KR101666466B1 - Marine risk management system and marine risk management method using marine object distance measuring system with monocular camera - Google Patents

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Abstract

본 발명은 단안 카메라를 이용한 해상 객체 거리측정 시스템을 이용한 해상 위험관리 시스템으로, 관측지점에 사전 설정된 해수면으로부터의 높이로 설치되어 거리 측정에 사용되는 일정한 수직 화각과 수직 해상도를 가지는 1 개의 카메라를 포함하여 상기 카메라로부터 촬영되는 영상을 수신하여 출력하는 촬영부(110), 상기 촬영부로부터 촬영되는 영상을 입력받아 수평선을 검출하고 목표물인 해상 객체와 그 위치의 수면인 객체의 수면 경계선을 검출하고, 상기 수평선과 객체의 수면 경계선과의 거리를 연산하며, 상기 카메라의 설치 높이, 픽셀 당 수직각 및 수평선과 객체의 수면 경계선 간 거리로부터 관측지점에서 해상 객체까지의 거리를 연산하여 출력하는 객체 영상 처리부(120)를 포함하는 단안 카메라를 이용한 해상 객체 거리측정 시스템(100), 상기 단안 카메라를 이용한 해상 객체 거리측정 시스템(100)으로부터 촬영되는 해상 객체 영상과 관측지점에서 해상 객체까지의 거리정보를 카메라 영상정보로서 수신하고, 레이더 정보 처리부(300)로부터 해상 객체의 위치정보를 포함하는 레이더 정보를 수신하고, AIS 정보 처리부(400)로부터 AIS 정보를 수신하여, 카메라 영상정보, 레이더 정보 및 AIS 정보를 수신하여 판독하여 해상 객체를 검출하여, 검출된 해상 객체의 위험 여부를 판단하고, 해상 객체와 연관된 영상 정보를 처리하여 출력하는 해상 위험 관리 시스템(200)을 포함하여, 상기 해상 위험 관리 시스템(200)은 수신된 카메라 영상정보, 레이더 정보 및 AIS 정보의 판독결과 해상 객체가 검출된 경우, 단안 카메라를 이용한 해상 객체 거리측정 시스템(100)의 카메라의 촬영위치를 검출된 해상 객체의 촬영을 위한 위치로 제어하는 구동제어신호를 발생시켜, 제어된 위치에서 촬영된 해상 객체의 객체영상을 처리하여 출력하는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a maritime risk management system using a marine object distance measuring system using a monocular camera, which includes a camera installed at a height from a predetermined sea level at an observation point and having a constant vertical angle of view and vertical resolution used for distance measurement A horizontal line detecting unit for detecting a horizontal line of the object and a water surface boundary line of a sea object and a water surface of the object, An object image processing unit for calculating a distance between the horizontal line and a surface boundary line of the object and calculating and outputting a distance from the observation point to the marine object from a vertical height of the camera, (10) using a monocular camera including a camera (120) 0), receives the marine object image taken from the marine object distance measuring system 100 using the monocular camera and the distance information from the observation point to the marine object as camera image information, Receives the AIS information from the AIS information processing unit 400, receives and reads the camera image information, the radar information, and the AIS information to detect the marine object, and detects the danger of the marine object And a maritime risk management system 200 for processing and outputting image information associated with a marine object, wherein the maritime risk management system 200 is configured to determine whether or not to read the received camera image information, radar information, and AIS information When the marine object is detected, the photographing position of the camera of the marine object distance measuring system 100 using the monocular camera is detected It generates a driving control signal for controlling the position for photographing the body by processing the object image of the object photographed in the maritime a control position wherein the output.

Description

단안 카메라를 이용한 해상 객체 거리측정 시스템을 이용한 해상 위험관리 시스템 및 해상 위험 관리방법{Marine risk management system and marine risk management method using marine object distance measuring system with monocular camera}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a marine risk management system and a marine risk management method using a marine object distance measuring system using a monocular camera,

본 발명은 해상 위험관리 시스템 및 해상 위험 관리방법에 관한 것으로 보다 상세하게는 단안 카메라를 이용하여 촬영되는 해상 객체에 대한 영상의 영상처리를 통해 해상 객체의 거리를 측정하여, 상기 영상과 AIS, 및 레이더 신호와 연계하여 실시간 해양 위험관리가 가능한 단안 카메라를 이용한 해상 객체 거리측정 시스템을 이용한 해양 위험관리 시스템 및 해상 위험 관리방법에 관한 것이다.The present invention relates to a maritime risk management system and a maritime risk management method, and more particularly, to a maritime risk management system and a maritime risk management method that measure distances of maritime objects through image processing of maritime objects photographed using a monocular camera, The present invention relates to a marine risk management system and a marine risk management method using a marine object distance measurement system using a monocular camera capable of real-time marine risk management in connection with a radar signal.

현재 해상의 선박 및 항만에서 사용되는 해상위험관리 시스템은 해상 객체의 인식 및 위치/거리의 산출과 위험판단, 화면상 디스플레이 및 충돌 등 위험경고 등을 수행하며, 통상 레이더 정보 및 AIS 정보를 기반으로 운영되고 있으며, 관찰용 카메라가 영상의 제공을 주목적으로 레이더 정보 및 AIS 정보와는 별개로 사용되고 있다.Currently, the maritime risk management system used in marine vessels and harbors performs recognition of marine objects, calculation of position / distance, danger warning, dangerous warning such as on-screen display and collision, and based on radar information and AIS information And the observation camera is used separately from radar information and AIS information for the main purpose of providing images.

그러나, 레이더는 음영지역이 필연적으로 발생하고 선박의 거리와 크기에 따라 탐지 능력이 크게 좌우되고, 바다의 날씨상태에 따라 레이더의 수신감도가 떨어지는 문제 있으며, 금속재질이 선박이 아닌 선박 등은 탐지가 불가능하다. 특히 선박의 존재 및 움직임 정보만을 파악할 수 있으며, 이외 선박의 선명 같은 다른 정보들은 자동으로 확인할 수 없고 전자해도 등 타 영상 디스플레이 장치와 결합되기 힘든 단점이 있다.However, radar is inevitably affected by the shaded area, and the detection ability depends largely on the distance and the size of the ship. The radar receiving sensitivity is deteriorated depending on the weather condition of the sea. Is impossible. In particular, it is possible to grasp only the presence and motion information of the ship, and other information such as the sharpness of the ship can not be automatically confirmed, and it is difficult to be combined with other image display devices such as an electronic chart.

이러한 여러 가지 문제점들의 대안으로 선박자동인식시스템(AIS)이 도입되었고, 선박간 혹은 선박과 육상관제국간의 상호 자동인식이 가능해짐으로써 특히 해상 교통량이 많은 지역에서의 안전한 선박 운항에 기여할 수 있게 되었다. 또한 AIS를 이용한 효과적인 선박관제, 항해안전정보제공, 레이더 전파음영지역문제 등이 해결되어 다양한 효과를 거둘 수 있게 되었다.As an alternative to these various problems, the automatic ship identification system (AIS) has been introduced and the mutual automatic recognition between vessels or between vessels and land monitoring authorities has become possible, contributing to safe ship operations especially in areas with high maritime traffic volume . In addition, effective ship control using AIS, navigation safety information, radar propagation shaded area problems are solved and various effects can be obtained.

그러나, 선박설비기준 등 법률에 따라, 설치 의무 대상이 특정 규모 이상의 선박으로 한정되며, 이에 따라 설치의무가 없는 소형어선 등 소형선박과 선박이 아닌 해상물체에 대하여는 선박 또는 육상 관제국에서 그 존재를 인식하는 것이 불가능한 근본적인 한계가 있다.However, according to the law of ship facilities, the obligation to install is limited to ships of a certain size or more. Therefore, small vessels such as small fishing vessels and marine vessels other than vessels that are not obliged to install are subject to the existence of vessels or land- There is a fundamental limitation that is impossible to recognize.

한편, 최근 카메라의 촬영 영상을 이용한 거리측정이 사용되고 있으며, 이를 위해 하기 특허문헌과 같이 두 대 이상의 카메라를 이용하는 스테레오비젼 방식이 널리 사용되고 있다.In recent years, distance measurement using photographed images of cameras has been used. For this purpose, stereovision systems using two or more cameras as in the following patent documents are widely used.

그러나 스테레오비젼 방식의 경우 카메라 간 수치를 보정하는 캘리브레이션(calibration)작업이 복잡하고, 정확도와 측정가능 거리의 증가를 위해 다수 카메라 간 일정 거리를 유지하여야 하므로 측정기의 크기가 커지며, 카메라의 대수의 증가만큼 고가의 비용이 소요된다.However, in the case of the stereo vision method, the calibration operation for correcting the values between the cameras is complicated, and since a certain distance is required between the plurality of cameras in order to increase the accuracy and the measurable distance, the size of the measuring device becomes larger, The cost is high.

이러한 이유로, 이 때문에 하나의 카메라를 이용하는 다양한 단안 거리 측정방식, 그 대표적인 예로 하기 논문 1과 같이 거리를 알고 있는 2개의 마커를 이용한 거리 측정 방법, 하기 논문 2와 같이 단안으로 측정된 여러 장의 사진을 통한 거리 측정 방법이 제안되어 왔다. For this reason, for this reason, various monocular distance measuring methods using a single camera, for example, a distance measuring method using two markers having a known distance as in the following paper 1, and a plurality of photographs A distance measurement method has been proposed.

그러나, 위 단안 거리 측정 방식의 경우에는 측정 객체의 종류, 측정 거리, 및 측정환경상의 여러 제약 조건이 있거나, 그 계산 과정이 복잡하여, 실시간 영상처리 및 이에 기초한 거리측정에는 부적합한 한계가 있어, 해상환경에서 하나의 카메라를 이용하는 단안 거리 측정방식으로 단순한 방식으로 영상처리를 행하고 이를 기초로 실시간 거리 측정이 가능한 거리 측정방법 및 해상객체의 거리 측정시스템의 개발이 절실히 요구되고 있는 실정이다.However, in the case of the above-mentioned distance measurement method, there are various restriction conditions in the measurement object type, the measurement distance, and the measurement environment, or the calculation process is complicated, and there is an inadequate limit to the real-time image processing and the distance measurement based thereon. It is desired to develop a distance measurement method and a distance measurement system of a marine object which can perform real time distance measurement based on the simple single distance measurement method using a single camera in the environment.

한편, 해상위험관리 시스템의 관점에서 현재 종래의 레이더 시스템, AIS 시스템 및 카메라를 이용한 영상촬영 시스템은 각각 별도의 시스템으로 설치되어 독립적으로 운영되고 있어, 해상위험관리의 효율성과 완전성이 떨어지는 문제가 있다. 따라서, 이러한 종래의 레이더 시스템, 및 AIS 시스템에 효율적으로 통합되어, 위 레이더 시스템 및 AIS 시스템의 해상위험관리를 보완할 수 있는 효율적인 카메라를 이용한 영상촬영 시스템의 개발 및 레이더 시스템, 및 AIS 시스템 및 카메라를 이용한 영상촬영 시스템을 통합한 해상위험관리 통합 시스템의 개발이 절실히 요구되고 있는 실정이다. Meanwhile, from the viewpoint of the maritime risk management system, the conventional radar system, the AIS system, and the image capturing system using the cameras are installed separately as independent systems, and the efficiency and completeness of the maritime risk management are inferior . Accordingly, the development of an image capturing system using an efficient camera that can be efficiently integrated into the conventional radar system and the AIS system, which can complement the maritime risk management of the upper radar system and the AIS system, It is urgently required to develop an integrated maritime risk management system that integrates the image capturing system using the image capturing system.

대한민국등록특허공보 등록번호 10-1045323호(다시점 카메라 시스템을 이용한 실시간 항만 영상관제 시스템 및 그 방법)Korean Registered Patent Publication No. 10-1045323 (Real-time Port Image Control System and Method Using Multi-Point Camera System)

논문 1 : 일정간격의 두 능동마커를 이용한 저가형 단안 PSD 모션캡쳐 시스템 개발(電子工學會論文誌 第46卷 SC編 第2號, 2009.3, 61-71) PAPER 1: Development of a low-cost monocular PSD motion capture system using two active markers at regular intervals (Proceedings of the Second Annual Conference of the Institute of Electronics Engineers of Japan SC No.4, 2009.3, 61-71) 논문 2 : 단안 카메라를 이용한 입체영상 생성(방송공학회논문지 제 17권 1호) Thesis 2: Stereoscopic Image Generation Using Monocular Camera (The Journal of the Korea Broadcasting Engineers 17 권 1 호)

이에 따라, 본 발명은 레이더 시스템, 및 AIS 시스템에 효율적으로 통합되어, 레이더 시스템 및 AIS 시스템의 해상위험관리를 보완할 수 있는 효율적인 카메라를 이용한 영상촬영 시스템을 포함하는 해상 위험관리 시스템 및 해상 위험 관리방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.Accordingly, the present invention relates to a maritime risk management system and a maritime risk management system including an image capturing system using an efficient camera that can be efficiently integrated into a radar system and an AIS system and can complement a maritime risk management of a radar system and an AIS system And a method thereof.

또한, 레이더 시스템, AIS 시스템 및 카메라를 이용한 해상 객체 거리측정 시스템을 통합한 해상 위험관리 시스템 및 해상 위험 관리방법으로, 단순한 방식으로 영상처리를 행하고 이를 기초로 실시간 거리 측정이 가능한 단안 카메라를 이용한 영상촬영 시스템을 이용한 해상 위험관리 시스템 및 해상 위험 관리방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. In addition, the marine risk management system and the maritime risk management method integrating the marine object distance measurement system using the radar system, the AIS system, and the camera, the image processing using the simple method, and the one using the monocular camera And an object of the present invention is to provide a maritime risk management system and a maritime risk management method using a photographing system.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 일측면에서 단안 카메라를 이용한 해상 객체 거리측정 시스템을 이용한 해상 위험관리 시스템으로, 관측지점에 사전 설정된 해수면으로부터의 높이로 설치되어 거리 측정에 사용되는 일정한 수직 화각과 수직 해상도를 가지는 1 개의 카메라를 포함하여 상기 카메라로부터 촬영되는 영상을 수신하여 출력하는 촬영부(110), 상기 촬영부로부터 촬영되는 영상을 입력받아 수평선을 검출하고 목표물인 해상 객체와 그 위치의 수면인 객체의 수면 경계선을 검출하고, 상기 수평선과 객체의 수면 경계선과의 거리를 연산하며, 상기 카메라의 설치 높이, 픽셀 당 수직각 및 수평선과 객체의 수면 경계선 간 거리로부터 관측지점에서 해상 객체까지의 거리를 연산하여 출력하는 객체 영상 처리부(120)를 포함하는 단안 카메라를 이용한 해상 객체 거리측정 시스템(100), 상기 단안 카메라를 이용한 해상 객체 거리측정 시스템(100)으로부터 촬영되는 해상 객체 영상과 관측지점에서 해상 객체까지의 거리정보를 카메라 영상정보로서 수신하고, 레이더 정보 처리부(300)로부터 해상 객체의 위치정보를 포함하는 레이더 정보를 수신하고, AIS 정보 처리부(400)로부터 AIS 정보를 수신하여, 카메라 영상정보, 레이더 정보 및 AIS 정보를 수신하여 판독하여 해상 객체를 검출하여, 검출된 해상 객체의 위험 여부를 판단하고, 해상 객체와 연관된 영상 정보를 처리하여 출력하는 해상 위험 관리 시스템(200)을 포함하여, 상기 해상 위험 관리 시스템(200)은 수신된 카메라 영상정보, 레이더 정보 및 AIS 정보의 판독결과 해상 객체가 검출된 경우, 단안 카메라를 이용한 해상 객체 거리측정 시스템(100)의 카메라의 촬영위치를 검출된 해상 객체의 촬영을 위한 위치로 제어하는 구동제어신호를 발생시켜, 제어된 위치에서 촬영된 해상 객체의 객체영상을 처리하여 출력하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention provides an marine risk management system using a marine object distance measuring system using a monocular camera in one aspect, and is installed at a height from a predetermined sea level at an observation point, (110) for receiving and outputting an image photographed by the camera, including a camera having a vertical resolution, and a control unit for detecting a horizontal line by receiving an image photographed by the photographing unit, The distance between the horizontal line and the water surface boundary line of the object is calculated, and the distance from the observation point to the sea surface object is calculated from the installation height of the camera, the vertical angle per pixel, And an object image processing unit 120 for calculating and outputting the distance The distance information from the marine object image taken from the marine object distance measuring system 100 using the monocular camera and the distance object from the observation point to the marine object is received as camera image information, Receives the radar information including the position information of the marine object from the information processing unit 300, receives the AIS information from the AIS information processing unit 400, and receives and reads the camera image information, the radar information and the AIS information, And a maritime risk management system (200) for detecting the risk of the detected maritime object, processing and outputting image information associated with the maritime object, and the maritime risk management system (200) , When a marine object is detected as a result of reading radar information and AIS information, a marine object distance measurement system using a monocular camera A driving control signal for controlling the photographing position of the camera of the image processing apparatus 100 to a position for photographing the detected marine object is generated and the object image of the marine object photographed at the controlled position is processed and output.

바람직하게는, 상기 픽셀 당 수직각(θp)은

Figure 112015029604045-pat00001
(수식1)에 의하여 연산되어 설정되며, 여기서, A는 카메라의 수직 화각, H는 카메라의 수직 해상도이고, 수평선과 수면 경계선 사이의 각도(θ)는
Figure 112015029604045-pat00002
(수식2)에 의하여 연산되며, 여기서 Y0는 수평선의 픽셀의 Y 좌표값, Ytarget은 경계선의 픽셀의 Y 좌표값이고, 관측지점에서 해상 객체까지의 거리(D)는
Figure 112015029604045-pat00003
(수식3)에 의하여 연산되며, 여기서 T는 카메라의 설치 높이이다.Preferably, the per-pixel vertical angle < RTI ID = 0.0 >
Figure 112015029604045-pat00001
(1), where A is the vertical angle of view of the camera, H is the vertical resolution of the camera, and the angle (?) Between the horizontal line and the water surface boundary is
Figure 112015029604045-pat00002
(Formula 2), where Y 0 is the Y coordinate value of the pixel on the horizontal line, Y target is the Y coordinate value of the pixel on the boundary line, and the distance (D) from the observation point to the marine object is
Figure 112015029604045-pat00003
(Equation 3), where T is the installation height of the camera.

여기서, 상기 객체 영상 처리부(120)는 촬영되는 영상으로부터 허프 변환(Hough Transformation)을 통한 선 검출 방법에 의하여 수평선을 검출하고 상기 수평선의 픽셀의 Y 좌표값(Y0)을 연산하는 것이 바람직하다.Here, the object image processing unit 120 may detect a horizontal line from a captured image by a line detection method using Hough Transformation and calculate a Y coordinate value (Y 0 ) of the pixel on the horizontal line.

또한, 여기서, 상기 객체 영상 처리부(120)는 미리 획득하여 저장된 해수면의 텍스쳐 정보와 촬영되는 영상의 텍스쳐를 비교하여 미리 획득하여 저장된 텍스쳐 정보와 다른 텍스쳐 정보를 가지는 목표물인 객체를 검출하고, 검출된 객체의 하단을 객체와 수면의 경계선으로 검출하여 상기 객체와 수면의 경계선의 픽셀의 Y 좌표값(Ytarget)을 연산한다.Here, the object image processing unit 120 detects an object, which is a target having texture information other than the stored texture information, by comparing the texture information of the sea surface acquired and stored in advance with the texture of the image to be photographed, The lower end of the object is detected as the boundary line between the object and the water surface, and the Y coordinate value (Y target ) of the pixel at the boundary line between the object and the water surface is calculated.

나아가, 여기서, 상기 객체 영상 처리부(120)는 상기 객체와 수면의 경계선의 픽셀의 Y 좌표값(Ytarget)이 상기 수평선의 픽셀의 Y 좌표값(Y0) 이하인 경우의 객체에 대하여만 거리 연산을 수행하는 것이 바람직하다.The object image processing unit 120 may calculate a distance only to an object when the Y coordinate value (Y target ) of the pixel at the boundary line between the object and the water surface is equal to or less than the Y coordinate value (Y 0 ) . ≪ / RTI >

또한, 바람직하게는 상기 구동제어신호를 발생시켜 제어된 위치에서 촬영된 해상 객체의 객체영상을 레이더 영상에 합성하여 출력한다.Preferably, the driving control signal is generated to synthesize an object image of a marine object photographed at a controlled position on a radar image.

나아가, 바람직하게는 상기 구동제어신호를 발생시켜 제어된 위치에서 촬영된 해상 객체의 객체영상을 AIS 영상에 합성하여 출력할 수 있으며, 바람직하게는 상기 구동제어신호를 발생시켜 제어된 위치에서 촬영된 해상 객체의 객체영상을 카메라 촬영영상에 합성하여 출력할 수 있다.Further, it is preferable to generate the driving control signal to synthesize the object image of the marine object photographed at the controlled position on the AIS image, and output the synthesized object image. Preferably, the driving control signal is generated, The object image of the marine object can be synthesized and output to the camera image.

한편, 바람직하게는, 카메라 영상정보, 레이더 정보 및 AIS 정보를 수신하여 판독하여 해상 객체를 검출하여, 검출된 해상 객체의 위험 여부를 판단하고, 위험으로 판단된 객체가 레이더 정보를 통해 발견되어 위험으로 판단된 객체이면, 상기 구동제어신호를 발생시켜 제어된 위치에서 촬영된 해상 객체의 객체영상을 레이더 영상에 합성하여 출력하고, 위험으로 판단된 객체가 AIS 정보를 통해 발견되어 위험으로 판단된 객체이면, 상기 구동제어신호를 발생시켜 제어된 위치에서 촬영된 해상 객체의 객체영상을 AIS 영상에 합성하여 출력하며, 위험으로 판단된 객체가 카메라 영상정보를 통해 발견되어 위험으로 판단된 객체이면,상기 구동제어신호를 발생시켜 제어된 위치에서 촬영된 해상 객체의 객체영상을 카메라 촬영영상에 합성하여 출력한다.Preferably, the camera image information, the radar information, and the AIS information are received and read to detect a marine object, a risk of the detected marine object is determined, and an object determined as a danger is detected through the radar information, And outputs the synthesized object image of the marine object photographed at the controlled position to the radar image and outputs the synthesized object to the radar image when the object judged as a danger is found through the AIS information, If the object determined as a danger is found through the camera image information and is determined to be a dangerous object, the control unit may generate the drive control signal to output the combined object image of the maritime object photographed at the controlled position to the AIS image, Generates a drive control signal, and synthesizes an object image of a marine object photographed at a controlled position on a camera image, and outputs the synthesized image.

여기서, 사용자의 선택입력에 따라, 카메라 촬영영상을 레이더 영상 또는 AIS 영상으로 선택적으로 전환하여 출력하는 것이 바람직하다.Here, it is preferable that the camera photographed image is selectively switched to a radar image or an AIS image according to a user's selection input.

아울러, 상기 촬영된 해상 객체의 객체영상의 출력 시 객체 영상 처리부(120)에서 연산된 거리 정보를 함께 출력하여 표시되도록 하는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 검출된 해상 객체의 위험 여부를 판단하여, 위험으로 판단되면 위험경보를 발생하여 출력한다.In addition, it is preferable that distance information calculated by the object image processing unit 120 at the time of outputting the object image of the captured marine object is displayed together and displayed, more preferably, the risk of the detected marine object is determined, If it is judged to be dangerous, a danger alarm is generated and output.

다른 측면에서, 본 발명은 단안 카메라를 이용한 해상 객체 거리측정 시스템을 이용한 해상 위험관리방법으로, 해상 객체 거리측정 시스템으로부터 출력되는 단안 카메라를 이용하여 촬영되는 해상 객체 영상과 연산된 관측지점에서 해상 객체까지의 거리정보를 카메라 영상정보로서 수신하는 카메라 영상정보 수신/처리 단계(S10); 레이더 정보 처리부(300)로부터 해상 객체의 위치정보를 포함하는 레이더 정보를 수신하고, AIS 정보 처리부(400)로부터 AIS 정보를 수신하는 레이더정보·AIS 정보 수신/처리 단계(S20); 상기 수신된 카메라 영상정보, 레이더 정보 및 AIS 정보의 판독하여 해상 객체를 검출하고, 검출된 상 해상 객체의 정보를 추출하는 객체 정보 처리/분석 단계(S30); 상기 검출된 객체의 객체 정보 및 관측지점의 정보를 분석하여, 검출된 객체의 위험객체인지 여부를 판단하는 객체 위험 판단 단계(S40); 검출된 객체가 위험객체로 판단된 경우 단안 카메라를 이용한 해상 객체 거리측정 시스템(100)의 카메라의 촬영위치를 검출된 해상 객체의 촬영을 위한 위치로 제어하는 구동제어신호를 발생시켜, 제어된 위치에서 해상 객체의 객체영상을 촬영하도록 카메라를 제어하는 카메라 제어단계(S50); 상기 제어된 위치에서 촬영된 해상 객체의 객체영상을 수신하여 촬영된 해상 객체의 객체영상을 레이더 영상, AIS 영상, 및 촬영되는 해상 객체 영상 중 하나 이상에 합성하여 출력하는 영상 정보 처리 단계(S60); 및 상기 합성되어 출력되는 영상을 사전 설정된 디스플레이 장치에 표시하는 카메라 영상/통합 영상 표시단계(S70);를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a marine risk management method using a marine object distance measurement system using a monocular camera. The marine object distance measurement method includes a marine object image shot using a monocular camera output from a marine object distance measurement system, A camera image information receiving / processing step (S10) of receiving distance information as camera image information; A radar information / AIS information receiving / processing step (S20) of receiving radar information including position information of a marine object from the radar information processing unit 300 and receiving the AIS information from the AIS information processing unit 400; An object information processing / analysis step (S30) for detecting the marine object by reading the received camera image information, the radar information and the AIS information, and extracting the information of the detected marine object; An object risk determination step (S40) of analyzing object information of the detected object and information of the observation point and determining whether the detected object is a dangerous object; When the detected object is determined as a dangerous object, a driving control signal for controlling the shooting position of the camera of the marine object distance measuring system 100 using the monocular camera to a position for photographing the detected marine object is generated, A camera control step (S50) of controlling the camera to capture an object image of a marine object at a step S50; An image information processing step (S60) of receiving an object image of a marine object photographed at the controlled position and synthesizing the object image of the marine object photographed into at least one of a radar image, an AIS image, and a captured marine object image, ; And a camera image / integrated image display step (S70) for displaying the synthesized and outputted image on a predetermined display device.

바람직하게는, 카메라 영상정보 수신/처리 단계(S10)는 단안 카메라를 이용한 해상 객체 거리측정 시스템에서 수행되는 관측지점에 사전 설정된 해수면으로부터의 높이로 설치되어 거리 측정에 사용되는 카메라의 설치 높이, 수직 화각 및 수직 해상도를 입력받아 픽셀 당 수직각을 연산하여 저장하는 고정상수/정보 입력단계(S110); 관측지점에서 상기 카메라에 의하여 촬영되는 영상으로부터 수평선을 검출하는 수평선 검출단계(S120); 상기 카메라에 의하여 촬영되는 목표물인 해상 객체를 포함하는 영상으로부터 해상 객체와 그 위치의 수면인 객체와 수면의 경계선을 검출하는 객체의 수면 경계선 검출단계(S130); 상기 수평선과 객체의 수면 경계선과의 거리를 연산하는 수평선과 객체의 수면 경계선 간 거리 연산단계(140); 및 상기 카메라의 설치 높이(H), 픽셀 당 수직각(θp) 및 수평선과 객체의 수면 경계선 간 거리로부터 관측지점에서 해상객체까지의 거리를 연산하는 객체거리 연산단계(S150);를 포함하여, 상기 픽셀 당 수직각(θp)은

Figure 112015029604045-pat00004
(수식1)에 의하여 연산되어 설정되며, 여기서, θp는 픽셀 당 수직각, A는 카메라의 수직 화각, H는 카메라의 수직 해상도이다.Preferably, the camera image information reception / processing step (S10) is installed at a height from a predetermined sea level at an observation point performed in a marine object distance measurement system using a monocular camera, A fixed constant / information input step (S110) of receiving a view angle and a vertical resolution and calculating and storing a vertical angle per pixel; A horizontal line detecting step (S120) of detecting a horizontal line from an image taken by the camera at an observation point; A water surface boundary detecting step (S130) of detecting an object, which is a water surface of the sea object, and a boundary between the water surface, from the image including the sea object, which is a target to be imaged by the camera; A step (140) of calculating a distance between a horizontal line and a surface boundary line of an object to calculate a distance between the horizontal line and a surface boundary line of the object; And an object distance calculating step (S150) of calculating the distance from the observation point to the sea object from the installation height (H) of the camera, the vertical angle (? P ) per pixel, and the distance between the horizontal line and the water surface boundary line of the object , The vertical angle (? P ) per pixel
Figure 112015029604045-pat00004
(Formula 1), where? P is a vertical angle per pixel, A is the vertical angle of view of the camera, and H is the vertical resolution of the camera.

또한 바람직하게는, 영상 정보 처리 단계(S60)는, 위험으로 판단된 객체가 레이더 정보를 통해 발견되어 위험으로 판단된 객체이면, 제어된 위치에서 촬영된 해상 객체의 객체영상을 레이더 영상에 합성하여 출력하고, 위험으로 판단된 객체가 AIS 정보를 통해 발견되어 위험으로 판단된 객체이면, 제어된 위치에서 촬영된 해상 객체의 객체영상을 AIS 영상에 합성하여 출력하며, 위험으로 판단된 객체가 카메라 영상정보를 통해 발견되어 위험으로 판단된 객체이면, 제어된 위치에서 촬영된 해상 객체의 객체영상을 카메라 촬영영상에 합성하여 출력한다.Also, preferably, in the image information processing step S60, if the object determined as a danger is an object that is detected through the radar information and determined to be dangerous, the object image of the marine object photographed at the controlled position is synthesized with the radar image The object image of the marine object photographed at the controlled position is synthesized and output to the AIS image, and if the object judged as the danger is the camera image If the object is found through information and judged to be dangerous, the object image of the marine object photographed at the controlled position is synthesized and output to the camera image.

여기서, 상기 객체 위험 판단 단계(S40)에서 위험으로 판단되면 위험경보를 발생하여 출력하는 경보 발생단계(S80)을 더 포함하는 것이 바람직하다.The method may further include an alarm generating step (S80) of generating and outputting a danger alarm if it is determined in the object danger determination step (S40).

상술한 바와 같은 본 발명에 의하면, 해상환경에서 하나의 카메라를 이용하는 단안 거리 측정방식으로 단순한 방식으로 영상처리를 행하고 이를 기초로 실시간 거리 측정하여, 고가의 비용이 소요되지 않고 측정환경상의 여러 제약 조건이 없고 그 계산 과정이 단순하며, 영상처리와 거리 연산에 소요되는 시간 및 부하를 줄이게 되고 오류를 최소화할 수 있는 특징적인 카메라를 이용한 영상촬영 시스템을 레이더 시스템, 및 AIS 시스템에 효율적으로 통합하는 해상 위험관리 시스템 및 해상 위험 관리방법을 제공할 수 있는 효과가 있다.As described above, according to the present invention, image processing is performed in a simple manner using a single-eye distance measurement method using one camera in a marine environment, real-time distance measurement is performed on the basis of the image processing, , The calculation process is simple, the time and load required for image processing and distance calculation are reduced, and the image capturing system using the characteristic camera which minimizes the error is efficiently integrated into the radar system and the AIS system The risk management system and the maritime risk management method can be provided.

또한, 레이더 시스템, AIS 시스템 및 카메라를 이용한 해상 객체 거리측정 시스템을 통합한 해상 위험관리 시스템 및 해상 위험 관리방법으로, 단순한 방식으로 영상처리를 행하고 이를 기초로 실시간 거리 측정이 가능한 단안 카메라를 이용한 영상촬영 시스템을 이용한 해상 위험관리 시스템 및 해상 위험 관리방법을 제공할 수 있게 된다. In addition, the marine risk management system and the maritime risk management method integrating the marine object distance measurement system using the radar system, the AIS system, and the camera, the image processing using the simple method, and the one using the monocular camera The maritime risk management system and the maritime risk management method using the photographing system can be provided.

이에 따라, 저렴한 비용으로 정확도가 높고 위험감지능력이 향상된 해상 위험관리 시스템 및 해상 위험 관리방법을 제공할 수 있게 된다.Accordingly, it is possible to provide a maritime risk management system and a maritime risk management method with high accuracy and high risk detection capability at low cost.

도 1은 본 발명의 단안 카메라를 이용한 해상 객체 거리측정 시스템을 이용한 해상 위험관리 시스템의 구성도.
도 2는 본 발명의 단안 카메라를 이용한 해상 객체 거리측정 시스템을 이용한 해상 위험관리 방법의 흐름도
도 3a는 본 발명의 단안 카메라를 이용한 해상 객체 거리측정 시스템의 구성도.
도 3b는 본 발명의 단안 카메라를 이용한 해상 객체 거리측정 시스템의 촬영부의 구성도.
도 3c는 본 발명의 단안 카메라를 이용한 해상 객체 거리측정 시스템의 해상객체의 거리 측정방법의 흐름도.
도 3d은 본 발명의 카메라의 픽셀당 수직각을 이용한 해상객체의 거리 측정방법을 설명하기 위한 도면.
도 3e는 카메라의 픽셀당 수직각을 이용한 해상객체의 거리 측정방법에 사용되는 촬영 영상.
도 3f는 본 발명의 카메라의 픽셀당 수직각을 이용한 해상객체의 거리 측정방법의 카메라 영상정보 생성과정의 세부 흐름도.
도 4는 본 발명의 촬영된 해상 객체을 합성하여 출력하는 과정의 실시예의 세부 흐름도.
도 5는 본 발명의 촬영된 해상 객체을 합성하여 출력하는 과정의 다른 실시예의 세부 흐름도.
도 6은 본 발명의 촬영된 해상 객체을 합성하여 출력하는 과정의 또 다른 실시예의 세부 흐름도.
1 is a block diagram of a maritime risk management system using a marine object distance measurement system using a monocular camera of the present invention.
2 is a flowchart of a maritime risk management method using a marine object distance measurement system using a monocular camera of the present invention
FIG. 3A is a block diagram of a marine object distance measurement system using a monocular camera of the present invention. FIG.
3B is a block diagram of the photographing unit of the marine object distance measuring system using the monocular camera of the present invention.
3C is a flowchart of a method for measuring the distance of a marine object of a marine object distance measuring system using a monocular camera of the present invention.
3D is a view for explaining a method of measuring the distance of a marine object using a vertical angle per pixel of a camera according to the present invention.
3E is a photographing image used in a method of measuring the distance of a marine object using a vertical angle per pixel of the camera.
FIG. 3F is a detailed flowchart of a camera image information generation process of a method of measuring the distance of a marine object using a vertical angle per pixel of the camera of the present invention.
4 is a detailed flowchart of an embodiment of a process of synthesizing and outputting captured marine objects of the present invention.
FIG. 5 is a detailed flowchart of another embodiment of a process of composing and outputting a captured marine object of the present invention. FIG.
6 is a detailed flowchart of another embodiment of a process of composing and outputting captured marine objects of the present invention.

이하, 도면을 참조하여 본 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용을 실시예에 기초하여 설명한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는 적절하게 설명된다면 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. These embodiments are described in sufficient detail to enable those skilled in the art to practice the invention. It should be understood that the various embodiments of the present invention are different, but need not be mutually exclusive. For example, certain features, structures, and characteristics described herein may be implemented in other embodiments without departing from the spirit and scope of the invention in connection with an embodiment. It is also to be understood that the position or arrangement of the individual components within each disclosed embodiment may be varied without departing from the spirit and scope of the invention. The following detailed description is, therefore, not to be taken in a limiting sense, and the scope of the present invention is to be limited only by the appended claims, along with the full scope of equivalents to which the claims are entitled, if properly explained. In the drawings, like reference numerals refer to the same or similar functions throughout the several views.

도 1은 본 발명의 단안 카메라를 이용한 해상 객체 거리측정 시스템을 이용한 해상 위험관리 시스템의 구성도이다.1 is a block diagram of a maritime risk management system using a marine object distance measurement system using a monocular camera of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 단안 카메라를 이용한 해상 객체 거리측정 시스템을 이용한 해상 위험관리 시스템은, 단안 카메라를 이용한 해상 객체 거리측정 시스템(100), 해상 위험 관리 시스템(200), 레이더 정보 처리부(300), 및 AIS 정보 처리부(400)로 구성되며, 위 구성요소는 하나 이상의 신호 처리 및/또는 애플리케이션 전용 집적 회로(application specific integrated circuit), 하드웨어, 소프트웨어 또는 하드웨어와 소프트웨어 둘의 조합으로 구현될 수 있으며, 하드웨어, 소프트웨어 또는 하드웨어와 소프트웨어의 제어를 위한 별도의 제어부(미도시)를 포함하며, 특정 시스템의 하나의 구성모듈로 구현되는 경우 제어부(미도시)는 해당 시스템의 범용 또는 전용 중앙처리장치에 의하여 구현될 수 있다. 1, the marine risk management system using the marine object distance measurement system using the monocular camera of the present invention includes a marine object distance measurement system 100 using a monocular camera, a marine risk management system 200, And an AIS information processing unit 400. The above components may be implemented by one or more signal processing and / or application specific integrated circuits, hardware, software, or a combination of both hardware and software (Not shown) for controlling hardware, software, or hardware and software. When implemented as a single configuration module of a specific system, a control unit (not shown) Device. ≪ / RTI >

단안 카메라를 이용한 해상 객체 거리측정 시스템(100)은 관측지점에 사전 설정된 해수면으로부터의 높이로 설치되어 거리 측정에 사용되는 일정한 수직 화각과 수직 해상도를 가지는 1 개의 카메라를 포함하여 상기 카메라로부터 촬영되는 영상을 수신하여 출력하는 촬영부, 상기 촬영부로부터 촬영되는 영상을 입력받아 수평선을 검출하고 목표물인 해상 객체와 그 위치의 수면인 객체의 수면 경계선을 검출하고, 상기 수평선과 객체의 수면 경계선과의 거리를 연산하며, 상기 카메라의 설치 높이, 픽셀 당 수직각 및 수평선과 객체의 수면 경계선 간 거리로부터 관측지점에서 해상 객체까지의 거리를 연산하여 출력하는 객체 영상 처리부를 포함하여, 단안 카메라에 의하여 촬영된 해상 객체 영상과 이를 통해 연산된 해상 객체까지의 거리정보를 포함하여 카메라 영상정보로서 출력한다.The marine object distance measurement system 100 using a monocular camera includes a camera having a predetermined vertical angle of view and a vertical resolution, which are installed at a height from a predetermined sea level in the observation point and used for distance measurement, A distance between the horizontal line and a surface boundary line of the object, and a distance between the horizontal line and a surface boundary line of the object, And an object image processing unit for calculating and outputting the distance from the observation point to the marine object from the installation height of the camera, the vertical angle per pixel, and the distance between the horizontal line and the water surface boundary line of the object, Contains information on the distance from the marine object image to the marine object calculated through it. And outputs it as the camera image information.

단안 카메라를 이용한 해상 객체 거리측정 시스템(100)에서 상기 객체 영상 처리부(120)의 관측지점에서 해상 객체까지의 거리연산에 있어, 상기 픽셀 당 수직각(θp)은

Figure 112015029604045-pat00005
(수식1)에 의하여 연산되어 설정된다. 여기서, A는 카메라의 수직 화각, H는 카메라의 수직 해상도이고, 수평선과 수면 경계선 사이의 각도(θ)는
Figure 112015029604045-pat00006
(수식2)에 의하여 연산되며, 여기서 Y0는 수평선의 픽셀의 Y 좌표값, Ytarget은 경계선의 픽셀의 Y 좌표값이고, 관측지점에서 해상 객체까지의 거리(D)는
Figure 112015029604045-pat00007
(수식3)에 의하여 연산되며, 여기서 T는 카메라의 설치 높이이다.In monocular camera system 100 maritime object distance measurement by the distance in the operation to the marine object from the observation point of the object image processing unit 120, the vertical angle per pixel (θ p) is
Figure 112015029604045-pat00005
(Equation 1). Here, A is the vertical angle of view of the camera, H is the vertical resolution of the camera, and the angle (?) Between the horizontal line and the water surface boundary is
Figure 112015029604045-pat00006
(Formula 2), where Y 0 is the Y coordinate value of the pixel on the horizontal line, Y target is the Y coordinate value of the pixel on the boundary line, and the distance (D) from the observation point to the marine object is
Figure 112015029604045-pat00007
(Equation 3), where T is the installation height of the camera.

한편, 상기 객체 영상 처리부(120)는 촬영되는 영상으로부터 허프 변환(Hough Transformation)을 통한 선 검출 방법에 의하여 수평선을 검출하고 상기 수평선의 픽셀의 Y 좌표값(Y0)을 연산하며, 미리 획득하여 저장된 해수면의 텍스쳐 정보와 촬영되는 영상의 텍스쳐를 비교하여 미리 획득하여 저장된 텍스쳐 정보와 다른 텍스쳐 정보를 가지는 목표물인 객체를 검출하고, 검출된 객체의 하단을 객체와 수면의 경계선으로 검출하여 상기 객체와 수면의 경계선의 픽셀의 Y 좌표값(Ytarget)을 연산하는 방식으로 거리 연산을 수행하며, 실시예에 따라서는, 상기 객체 영상 처리부(120)는 상기 객체와 수면의 경계선의 픽셀의 Y 좌표값(Ytarget)이 상기 수평선의 픽셀의 Y 좌표값(Y0) 이하인 경우의 객체에 대하여만 거리 연산을 수행할 수도 있다. On the other hand, the object image processing unit 120 detects a horizontal line from a captured image by a line detection method using Hough Transformation, calculates a Y coordinate value (Y 0 ) of the pixel on the horizontal line, The object is detected by comparing the texture information of the stored sea level surface with the texture of the image to be captured, and the target object having texture information different from the stored texture information is detected. The lower end of the detected object is detected as the boundary between the object and the water surface, The object image processing unit 120 calculates the Y coordinate value (Y target ) of the pixel at the boundary between the object and the water surface, (Y target ) is less than or equal to the Y coordinate value (Y 0 ) of the pixel of the horizontal line.

본 발명의 특징적인 단안 카메라를 이용한 해상 객체 거리측정 시스템(100)의 구성 및 카메라 영상정보의 생성 및 출력과정의 보다 상세한 설명은 도 3a 내지 도 3f를 통해 후술한다.A more detailed description of the construction of the marine object distance measuring system 100 using the monocular camera and the process of generating and outputting the camera image information will be described later with reference to FIGS. 3A to 3F.

해상 위험 관리 시스템(200)은 상기 단안 카메라를 이용한 해상 객체 거리측정 시스템(100)으로부터 촬영되는 해상 객체 영상과 관측지점에서 해상 객체까지의 거리정보를 카메라 영상정보로서 수신하고, 레이더 정보 처리부(300)로부터 해상 객체의 위치정보를 포함하는 레이더 정보를 수신하고, AIS 정보 처리부(400)로부터 AIS 정보를 수신하여, 수신된 카메라 영상정보, 레이더 정보 및 AIS 정보를 판독하여 해상 객체를 검출하여, 검출된 해상 객체의 위험 여부를 판단하고, 해상 객체와 연관된 영상 정보를 처리하여 출력하는 기능을 수행하며, 수신된 카메라 영상정보, 레이더 정보 및 AIS 정보의 판독결과 해상 객체가 검출된 경우, 단안 카메라를 이용한 해상 객체 거리측정 시스템(100)의 카메라의 촬영위치를 검출된 해상 객체의 촬영을 위한 위치로 제어하는 구동제어신호를 발생시켜, 제어된 위치에서 촬영된 해상 객체의 객체영상을 처리하여 출력하도록 구성된다.The maritime risk management system 200 receives the marine object image taken from the marine object distance measurement system 100 using the monocular camera and the distance information from the observation point to the marine object as camera image information and the radar information processing unit 300 Receives the AIS information from the AIS information processing unit 400, reads the received camera image information, the radar information and the AIS information to detect the marine object, and detects And a processing unit for processing the image information associated with the marine object and outputting the processed image information. When a marine object is detected as a result of reading the received camera image information, the radar information, and the AIS information, The position of the camera of the marine object distance measuring system 100 used is controlled to a position for photographing the detected marine object It is configured to output to generates a driving control signal, process the object image of the object photographed in the maritime a controlled location.

이를 위해, 객체 정보 처리부(210), 영상정보 처리부(220), 통합영상처리부(230), 경보 정보 처리부(240), 카메라 제어부(250) 및 해상 지도부(260)을 포함하며, 이외 경보 발생부 및 경보 스피커, 통합 디스플레이부를 추가적인 구성으로 포함한다. 경보 발생부는 경보 정보 처리부에서 위험객체가 발견되면 경보를 사전 설정된 방식 예컨대 음향경보, 영상경보, 또는 음향정보 및 영상정보를 발생하여, 경보 스피커 및/또는 디스플레이부로 출력하는 기능을 수행한다. 이때 경보 스피커, 디스플레이부는 기존에 선박에 장착된 레이더 시스템 또는 AIS 시스템을 그대로 활용할 수도 있다. For this, an object information processing unit 210, an image information processing unit 220, an integrated image processing unit 230, an alarm information processing unit 240, a camera control unit 250 and a marine guidance unit 260, And an alarm speaker and an integrated display unit in an additional configuration. The alarm generating unit generates a predetermined alarm such as an acoustic alarm, an image alarm, or acoustic information and image information when a dangerous object is found in the alarm information processing unit, and outputs the alarm to the alarm speaker and / or the display unit. At this time, the alarm speaker and the display unit may utilize the existing radar system or AIS system installed in the ship as it is.

객체 정보 처리부(210)는 해상 객체 거리측정 시스템(100)으로부터 촬영되는 해상 객체 영상과 관측지점에서 해상 객체까지의 거리정보를 카메라 영상정보로서 수신하고, 레이더 정보 처리부(300)로부터 해상 객체의 위치정보를 포함하는 레이더 정보를 수신하며, AIS 정보 처리부(400)로부터 AIS 정보를 수신하여, 수신된 카메라 영상정보, 레이더 정보 및 AIS 정보를 판독하여 해상 객체를 검출하고 검출된 해상 객체의 정보를 추출한다.The object information processing unit 210 receives the distance information from the sea object image taken from the sea object distance measuring system 100 and the distance information from the observation point to the sea object as camera image information, Receives the AIS information from the AIS information processing unit 400, reads the received camera image information, the radar information and the AIS information to detect a resolution object, and extracts the information of the detected resolution object do.

영상정보 처리부(220)는 수신된 카메라 영상정보, 레이더 정보 및 AIS 정보를 수신하여 각 설정된 디스플레이 방식으로 변환하여 미리 설정된 디스플레이 장치에 표시되도록 하는 기능을 수행하며, 독립적인 장치로서 구성될 수도 있으나, 이미 설치된 레이더 시스템 또는 AIS 시스템의 영상정보 처리부의 집합체로서 구성될 수 있다.The image information processing unit 220 receives the received camera image information, the radar information, and the AIS information, converts the received image information into the predetermined display method, displays the image information on a predetermined display device, and may be configured as an independent device. Or may be configured as an aggregate of an already installed radar system or an image information processing unit of the AIS system.

통합영상처리부(230)는 수신된 제어된 위치에서 촬영된 해상 객체의 객체영상을 레이더 영상, AIS 영상, 및 촬영되는 해상 객체 영상 중 하나 이상에 합성하여 출력하는 기능을 수행하며, 합성되어 출력되는 영상을 사전 설정된 디스플레이 장치에 표시하게 된다.The integrated image processing unit 230 synthesizes and outputs an object image of a marine object photographed at the received controlled position to at least one of a radar image, an AIS image, and a captured marine object image, The image is displayed on the predetermined display device.

경보 정보 처리부(240)는 상기 검출된 객체의 객체 정보 및 관측지점의 정보를 분석하여, 검출된 객체의 위험객체인지 여부를 판단하며, 검출된 객체가 위험객체로 판단된 경우 단안 카메라를 이용한 해상 객체 거리측정 시스템(100)의 카메라의 촬영위치를 검출된 해상 객체의 촬영을 위한 위치로 제어하는 구동제어신호를 발생시키도록 카메라 제어부(250)를 제어한다.The alarm information processing unit 240 analyzes the object information of the detected object and the information of the observation point to determine whether or not the detected object is a dangerous object. If the detected object is determined to be a dangerous object, And controls the camera controller 250 to generate a drive control signal for controlling the shooting position of the camera of the object distance measuring system 100 to a position for shooting the detected marine object.

카메라 제어부(250)는 경보 정보 처리부(240)의 제어에 따라, 해상 객체의 촬영을 위한 위치로 제어하는 구동제어신호를 생성하여, 해상 객체 거리측정 시스템(100)으로 전송한다.The camera control unit 250 generates a drive control signal for controlling the position for photographing the marine object under the control of the alarm information processing unit 240 and transmits the generated drive control signal to the marine object distance measurement system 100.

후술하는 촬영부(110)의 카메라(111)는 통상 일정한 주기로 360도 회전상태로 제어되며, 해상 객체의 발견 또는 위 해상 객체가 위험객체로 판단된 경우 해당 객체를 촬영할 수 있는 위치와 각도로 카메라의 회전 및 틸팅이 상기 구동제어신호에 의하여 제어되며, 실시예에 따라서는 카메라(111)의 촬영배율 즉 줌인(zoom-in) 및 줌 아웃(zoom-out)이 함께 제어될 수 있다. The camera 111 of the photographing unit 110, which will be described later, is normally controlled to rotate 360 degrees in a predetermined cycle. When the detection of a marine object or the above marine object is determined as a dangerous object, Rotation and tilting of the camera 111 are controlled by the drive control signal. Depending on the embodiment, the shooting magnification of the camera 111, that is, zoom-in and zoom-out can be controlled together.

해상 지도부(260)는 일반적인 전자해도가 저장되며, 통상 AIS 시스템의 일부로서 AIS 정보와 병합되어 디스플레이 되며, 실시예에 따라서 카메라 영상정보, 레이더 정보 및 AIS 정보의 하나 이상과 병합되어 디스플레이된다.The maritime guidance unit 260 stores general electronic charts and is usually displayed in combination with the AIS information as part of the AIS system, and is displayed in combination with at least one of the camera image information, the radar information, and the AIS information according to the embodiment.

레이더 정보 처리부(300)는 특정 위치의 해상 객체로부터 반사 또는 재발사되는 무선신호와 기준신호를 비교하여 해상 객체의 위치정보를 연산하여, 이를 포함하는 레이더 표시정보를 생성하여 레이더 정보로서 출력하며 일반적인 레이더 시스템의 전부 또는 일부로서 구성된다.The radar information processing unit 300 compares a radio signal reflected or redrawn from a marine object at a specific position with a reference signal to calculate position information of the marine object, generates radar display information including the position information, and outputs the radar display information as radar information All or part of the radar system.

AIS 정보 처리부(400)는 특정 위치의 해상 객체로부터 AIS 신호를 수신하여, AIS 정보를 독출하고 이를 포함하는 AIS 표시정보를 생성하여 AIS 정보로서 출력하며, 일반적인 AIS 시스템의 전부 또는 일부로서 구성된다.The AIS information processing unit 400 receives the AIS signal from the marine object at the specific position, reads the AIS information, generates the AIS display information including the AIS information, and outputs the AIS information as the AIS information.

본 발명의 경우 레이더 정보 처리부(300) 및 AIS 정보 처리부(400)와 이와 연관된 구성 및 정보의 처리과정은 기존의 레이더 시스템 및 AIS 시스템의 정보 처리 및 정보 디스플레이와 관련된 구성 및 정보 처리과정을 그대로 적용시켜 구현이 가능하며, 이에 본 발명의 특징적인 단안 카메라를 이용한 해상 객체 거리측정 시스템(100)이 통합된다.In the case of the present invention, the processes of the radar information processing unit 300 and the AIS information processing unit 400 and the configurations and information associated therewith directly apply the configuration and information processing processes related to information processing and information display of the existing radar system and AIS system Accordingly, the marine object distance measuring system 100 using the monocular camera, which is a feature of the present invention, is integrated.

미리 구축되어 있는 기존의 레이더 시스템 또는 AIS 시스템의 상황과 사전 설정에 따라, 상기 구동제어신호를 발생시켜 제어된 위치에서 촬영된 해상 객체의 객체영상을 레이더 영상에 합성하여 출력하도록 설정될 수 있으며, 상기 구동제어신호를 발생시켜 제어된 위치에서 촬영된 해상 객체의 객체영상을 AIS 영상에 합성하여 출력하도록 설정될 수 있으며, 상기 구동제어신호를 발생시켜 제어된 위치에서 촬영된 해상 객체의 객체영상을 카메라 촬영영상에 합성하여 출력하도록 설정될 수도 있다.The control unit may generate the drive control signal according to a preset state of the existing radar system or the AIS system and may be configured to synthesize an object image of a marine object photographed at a controlled position on a radar image, The driving control signal may be generated to generate an object image of a marine object photographed at a controlled position and output to the AIS image. The object image of the marine object photographed at the controlled position may be generated And may be set to be output to the camera photographed image.

특히 레이더 시스템, AIS 시스템, 단안 카메라를 이용한 해상 객체 거리측정 시스템에서 수신된 정보로부터 추출된 해상 객체가 위험 객체로 판단된 경우 제어된 위치에서 촬영된 해상 객체의 객체영상을 각 영상에 합성하여 출력한다.In particular, when a marine object extracted from information received from a marine object distance measuring system using a radar system, an AIS system, and a monocular camera is judged as a dangerous object, an object image of a marine object photographed at a controlled position is synthesized do.

객체영상과 각 레이더 영상 또는 AIS 영상은 오버레이방식으로 합성될 수도 있으며, 통상 PIP 기능(Picture in Picture; 동시화면 기능)화면, 또는 PBP(Picture By Picture) 기능의 화면 형태로 합성되어 기존의 레이더 영상 전용 디스플레이장치(미도시) 또는 AIS 영상 전용 디스플레이장치에 표시될 수 있으며, 별도의 통합 디스플레이 장치를 구비하여 이를 통해 표시될 수도 있다. 이 경우 상기 촬영된 해상 객체의 객체영상의 출력 시 객체 영상 처리부(120)에서 연산된 거리 정보를 함께 출력하여 표시되도록 한다.The object image and each radar image or the AIS image may be synthesized in an overlay manner or may be synthesized in the form of a picture of a PIP function (Picture in Picture) or PBP (Picture By Picture) May be displayed on a dedicated display device (not shown) or an AIS image-dedicated display device, or may be provided with a separate integrated display device. In this case, the distance information calculated by the object image processing unit 120 at the time of outputting the object image of the taken marine object is outputted together and displayed.

또한, 카메라 영상정보, 레이더 정보 및 AIS 정보를 수신하여 판독하여 해상 객체를 검출하여, 검출된 해상 객체의 위험 여부를 판단하고, 위험으로 판단된 객체가 레이더 정보를 통해 발견되어 위험으로 판단된 객체이면, 상기 구동제어신호를 발생시켜 제어된 위치에서 촬영된 해상 객체의 객체영상을 레이더 영상에 합성하여 출력하고, 위험으로 판단된 객체가 AIS 정보를 통해 발견되어 위험으로 판단된 객체이면, 상기 구동제어신호를 발생시켜 제어된 위치에서 촬영된 해상 객체의 객체영상을 AIS 영상에 합성하여 출력하며, 위험으로 판단된 객체가 카메라 영상정보를 통해 발견되어 위험으로 판단된 객체이면, 상기 구동제어신호를 발생시켜 제어된 위치에서 촬영된 해상 객체의 객체영상을 카메라 촬영영상에 합성하여 출력하도록 설정되어, 위험 해상 객체가 카메라 영상정보, 레이더 정보 및 AIS 정보 중 어느 정보를 통해 감지되었는 지에 기초하여 객체영상이 합성될 영상이 선택되도록 설정될 수도 있다.In addition, it receives and reads camera image information, radar information, and AIS information, detects a marine object, determines whether the detected marine object is dangerous, and determines whether the object determined as a danger is detected through the radar information, If the object determined as a danger is found through the AIS information and is judged as a dangerous object, then the driving control signal is generated, and if it is determined that the object is a dangerous object, the object image of the sea object photographed at the controlled position is combined with the radar image, And outputs the driving control signal when the object determined as a danger is detected through the camera image information and judged as a dangerous object, And the object image of the marine object photographed at the controlled position is synthesized with the camera image and output, The image to be combined with the object image may be selected based on which of the camera image information, the radar information, and the AIS information is detected.

여기서, 특히 상대적으로 수치적으로 정확도가 낮을 가능성이 있는 카메라 촬영영상으로부터 위험객체가 감지된 경우, 사용자의 선택입력에 따라, 카메라촬영영상을 레이더 영상 또는 AIS 영상으로 선택적으로 전환하여 출력하도록 하여, 레이더 영상 또는 AIS 영상과 이에 표시되는 해상 객체의 정보를 재확인할 수 있도록 구현될 수도 있다. In particular, when a dangerous object is detected from a camera shot image having a relatively low numerical accuracy, the camera shot image is selectively switched to a radar image or an AIS image according to a user's selection input, It is possible to reconfirm the information of the radar image or the AIS image and the marine object displayed thereon.

한편, 본 발명은 다른 측면에서 위와 같은 기본적인 단안 카메라를 이용한 해상 객체 거리측정 시스템을 이용하는 해상 위험관리 시스템을 운영하여 특징적인 해상 위험관리 방법을 수행한다.In another aspect of the present invention, a maritime risk management system using a marine object distance measurement system using the basic monocular camera as described above is operated to perform a characteristic maritime risk management method.

도 2는 본 발명의 단안 카메라를 이용한 해상 객체 거리측정 시스템을 이용한 해상 위험관리 방법의 흐름도이며, 도 2를 참조하면, 본 발명의 해상 위험관리 방법은, 해상 객체 거리측정 시스템으로부터 출력되는 단안 카메라를 이용하여 촬영되는 해상 객체 영상과 연산된 관측지점에서 해상 객체까지의 거리정보를 카메라 영상정보로서 수신하는 카메라 영상정보 수신/처리 단계(S10), 레이더 정보 처리부(300)로부터 해상 객체의 위치정보를 포함하는 레이더 정보를 수신하고, AIS 정보 처리부(400)로부터 AIS 정보를 수신하는 레이더정보·AIS 정보 수신/처리 단계(S20), 상기 수신된 카메라 영상정보, 레이더 정보 및 AIS 정보의 판독하여 해상 객체를 검출하고, 검출된 해상 객체의 정보를 추출하는 객체 정보 처리/분석 단계(S30), 상기 검출된 객체의 객체 정보 및 관측지점의 정보를 분석하여, 검출된 객체의 위험객체인지 여부를 판단하는 객체 위험 판단 단계(S40), 검출된 객체가 위험객체로 판단된 경우 단안 카메라를 이용한 해상 객체 거리측정 시스템(100)의 카메라의 촬영위치를 검출된 해상 객체의 촬영을 위한 위치로 제어하는 구동제어신호를 발생시켜, 제어된 위치에서 해상 객체의 객체영상을 촬영하도록 카메라를 제어하는 카메라 제어단계(S50), 상기 제어된 위치에서 촬영된 해상 객체의 객체영상을 수신하여 촬영된 해상 객체의 객체영상을 레이더 영상, AIS 영상, 및 촬영되는 해상 객체 영상 중 하나 이상에 합성하여 출력하는 영상 정보 처리 단계(S60); 및 상기 합성되어 출력되는 영상을 사전 설정된 디스플레이 장치에 표시하는 카메라 영상/통합 영상 표시단계(S70)를 포함하여 수행된다.FIG. 2 is a flowchart of a maritime risk management method using a marine object distance measurement system using a monocular camera of the present invention. Referring to FIG. 2, the marine risk management method of the present invention comprises: A camera image information receiving / processing step (S10) of receiving distance object information from a computed observation point to a marine object as camera image information using a marine object image photographed using the position information of the marine object from the radar information processing unit 300, AIS information reception / processing step (S20) of receiving radar information including AIS information, AIS information, and AIS information from the AIS information processing unit 400, reading the received camera image information, radar information and AIS information, An object information processing / analyzing step (S30) of detecting an object and extracting information of the detected marine object, An object risk determination step S40 for determining whether the detected object is a dangerous object by analyzing the information of the observation point, the sea object distance measurement system 100 using a monocular camera when the detected object is determined as a dangerous object, A camera control step (S50) of generating a drive control signal for controlling the shooting position of the camera of the detected marine object to a position for shooting the marine object and controlling the camera to capture an object image of the marine object at the controlled position, An image information processing step (S60) of receiving an object image of a marine object photographed at a predetermined position and synthesizing the object image of the captured marine object into at least one of a radar image, an AIS image, and a captured marine object image; And a camera image / integrated image display step (S70) for displaying the synthesized and outputted image on a predetermined display device.

상기 카메라 영상정보 수신/처리 단계(S10) 및 레이더정보·AIS 정보 수신/처리 단계(S20)와 객체 정보 처리/분석 단계(S30)는 상술한 객체 정보 처리부(210) 및 영상정보 처리부(220)에 의하여 수행되며, 객체 정보 처리부(210)가 해상 객체 거리측정 시스템(100)으로부터 촬영되는 해상 객체 영상과 관측지점에서 해상 객체까지의 거리정보를 카메라 영상정보로서 수신하고, 레이더 정보 처리부(300)로부터 해상 객체의 위치정보를 포함하는 레이더 정보를 수신하며, AIS 정보 처리부(400)로부터 AIS 정보를 수신하여, 수신된 카메라 영상정보, 레이더 정보 및 AIS 정보를 판독하여 해상 객체를 검출하고 검출된 해상 객체의 정보를 추출한다.The camera image information reception / processing step S10, the radar information / AIS information reception / processing step S20, and the object information processing / analysis step S30 are performed by the object information processing unit 210 and the image information processing unit 220, The object information processing unit 210 receives distance information from a marine object image taken from the marine object distance measuring system 100 and a marine object from the observation point as camera image information, Receives the AIS information from the AIS information processing unit 400, reads the received camera image information, the radar information and the AIS information to detect a marine object, and detects the detected marine object Extract information of an object.

한편, 카메라 영상정보 수신/처리 단계(S10)는 단안 카메라를 이용한 해상 객체 거리측정 시스템(100)에서, 관측지점에 사전 설정된 해수면으로부터의 높이로 설치되어 거리 측정에 사용되는 카메라의 설치 높이, 수직 화각 및 수직 해상도를 입력받아 픽셀 당 수직각을 연산하여 저장하는 고정상수/정보 입력단계(S110), 관측지점에서 상기 카메라에 의하여 촬영되는 영상으로부터 수평선을 검출하는 수평선 검출단계(S120), 상기 카메라에 의하여 촬영되는 목표물인 해상 객체를 포함하는 영상으로부터 해상 객체와 그 위치의 수면인 객체와 수면의 경계선을 검출하는 객체의 수면 경계선 검출단계(S130), 상기 수평선과 객체의 수면 경계선과의 거리를 연산하는 수평선과 객체의 수면 경계선 간 거리 연산단계(140) 및 상기 카메라의 설치 높이(H), 픽셀 당 수직각(θp) 및 수평선과 객체의 수면 경계선 간 거리로부터 관측지점에서 해상객체까지의 거리를 연산하는 객체거리 연산단계(S150);를 포함하여 수행하며, 상기 픽셀 당 수직각(θp)은

Figure 112015029604045-pat00008
(수식1)에 의하여 연산되어 설정되며, 여기서, θp는 픽셀 당 수직각, A는 카메라의 수직 화각, H는 카메라의 수직 해상도이다. 이에 대한 보다 상세한 설명은 도 3a 내지 도 3f를 통해 후술한다.Meanwhile, the camera image information receiving / processing step S10 is installed at a height from a predetermined sea level in the observation point in the marine object distance measuring system 100 using the monocular camera, (S110) for calculating and storing a vertical angle per pixel by receiving the angle of view and the vertical resolution, a horizontal line detecting step (S120) for detecting a horizontal line from the image taken by the camera at the observation point, (S130) of detecting a boundary between the object and the water surface, which is the water surface of the sea object and the position of the sea object, from the image including the sea object, (140) for calculating the distance between the horizon and the object to be calculated, and the installation height (H) of the camera, the vertical (θ p) and the object distance calculating step (S150) for calculating the distance to the object from the observation point from the sea surface to-boundary distance of the horizon and objects; performs including, the vertical angle (θ p) per pixel is the
Figure 112015029604045-pat00008
(Formula 1), where? P is a vertical angle per pixel, A is the vertical angle of view of the camera, and H is the vertical resolution of the camera. A more detailed description thereof will be described later with reference to FIGS. 3A to 3F.

이와는 별도로 영상정보 처리부(220)는 수신된 카메라 영상정보, 레이더 정보 및 AIS 정보를 수신하여 각 설정된 디스플레이 방식으로 변환하여 미리 설정된 디스플레이 장치에 표시되도록 처리하는 과정을 수행한다. In addition, the image information processing unit 220 receives the received camera image information, the radar information, and the AIS information, converts the received image information into the predetermined display method, and processes the image information to be displayed on a predetermined display device.

객체 위험 판단 단계(S40)는 경보 정보 처리부(240)에 의하여 수행되며, 상기 검출된 객체의 객체 정보 및 관측지점의 정보를 분석하여, 검출된 객체의 위험 객체인지 여부를 판단하며, 검출된 객체가 위험객체로 판단된 경우 단안 카메라를 이용한 해상 객체 거리측정 시스템(100)의 카메라의 촬영위치를 검출된 해상 객체의 촬영을 위한 위치로 제어하는 구동제어신호를 발생시키도록 카메라 제어부(250)를 제어한다.The object risk determination step S40 is performed by the alarm information processing unit 240. The object information determination unit 240 analyzes object information of the detected object and information of the observation point to determine whether the detected object is a dangerous object, The camera control unit 250 controls the camera control unit 250 to generate a drive control signal for controlling the shooting position of the camera of the marine object distance measuring system 100 using the monocular camera to the position for photographing the detected marine object .

카메라 제어단계(S50)는 카메라 제어부(250)에 의하여 수행되며, 카메라 제어부(250)가 상기 경보 정보 처리부(240)의 제어에 따라, 해상 객체의 촬영을 위한 위치로 제어하는 구동제어신호를 생성하여, 해상 객체 거리측정 시스템(100)으로 전송한다.The camera control step S50 is performed by the camera control unit 250. The camera control unit 250 generates a drive control signal for controlling the position for photographing the marine object under the control of the alarm information processing unit 240 And transmits it to the marine object distance measurement system 100.

영상 정보 처리 단계(S60)는 통합영상처리부(230)에 의하여 수행되며, 통합영상처리부(230)가 수신된 제어된 위치에서 촬영된 해상 객체의 객체영상을 레이더 영상, AIS 영상, 및 촬영되는 해상 객체 영상 중 하나 이상에 합성하여 출력하며, 합성되어 출력되는 영상은 카메라 영상/통합 영상 표시단계(S70)에서 사전 설정된 디스플레이 장치 즉, 통합디스플레이 장치 또는 AIS 시스템의 기존 디스플레이 장치나 레이더 시스템의 기존 디스플레이 장치에 합성된 영상을 표시하게 된다.The image information processing step S60 is performed by the integrated image processing unit 230 and the object image of the marine object photographed at the controlled position where the integrated image processing unit 230 is received is divided into a radar image, The synthesized and outputted image is outputted to the display device of the pre-set display device, i.e., the integrated display device or the existing display device of the AIS system or the existing display of the radar system in the camera image / integrated image display step S70 The synthesized image is displayed on the device.

영상 정보 처리 단계(S60)는, 위험으로 판단된 객체가 레이더 정보를 통해 발견되어 위험으로 판단된 객체이면, 제어된 위치에서 촬영된 해상 객체의 객체영상을 레이더 영상에 합성하여 출력하고, 위험으로 판단된 객체가 AIS 정보를 통해 발견되어 위험으로 판단된 객체이면, 제어된 위치에서 촬영된 해상 객체의 객체영상을 AIS 영상에 합성하여 출력하며, 위험으로 판단된 객체가 카메라 영상정보를 통해 발견되어 위험으로 판단된 객체이면, 제어된 위치에서 촬영된 해상 객체의 객체영상을 카메라 촬영영상에 합성하여 출력하여, 위험 해상 객체가 카메라 영상정보, 레이더 정보 및 AIS 정보 중 어느 정보를 통해 감지되었는 지에 기초하여 객체영상이 합성될 영상이 선택되도록 수행된다.In the image information processing step S60, if an object determined as a danger is detected as a dangerous object, the object image of a marine object photographed at a controlled position is synthesized and output to a radar image, If the judged object is found through the AIS information and is judged to be dangerous, the object image of the marine object photographed at the controlled position is synthesized and output to the AIS image, and the object judged as the danger is detected through the camera image information If the object is judged to be dangerous, the object image of the marine object photographed at the controlled position is synthesized and output to the camera image, and based on the information of the camera image information, the radar information and the AIS information, So that an image to be combined with the object image is selected.

또한, 상기 객체 위험 판단 단계(S40)에서 위험으로 판단되면 위험경보를 발생하여 출력하는 경보 발생단계(S80)을 더 포함하여 수행될 수 있으며, 경보 발생단계(S80)는 경보 정보 처리부(240)에서 검출된 위험객체로 판단된 경우 경보 발생부가 경보를 사전 설정된 방식 예컨대 음향경보, 영상경보, 또는 음향정보 및 영상정보를 발생하여, 경보 스피커 및/또는 디스플레이부로 출력하는 과정을 수행한다.  The alarm generation step S80 may further include an alarm information generation step S80 for generating and outputting a danger alarm when it is determined in step S40 that the object danger is a danger. The alarm generating unit generates alarms according to a preset method such as an acoustic alarm, an image alarm, or acoustic information and image information, and outputs the alarm information to the alarm speaker and / or the display unit.

이하, 본 발명의 특징적인 단안 카메라를 이용한 해상 객체 거리측정 시스템(100)의 구성 및 카메라 영상정보의 생성 및 출력과정의 보다 상세히 설명한다. Hereinafter, the configuration of the marine object distance measuring system 100 using the monocular camera and the process of generating and outputting the camera image information will be described in more detail.

본 발명의 특징적인 단안 카메라를 이용한 해상 객체 거리측정 시스템(100)은 상술한 본 발명의 해상 위험관리 시스템의 구성모듈로서 구현되나, 이에 한정되지 않고, 독립적인 장치 내지 시스템으로 구성되어, 본 발명의 해상 위험관리 시스템 이외의 다양한 선박 관제관련 장치 예컨대 레이더 장치 및 AIS 장비와 함께 선박의 실시간 위치확인, 접안, 충돌 방지, 및 선박감시/관제 시스템의 구성에 사용될 수 있는 형태를 가지며, 후술하는 구성요소는 하나 이상의 신호 처리 및/또는 애플리케이션 전용 집적 회로(application specific integrated circuit), 하드웨어, 소프트웨어 또는 하드웨어와 소프트웨어 둘의 조합으로 구현될 수 있으며, 하드웨어, 소프트웨어 또는 하드웨어와 소프트웨어의 제어를 위한 별도의 제어부(미도시)를 포함하며, 특정 시스템의 하나의 구성모듈로 구현되는 경우 제어부(미도시)는 해당 시스템의 범용 또는 전용 중앙처리장치에 의하여 구현될 수 있다.The marine object distance measurement system 100 using the monocular camera according to the present invention is implemented as a constituent module of the maritime risk management system of the present invention described above but is not limited thereto and is constituted by an independent apparatus or system, Can be used for real-time positioning of vessels, docking, collision avoidance, and construction of a ship surveillance / control system together with various ship control related devices such as radar equipment and AIS equipment, The elements may be implemented in one or more signal processing and / or application specific integrated circuits, hardware, software or a combination of hardware and software, and may be implemented in hardware, software, or a separate control (Not shown), and one of the specific systems When implemented as a configuration module, a control unit (not shown) may be implemented by a general-purpose or dedicated central processing unit of the system.

도 3a는 본 발명의 단안 카메라를 이용한 해상 객체 거리측정 시스템(100)의 구성도로서, 1대의 카메라 즉 단안 카메라의 픽셀당 수직각을 이용하여 해상객체의 거리를 측정하는 것을 기본적인 특징으로 갖는다.FIG. 3A is a block diagram of a marine object distance measuring system 100 using a monocular camera according to the present invention. As shown in FIG. 3A, the distance between marine objects is measured using a vertical angle per pixel of a single camera.

도 3a를 참조하면, 본 발명의 단안 카메라를 이용한 해상 객체 거리측정 시스템(100)은 카메라의 픽셀 당 수직각을 이용한 해상객체의 거리 측정 시스템으로서, 1개의 카메라를 포함하는 촬영부(110), 상기 촬영부로부터 촬영되는 영상을 입력받아 수평선을 검출하고 목표물인 해상 객체와 그 위치의 수면인 객체의 수면 경계선을 검출하고, 상기 수평선과 객체의 수면 경계선과의 거리를 연산하며, 상기 카메라의 설치 높이, 픽셀 당 수직각 및 수평선과 객체의 수면 경계선 간 거리로부터 관측지점에서 해상 객체까지의 거리를 연산하여 출력하는 객체 영상 처리부(120)를 기본적인 구성으로 포함한다.3A, a marine object distance measuring system 100 using a monocular camera according to the present invention includes a photographing unit 110 including one camera, A distance between the horizontal line and a surface boundary line of the object is calculated, and a distance between the horizontal line and the surface boundary line of the object is calculated, And an object image processing unit 120 for calculating and outputting the distance from the observation point to the marine object from the horizontal line, the vertical angle per pixel, and the distance between the water surface boundaries of the object.

객체 영상 처리부(120)는 촬영되는 영상으로부터 수평선을 검출하는 수평선 검출부(121)과 촬영되는 영상으로부터 해상 객체 및 객체의 수면 경계선을 검출하는 객체의 수면 경계선 검출부(122)로 구성되는 영상처리부(미도시)와 이를 기초로 관측지점에서 검출된 객체까지의 거리를 연산하는 거리연산부(123)를 포함하고, 객체 영상 처리부(120)에서 사용되는 고정상수 및 정보를 입력 인터페이스을 통하여 입력받아 저장/설정하는 고정상수/정보 설정부(124)를 포함하여 구성된다.The object image processing unit 120 includes a horizontal line detecting unit 121 for detecting a horizontal line from an image to be photographed and an image processing unit for detecting a sea surface object and an object's water surface boundary line detecting unit 122 And a distance calculator 123 for calculating a distance from the observation point to an object detected on the basis of the distance and the distance to the object detected by the distance calculator 123. The fixed constants and information used in the object image processor 120 are input through the input interface, And a fixed constant / information setting unit 124.

고정상수/정보 설정부(124)는 고정상수 및 정보를 저장하기 위한 메모리(미도시)를 포함할 수 있으며, 입력 인터페이스를 제어하여 사용자로부터 해당 상수 및 정보를 입력받기 위한 사용자 인터페이스 등을 포함하여 구성된다. The fixed constant / information setting unit 124 may include a memory (not shown) for storing fixed constants and information, and may include a user interface for controlling the input interface and receiving the constant and information from the user .

고정상수/정보 설정부(124)에 설정 및 저장된 상수 및 정보는 거리 연산부(123) 및 수평선 검출부(121)와 객체의 수면 경계선 검출부(122) 또는 이를 구성하는 어플리케이션의 요청에 의하여 실시간 제공된다.The constants and information set and stored in the fixed constants / information setting unit 124 are provided in real time upon request of the distance arithmetic unit 123, the horizontal line detecting unit 121, the object's surface boundary detection unit 122,

또한, 촬영된 영상과 이를 통해 연산된 거리 정보를 포함하는 카메라 영상정보를 해상 위험관리 시스템(200)으로 전송하는 출력 인터페이스를 포함한다.And an output interface for transmitting the camera image information including the photographed image and the calculated distance information to the maritime risk management system 200. [

실시예에 따라 상기 출력 인터페이스는 이와는 별도로 청각적 및 시각적 정보로서 디스플레이 및 스피커 등으로 출력도록 구성될 수도 있으며, 이 경우 거리 연산부(123)는 검출된 해상 객체가 일정거리 이하로 접근시 상기 입력 인터페이스을 제어하여 연산된 거리 정보를 기초로 경보를 청각적 및 시각적 정보로서 디스플레이 및 스피커 등으로 출력하는 기능을 수행하도록 구성될 수 있다. 독자적으로 촬영부(110)에서 촬영되는 영상은 출력 인터페이스에서 거리 연산부(123)에서 제공되는 거리 정보와 결합되어 거리 정보가 통합된 영상 내지 카메라 영상정보를 별도의 디스플레이를 통해 시각적으로 제공할 수도 있다. The output interface may be configured to output auditory and visual information as a display and a speaker separately from the output interface. In this case, when the detected marine object approaches a certain distance or less, And outputting the alarm as audible and visual information to a display and a speaker based on the calculated distance information. The image photographed by the photographing unit 110 may be combined with the distance information provided by the distance calculator 123 at the output interface to visually provide the image or camera image information with the distance information integrated through a separate display .

도 3b는 본 발명의 단안 카메라를 이용한 해상 객체 거리측정 시스템의 촬영부의 구성도이다. 촬영부(110)는 관측지점에 사전 설정된 해수면으로부터의 높이로 설치되어 거리 측정에 사용되는 일정한 수직 화각과 수직 해상도를 가지는 1 개의 카메라를 포함하여 상기 카메라로부터 촬영되는 영상을 수신하여 촬영영상을 출력 인터페이스와 수평선 검출부(121) 및 객체의 수면 경계선 검출부(122)로 구성되는 영상처리부(미도시)로 촬영영상을 전송하여 해상 위험관리 시스템(200)으로 촬영영상과 연산된 거리정보를 포함하는 카메라 영상정보를 전송하도록 하며, 도 3b를 참조하면, 본 실시예의 경우 360도 회전이 가능하고 상하 틸팅이 가능한 1 개의 단안 카메라(111)와 상기 단안 카메라(111)를 회전 및 상하 틸팅시키는 전동모터 등으로 구성되는 카메라 구동부(112), 및 상술한 해상 위험관리 시스템(200)으로부터의 카메라 구동제어신호에 따라, 카메라 구동부(112)를 제어하는 구동 제어부(113)으로 구성된다. 3B is a block diagram of a photographing unit of a marine object distance measuring system using a monocular camera of the present invention. The photographing unit 110 includes a single camera having a predetermined vertical angle of view and a vertical resolution, which are installed at a predetermined height from the sea level and are used for distance measurement. The photographing unit 110 receives an image photographed by the camera, (Not shown) composed of an interface, a horizontal line detecting unit 121 and an object's water surface boundary detecting unit 122, and transmits the captured image to a maritime risk management system 200, Referring to FIG. 3B, in the present embodiment, one monocular camera 111 capable of rotating 360 degrees and capable of vertically tilting, and an electric motor for rotating and vertically tilting the monocular camera 111 And the camera driving control signal from the above-described maritime risk management system 200, It consists of a drive control unit 113 for controlling the East 112. The

통상 카메라(111)는 일정한 주기로 360도 회전상태로 제어되며, 해상 객체의 발견 또는 위 해상 객체가 위험객체로 판단된 경우 해당 객체를 촬영할 수 있는 위치와 각도로 카메라의 회전 및 틸팅이 상기 구동제어신호에 의하여 제어되며, 실시예에 따라서는 카메라(111)의 촬영배율 즉 줌인(zoom-in) 및 줌 아웃(zoom-out)이 함께 제어된다.  In general, the camera 111 is controlled to rotate 360 degrees at regular intervals. When the detection of a marine object or a marine object is determined to be a dangerous object, rotation and tilting of the camera are performed at a position and angle at which the object can be photographed, Signal, and according to the embodiment, the shooting magnification of the camera 111, that is, the zoom-in and the zoom-out are controlled together.

상기 관측지점은 단안 카메라를 이용한 해상 객체 거리측정 시스템(100)의 카메라(111)의 설치위치로서 본 실시예와 같이 선박의 선상의 특정지점이 일반적이나 이에 한정되지 않고, 지상의 항만 부두 등에 본 시스템이 설치되는 경우 관측지점는 지상의 카메라의 설치위치가 관측지점로서 특정될 수 있다.The observation point is an installation position of the camera 111 of the marine object distance measurement system 100 using a monocular camera. As shown in this embodiment, a specific point on the ship is generally, but not exclusively, When the system is installed, the observation point can be specified as the observation point, where the installation position of the camera on the ground is.

본 실시예의 경우 선박의 선상의 특정지점에 설치되며, 사전 설정된 해수면으로부터의 높이로 설치되어 거리 측정에 사용된다. 본 발명의 특징상 카메라는 1대만이 포함되며, 해당 카메라의 화각(Angle of view, Field of view, FOV)은 렌즈를 통해서 카메라가 이미지를 담을 수 있는 각도 즉 시야각 중 본 발명에 있어서는 설치된 카메라의 수직 화각 A(°), 즉, 카메라가 보여 줄 수 있는 세로방향의 최대 시야각과 카메라의 수직 해상도 H (pixel) 즉, 카메라가 촬영하는 영상의 세로방향의 최대 해상도가 카메라의 고정상수 값으로 설정된다.In the present embodiment, it is installed at a specific point on the ship's line, and is installed at a height from a predetermined sea level, and is used for distance measurement. According to aspects of the present invention, only one camera is included, and the angle of view (FOV) of the camera is determined by the angle of the camera, that is, the viewing angle through which the camera can capture an image, The vertical viewing angle A (°), that is, the maximum viewing angle of the camera in the vertical direction and the vertical resolution H (pixel) of the camera, that is, the maximum resolution in the vertical direction of the image captured by the camera, do.

픽셀 당 수직각(θp) 즉, 카메라로 촬영된 영상의 Y축 좌표 1 픽셀 차이당 발생하는 각도차이로서

Figure 112015029604045-pat00009
(수식1)에 의하여 연산되어 설정되며, 여기서, A는 카메라의 수직 화각, H는 카메라의 수직 해상도이다. As a difference in angles per pixel (θ p ), ie, one pixel difference on the Y axis of the image taken by the camera
Figure 112015029604045-pat00009
(Equation 1), where A is the vertical angle of view of the camera and H is the vertical resolution of the camera.

예컨대, FLIR사의 HM-324XP+ 모델의 카메라의 경우, 시야각 : 24˚(H) X 18˚ (V), 카메라 해상도 : 320(H) X 240(V) 의 사양을 가지므로, 수직 화각 A = 18˚, 카메라 수직 해상도 H = 240이 된다. 따라서, θp = A / H = 0.075˚ 즉, HM-324XP+ 카메라로 촬영된 영상에서 픽셀의 Y 좌표값의 차이가 1픽셀 발생할 때 수직 방향 각의 차이인 픽셀 당 수직각은 0.075˚로 연산되어 상수로서 사용된다.For example, in the camera of the HM-324XP + model of the FLIR company, the viewing angle is 24 ° (H) X 18 ° (V) and the camera resolution is 320 , And the camera vertical resolution H = 240. Therefore, θ p = A / H = 0.075 °. That is, when the difference of the Y coordinate value of the pixel is 1 pixel in the image taken by the HM-324XP + camera, the vertical angle per pixel is calculated as 0.075 ° It is used as a constant.

아울러, 카메라(111)의 설치 높이는 해수면으로부터의 카메라의 높이 값(T)으로 사용자에 의하여 사전 측정되어 입력 인터페이스를 통하여 입력되거나, 해발 고도 및 고도의 변화를 측정하여 실시간으로 출력하는 해발 고도 측정기(미도시)를 사용하여 자동 측정되어 실시간으로 입력될 수 있다. 해수면으로부터의 카메라의 높이 값(T)는 거리 측정에 있어 고정 상수값으로 사용되며, 자동 측정되어 실시간으로 입력되는 경우 높이 값의 실시간 변동이 거리 연산에 실시간으로 반영될 수 있다.The installation height of the camera 111 is measured by a user using a height value T of the camera from the sea level and inputted through an input interface or by measuring a change in altitude and altitude of the sea level and outputting the altitude in real time Not shown) and can be input in real time. The height value (T) of the camera from the sea surface is used as a fixed constant value in the distance measurement. If the measured value is automatically measured and inputted in real time, the real time variation of the height value can be reflected in the distance calculation in real time.

또한 카메라 설치 시 수평선이 보이는 곳에 설치하며, 이때 가능한 한 카메라는 수평을 유지하여 수평선의 Y좌표가 일정하도록 장착 위치가 조정된다.In addition, when the camera is installed, it is installed at a position where the horizontal line can be seen. At this time, the camera is kept horizontal and the mounting position is adjusted so that the Y coordinate of the horizontal line is constant.

영상처리부(미도시)의 수평선 검출부(121) 및 객체의 수면 경계선 검출부(122)는 상기 촬영부로부터 촬영되는 영상을 입력받아 수평선을 검출하고 목표물인 해상 객체와 그 위치의 수면인 객체의 수면 경계선을 검출하는 기능을 수행하며, 각 구성을 제어하는 제어부(미도시)에 내장될 수 있다.The horizontal line detecting unit 121 and the object's water surface boundary detecting unit 122 of the image processing unit (not shown) receive the image photographed from the photographing unit and detect a horizontal line. The horizontal object detecting unit 121 detects a horizontal object, And may be incorporated in a control unit (not shown) for controlling each configuration.

이를 위하여 디지털 영상처리 방법의 에지 검출(Edge detection) 및/또는 라인 검출(Line detection) 방법이 사용될 수 있다.Edge detection and / or line detection methods of the digital image processing method may be used for this purpose.

수평선 검출부(121)는 촬영되는 영상으로부터 허프 변환(Hough Transformation)을 통한 선 검출 방법에 의하여 수평선을 검출하고 상기 수평선의 픽셀의 Y 좌표값(Y0)을 연산하여 출력하는 과정을 통하여 촬영되는 영상으로부터의 수평선의 검출하여 그 출력으로 픽셀의 Y 좌표값(Y0)을 거리 측정부(30)로 전송한다. The horizontal line detection unit 121 detects a horizontal line by a line detection method using Hough Transformation from a captured image and calculates a Y coordinate value (Y 0 ) of the pixel on the horizontal line and outputs the calculated image And transmits the Y coordinate value (Y 0 ) of the pixel to the distance measuring unit 30 as the output thereof.

상기 촬영되는 영상이 그레이스케일 영상인 경우 상기 그레이스케일 영상의 그레이스케일 레벨 값의 최대값과 최소값의 중간값을 임계값(threshold)으로 설정하여 상기 촬영되는 영상의 상기 임계값 이상의 레벨 값을 가지는 픽셀을 레벨 값의 최대값으로 설정하고, 상기 임계값 미만의 레벨 값을 가지는 픽셀을 레벨 값의 최소값으로 설정하여 이진화한 뒤 이진화된 영상에 대하여 상기 허프 변환을 통한 선 검출방법을 수행하여, 영상처리에 소요되는 시간 및 부하를 절감시킬 수 있다. Wherein when the photographed image is a grayscale image, an intermediate value between a maximum value and a minimum value of the gray scale level value of the grayscale image is set as a threshold value, and a pixel having a level value equal to or higher than the threshold value of the photographed image Is set to a maximum value of a level value, a pixel having a level value lower than the threshold value is set as a minimum value of a level value, binarization is performed, and a line detection method is performed on the binarized image through the Hough transform, It is possible to reduce the time and load required for the system.

상기 이진화를 위한 임계값을 그레이스케일 영상의 그레이스케일 레벨 값의 최대값과 최소값의 중간값을 설정하는 것은 수평선이 하늘(밝은색)과 바다(어두운색)의 경계로서, 수평선을 촬영한 그레이스케일 영상의 경우 하늘의 경우 레벨 값의 최대값 [256 레벨의 영상의 경우 255(백색)]에 근접하는 레벨 값을 가지고 바다의 경우 레벨 값의 최소값 [256 레벨의 영상의 경우 0(흑색)]에 근접하는 레벨 값을 가지고 레벨 값의 차가 큰 특성을 고려한 것이며, 중간값으로 256 레벨의 영상의 경우 128을 임계값으로 설정한다. The threshold value for binarization is set to the middle value between the maximum value and the minimum value of the gray scale level value of the gray scale image. This is because the horizontal line indicates the boundary between the sky (light color) and the sea (dark color) In the case of the image, the level value close to the maximum value of the level value in the case of the sky (255 (white) in the case of the 256 level image) is set to the minimum value of the level value in the case of the sea A characteristic having a large difference between the level values is taken into consideration, and 128 is set as a threshold value for an image having 256 levels as an intermediate value.

이진화를 위한 임계값은 입력 인터페이스를 통하여 카메라 및 카메라의 촬영 모드에 따라 사전 결정되어 설정/변경되나, 실시예에 따라서는 미리 촬영된 대상이 되는 하늘과 바다의 영상의 분석을 통해 촬영 환경 예컨대 날씨, 시간대, 지역에 최적화된 임계값을 얻을 수 있는 경우 해당 임계값을 설정하여 이진화를 진행하도록 구현될 수도 있다.Threshold values for binarization are preset and changed according to the shooting mode of the camera and the camera through the input interface. However, according to the embodiment, , The time zone, and the region, it is possible to implement the binarization by setting the threshold value.

객체의 수면 경계선 검출부(122)는, 목표물인 해상 객체와 그 위치의 수면인 객체의 수면 경계선을 검출을 위해서는, 미리 획득하여 저장된 해수면의 텍스쳐 정보와 촬영되는 영상의 텍스쳐를 비교하여 미리 획득하여 저장된 텍스쳐 정보와 다른 텍스쳐 정보를 가지는 목표물인 객체를 검출하고, 검출된 객체의 하단을 객체와 수면의 경계선으로 검출하여 상기 객체와 수면의 경계선의 픽셀의 Y 좌표값(Ytarget)을 연산하여 출력하는 과정을 통하여, 촬영되는 영상으로부터 목표물인 해상 객체의 수면 경계선을 검출하여 그 출력으로 픽셀의 Y 좌표값(Ytarget)을 거리 연산부(123)로 전송한다. 이를 위하여 사전 단계로서, 해수면의 텍스쳐(texture) 정보를 미리 획득하여 입력받는 과정을 수행하게 되며, 이는 입력 인터페이스를 통하여 사용자의 선택에 의하여 입력되거나, 카메라로 촬영된 영상으로부터 자동적으로 해수면의 텍스쳐(texture) 정보를 미리 획득하여 자동적으로 저장하여 경계선의 검출에 사용되도록 설정될 수도 있다.In order to detect a water surface boundary line of an object, which is a water surface of a target sea object and a sea object, the object's water surface boundary detection unit 122 compares the texture information of the sea surface acquired and stored in advance with the texture of the captured image, Detects a target object having texture information and other texture information, detects a lower end of the detected object as a boundary between an object and a water surface, and calculates and outputs a Y coordinate value (Y target ) of a pixel at a boundary line between the object and the water surface The Y coordinate value (Y target ) of the pixel is transmitted to the distance calculator 123 by detecting the water boundary line of the target sea object from the captured image. In order to achieve this, a preliminary step is to acquire the texture information of the sea surface in advance and perform a process of receiving the input. It is inputted by the user through the input interface or automatically extracts the texture of the sea surface texture) information may be obtained in advance and stored automatically so as to be used for the detection of the boundary line.

이와 같은 해상 객체의 특수성을 고려한 본 발명은 해상선박이라는 특수성에 의해 객체 검출을 위한 배경이 되는 부분이 해수 표면으로 거의 일정한 텍스쳐 정보즉 질감을 가지므로, 미리 획득한 해수면의 텍스쳐 정보를 사용하여 해수면의 텍스쳐 정보의 추출 및 해수면 검출을 위한 연산을 줄이고, 미리 획득한 해수면의 텍스쳐 정보와 영상에서 추출된 텍스쳐 정보들을 비교하는 방식으로 해수면과 텍스쳐 정보 즉 질감이 다른 물체를 검출하고 그 물체의 하단에 대한 픽셀의 Y 좌표값을 획득하는 방식이 채용되는 것이다. 이러한 텍스쳐를 이용한 객체 인식 내지 검출 방법으로 본 실시예의 경우 바람직하게는 MB-LBP(Multi-block Local Binary Patterns)방식이 사용된다. In the present invention, considering the specificity of a maritime object, since the background, which is a background for object detection, has almost constant texture information or texture on the sea surface due to the special characteristic of maritime vessels, And the texture information extracted from the image are compared with each other to detect an object having a different texture from the sea surface and the texture information, and at the bottom of the object, A method of acquiring the Y coordinate value of the pixel is adopted. As an object recognition or detection method using such a texture, MB-LBP (Multi-block Local Binary Patterns) method is preferably used in this embodiment.

이때, 수평선의 높이를 알고 있으므로 영상 중 픽셀의 Y 좌표값이 Y0보다 큰 부분(수평선보다 높은 위치)의 객체들은 거리측정의 의미가 없다. 따라서, 영상 중 픽셀의 Y 좌표값이 Y0보다 작은 범위 내에서만 객체를 검출하도록 하여 전체 연산을 줄일 수 있게 된다.At this time, since the height of the horizontal line is known, the objects having the Y coordinate value of the pixel in the image larger than Y 0 (the position higher than the horizontal line) have no meaning of the distance measurement. Therefore, it is possible to reduce an entire operation by detecting an object only within a range where a Y coordinate value of a pixel in an image is smaller than Y 0 .

거리 연산부(123)는 수평선과 객체의 수면 경계선과의 거리를 연산하고, 상기 카메라의 설치 높이, 픽셀 당 수직각 및 수평선과 객체의 수면 경계선 간 거리로부터 관측지점에서 해상 객체까지의 거리를 연산하는 기능을 수행하며, 각 구성을 제어하는 제어부(미도시)에 내장될 수 있다.The distance calculator 123 calculates the distance between the horizontal line and the water surface boundary of the object and calculates the distance from the observation point to the sea object from the installation height of the camera, the vertical angle per pixel, and the distance between the horizontal line and the object's water surface boundary And can be incorporated in a control unit (not shown) for controlling each configuration.

수평면과 객체의 수면 경계선의 거리 연산은 상술한 수평선 검출부(121) 및 객체의 수면 경계선 검출부(122)로부터 전송되는 수평선의 픽셀의 Y 좌표값(Y0)과 객체와 수면의 경계선의 픽셀의 Y 좌표값(Ytarget)의 차로서 연산된다.The distance calculation between the horizontal plane and the object's water surface boundary is performed using the Y coordinate value (Y 0 ) of the horizontal line pixel transmitted from the horizontal line detecting unit 121 and the object's water surface boundary detecting unit 122 and the Y And is calculated as a difference of the coordinate value (Y target ).

관측지점에서 해상 객체까지의 거리(D)는

Figure 112015029604045-pat00010
(수식1)에 의하여 연산되며, 여기서, A는 카메라의 수직 화각, H는 카메라의 수직 해상도이고, 수평선과 수면 경계선 사이의 각도(θ)는
Figure 112015029604045-pat00011
(수식2)에 의하여 연산되며, 여기서 Y0는 수평선의 픽셀의 Y 좌표값, Ytarget은 경계선의 픽셀의 Y 좌표값이고, 관측지점에서 해상 객체까지의 거리(D)는
Figure 112015029604045-pat00012
(수식3)에 의하여 연산되며, 여기서 T는 카메라의 설치 높이이다.The distance (D) from the observation point to the sea object
Figure 112015029604045-pat00010
(1), where A is the vertical angle of view of the camera, H is the vertical resolution of the camera, and the angle (?) Between the horizontal line and the water surface boundary is
Figure 112015029604045-pat00011
(Formula 2), where Y 0 is the Y coordinate value of the pixel on the horizontal line, Y target is the Y coordinate value of the pixel on the boundary line, and the distance (D) from the observation point to the marine object is
Figure 112015029604045-pat00012
(Equation 3), where T is the installation height of the camera.

또한, 실시예에 따라서는 거리 측정부(30)에서 상기 객체와 수면의 경계선의 픽셀의 Y 좌표값(Ytarget)이 상기 수평선의 픽셀의 Y 좌표값(Y0) 이하인 경우의 객체에 대하여만 거리 연산을 수행하여, 전체 연산 및 검출오류를 감소시킬 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the distance measuring unit 30 may calculate the distance between the object and the surface of the water surface only when the Y coordinate value (Y target ) of the pixel is equal to or less than the Y coordinate value (Y 0 ) By performing the distance calculation, it is possible to reduce the total calculation and the detection error.

거리 연산부(123)는 검출지에서 검출된 해상 객체의 거리를 연산하여 상기 출력 인터페이스를 통하여 해상객체의 촬영영상과 함께 카메라 영상정보로출력하여, 해상 위험관리 시스템으로 전송하도록 한다. The distance calculator 123 calculates the distance of the marine object detected at the detection site and outputs the distance to the marine risk management system together with the image of the marine object along with the image of the marine object through the output interface.

실시예에 따라서는 단안 카메라를 이용한 해상 객체 거리측정 시스템이 독립적으로 위험검출 및 경보기능을 수행하도록 구성하여, 상기 검출된 해상 객체의 거리를 실시간으로 모니터링하여, 일정거리 이하로 접근시 상기 출력 인터페이스을 제어하여 연산된 거리 정보를 기초로 경보를 청각적 및 시각적 정보로서 별도의 디스플레이(미도시) 및 스피커(미도시) 등으로 출력하는 기능을 수행할 수도 있다.According to an embodiment of the present invention, a marine object distance measuring system using a monocular camera may independently perform a risk detection and alarm function to monitor the distance of the detected marine object in real time, and when approaching a certain distance or less, (Not shown) and a speaker (not shown) as audible and visual information based on the calculated distance information.

이하, 도 3c 내지 도 3f를 참조하여 본 발명의 카메라의 픽셀 당 수직각을 이용한 해상객체의 거리 측정방법 및 그 구체적인 실시예를 설명한다. 본 발명의 카메라의 픽셀 당 수직각을 이용한 해상객체의 거리 측정방법은 기본적으로 상술한 바와 같은 단안 카메라를 이용한 해상 객체 거리측정 시스템에 의하여 수행되나, 이에 한정되지 않고 타 시스템의 구성부분으로도 구성될 수 있다. 3C to 3F, a method for measuring the distance of a marine object using a vertical angle per pixel of the camera according to the present invention and a specific embodiment thereof will be described. The distance measurement method of the marine object using the vertical angle of the camera according to the present invention is basically performed by the marine object distance measurement system using the monocular camera as described above, .

도 3c는 본 발명의 단안 카메라를 이용한 해상 객체 거리측정 시스템의 해상객체의 거리 측정방법의 흐름도, 도 3d은 본 발명의 카메라의 픽셀당 수직각을 이용한 해상객체의 거리 측정방법을 설명하기 위한 도면, 도 3e는 카메라의 픽셀당 수직각을 이용한 해상객체의 거리 측정방법에 사용되는 촬영 영상이다.FIG. 3C is a flowchart illustrating a method of measuring a distance of a marine object of a marine object distance measuring system using a monocular camera according to the present invention. FIG. 3D is a view for explaining a method of measuring a distance of a marine object using a vertical angle per pixel of the camera of the present invention. And FIG. 3E is an image taken in a method of measuring the distance of a marine object using a vertical angle per pixel of the camera.

도 3c 및 도 3d를 참조하면, 본 발명의 본 발명의 카메라의 픽셀당 수직각을 이용한 해상객체의 거리 측정방법은 관측지점에 사전 설정된 해수면으로부터의 높이로 설치되어 거리 측정에 사용되는 카메라의 설치 높이, 수직 화각 및 수직 해상도를 입력받아 픽셀 당 수직각을 연산하여 저장하는 고정상수/정보 입력단계(S110), 관측지점에서 상기 카메라에 의하여 촬영되는 영상으로부터 수평선을 검출하는 수평선 검출단계(S120), 상기 카메라에 의하여 촬영되는 목표물인 해상 객체를 포함하는 영상으로부터 해상 객체와 그 위치의 수면인 객체와 수면의 경계선을 검출하는 객체의 수면 경계선 검출단계(S130), 상기 수평선과 객체의 수면 경계선과의 거리를 연산하는 수평선과 객체의 수면 경계선 간 거리 연산단계(S140), 상기 카메라의 설치 높이, 픽셀 당 수직각 및 수평선과 객체의 수면 경계선 간 거리로부터 관측지점에서 해상 객체까지의 거리를 연산하는 객체거리 연산단계(S150)를 포함하며, 촬영영상과 연산된 관측지점에서 해상 객체까지의 거리를 포함하는 카메라 영상정보를 출력한다. 3C and 3D, the method of measuring the distance of a marine object using a vertical angle per pixel of a camera according to the present invention is installed at a height from a predetermined sea level at an observation point, A horizontal line detecting step S120 of detecting a horizontal line from the image taken by the camera at the observation point, a fixed constant / information inputting step S110 for calculating and storing a vertical angle per pixel by receiving the height, vertical angle of view, (S130) of detecting a boundary object between a sea object and its position and a water surface from an image including a sea object, which is a target captured by the camera, (S140) of calculating a distance between a horizontal line and an object's water surface boundary line that calculates the distance of the camera, a height of the camera, (S150) for calculating the distance from the observation point to the marine object from the distance between the vertical and horizontal lines and the water surface boundary of the object, wherein the camera includes a distance between the captured image and the calculated observation point to the marine object And outputs image information.

도 3d(a)를 참조하면, 카메라의 픽셀당 수직각을 이용한 해상객체의 거리(D) 측정방법의 수행을 위하여, 해수면으로부터의 하나의 카메라의 설치 높이(T), 픽셀 당 수직각(θp)이 기본적인 고정상수로서 사용되며, 고정상수/정보 입력단계(S110)에서 설정 입력된다. Referring to FIG. 3D, in order to perform a method of measuring the distance D of a marine object using a vertical angle per pixel of a camera, the installation height (T) of one camera from the sea surface, the vertical angle p is used as a basic fixed constant and is set and inputted in the fixed constant / information input step S110.

하나의 카메라에 의하여 촬영되는 단일 영상이 사용되며 상기 카메라에 의하여 촬영되는 촬영 영상은 도 3d(b)에서와 같이 수평 해상도 Hmax(pixel) X 수직 해상도 Vmax(pixel)을 가지며, 좌측 상단의 픽셀이 좌표값 (0.0)으로 우측 하단의 픽셀이 좌표값 (Hmax.Vmax)로 설정된다. 촬영 영상에 있어서, 수평선은 픽셀의 좌표값이 (O.Y0)에서 (Hmax.Y0)까지의 점(픽셀)이 구성하는 직선이며, 경계선은 촬영 영상의 해상 객체와 그 위치의 수면인 객체와 수면의 경계선으로, 픽셀의 좌표값이 (O.Ytarget)에서 (Hmax.Ytarget)까지의 점이 구성하는 직선으로, 수평선의 픽셀의 좌표값(Y0)과 경계선의 픽셀의 Y 좌표값(Ytarget)이 각각 수평선 검출단계(S120) 및 경계선 검출단계(S130)에서 검출되어 기본적으로 해상 객체의 거리의 연산에 변수로서 사용된다.A single image photographed by one camera is used and the photographed image photographed by the camera has a horizontal resolution H max (pixel) X vertical resolution V max (pixel) as shown in FIG. 3D, the pixels of the bottom right pixel in the coordinates (0, 0) is set to the coordinates (H .V max max). In the photographed image, a horizontal line is a straight line constituted by a point (pixel) from a coordinate value (OY 0 ) to (H max .Y 0 ) of a pixel, a boundary line is a line object and the perimeter of the surface of the water, the coordinate value of the pixel (target OY) in the straight line configuration to the point (H max .Y target), the coordinate values of the pixels of a horizontal line (Y 0) and the Y coordinate value of the pixel of the boundary ( Y target are detected in the horizontal line detecting step S120 and the boundary detecting step S130, respectively, and are basically used as variables in the calculation of the distance of the marine object.

고정상수/정보 입력단계(S110)에서는 거리 측정에 사용되는 카메라의 설치 높이, 수직 화각 및 수직 해상도를 입력 인터페이스를 통하여 입력받아 픽셀 당 수직각을 연산하여 저장/설정한다. In the fixed constant / information input step (S110), the installation height, the vertical angle of view, and the vertical resolution of the camera used for the distance measurement are inputted through the input interface, and the vertical angle per pixel is calculated and stored / set.

앞서 살핀 바와 같이, 카메라의 설치 높이(T)는 사전 측정되어 입력 인터페이스를 통하여 입력되거나, 해발 고도 및 고도의 변화를 측정하여 실시간으로 출력하는 해발 고도 측정기(미도시)를 사용하여 자동 측정되어 실시간으로 입력되어, 거리 측정에 있어 고정 상수값으로 사용되며, 자동 측정되어 실시간으로 입력되는 경우 높이 값의 실시간 변동이 거리 연산에 실시간으로 반영될 수 있다.As mentioned earlier, the installation height (T) of the camera is automatically measured using a height elevation meter (not shown), which is pre-measured and input through the input interface or is output in real time by measuring the altitude and altitude change And is used as a fixed constant value in the distance measurement. If the automatic measurement is input in real time, the real time variation of the height value can be reflected in the distance calculation in real time.

상기 픽셀 당 수직각(θp)은

Figure 112015029604045-pat00013
(수식1)에 의하여 연산되어 설정되며, 여기서, θp는 픽셀 당 수직각, A는 카메라의 수직 화각, H는 카메라의 수직 해상도로서, 상술한 바와 같이, 카메라에 따라 사전 설정된 값을 가지며, 입력 인터페이스를 통하여 사용자에 의하여 입력되어 설정/저장된다.The vertical angle? P per pixel
Figure 112015029604045-pat00013
(Equation 1) where? P is a vertical angle per pixel, A is a vertical angle of view of the camera, and H is a vertical resolution of the camera, and has a predetermined value according to the camera, as described above, Is input / set / saved by the user through the input interface.

아울러, 고정상수/정보 입력단계(S110)에서는 미리 획득한 해수면의 텍스쳐(texture) 정보를 입력받아 저장하며, 이는 상기 수면 경계선 검출단계(S30)에서 상기 저장된 미리 획득한 해수면의 텍스쳐 정보와 촬영되는 영상의 텍스쳐를 비교하여 상기 미리 저장된 텍스쳐 정보와 다른 텍스쳐 정보를 가지는 목표물인 객체를 검출하고, 검출된 객체의 하단을 객체와 수면의 경계선으로 검출하여 상기 객체와 수면의 경계선의 픽셀의 Y 좌표값(Ytarget)을 연산하기 위한 사전 설정정보로서 저장된다. In the fixed constant / information input step (S110), texture information of the sea surface acquired in advance is received and stored. The texture boundary information is stored in the water surface boundary detection step (S30) The object is detected by comparing the texture of the object with the texture information other than the texture information stored in advance and the lower end of the object is detected as the boundary between the object and the water surface to detect the Y coordinate value of the pixel at the boundary between the object and the water surface Is stored as preset information for calculating Y target .

또한, 실시예에 따라서는, 미리 획득한 해수면 및 하늘의 색 관련 정보 예컨데 그레이스케일 레벨 및 미리 획득한 해수면의 텍스쳐(texture) 정보는 관측지점에서 상기 카메라에 의하여 촬영되는 영상으로부터 수평선을 검출하는 수평선 검출단계(S120)에서 수평선을 검출하기 위한 사전 설정정보 또는 경계선 검출단계(130)에서 경계선을 검출하기 위한 사전 설정 정보로서 저장될 수도 있다.In addition, according to the embodiment, the previously acquired sea level and the color related information of the sky, for example, the gray scale level, and the texture information of the previously obtained sea level are obtained from the observation point by the horizontal line May be stored as preset information for detecting a horizontal line in the detecting step S120 or as preset information for detecting a boundary line in the boundary detecting step 130. [

수평선 검출단계(S120)는 촬영되는 영상으로부터 수평선을 검출하고 상기 수평선의 픽셀의 Y 좌표값(Y0)을 연산하며, 본 실시예의 경우 허프 변환(Hough Transformation)을 통한 선 검출 방법에 의하여 수행된다. 수평선 검출에 있어 허프 변환(Hough Transformation)은 촬영되는 영상을 영상처리가 용이하도록 적절한 임계값(threshold)를 통해 이진화하는 과정 및 이진화된 영상에서 픽셀 간 색의 급격한 변화를 가지는 엣지(edge)를 검출하는 과정을 포함한다. The horizontal line detection step S120 detects a horizontal line from the captured image and computes a Y coordinate value (Y 0 ) of the pixel of the horizontal line, and in this embodiment, it is performed by a line detection method using Hough Transformation . In the horizontal line detection, Hough Transformation is a process of binarizing a photographed image through an appropriate threshold for easy image processing and detecting an edge having a sharp change in color between pixels in a binarized image .

본 실시예의 경우, 이진화하는 과정은 상기 촬영되는 영상이 그레이스케일 영상인 경우 상기 그레이스케일 영상의 그레이스케일 레벨 값의 최대값과 최소값의 중간값을 임계값(threshold)으로 설정하여 상기 촬영되는 영상의 상기 임계값 이상의 레벨 값을 가지는 픽셀을 레벨 값의 최대값으로 설정하고, 상기 임계값 미만의 레벨 값을 가지는 픽셀을 레벨 값의 최소값으로 설정하여 이진화한 뒤 이진화된 영상에 대하여 상기 허프 변환을 통한 선 검출방법을 수행하여, 영상처리에 소요되는 시간 및 부하를 절감시킬 수 있다. 상기 이진화를 위한 임계값을 그레이스케일 영상의 그레이스케일 레벨 값의 최대값과 최소값의 중간값을 설정하는 것은 수평선이 하늘(밝은색)과 바다(어두운색)의 경계로서, 수평선을 촬영한 그레이스케일 영상의 경우 하늘의 경우 레벨 값의 최대값 [256 레벨의 영상의 경우 255(백색)]에 근접하는 레벨 값을 가지고 바다의 경우 레벨 값의 최소값 [256 레벨의 영상의 경우 0(흑색)]에 근접하는 레벨 값을 가지고 레벨 값의 차가 큰 특성을 고려한 것이며, 256 레벨의 영상의 경우 중간값인 128을 임계값으로 설정하여, 중간값(128)이상의 레벨 값을 가지는 픽셀은 레벨은 255(백색)로 처리하고 중간값 미만의 레벨 값을 가지는 픽셀은 0(흑색)으로 처리하는 방식으로 사전이진화 한다. In the case of the present embodiment, the binarization process may be performed by setting an intermediate value between a maximum value and a minimum value of a gray scale level value of the gray scale image as a threshold value when the photographed image is a gray scale image, A pixel having a level value equal to or greater than the threshold value is set as a maximum value of a level value and a pixel having a level value less than the threshold value is set as a minimum value of a level value to binarize the binarized image, It is possible to reduce the time and load required for the image processing. The threshold value for binarization is set to the middle value between the maximum value and the minimum value of the gray scale level value of the gray scale image. This is because the horizontal line indicates the boundary between the sky (light color) and the sea (dark color) In the case of the image, the level value close to the maximum value of the level value in the case of the sky (255 (white) in the case of the 256 level image) is set to the minimum value of the level value in the case of the sea The intermediate value 128 is set as a threshold value for a 256 level image and a pixel having a level value equal to or higher than the intermediate value 128 is set to 255 ), And pixels having a level value lower than the intermediate value are processed as 0 (black).

이진화를 위한 임계값은 입력 인터페이스를 통하여 카메라 및 카메라의 촬영 모드에 따라 사전 결정되어 설정/변경되나, 실시예에 따라서는 미리 촬영된 대상이 되는 하늘과 바다의 영상의 분석을 통해 촬영 환경 예컨대 날씨, 시간대, 지역에 최적화된 임계값을 얻을 수 있는 경우 해당 임계값을 설정하여 이진화를 진행하도록 구현될 수도 있다.Threshold values for binarization are preset and changed according to the shooting mode of the camera and the camera through the input interface. However, according to the embodiment, , The time zone, and the region, it is possible to implement the binarization by setting the threshold value.

이어 이진화된 영상에 대하여 예컨대 캐니 엣지 검출기(canny edge detecter)와 같은 마스크를 이용하여 엣지(edge)를 검출하는 과정을 수행하여 수평선을 구성하는 후보가 되는 점(픽셀)을 검출하고, 각 검출된 점들에 대하여 허프 변환(Hough Transformation)은 가장 많은 점들이 포함되는 직선을 검출하고, 해당 직선의 방정식을 통해 수평에 가까운 경우 해당 직선을 수평선으로 검출하여, 수평선을 구성하는 픽셀의 Y 좌표값(Y0)을 연산한다.Next, a binarized image is subjected to a process of detecting an edge using a mask such as a canny edge detector to detect a candidate pixel (a pixel) constituting a horizontal line, The Hough transform for the points detects a straight line containing the most points and when the straight line is near to the horizontal through the equation of the straight line, the straight line is detected as a horizontal line and the Y coordinate value Y 0 ).

수면 경계선 검출단계(S130)는 상기 카메라에 의하여 촬영되는 목표물인 해상 객체를 포함하는 영상으로부터 해상 객체를 검출하고, 이어 그 위치의 수면인 객체와 수면의 경계선을 검출하는 방식으로 수행되며, 사전 설정된 미리 획득한 해수면의 텍스쳐(texture) 정보를 사용하여, 상기 텍스쳐 정보와 촬영되는 영상의 텍스쳐를 비교하여 상기 미리 저장된 텍스쳐 정보와 다른 텍스쳐 정보를 가지는 목표물인 객체를 검출하고, 검출된 객체의 하단을 객체와 수면의 경계선으로 검출하여 상기 객체와 수면의 경계선의 픽셀의 Y 좌표값(Ytarget)을 연산하는 방식으로 수행된다.The water surface boundary detection step (S130) is performed by detecting a sea object from an image including a sea object, which is a target to be imaged by the camera, and then detecting a boundary between an object and a water surface, A method of detecting an object as a target having texture information different from the previously stored texture information by comparing the texture information with a texture of the image to be photographed using texture information of a previously obtained sea level, (Y target ) of the pixel at the boundary between the object and the water surface by detecting the boundary between the object and the water surface.

이에 따라, 이와 같은 검출 대상 객체가 해상 선박이라는 특수성에 의해 객체 검출을 위한 배경이 되는 부분이 해수 표면으로 거의 일정한 텍스쳐 정보 즉 질감을 가지는 특성이 고려되어, 해상 객체 및 객체의 수면 경계선의 검출 및 연산에 소요되는 시간 및 부하를 줄일 수 있다. 본 실시예에 있어서, 텍스쳐를 이용한 객체 인식 내지 검출 방법으로 MB-LBP(Multi-block Local Binary Patterns)방식이 사용된다.Accordingly, the feature that the object to be detected is the background for the object detection due to the special characteristic of the maritime vessel has almost constant texture information or texture to the sea surface, and the detection of the water surface boundary of the sea object and the object The time and load required for the calculation can be reduced. In the present embodiment, MB-LBP (Multi-block Local Binary Patterns) is used as a method of object recognition or detection using a texture.

또한, 해상 객체 및 객체의 수면 경계선의 검출 및 연산에 소요되는 시간 및 부하를 줄이기 위하여, 상기 수면 경계선 검출단계는 촬영되는 영상의 픽셀의 Y 좌표값이 상기 수평선의 픽셀의 Y 좌표값(Y0) 이하인 부분에 대하여만 수행된다. 이는 검출 대상 객체가 해상 선박이라는 특수성으로 인해 객체 검출의 대상이 되는 해상 객체가 수평선 이래 부분의 경우 유의미하며, 영상 중 수평선 보다 높은 위치 즉, 수평선의 픽셀의 Y 좌표값보다 큰 부분의 객체들은 거리측정의 의미가 없기 때문이다. Further, in order to reduce the time and load required for detection and calculation of the surface boundaries of the marine objects, and the object, the surface of the water boundary detecting step the Y coordinate value of the Y coordinate value of the pixel of the image that is taken of the pixels in the horizontal (Y 0 ) ≪ / RTI > In the case where the object to be detected is the object after the horizontal line, the object at the position higher than the horizontal line, that is, the object larger than the Y coordinate value of the pixel of the horizontal line, This is because measurement is meaningless.

수평선과 객체의 수면 경계선 간 거리 연산단계(S140)는 상기 수평선과 객체의 수면 경계선과의 거리를 연산하며, 전술한 수평선 검출단계(S120) 및 수면 경계선 검출단계(S30)에서 수평선의 픽셀의 Y 좌표값(Y0) 및 상기 객체와 수면의 경계선의 픽셀의 Y 좌표값(Ytarget)이 연산되는 경우 이들의 차를 수평선과 객체의 수면 경계선과의 거리로 연산하여 출력한다.In the horizontal line detecting step S120 and the water surface boundary detecting step S30, the distance between the horizontal line and the object's horizontal line is calculated as Y When the coordinate value (Y 0 ) and the Y coordinate value (Y target ) of the pixel at the boundary line between the object and the water surface are calculated, the difference is calculated as the distance between the horizontal line and the object boundary line.

객체거리 연산단계(S150)는, 먼저 도3d(a)에서와 같이,

Figure 112015029604045-pat00014
(수식2)에 의하여 수평선과 수면 경계선 사이의 각도(θ)를 고정 상수로 저장된 픽셀 당 수직각(θp)과 검출된 Y0는 수평선의 픽셀의 Y 좌표값(Y0) 및 경계선의 픽셀의 Y 좌표값(Ytarget)을 이용하여 연산하고, 이어
Figure 112015029604045-pat00015
(수식3)에 의하여 고정 설정된 카메라의 설치 높이(T)와 연산된 수평선과 수면 경계선 사이의 각도(θ)를 이용하여 최종 관측지점에서 목표물인 해상 객체까지의 거리(D)를 연산한다.In the object distance calculation step S150, as shown in FIG. 3D,
Figure 112015029604045-pat00014
The angle θ between the horizontal line and the water surface boundary by the formula (2) is defined as a constant angle (θ p ) per pixel stored as a fixed constant and the detected Y 0 is the Y coordinate value (Y 0 ) of the pixel of the horizontal line and the pixel The Y coordinate value (Y target )
Figure 112015029604045-pat00015
(D) from the final observation point to the target sea object using the installation height (T) of the camera fixed by the equation (3) and the angle (?) Between the computed horizontal line and the water surface boundary.

도 3e는 카메라의 픽셀당 수직각을 이용한 해상객체의 거리 측정방법에 사용되는 촬영 영상의 예시로 열화상카메라(Thermal imaging cameras)로 촬영된 수평 해상도 320(pixel) X 수직 해상도 240(pixel)의 그레이스케일 영상이다. 좌측 상단의 픽셀이 좌표값 (0.0)으로 우측 하단의 픽셀이 좌표값 (320.240)로 설정된다. 특히, 본 발명은 열화상카메라(Thermal imaging cameras)와 같이 나이트비젼(Night vision)기술과 접목되어 선박의 야간 또는 악천 후 해무 폭우 시에도 해상 객체를 감지하며, 특히 레이더 또는 AIS로 감지할 수 없는 해상 부유물, 암초, 교량의 교각, 목선 등 선박에 피해를 줄 수 있는 장애물을 검출 및 그 거리를 실시간 연산하여 제공하고, 본 발명에서와 같이, 촬영 영상 내지 객체영상과 거리를 디스플레이하거나, 이를 기초로 해상 객체의 위험을 판단하도록 하여, 레이더 시스템 및 AIS 시스템과 통합되는 해상 위험관리 시스템의 구축이 가능하도록 한다.
FIG. 3E is an example of a photographing image used in a method of measuring the distance of a marine object using a vertical angle per pixel of a camera. The horizontal resolution 320 (pixel) x the vertical resolution 240 (pixel) taken by a thermal imaging camera It is a grayscale image. The pixel at the upper left corner is set to the coordinate value (0.0), and the pixel at the lower right corner is set to the coordinate value (320.240). Particularly, the present invention is applied to night imaging technology such as thermal imaging cameras to detect a marine object even when the ship is at night or after a bad weather, and in particular, can not be detected by radar or AIS The present invention detects obstacles such as a floating object, a reef, a bridge bridge, a neck line, and the like that may cause damage to the ship and calculates the distance in real time, and displays the distance from the imaged image or object image, It is possible to construct a maritime risk management system integrated with the radar system and the AIS system by determining the risk of the marine object.

도 3f는 본 발명의 카메라의 픽셀당 수직각을 이용한 해상객체의 거리 측정방법의 카메라 영상정보 생성과정의 세부 흐름도로서, 본 발명의 해상객체의 거리 측정방법이 상술한 단안 카메라를 이용한 해상 객체 거리측정 시스템을 이용한 해상 위험관리 시스템과 연동되어 수행되는 경우의 흐름도이다. FIG. 3F is a detailed flowchart of a method of generating camera image information of a method for measuring the distance of a marine object using a vertical angle of a camera according to the present invention. In the method of measuring distance of a marine object of the present invention, FIG. 5 is a flowchart illustrating a case where the present invention is performed in conjunction with a maritime risk management system using a measurement system.

도 3f를 참조하면, 먼저, 고정상수/정보 설정부(140)는 거리 측정방법의 수행에 필요한 고정상수/정보를 모두 입력받기 위하여 고정상수/정보입력과정(310)을 수행한다. 고정상수 등의 설정이 완료되면(320), 해상 위험관리 시스템(200)의 구동제어 신호에 따라 촬영부(110)가 제어되어(321) 영상촬영을 개시한다. 구동제어 과정(321)에 있어서 통상 카메라(111)는 일정한 주기로 360도 회전상태로 제어되며, 해상 객체의 발견 또는 위 해상 객체가 위험객체로 판단된 경우 해당 객체를 촬영할 수 있는 위치와 각도로 카메라의 회전 및 틸팅이 상기 구동제어신호에 의하여 제어되고, 실시예에 따라서는 카메라(111)의 촬영배율 즉 줌인(zoom-in) 및 줌 아웃(zoom-out)이 함께 제어된다. Referring to FIG. 3F, the fixed constant / information setting unit 140 performs a fixed constant / information input process 310 to receive all the fixed constants / information necessary for performing the distance measuring method. When the setting of the fixed constant is completed (320), the photographing unit 110 is controlled (321) according to the drive control signal of the maritime risk management system 200 to start the image photographing. In the drive control process 321, the normal camera 111 is controlled in a 360-degree rotation state at regular intervals. When the detection of a marine object or the above-mentioned marine object is determined as a dangerous object, Rotation and tilting of the camera 111 are controlled by the drive control signal, and according to the embodiment, the shooting magnification of the camera 111, that is, zoom-in and zoom-out are controlled together.

촬영되는 영상은 영상처리전 실시간으로 해상 위험관리 시스템(200)으로 전송(336)되는 동시에, 영상처리부의 수평선 검출부(121) 및 객체의 수면 경계선 검출부(122)에 의하여 영상처리된다. 영상처리과정은 영상 내 수평선과 객체 및 상기 객체의 수면 경계선을 검출하는 과정으로 수평선 검출부(121)는 촬영되는 영상으로부터 수평선을 검출을 시도하여, 수평선이 검출되면 수평선의 픽셀의 Y 좌표값(Y0)을 연산하여 출력하고(332) 수평선이 검출되지 않으면 잘못된 영상으로 판단하여 영상촬영(320)과정으로 회귀하여 새로이 촬영된 영상을 입력받는다.The captured image is transmitted (336) to the maritime risk management system (200) in real time before the image processing, and is processed by the horizontal line detecting unit (121) of the image processing unit and the water surface boundary detecting unit (122) of the object. The horizontal line detecting unit 121 detects a horizontal line from an image to be photographed. When a horizontal line is detected, a horizontal line detecting unit 121 detects a horizontal line and a Y coordinate value Y 0 ) and outputs 332. If a horizontal line is not detected, it is determined that the image is erroneous, and the process returns to the image capturing process 320 to receive a newly captured image.

여기서 객체 및 객체의 수면 경계선의 검출을 위하여, 미리 획득하여 저장된 해수면의 텍스쳐 정보와 촬영되는 영상의 텍스쳐를 비교하여 미리 획득하여 저장된 텍스쳐 정보가 고정상수/정보 설정부(140)로부터 호출되어 사용되며, 수면 경계선 검출부(122)는 촬영되는 영상으로부터 목표물인 해상 객체를 검출을 시도하여(333) 목표물인 해상 객체가 검출되면, 객체영상을 해상 위험관리 시스템(200)으로 전송(336)하고, 해상 객체의 위치의 수면인 객체와 수면의 경계선을 검출하고(334) 검출된 경계선의 픽셀의 Y 좌표값(Ytarget)을 연산하여 출력한다(335). 상기 수면 경계선 검출과정은 촬영되는 영상의 픽셀의 Y 좌표값이 상기 수평선의 픽셀의 Y 좌표값(Y0) 이하인 부분에 대하여만 수행되도록 제어함으로써, 수면 경계선 검출에 소요되는 연산량 및 부하를 감소할 수 있게 된다.Here, in order to detect the water surface boundary of the object and the object, the texture information acquired and stored in advance by comparing the texture information of the sea surface acquired and stored in advance with the texture of the captured image is called from the fixed constants / information setting unit 140 and used , The water surface boundary detection unit 122 attempts to detect a target sea object from the captured image (333), and when the target sea object is detected, the sea boundary detection unit (122) transmits the object image to the marine risk management system () (334) a Y coordinate value (Y target ) of a pixel of the detected boundary line is detected and output (335). The water surface boundary detection process is performed so that the calculation amount and the load required for the water surface boundary detection are reduced by controlling the Y coordinate value of the pixel of the image to be photographed to be performed only for a portion that is equal to or less than the Y coordinate value Y 0 of the pixel of the horizontal line .

이어, 소요되는 연산량 및 부하와 오류를 감소할 수 있도록 상기 객체와 수면의 경계선의 픽셀의 Y 좌표값(Ytarget)이 상기 수평선의 픽셀의 Y 좌표값(Y0) 이하인 지 여부를 판단하여(340) 객체의 수면 경계선의 픽셀의 Y 좌표값(Ytarget)이 상기 수평선의 픽셀의 Y 좌표값(Y0) 이하인 경우의 객체에 대하여만 수평선과 경계선의 거리를 연산하는 과정(350)으로 진행하여 관측지점과 객체간의 거리 연산(360)을 수행할 수 있다. 수면의 경계선의 픽셀의 Y 좌표값(Ytarget)이 상기 수평선의 픽셀의 Y 좌표값(Y0)보다 큰 경우 오류로 판단하여 거리연산과정을 종료한다.Then, it is determined whether or not the Y coordinate value (Y target ) of the pixel at the boundary line between the object and the water surface is less than or equal to the Y coordinate value (Y 0 ) of the pixel of the horizontal line so as to reduce the calculation amount, 340) In step 350, the distance between the horizontal line and the boundary line is calculated only for the object when the Y coordinate value (Y target ) of the pixel of the water surface boundary of the object is equal to or less than the Y coordinate value (Y 0 ) of the pixel of the horizontal line (360) between the observation point and the object. When the Y coordinate value (Y target ) of the pixel of the water boundary line is larger than the Y coordinate value (Y 0 ) of the pixel of the horizontal line, it is judged as an error and the distance calculation process is terminated.

해상 객체가 검출되지 않거나 경계선이 검출되지 않으면 잘못된 영상 또는 해상 객체가 없는 것으로 판단하여 영상촬영(320)과정으로 회귀하여 새로이 촬영된 영상을 입력받는다.If a marine object is not detected or a boundary line is not detected, it is determined that there is no false image or marine object, and the process returns to the image capturing process 320 to receive a newly captured image.

거리 연산부(123)은, 객체의 수면 경계선의 픽셀의 Y 좌표값(Ytarget)과 상기 수평선의 픽셀의 Y 좌표값(Y0)을 전달받아 이들 간 차 ┃Y0 Ytarget┃를 거리로 연산하며(550), 이어

Figure 112015029604045-pat00016
(수식2)에 의하여 수평선과 수면 경계선 사이의 각도(θ)를 연산하고,
Figure 112015029604045-pat00017
(수식3)에 의하여 관측지점에서 해상 객체까지의 거리(D)를 연산하여 객체거리 정보를 포함하는 카메라 영상정보를 해상 위험관리 시스템(200)으로 전송한다(370). 여기서 T는 카메라의 설치 높이로 고정상수/정보 설정부(124)로부터 호출된다.
Distance calculating section 123, Y-coordinate of the surface boundary of an object pixel (Y target) and by receiving the Y coordinate value (Y 0) of the pixel of the horizontal line between these primary ┃Y 0 - Y a target at a distance ┃ (550), and then
Figure 112015029604045-pat00016
([Theta]) between the horizontal line and the water surface boundary line by the equation (2)
Figure 112015029604045-pat00017
(Equation 3) to calculate the distance D from the observation point to the marine object, and transmits the camera image information including the object distance information to the marine risk management system 200 (370). Here, T is called from the fixed constant / information setting unit 124 as the installation height of the camera.

이하, 도 4 내지 도 5를 참조하여, 상술한 단안 카메라를 이용한 해상 객체 거리측정 시스템을 이용하여 카메라 영상정보 생성과정에서 생성되는 카메라 영상정보를 기반으로 단안 카메라를 이용한 해상 객체 거리측정 시스템과 해상 위험관리 시스템과의 연동을 통한 기존 시스템과의 통합 방식을 상술한 통합영상처리부(230) 또는 카메라 제어부(250)의 기능과, 카메라 제어단계(S50) 영상 정보 처리 단계(S60) 및 카메라 영상/통합 영상 표시단계(S70)와 관련하여 설명된 사항과 중복되지 않는 범위에서 설명한다.4 to 5, a marine object distance measurement system and a marine object distance measurement system using a monocular camera based on the camera image information generated in the camera image information generation process using the marine object distance measurement system using the monocular camera, The functions of the integrated image processing unit 230 or the camera control unit 250 described above for integrating with the existing system through interlocking with the risk management system, the camera control step S50, the image information processing step S60, The description will be made within a range not overlapping with the description related to the integrated video display step S70.

도 4는 본 발명의 촬영된 해상 객체을 합성하여 출력하는 과정의 실시예의 세부 흐름도로서, 단안 카메라를 이용한 해상 객체 거리측정 시스템이 기존의 레이더 시스템과 연동하여 병합될 수 있는 실시예이다.FIG. 4 is a detailed flowchart of an embodiment of a process of composing and outputting captured maritime objects of the present invention, wherein a marine object distance measurement system using a monocular camera can be combined with an existing radar system.

도 4를 참조하면, 레이더 시스템에서, 레이더 정보를 수신하여 디스플레이 장치에 표시하는 과정(410)이 수행되고, 레이더 정보의 분석(420)이 수행되어 레이더 정보를 분석하여 해상 객체의 존재 여부를 판단한다(430). 해상 객체가 존재하는 것으로 판단되면 해당 객체의 위치 진행 방향 속도 등의 레이더 정보를 분석하여 위험 객체인지 여부를 판단한다. 위험 객체로 판단되면 음향 또는 영상의 경보 신호를 발생시켜 출력(480)하며, 단안 카메라를 이용한 해상 객체 거리측정 시스템에 상술한 구동제어신호를 전송하여 카메라를 제어하고(450) 제어된 위치에서 촬영된 해상 객체의 객체영상을 수신하며, 제어된 위치에서 촬영된 해상 객체의 객체영상을 레이더 영상에 합성하여 디스플레이 장치에 출력하는(470) 일련의 과정으로 수행된다. 상기 촬영된 해상 객체의 객체영상의 레이더 영상에 합성 출력 시 객체 영상 처리부(120)에서 연산된 거리 정보를 함께 출력하여 표시되도록 구현될 수도 있다. Referring to FIG. 4, in the radar system, a process 410 of receiving radar information and displaying it on a display device is performed, and analysis 420 of radar information is performed to analyze radar information to determine whether a marine object exists or not (430). If it is determined that there is a marine object, it is determined whether or not the marine object is a dangerous object by analyzing radar information such as a traveling direction speed of the object. If it is determined that the object is a dangerous object, an alarm signal of sound or image is generated and output (480), and the driving control signal is transmitted to the marine object distance measuring system using the monocular camera to control the camera (450) (470) receiving the object image of the maritime object, synthesizing the object image of the marine object photographed at the controlled position on the radar image, and outputting it to the display device. The distance information calculated by the object image processing unit 120 may be displayed together with the radar image of the object image of the captured marine object.

기존의 레이더 시스템의 구성에 따라, 일련의 과정 전부가 시스템에서 자동으로 처리될 수 있으며, 레이더 정보의 분석과정(420), 레이더 정보를 분석과정(430), 위험객체 여부 판단과정(440), 카메라 제어과정(450)의 전부 또는 일부는 사용자에 의하여 레이더 정보의 분석 및 판단이 이루어지고 그 결과를 입력받아 레이더 시스템에서 처리하는 과정으로 수행될 수도 있다. According to the existing radar system configuration, all of the series of processes can be automatically processed by the system, and the radar information analysis process 420, the radar information analysis process 430, the risk object determination process 440, All or a part of the camera control process 450 may be performed in the process of analyzing and determining the radar information by the user and receiving the result and processing in the radar system.

실시예에 따라서는 레이더 정보의 정확도가 낮을 가능성을 대비하거나 재확인을 위하여, 사용자의 선택을 입력받아, 표시되는 영상을 카메라 촬영영상으로 전환표시하거나 AIS 영상으로 전환하여 출력하도록 구현될 수도 있다. According to an embodiment, in order to prepare for reconfirming the possibility that the accuracy of the radar information is low, a user's selection may be input, and the displayed image may be displayed as a camera photographed image or converted into an AIS image and output.

도 5는 본 발명의 촬영된 해상 객체을 합성하여 출력하는 과정의 다른 실시예의 세부 흐름도로서, 단안 카메라를 이용한 해상 객체 거리측정 시스템이 기존의 AIS 시스템과 연동하여 병합될 수 있는 실시예이다.FIG. 5 is a detailed flow chart of another embodiment of the process of composing and outputting the captured marine objects of the present invention, wherein the marine object distance measurement system using a monocular camera can be combined with an existing AIS system.

도 5를 참조하면, AIS 시스템에서, AIS 정보를 수신하여 디스플레이 장치에 표시하는 과정(510)이 수행되고, AIS 정보의 분석(520)이 수행되어 레이더 정보를 분석하여 해상 객체의 존재 여부를 판단한다(530). 해상 객체가 존재하는 것으로 판단되면 해당 객체의 위치 진행 방향 속도 등의 AIS 정보를 분석하여 위험 객체인지 여부를 판단한다. 위험 객체로 판단되면 음향 또는 영상의 경보 신호를 발생시켜 출력(580)하며, 단안 카메라를 이용한 해상 객체 거리측정 시스템에 상술한 구동제어신호를 전송하여 카메라를 제어하고(550) 제어된 위치에서 촬영된 해상 객체의 객체영상을 수신하며, 제어된 위치에서 촬영된 해상 객체의 객체영상을 AIS 영상에 합성하여 디스플레이 장치에 출력하는(570) 일련의 과정으로 수행된다. 기존의 AIS 시스템의 구성에 따라, 일련의 과정 전부가 시스템에서 자동으로 처리될 수 있으며, 레이더 정보의 분석과정(520), AIS 정보를 분석과정(530), 위험객체 여부 판단과정(540), 카메라 제어과정(550)의 전부 또는 일부는 사용자에 의하여 AIS 정보의 분석 및 판단이 이루어지고 그 결과를 입력받아 AIS 시스템에서 처리하는 과정으로 수행될 수도 있다. 상기 촬영된 해상 객체의 객체영상의 AIS 영상에 합성 출력 시 객체 영상 처리부(120)에서 연산된 거리 정보를 함께 출력하여 표시되도록 구현될 수도 있다. Referring to FIG. 5, in the AIS system, the AIS information is received and displayed on the display device (510) is performed, and the analysis of the AIS information (520) is performed to analyze the radar information, (530). If it is determined that there is a marine object, the AIS information such as the position direction speed of the object is analyzed to determine whether or not the object is a dangerous object. If it is determined that the object is a dangerous object, an alarm signal of sound or image is generated and output (580), and the camera is controlled by transmitting the driving control signal to the marine object distance measurement system using the monocular camera (550) (570) receiving the object image of the maritime object and outputting the object image of the marine object photographed at the controlled position to the AIS image and outputting it to the display device (570). According to the configuration of the existing AIS system, all of the series of processes can be automatically processed by the system, and the analysis process 520 of the radar information, the analysis process 530 of the AIS information, the risk object determination process 540, All or a part of the camera control process 550 may be performed in the process of analyzing and determining AIS information by the user and receiving the result and processing in the AIS system. The distance information calculated by the object image processing unit 120 may be displayed together with the AIS image of the object image of the captured marine object.

실시예에 따라서는 AIS 정보의 정확도가 낮을 가능성을 대비하거나 재확인을 위하여, 사용자의 선택을 입력받아, 표시되는 영상을 카메라 촬영영상으로 전환표시하거나 레이더 영상으로 전환하여 출력하도록 구현될 수도 있다. According to an embodiment, in order to prepare for reconfirming the possibility that the accuracy of the AIS information is low, it may be implemented that the user's selection is input, the displayed image is converted into a camera image, or converted into a radar image and output.

도 6은 본 발명의 촬영된 해상 객체을 합성하여 출력하는 과정의 또 다른 실시예의 세부 흐름도로서, 단안 카메라를 이용한 해상 객체 거리측정 시스템이 기존의 레이더 시스템 및 AIS 시스템과 연동하여 병합될 수 있는 실시예이다.  FIG. 6 is a detailed flowchart of another embodiment of the process of composing and outputting the captured marine objects of the present invention, in which a marine object distance measurement system using a monocular camera can be combined with an existing radar system and an AIS system to be.

도 6을 참조하면, 단안 카메라를 이용한 해상 객체 거리측정 시스템, 레이더 시스템 및 AIS 시스템이 통합된 시스템에서, 카메라 영상정보, AIS 정보, 레이더 정보를 수신하여 각각 처리되고(610), 통합 디스플레이 장치가 사용되는 경우 사용자의 선택을 입력받아(610) 디스플레이 장치에 선택된 영상정보를표시하는 과정(620)이 수행되며, 카메라 영상정보, AIS 정보, 레이더 정보 각각을 분석하여 해상객체의 존재여부를 판단하는 객체정보처리/분석과정(630)이 수행되어 해상 객체의 존재 여부를 판단한다. 해상 객체가 존재하는 것으로 판단되면 해당 객체의 정보를 분석하여 위험 객체인지 여부를 판단한다. 위험 객체로 판단되면 음향 또는 영상의 경보 신호를 발생시켜 출력(680)하며, 위험으로 판단된 객체가 레이더 정보를 통해 발견되어 위험으로 판단된 객체이면(650), 디스플레이 장치에 디스플레이되는 영상을 레이더 영상으로 전환/표시하고(651), 단안 카메라를 이용한 해상 객체 거리측정 시스템에 상술한 구동제어신호를 전송하여 카메라를 제어하고(652) 제어된 위치에서 촬영된 해상 객체의 객체영상을 수신하며, 제어된 위치에서 촬영된 해상 객체의 객체영상을 레이더 영상에 합성하여 디스플레이 장치에 출력한다(654).6, in a system in which a marine object distance measurement system using a monocular camera, a radar system, and an AIS system are integrated, camera image information, AIS information, and radar information are received and processed (610) If it is used, the user's selection is inputted (610), and the process of displaying the selected image information on the display device is performed (620). The camera image information, the AIS information, and the radar information are analyzed to determine whether a marine object exists An object information processing / analysis process 630 is performed to determine whether a marine object exists. If it is determined that a marine object exists, the information of the object is analyzed to determine whether or not the object is a dangerous object. If it is determined as a dangerous object, an alarm signal of sound or image is generated and output (680). If the object determined as a danger is found through the radar information and determined to be dangerous (650), the image displayed on the display device (651), controls the camera by transmitting the driving control signal to the marine object distance measuring system using the monocular camera (652), receives the object image of the marine object photographed at the controlled position, The object image of the marine object photographed at the controlled position is synthesized with the radar image and output to the display device (654).

한편, 위험으로 판단된 객체가 레이더 정보를 통해 발견되어 위험으로 판단된 객체가 아니고 AIS 정보를 통해 발견되어 위험으로 판단된 객체이면(660), 디스플레이 장치에 디스플레이되는 영상을 AIS 영상으로 전환/표시하고(661), 단안 카메라를 이용한 해상 객체 거리측정 시스템에 상술한 구동제어신호를 전송하여 카메라를 제어하고(662) 제어된 위치에서 촬영된 해상 객체의 객체영상을 수신하며, 제어된 위치에서 촬영된 해상 객체의 객체영상을 AIS 영상에 합성하여 디스플레이 장치에 출력한다(664).On the other hand, if the object judged as a danger is found through the radar information and is not an object judged to be dangerous but is found through the AIS information and determined to be dangerous (660), then the image displayed on the display device is converted / displayed as an AIS image (661), transmits the driving control signal to the marine object distance measuring system using the monocular camera to control the camera (662), receives the object image of the marine object photographed at the controlled position, The object image of the marine object is synthesized with the AIS image and output to the display device (664).

다른 한편, 한편, 위험으로 판단된 객체가 레이더 정보 또는 AIS 정보를 통해 발견되어 위험으로 판단된 객체가 아니고 카메라 영상정보를 통해 발견되어 위험으로 판단된 객체이면(670), 디스플레이 장치에 디스플레이되는 영상을 카메라 촬영 영상으로 전환/표시하고(671), 단안 카메라를 이용한 해상 객체 거리측정 시스템에 상술한 구동제어신호를 전송하여 카메라를 제어하고(672) 제어된 위치에서 촬영된 해상 객체의 객체영상을 수신하며, 제어된 위치에서 촬영된 해상 객체의 객체영상을 디스플레이되는 카메라 촬영영상에 합성하여 디스플레이 장치에 출력한다(674). 여기서, 카메라 촬영영상으로부터 위험객체가 감지된 경우, 상대적으로 수치적으로 정확도가 낮을 가능성을 대비하여 사용자의 선택을 입력받아(675), 카메라 촬영영상을 레이더 영상으로 전환표시(676)하거나 AIS 영상으로 전환하여 출력하도록 하여(677), 레이더 영상 또는 AIS 영상과 이에 표시되는 해상 객체의 정보를 재확인할 수 있도록 한다.
On the other hand, if the object judged as a danger is found through the radar information or the AIS information and is not determined as a dangerous object but is detected through the camera image information and determined to be dangerous (670), the image displayed on the display device (671), transmits the driving control signal to the marine object distance measuring system using the monocular camera to control the camera (672), and displays the object image of the marine object photographed at the controlled position And synthesizes the object image of the marine object photographed at the controlled position on the camera photographed image to be displayed on the display device (674). Here, if a dangerous object is detected from the camera image, the user's selection is inputted in consideration of the possibility that the accuracy is relatively numerically low (675), the camera image is switched to the radar image (676) (677), and the information of the radar image or the AIS image and the marine object displayed thereon can be reconfirmed.

이상에서와 같이, 본 발명의 구성 또는 단계의 특별한 조합들이 상기 실시예를 통하여 상세히 설명되었으나 이러한 구성 및 단계의 다른 조합들이 마찬가지로 가능하다. 본 발명은 여기에 개시된 특정한 실시예에 제한되지 않으며, 이러한 다른 조합들은 본 발명의 권리범위에 통합된다. 따라서, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.As has been described above, specific combinations of configurations or steps of the present invention have been described in detail by way of the above embodiments, but other combinations of such configurations and steps are likewise possible. The present invention is not limited to the specific embodiments disclosed herein, and such other combinations are within the scope of the present invention. Therefore, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications and changes may be made thereto by those skilled in the art to which the present invention belongs.

100 : 단안 카메라를 이용한 해상 객체 거리측정 시스템
110 : 촬영부 120: 객체 영상 처리부
200 : 해상 위험 관리 시스템
100: Maritime object distance measurement system using monocular camera
110: photographing unit 120: object image processing unit
200: Maritime risk management system

Claims (15)

단안 카메라를 이용한 해상 객체 거리측정 시스템을 이용한 해상 위험관리 시스템에 있어서,
관측지점에 사전 설정된 해수면으로부터의 높이로 설치되어 거리 측정에 사용되는 일정한 수직 화각과 수직 해상도를 가지는 1 개의 카메라를 포함하여 상기 카메라로부터 촬영되는 영상을 수신하여 출력하는 촬영부(110), 상기 촬영부로부터 촬영되는 영상을 입력받아 수평선을 검출하고 목표물인 해상 객체와 그 위치의 수면인 객체의 수면 경계선을 검출하고, 상기 수평선과 객체의 수면 경계선과의 거리를 연산하며, 상기 카메라의 설치 높이, 픽셀 당 수직각 및 수평선과 객체의 수면 경계선 간 거리로부터 관측지점에서 해상 객체까지의 거리를 연산하여 출력하는 객체 영상 처리부(120)를 포함하는 단안 카메라를 이용한 해상 객체 거리측정 시스템(100),
상기 단안 카메라를 이용한 해상 객체 거리측정 시스템(100)으로부터 촬영되는 해상 객체 영상과 관측지점에서 해상 객체까지의 거리정보를 카메라 영상정보로서 수신하고, 레이더 정보 처리부(300)로부터 해상 객체의 위치정보를 포함하는 레이더 정보를 수신하고, AIS 정보 처리부(400)로부터 AIS 정보를 수신하여, 카메라 영상정보, 레이더 정보 및 AIS 정보를 수신하여 판독하여 해상 객체를 검출하여, 검출된 해상 객체의 위험 여부를 판단하고, 해상 객체와 연관된 영상 정보를 처리하여 출력하는 해상 위험 관리 시스템(200)을 포함하여,
상기 해상 위험 관리 시스템(200)은 수신된 카메라 영상정보, 레이더 정보 및 AIS 정보의 판독결과 해상 객체가 검출된 경우, 단안 카메라를 이용한 해상 객체 거리측정 시스템(100)의 카메라의 촬영위치를 검출된 해상 객체의 촬영을 위한 위치로 제어하는 구동제어신호를 발생시켜, 제어된 위치에서 촬영된 해상 객체의 객체영상을 처리하여 출력하고,
상기 픽셀 당 수직각(θp)은
Figure 112016045557917-pat00033
(수식1)에 의하여 연산되어 설정되며, 여기서, A는 카메라의 수직 화각, H는 카메라의 수직 해상도이고, 수평선과 수면 경계선 사이의 각도(θ)는
Figure 112016045557917-pat00034
(수식2)에 의하여 연산되며, 여기서 Y0는 수평선의 픽셀의 Y 좌표값, Ytarget은 수면 경계선의 픽셀의 Y 좌표값이고, 관측지점에서 해상 객체까지의 거리(D)는
Figure 112016045557917-pat00035
(수식3)에 의하여 연산되며, 여기서 T는 카메라의 설치 높이인 것을 특징으로 하는 단안 카메라를 이용한 해상 객체 거리측정 시스템을 이용한 해상 위험관리 시스템.
A maritime risk management system using a marine object distance measurement system using a monocular camera,
A photographing unit 110 installed at the observation point at a height from a predetermined sea level to receive and output an image photographed by the camera including one camera having a constant vertical angle of view and a vertical resolution used for distance measurement, A distance between the horizontal line and a surface boundary line of the object is calculated, and a distance between the horizontal line and the surface boundary line of the object is calculated, And a object image processing unit (120) for calculating and outputting a distance from the observation point to the sea object from a vertical angle per pixel, a horizontal line and a distance between a water surface boundary line of the object and a sea object,
The distance information from the marine object image taken from the marine object distance measuring system 100 using the monocular camera and the distance information from the observation point to the marine object is received as camera image information and the position information of the marine object is received from the radar information processing unit 300 Receives the AIS information from the AIS information processing unit 400, receives and reads the camera image information, the radar information, and the AIS information to detect the sea object, and determines whether or not the detected sea object is dangerous And a maritime risk management system (200) for processing and outputting image information associated with a maritime object,
When the maritime object management system 200 detects a maritime object as a result of reading the received camera image information, radar information, and AIS information, the maritime risk management system 200 detects the photographing position of the camera of the maritime object distance measurement system 100 using the monocular camera, A driving control signal for controlling a position for photographing a marine object is generated, the object image of the marine object photographed at the controlled position is processed and output,
The vertical angle? P per pixel
Figure 112016045557917-pat00033
(1), where A is the vertical angle of view of the camera, H is the vertical resolution of the camera, and the angle (?) Between the horizontal line and the water surface boundary is
Figure 112016045557917-pat00034
(Formula 2), where Y 0 is the Y coordinate value of the pixel on the horizontal line, Y target is the Y coordinate value of the pixel on the water surface boundary, and the distance (D) from the observation point to the marine object is
Figure 112016045557917-pat00035
(Formula 3), where T is the installation height of the camera. The marine risk management system using the marine object distance measurement system using the monocular camera.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 객체 영상 처리부(120)는 촬영되는 영상으로부터 허프 변환(Hough Transformation)을 통한 선 검출 방법에 의하여 수평선을 검출하고 상기 수평선의 픽셀의 Y 좌표값(Y0)을 연산하는 것을 특징으로 하는 단안 카메라를 이용한 해상 객체 거리측정 시스템을 이용한 해상 위험관리 시스템.
The method according to claim 1,
Wherein the object image processing unit 120 detects a horizontal line from a photographed image by a line detection method through Hough Transformation and calculates a Y coordinate value Y 0 of a pixel on the horizontal line. Maritime risk management system using marine object distance measurement system using.
제1항에 있어서,
상기 객체 영상 처리부(120)는 미리 획득하여 저장된 해수면의 텍스쳐 정보와 촬영되는 영상의 텍스쳐를 비교하여 미리 획득하여 저장된 텍스쳐 정보와 다른 텍스쳐 정보를 가지는 목표물인 객체를 검출하고, 검출된 객체의 하단을 객체의 수면 경계선으로 검출하여 상기 객체의 수면 경계선의 픽셀의 Y 좌표값(Ytarget)을 연산하는 것을 특징으로 하는 단안 카메라를 이용한 해상 객체 거리측정 시스템을 이용한 해상 위험관리 시스템.
The method according to claim 1,
The object image processing unit 120 detects an object which is a target having texture information different from the stored texture information by comparing the texture information of the sea surface acquired and stored in advance with the texture of the image to be photographed, And a Y coordinate value (Y target ) of a pixel of a water surface boundary line of the object is detected by detecting the water surface boundary line of the object.
제1항에 있어서,
상기 객체 영상 처리부(120)는 상기 객체의 수면 경계선의 픽셀의 Y 좌표값(Ytarget)이 상기 수평선의 픽셀의 Y 좌표값(Y0) 이하인 경우의 객체에 대하여만 거리 연산을 수행하는 것을 특징으로 단안 카메라를 이용한 해상 객체 거리측정 시스템을 이용한 해상 위험관리 시스템.
The method according to claim 1,
The object image processing unit 120 performs a distance operation only on an object when the Y coordinate value (Y target ) of the pixel at the water surface boundary of the object is equal to or less than the Y coordinate value (Y 0 ) of the pixel of the horizontal line Maritime risk management system using marine object distance measurement system using monocular camera.
제1항에 있어서,
상기 구동제어신호를 발생시켜 제어된 위치에서 촬영된 해상 객체의 객체영상을 레이더 영상에 합성하여 출력하는 것을 특징으로 하는 단안 카메라를 이용한 해상 객체 거리측정 시스템을 이용한 해상 위험관리 시스템.
The method according to claim 1,
And generating the driving control signal to synthesize the object image of the marine object photographed at the controlled position on the radar image and output the synthesized object image to the radar image to output the combined marine object distance image to the marine object distance measuring system using the monocular camera.
제1항에 있어서,
상기 구동제어신호를 발생시켜 제어된 위치에서 촬영된 해상 객체의 객체영상을 AIS 영상에 합성하여 출력하는 것을 특징으로 하는 단안 카메라를 이용한 해상 객체 거리측정 시스템을 이용한 해상 위험관리 시스템.
The method according to claim 1,
Wherein the control unit generates the driving control signal to synthesize the object image of the marine object photographed at the controlled position on the AIS image and outputs the synthesized object image to the AIS image to output the marine object distance measurement system using the marine object distance measurement system using the monocular camera.
제1항에 있어서,
상기 구동제어신호를 발생시켜 제어된 위치에서 촬영된 해상 객체의 객체영상을 카메라 촬영영상에 합성하여 출력하는 것을 특징으로 하는 단안 카메라를 이용한 해상 객체 거리측정 시스템을 이용한 해상 위험관리 시스템.
The method according to claim 1,
Wherein the control unit generates the driving control signal to synthesize an object image of a marine object photographed at a controlled position on a camera image and outputs the synthesized image to a camera image to output a marine object distance measurement system using the marine object distance measurement system.
제1항에 있어서,
카메라 영상정보, 레이더 정보 및 AIS 정보를 수신하여 판독하여 해상 객체를 검출하여, 검출된 해상 객체의 위험 여부를 판단하고, 위험으로 판단된 객체가 레이더 정보를 통해 발견되어 위험으로 판단된 객체이면, 상기 구동제어신호를 발생시켜 제어된 위치에서 촬영된 해상 객체의 객체영상을 레이더 영상에 합성하여 출력하고, 위험으로 판단된 객체가 AIS 정보를 통해 발견되어 위험으로 판단된 객체이면, 상기 구동제어신호를 발생시켜 제어된 위치에서 촬영된 해상 객체의 객체영상을 AIS 영상에 합성하여 출력하며, 위험으로 판단된 객체가 카메라 영상정보를 통해 발견되어 위험으로 판단된 객체이면,상기 구동제어신호를 발생시켜 제어된 위치에서 촬영된 해상 객체의 객체영상을 카메라 촬영영상에 합성하여 출력하는 것을 특징으로 하는 단안 카메라를 이용한 해상 객체 거리측정 시스템을 이용한 해상 위험관리 시스템.
The method according to claim 1,
If the object determined as a danger is detected through the radar information and is judged as a dangerous object, it is determined whether or not the detected object is dangerous, If the object determined as a danger is found through the AIS information and is judged to be a dangerous object, the driving control signal is output to the radar image, And outputs the synthesized object image to the AIS image. If the object determined as a danger is found through the camera image information and is determined as a dangerous object, the drive control signal is generated And the object image of the marine object photographed at the controlled position is synthesized with the camera image and outputted. Maritime risk management system using marine object distance measurement system using camera.
제8항에 있어서,
사용자의 선택입력에 따라, 카메라 촬영영상을 레이더 영상 또는 AIS 영상으로 선택적으로 전환하여 출력하는 것을 특징으로 하는 단안 카메라를 이용한 해상 객체 거리측정 시스템을 이용한 해상 위험관리 시스템.
9. The method of claim 8,
Wherein the image picked up by the camera is selectively switched to a radar image or an AIS image according to a user's selection input, and the converted image is output.
제6항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 촬영된 해상 객체의 객체영상의 출력 시 객체 영상 처리부(120)에서 연산된 거리 정보를 함께 출력하여 표시되도록 하는 것을 특징으로 하는 단안 카메라를 이용한 해상 객체 거리측정 시스템을 이용한 해상 위험관리 시스템.
11. The method according to any one of claims 6 to 10,
And displays the distance information calculated by the object image processing unit (120) together when the object image of the captured marine object is displayed, and displays the displayed distance information.
제6항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
검출된 해상 객체의 위험 여부를 판단하여, 위험으로 판단되면 위험경보를 발생하여 출력하는 것을 특징으로 하는 단안 카메라를 이용한 해상 객체 거리측정 시스템을 이용한 해상 위험관리 시스템.
11. The method according to any one of claims 6 to 10,
And a risk alarm is generated when the risk is determined to be a danger, and the risk alarm is generated and output, and the maritime risk management system using the marine object distance measurement system using the monocular camera.
단안 카메라를 이용한 해상 객체 거리측정 시스템을 이용한 해상 위험관리방법에 있어서,
해상 객체 거리측정 시스템으로부터 출력되는 단안 카메라를 이용하여 촬영되는 해상 객체 영상과 연산된 관측지점에서 해상 객체까지의 거리정보를 카메라 영상정보로서 수신하는 카메라 영상정보 수신/처리 단계(S10);
레이더 정보 처리부(300)로부터 해상 객체의 위치정보를 포함하는 레이더 정보를 수신하고, AIS 정보 처리부(400)로부터 AIS 정보를 수신하는 레이더정보·AIS 정보 수신/처리 단계(S20);
상기 수신된 카메라 영상정보, 레이더 정보 및 AIS 정보의 판독하여 해상 객체를 검출하고, 검출된 상기 해상 객체의 정보를 추출하는 객체 정보 처리/분석 단계(S30);
상기 검출된 객체의 객체 정보 및 관측지점의 정보를 분석하여, 검출된 객체의 위험객체인지 여부를 판단하는 객체 위험 판단 단계(S40);
검출된 객체가 위험객체로 판단된 경우 단안 카메라를 이용한 해상 객체 거리측정 시스템(100)의 카메라의 촬영위치를 검출된 해상 객체의 촬영을 위한 위치로 제어하는 구동제어신호를 발생시켜, 제어된 위치에서 해상 객체의 객체영상을 촬영하도록 카메라를 제어하는 카메라 제어단계(S50);
상기 제어된 위치에서 촬영된 해상 객체의 객체영상을 수신하여 촬영된 해상 객체의 객체영상을 레이더 영상, AIS 영상, 및 촬영되는 해상 객체 영상 중 하나 이상에 합성하여 출력하는 영상 정보 처리 단계(S60); 및
상기 합성되어 출력되는 영상을 사전 설정된 디스플레이 장치에 표시하는 카메라 영상/통합 영상 표시단계(S70); 를 포함하고,
카메라 영상정보 수신/처리 단계(S10)는
단안 카메라를 이용한 해상 객체 거리측정 시스템에서,
관측지점에 사전 설정된 해수면으로부터의 높이로 설치되어 거리 측정에 사용되는 카메라의 설치 높이, 수직 화각 및 수직 해상도를 입력받아 픽셀 당 수직각을 연산하여 저장하는 고정상수/정보 입력단계(S110);
관측지점에서 상기 카메라에 의하여 촬영되는 영상으로부터 수평선을 검출하는 수평선 검출단계(S120);
상기 카메라에 의하여 촬영되는 목표물인 해상 객체를 포함하는 영상으로부터 해상 객체와 그 위치의 수면인 객체의 수면 경계선을 검출하는 객체의 수면 경계선 검출단계(S130);
상기 수평선과 객체의 수면 경계선과의 거리를 연산하는 수평선과 객체의 수면 경계선 간 거리 연산단계(140); 및
상기 카메라의 설치 높이(H), 픽셀 당 수직각(θp) 및 수평선과 객체의 수면 경계선 간 거리로부터 관측지점에서 해상객체까지의 거리를 연산하는 객체거리 연산단계(S150);를 포함하여 수행하며, 상기 픽셀 당 수직각(θp)은
Figure 112016045557917-pat00036
(수식1)에 의하여 연산되어 설정되며, 여기서, θp는 픽셀 당 수직각, A는 카메라의 수직 화각, H는 카메라의 수직 해상도인 것을 특징으로 하는 단안 카메라를 이용한 해상 객체 거리측정 시스템을 이용한 해상 위험관리방법.
A marine risk management method using a marine object distance measurement system using a monocular camera,
A camera image information receiving / processing step (S10) of receiving a marine object image photographed using a monocular camera output from a marine object distance measuring system and distance information from a computed observation point to a marine object as camera image information;
A radar information / AIS information receiving / processing step (S20) of receiving radar information including position information of a marine object from the radar information processing unit 300 and receiving the AIS information from the AIS information processing unit 400;
An object information processing / analyzing step (S30) of detecting the marine object by reading the received camera image information, the radar information and the AIS information, and extracting the information of the marine object detected;
An object risk determination step (S40) of analyzing object information of the detected object and information of the observation point and determining whether the detected object is a dangerous object;
When the detected object is determined as a dangerous object, a driving control signal for controlling the shooting position of the camera of the marine object distance measuring system 100 using the monocular camera to a position for photographing the detected marine object is generated, A camera control step (S50) of controlling the camera to capture an object image of a marine object at a step S50;
An image information processing step (S60) of receiving an object image of a marine object photographed at the controlled position and synthesizing the object image of the marine object photographed into at least one of a radar image, an AIS image, and a captured marine object image, ; And
A camera image / integrated image display step (S70) of displaying the synthesized and outputted image on a predetermined display device; Lt; / RTI >
The camera image information reception / processing step S10
In a marine object distance measurement system using a monocular camera,
A fixed constant / information input step (S110) which is installed at the observation point at a height from a predetermined sea level and computes a vertical angle per pixel by receiving the installation height, vertical angle of view and vertical resolution of the camera used for distance measurement;
A horizontal line detecting step (S120) of detecting a horizontal line from an image taken by the camera at an observation point;
A water surface boundary detection step (S130) of detecting an object of water and a water surface boundary line of an object which is a water surface of the sea object from an image including a sea object which is a target to be imaged by the camera;
A step (140) of calculating a distance between a horizontal line and a surface boundary line of an object to calculate a distance between the horizontal line and a surface boundary line of the object; And
An object distance calculation step (S150) of calculating the distance from the observation point to the sea object from the installation height (H) of the camera, the vertical angle (? P ) per pixel, and the distance between the horizontal line and the water surface boundary line of the object , And the vertical angle? P per pixel
Figure 112016045557917-pat00036
(Formula 1), where θ p is a vertical angle per pixel, A is a vertical angle of view of the camera, and H is a vertical resolution of the camera. Maritime risk management method.
삭제delete 제13항에 있어서,
영상 정보 처리 단계(S60)는,
위험으로 판단된 객체가 레이더 정보를 통해 발견되어 위험으로 판단된 객체이면, 제어된 위치에서 촬영된 해상 객체의 객체영상을 레이더 영상에 합성하여 출력하고, 위험으로 판단된 객체가 AIS 정보를 통해 발견되어 위험으로 판단된 객체이면, 제어된 위치에서 촬영된 해상 객체의 객체영상을 AIS 영상에 합성하여 출력하며, 위험으로 판단된 객체가 카메라 영상정보를 통해 발견되어 위험으로 판단된 객체이면, 제어된 위치에서 촬영된 해상 객체의 객체영상을 카메라 촬영영상에 합성하여 출력하는 것을 특징으로 하는 단안 카메라를 이용한 해상 객체 거리측정 시스템을 이용한 해상 위험관리방법.
14. The method of claim 13,
In the video information processing step S60,
If an object judged as a danger is detected through the radar information and is judged as a dangerous object, the object image of the marine object photographed at the controlled position is synthesized and output to the radar image, and the object judged as the danger is detected through the AIS information If the object determined as a danger is an object determined to be dangerous and detected as a dangerous object, the object image of the marine object photographed at the controlled position is synthesized and output to the AIS image. Wherein the object image of the marine object photographed at the position is synthesized with the camera image and outputted. The method for managing the marine risk using the marine object distance measurement system using the monocular camera.
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