KR100894977B1 - Hydrograph apparatus in use binocular disparity - Google Patents

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주식회사 와텍
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Abstract

A hydrograph apparatus is provided to ensure simple installation and easy measurement by using the binocular disparity of a float. A hydrograph apparatus comprises stereo cameras(114) which are installed on the vertical line of measurement water surface, facing the water surface, a rope(122) which hangs down in the center between the stereo cameras, a weight(126) connected to the end of the rope, a float(124) moved up and down along the rope, and a water level output unit which computes the binocular disparity from the right and left images of the float picked up by the stereo cameras and outputs the water level of the measurement water surface.

Description

양안시차를 이용한 수위 측정 장치 {Hydrograph Apparatus in use Binocular Disparity}Level measurement device using binocular disparity {Hydrograph Apparatus in use Binocular Disparity}

본 발명은 수위 측정 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 양안시차를 이용하여 수위를 측정할 수 있는 수위 측정 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a level measurement device, and more particularly to a level measurement device that can measure the water level using binocular parallax.

종래 댐이나 저수지 등에서는 저수량의 효율적인 관리를 위해 수위계를 이용한 수위 측정이 이루어지고 있으며, 이러한 수위측정에 사용되는 종래 수위계는 물에 직접 접촉하여 수위를 측정하는 접촉식 수위계와, 물의 외측에서 초음파나 레이다 등을 이용하여 수위를 측정하는 비접촉식 수위계로 크게 나누어진다.In conventional dams and reservoirs, water level measurement is performed using a water level meter for efficient management of low water volume. Conventional water level meters used for water level measurement include a contact level gauge that measures water level by directly contacting water, and an ultrasonic wave from the outside of the water. It is largely divided into a non-contact level gauge which measures the water level using a radar or the like.

접촉식 수위계로는 대표적으로 부자식 수위계가 있는데, 이 부자식 수위계는 수면에 부력을 갖는 부자(Float)를 뜨게 하여 수위를 측정하는 간단한 원리를 이용한 레벨계로서, 가장 널리 이용되고 있는 수위계이다. 이 부자식 수위계는 수면에 뜨는 부자와, 부자와 로프로 연결되어 부자의 위치에 따른 수위를 측정하고 기록하는 풀리 몸체로 구성되는데, 이 풀리 몸체는 로프를 감는 풀리와, 로프에 연결된 부자의 수위를 측정하는 추(카운터-웨이트)와, 수위를 기록하는 펜ㅇ자기지ㅇ시계 등으로 이루어지며, 디지털기록 또는 텔레미터를 위한 A/D 변환기가 더 추가될 수 있다.A representative water level meter is typically a water level meter, which is the most widely used water level meter using a simple principle of measuring the water level by floating a float having buoyancy on the water surface. This floating water gauge consists of a float floating on the surface of the water, and a pulley body connected to the rich man and a rope to measure and record the water level according to the position of the rich man. It consists of a weight measuring counter (counter-weight), a pen and a magnetic clock to record the water level, and an A / D converter for digital recording or telemeter may be added.

이 부자식 수위계는 수면위에 부자를 띄워 부자의 위치를 직접 측정하는 것으로서, 수위에 따른 부자의 상하 변위에 따라 추와 연동하는 로프가 풀리에 감기면서 풀리가 회전하게 되고, 풀리의 회전에 따라 수위가 검출되어 전기신호로 변환됨으로써 각종 제어회로에 사용할 수 있게 된다.This floating water gauge measures the position of the rich by floating the rich on the surface of the water, and the pulley rotates as the rope linked with the weight is wound on the pulley according to the vertical displacement of the rich according to the water level. Is detected and converted into an electrical signal so that it can be used in various control circuits.

플로트식(부자식) 수위계의 경우, 수면에서 수위의 변화에 따라 승강되는 플로트와, 플로트에 와이어가 연결되어 플로우트의 승강에 따라 회전되는 풀리와, 풀리의 회전속도를 일정한 전기적 신호로 감지하는 엔코더와, 엔코더의 신호를 받아 식별이 가능한 수치로 변환하여 표시하는 컨버터와 표시장치로 구성되어 저수지나 댐 수위를 측정 관측할 수 있도록 구성되었다.In the case of float (floating) water level gauges, floats that rise and fall in response to changes in the water level on the surface, pulleys that are connected to the float and rotate as the floats rise, and encoders that sense the rotational speed of the pulleys with a constant electrical signal And it is composed of a converter and a display device that receives the signal of the encoder and converts it into an identifiable figure and is configured to measure and observe the reservoir or dam level.

그러나, 종래의 엔코더를 이용한 플로트식 수위계의 경우, 엔코더를 이용한 정밀한 측정이 가능함에도 불구하고 풀리 축에 직접 연동되는 메커니즘의 구조상 수위의 변동폭이 매우 크게 측정되어 나타나는 결과가 초래되었으며, 이로 인한 수위계측의 정밀한 데이터를 확보하는 것이 어려워 수위자료의 효용성을 반감시키는 결과를 초래하였다.However, in the case of the conventional float level gauge using the encoder, the fluctuation of the level is very large due to the structure of the mechanism directly linked to the pulley axis, despite the precise measurement using the encoder. It is difficult to obtain accurate data of the data, resulting in the effectiveness of the water level data being halved.

한편, 비접촉 수위계로는 대표적으로 초음파 수위계와 레이다식 수위계가 있다. 이 중, 초음파 수위계는 초음파가 센서로부터 발사되어 측정 표면으로부터 반사되어 오는 시간을 측정하여 레벨을 측정하는 원리를 이용하는데, 이 초음파 수신기는 수면의 연직 상방에 설치되어 초음파가 수면에 부딪쳐 되돌아올 때까지의 시간을 측정하여 수면과 초음파송수신기와의 거리를 측정함으로써 수면과는 전혀 접 촉하지 않는다.On the other hand, the non-contact level gauges typically include an ultrasonic level gauge and a radar level gauge. Among these, the ultrasonic level meter uses the principle of measuring the level by measuring the time when the ultrasonic wave is emitted from the sensor and reflected from the measurement surface, and this ultrasonic receiver is installed vertically above the water surface, when the ultrasonic wave hits the water surface and returns. By measuring the time to sleep and by measuring the distance between the sleeper and the ultrasonic transmitter it is not in contact with the sleep at all.

또한, 레이다식 수위계는 레이다 센서의 안테나를 통하여 수 ㎓의 레이다 펄스 신호를 발사하고 계측 대상에 의해 반사되는 신호를 레이다 에코 안테나로 수신하여 레이다 펄스 신호의 발사 및 수신 시간에 따라 거리를 측정하게 되는데, 계측 거리는 계측 대상물의 수위에 따라 레벨로 환산 표시되게 된다.In addition, the radar level gauge emits several radar pulse signals through the antenna of the radar sensor and receives the signal reflected by the measurement target through the radar echo antenna to measure the distance according to the firing and receiving time of the radar pulse signal. The measurement distance is converted into a level in accordance with the level of the measurement object.

접촉식은 직접 수위를 측정하기 때문에 널리 사용되고 있으나 시공이 복잡하고 유지 관리 및 점검의 부담이 있다. 비접촉식은 시공이 필요 없으므로 간편하고 측정이 편리하나 측정 환경에 따라 오차가 발생될 우려가 있다. Contact type is widely used because it measures water level directly, but it is complicated in construction and burden of maintenance and inspection. Non-contact type is simple and easy to measure because there is no need for construction, but there is a risk that errors occur depending on the measurement environment.

상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 양안시차를 이용하여 플로트의 영상인식을 통하여 수위를 비접촉식으로 측정함으로서 시공이 간편하고 측정환경에 관계없이 정확한 수위 측정이 가능한 수위 측정 장치를 제공하는 데 있다. An object of the present invention for solving the above problems is to provide a water level measuring device that is easy to construct and accurate water level measurement regardless of the measurement environment by measuring the water level non-contact through the image recognition of the float using binocular parallax. .

상기 목적을 달성하기 위한 수위 측정장치는 수위 측정 장치는 측정 수위의 연직선 상에 수면을 바라보고 설치되는 스테레오 카메라와, 스테레오 카메라의 중심선 상에서 수직 하방으로 늘어 뜨려진 로프와, 로프의 종단에 연결된 무게 추와, 로프를 타고 상하로 이동 가능한 뜨개와, 스테레오 카메라로부터 픽업된 좌우 영상을 인식하여 제로시점으로부터 뜨개 영상의 양안 시차를 산출하고 산출된 양안시차를 이용하여 측정 수면의 수위를 산출하는 수위 산출부를 포함한다. The water level measuring device for achieving the above object is a water level measuring device is a stereo camera which is installed facing the water on the vertical line of the measurement level, a rope stretched vertically downward on the center line of the stereo camera, the weight connected to the end of the rope Calculate the binocular disparity of the knit image from the zero point by recognizing the weight, a float that can be moved up and down by a rope, and the left and right images picked up from the stereo camera, and calculating the water level of the measured water surface using the calculated binocular disparity. Contains wealth.

본 발명의 일 실시예에 따른 수위 측정 장치는 스테레오 카메라를 이용하여 뜨개의 영상을 인식하고 인식된 뜨개의 양안시차를 산출하여 수위를 측정하므로 보다 정확한 수위 측정이 가능하고 설치 시공이 간편하며 유지 관리가 용이하다. The water level measuring device according to an embodiment of the present invention recognizes the image of a float using a stereo camera and calculates the recognized binocular parallax so that the water level is measured, so that a more accurate level measurement is possible, installation and construction are simple, and maintenance is possible. Is easy.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들에 따른 수위 측정 장치에 대하여 상세하게 설명하지만, 본 발명이 하기의 실시예들에 제한되는 것은 아니며, 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양한 다른 형태로 구현할 수 있을 것이다. Hereinafter, the water level measuring apparatus according to the embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited to the following embodiments, and those skilled in the art The present invention may be embodied in various other forms without departing from the spirit of the invention.

도 1은 본 발명에 의한 수위 측정 장치의 직한 일 실시예의 외관 사시도이다. 1 is an external perspective view of one embodiment of the water level measuring device according to the present invention.

도 1을 참조하면 본 발명의 수위 측정 장치(100)는 본체(102)와 덮개(104)의 결합에 의해 내부에 수납공간을 가진 장방형의 박스 형태를 한다. 덮개(104)의 상면에는 사용 전력을 얻기 위하여 태양전지 셀(106)들이 설치되고, 경사면에는 측정된 수위를 표시하기 위한 표시창(108)이 형성된다. 본 발명의 수위 측정 장치(100)는 통공(101)이 돌출되게 댐 마루의 슬래브 상에 위치시킨 다음에 본체 측면에 돌출된 결합공(110)에 앵커 볼트를 너트로 결합하여 고정시킨다. Referring to FIG. 1, the water level measuring apparatus 100 according to the present invention has a rectangular box shape having a storage space therein by a combination of a main body 102 and a cover 104. On the upper surface of the cover 104, solar cells 106 are installed to obtain power, and a display window 108 for displaying the measured water level is formed on the inclined surface. The water level measuring apparatus 100 of the present invention is positioned on the slab of the dam floor so that the through hole 101 protrudes, and then anchors the anchor bolt to the coupling hole 110 protruding from the side of the main body with a nut.

그러므로 댐이나 교량 등에 별도의 시공없이 앵커볼트만 설치하면 측정장비를 용이하게 설치할 수 있고 이동 및 운반이 용이하므로 수위를 측정하고자 하는 적정 개소에 쉽게 설치하여 측정할 수 있다. Therefore, it is easy to install the measuring equipment simply by installing anchor bolts without additional construction on dams or bridges, and it is easy to move and transport.

도 2는 본 발명에 의한 수위 측정 장치의 종단면도이다.2 is a longitudinal cross-sectional view of the water level measuring device according to the present invention.

도면을 참조하면, 수위 측정 장치(100)는 수납공간 내부 상측부에 회로기판(112)이 설치되고, 회로기판(112)과 덮개(104)의 상면 사이에 태양전지 셀(106)이 수납되어 설치되고 태양전지 셀(106)에 대응하는 덮개(104)의 상면 영역은 투명판으로 형성되어 태양전지 셀(106)에 태양광이 공급되게 하고 외기로부터 태양전지 셀(106)을 보호한다. 태양전지 셀(106)이 수납된 공간은 투명 실리콘 접착제로 밀봉되어 습기의 침투를 차단시킨다. Referring to the drawings, the water level measurement apparatus 100 is provided with a circuit board 112 in the upper upper portion of the storage space, the solar cell 106 is received between the circuit board 112 and the top surface of the cover 104 The top region of the cover 104 installed and corresponding to the solar cell 106 is formed of a transparent plate so that solar light is supplied to the solar cell 106 and protects the solar cell 106 from outside air. The space in which the solar cell 106 is accommodated is sealed with a transparent silicone adhesive to block the penetration of moisture.

표시창(108)에는 액정패널(116)이 결합되어 측정된 수위를 디스플레이 한다. The liquid crystal panel 116 is coupled to the display window 108 to display the measured water level.

장치(100)의 전방에는 하방으로 통공(101)이 형성되고, 통공(101) 연직 상방의 회로기판(114)에 스테레오 카메라(114)가 설치된다. 덮개(104)의 경사면 내측 하방에 충전 배터리(118)가 설치되어 태양전지 셀(106)에서 발전된 전기 에너지를 충전한다. A through hole 101 is formed downward in front of the device 100, and a stereo camera 114 is installed on a circuit board 114 vertically above the through hole 101. The charging battery 118 is installed below the inclined surface of the cover 104 to charge the electric energy generated by the solar cell 106.

본체(102) 중앙에는 윈치(120)가 설치되고, 윈치(120)에 감겨진 와이어 로프(122)의 종단에는 중량추(126)가 매달리고 뜨개(124)가 로프를 따라 이동 가능하게 와이어 로프(124)에 결합된다. The winch 120 is installed at the center of the main body 102, and the weight 126 is suspended at the end of the wire rope 122 wound on the winch 120, and the wire rope 124 is movable along the rope. 124).

뜨개(124)는 중앙에 통공(124a)이 형성되고 이 통공(124a)을 와이어 로프(122)가 관통되고 로프 종단에 중량추(126)가 매달리게 된다. 그러므로 통공(124a)의 내경보다 큰 직경을 가진 중량추(126)에 의해 뜨개(124)는 와이어 로프(122)가 감겨질 때 같이 들어 올려져 통공(101) 입구에 안착되게 된다. The knitting 124 has a through hole 124a formed at the center thereof, and the wire rope 122 penetrates the through hole 124a and the weight 126 is suspended at the rope end. Therefore, by the weight 126 having a diameter larger than the inner diameter of the through hole 124a, the knit 124 is lifted together when the wire rope 122 is wound and is seated at the inlet of the through hole 101.

뜨개(124)의 통공(124a)은 상부가 중량추(126)의 직경보다 작은 내경을 가지며 하부는 중량추(126)의 직경보다 큰 내경을 가지도록 형성된 호리병 모양으로 형성되어 감겨질 때 중량추(126)를 수납하는 수납공간(124b)으로 제공된다. The through hole 124a of the knitting 124 has an inner diameter smaller than the diameter of the weight 126 and the lower portion is formed in a vial shape formed to have an inner diameter larger than the diameter of the weight 126. The storage space 124b is provided to accommodate the 126.

도 3은 본 발명에 의한 수위 측정 장치의 통공(101) 부위의 횡단면도이다.3 is a cross-sectional view of a portion of the through hole 101 of the water level measuring device according to the present invention.

도면을 참조하면 스테레오 카메라(114)의 좌측 카메라(114L)과 우측 카메라(114R)는 간격(C0)을 두고 나란하게 배치되고 그 중앙에는 조명램프(115)가 설치된다. 윈치(120)를 풀어서 중량추(126)가 수면 아래 최저 수위 레벨이하로 위치시 키면 뜨개(124)는 수면에 떠서 수위 변동에 따라 로프(122)를 따라 상하로 이동가능하게 된다. 로프(122)는 스테레오 카메라(144) 중앙으로부터 연직 하방으로 늘어 뜨려지게 된다. Referring to the drawings, the left camera 114L and the right camera 114R of the stereo camera 114 are arranged side by side with a gap C 0 and an illumination lamp 115 is installed at the center thereof. When the winch 120 is released and the weight 126 is positioned below the minimum water level below the water surface, the knitting 124 floats on the water surface and moves up and down along the rope 122 according to the water level fluctuation. The rope 122 is stretched vertically downward from the center of the stereo camera 144.

도 4는 본 발명에 의한 수위 측정 장치의 제어 회로 구성을 나타낸다. 4 shows a control circuit configuration of the water level measuring device according to the present invention.

도면을 참조하면 회로기판(112)에 구성되는 제어 회로부는 좌측영상 픽업부(202), 우측영상 픽업부(204), 조명구동부(206), 중앙제어부(208), 표시부(210), 명령입력부(212), 주야식별부(214), 충전회로부(216), 윈치 구동부(218), 무선송수신부(220)를 포함한다. Referring to the drawing, the control circuit unit included in the circuit board 112 includes a left image pickup unit 202, a right image pickup unit 204, a lighting driver 206, a central control unit 208, a display unit 210, and a command input unit. 212, the day and night identification unit 214, the charging circuit unit 216, the winch driving unit 218, and the wireless transmission and reception unit 220.

좌측영상 픽업부(202) 및 우측영상 픽업부(204)는 각각 좌측 카메라(114L) 및 우측 카메라(114R)의 각 이미지 센서들로부터 영상신호를 입력하여 디지털 영상신호로 변환한 다음에 영상처리 기술을 사용하여 뜨개 영상만을 추출하고 추출된 드개 영상의 센터점을 산출한다. 그러므로 좌측영상 픽업부(202)에서는 좌측 뜨개 영상 데이터가 출력되고 우측영상 픽업부(204)에서는 우측 뜨개 영상 데이터가 출력된다. 조명 구동부(206)는 중앙 제어부(208)의 야간식별신호에 응답하여 조명램프(115)를 점등시키고, 주간식별신호에 응답하여 조명램프(115)를 소등시킨다. 그러므로 야간에도 수위 측정이 가능하다. The left image pickup unit 202 and the right image pickup unit 204 input image signals from the image sensors of the left camera 114L and the right camera 114R, respectively, and convert the image signals into digital image signals. Use only to extract the knitting image and calculate the center point of the extracted wild animal image. Therefore, the left knit image data is output from the left image pickup unit 202 and the right knit image data is output from the right image pickup unit 204. The lighting driver 206 turns on the lighting lamp 115 in response to the night identification signal of the central controller 208, and turns off the lighting lamp 115 in response to the day identification signal. Therefore, the water level can be measured at night.

중앙 제어부(208)는 뜨개 영상 좌측 시차 산출모듈(208a), 뜨개 영상 우측 시차 산출모듈(208b), 뜨개 영상 시차 산출모듈(208c), 수위 산출모듈(208d)을 포함한다. The central control unit 208 includes a knitting image left parallax calculating module 208a, a knitting image right parallax calculating module 208b, a knitting image parallax calculating module 208c, and a water level calculating module 208d.

뜨개 영상 좌측 시차 산출모듈(208a) 및 뜨개 영상 우측 시차 산출모 듈(208b)은 각각 픽업된 뜨개 영상 데이터를 이용하여 제로 시차 점으로부터 수평방향의 좌측 또는 우측 시차 값을 산출한다. 뜨개 영상 시차 산출모듈(208c)은 산출된 좌우측 시차 값을 합산하여 뜨개 영상의 양안 시차 값을 산출한다. The knit image left parallax calculation module 208a and the knit image right parallax calculation module 208b calculate the horizontal left or right parallax value from the zero parallax point using the picked-up knit image data, respectively. The knit image parallax calculation module 208c calculates the binocular parallax value of the knit image by summing the calculated left and right parallax values.

수위 산출모듈(208d)은 산출된 뜨개 영상의 양안시차 값을 사용하여 매 프레임 단위로 대응하는 수위 값을 산출하고, 산출된 수위 값들의 평균치를 매초단위 또는 매분단위로 해당 시간의 수위 값으로 출력한다. The water level calculation module 208d calculates a corresponding water level value in every frame unit by using the calculated binocular disparity value of the knitted image, and outputs the average value of the calculated water level values as the water level value of the corresponding time in every second or every minute. do.

중앙 제어부(208)는 산출된 수위값을 표시부(210)에 표시하거나 무선 송수신부(220)를 통하여 수위통제센터에 무선으로 송출한다. The central control unit 208 displays the calculated water level value on the display unit 210 or wirelessly transmits to the water level control center through the wireless transceiver 220.

또한 중앙 제어부(208)는 명령 입력부(212)를 통하여 전원작동, 윈치작동, 설정값 입력 등의 데이터나 명령 등을 입력 받는다. In addition, the central control unit 208 receives data or commands such as power operation, winch operation, and setting value input through the command input unit 212.

중앙 제어부(208)는 주야 식별부(214)를 통하여 주변 조도 변화를 감지하고 감지된 주변 조도에 응답하여 주야를 식별하여 조명 구동부(2060를 제어한다. The central controller 208 detects a change in ambient illumination through the day and night identification unit 214, and identifies the day and night in response to the detected ambient illumination to control the lighting driver 2060.

중앙 제어부(208)는 충전회로부(216)를 통하여 태양전지 셀(106)로부터 발전된 전기 에너지를 배터리(118)에 충전시키는 충전 회로부(216)를 제어하여 과충전 및 과방전으로부터 배터리(118)를 보호한다. The central control unit 208 protects the battery 118 from overcharge and overdischarge by controlling the charging circuit unit 216 that charges the battery 118 with electrical energy generated from the solar cell 106 through the charging circuit unit 216. do.

중앙 제어부(208)는 윈치 구동부(218)를 통하여 윈치(120)를 돌려서 중량추를 풀어 늘리거나 감아올리거나 한다. The central control unit 208 rotates the winch 120 through the winch driving unit 218 to release the weight and stretch or roll it up.

도 5는 본 발명에 의한 좌우 카메라(114R, 114L)와 뜨개 사이의 광학적 기하관계를 나타낸다. 도 5에서 각 기호는 아래와 같다. 5 shows an optical geometric relationship between the left and right cameras 114R and 114L and the knitting according to the present invention. In FIG. 5, each symbol is as follows.

AXL : 좌측 렌즈의 광축AX L : Optical axis of the left lens

AXR : 우측 렌즈의 광축AX R : Optical axis of the right lens

Z0 : 렌즈 중심으로부터 주시점(OZ)까지의 직선 거리(제로시차거리)Z 0 : Linear distance (zero parallax distance) from the lens center to the gaze point (O Z )

ZW : 렌즈 중심으로부터 수면(OW)까지의 직선 거리Z W : Straight line distance from the lens center to the water surface (O W )

ZS: 렌즈 중심으로부터 이미지 센서(SL,SR)까지의 직선 거리(상거리)Z S : Straight line distance from the lens center to the image sensors S L and S R

f : 렌즈 촛점거리f: Lens focal length

Co : 좌우 렌즈(LL,LR) 중심들 사이의 간격(좌우 카메라 간격)C o : Distance between left and right lens (L L , L R ) centers (left and right camera gap)

CZ : 좌우 이미지 센서(SL,SR)의 제로시차 좌우 이미지 중심들 사이의 거리C Z : Distance between the zero parallax left and right image centers of the left and right image sensors S L and S R

CW: 이미지 센서(SL,SR)에 촬상된 뜨개 좌우 이미지 중심들 사이의 거리(뜨개 좌우 이미지 중심들 사이의 거리)C W : Distance between the knitting left and right image centers captured by the image sensors S L and S R (distance between the knitting left and right image centers)

PL : 좌측 시차P L : Left parallax

PR : 우측 시차P R : Right parallax

따라서 도 5의 닮은 꼴 영역 A1, A2에서 Z0 : C0/2 = ZS : (CZ- C0)/2 이므로 다음 수학식1로 정리된다.Accordingly, since Z 0 : C 0/2 = Z S : (C Z -C 0 ) / 2 in the similar-shaped areas A 1 and A 2 of FIG. 5, it is summarized as Equation 1 below.

[수학식1][Equation 1]

CZ = (ZS/Z0)Co + Co C Z = (Z S / Z 0 ) C o + C o

마찬가지로 닮은 꼴 영역 A3, A4에서 ZF : Cc/2 = ZS : (CW - Co )/2이므로 다음 수학식2로 정리된다. Similarly, in the similarly shaped regions A 3 and A 4 , Z F : C c / 2 = Z S : (C W -C o ) / 2, which is thus summarized as Equation 2 below.

[수학식2][Equation 2]

CW = (ZS/ZW)Co + Co C W = (Z S / Z W ) C o + C o

뜨개에 대응하는 좌우 이미지의 시차(Parallax)는 다음 수학식3으로 정리된다. The parallax of the left and right images corresponding to the knitting is summarized by the following equation (3).

[수학식3][Equation 3]

PW = PL + PR P W = P L + P R

= CZ - CW = C Z -C W

= (ZS/Z0)Co + Co - { (ZS/ZW)Co + Co }= (Z S / Z 0 ) C o + C o -{(Z S / Z W ) C o + C o }

= ZSCo ( 1/Z0 - 1/ZW )= Z S C o (1 / Z 0-1 / Z W )

따라서 수학식3을 정리하면 상기 수학식4를 얻을 수 있다.Therefore, the equation (4) can be obtained by arranging the equation (3).

[수학식4][Equation 4]

ZW = ZS Z0 C0 /(ZS C0 - Z0PW )Z W = Z S Z 0 C 0 / (Z S C 0 -Z 0 P W )

도 6은 좌우 카메라를 통하여 얻어진 좌우 영상 상태를 나타낸다. 6 shows a left and right image state obtained through the left and right cameras.

도 6의 영상들로부터 뜨개(124)의 윤곽선을 추출하고 추출된 뜨개 영상의 좌우센터점(CL, CR)을 산출하고 PL과 PR을 구하여 최종적으로 PW = PL + PR The contours of the knitting 124 are extracted from the images of FIG. 6, the left and right center points C L and C R of the extracted knitting image are calculated, and P L and P R are finally obtained to obtain P W = P L + P R.

를 산출한 후 수학식4에 대입하면 ZW 를 구할 수 있다. After calculating and substituting into Equation 4, Z W can be obtained.

그러므로 댐 마루의 높이( DH)에서 뜨개까지의 거리(ZW)를 감산하면 수위(WH)를 다음 [수학식5]에 의해 얻을 수 있다. Therefore, by subtracting the distance (Z W ) from the height of the dam floor (D H ) to the knitting, the water level (W H ) can be obtained by the following equation (5).

[수학식5][Equation 5]

WH = DH - ZW W H = D H -Z W

이와 같이 얻어진 수위 데이터는 초당 30프레임의 동영상 처리에 의해 초당 30회씩 얻어질 수 있다. The water level data thus obtained can be obtained 30 times per second by 30 frames per second video processing.

통상적으로 바람 등에 의해 수면에 파동이 존재하므로 영상처리에 의해 얻어진 수위는 파동에 의한 변동분을 포함한다. 그러므로 정확한 수위를 얻기 위해서는 초당 30번씩 얻어진 수위 데이터를 단위시간 예컨대 분 단위로 [수학식6]에 의한 평균치를 산출하여 그 평균치를 해당 시간의 수위값으로 최종 결정한다. Normally, since waves exist on the surface due to wind or the like, the water level obtained by the image processing includes variations due to the waves. Therefore, in order to obtain an accurate water level, the water level data obtained 30 times per second is calculated as an average value according to [Equation 6] in unit time, for example, in minutes, and the average value is finally determined as the water level value of the corresponding time.

[수학식6][Equation 6]

WH AV = ∑ WH /N W H AV = ∑ W H / N

본 발명에 따르면, 스테레오 카메라를 이용하여 얻어진 뜨개의 입체영상을 해석하여 수위를 검출하므로 수면에서의 뜨개의 요동이나 이동 등에 의한 영향없이 정확한 수위 검출이 가능하고, 댐, 교량 등에 별도의 시공없이 간편하게 설치할 수 있다. 또한 태양에너지를 이용한 야간 조명에 의해 야간에도 뜨개영상의 픽업이 가능하므로 주야 구분 없이 측정이 가능하다. According to the present invention, the stereoscopic image obtained by using a stereo camera is analyzed to detect the water level, so that accurate water level detection is possible without the influence of fluctuations or movement of the float on the water surface, and it is convenient without additional construction on dams and bridges. Can be installed. In addition, it is possible to pick up knitting images at night by night light using solar energy, so it is possible to measure day and night.

이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. Although described with reference to the embodiments above, those skilled in the art can variously modify and change the present invention without departing from the spirit and scope of the invention described in the claims below. You will understand.

도 1은 본 발명에 의한 수위 측정 장치의 직한 일 실시예의 외관 사시도이다. 1 is an external perspective view of one embodiment of the water level measuring device according to the present invention.

도 2는 본 발명에 의한 수위 측정 장치의 종단면도이다.2 is a longitudinal cross-sectional view of the water level measuring device according to the present invention.

도 3은 본 발명에 의한 수위 측정 장치의 통공(101) 부위의 횡단면도이다.3 is a cross-sectional view of a portion of the through hole 101 of the water level measuring device according to the present invention.

도 4는 본 발명에 의한 수위 측정 장치의 제어 회로 구성을 나타낸다. 4 shows a control circuit configuration of the water level measuring device according to the present invention.

도 5는 본 발명에 의한 좌우 카메라(114R, 114L)와 뜨개 사이의 광학적 기하관계를 나타낸다.5 shows an optical geometric relationship between the left and right cameras 114R and 114L and the knitting according to the present invention.

도 6은 좌우 카메라를 통하여 얻어진 좌우 영상 상태를 나타낸다.6 shows a left and right image state obtained through the left and right cameras.

Claims (1)

덮개와,수면과 마주보는 제1 통공과 측면에 돌출된 결합공을 가진 장방형 박스 형태의 본체;A rectangular box-shaped body having a cover and a first hole facing the water surface and a coupling hole protruding from the side surface; 상기 제1 통공의 상부의 상기 본체 내부에 설치되어 측정 수위의 연직선 상에서 수면을 마주보게 설치되는 스테레오 카메라;A stereo camera installed inside the main body at an upper portion of the first through hole to face water on a vertical line at a measurement level; 상기 스테레오 카메라의 중앙에 설치된 조명램프;An illumination lamp installed at the center of the stereo camera; 상기 스테레오 카메라의 중심선 상에서 상기 제1 통공을 통하여 수직 하방으로 연장된 로프;A rope extending vertically downward through the first aperture on the centerline of the stereo camera; 상기 로프의 종단에 연결된 호리병 형의 중량추;A calabash-type weight connected to the end of the rope; 상기 본체 내부에 설치되고, 상기 로프의 타단이 감겨져 상기 로프를 감아 올리거나 풀어 늘어 드리기 위한 윈치;A winch installed inside the main body, the other end of the rope being wound to wind up or unwind the rope; 상기 본체의 제1 통공에 수납되는 사이즈를 가지며, 상기 중량추의 직경보다 작은 내경을 가진 제2 통공이 중앙에 형성되고, 상기 제2 통공의 하방으로 상기 호리병형 중량추를 수납하기 위한 수납공간이 형성되고, 상기 제2 통공을 통하여 상기 로프의 일단이 관통되고 상기 로프를 따라 상하로 자유롭게 이동할 수 있도록 설치된 뜨개; A storage space having a size accommodated in the first through-hole of the main body, the second through-hole having an inner diameter smaller than the diameter of the weight, is formed in the center, and accommodates the bottle-shaped weight below the second through-hole. Is formed, the one end of the rope penetrates through the second through hole and installed so as to move freely up and down along the rope; 상기 덮개의 투명판 하방의 본체 내부에 설치되는 태양전지 셀;A solar cell installed inside the main body under the transparent plate of the cover; 상기 본체 내부에 설치되고, 상기 태양전지 셀로부터 발전된 전기 에너지를 저장하기 위한 배터리;A battery installed inside the main body and configured to store electrical energy generated from the solar cell; 상기 본체 내부에 설치되고, 상기 윈치를 구동하여 상기 로프를 늘어 뜨려서 뜨개를 측정 수면 상에 띄우고, 상기 스테레오 카메라로부터 픽업된 상기 수면 상에 띄어진 뜨개의 좌우 영상을 인식하여 제로시점으로부터 상기 뜨개 영상의 양안 시차를 산출하고 산출된 양안시차를 이용하여 측정 수면의 수위를 산출하고, 상기 주야 검출에 응답하여 야간에는 상기 조명램프를 점등시키는 제어회로부가 구비된 회로기판을 포함하고,It is installed inside the main body, the winch is driven by hanging the rope to float the float on the measurement surface, the left and right images of the float floated on the surface picked up from the stereo camera to recognize the knitting image from the zero point Comprising a binocular parallax of the calculated and calculates the water level of the measurement sleep using the calculated binocular parallax, and a circuit board with a control circuit unit for lighting the illumination lamp at night in response to the day and night detection, 상기 제어회로부는,The control circuit unit, 상기 태양전지 셀의 출력전압으로부터 주야를 검출하기 위한 주야 식별부;Day and night identification unit for detecting day and night from the output voltage of the solar cell; 상기 검출된 주야 검출에 응답하여 야간에 상기 조명 램프를 구동하기 위한 조명 구동부;An illumination driver for driving the illumination lamp at night in response to the detected day and night detection; 상기 스테레오 카메라의 좌측 카메라로부터 영상신호를 입력하여 뜨개 영상의 좌측 센터점 영상 데이터를 출력하는 좌측영상 픽업부;A left image pickup unit which inputs an image signal from a left camera of the stereo camera and outputs left center point image data of a knit image; 상기 스테레오 카메라의 좌측 카메라로부터 영상신호를 입력하여 뜨개 영상의 우측 센터점 영상 데이터를 출력하는 우측영상 픽업부;A right image pickup unit which inputs an image signal from a left camera of the stereo camera and outputs right center point image data of a knitted image; 산출된 수위값을 수위 통제 센터에 무선으로 송출하기 위한 무선 송수신부; 및 A wireless transceiver for transmitting the calculated water level value wirelessly to the water level control center; And 이들 각부를 제어하는 중앙제어부를 포함하고, It includes a central control unit for controlling each of these parts, 상기 중앙제어부는The central control unit 상기 좌측영상 픽업부 및 우측영상 픽업부로부터 각각 픽업된 뜨개 영상 데이터를 이용하여 제로 시차점으로부터 수평방향의 좌측 및 우측 시차 값을 각각 산출하는 뜨개 영상 좌측 시차 산출모듈 및 뜨개 영상 우측 시차 산출모듈;A crochet image left parallax calculation module and a crochet image right parallax calculation module for calculating horizontal left and right parallax values from a zero parallax point respectively using the crochet image data picked up from the left image pickup section and the right image pickup section, respectively; 상기 산출된 좌우측 시차 값을 합산하여 뜨개 영상의 양안 시차 값을 산출하는 뜨개영상시차 산출모듈; 및 A knitting image disparity calculating module configured to calculate the binocular disparity value of the knitting image by adding the calculated left and right parallax values; And 상기 산출된 뜨개 영상의 양안시차 값을 사용하여 매 프레임 단위로 대응하는 수위 값을 산출하고, 산출된 수위 값들의 평균치를 매초단위 또는 매분단위로 해당 시간의 수위 값으로 출력수위 산출모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 양안시차를 이용한 수위 측정 장치.Comprising a calculated water level value for each frame unit using the calculated binocular parallax value of the knitting image, and the output level calculation module including the average value of the calculated water level values to the water level value of the corresponding time in the unit of second or every minute Water level measurement device using binocular parallax, characterized in that.
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