KR101011005B1 - 송전선로 감시진단용 카메라센서의 화상데이타 압축방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 송전선로 감시진단용 카메라센서의 화상데이타 압축방법에 관한 것으로서, 특히 볼센서에 설치된 카메라 센서의 촬영 이미지 데이타를 이루는 이미지 행렬 A가 ' A=UΣV^T = σ₁u₁v₁ ^T + ... + σ_ru_rv_r ^T'로 표현될때, singular value 값인 σ가 작은 것을 제거하여 원본 이미지 A에 근사한 이미지행렬을 획득하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, SVD(Singular Value Decomposition) 압축기술을 적용하여 카메라센서에서 촬영된 정지화상 데이타를 높은 압축율로 압축하면서도 카메라센서의 촬영영상에 대해 압축된 이미지를 관리자가 육안으로 확인하여 화재여부 및 수풀의 우거짐으로 인한 송전선 방해 여부를 판단하는데 어려움이 없도록 하고, 또한 화상데이타의 용량이 줄어들게되므로 보다 신속하게 화상데이타의 전송이 이루어질 수 있도록하는 효과를 기대할 수 있다.

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Description

송전선로 감시진단용 카메라센서의 화상데이타 압축방법{Image data compression method}

본 발명은 송전선로 감시 진단용 카메라센서의 화상데이타 압축 기술에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 SVD(Singular Value Decomposition) 압축기술을 적용하여 카메라센서에서 촬영된 정지화상 데이타를 높은 압축율로 압축하면서도 카메라센서의 촬영영상에 대해 압축된 이미지를 관리자가 육안으로 확인하여 화재여부 및 수풀의 우거짐으로 인한 송전선 방해 여부를 판단하는데 어려움이 없도록 함은 물론, 그 전송이 신속하게 이루어지도록 하는 송전선로 감시진단용 카메라센서의 화상데이타 압축방법을 제공함을 목적으로 한다.

송전선로 주변 감시를 위한 선로 이상 감시 기술은 현재 선로의 온도감시 또는 단선 감시 등의 방법이 일부 적용되고 있으나 선로의 온도 뿐만 아니라 변형도 함께 감시하는 기술은 적용되고 있지 않는 실정이다. 선로의 변형과 온도를 동시에 감시하게 되면 물리적인 선로 변형에 따른 단선 또는 화재 발생을 사전에 방지할 수 있는 유효한 방법을 제공할 수 있다.

도 1은 종래 송전선로의 주변 감시를 하기 위한 볼센서의 개략도를 설명하고 있다.

볼센서는 각 송전선에 부착되어 선로의 온도뿐만 아니라 변형도 함께 감시한다. 볼센서의 내부는 전류 센서, 기울기 센서, 풍향/풍속 센서, 온도 센서 등의 센서들이 부착되어 송전선의 변형 정도를 통신으로 전송하며 특히 볼센서의 하단에 송전선로 주변 감시를 위한 카메라 센서를 장착하여 송전선로 주변의 화재 여부, 수풀의 우거짐으로 인한 송전선 방해 여부, 환경의 악조건 상태 파악, 애자의 부식상태 등의 주변 감시를 하게 된다.

카메라 센서의 화상(정지영상)은 통신을 통하여 사용자가 확인할 수 있어야 한다.

하지만 카메라 센서는 다른 센서류와 비교하여 전력소비가 심할 뿐 아니라 화상 데이터는 용량이 매우 크기 때문에 전송 시간이 오래 걸리며 저장공간도 많이 필요하게 되고 통신 버퍼의 크기도 커야 되는 등 여러 문제점을 가지고 있다.

현재 이미지 데이터의 압축기법으로써는 JPEG 기법을 많이 사용하고 있지만 이는 일반 PC급에서 사용하는 상용 기법으로써 특수한 환경에 있는 볼센서에 적용하기에는 데이터 용량 측면에서 무리가 있다.

따라서 본 발명에서는 이미지의 세세한 부분까지 모두를 요구하지 않을 때, 즉 사진의 이미지에 가까운 그림을 전송할 때 사용하는 SVD 압축 기술에 대하여 제안하고자 한다.

따라서, 상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 SVD 압축기술을 적용하여 카메라센서에서 촬영된 정지화상 데이타를 높은 압축율로 압축하면서도 카메라센서의 촬영영상에 대해 압축된 이미지를 관리자가 육안으로 확인하여 화재여부 및 수풀의 우거짐으로 인한 송전선 방해 여부를 판단하는데 어려움이 없도록 하고, 또한 화상데이타의 용량이 줄어들게되므로 보다 신속하게 화상데이타의 전송이 이루어질 수 있도록 한 송전선로 감시진단용 카메라센서의 화상데이타 압축방법을 제공함을 목적으로 한다.

상기 목적달성을 위한 본 발명은, 볼센서에 설치된 카메라 센서의 촬영 이미지 데이타를 이루는 이미지 행렬 A가 ' A=UΣV^T = σ₁u₁v₁ ^T + ... + σ_ru_rv_r ^T'로 표현될때, singular value 값인 σ가 작은 것을 제거하여 원본 이미지 A에 근사한 이미지행렬을 획득하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, SVD 압축기술을 적용하여 카메라센서에서 촬영된 정지화상 데이타를 높은 압축율로 압축하면서도 카메라센서의 촬영영상에 대해 압축된 이미지를 관리자가 육안으로 확인하여 화재여부 및 수풀의 우거짐으로 인한 송전선 방해 여부를 판단하는데 어려움이 없도록 하고, 또한 화상데이타의 용량이 줄어들 게되므로 보다 신속하게 화상데이타의 전송이 이루어질 수 있도록하는 효과를 기대할 수 있다.

이하, 첨부된 도면 도 2 를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다.

본 발명을 설명함에 있어서 정의되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의 내려진 것으로, 본 발명의 기술적 구성요소를 한정하는 의미로 이해되어서는 아니 될 것이다.

현재 화상 압축기법으로 널리 사용되고 있는 압축기법으로는 JPEG이 많이 사용되고 있으나 이는 약 20:1 정도의 압축률을 가진다.

본 발명은 소형 볼센서에 장착되는 초소형 카메라 센서에 대한 압축이기 때문에 압축률이 일반적으로 사용되는 압축률보다 높아야 한다.

볼센서는 송전선에 직접 장착되어 하단의 환경과 많은 거리를 두고 있기 때문에 정교한 부분의 데이터는 JPEG 압축에 의하여 표현이 안되는 경우가 발생할 수도 있다.

따라서 본 발명에서 이루고자 하는 목표는 압축률은 좋으면서도 정교한 부분의 데이터는 손상시키지 않도록 하는 기술적인 방법이 필요하며 이를 해결하기 위하여 SVD를 통한 압축 기법을 제안하고자 한다.

본 발명의 송전선로 감시진단용 카메라센서의 화상데이타 압축방법은, 볼센서에 설치된 카메라 센서의 촬영 이미지 데이타를 이루는 이미지 행렬 A가 ' A=UΣ V^T = σ₁u₁v₁ ^T + ... + σ_ru_rv_r ^T'로 표현될때, singular value 값인 σ가 작은 것을 제거하여 원본 이미지 A에 근사한 이미지행렬을 획득하는 것을 특징으로 한다.

이미지 행렬 A(카메라센서에서 촬영된 화상데이타)가 분할이 되어 A=UΣV^T로 표현될때, U,V는 직교한 단위벡터의 행렬이고, 임의의 벡터 x 는 행렬 V의 열벡터 v1, v2의 일차결합, x=c₁v₁ + c₂v₂로 표현할 수 있다.

그 다음 대각행렬과의 곱에서는 이것은 타원위의 벡터로 바뀌고, 이것은 다시 U의 벡터를 통해 회전이 되어 결과적으로 단위원 상의 임의의 벡터는 회전된 타원 위의 벡터로 투영되는 선형변환이 된다.

본 발명에 적용된 SVD(Singular Value Decomposition) 압축기술은 이미지 행렬 A가 A=UΣV^T = σ₁u₁v₁ ^T + ... + σ_ru_rv_r ^T'로 표현될때, singular value 값인 σ가 작은 것을 제거하여 A 값과 근사한 행렬을 얻을 수 있다.

여기서 주목할 것은 여러항의 덧셈에서 크기가 작은 항은 무시해도 전체 합에 영향을 주지 않는다는 지극히 당연한 사실을 이용하여 주어진 행렬을 벡터의 곱으로 표현하고 나면 그 행렬의 근사값은 작은 값을 제거하고 나서 아래에 제시된 수식에서와 같이 압축된 결과를 손쉽게 얻을 수 있게되는 것이다.

아래의 연산식은 singular value 값인 σ가 작은 것을 제거하여 A 값과 근사한 행렬을 얻는 과정을 제시한 것이다.

위 식에서 σ₁=4.079 ＞σ₂=0.6 이다.

상기 제시된 연산식에서 주목할 부분은 수식전개의 중간쯤에 σ₁u₁v₁ ^T + σ₂u₂v₂ ^T 가 σ₁u₁v₁ ^T로 근사되는 부분이다.

상기 설명과 같이 이미지 행렬로 표현되는 카메라센서의 출력화상 데이타를 singular value 값인 σ가 작은 것을 제거하여 압축하게되면 압축율이 높으면서도 원본화상에 근사되는 비교적 선명한 화상을 얻을 수 있게 된다.

도 2 는 본 발명의 압축결과를 도시한 것으로서, 도 2 (a)는 카메라센서에서 촬영된 정지화상을 예시한 것이고, 도 2 (b)는 카메라센서에서 촬영된 정지화상을 본 발명의 SVD를 이용한 압축방법으로 압축한 결과이다.

도 1은 종래 송전선로 감시용 볼센서에 카메라센서가 설치된 상태를 보인 도면.

도 2는 본 발명의 화상데이타 압축방법에 의해 카메라센서의 화상데이타를 압축한상태를 보인 도면.

Claims (1)

1. 볼센서에 설치된 카메라 센서의 촬영 이미지 데이타를 이루는 이미지 행렬 A가

   ' A=UΣV^T = σ₁u₁v₁ ^T + ... + σ_ru_rv_r ^T'로 표현될 때,

   상기 이미지 행렬 A에서 singular value 값인 σ₁ + ... + σ_r 의 크기를 σ₁ ＞ ... ＞ σ_r 로 정렬시, 크기가 제일 큰 singular value 값인 σ₁ 보다 크기가 작은 singular value 값들인 σ₂ + ... + σ_r를 제거하여 원본 이미지 A에 근사한 이미지 행렬을 획득하는 것을 특징으로 하는 송전선로 감시진단용 카메라센서의 화상데이타 압축방법.

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