KR100746483B1 - 씨씨디 카메라를 사용한 물벼룩 활동량 측정을 통한 원격수질 감시 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 씨씨디(CCD : Charge Coupled Device) 카메라를 이용한 물벼룩 실시간 활동량 측정을 통한 원격 수질 감시 방법에 관한 것으로, 씨씨디(CCD) 카메라 전체 화면을 가로 및 세로를 각각 소정 개수의 화소로 이루어진 셀 단위로 분할하는 제1단계와; 각각의 셀 단위로 독립적으로 물벼룩의 존재 유무를 측정 판단하는 제2단계와; 화면 스캔시마다 측정된 전체 셀 값을 합산하여 전체가 합산된 누적 셀 값을 구하고, 누적 셀 값이 지난번 스캔시 누적 셀 값보다 증가하면 수질이 개선된 것으로 판단하고, 누적 셀 값이 지난번 스캔시 누적 셀 값보다 감소하면 수질이 악화된 것으로 판단하는 제3단계를 포함하여 이루어진다. 이러한 과정으로 이루어진 본 발명의 수질 감시방법을 이용하면 물벼룩 활동량을 실시간간으로 측정하여 수질 감시 시스템을 구현할 수 있고, 본 발명에 의해 구현된 수질 감시 시스템을 사용하여 씨씨디(CCD)로 촬영한 물벼룩의 활동 이미지를 원격 웹브라우져의 화면상에 출력하거나, 물벼룩 활동 액티비티 데이터를 원격 웹브라우져 상에 그래프로 출력하여 물벼룩 활동량을 감시할 수 있고, 이러한 물벼룩 활동량 감시를 통하여 수질을 실시간으로 감시할 수 있다.

실시간 물벼룩 활동량 측정 하드웨어, 원격 수질 감시 시스템, 수질, 물벼 룩, CCD 카메라

Description

씨씨디 카메라를 사용한 물벼룩 활동량 측정을 통한 원격 수질 감시 방법 {A Real Time Remote Monitoring Method for Water Flea Activity Status Using CCD Camera}

도 1은 물벼룩 활동량 측정을 위한 종래 시스템을 도시해 놓은 구성도,

도 2는 본 발명의 실시 예에 관한 씨씨디(CCD) 카메라를 사용한 물벼룩의 실시간 활동량 측정을 통한 원격 수질 감시 시스템을 도시해 놓은 구성도,

도 3은 본 발명의 씨씨디(CCD) 카메라를 사용한 물벼룩의 실시간 활동량 측정을 통한 원격 수질 감시 시스템에서 셀라인 내의 셀들을 위한 구현된 하드웨어 구성도,

도 4는 셀라인(Cell Line)과 셀구조,

도 5는 그레이레벨과 하이리미트와 로우리미트에 의한 비트 변환,

도 6은 물벼룩 활동량 검출을 위한 하드웨어 구성도,

도 7은 수질 경보를 위한 물벼룩 원격 수질 감시 시스템을 도시해 놓은 구성도,

도 8은 수질 경보를 위한 물벼룩 원격 수질 감시를 설명하기 위한 흐름도,

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

10 : 물벼룩 20 : CCD 카메라

30 : FPGA(Field Programmable Gate Array)

40 : 표시장치

50 : 임베디드 시스템

60 : 웹브라우져

본 발명은 원격 수질 감시방법에 관한 것으로, 특히 씨씨디(CCD) 카메라를 사용하여 물벼룩의 실시간 활동량 측정을 통한 수질 감시 방법에 관한 것이다.

산업화가 진행됨에 따라 수질의 인체에 대한 안전성과 유해성에 대해 관심이 높아지고 있다. 수질 유해성을 판단하기 위해 많은 물리적, 화학적 센서들이 필요하다. 그러나, 수질에 대한 인체의 유해 여부를 알기 위해서는, 많은 물리적, 화학적 센서들의 판단을 하나의 생물학적 센서가 효과적으로 대신할 수 있기 때문에, 최근 생물학적 센서에 대한 관심이 집중되고 있다.

보통 수질에 적용하는 생물학적 센서는 미생물, 어류, 물벼룩 등을 사용하고 있는 바, 이 수질에서 미생물의 사용은 독성 물질유입에 따른 반응이 매우 빠르기 때문에 최근 매우 관심이 집중되어 있다.

그러나, 미생물의 경우는 다른 미생물에 의해 오염이 쉽게 되며, 이러한 과 정이 현미경으로 사용하지 않고는 눈으로 판독할 수 없을 뿐 아니라, 타 미생물에 대한 오염이 빠른 속도 진행될 수 있다는 점에서 측정의 오류로 갈 가능성을 배제할 수 없다. 그러나, 물벼룩은 생육 상태가 눈으로 쉽게 판독될 뿐 아니라, 배양이 쉽고 넓은 pH에서 저항성, 독성 물질에 대한 뚜렷한 감수성으로 인해 미국 환경보호청(EPA)에서 유해물질 독성 시험 동물로 추천되고 있다. 상기 물벼룩이 살고 있는 물에 독성물질이 유입되면 활동량의 변화를 가져온다. 수질의 독성 물질 유입 여부는 물벼룩의 활동량의 변화를 측정하여 판단한다.

도 1 은 물벼룩 활동량 측정을 위한 종래 시스템을 도시해 놓은 구성도이다.도면 1에 도시된 종래의 시스템은 물벼룩의 활동량을 측정하는 종래의 구현 방법으로는, LED(Light Emitting Diode : 1)를 이용한 발광부와 포토 트랜지스터(Photo Tr : 2)를 이용한 수광부를 사용하도록 되어 있다.

그리고, 상기 LED(1)와 포토 트랜지스터(2)사이에 놓여진 물벼룩(3)의 활동량에 비례하여 발광부 LED(1)의 빛을 수광부 포토 트랜지스터(2)에서 차단하게 되고, 상기 포토 트랜지스터(2)의 출력은 증폭기(4)를 통해 순차적으로 필터(5), 카운터(6) 및 디지트론의 표시장치(7)에 표시되도록 설치되어 있다.

따라서, 상기 포토트랜지스터(2)의 필터(5)를 거쳐 차단된 회수를 계수함으로서 물벼룩(3)의 활동량에 비례하는 수치가 카운터(6)를 통해 표시장치(7)에 나타나게 된다. 이러한 방법은 측정 대상인 물벼룩(3)을 가운데 두고 2 개의 장치(발광부와 수광부)를 두는 불편한 점이 있었다. 또한, 발광부 LED(1)에서 빛의 회절을 방지하기 위해서 레이저 다이오드를 사용하기 때문에, 수광부 포토 트랜지스터(2) 와 발광부 LED(1)의 위치를 정밀히 조정해야 하는 불편함이 있었다.

더군다나 물벼룩(3)이 빛에 민감한 특성을 보이기 때문에 발광부 LED(1)의 레이저 빛을 받는 위치와 빛을 받지 않는 위치에서의 물벼룩(3)의 빛에 대한 스트레스 강도가 틀리므로 이것이 물벼룩(3)의 활동에 영향을 미치게 된다. 또한, 종래 시스템은 물벼룩(3)의 효과적인 활동량 측정을 위해 발광부의 LED(1)와 수광부 포토 트랜지스터(2)로 이루어진 센서의 개수 증감이 필요할 경우, 센서가 하드웨어적으로 고정되어 있어 증감이 어려운 단점이 있었다.

이에 본 발명은 상기와 같은 종래 시스템의 방식을 개선하기 위해 발명한 것으로, 물벼룩 활동이 촬영된 씨씨디(CCD) 카메라의 출력을 사용하여 실시간으로 영상처리를 하는 전용 하드웨어를 구비하여 물벼룩 활동량을 실시간으로 측정하여 수질은 원격적으로 모니터링할 수 있는 수질 감시 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 바의 목적을 달성하기 위한 본 발명은 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 씨씨디(CCD) 카메라를 이용한 물벼룩 활동량 측정에 의한 수질 감시 방법에 있어서, 씨씨디(CCD) 카메라 전체 화면을 가로 및 세로를 각각 소정 개수의 화소로 이루어진 셀 단위로 분할하는 제1단계와; 각각의 셀 단위로 독립적으로 물벼룩의 존재 유무를 측정 판단하는 제2단계와; 화면 스캔시마다 측정된 전체 셀 값을 합산하여 전체가 합산된 누적 셀 값을 구하고, 누적 셀 값이 지난번 스캔시 누적 셀 값보다 증가하면 수질이 개선된 것으로 판단하고, 누적 셀 값이 지난번 스캔시 누적 셀 값보다 감소하면 수질이 악화된 것으로 판단하는 제3단계를 포함하여 이루어진다.

그리고, 상기 제1단계는 사용자에 의하여 셀 크기를 소정의 값으로 설정할 수 있도록 하는 것을 더 포함하여 이루어진다.

또한, 상기 제2단계는 분할된 각각의 셀 단위로 물벼룩의 존재 여부를 판단함에 있어서, 화소의 그레이 레벨이 로우 리미트 이상이거나, 하이 리미트 미만이면 화소의 디지털 값을 '1'로 설정하고, 화소의 그레이 값이 로우 리미트 미만이거나, 하이 리미트 이상이면 해당 화소의 디지털 값을 '0'로 설정하는 제4단계와; 셀 내의 화소의 디지털값의 누적합이 소정의 기준 값 이상이면, 물벼룩이 존재하는 것으로 판단하고 해당 셀의 셀 값을 '1'로 설정하고, 셀 내의 화소의 디지털 값의 누적합이 소정의 기준값 미만이면, 물벼룩이 존재하지 않는 것으로 판단하여 해당 셀의 셀 값을 '0'으로 설정하는 제5단계를 더 포함하여 이루어지고;

상기 제4단계 및 제5단계에서 사용자에 의하여 하이 리미트값과 로우 리미트값 및 기준값을 각각 소정의 값으로 설정할 수 있도록 하는 것을 더 포함하여 이루어지며;

상기 제4단계는 화소의 그레이 레벨을 비교함에 있어서, 하이 리미트값과 로우 리미트값을 비교하기 전에 그레이 레벨을 역으로 변환하는 제6단계를 더 포함하여 이루어진다.

상기한 바와 같은 과정으로 이루어진 본 발명의 방법은 종래의 방식과 달리 발광부가 필요하지 않으므로 씨씨디(CCD) 카메라의 정밀 조정이 필요하지 않으며, 물벼룩 활동을 영상을 처리하여 측정함으로 기존의 센서에 해당하는 화면상의 측정 부문을 최대한 증감할 수 있고, 웹브라우져에 의해 인터넷으로 실시간으로 수질을 모니터링할 수 있는 장점이 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 예시 도면에 의거하여 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 관한 것으로, 씨씨디(CCD) 카메라를 사용한 물벼룩 실시간 활동량 측정 및 원격 수질 감시 시스템을 도시해 놓은 구성도이다.

본 발명의 방법을 수행하기 위한 수질 감시 시스템은 씨씨디(CCD) 카메라(20)를 이용하여 실시간으로 물벼룩(10)의 활동량을 측정하는 수질 감시 방법에 사용되는 상기 물벼룩(10)은 수질 감시에 효과적으로 사용되는 살아있는 생물학적 센서라고 할 수 있고, 물벼룩(10)은 수질이 오염이 되면 활동량의 변화가 위축되어 나타나기 때문에 물벼룩(10)의 활동량을 감시함으로 해당 수질의 독성 물질의 유입을 즉각 감지할 수 있다.

따라서, 본 발명에서는 기존의 방식을 대체하기 위해 씨씨디(CCD) 카메라(20)을 사용하고, 이 씨씨디(CCD) 카메라(20)의 영상을 실시간으로 처리하기 위해 물벼룩 활동량 측정을 하드웨어적으로 처리하는 FPGA 보드(30)와 임베디드 시스템(50)을 구현하고, 이렇게 구현된 FPGA 보드(30)와 임베디드 시스템(50) 및 원격 웹브라우져(60)로 물벼룩에 의한 원격 수질 감시 시스템을 구축할 수 있다.

본 발명에서 구현하는 방식은 물벼룩(10)의 활동을 씨씨디(CCD) 카메라(20)로 촬영하여, 연속하여 촬영되는 씨씨디(CCD) 카메라(20) 영상을 전부 이미지 버퍼에 저장한 뒤 컴퓨터나 DSP(Digital Signal Processor)의 소프트웨어 도움 없이 하드웨어FPGA(Field Programmable Gate Array : 30) 보드, 임베디드 시스템(50))에 의해서 실시간으로 활동량을 측정할 수 있다. 따라서, 고속이 아닌 일반 방식의 NTSC(National Television Standard Committee) 씨씨디(CCD) 카메라(20) 영상 출력인 경우에도 1/30 초의 정확도를 가질 수 있고, FPGA 보드(30)을 사용하여 물벼룩(10)의 활동량을 실시간으로 측정할 수 있다.

도 3은 본 발명의 씨씨디(CCD) 카메라를 사용한 물벼룩 실시간 활동량 측정 및 원격 수질 감시 시스템에서 셀라인 내의 셀 처리를 위해 구현된 하드웨어 구성도이다.

상기 씨씨디(CCD) 카메라(20)로부터의 출력은 상기 FPGA 보드(30)내 비디오 입력프로세서(Video Input Processor : 71)에 의해 화면 면적에 해당하는 각 화소들을 디지털 값으로 순차적으로 출력한다. 한 마리의 물벼룩(10)의 활동을 검출할 수 있는 단위 면적을 N x N 개의 화소라 두고, 이 단위 화소 면적을 전체 화면에 격자형으로 배치한다.

본 발명에서는 이 단위 화소 면적을 셀(Cell)이라고 두며, 두 마리의 물벼룩 면적에 대응된다. 그리고, 셀이 가로줄로 나열되어 있는 것을 본 발명에서 셀라인(Cell Line) 이라 한다.

도 4는 셀라인(Cell Line)과 셀구조이며, 셀은 M개의 주사선으로 이루어지 고, 가로 세로 각각 M개의 화소로 구성된다. 여기서, 셀라인은 N 개에 수평 주사선에 해당한다. 그리고, 셀 안의 M x M 화소 면적은 실제 물벼룩의 영상을 검출하는 영역이다. 상기 셀(Cell) 내에서 물벼룩 영상 검출은 그레이(Gray) 레벨을 거처 '1' 혹은 '0'의 디지털 값으로 바뀐다. 물에 담긴 물벼룩의 용기는 투명하며 배경이 단색 바탕에서 영상이 캡처되므로, 2 가지 레벨에서 물벼룩 영상과 배경 영상을 쉽게 추출된다.

도 5는 물벼룩 영상 추출하는 윈도우 필터(Window Filter : 72)의 원리를 설명한 그래프이다. 수신된 영상 신호의 그레이 레벨(Gray Level)과 하이 리미트(High limit)와 로우 리미트(Low limit)에 의해 '0' 혹은 '1'의 디지털 값으로 바뀐다. 그레이 레벨이 로우 리미트 이상이고, 하이 리미트 이하의 값이면 물벼룩의 영상 레벨이라고 하고, 화소의 디지털 값을 '1'로 인가하고, 영상의 그레이 레벨이 로우 리미트 이상이고, 하이 리미트 이하의 범위 내에 있으면 배경 화면이라 간주하고 '0'의 값을 인가한다. 여기서, 영상 그레이 레벨은 최대 밝은 것을 0, 어두운 것을 255로 하여 수신된 영상 신호를 역 변환시켜서 사용한다. 상기 영상의 로우 리미트, 하이 리미트는 외부에서 영상 상황에 맞추어 적절이 선택할 수 있도록 파라메터 설정으로 조절되며, M 과 M 의 크기는 카운터로 구현되므로 파라메터 설정으로 가변할 수 있다.

물벼룩의 영상 인식을 위해서는 각각의 셀 내의 화소의 디지털 값을 누적 합산하여 소정의 기준값 이상이면 물벼룩의 영상이라 인식한다. 여기서, 소정의 기준값은 셀 내의 M x M의 크기에 관계되며 외부 밝기에서도 관계한다.

씨씨디(CCD) 카메라(20)로부터의 비디오신호는 비디오 입력프로세서(71)로 입력되며, 윈도우 필터(72)를 통해 출력된다. 이 윈도우 필터(72)에는 신호에 대한 그레이 레벨의 하이 리미트와 로우 리미트가 각각 공급된다.

상기 윈도우 필터(72)의 출력은 비트카운터(73)에 공급되고, 그 출력이 ADD 로직(74)의 한 입력으로 공급된다. 상기 ADD 로직(74)의 다른 입력에는 멀티플렉서(Mux : 75)의 출력이 공급되고, ADD 로직(74)의 출력은 버퍼입력(BUFFER INPUT)으로 버퍼램(BUFFER RAM : 77)에 공급된다.

상기 버퍼램(77)은 WE가 공급될 때 쓰기가 이루어지고 내부는 N개의 셀로 이루어져 있다. 상기 버퍼램(77)의 버퍼출력(BUFFER OUTPUT)은 래치(Latch : 76)를 통해 멀티플렉서(75)로 공급된다.

상기 멀티플렉서(75)는 별도의 "0"과 Select가 각기 공급되고 있도록 구성되어 있다. 셀라인은 N 개의 수평 주사선으로 구성되어 있으며, 셀라인 내의 모든 셀의 셀 값을 계산하기 위해서는 화면 스캔시마다 이전에 계산된 값을 저장하면서 N 번 누적하며, 각 셀 당 셀 값을 저장할 1 개의 메모리를 할당한다.

ADD 로직(74)과 버퍼램(77)은 임의의 셀에 대한 현재의 수평 주사선에 대한 카운터 값과 해당 셀라인의 셀내의 디지털 화소의 값을 누적하기 위해 사용된다. 이렇게 누적하기 위해서는 임의 수평 주사선에서 각 셀에 대해 N x N의 시작 시점에서 카운터는 초기화되고, M x M 영역에서 비트 카운터(73)가 동작되며, N x N 의 영역의 끝 지점에서 셀의 버퍼램(77)의 각각의 셀에 해당하는 화소의 디지털 값 누적치와 더해져서 다시 버퍼램(77)에 저장된다.

그리고, 셀 라인의 마지막 주사선에서 카운터 값이 N이 될 때마다 버퍼램(77)내의 각각의 셀의 디지털 화소의 누적 값이 일정 개수 이상인가를 비교 판단하여 각각의 해당 셀 내에 물벼룩의 존재 유무를 인식한다. 멀티플렉서(75)는 다음 셀 라인의 처음에 버퍼램(77)의 각각의 셀을 초기화하기 위해 사용된다.

도 6은 셀 내의 물벼룩 존재 유무 인식과 물벼룩 활동량 검출을 위한 구조이다. 버퍼출력은 "+" 로직과 "-"로직을 통해 멀티플렉서(72)에 공급되고, 상기 "+"로직에는 Offset High가, 상기 "-"로직에는 Offset Low가 각각 공급된다. 상기 멀티플렉서(72)에는 래치램(86)으로부터의 Select가 공급되고 그 출력은 CMP 로직(83)에 한 입력으로 공급된다.

상기 CMP 로직(83)의 다른 입력은 No Of DOT가 공급되고 그 출력이 래치비트(84)로 공급된다. 상기 래치비트(84)의 출력은 Xor 로직(85) 및 프레임데이터로 프레임램(88)에 공급된다. 상기 Xor 로직(85)은 래치램(86)으로부터의 출력이 공급되고 그 출력은 액티비티 카운터(87)에 입력된다.

상기 프레임램(88)은 N개의 셀로 구성되어 있고, WR 신호에 의해 프레임데이터 출력을 상기 래치램(86)에 공급한다. 상기 액티비티 카운터(87)의 출력은 표시장치(40)의 디지트론과 임베디드시스템(50)에 각각 공급된다.

버퍼램(77)의 버퍼출력은 임의 셀라인에서 특정 셀 내의 화소의 디지털 값의 누적 계수이며, 이것을 일정 개수(여기서 No Of DOT 임)의 기준값과 비교하여 물벼룩의 유무를 인식한다. 래치 비트(Latch Bit : 84)는 버퍼출력과 일정 개수(No of DOT)와 비교하는 CMP 로직(83)을 거쳐 결과 값이‘1’이면 셀 내의 물벼룩이 있음 을 나타내고, 결과 값이‘0’이면 물벼룩이 없음을 나타낸다.

한편, 물벼룩의 활동을 알아보기 위해서는 현재 셀의 상태와 이전 상태 셀의 상태를 비교함으로 물벼룩의 활동을 알 수 있다.

즉, 임의의 셀에 있어서, 이전 값이 '0'인 상태에서 현재 값이 '1'로 변하였거나, 이전 값이 '0' 상태에서 '1'로 되었다면 물벼룩은 활동상태가 되며, 반대로 이전과 이후 상태에 변함이 없다면 물벼룩이 해당 Cell 근처에서 활동하지 않는 상태가 된다. 이것을 담당하는 회로 부분이 도 6에서 Xor 로직(85)이다.

따라서, 과거의 셀의 상태를 알기 위해서는 셀의 과거 상태를 저장하고 있을 메모리가 필요한데, 이것이 프레임 램(Frame Ram : 88) 인 것이다. 상기 프레임 램(88)은 화면 내에 모든 셀에 대한 셀 값은‘1’ 또는 ‘0’의 상태를 가지며, 각 셀 당 1 비트 크기의 메모리를 지닌다. 임의 셀의 현재 상태는 과거의 셀이 저장되어 있는 프레임 램(88) 메모리 내용과 비교한 후 다시 프레임 램(88)에 저장한다.

Xor 로직(85)의 출력을 단위 시간로 계수 액티비티 카운터(Activity Counter:87)함으로써 물벼룩의 활동량을 측정할 수 있으며, 계수 값이 증가하고 있으면 수질이 개선되는 것이고, 계수 값이 이전 값에 비하여 감소하고 있으면 수질이 악화되고 있는 것으로 판단한다.

이렇게 측정된 물벼룩의 활동량 측정 데이터를 표시장치(40)의 LCD에 직접 표시하거나 임베디드 시스템(50)으로 출력하여 원격 웹브라우져(60)에서 모니터링하게 할 수 있다.

도 7은 원격 웹브라우져를 통한 원격 모니터링 및 제어를 위하여 이미지 챕 쳐 데이터 및 액티비티 데이터의 송신과 실시간 측정 하드웨어(30)의 파라메터 설정 데이터의 흐름을 보여주기 위한 구성도이다. 수질 측정은 측정하는 장소에 무관하게 원격으로 측정값을 모니터링하게 하는 것이 필요하며, 데이터의 집중과 분석 및 데이터베이스(DB) 구축에 매우 필요하다.

본 발명에서는 물벼룩 활동량 실시간 측정 하드웨어(30)를 임베디드 시스템(50)을 통하여 원격에서 제어하거나 수질을 모니터링 할 수 있도록 구성되어 있다. 씨씨디(CCD) 카메라로부터의 영상출력은 FPGA 보드(30)에 입력되고, 이 FPGA 보드(30)는 이미지 그랩(Image Grab :32)과 물벼룩 활동을 위한 실시간 측정 하드웨어(34)로 구성된다.

상기와 같이 구성된 수질 감시 시스템에서는 간단히 애플릿 이용하여 원격에서 서버에 저장된 자료를 접근하기 위해서 자바 애플릿(64)에서 소켓을 사용한다. 또한, 이 소켓을 통하여 물벼룩 활동량 실시간 측정 하드웨어(FPGA 보드)의 각종 파라메터를 제어하고, 물벼룩 활동량 및 물벼룩 실제 영상을 모니터링할 수 있도록 구현할 수 있다.

원격지에서 물벼룩의 실제 상태를 직접 보지 않고 물벼룩의 활동량 수치에만 의존하여 수질 경보 발생을 한다는 것은 심각한 오류를 발생할 수 있는 가능성이 있기 때문에, 본 발명으로 구현된 수질감시 시스템은 물벼룩의 활동하는 실제 영상과 물벼룩 실시간 활동량 수치를 함께 모니터링할 수 있다.

물벼룩의 영상은 FPGA 보드(30)의 이미지 그랩(34)에 의해 획득되고, 이미지를 임베디드 시스템(50)의 JPEG(52) 영상처리부에서 JPEG 포멧으로 압축하고 실시 간 물벼룩 활동량 수치와 함께 임베디드 시스템(50)의 소켓(54) 및 자바 소켓(62)을 통해 원격지의 웹브라우져(60)에 전송한다.

도 8 은 수질 경보를 위한 물벼룩 원격 모니터링 소프트웨어의 흐름도이다. 임베디드 시스템(50)에서는 시작과 동시에 웹서버(58)를 구동시키며, FPGA 보드(30)에 각종 초기 파라메터들을 설정하고, 소켓을 생성시킨다.

그리고 나서, 클라이언트(원격 웹브라우져)의 요구를 대기하고 클라이언트(원격 웹브라우져)의 접근이 있을 시에 클라이언트(원격 웹브라우져)와 웹서버간의 소켓 통신이 시작된다. 한편, 원격지에서는 원격 웹브라우져(60)를 통해 웹서버를 접근하면, 웹서버는 HTTP(Index.html과 Index.java)의 클라스(class), 즉 index.class를 원격 브라우져에 넘겨준다.

여기서, Index.html와 Index.class는 각각 웹브라우져에서 표시되도록 되어 있는 웹페이지와 애플릿이다. 상기 원격 웹브라우즈는 Index.html로 통해 웹페이지를 생성하고, index.class를 통해 클라이언트 소켓을 생성한다.

그리고, index.class는 클라이언트 소켓 통신을 위한 입출력 스트리밍을 생성시켜 웹서버와 소켓 통신을 시도하게 된다. 상기 웹서버에서 소켓 통신을 통하여 FPGA 보드(30)로 부터 수신한 물벼룩 활동량 수치와 함께 물벼룩 영상을 JPEG 파일로 변환시켜 원격 웹브라우져로 전송한다.

그러면, 웹브라우져는 웹 페이지에 물벼룩 활동량 수치와 물벼룩의 영상을 표시할 수 있다. 상기 웨브라우져에서 웹서버로의 통신은 FPGA 보드(30)의 각종 파라메터, 즉 카운터, Low limit, High Limit, Offest High, Offset Low, NO of DoT 등 설정 파라메터를 임베디드 시스템(50)으로 전송하고, 임베디드 시스템은 다시 이 데이터를 받아 FPGA 보드(30)에 설정한다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 수질 감시를 위한 물벼룩 활동량을 실시간으로 측정하는 하드웨어를 구현할 수 있고, 구현된 물벼룩 활동량 측정 하드웨어를 사용하여 수질을 감시할 수 있는 수질 감시 시스템을 구현할 수 있다.

본 발명에 의한 수질 감시 시스템은 종래의 물벼룩의 활동량 측정에서 단점인 2 개의 장치(발광부와 수광부)를 두는 방식과, 물벼룩이 센서에 민감하게 반응하여 활동량에 영향을 주는 문제와 센서의 개수가 고정된다는 문제점을 씨씨디(CCD) 카메라의 영상을 하드웨어적 처리함으로 해결하였다. 그리고, 본 발명으로 구현된 방식은 CCD 카메라의 물벼룩 영상처리를 위해 컴퓨터나 DSP를 사용하여 소프트웨어적으로 일괄 처리를 하는 것이 아니라, 하드웨어적으로 영상처리를 하므로 실시간으로 수질 감시가 가능하다.

본 발명의 씨씨디(CCD) 카메라를 사용한 물벼룩 실시간 활동량 측정 및 수질감시 방법과 시스템에 대한 기술사상을 예시 도면에 의거하여 설명했지만, 이는 본 발명의 가장 양호한 실시 예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명의 특허 청구 범위를 한정하는 것은 아니다.

Claims (5)

1. 씨씨디(CCD) 카메라를 이용한 물벼룩 활동량 측정에 의한 수질 감시 방법에 있어서,

   씨씨디(CCD) 카메라 전체 화면을 가로 및 세로를 각각 소정 개수의 화소로 이루어진 셀 단위로 분할하는 제1단계와; 각각의 셀 단위로 독립적으로 물벼룩의 존재 유무를 측정 판단하는 제2단계및; 화면 스캔시마다 측정된 전체 셀 값을 새로이 누적합산하여 합산된 전체 누적 셀 값을 구하고, 합산된 전체 누적 셀 값이 지난번 스캔시 합산된 누적 셀 값보다 증가하였으면 수질이 개선된 것으로 판단하고, 합산된 전체 누적 셀 값이 지난번 스캔시 합산된 전체 누적 셀 값보다 감소하였으면 수질이 악화된 것으로 판단하는 제3단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 씨씨디(CCD) 카메라를 이용한 물벼룩 활동량 측정에 의한 원격 수질감시 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 제1단계는 사용자에 의하여 소정의 값으로 설정할 수 있도록 하는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 물벼룩 활동량 측정에 의한 원격 수질감시 방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 제2단계는 분할된 각각의 셀단위로 물벼룩의 존재 여 부를 판단함에 있어서, 화소의 그레이 레벨이 로우 리미트 이상이거나, 하이 리미트 이하이면 화소의 디지털 값을 '0'으로 설정하고, 화소의 그레이 값이 하이 리미트 이하이고, 로우 리미트 이상이면 해당 화소의 디지털 값을 '1'로 설정하는 제4단계와; 셀내의 화소의 디지털 값의 누적합이 소정의 값 이상이면, 물벼룩이 존재하지 않는 것으로 판단하고 해당 셀의 셀 값을 '1'으로 설정하고, 셀내의 화소의 디지털 값의 누적합이 소정의 값 미만이면, 물벼룩이 존재하지 않는 것으로 판단하여 해당 셀의 셀 값을 '0'으로 설정하는 제5단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 물벼룩 활동량 측정에 의한 원격 수질감시 방법.
4. 제3항에 있어서, 상기 제4단계 및 제5단계에서 사용자에 의하여 하이 리미트값과 로우 리미트값 및 화소의 디지털 누적 값을 각각 소정의 값으로 설정할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 물벼룩 활동량 측정에 의한 원격 수질감시 방법.
5. 제3항에 있어서, 상기 제4단계는 화소의 그레이 레벨을 소정의 값과 비교함에 있어서, 하이 리미트값과 로우 리미트값을 비교하기 전에 그레이 레벨을 역으로 변환하여 비교하는 제6단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 물벼룩 활동량 측정에 의한 원격 수질감시 방법.

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