KR102737722B1

KR102737722B1 - 아날로그 영상신호를 디지털 영상신호로 변환하는 장치

Info

Publication number: KR102737722B1
Application number: KR1020220143918A
Authority: KR
Inventors: 김대웅
Original assignee: (주)한국티이에스
Priority date: 2022-11-01
Filing date: 2022-11-01
Publication date: 2024-12-03
Anticipated expiration: 2042-11-01
Also published as: KR20240061965A

Abstract

본 발명은 벡터형 CRT 전시기의 아날로그 XY Deflection 아날로그 영상신호를 래스터(raster)방식의 LCD 전시기용 디지털 영상신호로 변환하는 디지털 영상신호 변환장치에 관한 것이다. 본 발명의 실시예에 따른 아날로그 영상신호의 디지털 영상신호 변환장치는, 레이더의 아날로그 XY deflection 영상 신호를 대응하는 디지털 x,y 좌표 값으로 변환하는 좌표변환부; 상기 변환된 x,y 좌표값의 원점을 x,y축 방향으로 이동시켜 모니터의 원점으로 이동하는 ADC원점이동부; 상기 변환된 x,y 좌표값의 범위를 상기 모니터의 해상도에 맞도록 x,y축 방향으로 확대 및 축소하는 축방향확대/축소부; 상기 변환된 x,y 좌표값에 의한 영상을 원 형상의 영상으로 변환하는 Shear 변환부; 상기 Shear 변환부에서 출력되는 영상의 x,y 좌표값이 이루는 x-y 평면을 상기 모니터의 크기에 대응하도록 확대하는 평면확대부; 상기 확대된 x-y 평면에서의 x,y 좌표값의 원점을 x,y 축방향으로 이동시켜 상기 모니터의 원점과 일치하도록 하는 원점이동부; 상기 x,y 좌표값에 의한 영상의 위치를 반전할 필요가 있는지를 판단하여 영상의 반전을 수행하는 플립변환부를 포함한다.

Description

아날로그 영상신호를 디지털 영상신호로 변환하는 장치{Digital image signal conversion apparatus of radar analog image signal}

본 발명은 디지털 영상신호 변환장치에 관한 것으로서, 특히 CRT 전시기의 아날로그 XY Deflection 아날로그 영상신호를 LCD 전시기용 디지털 영상신호로 변환하는 디지털 영상신호 변환장치에 관한 것이다.

현재 국방 분야에는 CRT 전시기가 많이 사용되고 있지만, 전 세계적으로 볼 때 CRT 전시기는 급격히 도태되고 있으며, 가벼우면서도 전력소모가 적고 높은 선명도 등의 장점을 지닌 LCD 전시기의 보급이 시작되고 있는 실정이다.

하지만, LCD 전시기는 상대적으로 고가이므로 LCD 전시기로의 교체는 부담이 될 수 있다. 이에, 최근에 CRT 전시기의 아날로그 영상신호를 LCD 전시기의 디지털 영상신호로 변환하기 위한 기술 개발이 요구되고 있다.

특히, 잠수함에 사용되고 있는 벡터형 영상신호를 지원하는 CRT 전시기를 범용의 LCD 전시기로 교체하기 위해서는 벡터형 XY deflection 영상신호를 래스터 영상신호로 변환할 수 있는 영상신호 변환장치가 필요하다.

레이더로부터 출력되는 벡터형 아날로그 영상신호는 X축 좌표정보를 나타내는 X deflection 신호, Y축 좌표 정보를 나타내는 Y deflection 신호, 레이더 화면에 그려질지 여부를 결정하는 좌표 구간 정보인 Brilliance 신호, 레이더 화면에 그려지는 점들의 색상 및 밝기 정보를 나타내는 Video/amp 신호를 포함할 수 있다.

종래의 CRT 전시기에서는 벡터형 XY deflection 신호를 수신하여 초기 시작 방위각을 찾은 후 4K개의 각도로 나누어 각각의 각도마다 선을 그리고 있다.

이때, 이와 같이 그려진 선은 4K개의 점으로 구성되어 있으며, 각 점의 색상 또는 밝기 정보는 video/amp 신호를 사용한다. 그리고, 4K개의 호 좌표를 각각 예측한 후 Bresenhams 선을 그리는 알고리즘을 사용하여 원점과 호의 좌표 사이에 선을 그리도록 한다.

여기서, 방위각 신호가 4K개가 아닌 경우 실제 영상을 그대로 재현하지 못하는 단점이 있다. 또한, Brilliance 신호의 길이가 4K개의 점이 아닌 경우 정확한 영상을 표현하지 못한다. 만일 Brilliance 신호의 전압 레벨이 바뀌는 경우 그려지는 초기 방위각 정보를 찾지 못하는 단점이 있다.

한편, 한국등록특허공보 제10-1862717호(선행문헌 1)에는 CRT 전시기에서 표시되는 지도의 왜곡을 최소화할 수 있도록 하는 장거리 레이더를 기반으로 하는 좌표 변환 장치 및 방법이 개시된다. 또한, 등록실용신안공보 제20-0141858호(선행문헌 2)에는 CRT 전시기로서 레이더 목표물에 대한 R-θ값을 극좌표 방식인 CPPI 전시기 방식에 전시하는 방법을 직교좌표 방식인 TV 모니터방식 전시기에 적용할 수 있도록 하는 레이더 전시기의 디지털 주사변환 장치가 개시된다.

이들 선행문헌 1,2는 입력되는 레이더 영상의 원점과 크기가 맞지 않는 현상을 해결할 수 없어 영상이 찌그러지는 현상을 해결할 수 없다.

(선행문헌 1) 등록특허공보 제10-1862717호 (선행문헌 2) 등록실용신안공보 제20-0141858호

벡터형 CRT 전시기의 XY deflection 아날로그 영상신호를 래스터 방식의 LCD 전시기용 디지털 영상신호로 변환하도록 하는 디지털 영상신호 변환장치를 제공하고자 한다.

본 발명은 CRT 전시기용 아날로그 영상에서 방위각 신호의 길이 및 개수가 임의로 바뀌는 경우에도 실제 입력되는 신호의 영상을 LCD 전시기에서도 그대로 재현이 가능하도록 하는 디지털 영상신호 변환장치를 제공하고자 한다.

본 발명은 LCD 전시기에서 그려지는 좌표구간을 나타내는 Brilliance 신호의 전압레벨이 바뀌는 경우에도 높은 질의 레이더 영상을 화면에 출력하여 사용자에게 제공할 수 있도록 하는 디지털 영상신호 변환장치를 제공하고자 한다.

본 발명은 Brilliance 신호의 유효한 길이 값이 바뀔 때에도 그대로 영상을 재현하여 사용자에게 영상을 제공할 수 있도록 하는 디지털 영상신호 변환장치를 제공하고자 한다.

본 발명은 CRT 전시기에서 출력되는 다양한 신호의 변환과정을 수행함으로써 품질이 좋지 않은 레이더 영상신호를 받아 사용자가 보기 좋은 레이더 영상신호로 변환하여 LCD 전시기에서 표시할 수 있도록 하는 디지털 영상신호 변환장치를 제공하고자 한다.

본 발명은 레이더 입력 신호에 대하여 다양한 변환과정을 거치고 자동으로 레이더 영상을 잘 표시하기 위하여 다양한 분석과정을 거쳐 XY deflection 아날로그 영상신호를 디지털 영상신호로 변환하도록 하는 디지털 영상신호 변환장치를 제공하고자 한다.

본 발명의 실시예에 따른 아날로그 영상신호의 디지털 영상신호 변환장치는, 레이더의 아날로그 XY deflection 영상 신호를 대응하는 디지털 x,y 좌표 값으로 변환하는 좌표변환부; 상기 변환된 x,y 좌표값의 원점을 x,y축 방향으로 이동시켜 모니터의 원점으로 이동하는 ADC원점이동부; 상기 변환된 x,y 좌표값의 범위를 상기 모니터의 해상도에 맞도록 x,y축 방향으로 확대 및 축소하는 축방향확대/축소부; 상기 변환된 x,y 좌표값에 의한 영상을 원 형상의 영상으로 변환하는 Shear 변환부; 상기 Shear 변환부에서 출력되는 영상의 x,y 좌표값이 이루는 x-y 평면을 상기 모니터의 크기에 대응하도록 확대하는 평면확대부; 상기 확대된 x-y 평면에서의 x,y 좌표값의 원점을 x,y 축방향으로 이동시켜 상기 모니터의 원점과 일치하도록 하는 원점이동부; 상기 x,y 좌표값에 의한 영상의 위치를 반전할 필요가 있는지를 판단하여 영상의 반전을 수행하는 플립변환부를 포함한다.

상기 변환된 x 좌표값 및 y 좌표값은 0~4095의 범위 값을 가질 수 있다.

이때, 상기 ADC원점이동부는 상기 x,y 좌표값을 상기 x,y 표값의 중심값인 2048 값으로 이동시킨다.

상기 ADC원점이동부는, 상기 변환된 x 좌표값과 기설정된 x축 방향 원점 이동값(adc_x_orig)의 차이를 연산하여 x1 좌표값을 출력하는 제1감산부; 및 상기 변환된 y 좌표값과 기설정된 y축 방향 원점 이동값(adc_x_orig)의 차이를 연산하여 y1 좌표값을 출력하는 제2감산부를 포함한다.

상기 축방향확대/축소부는, 상기 x1 좌표값과 설정된 x축 확대비율(x_scale)을 곱하여 x2 좌표값을 출력하는 제1곱셈부; 상기 y1 좌표값과 기설정된 y축 확대비율(y_scale)을 곱하여 y2 좌표값을 출력하는 제2곱셈부를 포함한다.

상기 Shear 변환부는, 상기 x2 좌표값을 설정된 클럭만큼 지연시키는 제1지연부; 상기 y2 좌표값과 기설정된 x축에 대한 영상의 찌그러짐 변환정도를 나타내는 m를 곱하여 x3 좌표값을 출력하는 제3곱셈부; 상기 제3곱셈부에서 출력된 x3 좌표값과 상기 제1지연부에서 지연된 x2 좌표값의 지연값을 더하여 x4 좌표값을 출력하는 제1가산부; 상기 y2 좌표값을 설정된 클럭만큼 지연시키는 제2지연부; 상기 x2 좌표값과 기설정된 y축에 대한 영상의 찌그러짐 변환정도를 나타내는 n를 곱하여 y3 좌표값을 출력하는 제4곱셈부; 상기 제4곱셈부에서 출력된 y3 좌표값과 상기 제2지연부에서 지연된 y2 좌표값의 지연값을 더하여 y4 좌표값을 출력하는 제2가산부를 포함한다.

상기 평면확대부는, 상기 x4 좌표값과 기설정된 x축에 대한 양(+)의 평면의 확대비율(x+_scale)을 곱하여 x5를 출력하는 제5곱셈부; 상기 x4 좌표값과 기설정된 x축에 대한 음(-)의 평면의 확대비율(x-_scale)을 곱하여 x6를 출력하는 제6곱셈부; 상기 x4 좌표값을 설정된 클럭만큼 지연시키는 제3지연부; 상기 제3지연부에서 지연된 x4 좌표값의 지연값의 부호에 따라 상기 x5 좌표값 및 x6 좌표값 중 어느 하나를 선택하여 x7 좌표값으로 출력하는 제1선택출력부; 상기 y4 좌표값과 기설정된 y축에 대한 양(+)의 평면의 확대비율(y+_scale)을 곱하여 y5를 출력하는 제7곱셈부; 상기 y4 좌표값과 기설정된 y축에 대한 음(-)의 평면의 확대비율(y-_scale)을 곱하여 y6를 출력하는 제8곱셈부; 상기 y4 좌표값을 설정된 클럭만큰 지연시키는 제4지연부; 상기 제4지연부에서 지연된 y4 좌표값의 지연값의 부호에 따라 상기 y5 좌표값 및 y6 좌표값 중 어느 하나를 선택하여 y7 좌표값으로 출력하는 제2선택출력부를 포함한다.

상기 원점이동부는, 상기 x7 좌표값에 기설정된 상기 모니터의 가로 해상도의 절반값(x_orig)을 더하여 x8 좌표값을 출력하는 제3가산부; 상기 y7 좌표값에 기설정된 상기 모니터의 세로 해상도의 절반값(y_orig)을 더하여 y8 좌표값을 출력하는 제4가산부를 포함한다. 이때, 상기 가로×세로 해상도는 1920 × 1080이다.

상기 플립변환부는, 상기 x8 좌표값과 상기 모니터의 가로 해상도(H_Size)와의 차이값을 연산하는 제3감산부; 상기 x8 좌표값을 기설정된 클럭만큼 지연시키는 제5지연부; x축 방향의 영상의 반전을 결정하는 x_flip의 부호에 따라 상기 제3감산부와 상기 제5지연부의 출력 중 어느 하나를 최종 변환된 x축 좌표(x_address)로 출력하는 제3선택출력부; 상기 y8 좌표값과 상기 모니터의 세로 해상도(V_Size)와의 차이값을 연산하는 제4감산부; 상기 y8 좌표값을 기설정된 클럭만큼 지연시키는 제6지연부; y축 방향의 영상의 반전을 결정하는 y_flip의 부호에 따라 상기 제4감산부와 제6지연부의 출력 중 어느 하나를 최종 변환된 y축 좌표(y_address)로 출력하는 제4선택출력부를 포함한다.

또한, 상기 ADC변환부는 Brilliance 신호를 입력받아 대응하는 디지털 값으로 변환하고 상기 변환된 Brilliance 디지털 값 중에서 설정된 일정시간 일정한 값이 지속되는 구간을 저장하고, 상기 저장된 구간 중 가장 큰 값을 갖는 구간을 run 구간으로 설정하고 두 번째 큰 값을 갖는 구간을 idle 구간으로 설정한다.

여기서, 상기 run 구간에서는 상기 모니터의 화면에서 상기 최종 변환된 x_address, y_address 좌표에 대응하는 점들을 표시하고, 상기 idle 구간에서는 Brilliance 신호의 입력으로 판단하여 상기 최종 변환된 x_address, y_address 좌표에 대응하는 점들을 표시하지 않는다.

본 발명에 따른 디지털 영상신호 변환장치는 다음과 같은 효과가 있다.

본 발명에 의하면 불안정하고 왜곡된 레이더 신호를 사용자가 보기 좋도록 변환함으로써 사용상의 편의성과 우수한 품질의 레이더 전시기를 제공할 수 있다.

본 발명에 의하면 CRT 전시기로부터 입력되는 레이더 신호를 LCD 전시기에 적합한 레이더 신호로 변환하여 이동, 확대/축소, 왜곡 보정 변환을 수행하므로 사용자가 보기 좋은 레이더 영상을 생성할 수 있다.

본 발명에 의하면 방위각 신호의 개수와 기간이 임의로 바뀌는 경우에도 실제 입력되는 신호의 영상을 그대로 재현이 가능하다.

본 발명에 의하면 화면에 그려지는 좌표 구간을 나타내는 Brilliance 신호의 전압 레벨이 바뀌는 경우에도 높은 질의 레이터 영상을 화면에 출력하여 사용자에게 제공할 수 있다.

본 발명에 의하면 Brilliance 신호의 유효한 길이 값이 바뀔 때에도 그대로 영상을 재현하여 사용자에게 영상을 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 디지털 영상신호 변환장치의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예 따른 좌표변환부의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 Shear 변환과정을 설명하는 일 예시도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 x,y축의 +/- 값에 따라 서로 다른 확대/축소 변환과정을 나타낸 영상의 일 예시도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 회전, 확대/축소, 역회전 변환과정을 나타낸 영상의 일 예시도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 ADC 변환부에 적용되는 좌표계의 일 예시도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 Brilliance 신호의 예시도이다.
도 8은 본 발명에 따른 디지털 영상신호 변환장치에서 변환하기 이전의 레이더 영상 예시도이다.
도 9는 본 발명에 따른 디지털 영상신호 변환장치에서 변환한 이후의 레이더 영상 예시도이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대해 구체적으로 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 디지털 영상신호 변환장치의 구성도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 디지털 영상신호 변환장치는 ADC변환부(10) 및 좌표변환부(20)를 포함하여 구성될 수 있다.

ADC변환부(10)는 레이더 장치에서 출력되는 아날로그 신호인 XY deflection 신호, Brilliance 신호, video 신호를 디지털 신호로 변환한다. XY deflection 아날로그 신호는 ADC 클록에 의한 ADC 디지털 데이터로 변환된다. Brilliance 신호는 XY deflection 신호의 점을 화면에 그릴지 아닐지를 결정하는 신호이다. 이에 대해서는 하기에서 상세히 설명한다. video 신호는 점의 밝기/색상 정보를 담고 있다.

좌표변환부(20)는 XY deflection 아날로그 신호로부터 변환된 XY 디지털 데이터의 좌표를 LCD 전시기에 부합하는 XY 좌표로 변환할 수 있다.

도 2는 본 발명의 실시예 따른 좌표변환부의 구성도이다.

도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 좌표변환부(20)는 ADC원점이동부(100), 축방향확대/축소부(200), Shear변환부(300), 평면확대부(400), 원점이동부(500), 플립변환부(600)를 포함한다.

ADC원점이동부(100)는 제1감산부(110)와 제2감산부(120)를 포함한다.

제1감산부(110)는 ADC변환부(10)에서 출력되는 x축 ADC 디지털 데이터와 사용자에 의해 설정된 x축 원점 이동값(adc_x_orig) 간의 차이를 산출한다. 이러한 차이는 x축 ADC 디지털 데이터의 원점을 이동하기 위한 것이다.

제2감산부(120)는 ADC변환부(10)에서 출력되는 y축 ADC 디지털 데이터와 사용자에 의해 설정된 y축 원점 이동값(adc_y_orig) 간의 차이를 산출한다. 이러한 차이는 y축 ADC 디지털 데이터의 원점을 이동하기 위한 것이다.

x축 및 y축에 대하여 원점이동된 좌표값(x1,y1)은 다음 수식 1과 같이 계산된다.

(수식 1)

x1 = x - adc_x_orig

y1 = y - adc_y_orig

여기서, x,y는 XY deflection 아날로그 신호를 ADC변환부(10)에서 변환하여 출력되는 x,y 디지털 데이터이고, adc_x_orig 및 adc_y_orig은 사용자에 의해 설정된 x축 및 y축의 원점 이동값으로서, 각각 x축과 y축 방향으로 얼마만큼 이동할지를 결정하는 값이고, x1,y1은 상기 x,y 디지털 데이터가 원점이동된 좌표 값이다.

즉, ADC원점이동부(100)는 x축 및 y축의 상기 차이를 이용하여 레이더 장치에서 출력되는 레이더 영상의 원점을 LCD 전시기의 모니터 화면의 중심으로 이동시키는 역할을 한다. 레이저 장치에서 출력되는 레이더 영상은 CRT 전시기의 모니터 화면에 최적화된 영상이므로 LCD 전시기의 모니터 화면에서는 그 영상의 중심이 일치하지 않을 수 있다. 이에 따라 레이더 영상의 원점을 모니터 화면의 원점으로 이동시킬 필요가 있다.

상세히, 상기한 바와 같이 레이더 장치로부터 출력되는 아날로그 레이더 영상 신호는 ADC변환부(100)에서 ADC 변환을 거쳐 디지털 데이터로 변환될 수 있다. 본 실시예에서는 설명의 편의상 상기와 같이 변환된 디지털 데이터가 0~4095 범위의 값으로 변환된다고 한다.

하지만, 이러한 데이터 범위는 일례로 든 것이며, 본 발명은 이에 한정되지 않고 레이더 영상 또는 표시될 모니터의 사양에 따라 다른 데이터의 범위로 설정될 수 있다.

이와 같이 레이더 영상 신호가 0~4095 사이의 디지털 데이터로 변환될 때, 레이더 영상 신호의 원점이 2048이면 가장 이상적이겠지만, 실제로 원점이 다른 값을 가지게 되어 ADC 입력 값의 원점의 위치에 오류가 발생하는 문제점이 있다.

본 발명에서는 이러한 문제점을 해결하기 위해 실제 레이더 영상 신호의 원점을 디지털 데이터 0~4095의 중심값인 2048로 이동시키도록 할 수 있다.

이렇게 하여 레이더 영상의 원점이 LCD 모니터 화면의 중심에 있도록 할 수 있다. 여기서, ADC변환부(100)를 통해 출력되는 레이더 영상 신호의 디지털 데이터가 0~4095의 범위를 다 사용하여 출력되면 가장 바람직하지만, 실제로는 이 구간의 일부분 값만 사용하는 문제가 있다.

이를 해결하기 위하여, 본 발명에 따른 ADC원점이동부(100)에서는 사용하는 레이더 영상신호에 대한 디지털 데이터의 범위를 모니터 화면에서 보기 좋은 크기의 좌표 범위들로 크기를 변환하여야 한다.

이에, 축방향확대/축소부(200)에서 레이더 영상 신호의 XY deflection 신호에 대한 XY 디지털 데이터를 x축 및 y축 방향으로 각각 확대 또는 축소하여 범위를 보정한다. 여기서, 디지털 데이터 값의 범위 오류 문제는 이러한 x,y축 방향 확대/축소에 의해 해결될 수 있다.

먼저, ADC변환부(10)에서 출력되는 레이더 신호는 0~4095 범위를 다 사용하여 출력된다면 가장 바람직하지만, 실제로는 이 구간의 일부분 값만 사용하는 문제가 발생한다. 즉, 입력되는 레이더 영상의 크기가 맞지 않는 경우 이를 해결하기 위해 축방향확대/축소부(200)는 ADC변환부(10)의 출력 데이터의 범위를 모니터에서 보기 좋은 크기의 좌표 범위들로 크기를 변환한다.

이에, 축방향확대/축소부(200)는 출력된 x1,y1을 x축 및 y축 방향으로 확대 또는 축소하여 범위를 보정할 수 있다. 레이더 영상이 모니터 영상보다 작은 경우는 확대할 수 있고, 반대의 경우는 축소할 수 있다.

축방향확대/축소부(200)는 제1곱셈부(210) 및 제2곱셈부(220)를 포함한다.

제1곱셈부(210)는 x1 데이터와 사용자에 의해 설정된 x축 확대비율(x_scale)을 곱하여 x축 방향으로 확대된 좌표값(x2)를 산출하고, 제2곱셈부(220)는 y1 데이터와 사용자에 의해 설정된 y축 확대비율(y_scale)을 곱하여 y축 방향으로 확대된 좌표값(y2)을 산출한다. 이러한 확대된 좌표값은 다음 수식 2와 같이 얻어진다.

(수식 2)

x2 = x1 × x_scale

y2 = y1 × y_scale

여기서, x_scale 및 y_scale은 x축 및 y축 방향으로 확대를 위해 사용자에 의해 설정된 확대 비율이고, x2,y2는 x1,y1에서 상기 확대 비율에 따라 확대된 좌표값이다. 확대 비율이 1을 초과하면 확대이고 1 미만이면 축소가 된다.

구현의 편의상 예를 들어 X_scale과 y_scale은 1024를 곱한 값을 사용한다. 물론 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 이 경우 x_scale이 1024이면 1배 확대를 나타낸다. x2와 y2는 곱셈을 한 후 1024로 나누는 과정을 거친다. 1024로 나누는 과정은 하위 10비트를 생략함으로써 구현될 수 있다.

예컨대, x2 및 y2가 12비트의 데이터와 부호비트 1비트로 이루어져 총 13비트인 경우 x2[25,21~10], y2[25,21~10]로 표시될 수 있다. 이때, [] 안은 비트 인덱스로서 비트수를 나타낸다. 즉, x2[25,21~10]은 x2좌표의 25번째 비트와 21~10 비트를 합한 13비트 변수를 말한다. y2[25,21~10]도 역시 동일하다. 연산 전후의 값의 부호를 유지하기 위해 제일 상위 비트(25번째 비트)의 값을 앞에 둔다.

한편, 레이더 아날로그 영상을 디지털 데이터 영상으로 변환하는 경우 레이더 영상이 찌그러지는 문제가 발생할 수 있다. 이를 보완하기 위해 본 발명에서는 Shear 변환을 사용한다. Shear 변환은 찌그러진 영상을 원 모양으로 변환한다.

본 실시예의 Shear변환부(300)는 제1지연부(310), 제3곱셈부(320), 제1가산부(330), 제2지연부(340), 제4곱셈부(350), 제2가산부(360)를 포함한다.

제1지연부(310)는 상기 x2 좌표를 일정값 만큼 시프트시켜 x2_d4로 출력하고, 제2지연부(340)는 상기 y2 좌표를 일정값 만큼 시프트시켜 y2_d4로 출력한다. 여기서, d4는 일례로 4개의 플리플롭(flip-flop)을 통해 출력된 x2,y2 좌표를 4개의 설정된 클럭만큼 지연시킨다는 의미로, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 예에서 x2,y2가 총 13비트로 이루어진 경우 x2,y2를 각각 2048로 나누는 연산은 아래 수식 3과 같다.

(수식 3)

x2_d4[22~0] = x2[25,22~11]

y2_d4[22~0] = y2[25,22~11]

여기서, x2_d4[22~0]는 x2 좌표가 설정된 클럭만큼(본 실시예에서는 4클럭(d4))만큼 시프트되고 0~22 비트로 이루어진다는 것을 의미한다. y2_d4[22~0]도 동일하다.

제3곱셈부(320)는 x축에 대하여 y2와 사용자에 의해 설정되며 x축의 영상 찌그러짐 변환 정도를 나타내는 m을 곱하여 x3를 출력하고, 제4곱셈부(350)는 y축에 대하여 x2와 역시 사용자에 의해 설정되며 y축의 영상 찌그러짐 변환 정도를 나타내는 n값을 곱하여 y3를 출력한다.

상기 제3곱셈부(320)와 제4곱셈부(350)의 연산과정은 다음 수식 4와 같다.

(수식 4)

x3[25,21~10] = y2[25,22~11] × m

y3[25,21~10] = x2[25,22~11] × n

여기서, m은 x축 사용자에 의해 설정된 영상의 찌그러짐에 대한 변환 값이고, n은 사용자에 의해 설정된 y축 영상의 찌그러짐에 대한 변환 값이다. m,n은 실수이다. 다만, 실수를 그대로 회로로 구현하기 힘들기 때문에, 일례로 해당 정수에 1024를 곱한 정수값을 사용하고, 연산 이후에 다시 1024로 나누도록 할 수 있다. 이때, 나누기(나눗셈)는 shift 연산을 사용하도록 한다.

제1가산부(330)는 x2와 x3를 더하고 제4가산부(350)는 y2와 y3를 더한다. 이를 수식으로 나타내면 다음 수식 5와 같다.

(수식 5)

x4 = x2 + x3 = x2 + y2 × m

y4 = y2 + y3 = y2 + x2 × n

구현의 편의를 위하여 상기 수식 5를 비트 인덱스를 포함하여 나타내면 다음 수식 6과 같다.

(수식 6)

x4 = x2_d4 + (y2[25,22~11] × m)[25,21~10]

y4 = y2_d4 + (x2[25,22~11] × n)[25,21~10]

도 3에는 일례로 Shear 변환을 이용하여 타원의 영상을 원 형상의 영상으로 변환하는 예가 도시되어 있다.

한편, 레이더 영상의 찌그러짐 현상을 보정하는 다른 방법으로, x,y축 양의 값 부분과 음의 값 부분의 확대/축소 배율을 다르게 하는 방법, 또는 영상의 회전, 확대/축소, 역회전 변환 방법을 사용할 수도 있다.

먼저, x,y축 양의 값 부분과 음의 값 부분의 확대/축소 배율을 다르게 하는 방법은 x축의 양(+)의 평면, x축의 음(-)의 평면, y축의 양(+)의 평면, y축의 음(-)의 평면 상의 점들을 확대/축소 배율을 달리 사용하여 영상을 변환하는 방법이다. 이 방법을 사용하여 입력된 레이더 영상신호들을 원에 가까운 양호한 레이더 영상으로 변환할 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 x,y축의 +/- 값에 따라 서로 다른 확대/축소 변환과정을 나타낸 영상의 일 예시도이다.

도 4에는 일례로 레이더 영상의 찌그러짐 현상을 보정하는 예가 도시된다. 전체적으로 원 모양의 레이더 영상이 원점으로부터 위와 아래의 크기가 다른 경우, 이를 보정하기 위해 y축의 양의 부분과 음의 부분의 확대/축소 비율을 달리하여 확대/축소 변환을 수행한다. 마찬가지로, x축의 양의 부분과 음의 부분의 확대/축소 비율을 달리하여 변환함으로써 원에 가까운 레이더 영상을 얻을 수 있다.

예컨대, 도 4에서는 y축의 양의 부분은 확대를 크게 y축의 음의 부분은 확대를 상대적으로 작게 하여 영상이 원에 가까워지도록 할 수 있다.

또한, 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 회전, 확대/축소, 역회전 변환과정을 나타낸 영상의 일 예시도이다.

레이더 영상은 원 또는 타원의 모양을 갖는다. 도 5에 도시된 일 예시도와 같이 찌그러진 영상을 원 형태로 만들기 위해, 찌그러진 영상의 꼭지점(convex)을 먼저 찾아 회전 각도를 구한다. 이후, 이 영상을 꼭지점이 x축 또는 y축 상이 되는 타원이 될 수 있도록 회전한다. 그리고, 각 축 방향으로 확대/축소 이후, 위 회전각도로 다시 역회전 변환을 수행한다. 이러한 방법을 사용하면 찌그러진 영상을 원의 모양으로 변환할 수 있다.

평면확대부(400)는 Shear변환부(300)에서 출력되는 x4,y4에 대하여 x축 및 y축이 이루는 x-y평면을 확대하도록 한다. 본 실시예의 평면확대부(400)는 제5곱셈부(410), 제6곱셈부(420), 제3지연부(430), 제1선택출력부(440), 제7곱셈부(450), 제8곱셈부(460), 제4지연부(470), 제2선택출력부(480)를 포함하여 구성된다.

제5곱셈부(410)는 x4와 x+_scale을 곱하여 x5를 출력하고 제6곱셈부(420)는 x4와 x-_scale을 곱하여 x6를 출력한다. x+_scale은 x축의 양의 평면(plane)의 확대 비율을 나타내고, x-_scale은 x축의 음의 평면(plane)의 확대 비율을 나타낸다.

제3지연부(430)는 x4를 4개의 클록(clock)만큼 지연시킨 x4_d4를 출력한다. 상기 지연을 위해 예커대 4개의 flip-flop을 사용할 수 있다. 제1선택출력부(440)는 x4_d4의 부호에 따라 x5와 x6 중 선택된 어느 하나를 x7으로 출력한다.

제7곱셈부(450)는 y4와 y+_scale을 곱하여 y5를 출력하고 제8곱셈부(460)는 y4와 y-_scale을 곱하여 y6를 출력한다. y+_scale은 y축의 양의 평면(plane)의 확대 비율을 나타내고, y-_scale은 y축의 음의 평면(plane)의 확대 비율을 나타낸다. 제4지연부(470)는 y4를 4개의 클록(clock)만큼 지연시킨 y4_d4를 출력한다. 상기 지연을 위해 예컨대 4개의 flip-flop을 사용할 수 있다. 제2선택출력부(480)는 y4_d4의 부호에 따라 y5와 y6 중 선택된 어느 하나를 y7으로 출력한다.

x,y축의 양음(+/-) 평면의 확대/축소는 좌표값의 양/음에 따라 다음과 같이 구할 수 있다. 부호 값이 0이면 양수이고 부호 값이 1이면 음수를 나타낸다. 아래 수식에서 x4_d4[12]는 12비트의 x4_d4 변수의 부호값이고, y4_d4[12]는 12비트의 y4_d4 변수의 부호값을 나타낸다. 그리고 이들 x4_d4[12], y4_d4[12]의 부호에 따라 x7,y7은 다음 수식 7 및 8과 같이 결정될 수 있다.

(수식 7)

if(x4_d4[12] = 0), x7 = (x4 × x+_scale)[25,21~10]

else, if(x4_d4[12] = 1), x7 = (x4 × x-_scale)[25,21~10]

(수식 8)

if(y4_d4[12] = 0), y7 = (y4 × y+_scale)[25,21~10]

else, if(y4_d4[12] = 1), y7 = (y4 × y-_scale)[25,21~10]

이와 같이 출력되는 x7,y7은 원점이동부(500)으로 출력된다. 상기와 같이 평면확대부(400)에서 x-y 평면에 대하여 영상을 확대하면 원점이 이동할 수 있다. 이에 원점이동부(500)에서는 영상의 원점을 x,y축 상의 원점으로 이동시킨다.

원점이동부(500)는 제3가산부(510) 및 제4가산부(520)를 포함한다.

제3가산부(510)는 상기 x7과 x_orig을 곱하여 x8을 출력하고 제4가산부(520)는 상기 y7과 y_orig을 곱하여 y8을 출력한다. 여기서, x_orig과 y_orig은 각각 원점에서 x축 방향과 y축 방향으로 얼마만큼 이동할지를 결정하기 위해 사용자에 의해 설정되는 값이다. 즉, x축, y축 방향으로 각각 어느 정도 이동시켜야 영상의 원점과 x,y축의 원점이 일치하는지를 사용자가 설정하는 것이다.

예를 들어, 모니터(HDMI 1080p의 경우)의 해상도가 1920×1080이라고 하면, 원점을 모니터의 중심으로 이동시키기 위하여 x_orig 기본 값은 모니터의 가로 해상도의 절반인 960로 설정하고, y_orig 기본값은 모니터의 가로 해상도의 절반인 540으로 설정한다.

이러한 원점이동은 하기 수식 9로 산출할 수 있다.

(수식 9)

x8 = x7 + x_orig

y8 = y7 + y_orig

원점이동부(500)에서 출력되는 x8,y8은 플립변환부(600)으로 출력된다. 플립변환부(600)는 영상을 반전시키는 과정(flip 변환)이 필요한지를 판단하여 필요한 경우에 영상을 반전시키는 변환을 수행한다. 예를 들어, ADC 영상의 원점이 상좌 끝 위치이고 모니터의 원점이 하좌 끝 위치인 경우 y축의 영상을 반전시켜야 할 경우에 사용될 수 있다. 또는 모니터를 원래 위치에 두지 않고 세워서 사용할 경우 등과 같이 영상을 반전시키는 과정이 과정이 필요한 경우에 사용될 수도 있다. 이러한 영상의 반전은 영상의 위치를 위-아래, 좌-우로 뒤집는 것을 의미한다. x,y 좌표를 바꾸는 연산도 추가로 수행할 수도 있다.

플립변환부(600)는 제3감산부(610), 제5지연부(620), 제3선택출력부(630), 제4감산부(640), 제6지연부(650), 제4선택출력부(660)를 포함한다.

제3감산부(610)는 H_Size에서 x8를 감산하여 두 값의 차이값을 출력하고 제4감산부(640)는 V_Size에서 y8을 감산하여 두 값의 차이값을 출력한다. H_Size와 V_Size는 각각 모니터의 가로 해상도와 세로 해상도를 나타내며, 사용자에 의해 임의로 설정되어 입력될 수 있다.

제5지연부(620)는 상기 x8을 2클록(clock)만큼 지연시킨 x8_d2를 출력하고 제6지연부(650)는 상기 y8을 2클록만큼 지연시킨 y8_d2를 출력한다.

제3선택출력부(630)는 (H_Size - x8) 값과 x8_d2 값을 입력받아 사용자에 의해 설정되는 x_flip의 부호에 따라 선택적으로 어느 하나를 x_address로 출력한다. 그리고, 제4선택출력부(660)는 (V_Size - y8) 값과 y8_d2 값을 입력받아 사용자에 의해 설정되는 y_flip의 부호에 따라 선택적으로 어느 하나를 y_address로 출력한다. 이는 다음 수식 10 및 11과 같이 나타낼 수 있다.

(수식 10)

if(x_flip = 1), x_address = H_Size - x8

else, if(x_flip = 0), x_address = x8

(수식 11)

if(y_flip = 1), y_address = V_Size - y8

else, if(y_flip = 0), y_address = y8

여기서, x_flip과 y_flip은 각각 x축과 y축 방향으로 영상을 뒤집을지를 결정하는 변수로서, 1이면 뒤집고 0이면 뒤집지 않고 원래값을 유지한다. 따라서, 상기 예와 같이 영상을 뒤집을 필요가 있다고 판단되면 사용자는 x_flip을 1로 설정하여 입력하고 뒤집을 필요가 없다고 판단되면 x_flip을 0으로 설정하여 입력한다.

이때, 사용자는 필요에 따라 x_flip과 y_flip을 독립적으로 설정하여 영상을 x축과 y축 모두 뒤집거나 어느 한 축만 뒤집을 수 있다.

상기 x_address와 y_address는 최종적으로 변환된 디지털 영상신호가 된다. 즉, ADC변환부(10)로 입력된 XY deflection 아날로그 영상신호를 ADC변환부(10)와 좌표변환부(20)를 거쳐 최종적으로 변환된 x,y 디지털 영상데이터가 되는 것이다.

이하에서는 상기와 같은 좌표변환부(20)에서 레이더 아날로그 영상신호를 디지털 영상신호로 변환하는 과정에서 발생할 수 있는 문제점을 본 발명에서 해결하는 과정을 설명한다. 먼저, 입력되는 레이더 아날로그 영상신호를 디지털 영상신호로 변환하는 경우 발생하는 문제점은 하기와 같다.

문제 1 : ADC 입력값의 원점의 위치 오류

문제 2 : ADC 입력 값의 범위 오류

문제 3 : 입력되는 레이더 영상이미지의 원점이 맞지 않는 현상

문제 4 : 입력되는 레이더 영상이미지의 크기가 맞지 않는 현상

문제 5 : 입력되는 레이더 영상이미지가 찌그러지는 현상

문제 6 : Brilliance 신호의 안정된 구간들을 찾는 방법

문제 7 : XY deflection 신호들의 원점 레벨을 찾는 방법

상기 문제들을 해결하는 방법을 예시적으로 설명하도록 한다.

문제 1 : ADC 입력값의 원점의 위치 오류

아날로그 레이더 입력신호는 ADC 변환과정을 거쳐 예컨대 0~4095 사이의 값으로 변환된다. 레이더 입력 영상신호의 원점이 2048 값이면 가장 바람직하지만, 실제 원점의 레이더 입력 변환 값은 2048이 아니라 다른 값이 되는 문제가 발생한다. 이를 해결하기 위해 실제 레이더 입력 원점 값을 중심 값 2048 값으로 이동시켜야 한다. 이렇게 함으로써 레이더 영상의 원점이 모니터 화면의 중심에 있게 된다. 이에 상술한 바와 같이 상기 문제 1은 ADC원점이동부(100)에 의해 해결된다.

문제 2 : ADC 입력 값의 범위 오류

ADC 변환부(10)에서 출력되는 레이더 영상 데이터는 0~4095 범위를 다 사용하여 출력되면 모니터에 정확하게 맞는 영상이 되어 이상적이지만, 실제로는 이 구간의 일부분 값만 사용하게 되여 영상이 제대로 표시되지 않는 문제가 발생한다.

이를 해결하기 위해, 레이더 ADC 출력값의 범위를 모니터에서 보기 좋은 크기의 좌표 범위들로 크기를 변환하여야 한다. 본 실시예에서는 ADC 변환된 x,y축을 각각 x축 및 y축 방향으로 확대 또는 축소하여 범위를 보정한다. 이에 상술한 바와 같이 상기 문제 2는 축방향확대/축소부(200) 및/또는 평면확대부(400)에 의해 해결된다.

상기 문제 1을 해결하기 위하여 변환을 수행하였음에도 불구하고, 상기와 같이 변환된 레이더 영상의 원점이 모니터 중심과 맞지 않는 문제가 발생하는 경우에는 x,y축 좌표값을 이동하여 레이더 영상이미지의 원점을 모니터 중심, 즉 모니터의 원점에 맞추도록 한다. 이에 상기 문제 3은 원점이동부(500)에 의해 해결된다.

상기 문제 1을 해결하기 위해 변환을 수행하였음에도 불구하고, 상기와 같이 변환된 레이어 영상의 크기가 모니터에서 보여지는 바람직한 영상의 크기와 일치하지 않는 문제가 발생할 수 있다. 이에, 상술한 바와 같이 이러한 문제 4는 축방향확대/축소부(200) 및/또는 평면확대부(400)에 의해 해결될 수 있다.

문제 5 : 입력되는 레이더 영상이미지가 찌그러지는 현상

입력되는 레이더 영상이미지가 찌그러져 입력되는 문제가 발생하는 경우 본 발명에서는 Shear변환부(300)에서 Shear 변환을 통해 해결된다. 즉, 도 3에 도시된 바와 같이, x축의 shear 변환 좌표는 y축 좌표와 x축의 찌그러짐 변환의 정도 m을 곱한 결과에 x축 좌표를 더함으로써, 그리고 y축의 shear 변환 좌표는 x축 좌표와 y축의 찌그러짐 변환 정도 n을 곱한 결과에 y축 좌표를 더함으로써 산출된다.

이와 같이 산출된 x축, y축 좌표를 이용하여 찌그러진 레이더 영상이미지를 원 형상의 이미지로 변환할 수 있도록 한다.

한편, 다른 실시예에서는 도 4에 도시된 바와 같이 레이더 영상이미지에서 x,y축 양의 값 부분과 음의 값 부분의 확대/축소 배율을 다르게 하여 영상이 찌그러지는 것을 해결할 수 있다. 이는 원 모양의 레이더 영상이 원점으로부터 위와 아래의 크기가 다른 경우에 y축의 양의 부분과 음의 부분의 확대/축소 비율을 달리하여 확대/축소 변환을 하는 방식이다. 물론, x축 방향도 동일하게 적용할 수 있다.

또 다른 실시예에서는 도 5에 도시된 바와 같이 레이더 영상이미지를 회전-확대/축소-역회전 변환방법을 통해 영상이 찌그러지는 것을 해결할 수도 있다. 이는 찌그러진 영상은 꼭지점이 축에 위치하도록 일정한 회전각도로 회전을 한 이후, 가로 및 세로의 크기가 동일하도록 확대/축소하고, 그리고 다시 원래 회전했던 회전각도로 역방향으로 역회전함으로써 실현될 수 있다.

문제 6 : Brilliance 신호의 안정된 구간들을 찾는 방법

Brilliance 신호는 화면에 점을 그릴지 말지를 결정하는 신호이다. 이러한 Brilliance 신호가 점을 그리는 run 구간일 때만 화면에 점을 그리도록 한다. 본 실시예에서 run 구간을 쉽게 찾는 방안이 제시된다. run 구간과 idle 구간은 일정시간 이상 값이 지속되는 특징이 있다. 따라서, 본 발명에서는 먼저 Brilliance 신호 입력값이 일정시간 이상 값이 지속되는 경우, 이 값을 일시적으로 기록해둔다. 그리고, 이 값들 중에서 두 번째로 큰 값이 idle 구간을 확인하여 Brilliance 신호가 입력되는 것으로 한다. 본 발명에서는 일정시간 이상 지속되는 값을 자동으로 확인하도록 함으로써 Brilliance 신호 중 화면에 그리는 run 구간을 쉽게 찾도록 한다. 이에 대해서는 하기에서 실시예를 통해 상세하게 설명한다.

문제 7 : XY deflection 신호들의 원점 레벨을 찾는 방법

X deflection 신호(레이더 영상 신호의 x 좌표 신호) 값이 일정시간 이상 변하기 않는 경우 x축의 원점 값이라고 판단할 수 있다. 마찬가지로 Y deflection 신호(레이더 영상의 y 좌표 신호) 값이 일정시간 이상 변하지 않는 경우 y축 원점 값이라고 판단할 수 있다. 이를 이용하여 자동으로 레이더 출력 신호의 x,y축의 원점을 찾도록 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시형태를 통해 본 발명을 상세하게 설명한다.

본 발명에서는 기본적으로 XY deflection 신호를 x,y 좌표 데이터로 변환하기 위해 3가지 좌표계를 적용한다. 3가지 좌표계는 도 6과 같이 ADC 좌표계, 단위 좌표계, 모니터 좌표계이다.

레이더 영상신호가 출력되는 ADC 좌표계를 거쳐 0~4095 사이의 값으로 좌표변환이 이루어지고, 이후에 단위 좌표계를 거쳐 -1.0~1.0 사이의 값으로 좌표변환이 이루어지고, 다시 최종적으로 모니터 좌표계(본 실시예에서는 HDMI 1080p에 적용)를 거쳐 1920×1080 해상도의 좌표로 변환된다.

ADC x,y 좌표가 0~4095 사이의 값이고 모니터 좌표가 x축이 0~1919, y축이 0~1079 사이의 값일 때 좌표 변환 과정은 아래 수식 12와 같다.

(수식 12)

x_new = (x - 2048)/2048 × 960 + 960

y_new = (y - 2048)/2048 × 960 + 960

상기 수식은 레이더 영상의 중심이 2048에 있고 입력 영상의 크기가 모니터 화면의 크기와 맞다고 가정한 변환이다. 이 변환 과정은 도 2에 도시된 ADC원점이동부(100), 축방향확대/축소부(200), 원점이동부(500)에서 진행된다.

상기 x는 ADC 변환을 거친 x 좌표 값이고, y는 ADC 변환을 거친 y 좌표 값이다. 그리고 x_new, y_new는 도 6에서 모니터 좌표계에 의해 좌표 변환된 최종 x,y 좌표 값이다.

상기 수식 12은 아래 수식 13과 같이 바꿀 수 있다.

(수식 13)

x_new = (x - 2048) × 960 /2048 + 960

y_new = (y - 2048) × 960 /2048 + 960

위 수식 13에서 2048로 나누는 나눗셈은 11비트 시프트(shift) 연산으로 구현이 가능하다.

한편, 레이더 영상 신호의 XY deflection 신호는 ADC 변환을 거쳐 signed 또는 unsigned 값으로 출력된다. 본 실시예에서는 예를 들어 T1사의 ADS5232 소자를 사용하고 ADC 출력값이 12비트(4096 레벨) unsigned 값으로 출력되는 경우에 대하여 설명한다. 이상적인 경우 레이더의 원점은 4096 값의 중간인 2048 값이 출력되어야 한다. 하지만, 실제로는 구현 오차 때문에 원점 값이 2048 값이 출력되지 않는다.

이에 본 발명에서는 출력된 unsigned 값이 12비트(4096 레벨)인 경우, 앞에 부호를 붙여 13비트의 signed 값으로 변환한다. 그리고 ADC 출력 원점 설정값을 ADC 출력값에서 감산하여 원점 값이 2048 값이 되도록 변환을 한다. 이를 통해 상기한 문제 1이 해결될 수 있다.

또한, ADC 변환을 통해 출력되는 레이더 신호는 0~4095 범위로 출력되어야 이상적이지만, 실제로는 구현 오차 때문에 이 구간의 일부분 값만 출력된다. 이에, 본 발명에서는 위 signed 값으로 변환된 값을 x,y축 방향으로 확대 또는 축소하여 범위를 보정함으로써 상기한 문제 2가 해결되도록 한다.

또한, 변환된 레이더 영상 원점이 모니터 중심과 맞지 않는 경우 레이더 영상 ADC 변환 값을 이동하여 원점을 모니터 중심 원점에 맞추도록 한다. 이에 따라 상기한 문제 3이 해결될 수 있다.

또한, 입력되는 레이더 영상의 크기가 모니터에 바람직하게 크기가 맞지 않는 경우 레이더 영상 신호를 각각 x,y축 방향으로 확대/축소하여 크기를 보정할 수 있다. 이로써 상기한 문제 4가 해결된다.

한편, 입력되는 레이더 영상이 찌그러지는 문제 5는 Shear 변환을 통해 해결될 수 있다. Shear 변환은 사용자가 영상의 찌그러짐 변환의 정도에 따라 변수를 적용한다. 예컨대, x축 방향으로 찌그러짐 변환의 정도를 m, y축 방향으로 찌그러짐 변환의 정도를 n을 적용하도록 한다. 이러한 변수를 이용한 Shear 변환은 상기 수식 5와 같이 나타낼 수 있다.

그리고, Brilliance 신호의 안정된 구간을 찾기 위해서는 Brilliance 신호에서 run 구간과 idle 구간을 구분할 필요가 있다. 이를 위해 Brilliance 신호의 시간 변화값 또는 평균값과 지속시간(run length)를 측정한다. 시간 경과에 따른 변화값이 일정하고 지속시간이 일정시간 이상일 경우 안정된 값이라고 판단한다. 이러한 Brilliance 신호의 안정된 값들을 이용하여 신호를 그리는 좌표 구간을 결정할 수 있다.

Brilliance 신호의 일 실시예가 도 7에 도시된다. 도 7에는 X deflection 신호의 값이 원점 값을 유지할 때 Y deflection 신호의 값이 양수이면 12시 방향의 신호 정보를 나타낸다. Brilliance 신호와 레이더 스트로크(radar stroke) 신호의 예를 살펴보면, Brilliance 신호는 zero, ready, run, idle의 4가지 구간으로 구별된다. 이 중 run 구간은 XY deflection 값 좌표의 점들이 그려지는 구간이고 idle 구간은 점들이 그려지지 않는 구간이다.

또한, idle 구간에서 그리는 점은 원점이므로, 상위 1~2 레벨을 그리는 구간으로 설정하는 방법으로 사용할 수도 있다. 이 방법을 사용할 경우 일정한 Brilliance 값 이상을 그리는 구간으로 설정하는 방법을 사용한다.

안정된 Brilliance 신호 값의 범위를 결정할 수 있으며, 이 안정된 값을 사용하여 자동으로 x,y 점을 그리는 구간 값을 결정할 수 있게 된다. 이를 통해 상기한 문제 6이 해결될 수 있다.

그리고, XY deflection 신호의 시간 경과에 따른 변화값이 일정할 경우 안정되 값이라 판단하고, 이와 같이 안정된 XY deflection 신호의 값의 범위를 찾고, 이 안정된 값을 자동으로 원점으로 설정하여 사용할 수 있다. 이를 통해 상기 문제 7이 해결된다.

상기 ADC 좌표계와 모니터 좌표계의 배율이 그리 크지 않으므로 한 번 확대한 영상을 다시 확대할 경우 제대로 확대가 되지 않고 빈 줄이 생기는 현상이 발생할 수 있다. 이를 방지하기 위해 본 발명에서는 한번 충분한 크기로 확대한 후 계속 축소해 나가면서 보정하는 것이 바람직하다.

한편, 영상의 찌그러짐을 제거하는 방법으로서 본 발명에서는 Shear 변환을 사용한다. 본 발명은 이에 한정되지 않으면, 상술한 바와 같이 X/Y 축 양의 값 부분과 음의 값 부분의 확대/축소 배율을 다르게 사용하는 방법과, 회전-확대/축소- 역회전 변환 방법도 구현이 가능하다.

그리고, 본 발명의 실시예에서는 Xilinx XC7Z030-1SBG485 FPGA 소자로 구현하여 디지털 영상신호 변환에 대하여 검증하였다. 본 일 실시예에서는 13비트의 signed 값들을 이용하여 변환을 수행하였으며, 나눗셈의 경우 shift 연산을 사용하여 구현하였다.

도 2에서 지연부들은 flip-flop을 사용하였으며 전체 지연시간(latency)이 20 clock이 소요되도록 하였다. 파이프라인(Pipeline) 구조로 설계되어 있어 입력 신호를 받는 throughput 은 1 clock 이며, 매 1 clock 마다 입력을 받을 수 있다. 가산부와 감산부는 2 clock 지연시간(latency)를 가지며 pipeline 되어 있다. 곱셈부는 4 clock 지연시간(latency)를 가지며, pipeline 되어 있다. Xilinx Vivado 설계 환경에서는 나눗셈을 수행하는 적절한 기술이 없어 shift 연산으로 나눗셈 기능을 대체하였다.

도 8은 본 발명에 따른 디지털 영상신호 변환장치에서 변환하기 이전의 레이더 영상 예시도이고, 도 9는 본 발명에 따른 디지털 영상신호 변환장치에서 변환한 이후의 레이더 영상 예시도이다. 도 8에서는 영상이 제대로 표시되지 않음을 확인할 수 있고 도 9에서는 제대로 된 영상이 표시됨을 확인할 수 있다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

10 : ADC 변환부 20 : 좌표변환부
100 : ADC원점이동부 110 : 제1감산부
120 : 제2감산부 200 : 축방향확대/축소부
210 : 제1곱셈부 220 : 제2곱셈부
300 : Shear변환부 310 : 제1지연부
320 : 제3곱셈부 330 : 제1가산부
340 : 제2지연부 350 : 제4곱셈부
360 : 제2가산부 400 : 평면확대부
410 : 제5곱셈부 420 : 제6곱셈부
430 : 제3지연부 440 : 제1선택출력부
450 : 제7곱셈부 460 : 제8곱셈부
470 : 제4지연부 480 : 제2선택출력부
500 : 원점이동부 510 : 제3가산부
520 : 제4가산부 600 : 플립변환부
610 : 제3감산부 620 : 제5지연부
630 : 제3선택출력부 640 : 제4감산부
650 : 제6지연부 660 : 제4선택출력부

Claims

레이더의 아날로그 XY deflection 영상 신호를 대응하는 디지털 x,y 좌표 값으로 변환하는 ADC변환부;
상기 변환된 x,y 좌표값의 원점을 x,y축 방향으로 이동시켜 모니터의 원점으로 이동하는 ADC원점이동부;
상기 변환된 x,y 좌표값의 범위를 상기 모니터의 해상도에 맞도록 x,y축 방향으로 확대 및 축소하는 축방향확대/축소부;
상기 변환된 x,y 좌표값에 의한 영상을 원 형상의 영상으로 변환하는 Shear 변환부;
상기 Shear 변환부에서 출력되는 영상의 x,y 좌표값이 이루는 x-y 평면을 상기 모니터의 크기에 대응하도록 확대하는 평면확대부;
상기 확대된 x-y 평면에서의 x,y 좌표값의 원점을 x,y 축방향으로 이동시켜 상기 모니터의 원점과 일치하도록 하는 원점이동부;
상기 x,y 좌표값에 의한 영상의 위치를 반전할 필요가 있는지를 판단하여 영상의 반전을 수행하는 플립변환부를 포함하고,
상기 ADC변환부는 Brilliance 신호를 입력받아 대응하는 디지털 값으로 변환하고 상기 변환된 Brilliance 디지털 값 중에서 설정된 일정시간 일정한 값이 지속되는 구간을 저장하고, 상기 저장된 구간 중 가장 큰 값을 갖는 구간을 run 구간으로 설정하고 두 번째 큰 값을 갖는 구간을 idle 구간으로 설정하는 아날로그 영상신호의 디지털 영상신호 변환장치.
제1항에 있어서,
상기 변환된 x 좌표값 및 y 좌표값은 0~4095의 범위 값을 갖는 아날로그 영상신호의 디지털 영상신호 변환장치.
제2항에 있어서,
상기 ADC원점이동부는 상기 x,y 좌표값을 상기 x,y 표값의 중심값인 2048 값으로 이동시키는 아날로그 영상신호의 디지털 영상신호 변환장치.
제1항에 있어서,
상기 ADC원점이동부는,
상기 변환된 x 좌표값과 기설정된 x축 방향 원점 이동값(adc_x_orig)의 차이를 연산하여 x1 좌표값을 출력하는 제1감산부; 및
상기 변환된 y 좌표값과 기설정된 y축 방향 원점 이동값(adc_x_orig)의 차이를 연산하여 y1 좌표값을 출력하는 제2감산부; 를 포함하는 아날로그 영상신호의 디지털 영상신호 변환장치.
제4항에 있어서,
상기 축방향확대/축소부는,
상기 x1 좌표값과 기설정된 x축 확대비율(x_scale)을 곱하여 x2 좌표값을 출력하는 제1곱셈부;
상기 y1 좌표값과 기설정된 y축 확대비율(y_scale)을 곱하여 y2 좌표값을 출력하는 제2곱셈부; 를 포함하는 아날로그 영상신호의 디지털 영상신호 변환장치.
제5항에 있어서,
상기 Shear 변환부는,
상기 x2 좌표값을 설정된 클럭만큼 지연시키는 제1지연부;
상기 y2 좌표값과 기설정된 x축에 대한 영상의 찌그러짐 변환정도를 나타내는 m를 곱하여 x3 좌표값을 출력하는 제3곱셈부;
상기 제3곱셈부에서 출력된 x3 좌표값과 상기 제1지연부에서 지연된 x2 좌표값의 지연값을 더하여 x4 좌표값을 출력하는 제1가산부;
상기 y2 좌표값을 설정된 클럭만큼 지연시키는 제2지연부;
상기 x2 좌표값과 기설정된 y축에 대한 영상의 찌그러짐 변환정도를 나타내는 n를 곱하여 y3 좌표값을 출력하는 제4곱셈부;
상기 제4곱셈부에서 출력된 y3 좌표값과 상기 제2지연부에서 지연된 y2 좌표값의 지연값을 더하여 y4 좌표값을 출력하는 제2가산부;를 포함하는 아날로그 영상신호의 디지털 영상신호 변환장치.
제6항에 있어서,
상기 평면확대부는,
상기 x4 좌표값과 기설정된 x축에 대한 양(+)의 평면의 확대비율(x+_scale)을 곱하여 x5 좌표값을 출력하는 제5곱셈부;
상기 x4 좌표값과 기설정된 x축에 대한 음(-)의 평면의 확대비율(x-_scale)을 곱하여 x6 좌표값을 출력하는 제6곱셈부;
상기 x4 좌표값을 설정된 클럭만큼 지연시키는 제3지연부;
상기 제3지연부에서 지연된 x4 좌표값의 지연값의 부호에 따라 상기 x5 좌표값 및 x6 좌표값 중 어느 하나를 선택하여 x7 좌표값으로 출력하는 제1선택출력부;
상기 y4 좌표값과 기설정된 y축에 대한 양(+)의 평면의 확대비율(y+_scale)을 곱하여 y5 좌표값을 출력하는 제7곱셈부;
상기 y4 좌표값과 기설정된 y축에 대한 음(-)의 평면의 확대비율(y-_scale)을 곱하여 y6 좌표값을 출력하는 제8곱셈부;
상기 y4 좌표값을 설정된 클럭만큰 지연시키는 제4지연부;
상기 제4지연부에서 지연된 y4 좌표값의 지연값의 부호에 따라 상기 y5 좌표값 및 y6 좌표값 중 어느 하나를 선택하여 y7 좌표값으로 출력하는 제2선택출력부를 포함하는 아날로그 영상신호의 디지털 영상신호 변환장치.
제7항에 있어서,
상기 원점이동부는,
상기 x7 좌표값에 기설정된 상기 모니터의 가로 해상도의 절반값(x_orig)을 더하여 x8 좌표값을 출력하는 제3가산부;
상기 y7 좌표값에 기설정된 상기 모니터의 세로 해상도의 절반값(y_orig)을 더하여 y8 좌표값을 출력하는 제4가산부를 포함하는 아날로그 영상신호의 디지털 영상신호 변환장치.
제8항에 있어서,
상기 가로 × 세로의 해상도는 1920 × 1080인 것을 특징으로 하는 아날로그 영상신호의 디지털 영상신호 변환장치.
제8항에 있어서,
상기 플립변환부는,
상기 x8 좌표값과 상기 모니터의 가로 해상도(H_Size)와의 차이값을 연산하는 제3감산부;
상기 x8 좌표값을 기설정된 클럭만큼 지연시키는 제5지연부;
x축 방향의 영상의 반전을 결정하는 x_flip의 부호에 따라 상기 제3감산부와 상기 제5지연부의 출력 중 어느 하나를 최종 변환된 x축 좌표(x_address)로 출력하는 제3선택출력부;
상기 y8 좌표값과 상기 모니터의 세로 해상도(V_Size)와의 차이값을 연산하는 제4감산부;
상기 y8 좌표값을 기설정된 클럭만큼 지연시키는 제6지연부;
y축 방향의 영상의 반전을 결정하는 y_flip의 부호에 따라 상기 제4감산부와 제6지연부의 출력 중 어느 하나를 최종 변환된 y축 좌표(y_address)로 출력하는 제4선택출력부를 포함하는 아날로그 영상신호의 디지털 영상신호 변환장치.
삭제
제10항에 있어서,
상기 run 구간에서는 상기 모니터의 화면에서 상기 최종 변환된 x_address, y_address 좌표에 대응하는 점들을 표시하고, 상기 run 구간 외 다른 구간에서는 Brilliance 신호의 입력으로 판단하여 상기 최종 변환된 x_address, y_address 좌표에 대응하는 점들을 표시하지 않는 아날로그 영상신호의 디지털 영상신호 변환장치.