Cubic기반 공간 필터링을 이용한 LADAR 영상의 실시간 노이즈 개선 연구

국문 초록 (Abstract)

3차원 영상 레이저레이다(LADAR, Laser Detection And Ranging) 시스템은 레이저 조사 후 반사되는 신호를 이용하여 3차원 영상 정보를 실시간 생성 및 전시하는 장비이다. LADAR 시스템은 레이저를 조사하고 거리정보의 획득을 위한 Sensor Unit과 3차원 영상의 생성을 위한 Logic Module 및 전원공급기, 시스템제어기로 구성된다. Logic Module은 LADAR 시스템의 제어 및 3차원 영상 신호처리를 담당하는 임베디드 시스템으로 LADAR 시스템을 제어하고, 조사된 레이저가 반사되어 도달하는 시간 정보 ToF (Time of Flight)를 이용하여 실시간 3차원 영상을 생성한다. 획득된 거리정보에는 많은 노이즈 성분을 포함하게 된다. 이러한 노이즈는 실시간 3차원 LADAR 영상의 품질을 저하시키고, 표적정보의 실시간 확인을 어렵게 한다.
Logic Module은 Cubic 기반의 공간 필터링을 이용한 노이즈 제거 기법을 통해, 한정된 자원을 갖는 임베디드 환경에서 3차원 공간에 분포된 노이즈를 제거한다. 3차원 공간상에서 유효 Voxel 데이터와 노이즈 성분의 구분을 위하여, 주변 Cubic의 Voxel 분포 정보를 활용하였다. 실제 표적의 유효 Voxel 분포의 경우, 주변의 Voxel들의 분포와 상관도가 높아, 3차원 공간 필터링을 이용한 노이즈 제거 효과가 있음을 확인할 수 있었다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

The LADAR(LAser Detection And Ranging) system is a device that generates and displays 3D image information in real time using signals reflected after laser irradiation. The LADAR system consists of a Sensor Unit for irradiating the laser and acquiring distance information, Logic Module for generating three-dimensional images, Power Supply, a System Controller. Logic Module is an embedded system for LADAR system control and 3-D image signal processing. The Logic Module generates a real-time 3D image using the time information (ToF) of the arrival time of the irradiated laser. The obtained distance information includes a lot of noise components. This noise degrades the quality of the real-time 3D LADAR image and makes it difficult to confirm the target information in real time.
The Logic Module removes the noise distributed in the three-dimensional space in the embedded environment with limited resources through the noise elimination technique using the Cubic-based spatial filtering. In order to distinguish effective Voxel data and noise components in three - dimensional space, Voxel distribution information of surrounding Cubic was used. In the case of the effective Voxel distribution of the actual target, the correlation between the distribution of the surrounding Voxels is high, and it is confirmed that the noise removal using the three-dimensional spatial filtering is effective.

목차 (Table of Contents)

• 제 1 장 서 론 1
• 제 2 장 LADAR 시스템 2
• 제 3 장 LOGIC MODULE 설계 10
• 제 1 절 Logic Module의 구성 10
• 제 2 절 주요 신호처리 자원 12
• 제 3 절 CUDA 16
• 제 4 장 LADAR 영상의 실시간 노이즈 개선 19
• 제 1 절 3차원 LADAR 영상의 신호처리 19
• 제 2 절 데이터의 정렬 20
• 제 3 절 스캐너 위치 확장 및 공간 Index 할당 22
• 제 4 절 Cubic 기반 공간 필터링 27
• 제 5 절 3차원 영상의 생성 30
• 제 6 절 신호처리 시간의 분석 31
• 제 5 장 CUBIC 기반 공간 필터링 결과 및 분석 33
• 제 6 장 결 론 37