KR102011765B1 - 목표물의 조준 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

목표물의 조준 방법 및 장치가 제공된다. 조준 장치가, 입력되는 영상으로부터 목표물을 탐지하고, 탐지된 목표물의 크기를 추정하며, 추정된 목표물의 크기와, 미리 설정된 실제 목표물의 크기, 그리고 영상 획득시 사용되는 광학계의 초점거리를 이용하여, 상기 목표물의 사거리를 추정한다. 그리고 상기 추정된 목표물의 사거리에 대응하여 조준 망선을 표시한다.

Description

목표물의 조준 방법 및 장치{Method and apparatus for aiming target}
본 발명은 조준 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게 말하자면, 목표물의 조준 방법 및 장치에 관한 것이다.
저격용 화기에서 발사된 탄환은 완만한 포물선을 그리며 목표물을 향해 날아간다. 따라서 저격수로부터 목표물이 떨어진 거리에 따라 조준점이 달라질 수 있기 때문에 목표물을 정확하게 타격하기 위해서는 목표물에 대한 사거리(range)에 맞는 지점을 조준해야 한다.
사거리를 가늠하여 정확하게 목표물을 조준하기 위해, 저격용 화기에 조준경이 사용된다. 조준경은 목표물을 확대하여 조준을 정확하게 할 수 있도록 하는 광학 장치이다. 이러한 조준경에는 목표물을 조준하기 위하여 망선(reticle)이 적용된다. 망선은 목표물의 중심이나 거리 등을 쉽게 찾을 수 있도록 조준경의 중심에 필요한 패턴을 주는 것을 나타낸다. 망선은 조준경을 구성하는 조준 렌즈에 음각되는 형태로 구현될 수 있다.
도 1은 망선의 종류를 나타낸 도이다.
저격용 화기의 조준경에 적용되는 망선으로 도 1과 같이, 스타디아(stadia) 망선(도 1의 (a))과 사거리별 조준 망선(도 1의 (b))가 있다. 스타디아 망선은 원근감에 의해 발생되는 사물의 크기 변화를 이용하여 목표물의 사거리를 가늠하기 위해 사용되는 것이다. 사거리별 조준 망선은 사용자가 거리에 맞는 적절한 조준점을 선택할 수 있도록 사거리에 따른 조준점을 조준경의 전시기에 모두 표시한 것이다.
기존 저격용 화기에서 조준을 하기 위해서는, 사용자가 직접 예를 들어, 스타디아 망선을 이용하여 눈대중으로 목표물의 크기를 재어 사거리를 추정하고, 추정된 사거리에 맞는 지점에 목표물을 조준해야 한다.
또한, 스테디아 망선과 조준 망선은 조준경의 화면상에 표시되어야 하는데, 여기서 두 망선은 화면에서 적지 않은 비중을 차지하기 때문에 사용자의 시인성을 저하시킬 수 있다.
또한, 사거리 추정을 위해 사용자는 조준 장치를 움직여서 스테디아 망선이 표시된 부분에 목표물을 위치시키도록 조작해야 하며, 사거리 추정을 마친 뒤에는 목표물을 조준 망선에 위치시키기 위해 조준 장치를 다시 한 번 움직여야 한다. 이는 조준 용이성 저하뿐만 아니라 조준 장치의 움직임으로 인해 적에게 노출되는 위험을 초래할 수 있다.
기존 방법은 사거리 추정 후 목표물을 조준해야 하기 때문에 목표물 출현 시 신속한 대응이 어려울 수 있으며, 사람의 눈으로 직접 사거리를 판단해야 하므로 부정확할 수 있다. 또한, 기존 방법은 숙련도가 높은 특수 병사만 다룰 수 있기 때문에, 다양한 병사들이 조준 방법을 습득하기가 어려운 단점이 있다.
관련 선행 기술로는 대한민국 특허출원 공개번호 제2017-0115189호에 개시된 "화기의 간접 조준 방법 및 시스템" 등이 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 탐지추적에 기반한 목표물의 추정된 거리를 토대로 조준 망선을 제공하는 조준 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 특징에 따른 조준 방법은, 목표물을 조준하는 방법으로서, 조준 장치가, 입력되는 영상으로부터 목표물을 탐지하는 단계; 상기 조준 장치가, 상기 탐지된 목표물의 크기를 추정하는 단계; 상기 조준 장치가, 상기 추정된 목표물의 크기와, 미리 설정된 실제 목표물의 크기, 그리고 영상 획득시 사용되는 광학계의 초점거리를 이용하여, 상기 목표물의 사거리를 추정하는 단계; 및 상기 추정된 목표물의 사거리에 대응하여 조준 망선을 표시하는 단계를 포함한다.
상기 목표물을 탐지하는 단계는, 상기 영상이 열 영상인 경우, 상기 열 영상의 화소별 온도 데이터를 이용하여 설정 온도 이상의 화소들을 추출하여 목표물을 탐지하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 설정 온도 이상의 화소들을 추출하여 목표물을 탐지하는 단계는, 상기 설정 온도 이상의 화소들을 추출하여 목표물 후보군을 추출하는 단계; 및 상기 추출된 목표물 후보군으로부터 미리 설정된 외형 정보에 대응하는 목표물 후보를 목표물로서 탐지하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 목표물을 탐지하는 단계는, 상기 영상에서 미리 설정된 관심 영역내에서 목표물을 탐지할 수 있다.
한편, 상기 목표물의 크기를 추정하는 단계는, 상기 영상으로부터 상기 탐지된 목표물의 크기를 계산하여 상기 목표물의 크기를 추정할 수 있다.
이 경우, 상기 목표물의 크기를 추정하는 단계는, 상기 영상의 프레임별로 상기 탐지된 목표물의 크기를 계산하는 단계; 및 상기 프레임별로 계산된 상기 목표물의 크기들의 평균값을 구하고, 상기 평균값을 상기 목표물의 크기로 추정하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 목표물의 사거리를 추정하는 단계는,
Figure 112018066941470-pat00001
의 조건을 토대로 상기 목표물의 사거리를 추정할 수 있으며, 상기 Z는 상기 목표물의 사거리를 나타내고, 상기 x는 상기 추정된 목표물의 크기를 나타내며, 상기 X는 상기 미리 설정된 실제 목표물의 크기를 나타내고, f는 상기 초점 거리를 나타낼 수 있다.
한편, 상기 조준 망선을 표시하는 단계는 상기 조준 망선에 대하여 상기 추정된 목표물의 사거리의 추정치를 추가적으로 표시할 수 있다.
상기 조준 방법은, 상기 조준 망선을 표시하는 단계 이후에, 상기 목표물이 상기 조준 망선에 인접하는 경우, 알림 동작을 수행하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 조준 방법은, 상기 조준 망선을 표시하는 단계 이후에, 상기 목표물에 대하여 자동으로 화기의 발사 동작을 수행하도록 상기 화기에 격발 신호를 제공하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 특징에 따른 조준 장치는, 목표물을 조준하는 장치로서, 영상을 입력받도록 구성된 입출력부; 및 상기 입출력부와 연결되고, 상기 입력되는 영상을 토대로 조준 처리를 수행하도록 구성된 프로세서를 포함하며, 상기 프로세서는 상기 입력되는 영상으로부터 목표물을 탐지하고, 상기 탐지된 목표물의 크기를 추정하며, 상기 추정된 목표물의 크기와, 미리 설정된 실제 목표물의 크기, 그리고 영상 획득시 사용되는 광학계의 초점거리를 이용하여, 상기 목표물의 사거리를 추정하고, 상기 추정된 목표물의 사거리에 대응하여 조준 망선을 상기 입출력부를 통하여 표시하도록 구성된다.
상기 영상은 열 영상이며, 상기 프로세서는 상기 열 영상의 화소별 온도 데이터를 이용하여 설정 온도 이상의 화소들을 추출하여 목표물 후보군을 추출하고, 상기 추출된 목표물 후보군으로부터 미리 설정된 외형 정보에 대응하는 목표물 후보를 목표물로서 탐지하도록 구성될 수 있다.
상기 프로세서는 상기 영상으로부터 프레임별로 상기 탐지된 목표물의 크기를 계산하고, 상기 영상의 프레임별로 계산된 목표물의 크기들의 평균값을 구하고, 상기 평균값을 상기 목표물의 크기로 추정하도록 구성될 수 있다.
상기 프로세서는,
Figure 112018066941470-pat00002
의 조건을 토대로 상기 목표물의 사거리를 추정하도록 구성될 수 있으며, 상기 Z는 상기 목표물의 사거리를 나타내고, 상기 x는 상기 추정된 목표물의 크기를 나타내며, 상기 X는 상기 미리 설정된 실제 목표물의 크기를 나타내고, f는 상기 초점 거리를 나타낼 수 있다.
상기 프로세서는 상기 입출력부를 통하여, 상기 조준 망선에 대하여 상기 추정된 목표물의 사거리의 추정치를 추가적으로 표시하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 개인용 화기에서 목표물의 거리와 크기를 토대로 목표물의 사거리를 추정하고, 추정된 사거리를 토대로 조준 망선을 제공함으로써, 보다 정확한 조준이 이루어지도록 할 수 있다.
또한, 화기의 조준경에 추정된 사거리에 대응하는 조준 망선만을 표시함에 따라 사용자의 시야를 최대한 확보할 수 있다. 그 결과, 단시간 내 사격이 가능하기 때문에 사용자가 즉각적인 전투태세에 돌입할 수 있다.
또한, 목표물이 조준 망선에 근접하는 경우 알림을 발생시켜, 사용자가 목표물의 상태를 용이하게 확인할 수 있으므로 편리하게 사격할 수 있으며, 특히, 먼거리에 위치한 목표물을 계속 조준함에 따라 발생하는 사용자의 피로감을 감소시킬 수 있다.
도 1은 망선의 종류를 나타낸 도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 열 영상의 예를 나타낸 도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 관심 영역에서의 목표물 탐지를 나타낸 예시도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 목표물과 이미지 센서에 맺힌 목표물의 상에 대한 카메라 모델을 나타낸 도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 목표물의 사거리에 따라 표시되는 조준 망선을 나타낸 예시도이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 알림 발생을 나타낸 예시도이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 조준 방법의 흐름도이다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 조준 장치의 구조도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 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 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 조준 방법 및 장치에 대하여 설명한다.
본 발명의 실시 예에서는 탐지추적에 기반하여 목표물의 거리 추정을 수행하고, 추정된 거리에 맞는 위치에 조준 망선을 표시한다.
본 발명의 실시 예에서는 개인용 화기에서 조준경에 표시되는 영상을 토대로 목표물을 탐지하고 추적한다. 개인용 화기는 카메라를 이용한 촬영을 하며, 촬영된 영상은 처리되어 조준경에 표시된다.
조준경에서 표시되는 영상에서 목표물을 추출한다. 영상 정보를 기반으로 탐지 추적을 수행한다. 탐지 추적 방법으로 다양한 기법들이 사용될 수 있다. 영상에서 목표물과 배경이 시각적으로 명확하게 구분이 되어 있는 경우에는 간단한 탐지추적 기법을 적용할 수 있으나, 그렇지 않은 경우에는 에지나 특징 기술자 등 영상의 외형 정보를 이용하는 복잡한 탐지 추적 기법을 적용해야 목표물을 정확하게 추출할 수 있다.
한편, 개인용 화기에 열상 장비(thermal imaging system)가 적용되는 경우, 열상 장비에 의한 열 영상이 획득된다. 열상 장비는 물체와 배경이 방출하는 고유한 복사에너지 차이(온도 차이)를 검출하여 전기적 신호 처리를 하여 영상화하는 장치이다.
열 영상은 온도를 가진 물체에서 방사하는 복사에너지를 감지하여 전기적인 신호로 변환하여 영상화한 것으로, 물체의 온도가 높을수록 높은 레벨로 표현된다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 열 영상의 예를 나타낸 도이다.
첨부한 도 2에 예시되어 있듯이, 열 영상의 중앙에 위치한 사람 형상을 가진 물체는 온도를 지니고 있기 때문에 밝은 색을 띄고 있으며, 목표물 주변의 배경 부분은 상대적으로 온도가 낮아 어두운 색을 띄고 있다.
이러한 특징을 가지는 열 영상은 빛이 없어 목표물을 인지하기 어려운 야전 상황에서 주로 이용되고 있으며, 목표물과 배경의 상대적인 온도차가 클수록 목표물은 더 명확하게 표현된다. 따라서 열 영상의 경우, 온도 정보를 이용하면 목표물 탐지 추적을 효과적으로 수행할 수 있다. 예를 들어, 목표물을 탐지하기 위해 열 영상 내에서 화면을 스캐닝하는데에 있어서 사용자가 임의로 설정한 임계 온도 이상의 값을 가지는 화소를 후보군으로 지정함으로써 목표물을 빠르게 탐색할 수 있다.
열 영상에는 다양한 온도원이 존재할 수 있기 때문에, 후보군이 선정된 후에, 후보군이 목표물에 해당하는 모습을 가졌는지를 검증해야 한다. 따라서 선정된 후보군들을 대상으로 외형 기반(appearance-based)으로 목표물 탐지를 수행한다. 원하는 목표물의 외형과 유사한 후보를 추출하여 탐지한다. 예를 들어, 목표물 후보군에서 미리 설정된 목표물의 외형 정보를 이용하여 외형 정보에 대응하는 목표물 후보를 추출한다. 미리 설정된 목표물의 외형 정보는 예를 들어, 일반적인 사람의 외형을 나타내는 정보일 수 있다. 외형 기반의 목표물 탐지시, 예를 들어, HOG(Histogram of Oriented Gradient)와 SVM(Support Vector Machine)을 결합한 방법이 사용될 수 있다. HOG는 영상의 외형을 수치적으로 특징화하는 방법들 중 하나이며, SVM은 특징을 분류하는 분류기들 중 하나이다.
위에 기술된 바와 같이, 후보군을 추출하고 후보군을 토대로 외형 기반으로 목표물 탐지를 수행하는 경우, 일시적으로 나타나는 목표물과 유사한 물체를 목표물로 오검출하거나 새롭게 출현한 목표물로 오인할 수 있다. 이러한 경우를 방지하기 위해 목표물 추적을 수행할 수 있다. 예를 들어, 칼만 필터 등을 이용하여 목표물을 추적할 수 있다. 탐지된 목표물을 매 프레임별로 추적하여 오검출을 최소화할 수 있다.
한편, 개인용 화기가 전시 상황에 사용되는 경우, 전시 상황에서 다양한 물체를 포함하는 영상이 조준경에 표시될 수 있다. 조준경에 표시되는 모든 물체를 목표물로 인지하거나 원하지 않는 물체가 목표물로 여겨진다면, 사격을 하는 데에 있어 혼란을 야기시킬 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시 예에서는 관심 영역을 설정하고, 관심 영역에서 목표물 탐지 및 추적이 이루어지도록 한다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 관심 영역에서의 목표물 탐지를 나타낸 예시도이다.
영상이 표시되는 화면상에서 첨부한 도 3에 예시된 바와 같이, 관심 영역을 설정한다. 그리고 관심 영역에서만 탐지 추적 기법을 사용하여 목표물을 추출할 수 있다. 또는 관심 영역에 대해서만 열원 정보를 이용하여 목표물 후보군을 추출하고, 목표물 후보군으로부터 외형 기반으로 목표물 후보를 추출하고 추적할 수 있다.
이에 따라, 사용자가 생각하는 물체를 목표물로 인지하여 목표물 탐지에 대한 오류율을 최소화시킬 수 있다. 또한, 관심 영역을 설정함에 따라, 관심 영역에서만 목표물 탐지 추적이 수행됨으로써, 탐지 추적 시간이 감소된다. 또한, 목표물의 탐지 추적시 영상을 처리하는데 있어서 상당한 컴퓨터 연산이 요구되는데, 영상 전체가 아닌 도 3과 같은 관심 영역 내에서만 영상을 처리하는 연산이 실행됨으로써, 처리 시간을 단축할 수 있으며 전력 소모를 감소시킬 수 있다.
한편, 관심 영역의 크기는 고정적으로 사용할 수 있으나, 목표물의 크기에 따라 사용자가 임의로 조작하여 관심 영역의 크기를 변경할 수 있다. 또한, 관심 영역의 표시는 다양한 형태로 표현이 가능하다. 예를 들어, 도 3에서와 같이, 관심 영역이 "┌ "를 좌우 회전시키는 형태로 구현될 수 있다.
본 발명의 실시 예에서는 위에 기술된 바와 같이, 영상(열 영상)으로부터 목표물 탐지가 이루어지고 탐지된 목표물이 추적되고, 탐지 추적된 목표물의 크기를 추정한다. 그리고 추정된 목표물의 크기를 토대로 목표물에 대한 사거리(range)를 추정한다.
목표물의 사거리는 목표물과 이미지 센서에 맺힌 목표물의 상과의 관계를 나타내는 디지털 카메라 모델을 이용하여 추정될 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 목표물과 이미지 센서에 맺힌 목표물의 상에 대한 카메라 모델을 나타낸 도이다.
첨부한 도 4에서와 같이, 렌즈와 이미지 센서를 포함하는 카메라에 의해 촬영이 이루어지며, 목표물의 상이 렌즈를 통해 이미지 센서에 맺힌다. 이 경우, 목표물과 카메라 사이의 거리 Z와, 렌즈와 이미지 센서 사이의 초점 거리 f 사이의 관계는 다음 수학식 1과 같다.
Figure 112018066941470-pat00003
여기서, Z는 카메라와 목표물 사이의 거리, 즉 목표물에 대한 사거리를 나타낸다. x는 이미지 센서에 맺힌 목표물에 대한 상의 크기를 나타낸다. X는 실제 목표물의 크기를 나타낸다.
이미지 센서에 맺힌 목표물에 대한 상의 크기(이하, 설명의 편의를 위해, 목표물 상의 크기라고 명명함) x는 탐지 추적을 통해 획득한 목표물에 의해 계산될 수 있다. 영상(열 영상)으로부터 탐지 추적된 목표물의 크기가 프레임마다 다를 수 있으므로, 안정적인 거리 계산을 위해, 프레임별로 목표물 상의 크기 x를 획득하고, 획득한 목표물 상의 크기 x들의 평균값을 구하고, 구해진 평균값(목표물 상의 크기의 평균값)을 위의 수학식 1에서, x 대신에 적용할 수 있다. 여기서, x는 영상(열 영상)으로부터 추정된 목표물의 크기라고 명명될 수 있다.
실제 목표물의 크기인 X는 미리 설정될 수 있다. 기존 스타디아 망선을 이용한 조준 방법에서 스타디아 망선의 눈금은 평균적인 사람의 키를 기준으로 정해져서 표시된다. 이와 유사하게, 본 발명의 실시 예에서, 목표물의 크기 X를 미리 설정하고, 미리 설정된 X를 이용하여 거리를 추정한다. 미리 설정되는 목표물의 크기 X는 사용자에 의해 용도에 맞게 임의로 설정될 수 있다.
위에 기술된 수학식 1을 토대로 목표물의 사거리(Z)를 추정한 다음에, 추정된 목표물의 사거리를 토대로 조준 망선을 표시한다. 예를 들어, 조준 망선은 도 1의 (b)에 도시된 조준 망선들 중에서, 상기 방법으로 추정된 사거리에 해당하는 하나의 조준 망선이 화면에 표시될 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 목표물의 사거리에 따라 표시되는 조준 망선을 나타낸 예시도이다.
본 발명의 실시 예에서 목표물 상의 크기와 목표물 크기를 이용하여 추정되는 목표물의 사거리에 대응하는 조준 망선을 도 5에 예시된 바와 같이 표시한다. 추정된 목표물의 사거리에 따라 탄도에 따른 타격 위치에 조준 망선을 표시할 수 있다. 여기서, 사용자가 직접 사거리를 확인할 수 있도록, 조준 망선의 근처에 사거리의 추정치를 추가적으로 표시할 수 있다.
거리 추정을 통해 목표물의 사거리에 대응하여 조준 망선이 화면에 표시되면, 사용자는 목표물이 조준 망선에 접근하도록 화기를 움직여서 조준할 수 있다. 또한, 추정된 목표물 사거리에 따른 조준 망선만이 표시됨에 따라 사용자의 시야를 최대한 확보할 수 있다. 이에 따라 단시간 내 조준 및 사격이 가능하다.
한편, 목표물이 먼 거리에 위치하여 화면에 작게 표시되는 경우, 사용자는 쉽게 피로감을 느껴 조준에 어려움을 느낄 수 있다. 이러한 경우, 목표물의 탐지 추적 결과를 이용하여 목표물이 조준 망선에 접근할 때 별도의 알림을 표시함으로써 조준 용이성을 향상시킬 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 알림 발생을 나타낸 예시도이다.
예를 들어, 먼 거리에 목표물이 위치하고, 이러한 목표물에 대해 추정된 사거리에 대응하는 조준 망선이 표시되는 상태(도 6의 (a))에서, 사용자가 화기를 움직여 조준하는 과정에서 목표물이 조준 망선에 근접하여 위치하는 경우(도 6의 (b)), 경고 즉, 알림 동작을 수행하여 사용자가 목표물이 조준 망선에 근접하였음을 인지할 수 있도록 한다(도 6의 (c)). 이에 따라 사용자는 목표물이 조준 망선에 근접하는 상태를 용이하게 확인할 수 있으므로 편리하게 사격할 수 있으며, 특히, 먼 거리에 위치한 목표물을 계속 조준함에 따라 발생하는 사용자의 피로감을 감소시킬 수 있다. 여기서, 알림 동작은 오디오 신호 형태의 알림 또는 비디오 신호 형태의 알림 등을 출력하는 경고 동작일 수 있다.
이외에도, 사용의 편의성을 위해, 목표물이 조준 망선에 위치하는 경우, 자동으로 화기의 발사가 이루어지도록 화기에 격발 신호를 제공(전송)할 수 있다. 예를 들어, 목표물이 조준 망선의 중심점으로부터 설정 범위내에 위치되거나 또는 목표물이 조준 망선의 중심점에 위치되는 경우, 화기의 자동 발사가 이루어질 수 있다. 이때, 목표물이 조준 망선의 중심점으로부터 설정 범위내에 또는 중심점에 위치되자마자, 또는 위치된 이후에 설정 시간이 경과된 다음에, 또는 위치된 이후에 알림이 수행된 다음에 자동 발사가 이루어지도록 할 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 조준 방법의 흐름도이다.
본 발명의 실시 예에 따른 조준 장치는 개인용 화기에 적용되며, 화기의 조준경과 연계하여 동작할 수 있다.
조준 장치는 도 7에서와 같이, 영상(열 영상)으로부터 목표물을 탐지한다(S100). 예를 들어, 열상 장비에 의해 획득되는 열 영상으로부터 온도 정보를 토대로 목표물 후보군을 추출하고, 미리 설정된 외형 정보를 이용하여 추출된 목표물 후보군 중에서 목표물 후보를 탐지한다. 이때, 탐지된 목표물 후보에 대한 추적이 선택적으로 수행될 수 있다. 또한, 영상(열 영상) 중에서 미리 설정된 관심 영역에 해당하는 정보만을 사용하여 목표물을 탐지할 수 있다.
다음, 탐지된 목표물의 크기를 추정한다(S110).
영상(열 영상)으로부터 탐지된 목표물의 크기를 계산하여 이를 목표물의 추정된 크기로 사용한다. 예를 들어, 영상(열 영상)에서 탐지된 목표물이 차지하는 화소의 수 등을 이용하여 목표물의 크기를 계산할 수 있다. 또는, 프레임별로 목표물의 크기들을 계산하여 획득하고, 획득한 목표물 크기들의 평균값을 구하고, 구해진 평균값을 목표물의 추정된 크기로 사용한다.
추정된 목표물의 크기(x)와, 미리 설정된 목표물의 크기(X) 그리고, 영상 획득시 사용된 광학계의 초점 거리(f)를 이용하여 위의 수학식 1에 따라 목표물의 사거리(Z)를 추정한다(S120).
다음, 추정된 목표물의 사거리를 토대로 조준 망선을 표시한다(S130). 이때, 사용자가 직접 사거리를 확인할 수 있도록, 조준 망선의 근처에 사거리의 추정치를 표시할 수 있다.
또한, 목표물이 조준 망선에 접근할 때 선택적으로 알림을 수행하여(S140), 사용자가 목표물의 접근 상태를 용이하게 인지하여 조준을 용이하게 하도록 할 수 있다.
본 발명의 실시 예에서, 영상은 열 영상을 포함하는 의미로 사용될 수 있다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 조준 장치의 구조도이다.
첨부한 도 8에 도시되어 있듯이, 본 발명의 실시 예에 따른 조준 장치(100)는, 프로세서(110), 메모리(120) 및 입출력부(130)를 포함한다.
프로세서(110)는 위의 도 2 내지 도 7을 토대로 설명한 방법들을 구현하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 프로세서(110)는 영상(열 영상)으로부터 목표물을 탐지하는 목표물 탐지부, 탐지된 목표물의 크기를 추정하는 목표물 크기 추정부, 추정된 목표물의 크기를 이용하여 목표물의 사거리를 추정하는 사거리 추정부, 추정된 목표물의 사거리를 토대로 조준 망선을 표시하는 망선 처리부를 포함하도록 구성될 수 있다.
메모리(120)는 프로세서(110)와 연결되고 프로세서(110)의 동작과 관련한 다양한 정보를 저장한다. 메모리(120)는 프로세서(110)에서 수행하기 위한 명령어(instructions)를 저장하고 있거나 저장 장치(도시하지 않음)로부터 명령어를 로드하여 일시 저장할 수 있다. 프로세서(110)는 메모리(120)에 저장되어 있거나 로드된 명령어를 실행할 수 있다. 프로세서(110)와 메모리(120)는 버스(도시하지 않음)를 통해 서로 연결되어 있으며, 버스에는 입출력 인터페이스(도시하지 않음)도 연결되어 있을 수 있다. 또한 메모리(120)는 목표물 탐지를 위한 외형 정보, 사거리 추정을 위한 초점 거리, 미리 설정된 실제 목표물의 크기 등을 저장하도록 구성될 수 있다.
입출력부(130)는 영상(열 영상)을 프로세서(110)로 제공하도록 구성되고, 또한 프로세서(110)의 처리 결과를 출력하도록 구성된다. 입출력부(130)는 카메라 또는 열상 장비로부터 제공되는 영상 관련 데이터를 처리하여 프로세서(110)로 제공하도록 구성될 수 있다.
또한, 입출력부(130)는 프로세서(110)의 처리 결과에 따라 조준 망선을 표시하는 표시부를 포함하도록 구성될 수 있다. 또한, 입출력부(130)는 프로세서(110)의 처리 결과에 따라 알림(경고음 등)을 출력하는 알림부를 포함하도록 구성될 수 있다.
또한, 입출력부(130)는 프로세서(110)의 처리 결과에 따라 화기의 자동 발사를 수행하는 화기 발사부를 포함하도록 구성될 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명의 실시 예는 장치(물건) 및 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시 예에 따른 방법의 구성에 대응하는 기능을 실행시킬 수 있는 프로그램 또는 그 프로그램이 기록된 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체를 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시 예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다.
이상에서 본 발명의 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims (15)

  1. 목표물을 조준하는 방법으로서,
    조준 장치가, 입력되는 영상으로부터 목표물을 탐지하는 단계;
    상기 조준 장치가, 상기 탐지된 목표물의 크기를 추정하는 단계;
    상기 조준 장치가, 상기 추정된 목표물의 크기와, 미리 설정된 실제 목표물의 크기, 그리고 영상 획득시 사용되는 광학계의 초점거리를 이용하여, 상기 목표물의 사거리를 추정하는 단계; 및
    상기 추정된 목표물의 사거리에 대응하여 조준 망선을 표시하는 단계
    를 포함하는 조준 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 목표물을 탐지하는 단계는
    상기 영상이 열 영상인 경우, 상기 열 영상의 화소별 온도 데이터를 이용하여 설정 온도 이상의 화소들을 추출하여 목표물을 탐지하는 단계
    를 포함하는, 조준 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 설정 온도 이상의 화소들을 추출하여 목표물을 탐지하는 단계는,
    상기 설정 온도 이상의 화소들을 추출하여 목표물 후보군을 추출하는 단계; 및
    상기 추출된 목표물 후보군으로부터 미리 설정된 외형 정보에 대응하는 목표물 후보를 목표물로서 탐지하는 단계
    를 포함하는, 조준 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 목표물을 탐지하는 단계는
    상기 영상에서 미리 설정된 관심 영역내에서 목표물을 탐지하는, 조준 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 목표물의 크기를 추정하는 단계는
    상기 영상으로부터 상기 탐지된 목표물의 크기를 계산하여 상기 목표물의 크기를 추정하는, 조준 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 목표물의 크기를 추정하는 단계는
    상기 영상의 프레임별로 상기 탐지된 목표물의 크기를 계산하는 단계; 및
    상기 프레임별로 계산된 상기 목표물의 크기들의 평균값을 구하고, 상기 평균값을 상기 목표물의 크기로 추정하는 단계
    를 포함하는, 조준 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 목표물의 사거리를 추정하는 단계는,
    Figure 112018066941470-pat00004
    의 조건을 토대로 상기 목표물의 사거리를 추정하며, 상기 Z는 상기 목표물의 사거리를 나타내고, 상기 x는 상기 추정된 목표물의 크기를 나타내며, 상기 X는 상기 미리 설정된 실제 목표물의 크기를 나타내고, f는 상기 초점 거리를 나타내는, 조준 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 조준 망선을 표시하는 단계는
    상기 조준 망선에 대하여 상기 추정된 목표물의 사거리의 추정치를 추가적으로 표시하는, 조준 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 조준 망선을 표시하는 단계 이후에
    상기 목표물이 상기 조준 망선에 인접하는 경우, 알림 동작을 수행하는 단계
    를 더 포함하는, 조준 방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 조준 망선을 표시하는 단계 이후에
    상기 목표물에 대하여 자동으로 화기의 발사 동작을 수행하도록 상기 화기에 격발 신호를 제공하는 단계
    를 더 포함하는, 조준 방법.
  11. 목표물을 조준하는 장치로서
    영상을 입력받도록 구성된 입출력부; 및
    상기 입출력부와 연결되고, 상기 입력되는 영상을 토대로 조준 처리를 수행하도록 구성된 프로세서
    를 포함하며,
    상기 프로세서는 상기 입력되는 영상으로부터 목표물을 탐지하고, 상기 탐지된 목표물의 크기를 추정하며, 상기 추정된 목표물의 크기와, 미리 설정된 실제 목표물의 크기, 그리고 영상 획득시 사용되는 광학계의 초점거리를 이용하여, 상기 목표물의 사거리를 추정하고, 상기 추정된 목표물의 사거리에 대응하여 조준 망선을 상기 입출력부를 통하여 표시하도록 구성되는, 조준 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 영상은 열 영상이며,
    상기 프로세서는 상기 열 영상의 화소별 온도 데이터를 이용하여 설정 온도 이상의 화소들을 추출하여 목표물 후보군을 추출하고, 상기 추출된 목표물 후보군으로부터 미리 설정된 외형 정보에 대응하는 목표물 후보를 목표물로서 탐지하도록 구성되는, 조준 장치.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 프로세서는 상기 영상으로부터 프레임별로 상기 탐지된 목표물의 크기를 계산하고, 상기 영상의 프레임별로 계산된 목표물의 크기들의 평균값을 구하고, 상기 평균값을 상기 목표물의 크기로 추정하도록 구성되는, 조준 장치.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    Figure 112018066941470-pat00005
    의 조건을 토대로 상기 목표물의 사거리를 추정하도록 구성되며,
    상기 Z는 상기 목표물의 사거리를 나타내고, 상기 x는 상기 추정된 목표물의 크기를 나타내며, 상기 X는 상기 미리 설정된 실제 목표물의 크기를 나타내고, f는 상기 초점 거리를 나타내는, 조준 장치.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 프로세서는 상기 입출력부를 통하여, 상기 조준 망선에 대하여 상기 추정된 목표물의 사거리의 추정치를 추가적으로 표시하도록 구성되는, 조준 장치.
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