KR101357600B1 - System for observing wether and thereof method - Google Patents

System for observing wether and thereof method Download PDF

Info

Publication number
KR101357600B1
KR101357600B1 KR1020070117932A KR20070117932A KR101357600B1 KR 101357600 B1 KR101357600 B1 KR 101357600B1 KR 1020070117932 A KR1020070117932 A KR 1020070117932A KR 20070117932 A KR20070117932 A KR 20070117932A KR 101357600 B1 KR101357600 B1 KR 101357600B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
cloud
information
image
observation
cameras
Prior art date
Application number
KR1020070117932A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20090051785A (en
Inventor
권중장
최치영
장영진
장기호
최영진
이희훈
Original Assignee
대한민국(기상청장)
(주)뉴멀티테크
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 대한민국(기상청장), (주)뉴멀티테크 filed Critical 대한민국(기상청장)
Priority to KR1020070117932A priority Critical patent/KR101357600B1/en
Publication of KR20090051785A publication Critical patent/KR20090051785A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101357600B1 publication Critical patent/KR101357600B1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01WMETEOROLOGY
    • G01W1/00Meteorology
    • G01W1/02Instruments for indicating weather conditions by measuring two or more variables, e.g. humidity, pressure, temperature, cloud cover or wind speed
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06TIMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T17/00Three dimensional [3D] modelling, e.g. data description of 3D objects
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06TIMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T7/00Image analysis
    • G06T7/60Analysis of geometric attributes
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06TIMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T7/00Image analysis
    • G06T7/70Determining position or orientation of objects or cameras
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01WMETEOROLOGY
    • G01W1/00Meteorology
    • G01W2001/006Main server receiving weather information from several sub-stations
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02ATECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A90/00Technologies having an indirect contribution to adaptation to climate change
    • Y02A90/10Information and communication technologies [ICT] supporting adaptation to climate change, e.g. for weather forecasting or climate simulation

Abstract

본 발명은 기상 관측 시스템 및 방법에 관한 것으로, 구름관련 운량과 운형 및 고도를 측정하는데 사용되는 제 1 및 제 2 카메라와; 상기 제 1 및 제 2 카메라로부터 정해진 시각 또는 필요에 따라 동기에 맞추어진 구름영상신호를 받아 구름영상정보를 획득하는 동기화된 영상획득부와; 상기 제 1 및 제 2 카메라로부터 구름영상정보를 획득하되 입체적이고 다층적인 구름영상정보를 수집하여 여러 층에서 발생하고 이동하는 구름정보를 추출 및 구축하는 멀티레벨이미지 구성부와; 상기 멀티레벨이미지 구성부를 통해 수집된 멀티레벨 구름영상정보들로부터 구름의 양, 형태, 높이, 이동방향의 구름관측정보를 총체적으로 추출해내는 구름관측정보 추출부와; 상기 제 1 및 제 2 카메라는 물론 동기화된 영상획득부, 멀티레벨이미지 구성부, 구름관측정보 추출부의 동작을 제어하기 위한 동작제어부를 포함하는 기상 관측 시스템과 이를 이용하여 실시되는 기상 관측 방법에 대한 기술구성이 개시된다.

Figure R1020070117932

The present invention relates to a meteorological observation system and method, comprising: first and second cameras used to measure cloud-related clouds and cloud shape and altitude; A synchronized image acquisition unit for acquiring cloud image information by receiving a cloud image signal synchronized with a predetermined time or need from the first and second cameras; A multilevel image constructing unit for acquiring cloud image information from the first and second cameras and collecting three-dimensional and multi-layer cloud image information to extract and construct cloud information generated and moving in various layers; A cloud observation information extracting unit for extracting cloud observation information of the quantity, shape, height, and moving direction of the cloud from the multilevel cloud image information collected through the multilevel image forming unit; The first and second cameras as well as the weather observation system including a synchronized image acquisition unit, a multi-level image configuration unit, an operation control unit for controlling the operation of the cloud observation information extraction unit and a weather observation method performed using the same Technical configuration is disclosed.

Figure R1020070117932

Description

기상 관측 시스템 및 그 방법{SYSTEM FOR OBSERVING WETHER AND THEREOF METHOD}Meteorological observation system and its method {SYSTEM FOR OBSERVING WETHER AND THEREOF METHOD}

본 발명은 기상 관측 시스템 및 그 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 실시간으로 정확한 구름 정보를 관측하고 비교할 수 있도록 하여 보다 정밀한 기상 예측을 행할 수 있도록 한 기상 관측 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a meteorological observation system and a method thereof, and more particularly, to a meteorological observation system and method for enabling accurate weather prediction by observing and comparing accurate cloud information in real time.

ㅇ 국내실정ㅇ Domestic situation

- 현재 숙달되어진 관측자가 3시간 간격으로 구름을 육안으로 관측하고 있으며, 관측시각은 물론 그 이외의 시간에도 구름의 상태변화와 기압의 추이를 미리 파악하고 있어야 한다.-Currently, a trained observer observes the clouds with the naked eye every three hours, and should be able to grasp the changes in the state of the clouds and the changes in air pressure at other times as well.

또한, 야간관측 때는 눈을 어두움에 익힌 뒤에 구름 관측을 하는 방법을 사용하고 있다.In addition, the night observation is used to observe the cloud after darkening the eyes.

ㅇ 국외실정ㅇ Overseas

- 맑은 날 낮 시간대에 구름의 양을 측정하는 장치가 있으나, 이 역시 사람이 직접 설치 조정하여야 하는 문제점이 있다.-There is a device to measure the amount of clouds during the daytime sunny day, but there is also a problem that a person must install and adjust.

- 최근 기후예측의 불확실성에 대한 대책중의 한 방법으로 구름관측 및 예측에 대한 연구를 많이 진행하고 있다.
구름은 어느 순간이든 지구의 반 이상을 덮고 있으며, 날씨와 기후 및 복사 균형, 그리고 전 지구적 물 순환 등에 큰 영향을 미친다. 그러므로 정확한 구름의 관측자료는 정확한 기후 예측뿐 아니라 강수, 기온 예보 등에도 큰 도움을 주게 되는 것으로 국내뿐만 아니라 외국에서도 굉장히 중요한 자료로 사용되고 있다.
현재 기상 관측을 수행함에 있어 국내에서는 숙달되어진 관측자가 3시간 간격으로 구름을 육안으로 관측하고 있는데, 이러한 시스템은 관측자가 관측시각은 물론 그 이외의 시간에도 구름의 상태변화와 기압의 추이를 미리 파악하고 있어야 하는 불편함이 있었다.
또한, 야간관측 때는 눈을 어두움에 익힌 뒤에 구름 관측을 하는 방법을 사용하고 있어 비효율적이라 할 수 있다.
한편, 국외에서는 맑은 날 낮 시간대에 구름의 양을 측정하는 장치가 있으나, 이 역시 사람이 직접 설치 및 조정하여야 하는 불편함이 있다.
이에 따라, 최근 기후예측의 불확실성에 대한 대책중의 한 방법으로 구름관측 및 예측에 대한 연구가 많이 진행되고 있다.
Recently, many studies on cloud observation and prediction have been conducted as one of the countermeasures against uncertainties in climate prediction.
Clouds cover more than half of the earth at any moment and have a major impact on weather, climate and radiation balance, and the global water cycle. Therefore, accurate cloud observation data is very important not only for accurate weather forecast but also for precipitation and temperature forecasts.
In the current weather observation, a trained observer observes the clouds with the naked eye every three hours. In this system, the observer can grasp the changes in the cloud's state and air pressure at other times as well as the observation time. There was an inconvenience to be.
In addition, it is inefficient because the night observation is used to observe the cloud after dark eyes.
On the other hand, there is a device for measuring the amount of clouds in the daytime of sunny days outside, there is also inconvenience that a person must install and adjust directly.
Accordingly, researches on cloud observation and prediction have recently been conducted as one of the measures against uncertainties in climate prediction.

본 발명은 상기 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 그 목적으로 하는 바는 구름의 현황을 실시간으로 관측하여 집중호우나 게릴라성 호우와 같은 기상현상에 대한 정밀한 해석 및 예측을 가능토록 하여 날씨와 기후를 예측하고 예보하는 기술을 크게 향상시킬 수 있도록 함과 동시에 보다 정확한 기상정보 제공 및 기상예보를 할 수 있는 기상 관측 시스템 및 그 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 목적은 카메라 2대를 활용하여 구름의 현황을 실시간으로 관측하고 이를 통해 집중호우나 게릴라성 호우와 같은 기상현상에 대한 정밀한 해석 및 예측을 가능토록 함으로써 날씨와 기후를 예측하고 예보하는 기술을 향상시킬 수 있도록 함과 동시에 보다 정확한 기상정보 제공 및 기상예보를 할 수 있는 기상 관측 시스템 및 그 방법을 제공하는데 있다.
The present invention has been made in view of the above problems, and its purpose is to observe the current state of the cloud in real time to enable accurate interpretation and prediction of meteorological phenomena such as torrential torrential and guerrilla torrential weather and climate. The present invention provides a meteorological observation system and method capable of providing a more accurate weather information and forecasting weather, while improving the technology of forecasting and forecasting significantly.
The purpose of the present invention is to predict and forecast weather and climate by using two cameras to observe the current situation of clouds in real time and to enable accurate interpretation and prediction of meteorological phenomena such as torrential rain or guerrilla rain. In addition, the present invention provides a weather observation system and method capable of providing more accurate weather information and forecasting weather forecasts.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은,According to an aspect of the present invention,

전문가에 의하여 학습 및 훈련시킬 수 있는 지능형 expert System으로 구성하고, 그 후에 프로그램에 의하여 자동관측이 가능한 하늘상태 자동 관측시스템을 설계 제작하며,It consists of an intelligent expert system that can be learned and trained by an expert, and then design and manufacture an automatic observation system of the sky state that can be automatically observed by a program.

정해진 시각 및 필요에 따라 동시에 전국의 구름영상 정보를 획득할 수 있도록 동기화된 영상 획득부를 구성하고,Configure the synchronized image acquisition unit to acquire the cloud image information of the nation at the same time according to the predetermined time and needs,

여러 층에서 발생 및 이동하는 구름정보를 추출할 수 있도록 3차원적이며, 다층적인 구름영상정보를 획득할 수 있는 시스템으로 구성하고, 강수 발생시 카메라에 맺히는 물을 제거할 수 있는 Multilevel Image 획득부를 구성하며,It consists of a system that can acquire 3D, multi-layered cloud image information to extract cloud information generated and moving in multiple layers, and constructs a multilevel image acquisition unit that can remove water from the camera when precipitation occurs. ,

수집된 Multilevel 구름영상 정보들을 처리하여 구름의 양, 형태, 높이, 벡터 등을 측정할 수 있도록 구름 관측 정보 추출부를 구성하고,The cloud observation information extraction unit is configured to process the collected multilevel cloud image information to measure cloud quantity, shape, height, vector, etc.

전국 여러 곳의 하늘상태 관측장비들로부터 수집된 구름 정보들을 통합적으로 처리하며, 필요시 기상관측인력들에게 정보 제공을 할 수 있는 통합 서버부를 구성한다.
본 발명의 기상 관측 시스템은,
구름관련 운량과 운형 및 고도를 측정하는데 사용되는 제 1 및 제 2 카메라와;
상기 제 1 및 제 2 카메라로부터 동기에 맞추어진 구름영상신호를 받아 구름영상정보를 획득하는 동기화된 영상획득부와;
상기 제 1 및 제 2 카메라로부터 구름영상정보를 획득하되 입체적이고 다층적인 구름영상정보를 수집하여 여러 층에서 발생하고 이동하는 구름정보를 추출 및 구축하는 멀티레벨이미지 구성부와;
상기 멀티레벨이미지 구성부를 통해 수집된 멀티레벨 구름영상정보들로부터 구름의 양, 형태, 높이, 이동방향의 구름관측정보를 총체적으로 추출해내는 구름관측정보 추출부와;
상기 제 1 및 제 2 카메라는 물론 동기화된 영상획득부, 멀티레벨이미지 구성부, 구름관측정보 추출부의 동작을 제어하기 위한 동작제어부를 포함하여 이루어지는 것을 그 기술적 구성상의 기본 특징으로 한다.
본 발명의 기상 관측 방법은,
제 1 및 제 2 카메라에 대해 위치교정을 행하여 방향성을 사전 조정하는 단계와;
상기 위치교정이 수행된 제 1 및 제 2 카메라를 가지고 구름을 촬상하여 구름에 대한 스테레오 영상정보를 획득하는 단계와;
상기 스테레오 영상정보로부터 멀티레벨이미지를 구성하는 단계와;
상기 멀티레벨이미지 구성이 완료되면, 구름의 이미지정보를 이용하여 구름영역을 추출해내는 단계와;
상기 구름영역이 추출되면, 스테레오 영상정보를 이용하여 3차원 구름정보 맵을 구성하는 단계와; 상기 스테레오 영상정보, 멀티레벨이미지 및 3차원 구름정보를 분석하여 구름관측정보를 추출하고 저장하는 단계를 통해 구름관측을 실시하여 기상관측에 사용하는 것을 그 기술적 방법상의 기본 특징으로 한다.
It integrates the cloud information collected from various sky state observation equipments in various parts of the country and constructs an integrated server unit that can provide information to meteorological personnel if necessary.
The meteorological observation system of the present invention,
First and second cameras used for measuring cloud-related clouds and cloud shape and altitude;
A synchronized image acquisition unit for receiving cloud image signals synchronized with the first and second cameras to obtain cloud image information;
A multilevel image constructing unit for acquiring cloud image information from the first and second cameras and collecting three-dimensional and multi-layer cloud image information to extract and construct cloud information generated and moving in various layers;
A cloud observation information extracting unit for extracting cloud observation information of the quantity, shape, height, and moving direction of the cloud from the multilevel cloud image information collected through the multilevel image forming unit;
The first and second cameras, as well as the synchronized image acquisition unit, the multi-level image configuration unit, the cloud control information extraction unit comprises an operation control unit for controlling the operation of the technical features of the technical configuration.
The meteorological observation method of the present invention,
Pre-adjusting the directionality by performing position correction on the first and second cameras;
Capturing clouds with the first and second cameras on which the position correction has been performed to obtain stereo image information on the clouds;
Constructing a multilevel image from the stereo image information;
Extracting a cloud area by using cloud image information when the multilevel image configuration is completed;
When the cloud area is extracted, constructing a 3D cloud information map using stereo image information; The basic feature of the technical method is to perform cloud observation by analyzing the stereo image information, multi-level image and 3D cloud information, and extracting and storing cloud observation information.

ㅇ 파급효과ㅇ Ripple effect

- 『하늘상태 자동관측 시스템』개발을 통하여 실시간적으로 정확한 관측 자료를 제공한다면, 특히 집중호우나 게릴라성 호우와 같은 한국형 기상현상에 대한 해석 및 예측에 기여하여 한반도의 날씨와 기후를 예측하고 예보하는 기술을 향상시킬 수 있게 되며 보다 정확한 기상정보 제공 및 기상예보를 할 수 있게 된다.-If accurate observation data are provided in real time through the development of 『Sky State Automated Observation System』, it contributes to the interpretation and prediction of Korean weather phenomena such as heavy rain and guerrilla rain, and predicts and forecasts the weather and climate of the Korean Peninsula. It will be able to improve the technology to provide more accurate weather information and weather forecasts.

- 실시간으로 정확한 정보를 관측하고 자동화할 수 있음으로써, 육안 관측을 할 수 있는 전문가를 양성하는데 소요되는 많은 시간과 경비를 절약할 수 있으며, 많은 수의 근무자가 근무함으로서 발생하는 부대 비용 및 많은 인건비를 절감할 수 있게 된다.-By accurately observing and automating accurate information in real time, it saves a lot of time and money for training experts who can visually observe, and additional expenses and labor costs incurred by working a large number of workers. Can be reduced.

- 또한, 현재 국내는 물론 외국에도 특별히 상용화하여 적용할 수 있 는 장비가 없는 실정에서 빠른 시기에 실용화 국산화에 성공할 수 있으며, 기상선진국으로 한발 더 나아갈 수 있을 뿐만 아니라 국가지적재산권(특허등록)을 획득하여 외국특허에 저촉되지 않고 외국으로의 수출로 연결될 수 있을 것으로 기대된다.-In addition, in the situation where there is no equipment that can be commercially applied to domestic and foreign countries, it can succeed in localization of commercialization in a short time, and it can not only go one step further to the advanced weathered country, but also acquire national intellectual property rights (patent registration). It is expected that it will be able to obtain and export to foreign countries without compromising foreign patents.

ㅇ 활용분야 및 활용방안ㅇ Field of application and application

- 기상정보는 경제적 산업적 측면에서 필요성은 이미 알려진 사실이며 어느 누구나 공감하고 있는 사실이다. 따라서 슈퍼컴퓨터를 이용한 기상예측 모델 수립에 기여할 수 있으며, 한반도의 날씨와 기후를 예측하고 예보하는 기술을 향상시킬 수 있어 보다 정확한 기상정보를 제공하게 됨으로써 각종 경제와 산업활동에도 도움이 될 수 있다.-Meteorological information is a fact that the need for economic and industrial aspects is known and everyone agrees. Therefore, it can contribute to the establishment of weather forecasting models using supercomputers, and it is possible to improve the technology of predicting and forecasting the weather and climate of the Korean Peninsula, thus providing more accurate weather information, which can be useful for various economic and industrial activities.

- 기상재해는 잘못된 관측 및 예측, 예보의 부정확성 및 예보 기술이 부족한 경우에 그 피해가 크게 발생하는데, 본 사업에서『하늘상태 자동관측시스템』 개발을 통하여 실시간적으로 정확한 구름관측 자료를 예보관에게 제공하여, 보다 정확한 예보에 도움을 줄 수 있을 것으로 기대되며, 구름관측 정보를 DB화하여 기상관측 및 예보를 연구하는 타 기관에도 제공하여 기상예측의 수준을 높이는데 기여하여 대국민 서비스의 질을 높일 수 있을 것으로 기대된다.
본 발명은 2대의 카메라를 활용한 영상처리를 통해 시정관측 및 구름관측을 실시할 수 있는 것으로서, 여러 방향으로 폭넓은 범위의 시정기준 및 시정거리를 측정할 수 있을 뿐만 아니라 구름의 모양이나 구름량, 이동속도, 높이 등을 용이하면서도 보다 정확하게 측정할 수 있게 되며, 이러한 정확한 관측 자료의 제공을 통해 집중호우나 게릴라성 호우와 같은 기상현상에 대한 해석 및 예측에 기여할 수 있고 한반도의 날씨와 기후를 예측하고 예보하는 기술을 향상시킬 수 있게 되며 보다 정확한 기상정보 제공 및 기상예보를 행하게 할 수 있다.
본 발명은 정확한 정보를 관측하고 자동화할 수 있으므로 기존에 비해 많은 시간과 경비를 절약할 수 있을 뿐만 아니라 기상관측의 효율성을 크게 높일 수 있다.
본 발명은 슈퍼컴퓨터를 이용한 기상예측 모델 수립에 기여할 수 있고, 한반도의 날씨와 기후를 예측하고 예보하는 기술을 향상시킬 수 있어 보다 정확한 기상정보를 제공하게 됨으로써 각종 경제와 산업활동에도 도움이 될 수 있으며, 기상재해에 따른 피해를 최소화하는데 기여할 수 있다.
-In case of meteorological disasters, the damages are largely caused by erroneous observations and forecasts, inaccuracies in forecasting, and lack of forecasting technology. In this project, accurate cloud observation data are provided to forecasters in real-time through the development of the Automatic Sky Observation System. It is expected to be able to help more accurate forecasts, and to provide the DB of cloud observation information to other organizations that study meteorological observations and forecasts, thereby contributing to raising the level of meteorological forecasting and improving the quality of public service. It is expected to be.
The present invention can perform visibility and cloud observation through image processing using two cameras, and can measure a wide range of visibility criteria and viewing distances in various directions, as well as the shape and amount of clouds. , The speed of movement, height, etc. can be easily and more accurately measured, and by providing such accurate observation data, it can contribute to the interpretation and prediction of meteorological phenomena such as torrential rain or guerrilla heavy rain. Improve forecasting and forecasting skills and provide more accurate weather information and forecasts.
Since the present invention can observe and automate accurate information, the present invention not only saves a lot of time and expense, but also greatly increases the efficiency of weather observation.
The present invention can contribute to the establishment of weather prediction model using a supercomputer, and can improve the technology of predicting and forecasting the weather and climate of the Korean Peninsula, thereby providing more accurate weather information, which can be useful for various economic and industrial activities. It can also contribute to minimizing damage from meteorological disasters.

본 발명에 따른 기상 관측 시스템 및 그 방법의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.A preferred embodiment of the weather observation system and method thereof according to the present invention will be described with reference to the drawings.

ㅇ 개발내용 : 『하늘상태 자동관측 시스템』ㅇ Development contents: 『Sky state automatic observation system』

- 하늘상태 자동관측 시스템 설계 제작 : 전문가에 의하여 학습 및 훈련을 시킬 수 있는 지능형 expert System으로 구성하고, 그 후에 프로그램에 의하여 자동관측이 가능한 시스템으로 제작.-Design and manufacture of the sky automatic observation system: It consists of an intelligent expert system that can be learned and trained by an expert, and then a system capable of automatic observation by a program.

- 동기화된 영상 획득부 : 정해진 시각 및 필요에 따라 동시에 전국의 구름 영상정보를 획득할 수 있도록 구성.-Synchronized image acquisition unit: configured to acquire the cloud image information of the nation at the same time according to the specified time and needs.

- Multilevel Image 획득부 : 여러 층에서 발생 이동하는 구름정보를 추출할 수 있도록 3차원적이며, 다층적인 구름영상정보를 획득할 수 있는 시스템으로 구성하고, 강수 발생시 카메라에 맺히는 물을 제거할 수 있는 시스템으로 구성.-Multilevel Image Acquisition Unit: It consists of a system that can acquire three-dimensional and multi-layered cloud image information to extract moving cloud information generated from multiple layers, and can remove water that is formed in the camera when precipitation occurs. Configured as a system.

- 구름관측 정보 추출부 : 수집된 Multilevel 구름영상정보들을 처리하여 구름의 양, 형태, 높이, 벡터 등을 측정할 수 있도록 구성.-Cloud Observation Information Extraction Unit: It is configured to measure cloud quantity, shape, height, vector by processing multilevel cloud image information collected.

- 통합서버부 : 전국 여러 곳의 하늘상태 관측장비들로부터 수집된 구름정보들을 통합적으로 처리하며, 필요시 기상관측 인력들에게 정보 제공을 할 수 있는 시스템으로 구성.-Integrated server unit: Integratedly processes the cloud information collected from the various sky state observation equipment in the country, and consists of a system that can provide information to the weather observation personnel if necessary.

ㅇ 하늘상태 자동관측시스템 시스템 처리부ㅇ Sky processing system

① 동기화된 영상획득부① Synchronized image acquisition unit

- camera calibration 기능이 있도록 설계 및 설치-Designed and installed for camera calibration

- 정해진 시각 및 지시에 따라서 동기가 맞추어진 정보획득 가능-Acquisition of synchronized information according to fixed time and instructions

② Multilevel Image 획득부② Multilevel Image Acquisition Unit

- 360ㅀ 파노라마 피라미드 형식의 3차원적인 형태로 획득 가능-Can be obtained in the three-dimensional form of the 360 ㅀ panoramic pyramid type

- 다층적인 구름 영상정보를 획득할 수 있는 시스템으로 구성-Composed of a system that can acquire multi-layer cloud image information

- 야간에도 구름영상정보를 획득할 수 있는 시스템으로 구성-Composed of a system that can acquire cloud image information even at night

③ 구름관측 정보 추출부③ cloud observation information extraction unit

- 운량, 운형, 운고, 이동 방향 등을 획득가능-Can acquire cloud amount, cloud type, cloud height, direction of movement, etc.

④ 통합서버부④ Integrated Server

- 전국의 관측장비들로부터 수집된 구름정보들을 통합적으로 처리-Integrated processing of cloud information collected from observation equipments nationwide

- 기상관측 인력들에게 정보를 제공할 수 있는 S/W 구축-S / W construction that can provide information to meteorological observation personnel

ㅇ 하늘상태 자동관측시스템 관측정보ㅇ Observation information of sky state automatic observation system

① 운량 (구름의 양)① cloud volume (cloud quantity)

- 측정범위 : 10분수, 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10Measurement range: 10 minutes, 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10

- 불 확 도 : ㅁ1이내-Uncertainty: within ㅁ 1

② 운형 (구름의 형태)② Cloud shape (cloud form)

- 권운 Cirrus(Ci)Cirrus Cirrus

- 권적운 Cirrocumulus(Cc)Cirrocumulus (Cc)

- 권층운 Cirrostratus(Cs)-Cirrostratus (Cs)

- 고적운 Altocumulus(Ac)-Cumulus Altocumulus (Ac)

- 고층운 Altostratus(As)Skyscraper Altostratus (As)

- 난층운 Nimbostratus(Ns)Difficult cloud Nimbostratus (Ns)

- 층적운 Stratocumulus(Sc)Stratocumulus (Sc)

- 층운 Stratus(St)Stratus (St)

- 적운 Cumulus(Cu)Cumulus Cumulus (Cu)

- 적란운 Cumulonimbus(Cb)Cumulonimbus (Cb)

③ 운고(구름의 높이)③ cloud height (cloud height)

- 상층운 : 3~13km-Upper cloud: 3 ~ 13km

- 중층운 : 2~8km-Middle cloud: 2 ~ 8km

- 하층운 : 지표~2km-Lower cloud: surface ~ 2km

- 불확도 : ±10% Uncertainty: ± 10%

④ 구름의 벡터④ vector of clouds

- 측정범위 : 0~360°-Measuring range: 0 ~ 360 °

- 불확도 : ±5°Uncertainty: ± 5 °

* 구름은 어느 순간이든 지구의 반 이상을 덮고 있고, 날씨, 기후, 복사 균형, 그리고 전 지구적 물 순환 등에 큰 영향을 미친다. 그러므로 정확한 구름의 관측자료는 정확한 기후 예측뿐 아니라, 강수, 기온 예보 등에도 큰 도움을 주는 것이므로, 국내뿐만 아니라 외국에서도 굉장히 중요한 자료로 사용되고 있고, 그 수요 또한 증가하고 있음.Clouds cover more than half of the Earth at any moment and have a great impact on weather, climate, radiation balance, and global water circulation. Therefore, accurate cloud observation data are not only accurate weather forecasts, but also very helpful for precipitation and temperature forecasts, so they are used as important data not only in Korea but also in foreign countries.

* 한편, 현재 우리나라는 최근 급격한 기상 변화 및 게릴라성 호우와 같은 기상재해로부터 많은 피해를 보고 있는 실정이며, 정확한 기상예측을 위하여 많은 노력과 투자를 하고 있지만 아직도 미흡한 부분이 있으며 기상 선진국보다 뒤처지고 있음.* On the other hand, Korea is currently suffering a lot of damage from meteorological disasters such as rapid weather changes and guerrilla heavy rains, and although much efforts and investment have been made for accurate weather prediction, there are still insufficient parts and are lagging behind advanced weather countries.

1. 3차원 파노라마, multi level image 획득 시스템 1. 3D panorama, multi level image acquisition system

PANNING, TILTING, ZOOMING, 촛점거리 조절 장치PANNING, TILTING, ZOOMING, Focal Length Adjuster

2. 구름영역 추출2. Cloud Area Extraction

- 날짜, 시각에 따른 태양의 위치, 달의 위치, 별자리, 혜성 등의 정보를 이용-Use information such as sun position, moon position, constellation and comet according to date and time

- 맑을 때, 흐릴 때, 일출, 일몰시의 하늘 color의 분포특성 및 변화를 이용-Use the distribution characteristics and changes of the sky color during sunny, cloudy, sunrise and sunset

- 일출, 일몰시 태양의 위치에 따른 color의 변화, 분포특성 이용-Change of color and distribution characteristics according to the position of the sun at sunrise and sunset

- 야간시 초저조도 카메라를 이용하며, 달, 별자리를 고려하여 구름영역 추출-At night, using ultra low light camera and extracting cloud area considering moon and constellation

3. 구름의 양계산(운량)3. Calculation of clouds (cloud)

- 추출한 구름면적/하늘-Extracted cloud area / sky

4. 구름의 형태(운형)4. Cloud form (cloud)

- 구름의 종류에 따른 3차원 형상 모델구축-3D shape model construction by cloud type

- 촬영하는 위치에 따른 2차원 형태의 구름모델 구축-2D cloud model building according to location

- 전문가 지원시스템으로 구축(전문가가 가르치고, 프로그램 학습이 가능한 시스템으로 구축)-Established as an expert support system (built by a system taught by experts and capable of program learning)

5. 구름의 높이 계산(운고)5. Calculate the height of the cloud (cloud height)

- 3차원 stereo scopic(3차원 양안시법, 삼각법이용)을 이용하여 높이정보추출-Height information extraction using 3D stereoscopic (3D binocular vision, triangulation)

6. 구름의 이동 방향계산 (구름 움직임 vector 추출)6. Calculation of cloud movement direction (cloud motion vector extraction)

- motion vector 추출 알고리듬 이용-Using motion vector extraction algorithm

7. 전체 구름 정보 모델 DB 구축7. Full cloud information model DB construction

검토사항Review

1). camera 1개의 영상을 파노라마 형태로 찍어서 운량를 측정하고, network로 구성하여 DB화하는 기존 제품이 있음One). There is an existing product that measures the cloud volume by taking one camera image in the form of a panorama, and makes a database by configuring it as a network.

2). 1개의 camera로는 운량과 운형은 측정 가능하나 구름의 높이를 측정할 수가 없음. 2개 이상의 stereo 방법을 사용하면 가능함2). One camera can measure clouds and clouds, but cannot measure the height of clouds. Possible using two or more stereo methods

- 도 1에서 보면 구름이 존재할 때에, camera1의 영상에서는 구름A의 고도에 위치하는 지와 구름 B의 고도에 위치하는지를 구분할 수 없지만 다른 camera2에서는 구름A의 위치와 구름 B의 위치가 다르게 보여지는 삼각법의 원리를 이용하면 카메라로부터 구름의 고도를 측정할 수 있으며, 따라서 일정한 시간간격으로 영상을 획득하면 구름의 이동방향 및 속도 또한 측정할 수 있음.In FIG. 1, when there is a cloud, the image of camera1 cannot distinguish whether it is located at the altitude of cloud A and the altitude of cloud B, but in another camera2, the triangulation method shows the position of cloud A and cloud B differently. Using the principle of, the altitude of the cloud can be measured from the camera. Therefore, if the image is acquired at regular intervals, the direction and speed of the cloud can also be measured.

영상처리를 이용한 시정 현천 관측 시스템Municipal Hyuncheon Observation System Using Image Processing

■ 개요■ Outline

본 시스템은 여러 방향으로의 폭넓은 범위의 시정거리를 측정할 수 있으며, 구름 모양, 구름량, 구름의 방향, 구름의 이동속도, 구름의 높이를 측정할 수 있는 기상관측 시스템 및 그 방법이다.This system is a meteorological observation system that can measure a wide range of visibility distance in various directions, and can measure cloud shape, cloud volume, cloud direction, cloud movement speed, and cloud height.

■ 구성■ Configuration

1) PTZ 제어가 S/W program 에 의해서 직접 제어되는 카메라1) Camera whose PTZ control is directly controlled by S / W program

2) PT 제어가 S/W program 에 의해서 광 LASER 장치2) PT LASER is controlled by S / W program.

3) PTZ 제어부3) PTZ control unit

4) 습기와 오물방지 및 제거 장치4) Moisture and dirt prevention and removal device

■ 도 2의 동작설명■ Operation Description of FIG. 2

1) PTZ 제어가 되는 Camera 제어장치 조합을 이용하여 camera calibration을 행한다.1) Perform camera calibration using the combination of the camera control device with PTZ control.

2) 시정계로 사용할 때는 지상에 있는 물체의 stereo 영상 정보를 획득하여 3차원 거리 정보 map을 추출한다.2) When used as a visibility system, three-dimensional distance information map is extracted by acquiring stereo image information of an object on the ground.

3) 구축되어진 3차원 map에서부터 주요 관측지점의 위치를 선정하여 저장하고 추후 시정 기준 위치의 영상을 획득하여 시정거리를 결정한다. 낮에는 color 정보를 사용하고, 밤에는 흑백영상이나, laser 빔을 비추어 camera에 입력되어지는 영상 정보를 통해 시정거리를 결정하고 DB에 저장한다3) From the constructed 3D map, select and store the location of the main observation point, and then determine the viewing distance by acquiring the image of the reference position later. Color information is used during the day, and black and white images or laser beams are illuminated at night to determine the viewing distance based on the image information input to the camera and store it in the DB.

4) 구름정보를 추출할 때는 일정 시간 간격으로 하늘의 영상을 획득하여 구름 영상 영역을 추출한 후 구름의 3차원 정보를 추출한다.4) When the cloud information is extracted, the sky image is acquired at regular time intervals, the cloud image region is extracted, and then the 3D information of the cloud is extracted.

5) 그 후 구름의 운량, 운형, 운고, 이동방향, 이동 속도를 추출하고 DB에 저장한다.5) After that, the cloud quantity, cloud type, cloud height, direction of movement, and speed of movement are extracted and stored in the DB.

6) 각각의 관측 장치에서 관측된 자료를 통합하고, 관측 지점이 많아지면, 실시간으로 시정 및 구름 관련 정보를 획득할 수 있다.6) Integrate the data observed from each observation device, and as the number of observation points increases, visibility and cloud related information can be obtained in real time.

* laser를 사용하지 않아도 가능하지만 사용하는 것이 정확도 면에서 더욱 좋다.* It is possible to use laser, but it is better to use it.

* 습기와 오물방지 및 제거 장치는 추후 기계적인 상세 설계시에 추가한다.
본 발명에 따른 기상 관측 시스템 및 방법의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 1에서와 같이, 본 발명에 의한 기상 관측 시스템은 구름관련 운량과 운형 및 고도를 측정하는데 사용되는 제 1 및 제 2 카메라(10, 20)와; 상기 제 1 및 제 2 카메라(10, 20)로부터 정해진 시각 또는 필요에 따라 동기에 맞추어진 구름영상신호를 받아 구름영상정보를 획득하는 동기화된 영상획득부(40)와; 상기 제 1 및 제 2 카메라(10, 20)로부터 구름영상정보를 획득하되 입체적이고 다층적인 구름영상정보를 수집하여 여러 층에서 발생하고 이동하는 구름정보를 추출 및 구축하는 멀티레벨이미지 구성부(50)와; 상기 멀티레벨이미지 구성부(50)를 통해 수집된 멀티레벨 구름영상정보들로부터 구름의 양, 형태, 높이, 이동방향 등의 구름관측정보를 총체적으로 추출해내는 구름관측정보 추출부(60)와; 상기 제 1 및 제 2 카메라(10, 20)는 물론 동기화된 영상획득부(40), 멀티레벨이미지 구성부(50), 구름관측정보 추출부(60)의 동작을 제어하기 위한 동작제어부(30)를 포함하여 이루어진다.
이때, 상기 제 1 및 제 2 카메라(10, 20)는 각각 입체적 영상획득을 위해 스테레오스코픽(stereoscopic) 타입의 카메라를 사용함이 바람직하다 할 것이며, 도 2의 예시에서와 같이 PTZ(Pan/Tilt/Zoom)값에 따른 위치제어가 가능하도록 구성되게 한다.
또한, 레이저빔을 발생하고 PT(Pan/Tilt) 위치제어를 가능하게 한 레이저(70)를 더 구비함으로써 날씨가 어두울 때나 밤에도 제 1 및 제 2 카메라(10, 20)를 통한 영상획득을 보다 용이하게 하면서도 정확하게 수행할 수 있도록 하고 어느 때든지 칼라정보를 획득할 수 있도록 구성함이 바람직하다.
상기 멀티레벨이미지 구성부(50)를 통해서는 피라미드 형식의 파노라마 등 3차원적인 형태 및 다층의 구름정보를 획득할 수 있도록 처리된다.
한편, 본 발명에서는 상기 멀티레벨이미지 구성부(50)에서 획득된 멀티레벨 구름영상정보들로부터 구름영역을 추출하기 위한 구름영역추출부(80)를 더 포함하여 구성할 수 있다.
이때, 구름영역추출부(80)에서는 날짜 또는 시각에 따른 태양의 위치, 달의 위치, 별자리, 혜성 등의 정보를 이용하여 구름영상정보로부터 구름영역을 추출할 수 있고, 또는 맑을 때나 흐릴 때, 일출, 일몰시 하늘 색상의 분포특성 및 변화를 이용하여 구름영상정보로부터 구름영역을 추출할 수 있으며, 또는 일출이나 일몰시 태양의 위치에 따른 색상의 분포특성 및 변화를 이용하여 구름영상정보로부터 구름영역을 추출할 수 있게 된다.
본 발명에서는 구름관측계와 더불어 시정계(視程計)로 사용하기 위해 상기 제 1 및 제 2 카메라(10, 20)를 이용하여 지상에 있는 물체의 스테레오 영상정보를 획득하고 이를 통해 3차원 거리정보 맵(map)을 추출 및 구축하는 3차원거리정보맵 구성부(90)와; 상기 3차원거리정보맵 구성부(90)에서 구축된 3차원거리정보맵으로부터 시정기준을 마련하기 위한 주요 관측지점의 위치를 선정하고 저장하는 시정기준위치 선정부(100)와; 상기 시정기준 위치가 선정되면, 상기 제 1 및 제 2 카메라(10, 20)를 통해 시정기준위치의 영상을 획득하고 시정거리를 추출해내는 시정거리추출부(110)를 더 포함하여 구성할 수 있으며, 도 4에서 구름관측과 시정관측을 병행하여 실시하는 예시를 보여주고 있다.
나아가, 본 발명에서는 도 3의 예시에서와 같이, 전국 여러 곳의 기상관측시스템으로부터 수집된 구름정보들을 통합적으로 처리함은 물론 필요시 기상관측 인력들에게 기상관측정보를 제공할 수 있도록 하기 위한 통합서버부를 구성할 수 있다 할 것이며, 본 발명에서의 상기 동작제어부(30)는 제 1 및 제 2 카메라(10, 20)는 물론 동기화된 영상획득부(40), 멀티레벨이미지 구성부(50), 구름관측정보 추출부(60), 레이저(70), 구름영역추출부(80), 3차원거리정보맵 구성부(90), 시정기준위치 선정부(100), 시정거리추출부(110)의 동작을 제어하게 된다.
본 발명은 상술한 기술적 구성을 통해 여러 방향으로 폭넓은 범위의 시정기준 및 시정거리를 측정할 수 있을 뿐만 아니라 구름의 모양이나 구름량, 이동속도, 높이 등을 측정할 수 있도록 한 기상 관측 시스템을 제공하는 것이다.
이하에서는 상술한 구성으로 이루어진 본 발명에 의한 기상관측 시스템의 작용과 더불어 기상관측 방법에 대해 도 1 내지 도 12를 참조하여 설명하기로 한다.
먼저, 2대의 제 1 및 제 2 카메라(10, 20)를 이용하여 구름관측계로 사용하는 경우에 대해 설명하면,
도 5의 흐름도를 참조하여, PTZ제어 가능하도록 구비된 제 1 및 제 2 카메라(10, 20)에 대해 위치교정을 행하여 방향성을 사전 조정한다(S1).
상기 위치교정이 수행된 제 1 및 제 2 카메라(10, 20)를 가지고 구름을 촬상하여 구름에 대한 스테레오(stereo) 영상정보를 획득한다(S2).
이때, 제 1 카메라(10)와 제 2 카메라(20)를 활용함으로써 이들 각각으로부터 도 7의 예시에서와 같은 영상이미지를 획득할 수 있게 되며, 제 1 카메라(10)에서 획득되는 영상이미지를 가지고서는 구름A와 구름B가 어느 고도에 위치하는지 구분할 수 없지만 제 2 카메라(20)에서 획득되는 영상이미지를 통해서 삼각법 등의 원리를 이용하면 구름A 및 구름B에 대한 고도를 측정할 수 있게 되고, 제 1 및 제 2 카메라(10, 20)를 통한 스테레오방식을 통해 구름의 운형과 양 등을 더욱 정확히 추출할 수 있게 된다.
여기서, 제 1 및 제 2 카메라(10, 20)를 통해서는 이들 각각에 대한 PTZ값을 제어하면서 정해진 시간 간격으로 구름의 영상이미지를 획득한다.
상기 구름영상정보가 스테레오 영상정보로 획득되면, 도 10 내지 도 12의 예시에서와 같이 분할 정지된 영상을 파노라마 변환하는 등 구름영상정보로부터 멀티레벨이미지를 구성 및 저장한다(S3).
이때는 여러층에서 발생하고 이동하는 다층의 구름에 대하여 다양한 멀티레벨이미지를 구성할 수 있도록 한다.
상기 구름영상정보를 통한 파노라마 변환처리 등 멀티레벨이미지 구성이 완료되면, 구름의 이미지정보를 이용하여 구름의 영상이미지를 영역별로 분할해내는 등 구름영역을 추출해낸다(S4).
이때에는 구름의 영상이미지 중에서 동질이라고 간주되는 특유의 무늬를 통해 구름의 영상이미지를 영역별로 분할해내게 되며, 특히 날씨가 맑을 때나 흐릴 때, 일출시, 일몰시, 또는 시간에 따라 분류하여 각각의 구름영역을 추출할 수 있다.
상기 구름영역이 추출되면, 스테레오 영상정보를 이용하여 3차원 구름정보 맵(map)을 구성하여 구름의 3차원 정보를 추출할 수 있도록 한다(S5).
이때에는 제 1 및 제 2 카메라(10, 20)를 통해 획득된 스테레오 영상정보를 서로 매칭시키는 등의 방식을 이용하여 구름정보에 대한 3차원 정보맵을 구성할 수 있다.
상기한 스테레오 영상정보나 멀티레벨이미지 및 3차원 정보를 분석하여 구름의 운량, 운형, 운고, 이동방향, 이동 속도 등 구름관측정보를 추출하고 저장한다(S6).
이때, 스테레오 구름영상정보와 구름영역추출정보를 통해 권운, 권적운, 권층운, 고적운, 고층운, 난층운, 층적운, 층운, 적운, 적란운 등으로 운형(구름의 형태)을 정확히 파악할 수 있고, 영상정보로부터 구름면적을 추출해냄에 의해 운량을 측정할 수 있다.
구름의 이동방향 및 속도는 멀티레벨이미지와 3차원 정보맵을 이용하여 추출할 수 있으며, 도 8의 예시에서와 같이 구름의 이동 전과 후를 비교하여 위치를 추적 및 벡터 해석을 행함으로써 측정할 수 있다.
또한, 2대의 제 1 및 제 2 카메라(10, 20)를 이용하여 시정관측계로 사용하는 경우에 대해 설명하면,
도 6의 흐름도를 참조하여, PTZ제어 가능하도록 구비된 제 1 및 제 2 카메라(10, 20)에 대해 위치교정을 행하여 방향성을 사전 조정한다(S11).
상기 위치교정이 수행된 제 1 및 제 2 카메라(10, 20)를 가지고 지상에 있는 물체의 스테레오(stereo) 영상정보를 획득한다(S12).
상기 지상에 있는 물체의 스테레오 영상이 획득되면, PTZ값을 제어하면서 획득한 스테레오 영상정보로부터 피라미드형 파노라마 처리 등 멀티레벨이미지를 구성 및 저장한다(S13).
상기 멀티레벨이미지를 구성한 이후에는 3차원 거리정보 맵(map)을 구성한다(S14).
이때, 3차원 거리정보 맵은 스테레오 영상정보를 상호 매칭시키거나 레이저(70)의 레이저빔을 이용하여 거리를 측정하거나 또는 GIS정보를 이용하여 구축할 수 있다.
상기 3차원 거리정보 맵이 구성되면, 이로부터 시정기준에 사용할 주요 관측지점의 위치를 선정하여 저장한다(S15).
그리고, 상기 시정기준에 사용할 주요 관측지점의 위치가 선정되며, 선정된 시정기준 위치의 영상을 제 1 및 제 2 카메라(10, 20)를 이용하여 획득하고 이 획득된 영상정보로부터 시정거리를 결정하고 저장한다(S16).
따라서, 본 발명을 통해서 기상 관측에 적용할 수 있는 시정 및 구름 관련 정보를 용이하면서도 정확하게 획득할 수 있고, 시정계 관측을 통한 주요 관측지점을 선정 및 결정함으로써 보다 정확한 구름 관측에 이용할 수 있음은 물론 보다 정밀한 기상 예측을 행하는 정보로 활용할 수 있게 된다.
* Moisture and dirt prevention and removal devices will be added in future mechanical details.
A preferred embodiment of the weather observation system and method according to the present invention will be described with reference to the drawings.
As shown in FIG. 1, the weather observation system according to the present invention includes first and second cameras 10 and 20 used to measure cloud-related clouds, clouds, and altitude; A synchronized image acquisition unit 40 which receives the cloud image signal synchronized with a predetermined time or need from the first and second cameras 10 and 20 to obtain cloud image information; The multilevel image constructing unit 50 acquires cloud image information from the first and second cameras 10 and 20, and collects and builds cloud information generated and moved in various layers by collecting three-dimensional and multi-layer cloud image information 50. )Wow; A cloud observation information extracting unit (60) for extracting cloud observation information such as the amount, shape, height, and moving direction of the cloud from the multi-level cloud image information collected by the multi-level image forming unit (50); An operation control unit 30 for controlling operations of the first and second cameras 10 and 20, as well as the synchronized image acquisition unit 40, the multilevel image construction unit 50, and the cloud observation information extraction unit 60. )
In this case, it is preferable that the first and second cameras 10 and 20 use stereoscopic type cameras for stereoscopic image acquisition, respectively, and PTZ (Pan / Tilt / To control the position according to the Zoom value.
In addition, by further comprising a laser 70 for generating a laser beam and enabling PT (Pan / Tilt) position control, image acquisition through the first and second cameras 10 and 20 can be obtained even when the weather is dark or at night. It is desirable to configure it so that it can be easily and accurately performed and acquire color information at any time.
Through the multi-level image configuration unit 50 is processed to obtain three-dimensional and multi-layer cloud information, such as pyramid-shaped panorama.
Meanwhile, the present invention may further include a cloud region extracting unit 80 for extracting a cloud region from the multilevel cloud image information obtained by the multilevel image constructing unit 50.
In this case, the cloud region extracting unit 80 may extract the cloud region from the cloud image information by using information such as the position of the sun, the position of the moon, the constellation, and the comet according to the date or time, or when it is sunny or cloudy, The cloud region can be extracted from the cloud image information by using the distribution characteristics and changes of the sky colors at sunrise and sunset, or by using the distribution characteristics and changes of color according to the position of the sun at sunrise or sunset. The area can be extracted.
In the present invention, the stereoscopic image information of an object on the ground is obtained using the first and second cameras 10 and 20 for use as a visibility system together with a cloud observation system, and through this, three-dimensional distance information. A three-dimensional distance information map constructing unit 90 for extracting and constructing a map; A correction reference position selection unit (100) for selecting and storing positions of major observation points for preparing correction criteria from the three-dimensional distance information map constructed in the three-dimensional distance information map constructing unit (90); When the reference position is selected, the first and second cameras (10, 20) can be configured to further include a correction distance extraction unit 110 for obtaining the image of the reference position and extracting the correction distance. 4 shows an example of performing cloud observation and visibility observation in parallel.
Furthermore, in the present invention, as shown in the example of Figure 3, integrated to process the cloud information collected from various weather observation systems in the country as well as to provide meteorological observation information to the weather observation personnel as needed. In the present invention, the operation control unit 30 may include the first and second cameras 10 and 20, as well as the synchronized image acquisition unit 40 and the multilevel image construction unit 50. , Cloud observation information extraction unit 60, laser 70, cloud region extraction unit 80, three-dimensional distance information map configuration unit 90, visibility reference position selection unit 100, visibility distance extraction unit 110 It will control the operation of.
The present invention provides a meteorological observation system that can not only measure a wide range of visibility criteria and visibility distance in various directions through the above-described technical configuration, but also measure the shape, cloud quantity, moving speed, height, etc. of clouds. To provide.
Hereinafter, the meteorological observation method together with the operation of the meteorological observation system according to the present invention having the above-described configuration will be described with reference to FIGS. 1 to 12.
First, a description will be given of the case of using the cloud observation with two first and second cameras 10 and 20,
Referring to the flowchart of FIG. 5, the orientation is pre-adjusted by performing position correction on the first and second cameras 10 and 20 provided to enable PTZ control (S1).
The cloud is imaged using the first and second cameras 10 and 20 on which the position correction is performed to obtain stereo image information on the cloud (S2).
At this time, by using the first camera 10 and the second camera 20, it is possible to obtain a video image from each of them as shown in the example of FIG. 7, with the video image obtained from the first camera 10 Although the cloud A and cloud B can not distinguish the altitude at which altitude is located, the altitude of the cloud A and cloud B can be measured using a principle such as triangulation through the image image obtained from the second camera 20, Through the stereo system through the first and second cameras 10 and 20, the cloud shape and amount can be more accurately extracted.
Here, the first and second cameras 10 and 20 acquire a video image of the cloud at a predetermined time interval while controlling the PTZ values for each of them.
When the cloud image information is acquired as the stereo image information, a multi-level image is constructed and stored from the cloud image information, such as a panorama conversion of the still image segmented as shown in FIGS. 10 to 12 (S3).
At this time, it is possible to compose various multi-level images for the multi-layered clouds that occur in multiple layers and move.
When the multilevel image configuration such as the panorama conversion process through the cloud image information is completed, the cloud region is extracted by dividing the cloud image by region using the cloud image information (S4).
At this time, the image image of the cloud is divided into regions by a unique pattern that is considered homogeneous among the image images of the cloud. In particular, when the weather is sunny or cloudy, it is classified according to sunrise, sunset, or time. Cloud area can be extracted.
When the cloud region is extracted, a 3D cloud information map is constructed using stereo image information to extract 3D information of the cloud (S5).
In this case, the 3D information map of the cloud information may be configured using a method such as matching the stereo image information acquired through the first and second cameras 10 and 20 with each other.
By analyzing the stereo image information, multi-level image and three-dimensional information, cloud observation information such as cloud cloud, cloud shape, cloud height, moving direction, moving speed is extracted and stored (S6).
At this time, cloud cloud shape information and cloud region extraction information can accurately determine cloud form (cloud form) such as cirrus clouds, cirrus clouds, cirrus clouds, cumulus clouds, tall clouds, cumulus clouds, stratocumulus, stratosphere, cumulus clouds, cumulonimbus clouds, and cloud information from video information. The cloud volume can be measured by extracting the area.
The movement direction and velocity of clouds can be extracted using multilevel images and 3D information maps, and can be measured by tracking and vector analysis of positions by comparing before and after the movement of clouds as in the example of FIG. have.
In addition, a description will be given of the case where the two first and second cameras 10 and 20 are used for visual observation.
Referring to the flowchart of FIG. 6, the orientation is pre-adjusted by performing position correction on the first and second cameras 10 and 20 provided to enable PTZ control (S11).
The stereo image information of the object on the ground is obtained with the first and second cameras 10 and 20 on which the position correction is performed (S12).
When a stereo image of the object on the ground is obtained, a multilevel image such as pyramid-type panorama processing is constructed and stored from the stereo image information obtained while controlling the PTZ value (S13).
After constructing the multilevel image, a 3D distance information map is constructed (S14).
In this case, the 3D distance information map may be constructed by matching stereo image information with each other, measuring distance using a laser beam of the laser 70, or using GIS information.
When the 3D distance information map is constructed, the location of the main observation point to be used for the correction criteria is selected and stored (S15).
Then, the positions of the main observation points to be used for the correction criteria are selected, and the images of the selected correction reference positions are obtained by using the first and second cameras 10 and 20 and the correction distance is determined from the obtained image information. And store (S16).
Therefore, through the present invention, it is possible to easily and accurately obtain visibility and cloud-related information applicable to meteorological observations, and can be used for more accurate cloud observation by selecting and determining key observation points through visibility observation. It can be used as information for performing more accurate weather forecasting.

도 1은 본 발명에 의한 기상관측 시스템을 나타낸 전체 블록구성도.
도 2는 본 발명에 있어 PTZ값에 따른 직접제어가 가능한 카메라 예시도.
도 3은 본 발명을 설명하기 위한 종합 정보처리 예시도.
도 4는 본 발명에 있어 시정계와 구름관측계로 병행 사용 가능한 예시도.
도 5는 본 발명에 있어 구름관측계로 사용시의 흐름도.
도 6은 본 발명에 있어 시정계로 사용시의 흐름도.
도 7은 본 발명의 2대 카메라를 이용한 구름 관측예시도.
도 8 내지 도 12는 본 발명을 설명하기 위한 도면.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
10, 20 : 카메라 30 : 동작제어부
40 : 동기화된 영상획득부 50 : 멀티레벨이미지 구성부
60 : 구름관측정보 추출부 70 : 레이저
80 : 구름영역추출부 90 : 3차원거리정보맵 구성부
100 : 시정기준 위치선정부 110 : 시정거리추출부
1 is an overall block diagram showing a meteorological observation system according to the present invention.
Figure 2 is an exemplary camera capable of direct control according to the PTZ value in the present invention.
3 is an exemplary diagram of comprehensive information processing for explaining the present invention;
Figure 4 is an exemplary view that can be used in parallel with the visibility system and cloud observation in the present invention.
Figure 5 is a flow chart when used as a cloud observation in the present invention.
6 is a flow chart when used as a visibility system in the present invention.
7 is a view illustrating a cloud observation using two cameras of the present invention.
8 to 12 are views for explaining the present invention.
Description of the Related Art [0002]
10, 20: camera 30: motion control unit
40: synchronized image acquisition unit 50: multi-level image composition unit
60: cloud observation information extraction unit 70: laser
80: cloud area extraction unit 90: 3D distance information map component
100: location selection government 110: municipal street extraction unit

삭제delete

삭제delete

삭제delete

삭제delete

삭제delete

삭제delete

삭제delete

Claims (6)

구름관련 운량과 운형 및 고도를 측정하는데 사용되는 제 1 및 제 2 카메라와;First and second cameras used for measuring cloud-related clouds and cloud shape and altitude; 상기 제 1 및 제 2 카메라로부터 동기에 맞추어진 구름영상신호를 받아 구름영상정보를 획득하는 동기화된 영상획득부와;A synchronized image acquisition unit for receiving cloud image signals synchronized with the first and second cameras to obtain cloud image information; 상기 제 1 및 제 2 카메라로부터 구름영상정보를 획득하되 입체적이고 다층적인 구름영상정보를 수집하여 여러 층에서 발생하고 이동하는 구름정보를 추출 및 구축하는 멀티레벨이미지 구성부와;A multilevel image constructing unit for acquiring cloud image information from the first and second cameras and collecting three-dimensional and multi-layer cloud image information to extract and construct cloud information generated and moving in various layers; 상기 멀티레벨이미지 구성부를 통해 수집된 멀티레벨 구름영상정보들로부터 구름의 양, 형태, 높이, 이동방향의 구름관측정보를 총체적으로 추출해내는 구름관측정보 추출부와;A cloud observation information extracting unit for extracting cloud observation information of the quantity, shape, height, and moving direction of the cloud from the multilevel cloud image information collected through the multilevel image forming unit; 상기 제 1 및 제 2 카메라는 물론 동기화된 영상획득부, 멀티레벨이미지 구성부, 구름관측정보 추출부의 동작을 제어하기 위한 동작제어부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 기상 관측 시스템.The first and second cameras, as well as a weather observation system comprising a motion control unit for controlling the operation of the synchronized image acquisition unit, multi-level image configuration unit, cloud observation information extraction unit. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제 1 및 제 2 카메라를 통한 영상획득을 보다 용이하게 하면서도 정확하게 수행할 수 있도록 레이저빔을 발생하고 동작제어부에 의해 PT 위치제어되는 레이저를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기상 관측 시스템.And a laser that generates a laser beam and performs PT position control by an operation controller so as to more easily and accurately perform image acquisition through the first and second cameras. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제 1 및 제 2 카메라를 이용하여 지상에 있는 물체의 스테레오 영상정보를 획득하고 이를 통해 3차원 거리정보 맵을 추출 및 구축하는 3차원거리정보맵 구성부와;A 3D distance information map component for acquiring stereo image information of an object on the ground using the first and second cameras, and extracting and constructing a 3D distance information map through the first and second cameras; 상기 3차원거리정보맵 구성부에서 구축된 3차원거리정보맵으로부터 시정기준을 마련하기 위한 주요 관측지점의 위치를 선정하고 저장하는 시정기준위치 선정부와;A correction reference position selection unit for selecting and storing positions of major observation points for preparing correction criteria from the 3D distance information map constructed by the 3D distance information map constructing unit; 상기 시정기준 위치가 선정되면, 상기 제 1 및 제 2 카메라를 통해 시정기준위치의 영상을 획득하고 시정거리를 추출해내는 시정거리추출부를 더 포함하여 이루어지되 동작제어부에 의해 동작 제어되는 것을 특징으로 하는 기상 관측 시스템.When the visibility reference position is selected, further comprising a visibility distance extracting unit for acquiring the image of the visibility reference position and extracting the visibility distance through the first and second camera, characterized in that the operation is controlled by the operation controller Weather observation system. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제 1 및 제 2 카메라는 각각 입체적 영상획득을 위해 스테레오스코픽(stereoscopic) 타입의 카메라를 사용하는 것을 특징으로 하는 기상 관측 시스템.And the first and second cameras each use a stereoscopic camera for stereoscopic image acquisition. 제 1 및 제 2 카메라에 대해 위치교정을 행하여 방향성을 사전 조정하는 단계와;Pre-adjusting the directionality by performing position correction on the first and second cameras; 상기 위치교정이 수행된 제 1 및 제 2 카메라를 가지고 구름을 촬상하여 구름에 대한 스테레오 영상정보를 획득하는 단계와;Capturing clouds with the first and second cameras on which the position correction has been performed to obtain stereo image information on the clouds; 상기 스테레오 영상정보로부터 멀티레벨이미지를 구성하는 단계와;Constructing a multilevel image from the stereo image information; 상기 멀티레벨이미지 구성이 완료되면, 구름의 이미지정보를 이용하여 구름영역을 추출해내는 단계와;Extracting a cloud area by using cloud image information when the multilevel image configuration is completed; 상기 구름영역이 추출되면, 스테레오 영상정보를 이용하여 3차원 구름정보 맵을 구성하는 단계와;When the cloud area is extracted, constructing a 3D cloud information map using stereo image information; 상기 스테레오 영상정보, 멀티레벨이미지 및 3차원 구름정보를 분석하여 구름관측정보를 추출하고 저장하는 단계를 통해 구름관측을 실시하여 기상관측에 사용하는 것을 특징으로 하는 기상 관측 방법.The cloud observation method characterized in that the cloud observation through the step of extracting and storing the cloud observation information by analyzing the stereo image information, multi-level image and three-dimensional cloud information to use for weather observation. PTZ제어 가능하도록 구비된 제 1 및 제 2 카메라에 대해 위치교정을 행하여 방향성을 사전 조정하는 단계와;Pre-adjusting the directionality by performing position correction on the first and second cameras equipped to enable PTZ control; 상기 위치교정이 수행된 제 1 및 제 2 카메라를 가지고 지상에 있는 물체의 스테레오 영상정보를 획득하는 단계와;Acquiring stereo image information of an object on the ground with the first and second cameras on which the position correction has been performed; 상기 지상에 있는 물체의 스테레오 영상이 획득되면, PTZ값을 제어하면서 획득한 스테레오 영상정보로부터 멀티레벨이미지를 구성하는 단계와;When a stereo image of the object on the ground is obtained, constructing a multilevel image from the obtained stereo image information while controlling the PTZ value; 상기 멀티레벨이미지를 구성한 이후에는 3차원 거리정보 맵을 구성하는 단계와;Constructing a 3D distance information map after constructing the multilevel image; 상기 3차원 거리정보 맵이 구성되면, 이로부터 시정기준에 사용할 주요 관측지점의 위치를 선정하는 단계와;If the three-dimensional distance information map is configured, selecting a location of a main observation point to be used as a correction criterion therefrom; 상기 시정기준에 사용할 주요 관측지점의 위치가 선정되며, 선정된 시정기준 위치의 영상을 제 1 및 제 2 카메라를 이용하여 획득하고 이 획득된 영상정보로부터 시정거리를 결정하는 단계를 통해 시정관측을 실시하여 기상관측에 사용하는 것을 특징으로 하는 기상 관측 방법.The position of the main observation point to be used for the correction criteria is selected, and the corrective observation is performed by acquiring the images of the selected correction reference positions using the first and second cameras and determining the correction distance from the obtained image information. A weather observation method, characterized in that used for weather observation.
KR1020070117932A 2007-11-19 2007-11-19 System for observing wether and thereof method KR101357600B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020070117932A KR101357600B1 (en) 2007-11-19 2007-11-19 System for observing wether and thereof method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020070117932A KR101357600B1 (en) 2007-11-19 2007-11-19 System for observing wether and thereof method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20090051785A KR20090051785A (en) 2009-05-25
KR101357600B1 true KR101357600B1 (en) 2014-02-11

Family

ID=40859718

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020070117932A KR101357600B1 (en) 2007-11-19 2007-11-19 System for observing wether and thereof method

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101357600B1 (en)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011129473A1 (en) * 2010-04-16 2011-10-20 (주)뉴멀티테크 Automatic sky state observation system and method
KR101183105B1 (en) * 2010-07-09 2012-09-27 대한민국 Method of establishing information of cloud data and establishing system of information of cloud data
CN102073069B (en) * 2010-12-08 2011-12-28 北京空间飞行器总体设计部 All-weather and all-time cloud coverage graph continuous imager
KR101420618B1 (en) * 2013-05-24 2014-07-17 (주)이엔쓰리 환경 Acquiring and revising method of present weather siginal
KR101380106B1 (en) * 2013-11-13 2014-04-01 박정민 Method of establishing information of cloud
KR101893368B1 (en) 2018-01-31 2018-09-04 공간정보기술 주식회사 Method and system for measuring three dimensional visibility combined with traffic monitoring
JPWO2021235155A1 (en) * 2020-05-20 2021-11-25
KR102418184B1 (en) 2022-01-06 2022-07-07 이지디텍터 주식회사 A system for generating a visibility map and a method for generating a visibility map using the same

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20050035856A (en) * 2005-03-28 2005-04-19 윤진식 Satellite metorologic data analysis
KR100619144B1 (en) 2003-04-24 2006-08-31 오재호 System and method for processing weather data in a realtime

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100619144B1 (en) 2003-04-24 2006-08-31 오재호 System and method for processing weather data in a realtime
KR20050035856A (en) * 2005-03-28 2005-04-19 윤진식 Satellite metorologic data analysis

Also Published As

Publication number Publication date
KR20090051785A (en) 2009-05-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101357600B1 (en) System for observing wether and thereof method
CN109416413B (en) Solar energy forecast
EP2891904A1 (en) Solar irradiance forecasting
Smith et al. Monitoring beach face volume with a combination of intermittent profiling and video imagery
CN105516584A (en) Panorama image acquisition system, and apparatus and method for measuring skyline based on the same
Žuvela-Aloise et al. Reconstructing urban climate of Vienna based on historical maps dating to the early instrumental period
CN111602335A (en) Simulation method, system, and program for photovoltaic power generation device
KR20180122872A (en) Rainwater management system based on rainwater keeping unit
WO2011129473A1 (en) Automatic sky state observation system and method
CN113034323A (en) Intelligent garden management platform based on GIS and big data technology
CN111879292B (en) Coastline dynamic monitoring method, coastline dynamic monitoring equipment and storage medium
Lai et al. The territory-wide airborne light detection and ranging survey for the Hong Kong Special Administrative Region
CN115879363A (en) Accumulated water prediction method based on rainfall
KR20100042711A (en) System and method for automatic observing of sky climatic conditions
Alonso et al. Prediction of cloudiness in short time periods using techniques of remote sensing and image processing
Danaher et al. Remote sensing of tree-grass systems: The Eastern Australian Woodlands
CN110390297A (en) Estuary coast hydrology geomorphic evolution imaging monitor analysis system and method
Chiappini et al. Cost effective spherical photogrammetry: A novel framework for the smart management of complex urban environments
CN110362923A (en) 3 D monitoring coverage rate algorithm and monitoring installation method and monitoring system based on three-dimensional visible domain analysis
Bitelli et al. The complex of Santa Croce in Ravenna as a case study: Integration of 3D techniques for surveying and monitoring of a historical site
CN106780323B (en) Agricultural condition acquisition and real-time updating method and system based on smart phone
CN110213536B (en) Monitoring method of shore-based digital image monitoring system for coastal zone
KR102373278B1 (en) Distortion Method of Total Cloude Cover in Night Time using Ground Based Whole Sky Image Data
KR102209866B1 (en) Preprocessing Method of Distortion Image for Ground Based Total Cloude Cover Automatic Retrieval
Heldens et al. Supporting urban micro climate modelling with airborne hyperspectral data

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170125

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180117

Year of fee payment: 5

LAPS Lapse due to unpaid annual fee