KR101402791B1 - 온실 골조율 계산 시스템 및 그 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 온실 골조율 계산 시스템은, 온실 천장을 촬영하는 촬영부와; 상기 촬영부에서 촬영된 이미지에 대해 단위 픽셀로 변환하는 이미지 변환부와; 상기 이미지 변환부에서 단위 픽셀로 변환된 이미지의 각 단위 픽셀의 색채 거리를 구하는 이미지 처리부와; 상기 이미지 처리부에서 구해진 색채 거리에 대응하여 흑백 이미지로 변환하는 이미지 조정부와; 상기 이미지 조정부에서 조정된 흑색 픽셀 수에 전체 픽셀수를 나누어 골조율을 계산하는 연산부를 포함하는 점에 그 특징이 있다.
본 발명에 따르면, 온실 골조율 계산 시스템 및 그 방법은 온실 내부로 들어오는 광량이 온실 골조로 인해 발생 된 그늘 면적의 골조율을 산정하여 온실 내의 광환경을 보다 정확하게 분석할 수 있다.

Description

온실 골조율 계산 시스템 및 그 방법{Calculation System of greenhouse framework ratio and the method}

본 발명은 온실 골조율 계산 시스템 및 그 방법에 관한 것으로, 특히 온실 내부로 들어오는 광량이 온실 골조로 인해 발생 된 그늘 면적의 골조율을 산정하여 온실 내의 광환경을 보다 정확하게 분석할 수 있는 온실 골조율 계산 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.

식물의 성장에는 당해 식물의 대사를 유지하는 데에 태양광을 에너지로 필요하고, 식물이 발아하고, 개화하고, 열매를 맺고, 또한 열매맺은 과실이 성장, 성숙하는 데 필요한 이산화탄소를 이용해 당을 만들기 위해 태양광이 많이 요구된다. 일반적으로 온실은 난지(暖地)의 식물을 재배하고, 또 평상 이외의 계절에 개화(開花) 및 결실(結實)시킬 목적으로 내부의 온도를 높이는 설비가 된 건물로서 통상 프레임(frame)과 그 프레임 위를 빛이 통과할 수 있는 투명한 비닐이나 유리로 덮어서 만들어진다.

상기 온실 내로 입사되는 햇볕의 양은 온실의 재질에 의해 노지(露地)에 직접적으로 입사되는 햇볕의 양보다 약 20% 정도 적게 입사되기 때문에, 온실 내의 작물은 노지의 작물에 비해 더 적은 양의 햇볕만으로 성장할 수 밖에 없다.

따라서, 생육이 늦고 열매에 작물 고유의 맛을 덜하게 한다. 또한 태양이 일정한 방향에서 솟아올라 일정한 방향으로 지고 있으므로 일부 그늘진 곳의 잎은 태양광을 받는 양이 적어 작물의 생육에 좋지 않은 영향을 미치게 되어 결과적으로 수확량이 줄어들게 된다.

상기 태양광이 작물에 미치는 영향을 파장에 따라 살펴보면, 자외선과 같은 파장이 짧은 광은 작물의 생육을 억제하며 파장이 긴 열선은 기온을 상승시켜 작물의 생장에 영향을 끼친다. 그늘에서는 파장이 긴 반사광만이 비치고, 온실에서는 유리를 통과하는 동안 단파장이 장파장으로 변하므로 식물의 생장을 억제해 주는 자외선이 부족하여 쓸 데 없이 길고 연약하게 자라게 된다.

이러한 온실 내로 입사되는 태양 광이 그늘진 영역이 발생하는 이유 중의 하나가 온실 골조에 의해 일부 그늘진 영역이 발생하게 되고 이는 온실 내의 광 환경에 영향을 주게 되는 문제점이 발생된다.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 온실 내부로 들어오는 광량이 온실 골조로 인해 발생 된 그늘 면적의 골조율을 산정하여 온실 내의 광환경을 보다 정확하게 분석할 수 있는 온실 골조율 계산 시스템 및 그 방법을 제공하는 것이다.

본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 온실 골조율 계산 시스템은, 온실 천장을 촬영하는 촬영부와; 상기 촬영부에서 촬영된 이미지에 대해 단위 픽셀로 변환하는 이미지 변환부와; 상기 이미지 변환부에서 단위 픽셀로 변환된 이미지의 각 단위 픽셀의 색채 거리를 구하는 이미지 처리부와; 상기 이미지 처리부에서 구해진 색채 거리에 대응하여 흑백 이미지로 변환하는 이미지 조정부와; 상기 이미지 조정부에서 조정된 흑색 픽셀 수에 전체 픽셀수를 나누어 골조율을 계산하는 연산부를 포함하는 점에 그 특징이 있다.

여기서, 특히 상기 이미지 조정부는 상기 흑백 이미지의 컨트라스 및 밝기를 조절하는 점에 그 특징이 있다.

여기서, 특히 상기 이미지 처리부의 색채 거리는

를 이용하여 구하는 점에 그 특징이 있다.

또한, 본 발명에 따른 온실 골조율 계산 방법은, 온실 천장을 촬영하는 단계와; 상기 촬영된 온실 천장 이미지에서 온실 천장 단위 픽셀을 결정하는 단계와; 상기 결정된 단위 픽셀들의 색채 거리를 구하는 단계와; 상기 구해진 색채 거리에 따라 각 픽셀의 흑백 이미지로 변환하는 단계와; 상기 변환된 흑백 이미지의 컨트라스 및 밝기를 조절하는 단계와; 상기 조절된 흑백 이미지의 흑색 픽셀수에 전체 픽셀 수를 나누어 골조율을 계산하는 단계를 포함하는 점에 그 특징이 있다.

여기서, 특히 상기 이미지의 단위 픽셀은 M * N 개의 픽셀로 이루어지고, 각 픽셀은 R,G,B 를 0 - 255까지의 정수로 나타내는 점에 그 특징이 있다.

여기서, 특히 상기 색채 거리는

를 이용하여 구하는 점에 그 특징이 있다.

여기서, 특히 상기 색채 거리에 따라 각 픽셀의 흑백 이미지는 색채 거리가 D < 128 인 경우에 흑색으로 변환하고, D < 128 가 아닌 경우에 백색으로 변환하는 점에 그 특징이 있다.

본 발명에 따르면, 온실 골조율 계산 시스템 및 그 방법은 온실 내부로 들어오는 광량이 온실 골조로 인해 발생 된 그늘 면적의 골조율을 산정하여 온실 내의 광환경을 보다 정확하게 분석할 수 있다.

도 1은 본 발명의 온실 골조율 계산 시스템의 구성을 개략적으로 도시한 도면.
도 2는 본 발명에 따른 온실 골조율 계산 방법에 대한 순서도.
도 3은 본 발명의 온실 천장을 촬영한 이미지를 보여주고 있는 도면.
도 4는 본 발명의 온실 천장 이미지의 단위 픽셀을 결정하는 이미지와 픽셀 분포를 보여주고 있는 도면.
도 5는 본 발명의 온실 천장 이미지가 흑백 이미지로 변환된 이미지와 픽셀 분포를 보여주고 있는 도면.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있는 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시 예에 대한 동작 원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.

또한, 도면 전체에 걸쳐 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용한다.

덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 '연결'되어 있다고 할때, 이는 '직접적으로 연결'되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 '간접적으로 연결'되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 구성 요소를 '포함'한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

이하 본 발명의 일 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 온실 골조율 계산 시스템의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 온실 골조율 계산 시스템(100)은, 온실 천장을 촬영하는 촬영부(101)와; 상기 촬영부(101)에서 촬영된 이미지에 대해 단위 픽셀로 변환하는 이미지 변환부(102)와; 상기 이미지 변환부(102)에서 단위 픽셀로 변환된 이미지의 각 단위 픽셀의 색채 거리를 구하는 이미지 처리부(103)와; 상기 이미지 처리부(103)에서 구해진 색채 거리에 대응하여 흑백 이미지로 변환하는 이미지 조정부(104)와; 상기 이미지 조정부(104)에서 조정된 흑색 픽셀 수에 전체 픽셀 수를 나누어 골조율을 계산하는 연산부(105)를 포함하여 구성된다.

상기 촬영부(101)는 일반적인 촬영 수단인 카메라 등을 사용하여 온실 골조를 촬영하게 된다.

상기 이미지 변환부(102)는 상기 촬영부(101)에서 촬영된 온실 골조 이미지를 단위 픽셀 이미지로 변환하게 된다.

보다 구체적으로, 상기 이미지 변환부(102)는 상기 촬영된 이미지를 단위 픽셀인 M * N 개의 픽셀로 변환하게 된다. 이때, 상기 M * N 개의 단위 픽셀의 각 픽셀은 R,G,B의 0 - 255까지의 정수로 나타낼 수 있으며, R,G,B의 정수는 색깔을 나타내는 것으로 각 픽셀이 가지는 색깔 정보가 된다. 또한, 상기 단위 픽셀은 M * N 개는 각각 i = 0부터 i = N - 1, j = 0부터 j = M - 1까지를 나타낸다. 즉, 상기 이미지 의 픽셀 정보는 A = {(M,N,R,G,B)} 로 표현될 수 있다.

상기 이미지 처리부(103)는 상기 단위 픽셀로 변환된 이미지의 각 픽셀 별 색채 거리를 구하게 된다. 즉, 각 상기 픽셀 정보인 A = {(M,N,R,G,B)}에서 R,G,B 값을 하기 수학식에 적용하여 각 픽셀의 색채 거리 D 를 계산하게 된다.

예를 들어, R = 5, G = 13, B = 21 이라면 D는 25.12의 값을 갖게 된다.

상기 이미지 조정부(104)는 상기 구해진 각 픽셀의 색채 거리에 대응하여 흑백 이미지로 변환하게 된다.

보다 구체적으로, 상기 이미지 조정부(104)는 상기 구해진 색채 거리에 따라 각 픽셀의 흑백 이미지로 변환하게 되는데 예를 들어, 색채 거리가 D < 128 인 경우에 흑색으로 변환하고, 색채 거리 D < 128 가 아닌 경우에 백색으로 변환하게 된다.

즉, 상기 색채거리 D가 112 라면 흑색으로 변환하고, D가 150 이라면 백색으로 변환하게 된다. 따라서, 색채 거리 값에 따라 흑색 또는 백색으로 나뉘어지게 된다.

또한, 상기 변환된 흑백 이미지의 컨트라스 및 밝기를 100 % 증감하여 조절하게 된다.

상기 연산부(105)는 상기 이미지 조정부(104)에서 조정된 흑백 이미지의 흑색 픽셀 수에 전체 픽셀 수를 나누어 골조율을 계산하게 된다.

보다 구체적으로, 골조율 = 흑색 픽셀수/전체 픽셀수 * 100% 으로 계산하게 된다. 여기서, 흑색 픽셀수가 1,589,108, 전체 픽셀수가 11,527,485이라면 1,589,108/11,527,485 * 100% = 13.8% 의 골조율을 구하게 된다.

도 2는 본 발명에 따른 온실 골조율 계산 방법에 대한 순서도이고, 도 3은 본 발명의 온실 천장을 촬영한 이미지를 보여주고 있는 도면이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 온실 골조율 계산 방법은, 먼저, 도 3과 같이, 카메라 등의 촬영 수단을 이용하여 온실 천장을 촬영하여 온실 천장 이미지를 획득하는 단계가 수행된다(S201).

도 4는 본 발명의 온실 천장 이미지의 단위 픽셀을 결정하는 이미지와 픽셀 분포를 보여주고 있는 도면이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 촬영된 온실 천장 이미지에서 온실 천장 단위 이미지 픽셀을 결정하는 단계가 수행된다(S202).

여기서, 상기 이미지 변환부(102)는 상기 촬영된 이미지를 단위 픽셀인 M * N 개의 픽셀로 변환하게 된다. 이때, 상기 M * N 개의 단위 픽셀의 각 픽셀은 R,G,B의 0 - 255까지의 정수로 나타낼 수 있으며, R,G,B의 정수는 색깔을 나타내는 것으로 각 픽셀이 가지는 색깔 정보가 된다. 또한, 상기 단위 픽셀은 M * N 개는 각각 i = 0부터 i = N - 1, j = 0부터 j = M - 1까지를 나타낸다. 즉, 상기 이미지 의 픽셀 정보는 A = {(M,N,R,G,B)} 로 표현될 수 있다.

이어서, 상기 결정된 단위 이미지 픽셀들의 색채 거리를 구하는 단계가 수행된다(S203).

상기 이미지 처리부(103)는 상기 단위 픽셀로 변환된 이미지의 각 픽셀 별 색채 거리를 구하게 된다. 즉, 각 상기 픽셀 정보인 A = {(M,N,R,G,B)}에서 R,G,B 값을 하기 수학식에 적용하여 각 픽셀의 색채 거리 D 를 계산하게 된다.

예를 들어, R = 5, G = 13, B = 21 이라면 D는 25.12의 값을 갖게 된다.

그 다음, 상기 구해진 색채 거리에 따라 각 픽셀의 흑백 이미지로 변환하는 단계가 수행된다(S204).

상기 이미지 조정부(104)는 상기 구해진 색채 거리에 따라 각 픽셀의 흑백 이미지로 변환하게 되는데 예를 들어, 색채 거리가 D < 128 인 경우에 흑색으로 변환하고, 색채 거리 D < 128 가 아닌 경우에 백색으로 변환하게 된다.

즉, 상기 색채거리 D가 112 라면 흑색으로 변환하고, D가 150 이라면 백색으로 변환하게 된다. 따라서, 색채 거리 값에 따라 흑색 또는 백색으로 나뉘어지게 된다.

도 5는 본 발명의 온실 천장 이미지가 흑백 이미지로 변환된 이미지와 픽셀 분포를 보여주고 있는 도면이다.

이어, 상기 변환된 흑백 이미지의 컨트라스 및 밝기를 조절하는 단계가 수행된다(S205).

또한, 상기 변환된 흑백 이미지의 컨트라스 및 밝기를 100 % 증감하여 조절하게 된다.

마지막으로, 상기 조절된 흑백 이미지의 흑색 픽셀수에 전체 픽셀 수를 나누어 골조율을 계산하는 단계가 수행된다(S206).

보다 구체적으로, 골조율 = 흑색 픽셀수/전체 픽셀수 * 100% 으로 계산하게 된다. 여기서, 흑색 픽셀수가 1,589,108, 전체 픽셀수가 11,527,485이라면 1,589,108/11,527,485 * 100% = 13.8% 의 골조율을 구하게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 관하여 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 따라서 본 발명의 권리 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 청구범위뿐만 아니라, 이와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
101 --- 촬영부 102 --- 이미지 변환부
103 --- 이미지 처리부 104 --- 이미지 조정부
105 --- 연산부

Claims (7)

1. 온실 천장을 촬영하는 촬영부와;
   상기 촬영부에서 촬영된 이미지에 대해 단위 픽셀로 변환하는 이미지 변환부와;
   상기 이미지 변환부에서 단위 픽셀로 변환된 이미지의 각 단위 픽셀의 색채 거리를 구하는 이미지 처리부와;
   상기 이미지 처리부에서 구해진 색채 거리에 대응하여 흑백 이미지로 변환하는 이미지 조정부와;
   상기 이미지 조정부에서 조정된 흑색 픽셀 수에 전체 픽셀수를 나누어 골조율을 계산하는 연산부를 포함하는 것을 특징으로 하는 온실 골조율 계산 시스템.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 이미지 조정부는
   상기 흑백 이미지의 컨트라스 및 밝기를 조절하는 것을 특징으로 하는 온실 골조율 계산 시스템.
   
3. 제 1항에 있어서,
   상기 이미지 처리부의 색채 거리는

   

   를 이용하여 구하는 것을 특징으로 하는 온실 골조율 계산 시스템.
   
4. 온실 천장을 촬영하는 단계와;
   상기 촬영된 온실 천장 이미지에서 온실 천장 단위 이미지 픽셀을 결정하는 단계와;
   상기 결정된 단위 이미지 픽셀들의 색채 거리를 구하는 단계와;
   상기 구해진 색채 거리에 따라 각 픽셀의 흑백 이미지로 변환하는 단계와;
   상기 변환된 흑백 이미지의 컨트라스 및 밝기를 조절하는 단계와;
   상기 조절된 흑백 이미지의 흑색 픽셀 수에 전체 픽셀 수를 나누어 골조율을 계산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 온실 골조율 계산 방법.
   
5. 제 4항에 있어서,
   상기 온실 천장 단위 이미지의 단위 픽셀은 M * N 개의 픽셀로 이루어지고, 각 픽셀은 R,G,B 를 0 - 255까지의 정수로 나타내는 것을 특징으로 하는 온실 골조율 계산 방법.
   
6. 제 4항에 있어서,
   상기 색채 거리는
   

   

   를 이용하여 구하는 것을 특징으로 하는 온실 골조율 계산 방법.
   
7. 제 4항에 있어서,
   상기 색채 거리에 따라 각 픽셀의 흑백 이미지는 색채 거리가 D < 128 인 경우에 흑색으로 변환하고, D < 128 가 아닌 경우에 백색으로 변환하는 것을 특징으로 하는 온실 골조율 계산 방법.
   

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