KR101675673B1 - 돌고래 탐지 시스템장치 및 그 방법 - Google Patents

돌고래 탐지 시스템장치 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 돌고래 탐지 시스템장치 및 그 방법에 관한 것이다. 본 발명의 돌고래 탐지 시스템장치는, 해수면의 파랑 정보를 검출하는 선박 레이더와, 상기 검출된 파랑 정보로부터 돌고래 출현 여부를 결정하는 처리유닛과, 상기 처리유닛에 의해 돌고래가 발견되면 해당하는 해수면에 대한 영상을 촬영하도록 비행하는 드론, 및 상기 드론에 의해 촬영된 영상을 기초로 상기 돌고래의 이동방향, 이동속도를 파악하고 선박의 운항 정보로 제공하는 서버가 포함되어 구성된다. 이와 같은 본 발명에 따르면, 돌고래 발견확률을 향상시킬 수 있고, 또한 돌고래의 이동방향을 계속 추적할 수 있어, 돌고래의 관광 효율성을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.

Description

돌고래 탐지 시스템장치 및 그 방법{System apparatus and method of Dolphin monitoring}
본 발명은 돌고래 탐지 시스템 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 선박 레이더와 무선 비행체인 드론(drone)을 이용하여 돌고래의 위치정보 및 이동방향을 확인할 수 있도록 한 돌고래 탐지 시스템 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
레저산업의 확산으로 최근 돌고래 관람에 대한 관심이 증가하고 있다. 이러한 돌고래 관람은 수족관뿐만 아니라 직접 바다에서 야생 돌고래를 관람할 수도 있다. 그 중 수족관에서는 길들어진 돌고래를 언제든지 볼 수 있는 기회가 있으나, 반면 바다에서는 돌고래를 볼 수 있는 확률이 극히 낮다. 즉 돌고래는 살아있는 생물이며, 또한 날씨의 영향도 많이 받기 때문이다.
그래서 바다에서 돌고래의 관찰 기회를 높이고자 배들끼리 무선으로 돌고래의 이동경로를 공유하거나, 음파탐지, 레이더 장비를 이용하는 방법이 사용되기도 하지만, 돌고래 발견 확률은 극히 낮은 상태로서, 현실적으로 관광객들에게 만족을 주지 못하고 있는 실정이다. 또한 음파 탐지나 레이더 장비를 구축할 경우 비용이 증가하는 다른 문제가 초래된다.
또한 돌고래를 탐지하는 다른 방법으로 과거의 돌고래 출몰 지역이나 빈도를 통계적으로 정리하여 전자해도 모니터에 표시하고 그 주위를 항해하는 방식도 사용되곤 한다. 하지만 이 방법은 고래 발견 확률이 20% 미만으로 돌고래 관광의 지속성에 심각한 문제를 제기하고 있다.
다른 방안으로 돌고래가 일으키는 파랑(wave)을 관측하여 고래를 발견하는 방안이 제안되기도 했다. 파랑을 관측할 경우 육안으로 확인하는 거리보다 더 먼 거리에 있는 돌고래를 발견할 수 있기 때문이다. 통상 육안으로는 대략 3km 내외를 확인할 수 있는데 파랑을 계측할 경우 더 이상까지 관측이 가능하다. 상기 파랑을 계측하는 방법으로는 대부분이 해수면에 부이(buov)를 설치하고 이를 이용하는 방법만이 사용되고 있었다.
하지만, 상기 부이를 이용할 경우 실제 기상 변화에 따라 발생하는 파도와 돌고래가 일으키는 파랑을 구분하지 못할 경우 돌고래 발견 확률은 그대로이다. 더구나 부이는 손상 및 분실 가능성이 있기 때문에 유지 비용이 더 소요되는 문제가 있었다.
한국등록특허 10-0795497호(2007. 10. 12. 레이더를 이용한 파랑 계측 시스템 및 방법)
따라서 본 발명의 목적은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 기존의 선박에 장착된 레이더를 이용하여 파랑 정보를 검출함으로써 비용 절감을 도모하면서도 돌고래 발견확률을 향상시키고자 하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 돌고래의 위치 정보를 기반으로 돌고래의 이동방향을 추적할 수 있도록 하여 돌고래의 관광 효율성을 향상시키고자 하는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 해수면의 파랑 정보를 검출하는 선박 레이더; 상기 검출된 파랑 정보로부터 돌고래 출현 여부를 결정하는 처리유닛; 상기 처리유닛에 의해 돌고래가 발견되면 해당하는 해수면에 대한 영상을 촬영하도록 비행하는 비행체; 및 상기 비행체에 의해 촬영된 영상을 기초로 상기 돌고래의 이동방향, 이동속도를 파악하고 선박의 운항 정보로 제공하는 서버를 포함하는 돌고래 탐지 시스템장치를 제공한다.
상기 비행체는, 드론(drone)이고, 상기 드론의 비행을 제어하는 드론 제어부가 더 포함된다.
상기 처리유닛은, 상기 파랑의 비디오 스트림을 획득하는 획득부; 상기 비디오 스트림이 돌고래가 일으키는 파랑인지를 인식하는 인식부; 상기 돌고래가 일으킨 파도이면 상기 비디오 스트림을 흑백 이미지로 변환하는 변환부; 상기 변환된 흑백 이미지에서 적어도 하나의 엣지 영상을 추출하는 추출부; 상기 추출된 영상과 저장된 돌고래의 특징 영상을 비교하는 비교부; 상기 비교부의 비교 결과에 따라 상기 돌고래가 출현했음을 결정하는 결정부를 포함하여 구성된다.
상기 돌고래의 특징 영상은, 상기 돌고래의 전체 영상, 또는 상기 돌고래의 일부 영상인 것을 특징으로 한다.
상기 돌고래의 일부 영상은, 돌고래의 머리, 지느러미, 꼬리 부분이다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 선박 레이더가 파랑 정보를 획득하는 획득 단계; 처리유닛이 상기 파랑 정보가 돌고래가 일으키는 파랑인지를 인식하는 인식 단계; 상기 처리유닛이 상기 돌고래가 일으키는 파랑에서 돌고래를 확인하는 확인 단계; 상기 돌고래가 확인되면 서버가 드론을 비행시키는 비행 단계; 비행중인 상기 드론이 촬영한 해수면에 대한 영상정보를 근거로 상기 서버가 상기 돌고래의 위치, 이동방향을 판단하는 판단 단계; 및 상기 서버가 상기 돌고래의 위치, 이동방향을 선박의 운항정보로 제공하는 제공 단계를 포함하는 돌고래 탐지방법을 제공한다.
상기 확인 단계는, 상기 파랑의 비디오 스트림에서 추출하는 적어도 하나의 엣지 영상과 기 저장된 돌고래의 특징 영상을 비교하여 확인하는 것을 특징으로 한다.
이와 같은 본 발명에 따른 돌고래 탐지 시스템장치 및 그 방법은 다음과 같은 효과가 있다.
본 발명은 선박 레이더를 이용하여 돌고래가 일으키는 파랑 정보를 검출하여 돌고래를 탐지하기 때문에, 비용을 절감하면서 돌고래 발견확률을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 돌고래의 이동방향을 추적할 수 있어, 돌고래의 관광 효율성을 향상시킬 수도 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 돌고래 탐지 시스템장치에 대한 전체 구성도
도 2는 돌고래 탐지 시스템장치에서 돌고래 출현 여부를 판단하는 처리유닛의 상세 구성도
도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 돌고래 탐지방법을 설명하는 흐름도
본 발명은 선박에 장착된 레이더를 이용하여 돌고래가 일으키는 파랑정보를 통해 위치정보를 파악하면, 비행체인 드론(drone)이 돌고래가 위치한 바다를 촬영하여 돌고래의 위치정보와 이동방향을 제공함으로써 선박이 돌고래를 추적할 수 있도록 하는 것을 기본적인 기술적 요지로 한다.
이하 본 발명에 의한 돌고래 탐지 시스템장치 및 그 방법의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 돌고래 탐지 시스템장치에 대한 전체 구성도이고, 도 2는 돌고래 탐지 시스템장치에서 돌고래 출현 여부를 판단하는 처리유닛의 상세 구성도이다.
해상에 위치하는 선박(ex. 유람선, 관광선박)(10)에 선박 레이더(110)가 구성된다. 선박 레이더(110)는 선박(10)에서 돌고래까지의 거리 및 방향을 확인할 수 있도록 돌고래가 일으키는 파랑(wave) 정보를 검출하는 역할을 한다. 즉 선박 레이더(110)는 해상의 상태를 레이더 영상으로 변환하고, 돌고래가 일으키는 파랑을 탐지하는 것이다. 이때 돌고래가 일으키는 파랑과 일반적인 기상에 따라 발생하는 파랑은 레이더 영상에서는 서로 다른 형태로 표시되기 때문에, 돌고래가 일으키는 파랑 정보를 구분/확인할 수 있다.
이와 같이 레이더 영상에 따른 파랑 정보만 가지고 돌고래가 출현했다고 결정할 수 있다. 그러나, 돌고래가 일으킨 것으로 추정하는 파랑 정보의 레이더 영상정보와 기 저장된 돌고래의 영상을 비교하여 돌고래가 실질적으로 출현했음을 결정하는 것이 더 바람직하다. 이를 위해 도 2에 도시된 바와 같이 파도의 비디오 스트림을 획득하는 획득부(202), 상기 비디오 스트림이 돌고래가 일으킨 파도인지를 인식하는 인식부(204), 돌고래가 일으킨 파도인 경우 흑백 이미지로 변환하는 변환부(206), 변환된 이미지의 엣지 영상을 추출하는 추출부(208), 추출된 영상과 저장부(209)에 저장된 돌고래의 특징 영상(ex, 머리, 지느러미, 꼬리 부분 등)을 비교하는 비교부(210), 비교 결과에 따라 돌고래가 출현했음을 결정하는 결정부(212)를 포함하는 처리유닛(200)이 더 포함될 수 있다. 이러한 상기 처리유닛(200)은 별도 구성으로 제공되거나 후술하는 서버(120)에 포함된 상태로 구성될 수 있다. 상기 처리유닛(200)은 선박 레이더(110) 또는 후술하는 서버(120)와 연동하여 구성될 수 있다. 또는 상기 서버 (120) 내에 구성할 수도 있을 것이다.
선박 레이더(110)의 레이더 영상에 의해 수집된 파도의 거리(r) 및 방향(θ) 정보를 전달받고 드론의 비행 방향 등의 정보를 가공하는 서버(120)와, 서버(120)가 제공하는 상기 비행 방향에 따라 드론(140)의 비행을 제어하는 드론 제어부(130)가 구성된다. 여기서, 드론 제어부(130)는 반드시 구성될 필요는 없다. 서버(120)가 레이더 영상에 따라 드론(140)의 비행 방향 및 비행 속도 등을 제어할 수도 있기 때문이다. 또한 서버(120)는 돌고래가 위치하는 해상에서 비행하는 드론(140)으로부터 전달되는 영상(동영상 또는 정지영상) 정보를 근거로 돌고래의 위치 및 이동 방향을 확인하는 기능도 수행한다. 즉 서버(120)는 현재의 영상 프레임과 연속된 다음 영상 프레임에서 움직임 벡터 정보를 추출하여 돌고래의 이동방향을 확인하게 된다. 또한 서버(120)는 상기 돌고래의 위치 및 이동방향에 따라 선장이나 항해사가 선박의 운행 경로를 결정하도록 관련 정보를 제공하기도 한다. 상기 관련 정보는 돌고래가 출현된 위치로 선박의 이동방향이나 이동속도 등이 될 것이다.
상기한 구성에 따르면 돌고래를 발견할 수 있는 확률을 향상시키고, 아울러 돌고래가 출현하는 해상으로 이동할 수 있어, 돌고래의 관람 효율성이 높아지는 기대가 있을 것이다.
이어서는 본 발명의 돌고래 탐지방법을 도 3과 함께 설명하기로 한다.
해상을 운행중인 선박(10)의 선박 레이더(110)는 상시 동작 상태를 유지한다(s100). 그리고 선박 레이더(110)는 해상 상태를 지속적으로 모니터링한다.
모니터링된 결과는 처리유닛(200)에 전달된다.
그러면 처리유닛(200)의 획득부(202)는 레이더 영상으로부터 파도의 비디오 스트림을 획득한다(s110). 그리고 상기 획득된 파도 정보를 이용하여 인식부(204)는 돌고래가 일으킨 파도 정보인지를 판단한다(s112). 이는 인식부(204)가 돌고래가 일으키는 파랑 정보와 일반적인 기상에 따라 발생하는 파랑 정보가 레이더 영상에서 서로 다른 형태(형상)로 표시되기 때문에 돌고래가 일으키는 파랑 정보를 인지할 수 있기 때문에 가능하다.
변환부(206)는 상기 판단결과에 따라 돌고래가 일으킨 파랑 정보를 흑백 이미지(binary image)로 변환한다(s114). 변환부(206)가 흑백 이미지로 변환하는 것은 처리시간을 빠르게 하기 위함이다.
흑백 이미지로 변환되면, 추출부(208)는 상기 변환된 이미지에서 엣지 영상을 추출한다(s116). 이때 엣지 영상은 적어도 한 곳 이상의 영역에서 추출할 수 있다. 즉 추출부의 추출과정은 후단의 비교부(210)의 비교 동작과 연계되어 수행되는데, 추출부(208)가 추출한 하나의 엣지 정보만으로 비교부(210)가 기 저장된 영상과 비교하여 돌고래임을 확인하면 더 이상의 추출 동작을 하지 않아도 된다. 반면, 추출부(208)가 추출한 하나의 엣지 정보만으로는 돌고래임을 판단할 수 없는 경우 추가로 다른 영역의 엣지 정보를 추출할 수도 있다. 또는 초기에 둘 이상의 영역에서 엣지 정보를 추출할 수도 있을 것이다. 상기 기 저장된 영상으로는 돌고래의 머리, 지느러미, 꼬리 부분과 같이 돌고래를 쉽게 판단할 수 있는 영상정보 등이 해당된다.
비교부(210)의 비교 결과(s118), 돌고래임이 판단되면 결정부(212)는 파랑 정보가 발생한 위치에서 돌고래가 출현한 것으로 최종 판단한다(s120).
서버(120)는 처리유닛(200)으로부터 돌고래가 있는 파랑의 거리(r) 및 방향(θ) 정보를 전달받는다. 그리고 상기 거리(r) 및 방향(θ) 정보를 근거로 드론(140)의 비행 방향 등을 계산한 후 드론 제어부(130)로 전달한다(s122).
드론 제어부(130)는 상기 계산된 비행 방향으로 드론(140)이 비행되도록 제어한다(s124). 이에 드론(140)은 최초 파랑이 발생한 위치로 비행하게 된다. 이때 상기 서버(120)는 계속 동작하는 선박 레이더(110)와 처리 유닛(200)으로부터 파랑의 발생 정보 및 돌고래의 위치를 전달받고 있기 때문에, 이를 바탕으로 드론 제어부(130)는 드론(140)의 비행 방향정보를 서버(120)로부터 전달받아 제어하게 된다. 즉 돌고래가 이동하게 되면, 드론 제어부(130)의 제어 동작에 따라 드론(140)은 돌고래가 출현하는 해상으로 비행하는 것이다.
드론(140)은 돌고래가 출현하는 해상에 위치하게 되면 카메라를 조작하여 바다(해수면)을 촬영한다(s126). 이때 촬영되는 바다 사진은 동영상 및 정지영상이 모두 포함될 수 있다. 드론(140)이 촬영한 영상은 서버(120)로 전달된다.
서버(120)는 드론(140)에서 보내오는 영상 정보들, 즉 이전, 현재, 및 다음의 영상 프레임을 기초로 하여 돌고래의 위치 및 이동방향을 더 정밀하게 파악한다(s128). 예컨대, 연속적인 영상 프레임을 확인하면 돌고래가 어느 방향으로 이동하는지를 알 수 있는 것이다. 뿐만 아니라 돌고래의 현재 위치도 정확하게 판단할 수 있다. 그리고 서버(120)는 돌고래의 위치 및 이동방향 정보를 선박 운행을 담당하는 선장이나 항해사에게 전달한다(s130).
이에 따라 선박(10)은 돌고래가 발견된 위치로 이동하게 됨은 물론, 돌고래가 이동하는 방향으로 추적하면서 운항할 수 있다.
이와 같이 본 실시 예는 선박 레이더와 드론을 이용하여 돌고래를 탐지하고, 또한 돌고래가 이동하는 방향 정보를 근거로 선박을 운항할 수 있도록 구성됨을 알 수 있다.
이상과 같이 본 발명의 도시된 실시 예를 참고하여 설명하고 있으나, 이는 예시적인 것들에 불과하며, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진자라면 본 발명의 요지 및 범위에 벗어나지 않으면서도 다양한 변형, 변경 및 균등한 타 실시 예들이 가능하다는 것을 명백하게 알 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위의 기술적인 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
10 : 선박
110 : 선박 레이더 120 : 서버
130 : 드론 제어부 140 : 드론
200 : 처리유닛 202 : 획득부
204 : 인식부 206 : 변환부
208 : 추출부 209 : 저장부
210 : 비교부 212 : 결정부

Claims (7)

  1. 해수면의 파랑 정보를 검출하는 선박 레이더;
    상기 검출된 파랑 정보로부터 돌고래 출현 여부를 결정하는 처리유닛;
    상기 처리유닛에 의해 돌고래가 발견되면 해당하는 해수면에 대한 영상을 촬영하도록 비행하는 비행체; 및
    상기 비행체에 의해 촬영된 영상을 기초로 상기 돌고래의 이동방향, 이동속도를 파악하고 선박의 운항 정보로 제공하는 서버를 포함하는 돌고래 탐지 시스템장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 비행체는, 드론(drone)이고,
    상기 드론의 비행을 제어하는 드론 제어부가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 돌고래 탐지 시스템장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 처리유닛은,
    상기 파랑의 비디오 스트림을 획득하는 획득부;
    상기 비디오 스트림이 돌고래가 일으키는 파랑인지를 인식하는 인식부;
    상기 돌고래가 일으킨 파도이면 상기 비디오 스트림을 흑백 이미지로 변환하는 변환부;
    상기 변환된 흑백 이미지에서 적어도 하나의 엣지 영상을 추출하는 추출부;
    상기 추출된 영상과 저장된 돌고래의 특징 영상을 비교하는 비교부; 및
    상기 비교부의 비교 결과에 따라 상기 돌고래가 출현했음을 결정하는 결정부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 돌고래 탐지 시스템장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 돌고래의 특징 영상은,
    상기 돌고래의 전체 영상, 또는 상기 돌고래의 일부 영상인 것을 특징으로 하는 돌고래 탐지 시스템장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 돌고래의 일부 영상은, 돌고래의 머리, 지느러미, 꼬리 부분인 것을 특징으로 하는 돌고래 탐지 시스템장치.
  6. 선박 레이더가 파랑 정보를 획득하는 획득 단계;
    처리유닛이 상기 파랑 정보가 돌고래가 일으키는 파랑인지를 인식하는 인식 단계;
    상기 처리유닛이 상기 돌고래가 일으키는 파랑에서 돌고래를 확인하는 확인 단계;
    상기 돌고래가 확인되면 서버가 드론을 비행시키는 비행 단계;
    비행중인 상기 드론이 촬영한 해수면에 대한 영상정보를 근거로 상기 서버가 상기 돌고래의 위치, 이동방향을 판단하는 판단 단계; 및
    상기 서버가 상기 돌고래의 위치, 이동방향을 선박의 운항정보로 제공하는 제공 단계를 포함하는 돌고래 탐지방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 확인 단계는,
    상기 파랑의 비디오 스트림에서 추출하는 적어도 하나의 엣지 영상과 기 저장된 돌고래의 특징 영상을 비교하여 확인하는 것을 특징으로 하는 돌고래 탐지방법.
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