• 한국군사과학기술학회지
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• 제15권5호
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• pp.687-698
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• 2012

LADAR systems can rapidly acquire 3D point clouds by sampling the target surfaces using laser pulses. Such point clouds are widely used for diverse applications such as DSM/DTM generation, forest biomass estimation, target detection, wire avoidance and so on. Many kinds of LADAR systems have been developed with their respective purposes and applications. Particularly, Geiger mode imaging LADAR systems are increasingly utilized since they are energy efficient thank to extremely sensitive detectors incorporated into the systems. The purpose of this research is the performance assessment of a Geiger mode imaging LADAR system based on simulation with the real system parameters. We thus developed a simulation method of such a LADAR system by modeling its geometric, radiometric, optic and electronic aspects. Based on the simulation, we performed the performance assessment of a newly designed system to derive the outlier ratio and false alarm rate expected during its operation in almost real environment with reasonable system parameters. The proposed simulation and performance assessment method will be effectively utilized for system design and optimization, and test data generation.

• Current Optics and Photonics
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• 제3권1호
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• pp.8-15
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• 2019

We describe a common optical system that merges a LADAR system, which generates a point cloud, and a more traditional imaging system operating in the LWIR, which generates image data. The optimum diameter of the entrance pupil was determined by analysis of detection ranges of the LADAR sensor, and the result was applied to design a common optical system using LADAR sensors and LWIR sensors; the performance of these sensors was then evaluated. The minimum detectable signal of the $128{\times}128-pixel$ LADAR detector was calculated as 20.5 nW. The detection range of the LADAR optical system was calculated to be 1,000 m, and according to the results, the optimum diameter of the entrance pupil was determined to be 15.7 cm. The modulation transfer function (MTF) in relation to the diffraction limit of the designed common optical system was analyzed and, according to the results, the MTF of the LADAR optical system was 98.8% at the spatial frequency of 5 cycles per millimeter, while that of the LWIR optical system was 92.4% at the spatial frequency of 29 cycles per millimeter. The detection, recognition, and identification distances of the LWIR optical system were determined to be 5.12, 2.82, and 1.96 km, respectively.

• Current Optics and Photonics
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• 제1권6호
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• pp.598-603
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• 2017

Traditional three-dimensional (3-D) laser imaging systems are based on real aperture imaging technology, whose resolution decreases as the range increases. In this paper, we develop a novel 3-D imaging technique based on the synthetic aperture technology in which the imaging resolution is significantly improved and does not degrade with the increase of the range. We consider an imaging laser radar (ladar) system using the floodlight transmitting mode and multi-beam receiving mode. High 3-D imaging resolutions are achieved by matched filtering the linear frequency modulated (LFM) signals respectively in range, synthetic aperture along-track, and the real aperture across-track. In this paper, a novel 3-D imaging signal model is given first. Because of the motion during the transmission of a sweep, the Doppler shift induced by the continuous motion is taken into account. And then, a proper algorithm for the 3-D imaging geometry is given. Finally, simulation results validate the effectiveness of the proposed technique.

• 한국컴퓨터정보학회논문지
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• 제18권1호
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• pp.1-10
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• 2013

본 논문은3차원레이저레이더(LADAR, Laser Ladar) 영상 생성 시스템 개발을 수행함에 있어, 요구되는 실시간 처리를 구현하기 위해 CPU(Central Processing Unit) 및 GPU(Graphic Processing Unit)의 병렬처리 구조를 설계하는 CUDA(Common Unified Device Architecture) 기반 소프트웨어(SW, Software) 구현 기법에 대하여 설명한다. LADAR 시스템은 레이저 거리정보를 기반으로 3차원 영상을 생성하는 복잡도 높은 시스템으로써, 각 단계별로 많은 량의 처리 자원이 필요하다. 따라서, 한정된 시스템 자원 내에서 이를 실시간으로 처리하기 위해서는 반드시 병렬처리 구조를 설계 및 적용해야 한다. 본 논문에서는, 처리 알고리즘의 단계적 분석을 통해 분할 가능한 작업에 대하여 CUDA GPU로 할당 및 처리를 수행함으로써, 시스템에서 요구하는 실시간 처리를 달성하였으며, 처리 속도 분석을 통해 최대 46%의 처리 속도 향상을 확인할 수 있었다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국정보통신학회 2017년도 춘계학술대회
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• pp.387-390
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• 2017

임베디드 분야에서 고해상도 센서의 등장으로 Heterogeneous 컴퓨팅에 대한 수요가 지속적으로 증가하고 있다. 로직모듈은 LADAR 시스템 구성품을 제어하고, 고속의 레이저 영상 데이터를 실시간 3차원 영상화하기 위한 임베디드 시스템이다. 본 논문에서는 로직모듈의 설계와 CPU-GPU Heterogeneous 컴퓨팅을 활용한 로직모듈의 신호처리에 대해 설명하려고 한다.

• 한국군사과학기술학회지
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• 제17권1호
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• pp.90-95
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• 2014

The system design and the system performance analysis of 3D imaging laser radar system for the mapping purpose is addressed in this article. For the mapping, a push-bloom scanning method is utilized. The pulsed fiber laser with high pulse energy and high pulse repetition rate is used for the light source of laser radar system. The high sensitive linear mode InGaAs avalanche photo-diode is used for the laser receiver module. The time-of-flight of laser pulse from the laser to the receiver is calculated by using high speed FPGA based signal processing board. To reduce the walk error of laser pulse regardless of the intensity differences between pulses, the time of flight is measured from peak to peak of laser pulses. To get 3D image with a single pixel detector, Risley scanner which stirs the laser beam in an ellipsoidal pattern is used. The system laser energy budget characteristics is modeled using LADAR equation, from which the system performances such as the pulse detection probability, false alarm and etc. are analyzed and predicted. The test results of the system performances are acquired and compared with the predicted system performance. According to test results, all the system requirements are satisfied. The 3D image which was acquired by using the laser radar system is also presented in this article.

• 한국건설관리학회논문집
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• 제10권1호
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• pp.136-145
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• 2009

'지능형 굴삭시스템 개발'은 센서기술, 로봇기술들을 융합하여 토공 작업환경을 인식하고 작업 계획을 수립하며 굴삭기를 자동 조정하여 토공작업을 자동화 하는 것을 목표로 한다. 본 연구는 지능형 굴삭시스템 개발을 위한 요소기술로서, 광대역 3D 레이저 스캐너를 이용하여 실제 토공 작업환경을 가상의 3차원 공간으로 재현할 수 있는 수학적 모델을 만드는 것이다. 이 연구에서는 광대역 3D 레이저 스캐너를 구동하기 위한 사용자 소프트웨어 및 사용자 인터페이스를 개발하였으며, 3D 레이저 스캐너의 차량 탑재 및 스캐닝 작업의 최적화를 위하여 모바일 3D 이미징 시스템을 개발하였다. 또한 실제 토공 작업환경을 대상으로 스캐닝 실험을 실시하여 스캔 데이터를 획득하였고, 이를 기반으로 각 스캔 데이터들 간의 자동 정합 알고리즘을 설계하였다. 본 연구에서 개발된 시스템은 향후 지능형 굴삭 로봇의 완전 자동화 시스템의 구현을 위하여 널리 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 대한원격탐사학회지
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• 제28권5호
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• pp.573-586
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• 2012

라이다 센서로 취득된 점군에는 실제 물리적인 표면에 존재하지 않는 이상점이 포함되어 있다. 이러한 이상점들은 활용을 위한 후속처리를 하기 전에 반드시 제거되어야 한다. 특히 민감도가 아주 높은 가이거 모드 검출기를 이용하는 라이다로 취득한 데이터는 높은 비율의 이상점을 포함하고 있다. 이로 인해 기존의 알고리즘은 이러한 데이터로부터 성공적으로 이상점을 검출하는데 어려움이 있었다. 이에 본 연구는 가이거 모드 영상 라이다로 획득된 높은 이상점 비율을 갖는 점군에서 이상점을 제거하는 방법을 제안한다. 제안된 방법은 의미 있는 표적의 표면은 검출기상에서 두 개 이상의 이웃픽셀에 검출되며, 이러한 이웃픽셀들로부터 출력되는 거리값은 유사하다는 점을 이용한다. 개발된 제거 기법은 시뮬레이션으로 생성된 다양한 점밀도와 이상점 비율의 모의 데이터에 적용하여 임계값과 데이터 특성에 따른 성능을 분석하였다. 대부분의 경우에 약 99% 이상의 이상점 검출성능이 나타났으며, 데이터 특성에 강인하고 임계값에 크게 민감하지 않는 검출성능을 확인하였다. 제안된 방법은 향후 가이거 모드 라이다 데이터의 온라인 실시간 처리 또는 후처리에 효과적으로 활용될 것으로 판단된다.