KR101426484B1 - System for processing spray image and the method for the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은, 분무이미지 처리시스템 및 그 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 인젝터 노즐 등의 분무특성 분석을 위해 분무 가시화 이미지를 처리하기 위한 분무이미지 처리시스템 및 그 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a spray image processing system and method thereof, and more particularly, to a spray image processing system and a method thereof for processing a spray visualized image for analyzing a spray characteristic of an injector nozzle or the like.
일반적으로 내연기관에는 엔진 내부의 실린더로 연료를 주입시키기 위한 연료 분사노즐(또는 인젝터, injector, 이하 인젝터라 함)이 마련된다. Generally, an internal combustion engine is provided with a fuel injection nozzle (or an injector, hereinafter referred to as an injector) for injecting fuel into a cylinder inside the engine.
인젝터는 막대형의 구조물로 마련되어 엔진의 일측에 연결된다 이러한 인젝터는 내부에 필터(filter), 밸브(valve) 등의 장치 구성을 통해 연료를 실린더 내부로 적절한 양을 적절한 시기에 주입하는 기능을 수행한다. 실제 현재 사용되는 대부분의 인젝터는 전자 제어 방식으로서, 내부에 솔레노이드 밸브가 장착되어 있고 이를 차량의 제어부나 ECU 등에서 송출하는 전기 신호에 따라 개방되고 폐쇄되도록 제어되는 방식이 채택되고 있다.The injector is provided as a rod-like structure and connected to one side of the engine. The injector functions to inject the fuel into the cylinder at an appropriate time through a device such as a filter and a valve. do. Most of currently used injectors are electronic control systems, in which a solenoid valve is installed and controlled so as to be opened and closed according to an electric signal transmitted from a control unit or an ECU of a vehicle.
이러한 인젝터를 차량이나 선박 엔진 등에 채용함에 있어, 인젝터의 분무각, 분사거리 등 분무특성이 예컨대 엔진 연소실의 형상 또는 엔진의 속도에 적합하지 않으면, 연료가 연소실 벽면에 충돌하여 과다하게 매연이 발생하거나 실린더의 마모량이 증가되어 엔진의 내구력이 현저하게 감소될 수도 있으며 연소실 밖으로 분사되어 연료 소모량도 증가될 뿐더러 화재의 위험성도 증가될 수 있다. 따라서, 인젝터의 분무각, 분무거리 등 분무특성 연구는 연료를 직접 실린더 내부로 주입시키는 디젤 엔진이나 최근 들어 연구가 활발한 직분사 방식의 가솔린 엔진 분야의 경우 더욱 중요성이 증대되고 있는 추세이다.In the case of employing such an injector in a vehicle or a marine engine, if the spray characteristics such as the spray angle and the spray distance of the injector do not match the shape of the engine combustion chamber or the engine speed, for example, the fuel collides with the combustion chamber wall surface, The amount of wear of the cylinder may be increased, the durability of the engine may be significantly reduced, the fuel consumption may be increased by being injected outside the combustion chamber, and the risk of fire may be increased. Therefore, the spray characteristic such as spray angle and spray distance of the injector is more important in the case of the diesel engine injecting the fuel directly into the cylinder or the gasoline engine of the direct injection type which has been studied recently.
인젝터의 분무특성을 연구하는 방식으로는 인젝터가 채용되는 엔진 연소실 등 실제 모델에서 분무를 시각적으로 구현하는 분무 가시화 실험 등을 통하여 처리된 분무 이미지로부터 분무의 거시적인 거동을 분석하여 측정하는 것이 일반적이다. 즉, 분무 가시화 실험을 통해 촬영한 원본 이미지로부터 소정의 기준값(또는, 역치값)을 기준으로 분무 분포영역인 분무 이미지만을 획득하여 처리할 수 있다. 역치값은 분무 분포영역과 그 주변영역인 배경 간 밝기 차이를 이용하여 설정되며, 역치값에 따라 분무 이미지의 경계가 달라져 동일한 분무 가시화 실험 결과라도 분무 이미지 처리결과의 차이가 발생한다. In order to investigate the spray characteristics of the injector, it is common to measure and analyze the macroscopic behavior of the spray from the spray image processed through the spray visualization experiment that visualizes the spray in an actual model such as the engine combustion chamber where the injector is adopted . That is, it is possible to acquire and process only the spray image, which is the spray distribution area, based on a predetermined reference value (or threshold value) from the original image captured through the spray visualization experiment. The threshold value is set by using the difference in brightness between the spray distribution area and the surrounding background area, and the boundary of the spray image is changed according to the threshold value, resulting in a difference in the spray image processing result even in the same spray visualization experiment result.
지기 때문에 분무 이미지 처리 결과의 객관성, 정확성이 크게 영향을 받는다. 따라서, 역치값 설정을 위한 코드(code)작업 과정은 분무 이미지 처리과정에서 핵심적이면서 매우 중요한 과정 중 하나이다.The objectivity and accuracy of the spray image processing result are greatly influenced. Therefore, the code work process for setting the threshold value is one of the core and important processes in the spray image processing.
그러나, 분무 분포영역과 미분포영역 사이의 소량 분포영역인 경계영역 때문에 분무 분포영역과 배경 간 밝기 차이가 이진법적으로 명확히 나누어지지 않아 역치값을 찾는데 많은 시간이 소요된다. 특히, 분무 시작부분과 분무 끝부분 간 분무량의 차이, 분무 간 간섭 현상 등으로 인해 분무 시작부분의 배경의 밝기와 분무 끝부분의 분무 분포영역의 밝기가 비슷하여 최적의 역치값을 정하는 것이 상당히 곤란하여 객관적이고 정확한 분무 이미지 데이터를 얻기 어려운 문제점이 있다. 또한, 각각의 위치마다 역치값을 찾아 설정하는 것 또한 시간상으로 등 현실적으로 어려운 문제점이 있다. However, because of the boundary region, which is a small amount distribution region between the spray distribution region and the non-distribution region, the difference in brightness between the spray distribution region and the background is not clearly divided into binary laws, so that it takes much time to find the threshold value. Particularly, it is difficult to determine the optimum threshold value because the brightness of the background of the spray start portion and the spray distribution region of the spray end portion are similar due to the difference in spray amount between the spray start portion and the spray end portion and the inter- So that it is difficult to obtain objective and accurate spray image data. In addition, it is also difficult to locate and set a threshold value for each position in real time.
관련 선행기술로는 공개특허공보 제10-2004-0076995호 (발명의 명칭 : 연료분무분포 측정방법, 공개일자 2004년 09월 04일)가 있다.A related prior art is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-2004-0076995 (entitled Fuel Spray Distribution Measurement Method, published on Sep. 04, 2004).
본 발명의 목적은, 최적의 역치값에 의해 정확하고 객관적으로 분무 이미지를 처리할 수 있으며 그 최적의 역치값 설정이 신속하고 용이하게 이루어질 수 있도록 하는 분무이미지 처리시스템 및 그 방법에 있다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a spray image processing system and method capable of accurately and objectively processing a spray image with an optimum threshold value and capable of setting the optimal threshold value quickly and easily.
상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 분무이미지 처리시스템은, 분무 가시화를 촬영한 그레이 스케일(gray scale)의 원본 이미지의 밝기를 분무방향을 따라 보정하여 분무 시작부분보다 분무 끝 부분의 그레이 스케일을 상대적으로 더 밝게 하는 그레이 스케일 보정부와; 상기 그레이 스케일 보정부에 의해 보정된 이미지로부터 설정된 역치값을 기준으로 분무 이미지 영역을 그 배경 영역과 경계지어 분무 이미지 데이터를 획득하는 분무 이미지 데이터 획득부를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a spray image processing system for correcting brightness of an original image of a gray scale obtained by capturing a spray visualization along a spray direction, A gray scale correcting part for relatively brightening the gray scale of the part; And a spray image data obtaining unit that obtains the spray image data by bordering the spray image area with the background area based on the threshold value set from the image corrected by the gray scale correcting unit.
상기 그레이 스케일 보정부는 분무방향을 따라 일정 간격별로 밝기 보정을 하는 것을 특징으로 한다.And the gray scale correction unit performs brightness correction at regular intervals along the spraying direction.
상기 그레이 스케일 보정부는 분무방향을 따라 등차적으로 밝기 보정을 하는 것을 특징으로 한다.And the gray scale correction unit performs brightness correction uniformly along the spraying direction.
상기 등차적 밝기 보정을 위한 가중치는, 원본 이미지에서 분무 이미지에 포함되어야 하는 포인트와 배경에 포함되어야 하는 포인트를 지정하여 이 지정된 포인트를 기준으로, 시행착오방법으로 가중치를 변경하여 적용한 다수의 보정 이미지를 비교 분석하여 설정하는 것을 특징으로 한다.The weight for correcting the uniform brightness is determined by designating a point to be included in the spray image and a point to be included in the background in the original image, Are compared and set.
상기 분무 가시화 촬영시 인젝터 노즐을 중심으로 방사형으로 분무되며, 상기 그레이 스케일 보정부는 상기 인젝터 노즐을 중심으로 각 픽셀의 위치와 밝기값을 카르테 좌표계에서 극 좌표계로 변환하여 밝기 보정하고, 다시 카르테 좌표계로 변환하는 좌표계 변환 알고리즘을 포함하는 것을 특징으로 한다.The grayscale correction unit converts the positions and brightness values of each pixel around the injector nozzle into a polar coordinate system from a cartesian coordinate system to perform brightness correction, and then converts the positions and brightness values of the pixels into a Cartesian coordinate system And a coordinate system transformation algorithm for transforming the coordinate system.
상기 최종 분무 이미지 저장부는 상기 분무 이미지 영역은 화이트 픽셀(1, white pixel)로, 상기 배경 영역은 블랙 픽셀(0, black pixel)로 저장하는 것을 특징으로 한다.In the final spray image storage unit, the spray image area is stored as a white pixel (1), and the background area is stored as a black pixel (0, black pixel).
또한, 분무 가시화를 RGB 모드로 촬영하는 촬영부 및, 상기 RGB 모드 촬영 이미지를 상기 그레이 스케일 이미지로 변환하는 그레이 스케일 모드 변환부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.The apparatus further includes a photographing unit for photographing the spray visualization in the RGB mode, and a gray scale mode converting unit for converting the RGB mode photographing image into the gray scale image.
또한, 상기 그레이 스케일 모드로 분무 이미지를 변환하기 전에 인젝터 노즐 팁의 반사광 및 상기 분무와 무관한 부분을 제거하는 필터링부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.The apparatus may further include a filtering unit that removes the reflected light of the injector nozzle tip and the irrelevant portion of the spray before the spray image is converted into the gray scale mode.
또한, 상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 분무이미지 처리방법은 RGB 모드로 촬영된 분무 가시화 이미지를 그레이 스케일 이미지로 변환하는 이미지 모드 변환단계와; 상기 그레이 스케일의 원본 이미지의 밝기를 분무방향을 따라 보정하여 분무 시작부분보다 분무 끝 부분의 밝기를 상대적으로 더 밝게 하는 그레이 스케일 보정단계와; 상기 보정된 이미지로부터 설정된 역치값을 기준으로 분무 이미지 영역을 그 배경 영역과 경계지어 분무 이미지 데이터를 획득하는 분무 이미지 데이터 획득단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. According to another aspect of the present invention, there is provided a method of processing a spray image, the method comprising the steps of: converting an atomized visible image captured in an RGB mode into a gray scale image; A gray scale correcting step of correcting the brightness of the original image of the gray scale along the spraying direction to make the brightness of the spraying part relatively brighter than the spraying start part; And a spray image data acquisition step of acquiring spray image data by bordering the spray image area with the background area based on the threshold value set from the corrected image.
상기 밝기 보정을 위한 가중치 설정은 시행착오방법에 의해 설정되며; 상기 가중치 설정방법은 상기 그레이 스케일 이미지에서 분무 이미지를 처리할 처리영역을 설정하는 과정과, 상기 처리영역 내에서 분무 이미지에 포함되어야 하는 포인트와 배경에 포함되어야 하는 포인트를 지정하는 과정과, 상기 지정된 포인트를 기준으로, 시행착오방법으로 가중치를 변경하여 적용한 다수의 보정 이미지를 비교 분석하여 최적의 가중치를 설정하는 것을 특징으로 한다.The weight setting for the brightness correction is set by trial and error method; The weight setting method comprising the steps of: setting a processing area for processing a spray image in the gray-scale image; designating a point to be included in the spray image and a background in the processing area; And a weighted value is changed by a trial and error method on the basis of a plurality of corrected images, and an optimal weight value is set by comparing and analyzing a plurality of corrected images.
본 발명은, 그레이 스케일의 원본 이미지를 분무방향에 따라 밝기 보정한 후, 보정된 이미지에 분무방향을 따라 일률적으로 역치값을 적용하여 보다 신고하고 용이하게 최종 분무 이미지를 처리할 수 있으며, 보다 더 객관적이고 정확한 분무 이미지 처리결과를 얻을 수 있어, 실제 인젝터 분무 특성을 통한 연료의 분사량, 분사시기 등 엔진의 성능 연구를 보다 용이하고 효율적으로 수행할 수 있도록 한 효과를 창출할 수 있다.The present invention can apply a threshold value uniformly along the spray direction to the corrected image after brightness correction of the original image of gray scale in accordance with the spraying direction and report the final sprayed image easily and to process more It is possible to obtain an objective and accurate spray image processing result, and it is possible to more effectively and efficiently perform the performance study of the engine such as fuel injection amount and injection timing through the actual injector spray characteristic.
또한, 본 발명은, 그레이 스케일 밝기 보정시 등차적으로 적용하는 가중치를 시행착오방법에 의해 용이하게 설정할 수 있으며, 그 설정 기준을 객관적으로 신뢰할 수 있다는 장점이 있다.In addition, the present invention is advantageous in that it is possible to easily set a weight to be applied uniformly at the time of gray scale brightness correction by a trial and error method, and to reliably set the setting criterion objectively.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 분무이미지 처리시스템 구성을 설명하기 위한 블록도이다.
도 2는 도 1의 시스템에 따른 분무이미지 처리과정을 설명하기 위한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 그레이 스케일 보정 과정을 도시한 이미지이다.
도 4는 도 3의 (a)에 도시된 그레이 스케일의 원본 이미지에서, 방사형의 어느 한 날개부분의 분무 패턴을 밝기 차이에 따라 모식한 도면이다.
도 5는 본 발명의 도 3의 (c)와 비교 결과로서, 본 발명에 따른 그레이 스케일 보정없이 이미지 처리한 결과이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 그레이 스케일 보정 과정의 이미지를 순서대로 도시한 도면이다.
도 7 내지 도9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 그레이 스케일 보정을 위한 가중치를 설정하는 과정을 도시한 도면으로서,
도 7은 그레이 스케일의 원본 이미지에 이미지 처리 영역을 표시한 도면이고,
도 8은 그레이 스케일의 원본 이미지에 필수 포인트와 제거 포인트를 표시한 도면이고,
도 9는 시행착오에 의해 가중치가 변경 적용된 이미지 처리 결과 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 분무 이미지 처리결과와 본 발명의 적용이 없는 비교결과의 분무거리 측정 그래프이다.
도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따른 분무 이미지 처리결과와 본 발명의 적용이 없는 비교결과의 분무각 측정 그래프이다.1 is a block diagram illustrating a configuration of a spray image processing system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram for explaining a spray image processing process according to the system of FIG. 1;
3 is an image illustrating a gray scale correction process according to an embodiment of the present invention.
Fig. 4 is a diagram showing a spray pattern of a radial wing portion according to a brightness difference in an original image of gray scale shown in Fig. 3 (a). Fig.
Fig. 5 is a result of image processing without gray scale correction according to the present invention, as a result of comparison with Fig. 3 (c) of the present invention.
FIG. 6 is a sequence diagram illustrating an image of a gray scale correction process according to an exemplary embodiment of the present invention. Referring to FIG.
7 to 9 illustrate a process of setting weights for gray scale correction according to an embodiment of the present invention,
FIG. 7 is a diagram showing an image processing region in a gray scale original image,
8 is a view showing essential points and elimination points in the original image of gray scale,
FIG. 9 is a diagram of an image processing result in which the weight is changed by trial and error.
FIG. 10 is a graph of a spray distance measurement result of a spray image processing result according to an embodiment of the present invention and a comparison result without application of the present invention.
FIG. 11 is a graph of spray angle measurement results of a spray image processing result according to an embodiment of the present invention and a comparison result without application of the present invention. FIG.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
In order to fully understand the present invention, operational advantages of the present invention, and objects achieved by the practice of the present invention, reference should be made to the accompanying drawings and the accompanying drawings which illustrate preferred embodiments of the present invention.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다 다만 본 발명을 설명함에 있어서 이미 공지된 기능, 혹은 구성에 대한 설명은 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. It will be omitted.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 분무이미지 처리시스템 구성을 설명하기 위한 블록도이다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 분무이지 처리시스템은 컴퓨터를 이용하여 분무 가시화 이미지를 처리하는 시스템에 관한 것으로서, 분무 가시화를 촬영한 그레이 스케일(gray scale)의 원본 이미지의 밝기를 분무방향을 따라 보정하여 분무 시작부분보다 분무 끝 부분의 그레이 스케일을 상대적으로 더 밝게 하는 그레이 스케일 보정부(140)와, 상기 그레이 스케일 보정부(130)에 의해 보정된 이미지로부터 기 설정된 역치값을 기준으로 분무 이미지 영역을 그 배경 영역과 경계지어 보정된 최종 분무 이미지 데이터를 저장하는 최종 분무 이미지 저장부(150)를 포함한다.1 is a block diagram illustrating a configuration of a spray image processing system according to an embodiment of the present invention. A spray image processing system according to an embodiment of the present invention is a system for processing a spray visualized image using a computer. The system processes a brightness of an original image of a gray scale, which is obtained by photographing a spray visualization, A gray
상기 분무 가시화를 촬영하는 촬영부는 인젝터 노즐(20)로부터 연소실(10)로 분무되는 연료의 분무 가시화 등을 RGB 모드로 촬영하기 위해 촬영수단 등을 포함하며, 이때 사용되는 촬영수단으로는 RGB 모드로 촬영하는 수단으로서, 고속카메라(100)가 사용될 수 있으며, 이밖에 분해능이 우수한 카메라 등이 사용될 수 있다. 상기 촬영수단은 촬영하고자 하는 인젝터 노즐(20)로부터 분무되는 분무 분포 패턴에 따라 연소실(10) 등에 적어도 하나 설치될 수 있다. 디젤, 가솔린 엔진의 연소 성능 및 특성을 분석하기 위한 목적으로 인젝터 노즐(20)의 분무 특성을 평가 및 분석하는 경우, 주로 인젝터 노즐(20)은 인젝터 노즐(20)을 중심으로 인젝터 노즐(20)로부터 방사형으로 분무되는 분무 패턴을 갖도록 설계된다. 즉, 인젝터 노즐(20)의 팁(22, tip)에는 그 둘레방향을 따라 복수의 분무 홀이 형성될 수 있다. 상기한 인젝터 노즐(20)에 의한 분무 가시화 촬영시 복수의 분무 홀로부터 동시에 분무되는 방사형 분무 분포 패턴의 정면을 촬영토록 상기 촬영수단이 설치될 수 있다.The photographing unit for photographing the spray visualization includes photographing means and the like for photographing the spraying visualization of the fuel sprayed from the
아울러, 본 발명은 보다 정확하고 객관적으로 분무 이미지를 처리하기 위해 상기 촬영부에 의해 RGB 모드로 촬영된 이미지를 상기 그레이 스케일 이미지로 변환하기 전에 인젝터 노즐 팁(22)의 반사광 및 인젝터 노즐(20)에 의한 분무와 무관한 부분을 제거하는 필터링부(120)와, 상기 필터링부(120)에 의해 이미지 처리된 RGB 모드 이미지 데이터를 저장하는 RGB 모드 촬영 이미지 저장부(125)를 더 포함할 수 있다.In addition, the present invention is characterized in that the reflected light of the
그리고, 본 발명은 그레이 스케일 보정부(140)에서 그레이 스케일을 보정하기 전에 상기 RGB 모드 촬영 이미지를 상기 그레이 스케일 이미지로 변환하는 그레이 스케일 모드 변환부(130)를 더 포함한다. 본 발명과 같이 분무 이미지 영역과 배경 영역으로 경계를 나누는 경우, 밝기 보정 및 역치값 설정시 RGB모드의 R(red), G(green), B(blue) 3가지 색상 및 그 조합 색상마다 그 제어 인자를 도출하는 것보다는 그레이 스케일 모드의 B(black), W(white) 2가지 색상 및 그 조합 색상만으로 제어 인자를 도출하는 것이 분무 이미지 처리과정에 있어서 보다 단순하고 명확하다.The present invention further includes a gray scale
도 2는 도 1의 시스템에 따른 분무이미지 처리과정을 설명하기 위한 블록도이다. 상기한 시스템에 의한 분무 이미지 처리 과정을 설명하면, 먼저 촬영부에 의해 분무 가시화를 RGB 모드로 촬영하고 이 RGB 모드 촬영 이미지를 필터링부에 의해 필터링하여(S10) RGB 모드 촬영 이미지 저장부에 의해 RGB 모드 이미지로 데이터 저장하며(S20), 저장한 RGB 모드 이미지를 그레이 스케일 변환부에 의해 그레이 스케일 이미지로 변환하고(S30)하고, 그레이 스케일의 원본 이미지를 그레이 스케일 보정부에 의해 밝기 보정한 후 역치값을 기준으로 분무 이미지 영역(I)을 그 배경 영역(B)과 경계지어 최종 분무 이미지 저장부에 의해 데이터 저장함으로써 최종 분무 이미지를 획득할 수 있다(S40).FIG. 2 is a block diagram for explaining a spray image processing process according to the system of FIG. 1; First, the spraying visualization is photographed by the photographing unit in the RGB mode, and the RGB mode photographing image is filtered by the filtering unit (S10), and RGB Mode image (S20). The stored RGB mode image is converted into a grayscale image by the grayscale conversion unit (S30). The original image of gray scale is subjected to brightness correction by the gray scale correction unit, The final sprayed image can be obtained by storing the sprayed image area I with the background area B and the final sprayed image storage part by using the value as a reference (S40).
도 2의 'S10' 단계를 참고하여 촬영 및 필터링 후 RGB 모드 이미지가 데이터에 저장되는 과정을 좀 더 자세히 살펴보면, 다음과 같다. 촬영부에 의해 인젝터 노즐로부터 연소실로 분무되는 연료의 분무 가시화를 촬영하여 도 2의 'S10'의 '(a)'와 같은 이미지를 얻을 수 있다. 그리고, 상기한 분무 가시화 촬영과 동일한 조건 하에서 촬영부에 의해 분무 휴지 상태를 촬영하여 도 2의 'S10'의 '(b)'와 같은 이미지를 얻을 수 있다. 도 2의 'S10'의 '(b)'에서는 인젝터 노즐 팁의 반사광 및 분무와 상관없는 이미지가 촬영된 것으로, 필터링부에서는 도 2의 'S10'의 '(a)' 이미지 데이터에서 도 2의 'S10'의 '(b)' 이미지 데이터를 제거하는 알고리즘에 의해 이미지를 필터링할 수 있다.The process of storing the RGB mode image in the data after photographing and filtering with reference to the step S10 of FIG. 2 will be described in more detail as follows. The spraying visualization of the fuel sprayed from the injector nozzle to the combustion chamber by the photographing section can be photographed to obtain an image as shown in '(a)' of FIG. 2 'S10'. Then, the spraying state is photographed by the photographing unit under the same condition as the spraying visualization photographing to obtain the image of '(b)' of 'S10' in FIG. 2 (a) 'in FIG. 2, the image of the injector nozzle tip is taken as an image irrespective of the reflected light and the spray of the injector nozzle tip. The image can be filtered by an algorithm that removes the image data '(b)' of 'S10'.
그레이 스케일 변환부에 의한 이미지 모드 변환 단계는 이미지 변환 기법 등에서 일반적으로 사용되는 알고리즘에 의해 이루어질 수 있으며, 이때 분무 분포 부분은 화이트(white)로, 분무가 분포되지 않은 배경은 블랙(Black)으로 변환된다.The image mode conversion step by the gray scale conversion unit may be performed by an algorithm commonly used in an image conversion method or the like. In this case, the spray distribution part is converted into white, and the background in which the spray is not distributed is converted into black do.
그레이 스케일 보정부에 의한 보정 단계에 대해 보다 자세히 설명하면, 다음과 같다.The correction step by the gray scale correction unit will be described in more detail as follows.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 그레이 스케일 보정 과정을 도시한 이미지로서, 도 3의 (a)와 같은 그레이 스케일 변환부에 의해 저장된 그레이 스케일의 원본 이미지를 그레이 스케일 보정부에 의하여 이미지 처리하면, 도 3의 (b)와 같이 밝기 보정된 이미지를 얻을 수 있으며, 도 3의 (b)의 보정 이미지를 이용하여 역치값을 기준으로 분무 이미지 영역(I)과 그 배경 영역(B)을 나누어 저장하면 도 3의 (c)와 같이 최종 분무 이미지를 얻을 수 있다. 도 3의 (a)에 도시된 그레이 스케일의 원본 이미지를 살펴보면, 인젝터 노즐 중심은 분무 시작부분으로서 분무 분포 밀도가 높고, 특히 방사형 분무 패턴에서는 인젝터 노즐 중심 쪽에서 복수의 분무 홀에 동시에 분무되는 분무 분포들이 서로 간섭되어 분무 분포 밀도가 특히 높다. 따라서, 분무방향(방사형 분무 패턴에서는 인젝터 노즐을 중심으로 반경방향이 된다)을 따라, 배경 영역과 경계되는 같은 분무 분포 영역임에도 불구하고 분무 시작부분에 비해 상대적으로 분무 끝 부분의 밝기가 상대적으로 어둡다. 따라서, 도 4는 도 3의 (a)에 도시된 그레이 스케일의 원본 이미지에서, 방사형의 어느 한 날개부분의 분무 패턴을 밝기 차이에 따라 모식한 도면으로서, 그레이 스케일의 원본 이미지에서의 분무 이미지(I)는 분무 분포가 확실한 영역(Ia, 이하 '플럼영역'이라 함)과 함께 이 플럼영역(Ia)의 인젝터 노즐(22) 측 주변에는 분무 분포 영역은 아니지만 밝기가 높은 영역(Ib)이 형성되고, 이 플럼영역(Ia)의 분무 끝 부분에는 분무 분포 영역이지만 배경과의 밝기 차이가 낮아 배경 영역과 명확히 구분되기 어려운 영영(Ic)이 형성된다. 이러한 이미지 처리 상태에서 바로 인젝터 노즐 측 분무 분포 영역의 밝기를 기준으로 역치값을 설정하여 분무 이미지를 얻게 되면, 도 5의 (a)와 같이 분무 이미지(I)는 분무 끝 부분의 이미지가 배경 영역(B)으로 처리되어 제거되는 문제점이 생긴다. 반대로, 분무 끝 부분 측 분무 분포 영역의 밝기를 기준으로 역치값을 설정하여 분무 이미지를 얻게 되면, 도 5의 (b)와 같이 분무 이미지(I)는 분무 끝 부분의 이미지를 얻을 수 있지만 인젝터 노즐 측 배경 영역(B)까지 분무 이미지에 포함된다. 반면, 도 3의 (b)와 같이 그레이 스케일 보정부에 의해 분무 분포 영역별로 밝기 보정을 하면 도 3의 (c)와 같이 객관적이고 정확한 분무 이미지 데이터를 얻을 수 있게 된다.FIG. 3 is an image illustrating a gray scale correction process according to an exemplary embodiment of the present invention. Referring to FIG. 3, an original image of a gray scale stored by a gray scale conversion unit as shown in FIG. 3 (b), and the spray image region I and the background region B thereof are detected on the basis of the threshold value using the correction image of FIG. 3 (b) 3 (c), a final spray image can be obtained. 3 (a), the center of the injector nozzle has a high spray distribution density as a spray start portion, and in particular, in a radial spray pattern, a spray distribution in which a plurality of spray holes are simultaneously sprayed from the center of the injector nozzle So that the spray distribution density is particularly high. Therefore, the brightness of the spray tip is relatively dark compared to the spray start position, despite the spray distribution area bounding the background area along the spray direction (radial around the injector nozzle in the radial spray pattern) . Therefore, FIG. 4 is a schematic diagram of the spray pattern of a radial wing portion in the original image of gray scale shown in FIG. 3 (a) according to the brightness difference, and the spray image I is formed not in the spray distribution area but in the high brightness region Ib on the periphery of the
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 그레이 스케일 보정 과정을 설명하기 위한 도면이다. 그레이 스케일을 보정하는 방법은 그레이 스케일의 변환부에 의해 변환된 그레이 스케일의 원본 이미지의 밝기(이하, '기준 밝기'라 함)를 기준으로, 분무방향(또는 인젝터 노즐을 중심으로 한 반경방향)을 따라 인젝터 노즐 측인 분무 시작부분의 밝기가 분무 끝 부분의 명도 단계보다 상대적으로 어두운 밝기가 되도록 보정한다. 이때, 분무방향에 따른 그레이 스케일의 밝기 보정은 분무방향(또는 인젝터 노즐을 중심으로 한 반경방향)을 따라 일정 간격씩 단계적으로 이루어질 수 있다. 상기한 밝기 보정을 위한 일정 간격은 각 구간마다 동일 간격으로 나눌 수도 있고, 구간마다 등차적으로 간격을 적용할 수 있으며, 이밖에도 시행착오방법으로 최적의 값을 설정할 수 있다. 밝기를 보정하는 기준은 밝기 보정을 위한 가중치를 설정하고, 이 가중치를 각 구간마다 등차적으로 적용할 수 있다. 예컨대, 분무방향을 따라 분무 시작부분을 '0', 분무 끝부분을 '1'로 놓고, 분무 시작부분과 분무 끝 부분 사이를 등 간격으로 다섯 구간으로 나누고, 상대적으로 거리비율이 '0.5'인 세번째 구간의 그레이 스케일의 밝기를 '1'로 설정하고, 가중치를 0.25로 설정하여 등차적으로 밝기 보정을 하면, 다음의 [표 1]과 같이 보정이 이루어진다.6 is a diagram for explaining a gray scale correction process according to an embodiment of the present invention. The method of correcting the gray scale is to adjust the direction of spraying (or the radial direction around the injector nozzle) based on the brightness of the original image of the gray scale converted by the gray scale conversion unit (hereinafter referred to as reference brightness) The brightness of the spray start portion, which is the side of the injector nozzle, is corrected to be relatively darker than the brightness level of the spray end portion. At this time, the brightness correction of the gray scale according to the spraying direction may be performed step by step along the spraying direction (or the radial direction around the injector nozzle). The predetermined interval for brightness correction may be divided at equal intervals for each interval, may be uniformly spaced for each interval, and an optimum value may be set by trial and error method. As a criterion for correcting the brightness, a weight for brightness correction may be set, and the weight may be applied uniformly for each section. For example, when the spray start portion is set to '0' and the spray end portion is set to '1' along the spray direction, and the spray start portion and the spray end portion are divided into five intervals at equal intervals, When the brightness of the gray scale of the third section is set to '1' and the brightness is uniformly adjusted by setting the weight to 0.25, the correction is performed as shown in [Table 1] below.
그레이 스케일Original image
Gray scale
1
One
1
One
1
One
1
One
1
One
그레이 스케일Weighted
Gray scale
0.5
0.5
0.75
0.75
1
One
1.25
1.25
1.5
1.5
위와 같은 보정 과정을 보다 구체적으로 설명하면, 먼저 도 6의 (a)와 같이 이미지 처리 범위를 제한하기 위해 분무방향(또는 인젝터 노즐을 중심으로 한 반경방향)을 따라 인젝터 노즐 중심으로부터 최대 분무거리를 설정한다. 최대 분무거리는 이미지 처리 영역의 최외각이 촬영수단의 촬영영역인 창의 크기와 일치되게 할 수 있다. 다음, 도 6의 (b)와 같이 각 픽셀(pixel)마다 각 픽셀(pixel)의 카르테 좌표계에 따른 위치(x,y)와 밝기값(value) 데이터를 저장한다. 예컨대, [x1,y1,value1; x2,y2,value2; ....]와 같이 데이터 저장할 수 있다. 이때, 본 발명의 일 실시 예와 같이 분무 분포 패턴이 방사형인 경우, 인젝터 노즐을 중심으로 각 픽셀의 위치와 밝기값을 좌표계 변환 알고리즘에 의해 카르테 좌표계에서 극 좌표계로 변환하는 것이 보다 바람직하다. 예컨대, 카르테 좌표계 [xi,yi,valuei] -> 극좌표계[ri,θi,valuei]로 변환한다. 그리고, 변환된 극좌표계를 기준으로 각 픽셀의 위치마다 각각 설정된 가중치를 적용하여 각 픽셀의 밝기값을 보정하고, 밝기값이 보정된 극좌표계의 데이터를 다시 카르테 좌표계로 변환하면, 그레이 스케일의 원본 이미지로부터 밝기값 가중치가 적용된 보정된 이미지 및 그 데이터를 얻을 수 있다.6 (a), the maximum spray distance from the center of the injector nozzle along the spray direction (or the radial direction about the injector nozzle) is defined as Setting. The maximum spraying distance may be such that the outermost angle of the image processing area coincides with the size of the window which is the photographing area of the photographing means. Next, as shown in FIG. 6B, the position (x, y) and brightness value data corresponding to the Cartesian coordinate system of each pixel are stored for each pixel. For example, [x1, y1, value1; x2, y2, value2; ....]. In this case, when the spray distribution pattern is radial, it is preferable to convert the positions and brightness values of each pixel around the injector nozzle into a polar coordinate system from a Cartesian coordinate system by a coordinate system conversion algorithm. For example, carte coordinate system [x i, y i, value i] - converts into> polar coordinate system [r i, θ i, value i]. Then, the brightness values of the respective pixels are corrected by applying the weights respectively set for the positions of the respective pixels based on the converted polar coordinate system, and when the data of the polar coordinate system whose brightness values are corrected are converted back to the cartesian coordinate system, A corrected image to which a brightness value weight is applied from the image and its data can be obtained.
도 7 내지 도 9는 상기한 등차적으로 밝기 보정을 위한 밝기값 가중치를 설정하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.FIGS. 7 to 9 are diagrams for explaining a process of setting the brightness value weight for the brightness correction in the above-described manner.
상기한 등차적 밝기 보정을 위한 가중치 설정은 시행착오방법에 의해 설정한다. 먼저, 도 7과 같이 인젝터 노즐을 중심으로 최대 분무거리에 대응토록 상기 그레이 스케일의 원본 이미지에서 분무 이미지를 처리할 처리영역(X)을 설정한다. 다음, 도 8와 같이 설정된 처리영역 내에서 이론이나 경험칙 등에 의해 최종 분무 이미지에 반드시 포함되어야 하는 포인트(P1, 이하 '필수 포인트'라 함)와 최종 분무 이미지에 반드시 포함되지 않아야 할 포인트, 즉 배경 영역의 포인트(P2, 이하 '제거 포인트'라 함)를 지정한다. 이러한 포인트(P1,P2)들은 복수 지정될 수 있으며, 각 포인트의 픽셀 위치를 데이터 저장한다. 다음, 도 6을 참조하여 상술한 바와 같이 밝기 보정 가중치 및 밝기 보정 간격을 바꾸어가면서 다수의 보정된 이미지 및 그 데이터를 산출하며, 이 다수의 보정된 이미지 및 그 데이터를 상기한 필수, 제거 포인트(P1,P2)들을 기준으로 비교, 분석함으로써 조건을 충족하는 최적값을 찾는다. 예컨대, 도 9의 (a)는 보정된 분무 이미지(I)에서 상기한 필수 포인트(P1)가 많이 빠진 상태로서 오류로 제외하고, 도 9의 (c)는 보정된 분무 이미지(I)에 상기한 제거 포인트(P2)까지 포함되어 또한 오류로 제외한다. 도 9의 (b)는 보정된 분무 이미지(I)에 필수 포인트(P1)만 포함되고 제거 포인트(P2)는 모두 제외된 이미지로서 적합 판정하며, 도 9의 (b)에 적용된 최적의 가중치 및 간격을 그레이 스케일 보정부에 기준값으로 설정한다.The weight setting for the above-mentioned regular brightness correction is set by trial and error method. First, as shown in FIG. 7, a processing area X for processing the spray image in the original image of the gray scale is set so as to correspond to the maximum spray distance around the injector nozzle. Next, a point (P1) (hereinafter, referred to as a "required point") which must be included in the final spray image in the processing region set as shown in FIG. 8 by a theory or an empirical rule, (P2) (hereinafter referred to as a "removal point"). A plurality of such points (P1, P2) can be designated, and the pixel positions of the respective points are stored as data. Next, as described above with reference to FIG. 6, a plurality of corrected images and their data are calculated while changing brightness correction weights and brightness correction intervals, and the plurality of corrected images and their data are converted into the necessary, P1, P2), and finds the optimum value satisfying the condition. For example, FIG. 9A is a state in which the essential points P1 are missing from the corrected spray image I, and is excluded as an error. FIG. 9C shows the corrected spray image I, One removal point (P2) is also included and excluded as an error. 9 (b) shows that the corrected spray image I includes only the essential point P1 and the removal point P2 is determined as an all-eliminated image, and the optimum weight applied to FIG. 9 (b) The interval is set as a reference value to the gray scale correcting unit.
위와 같이 그레이 스케일 보정부에 의해 보정된 이미지는 분무방향을 따라 공통적으로 적용될 수 있는 역치값을 기준으로 상기 분무 이미지 영역은 화이트 픽셀(1, white pixel)로, 상기 배경 영역은 블랙 픽셀(0, black pixel)로 나누어 수치 데이터 및 그래픽 데이터 등으로 최종 분무 이미지 저장부에 저장된다. In the image corrected by the gray scale correction unit as described above, the spray image area is defined as a white pixel (1, white pixel) and the background area is defined as a black pixel (0, black pixel) and stored in the final spray image storage unit as numerical data and graphic data.
도 10, 11, 12는 각각 인젝터 노즐로부터의 분무 시작 후 시간(Time after start of engerzing)에 따른 분무거리(Penetration), 분무면적(Area), 그리고 분무각(Angle) 그래프이며, case1은 그레이 스케일 보정없이 인젝터 노즐 측 밝기를 기준으로 역치값으로 설정하여 처리한 분무 이미지 결과인 도 5의 (a)이고, case 2는 그레이 스케일 보정없이 분무 끝 부분의 밝기를 기준으로 역치값으로 설정하여 처리한 분무 이미지 결과인 도 5의 (b)이며, case 3은 본 발명의 일 실시 예인 도 3의 (c)의 처리 결과이다. 먼저 도 10에 도시된 분무거리는 case2와 case3이 거의 일치하는 것을 볼 수 있으며 이로부터 case3, 즉 본 발명의 경우 분무 끝 부분의 이미지 처리가 잘 이루어진 것임을 확인할 수 있다. 도 11에 도시된 분무각은 case3이 상대적으로 인젝터 노즐의 이상적인 특성에 가깝게 나타내는 것을 확인할 수 있다.
10, 11, and 12 are graphs of Penetration, Area, and Angle according to time after start of engulfing from the injector nozzle, respectively, 5 (a), which is a result of the spray image processed by setting the threshold value based on the injector nozzle side brightness without correction, and
이상, 본 발명을 바람직한 실시 예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the scope of the present invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. It should also be understood that many modifications and variations are possible without departing from the scope of the invention, as would be understood by one of ordinary skill in the art.
10: 연소실 20; 인젝터 노즐
100; 고속 카메라 120; 필터링부
125; RGB모드 촬영 이미지 저장부 130; 그레이 스케일 모드 변환부
140; 그레이 스케일 보정부 150; 최종 분무 이미지 저장부
I : 분무 이미지 영역 B : 배경영역10:
100; A high-
125; An RGB mode
140; A gray
I: spray image area B: background area
Claims (10)
상기 그레이 스케일 보정부에 의해 보정된 이미지로부터 설정된 역치값을 기준으로 분무 이미지 영역을 그 배경 영역과 경계지어 보정된 분무 이미지 데이터를 저장하는 최종 분무 이미지 저장부를 포함하며,
상기 그레이 스케일 보정부는 분무방향을 따라 등차적으로 밝기 보정을 하고,
상기 등차적 밝기 보정을 위한 가중치는, 원본 이미지에서 분무 이미지에 포함되어야 하는 포인트(이하‘필수 포인트’라 함)와 배경에 포함되어야 하는 포인트(이하‘제거 포인트’라 함)를 지정하여 이 지정된 포인트를 기준으로 시행착오방법으로 가중치를 변경하여 적용한 다수의 보정 이미지를 비교 분석하여 설정되되, 상기 필수 포인트만 포함되고 상기 제거 포인트는 모두 제거된 보정 이미지에서의 가중치가 최적의 가중치로 설정되는 것을 특징으로 하는 분무이미지 처리시스템.
A grayscale correcting unit for correcting the brightness of the original image of the grayscale in which the spray visualization is taken along the spraying direction to make the grayscale of the spraying end relatively brighter than the spraying start point;
And a final spray image storage unit for storing spray image data corrected by bordering the spray image region with the background region based on a threshold value set from the image corrected by the gray scale correction unit,
Wherein the gray scale correction unit uniformly performs brightness correction along the spray direction,
The weight for correcting the uniform brightness is determined by designating a point to be included in the spray image in the original image (hereinafter referred to as a 'required point') and a point to be included in the background (hereinafter referred to as a ' The weight of the removed image is set to the optimal weight value by comparing and analyzing the plurality of corrected images applied by changing the weights according to the trial and error method on the basis of the points Characterized by a spray image processing system.
상기 분무 가시화 촬영시 인젝터 노즐을 중심으로 방사형으로 분무되며,
상기 그레이 스케일 보정부는 상기 인젝터 노즐을 중심으로 각 픽셀의 위치와 밝기값을 카르테 좌표계에서 극 좌표계로 변환하여 밝기 보정하고, 다시 카르테 좌표계로 변환하는 좌표계 변환 알고리즘을 포함하는 것을 특징으로 하는 분무이미지 처리시스템.
The method according to claim 1,
The spraying visualization photographing is radially sprayed around the injector nozzle,
Wherein the gray scale correction unit includes a coordinate system conversion algorithm for converting the position and brightness value of each pixel around the injector nozzle from a Cartesian coordinate system to a polar coordinate system to perform brightness correction and then converting the position and brightness values into a Cartesian coordinate system. system.
상기 최종 분무 이미지 저장부는 상기 분무 이미지 영역은 화이트 픽셀(1, white pixel)로, 상기 배경 영역은 블랙 픽셀(0, black pixel)로 저장하는 것을 특징으로 하는 분무이미지 처리시스템.
The method according to claim 1,
Wherein the final spray image storage unit stores the spray image area as a white pixel and the background area as a black pixel.
상기 분무 가시화를 RGB 모드로 촬영하는 촬영부 및, 상기 RGB 모드 촬영 이미지를 상기 그레이 스케일 이미지로 변환하는 그레이 스케일 모드 변환부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 분무이미지 처리시스템.
The method according to claim 1,
Further comprising: a photographing unit photographing the spray visualization in an RGB mode; and a gray scale mode converting unit converting the RGB mode photographing image into the gray scale image.
상기 그레이 스케일 모드로 분무 이미지를 변환하기 전에 인젝터 노즐 팁의 반사광 및 상기 분무와 무관한 부분을 제거하는 필터링부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 분무이미지 처리시스템.
8. The method of claim 7,
Further comprising a filtering unit for removing the reflected light of the injector nozzle tip and the non-spray-related part before converting the spray image into the gray-scale mode.
상기 그레이 스케일의 원본 이미지의 밝기를 분무방향을 따라 보정하여 분무 시작부분보다 분무 끝 부분의 밝기를 상대적으로 더 밝게 하는 그레이 스케일 보정단계와;
상기 보정된 이미지로부터 설정된 역치값을 기준으로 분무 이미지 영역을 그 배경 영역과 경계지어 분무 이미지 데이터를 획득하는 분무 이미지 데이터 획득단계를 포함하며,
상기 밝기 보정을 위한 가중치를 설정하는 단계를 더 포함하고,
상기 가중치를 설정하는 단계는, 상기 그레이 스케일 이미지에서 분무 이미지를 처리할 처리영역을 설정하는 과정과, 상기 처리영역 내에서 분무 이미지에 포함되어야 하는 포인트(이하‘필수 포인트’라 함)와 배경에 포함되어야 하는 포인트(이하‘제거 포인트’라 함)를 지정하는 과정과, 상기 지정된 포인트를 기준으로 시행착오방법으로 가중치를 변경하여 적용한 다수의 보정 이미지를 비교 분석하여, 상기 필수 포인트만 포함되고 상기 제거 포인트는 모두 제외된 보정 이미지에서의 가중치를 최적의 가중치로 설정하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 분무이미지 처리방법.An image mode conversion step of converting the spray visible image photographed in the RGB mode into a grayscale image;
A gray scale correcting step of correcting the brightness of the original image of the gray scale along the spraying direction to make the brightness of the spraying part relatively brighter than the spraying start part;
And acquiring the spray image data by bordering the spray image area with the background area based on the threshold value set from the corrected image,
Further comprising setting a weight for the brightness correction,
The step of setting the weights includes the steps of: setting a processing region for processing the spray image in the gray-scale image; determining a point to be included in the spray image in the processing region (hereinafter, A step of designating a point to be included (hereinafter, referred to as a "removal point"); comparing and analyzing a plurality of correction images, which are applied by changing a weight by a trial and error method on the basis of the designated point, And setting the weights in the corrected images excluding all of the elimination points to an optimal weight.
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |