 관한 분석을 수행할 수 없는 상황에 처해 있다.

더욱이, 드론에 설치된 카메라로부터 전송된 원초적인 영상에만 기초하여 모니터링되는 관계로, 영상이 가공 및 재가공을 거쳐 유익한 정보로 활용될 수 있는 빅데이터 수준에도 이르지 못하고 있다.

즉, 지형에 관한 원격탐사 성과물의 획득을 위한 탐사수단이나 상기 탐사수단에서 더 확장되어 원격탐사 성과물을 가공하기 위한 빅데이터의 수집에 요구되는 수단의 착안에만 머무르고 있을 뿐, 이들 수단들과 연계되어 지형에 관한 영상을 정밀하게 분석할 수 있는 기술적인 수준은 미비한 실정에 있다.

한편, 지형에 관한 원격탐사 성과물을 구현하기 위한 탐사수단이나 원격탐사 성과물의 일례로 3차원 공간 획득을 통한 지형의 관리 및 모니터링 기술은 하기의 선행기술문헌에 개시된 특허문헌들을 참고할 수 있다.

특허문헌 001 : 등록특허 제10-1767742호(등록일자 2017. 08. 07일) 특허문헌 002 : 등록특허 제10-1754599호(등록일자 2017. 06. 30일)

전술된 문제점들을 해소하기 위한 본 발명은 본원은 지형에 관한 원격탐사 성과물과 함께 이러한 원격탐사 성과물을 기초로 빅데이터의 활용을 넘어 지형에 관한 영상을 선명한 영상으로 출력하여 지형의 정밀한 모니터링 및 분석을 연계하여 제공할 수 있는 원격탐사 성과물과 클라우드 기반 플랫폼과의 연계 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

전술된 목적들을 달성하기 위한 본 발명은, 원격탐사 성과물을 수집한 클라우드 기반 플랫폼으로부터 생성된 멀티 영상에 기초한 3차원 클라우드 포인트를 생성하는 데이터 처리 시스템, 및 상기 데이터 처리 시스템으로부터 제공되는 영상을 홀로그래피 기법으로 실시간 출력하는 디스플레이 장치를 포함하고, 상기 디스플레이 장치는 휴대용 단말기나 서버를 통해 제공되는 원격탐사 성과물과 클라우드 기반 플랫폼과의 연계 시스템에 일 특징이 있다.

상기 휴대용 단말기는 스마트폰, 블랙박스, 액션 캠 중 적어도 어느 하나를 포함하는 원격탐사 성과물과 클라우드 기반 플랫폼과의 연계 시스템에 일 특징이 있다.

상기 데이터 처리 시스템은, 상기 멀티 영상에 대한 픽셀좌표와 입력된 실제 3차원 좌표를 매칭하는 좌표 매칭부, 상기 멀티 영상에 대한 픽셀좌표를 실제 지상좌표로 변환하는 실제 지상좌표 변환부, 및 상기 3차원 클라우드 포인트를 생성하고, 상기 3차원 클라우드 포인트에 기초한 3차원 맵을 형성하는 맵핑부를 포함하되, 상기 멀티 영상은 분석 가능한 선명한 영상을 얻기 위해 홀로그래피의 방식을 이용하여 처리되는 원격탐사 성과물과 클라우드 기반 플랫폼과의 연계 시스템에 일 특징이 있다.

상기 홀로그래피 방식은 레이저광원을 이용한 빔스플리터, 미러, 홀로그램 감광재료, 및 렌즈의 유기적인 구성을 통한 물체광 및 참조광의 이용으로 구현되는 원격탐사 성과물과 클라우드 기반 플랫폼과의 연계 시스템에 일 특징이 있다.

상기 원격탐사 성과물은, 지형의 위 상공을 비행하는 드론, 및 상기 드론의 본체에 설치되어 지형 정보를 스캔하며 촬영하는 촬상수단을 포함하고, 상기 촬상수단은 지형을 3차원으로 촬영하기 위한 3d 스캐너, 지형을 동영상으로 촬영하는 적외선 카메라, 및 상기 3d 스캐너가 촬영한 3차원 지형 정보 및 상기 적외선 카메라로부터 촬영한 지형 동영상 정보를 실시간으로 저장하는 MCU를 더 포함하여 구성되는 원격탐사 성과물과 클라우드 기반 플랫폼과의 연계 시스템에 일 특징이 있다.

상기 3d 스캐너는 자체에 설치된 3차원 변환프로그램을 통한 메쉬 데이터 형식으로 3차원 지형을 생성하게 되는 원격탐사 성과물과 클라우드 기반 플랫폼과의 연계 시스템에 일 특징이 있다.

상기 클라우드 기반 플랫폼은, 클라우드 접속 프로그램을 통해 클라우드 네트워크와 연결되고, 상기 MCU로부터 제공된 상기 3차원 지형 정보 및 상기 지형 동영상 정보를 합성하여 멀티 영상으로 저장하는 멀티저장서버, 상기 클라우드 접속 프로그램을 통해 클라우드 네트워크와 연결되고, 상기 멀티저장서버를 통해 제공된 멀티 영상의 실측정보를 연산하여 시뮬레이션 데이터로 생성하는 슈퍼컴퓨팅 플랫폼을 포함하며, 상기 슈퍼컴퓨팅 플랫폼은 GPU(Graphics Processing Unit) 기반 그래픽 카드가 탑재되어 있는 원격탐사 성과물과 클라우드 기반 플랫폼과의 연계 시스템에 일 특징이 있다.

상기 멀티 영상은 상기 멀티저장서버에 설치된 3D 모델링 프로그램 및 슬라이스 프로그램을 통해 구현되는 원격탐사 성과물과 클라우드 기반 플랫폼과의 연계 시스템에 일 특징이 있다.

상기 슬라이스 프로그램은 3D 모델링 프로그램에 의해 얻어진 3차원 지형 정보에 지형 동영상을 합성하는 방식으로 멀티 영상을 출력하는 원격탐사 성과물과 클라우드 기반 플랫폼과의 연계 시스템에 일 특징이 있다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 의하면, 지형으로부터 수집된 멀티 영상에 기초한 3차원 공간 정보를 구축할 뿐 아니라, 선명한 영상을 제공할 수 있는 관계로, 지형을 용이하게 분석할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 드론 및 측정수단을 통해 지형에 관한 원격탐사 성과물이 생성되고, 클라우드 기반 플랫폼을 거쳐 방대한 빅데이터로 가공되며, 데이터 처리 시스템 및 디스플레이 장치를 통해 지형에 관한 방대한 빅데이터를 종합적으로 정리할 수 있는 관계로, 빅데이터를 효율적으로 이용할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 원격탐사 성과물과 클라우드 기반 플랫폼과의 연계 시스템에 관한 구성을 블록으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 원격탐사 성과물을 얻기 위한 구성을 블록으로 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 데이터 처리 시스템에 관한 구성을 블록으로 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 3d 스캐너로부터 클라우드 기반 플랫폼에 이르기까지의 3차원 지형 영상에 관한 처리 과정을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 멀티 영상이 홀로그래피에 의해 처리되는 과정을 도시한 도면이다.

하기에서 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시 예를 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 생략하였다.

본 발명의 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다.

본 발명의 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

본 발명에 따른 원격탐사 성과물과 클라우드 기반 플랫폼의 연계 시스템에 있어, 일 실시 예로서 도 1에 도시된 바와 같이 원격탐사 성과물(100)은 드론(110) 및 촬상수단(120)의 구성을 통해 구현될 수 있고, 클라우드 기반 플랫폼(200)은 상기 원격탐사 성과물(100)을 기반으로 멀티저장서버(210) 및 슈퍼컴퓨팅 플랫폼(220)의 구성을 통해 예컨대 멀티 영상과 같은 방대한 빅데이터를 수집 가공할 수 있으며, 방대한 상기 빅데이터는 데이터 처리 시스템(300) 및 디스플레이 장치(310)를 통해 3차원 좌표 매칭에서부터 실제 지상좌표 변환을 거쳐 3차원 맵을 형성하는 과정과 더불어 홀로그래피 방식에 의한 선명한 영상으로 연계 처리될 수 있다.

상기 원격탐사 성과물(100)은 예컨대 작물이 재배되는 재배지 지형에 관한 원격탐사 정보일 수 있으나, 이에 국한되지 않으며, 다양한 지형의 탐사를 통한 지형 정보를 총 망라할 수 있으며, 원격탐사 성과물(100)은 예를 들어 특정 지형에 관한 원격탐사에 있어 도면 2와 같이 그 특정 지형의 상공을 비행하는 드론(110)에 의해 가능하며, 상기 드론(110)의 본체에 설치된 촬상수단(120)을 통해 촬상된 지형의 촬상정보가 원격탐사 성과물(100)에 해당될 수 있다.

상기 촬상수단(120)은 도면 2에 도시된 바와 같이 3d 스캐너(130), 적외선 카메라(140), 및 MCU(150)를 포함하는 구성으로 이루어질 수 있다.

상기 3d 스캐너(130)는 지형을 3차원으로 스캔하기 위한 장비로서 레이저나 백색광을 스캔 대상물(지형)에 투사하여 대상물(지형)의 형상정보를 취득, 디지털 정보로 전환하는 모든 과정을 통칭하는 의미로 사용될 수 있다.

3차원 스캐닝 기술을 이용하면 초소형 대상물을 비롯해 항공기, 선박 심지어는 빌딩이나 다리 혹은 지형 같은 초대형 대상물의 형상정보를 손쉽게 취득할 수 있는 이점이 있으며, 대상물의 형상 데이터와 컬러 데이터를 동시 획득할 수 있는 이점도 있다.

상기 적외선 카메라(140)는 지형에 관한 영상을 촬영하는 장비로 야간 촬영도 가능한바, 지형의 동영상 정보 획득에 목적이 있다.

상기 MCU(150)는 Micro Controller Unit의 약어로 비메모리성 반도체로서 상기 3d 스캐너(130)로부터 획득된 지형의 3차원 스캔 데이터와 상기 적외선 카메라(140)로부터 획득된 지형의 동영상 데이터를 저장하면서도 후술될 클라우드 기반 플랫폼(200)의 멀티저장서버(210)에 상기 지형의 3차원 스캔 데이터 및 상기 지형의 동영상 데이터를 전송하여 제공할 수 있다.

한편, 클라우드 기반 플랫폼(200)은 도면 1과 같이 멀티저장서버(210) 및 슈퍼컴퓨팅 플랫폼(220)을 포함하는 구성으로 이루어질 수 있는바, 상기 멀티저장서버(210)는 클라우드 접속 프로그램을 통해 클라우드 네트워크와 연결되고, 상기 MCU(150)로부터 제공된 상기 지형의 3차원 스캔 데이터 및 상기 지형의 동영상 데이터를 합본하여 멀티 영상으로 저장할 수 있다.

상기 슈퍼컴퓨팅 플랫폼(220)은 클라우드 접속 프로그램을 통해 클라우드 네트워크와 연결되고, 상기 멀티저장서버(210)를 통해 제공된 멀티 영상의 실측정보를 연산하여 시뮬레이션 데이터로 처리 생성할 수 있다.

이러한 상기 슈퍼컴퓨팅 플랫폼(220)은 데이터의 처리량이 방대한 관계로 그래픽 성능이 탁월한 GPU(Graphics Processing Unit) 기반 그래픽 카드가 탑재되어 있는 것이 바람직하다.

이처럼, 상기 클라우드 기반 플랫폼(200)은 멀티저장서버(210) 및 슈퍼컴퓨팅 플랫폼(220)을 포함하는 구성으로 이루어진 관계로, 예컨대 멀티 영상과 같은 방대한 빅데이터의 수집 가공 처리가 가능함에 따라, 지형으로부터 수집되는 방대한 빅데이터 정보의 효율적인 이용이 가능할 수 있다.

지형에 관한 멀티 영상의 처리는 가령, 예를 들어 도면 4와 같이, 상기의 3d 스캐너(130)에서부터 상기 클라우드 기반 플랫폼(200)에 이르기까지 처리되는 것으로 국한할 경우, 상기 3d 스캐너(130)의 자체에 설치된 3차원 변환 프로그램을 통하여 지형의 형상 정보가 메쉬(mesh) 데이터 형식으로 취득될 수 있으며, 이러한 메쉬 데이터는 상기 클라우드 기반 플랫폼(200)의 멀티저장서버(210)에 설치된 3D 모델링 프로그램 및 슬라이스 프로그램을 통해 멀티 영상으로 구현될 수 있는 것이다.

물론, 상기 슬라이스 프로그램은 3D 모델링 프로그램에 의해 얻어진 3차원 지형 정보에 지형 동영상을 합성하는 방식으로 멀티 영상을 출력할 수 있다.

한편, 상기의 이러한 빅데이터는 도면 3에 도시된 바와 같이 데이터 처리 시스템(300) 및 디스플레이 장치(310)에 의해 연계 처리될 수 있는데, 상기 데이터 처리 시스템(300)은 좌표 매칭부(301), 실제 지상좌표 변환부(302), 및 맵핑부(303)를 포함하는 구성으로 이루어질 수 있으며, 상기 디스플레이 장치(310)는 휴대용 단말기나 서버를 통해 제공될 수 있다.

상기 휴대용 단말기는 예컨대 스마트폰, 블랙박스, 액션 캠 중 적어도 어느 하나를 포함하는 구성으로 이루어질 수 있다. 상기 빅데이터는 포괄적인 용어로서 예컨대 멀티 영상을 포함하는 의미로도 사용될 수 있으며, 지형에 관한 기상, 파고, 풍속, 풍향과 같은 날씨 정보도 포함될 수 있다.

상기 좌표 매칭부(301)는 상기 클라우드 기반 플랫폼(200)의 멀티저장서버(210) 및 슈퍼컴퓨팅 플랫폼(220)에 의해 처리된 빅데이터의 일례로 멀티 영상에 관하여 픽셀좌표와 입력된 실제 3차원 좌표를 매칭하는 매칭 프로그램일 수 있다.

상기 실제 지상좌표 변환부(302)는 상기 좌표 매칭부(301)에 의해 처리된 멀티 영상에 관하여 픽셀좌표를 실제 지상좌표로 변환하는 변환 프로그램일 수 있다.

상기 맵핑부(303)는 상기 좌표 매칭부(301) 및 상기 실제 지상좌표 변환부(302)에 의해 3차원 좌표 매칭에서부터 실제 지상좌표 변환을 거친 멀티 영상에 관하여 3차원 맵을 형성 처리하는 맵 활성 프로그램일 수 있다.

이와 같이, 상기의 좌표 매칭부(301), 상기 실제 지상좌표 변환부(302) 및 상기 맵핑부(303)에 의해 처리된 멀티 영상은 더욱이 홀로그래피란 기법을 통한 상기의 디스플레이 장치(310)에 의해 선명한 연상으로 출력될 수 있다.

상기 디스플레이 장치(310)를 통해 멀티 영상이 선명한 연상으로 출력될 수 있음은 상기 홀로그래피 기법을 이용하기 때문이다.

홀로그래피는 도 5에 도시된 바와 같이 피사체에 대하여 레이저광원, 빔스플리터, 제1 미러(거울), 면미러(면거울)을 통한 피사체의 물체광과 함께, 상기 빔스플리터, 제2 미러(거울), 렌즈를 통한 피사체의 참조광이 반영된 홀로그래피 감광재료를 통한 광 간섭성을 이용하여 영상의 입체 정보를 기록, 재생, 창출하는 기술로서 선명한 입체 영상을 획득할 수 있으며, 이러한 선명한 입체 영상은 지형의 정보를 분석함에 용이한 효과를 기대할 수 있다.

이러한 홀로그래피는 선명한 영상을 제공할 수 있음에 따라 정밀한 분석이나 계측이 요구되는 산업분야뿐만 아니라, 정밀한 진단이 필요한 의료 분야에 이르기까지 활용될 수 있다.

드론(110) 촬상수단(120)
클라우드 기반 플랫폼(200)
멀티저장서버(210) 슈퍼컴퓨터 플랫폼(220)
데이터 처리 시스템(300) 디스플레이 장치(310)

Claims (9)

1. 원격탐사 성과물을 수집한 클라우드 기반 플랫폼으로부터 생성된 멀티 영상에 기초한 3차원 클라우드 포인트를 생성하는 데이터 처리 시스템; 및
   상기 데이터 처리 시스템으로부터 제공되는 영상을 홀로그래피 기법으로 실시간 출력하는 디스플레이 장치; 를 포함하고,
   상기 디스플레이 장치는 휴대용 단말기나 서버를 통해 제공되는 것을 특징으로 하는 원격탐사 성과물과 클라우드 기반 플랫폼과의 연계 시스템.
2. 제1항에 있어서,
   상기 휴대용 단말기는 스마트폰, 블랙박스, 액션 캠 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 원격탐사 성과물과 클라우드 기반 플랫폼과의 연계 시스템.
3. 제2항에 있어서,
   상기 데이터 처리 시스템은,
   상기 멀티 영상에 대한 픽셀좌표와 입력된 실제 3차원 좌표를 매칭하는 좌표 매칭부;
   상기 멀티 영상에 대한 픽셀좌표를 실제 지상좌표로 변환하는 실제 지상좌표 변환부; 및
   상기 3차원 클라우드 포인트를 생성하고, 상기 3차원 클라우드 포인트에 기초한 3차원 맵을 형성하는 맵핑부; 를 포함하되,
   상기 멀티 영상은 분석 가능한 선명한 영상을 얻기 위해 홀로그래피의 방식을 이용하여 처리되는 것을 특징으로 하는 원격탐사 성과물과 클라우드 기반 플랫폼과의 연계 시스템.
4. 제3항에 있어서,
   상기 홀로그래피 방식은
   레이저광원을 이용한 빔스플리터, 미러, 홀로그램 감광재료, 및 렌즈의 유기적인 구성을 통한 물체광 및 참조광의 이용으로 구현되는 것을 특징으로 하는 원격탐사 성과물과 클라우드 기반 플랫폼과의 연계 시스템.
5. 제1항에 있어서,
   상기 원격탐사 성과물은, 지형의 위 상공을 비행하는 드론; 및 상기 드론의 본체에 설치되어 지형 정보를 스캔하며 촬영하는 촬상수단; 을 포함하고,
   상기 촬상수단은 지형을 3차원으로 촬영하기 위한 3d 스캐너;
   지형을 동영상으로 촬영하는 적외선 카메라; 및
   상기 3d 스캐너가 촬영한 3차원 지형 정보 및 상기 적외선 카메라로부터 촬영한 지형 동영상 정보를 실시간으로 저장하는 MCU;
   를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 원격탐사 성과물과 클라우드 기반 플랫폼과의 연계 시스템.
6. 제5항에 있어서,
   3d 스캐너는 자체에 설치된 3차원 변환프로그램을 통한 메쉬 데이터 형식으로 3차원 지형을 생성하게 되는 것을 특징으로 하는 원격탐사 성과물과 클라우드 기반 플랫폼과의 연계 시스템.
7. 제1항에 있어서,
   상기 클라우드 기반 플랫폼은,
   클라우드 접속 프로그램을 통해 클라우드 네트워크와 연결되고, 상기 MCU로부터 제공된 상기 3차원 지형 정보 및 상기 지형 동영상 정보를 합성하여 멀티 영상으로 저장하는 멀티저장서버;
   상기 클라우드 접속 프로그램을 통해 클라우드 네트워크와 연결되고, 상기 멀티저장서버를 통해 제공된 멀티 영상의 실측정보를 연산하여 시뮬레이션 데이터로 생성하는 슈퍼컴퓨팅 플랫폼;을 포함하며,
   상기 슈퍼컴퓨터 플랫폼은 GPU(Graphics Processing Unit) 기반 그래픽 카드가 탑재되어 있는 것을 특징으로 하는 원격탐사 성과물과 클라우드 기반 플랫폼과의 연계 시스템.
8. 제7항에 있어서,
   상기 멀티 영상은 상기 멀티저장서버에 설치된 3D 모델링 프로그램 및 슬라이스 프로그램을 통해 구현되는 것을 특징으로 하는 원격탐사 성과물과 클라우드 기반 플랫폼의 연계 시스템.
9. 제8항에 있어서,
   상기 슬라이스 프로그램은 3D 모델링 프로그램에 의해 얻어진 3차원 지형 정보에 지형 동영상을 합성하는 방식으로 멀티 영상을 출력하는 것을 특징으로 하는 원격탐사 성과물과 클라우드 기반 플랫폼과의 연계 시스템.

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