KR101512237B1 - Collision prevention device - Google Patents
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Abstract
방위 신호를 사용하지 않고 레이더(Rader) 영상만을 이용하여 선박 충돌 위험성을 여부를 판별할 수 있도록 한 선박의 충돌방지 장치에 관한 것으로, 선박에 설치된 레이더로부터 획득되는 영상을 이미지 형태로 추출하는 레이더 영상 추출부; 상기 레이더 영상 추출부에서 출력되는 현재 레이더 이미지와 미리 등록해 놓은 마스크와 컨벌루션을 하여 선박의 충돌 위험성 여부를 판별하고, 선박 충돌 위험성이 존재하면 충돌 경보신호를 발생하는 ARPA 연산부; 상기 ARPA 연산부에서 출력되는 충돌 경보신호에 따라 선박의 충돌 위험을 경보해주는 충돌 경보부를 포함함으로써, 방위 신호를 사용하지 않고 레이더(Rader) 영상만을 이용하여 선박 충돌 위험성을 판별할 수 있게 된다.The present invention relates to a collision avoidance apparatus for a ship capable of discriminating the risk of a collision of a ship by using only a radar image without using an azimuth signal. An extraction unit; An ARPA operation unit for determining whether the ship is collided with a current radar image outputted from the radar image extracting unit and a mask registered in advance and generating a collision alarm signal when there is a ship collision risk; The risk of collision with the ship can be discriminated by using only the radar image without using the azimuth signal by including the collision warning unit for alarming the risk of collision of the ship in accordance with the collision alarm signal outputted from the ARPA operation unit.
Description
본 발명은 선박의 충돌방지에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 방위 신호를 사용하지 않고 레이더(Rader) 영상만을 이용하여 선박 충돌 위험성 여부를 판별할 수 있도록 한 선박의 충돌방지장치에 관한 것이다.
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a ship collision avoidance apparatus, and more particularly, to a ship collision avoidance apparatus capable of discriminating a ship collision risk by using only a radar image without using an azimuth signal.
선박이 운항할 경우, 충돌사고에 대비하여 항해사는 견시 업무를 수행하며, 레이더와 전자해도 장비를 통해 지원을 받고 있다. 그러나 충돌상황을 초기에 식별하고 회피기동을 수행하기까지 수동으로 많은 항해 장비를 일일이 확인하고, 위험상황 시 신속하게 대응하는 데 많은 시간이 소요된다.When the vessel is operating, the navigator is in charge of observing the situation in case of a collision, and it is supported by radar and electronic chart equipment. However, it takes a lot of time to manually identify a lot of navigation equipment manually and to react quickly in case of a dangerous situation until the collision situation is identified early and the avoidance maneuver is performed.
한편, 해양사고의 30%가 선박충돌사고이며, 이중 인적 오류가 80% 이상을 차지하고 있는 상황에서, 충돌사고를 사전에 예방하기 위해 선박 주위의 수십 척의 선박과의 충돌상황을 효과적으로 단시간에 식별할 수 있도록 지원해주는 시스템이 필요하다.On the other hand, in a situation where 30% of marine casualties are ship collision accidents and double personal errors account for more than 80%, in order to prevent a collision accident, it is necessary to effectively identify the collision situation with dozens of vessels around the ship in a short time You need a system that can support you.
선박 충돌을 식별하기 위한 방법으로서, ARPA(Auto Radar Plotting Aids) 레이더 등에서 충돌 여유거리(DCPA)를 이용하여, 수동으로 설정한 특정의 두 선박 간의 충돌위험을 알람으로 제공받는 기능도 있다.As a method for identifying a ship collision, there is a function of receiving a risk of collision between two specific manually set vessels by using an impact margin distance (DCPA) in an ARPA (Auto Radar Plotting Aids) radar or the like as an alarm.
대형 선박의 경우 선박의 움직임(선회성능)이 자동차나 소형선박과 같이 원활하지 못하다. 많은 짐을 적재하고 또한 선박 자체의 무게 또한 거대하므로 충분한 충돌 회피 거리를 확보하여야 한다. 물의 마찰력에 비해 거대한 선박의 항로를 급히 선회한다든지 혹은 그 선박을 급히 멈추게 할 수는 없기 때문이다. 실제 거대한 선박을 물 위에서 급하게 멈추고자 할 때 가장 효과적인 방법은 프로펠러를 역회전하는 것이나 관성 때문에 즉시 역회전하는 것은 거의 불가능하다. 또한, 즉시 역회전한다고 하여도 그 선박이 정지하기까지는 시간적인 여유가 필요하다. 소형차에 비해 대형트럭이 제동거리가 훨씬 길다는 것과 비슷한 원리이다.In the case of a large ship, the movement of the ship (turning performance) is not as smooth as a car or a small ship. Since a large amount of luggage is loaded and the weight of the vessel itself is also large, sufficient collision avoidance distance should be secured. Compared to the friction of water, it is not possible to make a sudden turn of a huge ship's route or to stop the ship in a hurry. The most effective way to stop a real huge ship on the water is to turn it immediately because of the inertia or reversal of the propeller. In addition, even if a reverse rotation is performed immediately, it takes time to allow the ship to stop. The principle is similar to the fact that the braking distance of a large truck is much longer than that of a compact car.
따라서 대형선박에서는 반드시 ARPA를 구비하여, 상대 물표의 정확한 진로를 예상하고 있어야 한다. 이에 반해 소형 선박은 상대 물표가 있다는 것을 인지한 선박의 침로를 바꾸는 선회에 훨씬 적은 시간과 거리가 필요하다(선회성능이 좋다). 즉, 견시중이라면 대부분 피할 수 있다. 따라서 고가의 ARPA 기능이 아니라 단지 상대 물표와 내 선박의 충돌 위험성만 확인할 수 있다면, 충분히 소형 선박의 해난 사고 방지에 큰 도움이 될 것이다.Therefore, large vessels must be equipped with ARPA to predict the exact course of the relative craft. On the other hand, small vessels require much less time and distance (turning performance is better) to change the ship's course, recognizing that there is a relative chart. In other words, most of them can be avoided. Therefore, if it is possible to confirm not only the expensive ARPA function but only the risk of collision between the ship and the ship, it will be very helpful to prevent the accident of a small ship.
여기서 선박의 ARPA 레이더는 정확한 방위 대비 목표물의 이동 현황(진 속도와 진 침로)을 추적하기 위해, 선속 데이터를 입력해줄 수 있는 로그(Log)와 자이로 컴퍼스(Gyro Compass)의 방위신호가 필수적으로 요구된다. 소형 선박에서는 자이로 컴퍼스가 고가인 이유로 대부분 보유하고 있지 않기 때문에 소형선박에서 ARPA 레이더를 사용하기에는 경제적, 기술적 한계가 있다.Here, the ARPA radar of the ship is required to accurately track the movement of the target relative to the target (the speed of the target and the speed of the target), a log that can input line speed data, and a bearing signal of a gyro compass do. Because small-sized vessels do not have gyro compass because they are expensive, there are economic and technical limitations in using ARPA radars in small ships.
ARPA 레이더의 기능이 자선을 기준으로 주변 이동체의 방위와 속도를 예측함으로써, 충돌을 예방하는 기능을 구현하는 것인데, 가장 많은 사고에 노출되어 있는 소형선박의 경우, 상기의 이유로 인해 ARPA 레이더를 사용하지 못하는 실정이다.The function of the ARPA radar is to prevent the collision by predicting the bearing and the speed of the surrounding moving object based on the charity. In the case of a small ship exposed to the most accident, the ARPA radar is not used I can not.
방위 신호가 입력되지 않는 경우의 ARPA 레이더는 선수를 위로 향하도록 설정하여 사용하게 되는 데, 이 상태를 레이더의 "Head-up" 상태라고 부르며, 자이로 컴퍼스가 설치되어 있지 않은 대부분의 소형선박에서는 Head-up 상태로 사용하고 있다. 즉, 내 선박의 정면을 레이더의 가장 위가 되도록 사용한다.The ARPA radar when no azimuth signal is input is set up with the player facing up. This state is called the "head-up" state of the radar. In most small ships without the gyro compass, -up state. In other words, use the front of my ship to be at the top of the radar.
한편, 선박 충돌 방지를 위한 종래의 기술이 하기의 <특허문헌 1> 대한민국 공개특허 공개번호 10-2013-0071580호(2013.07.01. 공개)에 개시되었다.On the other hand, a conventional technique for preventing collision of a ship is disclosed in the following Patent Document 1: Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2013-0071580 (published on Jan. 01, 2013).
<특허문헌 1>은 아파 레이더 또는 선박자동식별 장치(AIS)로부터 하나 이상의 통항 선박들의 정보를 입력받는 입력부, 입력 정보를 계산하여 하나 이상의 통항 선박들의 최근접시간과 최근접거리 및 충돌 위험도를 계산하는 계산부, 계산된 하나 이상의 상기 통합선박들의 충돌 위험도를 전자해도 상에 표시하는 표시부를 구비한다. 이러한 구성에 의해, 선박의 조종실의 항해사가 운항 시, 혹은 해상교통관제소의 관제사가 관제업무를 수행함에 있어, 수많은 선박들 간의 충돌 위험성을 식별하는 데 도움을 주게 된다.
Patent Document 1 describes an input unit for inputting information of one or more traffic vessels from an AP radar or an automatic ship identification system (AIS), an input unit for calculating input information, calculating a closest distance between adjacent ships, And a display unit for displaying on the electronic chart the risk of collision of one or more of the calculated integrated vessels. This arrangement helps to identify the risk of collision between many ships when the navigator of the ship's cockpit navigates or when the controller of the maritime traffic controller performs the control task.
그러나 상기와 같은 종래기술은 ARPA 기능을 위해 방위 신호가 필수적인데, 고가인 자이로 컴퍼스를 보유하지 않은 소형 선박에서는 ARPA 기능을 사용할 수 없어, 선박 충돌을 예방할 수 없는 문제점이 있었다.However, in the above conventional art, the azimuth signal is necessary for the ARPA function. However, the ARPA function can not be used in a small ship which does not have a expensive gyro compass.
본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 종래기술에서 발생하는 제반 문제점을 해결하기 위한 것으로, 방위 신호를 사용하지 않고 레이더(Rader) 영상만을 이용하여 선박 충돌 여부를 판별할 수 있도록 한 선박의 충돌방지장치를 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a collision avoidance apparatus for a ship capable of discriminating a collision of a ship using only a radar image without using an azimuth signal, .
본 발명의 다른 목적은 선박의 충돌 여부를 판단하여, 충돌 위험성이 확인되면 충돌 위험을 시청각으로 표시하여 신속하게 후속조치를 취할 수 있도록 한 선박의 충돌방지장치를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide an apparatus for preventing collision of a ship by judging whether or not the ship is collided and displaying a collision risk audibly when the risk of collision is confirmed so that follow-up measures can be taken quickly.
본 발명의 또 다른 목적은 선속 신호는 소형선에 대부분 탑재되어 있는 GPS 플로터(Plotter) 장비에서 공급받거나 수동으로 입력받고, 컴퍼스 신호의 공급 없이 레이더 영상을 판독하여 충돌위험성을 판별할 수 있도록 한 선박의 충돌방지장치를 제공하는 것이다.
It is another object of the present invention to provide a ship capable of discriminating the risk of collision by receiving radar signals without being supplied with a compass signal and receiving the line speed signal from a GPS plotter device which is mostly installed in a small ship, And a collision prevention device.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 선박의 충돌방지 장치는 선박에 설치된 레이더로부터 획득되는 영상을 이미지 형태로 추출하는 레이더 영상 추출부; 상기 레이더 영상 추출부에서 출력되는 현재 레이더 이미지와 미리 등록해 놓은 마스크와 컨벌루션을 하여 선박의 충돌 위험성 여부를 판별하고, 선박 충돌 위험성이 존재하면 충돌 경보신호를 발생하는 ARPA 연산부; 상기 ARPA 연산부에서 출력되는 충돌 경보신호에 따라 충돌 위험을 경보해주는 충돌 경보부를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, there is provided an apparatus for preventing collision of a ship, comprising: a radar image extracting unit for extracting an image obtained from a radar installed on a ship in an image form; An ARPA operation unit for determining whether the ship is collided with a current radar image outputted from the radar image extracting unit and a mask registered in advance and generating a collision alarm signal when there is a ship collision risk; And an alarm unit for alarming the collision risk according to the collision alarm signal output from the ARPA operation unit.
상기에서 ARPA 연산부는 복수의 층을 포함하고, 각 층별 처리 화소의 개수가 8의 배수가 되는 마스크를 이용하여 레이더 이미지를 처리하는 것을 특징으로 한다.Wherein the ARPA operation unit processes a radar image using a mask including a plurality of layers and a number of processing pixels for each layer being a multiple of 8.
상기에서 ARPA 연산부는 현재 레이더 이미지와 상기 마스크의 컨벌루션을 통해 지속적인 마스킹을 수행하여 물표의 최적지점을 도출하는 것을 특징으로 한다.In this case, the ARPA arithmetic unit performs continuous masking through the current radar image and the convolution of the mask to derive an optimum point of the target.
상기에서 ARPA 연산부는 상기 물표의 최적 지점인 물표의 중심점을 인식하고, 그 물표의 중심점이 움직이는 과정을 추적하여 충돌 위험성을 판별하는 것을 특징으로 한다.The ARPA operation unit recognizes the center point of the target table, which is the optimal point of the target table, and tracks the movement of the center point of the target table to discriminate the risk of collision.
상기에서 물표는 상대속력 및 상대코스 정보를 포함하는 것을 특징으로 한다.In the above, the table includes the relative speed and the relative course information.
상기에서 ARPA 연산부는 상기 레이더 영상 추출부에서 출력되는 레이더 이미지를 입력받는 이미지 입력모듈; 레이더 이미지를 처리할 마스크가 저장된 이미지 저장모듈; 상기 이미지 입력모듈에서 입력받은 레이더 이미지와 상기 이미지 저장모듈에서 저장된 마스크를 컨벌루션하여 물표의 최적지점인 중심점을 도출하고, 상기 도출한 중심점이 움직이는 과정을 추적하여 충돌 위험성을 판단하는 이미지 비교모듈; 상기 이미지 비교모듈에서 판단 결과 충돌 위험성이 발생한 경우 충돌 위험을 경보해주는 충돌 경보 모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.Wherein the ARPA operation unit comprises: an image input module receiving the radar image output from the radar image extraction unit; An image storage module in which a mask for processing a radar image is stored; An image comparison module for convolving a radar image received from the image input module and a mask stored in the image storage module to derive a center point that is an optimum point of the target and tracking the movement of the derived center point to determine a risk of collision; And a collision warning module for alerting a collision risk when a risk of a collision is determined as a result of the determination by the image comparison module.
상기에서 충돌 경보부는 충돌 위험을 시각 및 청각으로 경고해주는 것을 특징으로 한다.
Wherein the collision alerting unit warns the risk of collision both visually and audibly.
본 발명에 따르면 방위 신호를 사용하지 않고 레이더(Rader) 영상만을 이용하여 선박 충돌 여부를 판별할 수 있는 장점이 있다.According to the present invention, there is an advantage that it is possible to discriminate whether or not a ship collided by using only a radar image without using an azimuth signal.
또한, 본 발명에 따르면 선박의 충돌 여부를 판단하여, 충돌 위험성이 확인되면 충돌 위험을 시청각으로 표시해줌으로써, 신속하게 후속조치를 취할 수 있도록 도모해주는 효과가 있다.Further, according to the present invention, it is possible to determine whether a ship is collided, and if the risk of collision is confirmed, the risk of collision is visually displayed, thereby enabling quick follow-up action.
또한, 본 발명에 따르면 자이로 컴퍼스가 설치되지 않아 선박의 레이더를 헤드 업 상태로 동작시킨 상태에서도, 레이더 영상을 판독하여 충돌 위험성을 정확하게 판별할 수 있는 장점이 있다.Further, according to the present invention, there is an advantage that the risk of collision can be accurately discriminated by reading the radar image even when the gyro compass is not installed and the radar of the ship is operated in the head-up state.
또한, 본 발명에 따르면 선속 신호는 소형선에 대부분 탑재되어 있는 GPS 플로터(Plotter) 장비에서 공급받거나 수동으로 입력받고, 컴퍼스 신호의 공급 없이 레이더 영상을 판독하여 충돌위험성을 판별할 수 있어, 소형 선박에서 고가의 컴퍼스를 사용하지 않고서도 선박충돌 위험을 판별 및 경보해줄 수 있는 장점이 있다.
According to the present invention, the line speed signal can be received from a GPS plotter device, which is mostly installed in a small ship, or manually inputted, and a radar image can be read without supplying a compass signal, There is an advantage that it is possible to identify and warn the ship collision risk without using an expensive compass.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 선박의 충돌방지장치의 구성을 보인 블록도,
도 2는 도 1의 ARPA 연산부의 실시 예 구성을 보인 블록도.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a ship collision avoidance apparatus according to a preferred embodiment of the present invention;
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of an embodiment of the ARPA operation unit of FIG. 1. FIG.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 선박의 충돌방지장치를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 선박의 충돌방지장치의 구성을 보인 블록도로서, 레이더(100), 레이더 영상 추출부(200), ARPA 연산부(300) 및 충돌 경보부(400)를 포함한다.FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of a ship collision avoidance apparatus according to a preferred embodiment of the present invention. The apparatus includes a
레이더(100)는 통상의 선박에 설치된 ARPA 레이더를 의미한다.The
레이더 영상 추출부(200)는 상기 선박에 설치된 레이더(100)로부터 획득되는 영상을 이미지 형태로 추출하는 역할을 한다.The radar
ARPA 연산부(300)는 상기 레이더 영상 추출부(200)에서 출력되는 현재 레이더 이미지와 미리 등록해 놓은 마스크와 컨벌루션을 하여 선박의 충돌 위험성 여부를 판별하고, 선박 충돌 위험성이 존재하면 충돌 경보신호를 발생하는 역할을 한다. 이러한 ARPA 연산부(300)는 복수의 층을 포함하고, 각 층별 처리 화소의 개수가 8의 배수가 되는 마스크를 이용하여 레이더 이미지를 처리하며, 현재 레이더 이미지와 상기 마스크의 컨벌루션을 통해 지속적인 마스킹(masking)을 수행하여 물표의 최적지점을 도출하고, 상기 물표의 최적 지점인 물표의 중심점을 인식하고, 그 물표의 중심점이 움직이는 과정을 추적하여 충돌 위험성을 판별하는 것이 바람직하다.The ARPA
상기와 같은 ARPA 연산부(300)는 도 2에 도시한 바와 같이, 상기 레이더 영상 추출부(200)에서 출력되는 레이더 이미지를 입력받는 이미지 입력모듈(310); 레이더 이미지를 처리할 마스크가 저장된 이미지 저장모듈(320); 상기 이미지 입력모듈(310)에서 입력받은 레이더 이미지와 상기 이미지 저장모듈(320)에서 저장된 마스크를 컨벌루션하여 물표의 최적지점인 중심점을 도출하고, 상기 도출한 중심점이 움직이는 과정을 추적하여 충돌 위험성을 판단하는 이미지 비교모듈(330); 상기 이미지 비교모듈(330)에서 판단 결과 충돌 위험성이 발생한 경우 충돌 위험을 경보해주는 충돌 경보 모듈(340)을 포함한다.2, the ARPA
충돌 경보부(400)는 충돌 위험을 시각 및 청각으로 경보해주는 역할을 한다.The
이와 같이 구성된 본 발명에 따른 선박의 충돌방지장치의 동작을 상세히 설명하면 다음과 같다.The operation of the apparatus for preventing collision of a ship according to the present invention will now be described in detail.
먼저, 자이로 컴퍼스가 없어 선박에 구비된 ARPA 레이더(100)를 헤드 업 상태로 사용하고 있는 상태에서, 레이더 영상 추출부(200)는 상기 레이더(100)로부터 획득되는 영상을 이미지 형태로 추출하여 ARPA 연산부(300)에 제공한다. First, in a state in which there is no gyro compass and an
상기 ARPA 연산부(300)는 제공되는 레이더 이미지를 이미지 저장 모듈(320)에 저장된 마스크와 컨벌루션을 통해 지속적으로 마스킹을 시행하여, 물표의 최적지점을 도출한다. 여기서 레이더 이미지는 레이더의 비디오 영상 또는 Low Data(Raw Video, Trigger, Heading, Bearing) 신호 상관없이 사용이 가능하다.The ARPA
예컨대, ARPA 연산부(300)의 이미지 비교 모듈(330)은 상기 이미지 입력모듈(310)에서 입력받은 현재 레이더 이미지와 상기 이미지 저장모듈(320)에서 저장된 마스크를 마스킹 기법으로 비교하여 물표의 움직임을 계산한다.For example, the
통상, 레이더 영상은 스캐너를 통해 발사된 전파가 물체에 반사되어 돌아온 에코의 표식으로 이루어져 있다. 영상처리 입장에서 보면, 이것은 단순히 흑백 Pixel의 조합에 지나지 않는다. 따라서, 영상 처리를 위해 마스크 기법 중, 샤프닝과 세선화, 그리고 에지 검출 기법을 사용하여 원하는 정보를 충분히 가공할 수 있다. 덩치가 큰 육지나 산 등이 에코 신호일 경우, 샤프닝과 세선화 기법을 이용하여 그 구체적인 형상을 볼 수 있다.Typically, a radar image consists of an echo marker that is reflected back from the object by a radio wave emitted from the scanner. From the viewpoint of image processing, this is merely a combination of monochrome pixels. Therefore, the desired information can be sufficiently processed by using sharpening, thinning, and edge detection techniques among the masking techniques for image processing. If the large land or mountain is an echo signal, you can see its specific shape using sharpening and thinning techniques.
본 발명은 선박의 충돌을 회피하는 것이 목적인 만큼, 해당 물표의 정확한 에지를 검출하여 그 물체의 추적을 지속적으로 시행하여야 한다.In order to avoid the collision of the ship, the present invention should detect the correct edge of the object and continuously track the object.
일반 영상처리에서 에지를 검출하는 방법은 Sobel, Prewitt, Roberts, 2차미분(라플라시안) 등 여러 가지 방법이 있다. 이들 방법은 그레이 레벨의 흑백 영상의 기울기를 찾아내는데 지금까지도 유용하게 사용된다. 그러나 상기에서 설명한 바와 같이, 레이더 영상은 단순한 신호의 유무에 의해서 표시된다. 그레이 레벨이 0 ~ 255의 256가지의 색 밝기를 가진 영상정보를 가지는데 반해 레이더 신호는 에코의 존재 유무만을 처리하는 장치이다. 따라서 에지를 찾아내기 위해 상기의 기법들을 사용하기에는 상대적으로 수식이 복잡하고 그에 따른 신호처리 시간의 소요를 감안하여 본 발명에서는 더욱 간단한 방법을 제시한다.There are various methods such as Sobel, Prewitt, Roberts, and second derivative (Laplacian) for edge detection in general image processing. These methods are still useful for finding the slope of grayscale monochrome images. However, as described above, the radar image is displayed by the presence or absence of a simple signal. While the gray level has image information with 256 color brightness from 0 to 255, the radar signal is a device that only processes whether there is an echo or not. Therefore, in order to use the above techniques to find the edge, a relatively simple method is proposed in the present invention in consideration of the complexity of the equation and the time required for the signal processing time.
특히, 클릭한 대상의 크기가 얼마인지를 먼저 알아서 그만큼 만을 영상 처리하여야 하므로, 본 발명에서는 에지를 찾아 물표의 분해능을 높이고 그 물표의 부피를 가늠하며, 특히 원활한 물표의 추적이 가능한 방법을 아래에 제시한다.Particularly, since the size of the object to be clicked must first be processed and only the image must be processed accordingly, in the present invention, a method capable of enhancing the resolution of the target table and determining the volume of the target table, present.
하기의 <표1>은 본 발명에서 해당 물표에 대한 에지의 검출과 추적을 계산하기 위한 마스크이다. 본 마스크의 크기는 물표에 따라 조정이 가능하다.Table 1 below is a mask for calculating the edge detection and tracking for the corresponding object in the present invention. The size of this mask can be adjusted according to the table.
숫자 1로 표시된 1층의 영역은 1개, 2로 표시된 2층의 영역의 개수는 8개, 3층은 16개, 4층은 24개, 5층은 32개가 존재한다. 따라서 마스크의 층별 처리 Pixel의 개수는 층의 수를 x라 할 때, (x-1)×8의 개수를 가진다.The number of the first layer indicated by the numeral 1 is 1, the number of the two layers indicated by 2 is 8, the third layer is 16, the fourth layer is 24, and the fifth layer is 32. Therefore, the number of Pixels to be processed in the layer of the mask has the number of (x-1) x 8 when the number of layers is x.
또한, 각 층에 따라 전체 필요한 마스크 pixel의 수는 (2x-1)2이 된다. 이들 마스크의 모든 방에는 값이 10(1-x)로 채워져 있다. 1층의 마스크에는 값 1이, 2층의 각각의 마스크에는 값 0.1이, 3층의 마스크에는 값 0.001이 채워져 있다. In addition, the total number of necessary mask pixels along each layer is (2x-1) 2 . All rooms in these masks are filled with values of 10 (1-x) . The value of 1 for the mask of the first layer, the value of 0.1 for each mask of the second layer, and the value of 0.001 for the mask of the third layer.
따라서 레이더 영상화면의 에코부분을 값 1로 정의하고, 에코가 없는 지역을 값 0으로 정의한다면, 임의의 레이더 영상을 본 마스크와 마스킹하면, 에코 영상에 해당되는 영역만큼의 마스크 지역이 값을 가지고 그 나머지 부분은 값을 가지지 못할 것이다.Accordingly, if the echo portion of the radar image screen is defined as the value 1 and the region without the echo is defined as the value 0, if an arbitrary radar image is masked with the mask, the mask region corresponding to the region corresponding to the echo image has a value The rest of it will not have a value.
한편, 에코 영상은 부피를 가지기 때문에 그 에코 영상의 가장 중심에서 멀리 떨어질수록 본 마스크를 사용하여 연산한다면 마스킹된 값은 작아질 것이므로, 레이더 영상화면과 상기 마스크의 컨벌루션을 통해 계속된 마스킹을 시행하여 물표의 최적지점을 도출한다.On the other hand, since the echo image has a volume, the masked value becomes smaller as the farther from the center of the echo image is calculated using the mask. Therefore, continuous masking is performed through the convolution of the radar image screen and the mask Derive the optimal point of the plot.
마스크의 각 층은 각각 다음 층과의 값이 10배씩 차이 나므로, 1층이 해당 물표의 가장 중심점에 위치하였을 때, 가장 큰 값들을 도출한다. 이렇게 가장 큰 값이 도출된 그 마스크 1층의 영상레이더 지점을 그 물표의 중심점이라 한다.Since each layer of the mask differs from the next layer by 10 times, the largest values are derived when the first layer is located at the center of the corresponding table. The image radar point of the first layer of the mask from which the largest value is derived is called the center point of the object.
예를 들어, 사용자가 레이더 영상 화면에 원하는 물표를 클릭하게 되면, 상기에 설명한 마스크의 크기를 자동으로 조정하고, 컨벌루션을 통해 그 마스크를 가장 큰 값이 나오는 범위로 이동시킴으로써, 정밀한 에지의 검색으로 원하는 물표의 분해가 가능하며, 특히 부피를 가진 물표의 중앙 점을 정확히 인식할 수 있다.For example, when a user clicks a desired object on a radar image screen, the size of the mask described above is automatically adjusted, and the mask is moved to a range in which the largest value is obtained through convolution, It is possible to disassemble the desired object, and particularly the center point of the object having a large volume can be accurately recognized.
상기의 설명을 토대로 해당 물표의 중심점을 찾아 그 중심점이 움직이는 과정을 추적한다. 만일, 나의 선박이 정지된 A 물체 쪽으로 움직이고 있다면, 실제의 ARPA에서는 내 선박의 진침로와 진속도를 알고 있으므로 Vector 연산에 의해서 물체 A가 정지한 것으로 인식할 것이며. 진행방향과 속도의 화살표(vector)가 표시되지 않는 "0"이 될 것이다.Based on the above explanations, it finds the center point of the target and tracks the movement of the center point. If my vessel is moving toward a stationary A object, the actual ARPA will know the velocity of the ship and the velocity of the ship, so Vector A will recognize that the object A is stationary. The vector of progress direction and speed will be "0" which is not displayed.
그러나 본 발명의 경우 내 선박이나 상대 선박의 진침로와 진속도 정보는 크게 의미를 두지 않는다. 즉, 정지된 물체 A 일지라도 내 선박이 일정 속도로 A의 방향으로 접근하여 충돌의 위험이 있다면, 물체 A가 내 선박에 접근하여 충돌의 위험이 발생하는 것과 그 가치가 다르지 않다는 것을 기술적으로 표현하는 것이다.However, in the case of the present invention, the information about the speed of the inner vessel or the relative vessel and the speed of the vessel is not significant. In other words, if there is a danger of collision because the ship approaches the direction of A at a constant speed even if the stopped object A is A, it is technically expressed that the risk of collision with the object A approaches to the ship, will be.
따라서 충돌의 위험성이 있으면 그 물체의 움직임에 상관없이 경보를 발생하는 것을 원칙으로 한다.Therefore, if there is a risk of collision, it is a principle to generate an alarm regardless of the movement of the object.
상기 판단 결과 충돌 위험성이 발생한 경우, 이미지 비교 모듈(330)은 충돌 경보 모듈(340)에 경보 발생 신호를 생성하라는 명령을 전달하게 된다. 충돌 경보 모듈(340)은 전달되는 명령에 따라 충돌발생 위험을 경보해주기 위한 경보 발생 신호를 생성하여 충돌 경보부(400)에 전달한다.As a result of the determination, when the risk of collision occurs, the
상기 충돌 경보부(400)는 전달되는 경보 발생 신호에 따라 충돌 위험성을 시청각으로 경보해주어, 승조원이 이를 인식할 수 있도록 한다.The
예컨대, 상기 ARPA 연산부(300)는 정의하였던 물표의 연산처리 후 중심점의 이동경로에 따라 단위 속도당 그 경로의 이동이 빠르면, 화살표의 길이가 비례적으로 커지도록 하여, 충돌의 위험성이 있는 물표의 접근 속도를 표시하는 화살표를 생성하여, 충돌 경보부(400)에 전달한다.For example, if the movement of the path per unit speed is fast according to the movement path of the center point after the calculation processing of the defined table, the
충돌 경보부(400)는 이러한 화살표를 화면에 표시해주어, 승조원이 선박 충돌 위험성 여부를 시각적으로 확인할 수 있도록 한다. 또한, 물표와의 거리에 따라 경보음을 발생하여, 승조원이 청각적으로 선박 충돌 위험성 여부를 확인할 수 있도록 한다.The
이러한 본 발명은 레이더 영상 신호를 바탕으로 내 선박 주변의 모든 움직임을 관찰하고, 이를 통해 내 선박과 충돌 위험이 발생할 수 있는 물표를 탐지하여 Targeting 함으로서, 해당 물표를 추적하고, 임의의 Geo-Fence를 설정하여, 그 영역이 침범될 가능성이 있을 때, 사용자에게 경보를 발생해주게 되는 것이다.The present invention observes all movements around an inner vessel based on a radar image signal, detects and detects target marks that may cause a risk of collision with an inner vessel, tracks the corresponding objects, and detects an arbitrary Geo-Fence And when an area is likely to be invaded, an alarm is generated to the user.
이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 물론이다.
Although the present invention has been described in detail with reference to the above embodiments, it is needless to say that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications may be made without departing from the spirit of the present invention.
본 발명은 선박의 충돌을 방지하는 기술에 적용된다. 특히, 방위 신호를 획득하기 위한 자이로 컴퍼스가 없는 소형 선박에서 일반 레이더로 획득한 레이더 영상을 이용하여 선박 충돌 위험성을 확인하는 기술에 효과적으로 적용된다.
The present invention is applied to a technique for preventing collision of a ship. Especially, it is effectively applied to the technique of confirming the risk of collision with a ship using a radar image obtained by a general radar in a small ship without a gyro compass to acquire an azimuth signal.
100… 레이더
200… 레이더 영상 추출부
300… ARPA 연산부
310… 이미지 입력모듈
320… 이미지 저장모듈
330… 이미지 비교모듈
340… 충돌 경보 모듈
400… 충돌 경보부100 ... Radar
200 ... The radar image extracting unit
300 ... ARPA operation unit
310 ... Image input module
320 ... Image storage module
330 ... Image comparison module
340 ... Crash alarm module
400 ... Crash alarm
Claims (8)
상기 레이더 영상 추출부에서 출력되는 현재 레이더 이미지와 미리 등록해 놓은 마스크와 컨벌루션을 하여 선박의 충돌 위험성 여부를 판별하고, 선박 충돌 위험성이 존재하면 충돌 경보신호를 발생하는 ARPA 연산부; 및
상기 ARPA 연산부에서 출력되는 충돌 경보신호에 따라 선박의 충돌 위험을 경보해주는 충돌 경보부를 포함하는 선박의 충돌방지장치에 있어서,
상기 ARPA 연산부는 상기 레이더 영상 추출부에서 출력되는 레이더 이미지를 입력받는 이미지 입력모듈; 레이더의 비디오 영상 또는 로 데이터(Low Data)인 레이더 이미지를 처리할 마스크가 저장된 이미지 저장모듈; 상기 이미지 입력모듈에서 입력받은 레이더 이미지와 상기 이미지 저장모듈에서 저장된 마스크를 컨벌루션하여 물표의 최적지점인 중심점을 도출하고, 상기 도출한 중심점이 움직이는 과정을 추적하여 충돌 위험성을 판단하는 이미지 비교모듈; 상기 이미지 비교모듈에서 판단 결과 충돌 위험성이 발생한 경우 충돌 위험을 경보해주는 충돌 경보 모듈로 구성되며,
상기 물표는 상대속력 및 상대코스 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 선박의 충돌방지장치.
A radar image extracting unit for extracting an image obtained from a radar installed on a ship in an image form;
An ARPA operation unit for determining whether the ship is collided with a current radar image outputted from the radar image extracting unit and a mask registered in advance and generating a collision alarm signal when there is a ship collision risk; And
And a collision warning unit for alerting a risk of collision of the ship in response to a collision alarm signal output from the ARPA operation unit,
Wherein the ARPA operation unit comprises: an image input module receiving the radar image output from the radar image extracting unit; An image storage module for storing a mask for processing a video image of a radar or a radar image being low data; An image comparison module for convolving a radar image received from the image input module and a mask stored in the image storage module to derive a center point that is an optimum point of the target and tracking the movement of the derived center point to determine a risk of collision; And a crash alarm module for alerting the risk of a collision when a risk of collision is determined as a result of the determination by the image comparison module,
Wherein the object table includes relative speed and relative course information.
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