KR101812994B1

KR101812994B1 - 카메라 영상을 이용한 선박의 안전접안 시스템 및 그 방법

Info

Publication number: KR101812994B1
Application number: KR1020160063893A
Authority: KR
Inventors: 이승기; 성홍근
Original assignee: (주)주인정보시스템; 한국해양과학기술원
Priority date: 2016-05-25
Filing date: 2016-05-25
Publication date: 2017-12-28
Also published as: KR20170133010A

Abstract

본 발명은 고정 항만 또는 고정 선박에 설치되는 카메라를 통해 실시간으로 획득되는 차영상 정보를 이용하여 이동 선박의 위치 및 이동 선박까지의 거리를 측정할 수 있으며, 이동 선박의 접근 거리에 따라 단계별 경보를 발생시킬 뿐만 아니라, 카메라를 통해 파악되는 차영상 정보를 가지고 선박의 크기를 판단 후 선박의 크기에 따라 물체근접 위험경보를 발생시키는 거리를 다르게 적용할 수 있는 카메라 영상을 이용한 선박의 안전접안 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따르면 고정 항만 또는 고정 선박과 이동 선박 간에 위치 정보를 서로 공유하지 않고도 운영이 가능하여 통신 두절의 문제를 걱정할 필요가 없으며 카메라를 통해 획득되는 차영상 정보를 이용하여 선박의 이동 여부 및 접근 거리를 측정할 수 있기 때문에 시스템을 간단하게 구성할 수 있다.

Description

카메라 영상을 이용한 선박의 안전접안 시스템 및 그 방법{SAFE DOCKING SYSTEM OF SHIPS USING CAMERA IMAGE AND METHOD THEREOF}

본 발명은 카메라 영상을 이용한 선박의 안전접안 시스템 및 그 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 카메라로 촬영되는 영상을 이용하여 고정 항만 또는 고정 선박에 접안하는 선박을 안전하게 접안시킬 수 있는 카메라 영상을 이용한 선박의 안전접안 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.

도선사는 항만·운하·강 등의 일정한 도선 구역에서 선박에 탑승하여 해당 선박을 안전한 수로로 안내하고, 선박이 항구에 안전하게 정박할 수 있도록 입ㆍ출항을 인도한다. 그런데, 해협, 항만 또는 연안 구역에서는 선박의 안전한 항해를 위협하는 요소들이 많으므로, 도선사는 경험에 의존하거나, 풍속, 풍향, 기상, 조류 등을 고려하여 선박의 항로와 속도를 조정해야만 한다. 따라서 실시간으로 고정 항만의 정확한 위치를 확인하고 고정 항만과 이동 선박 간의 상대위치를 검출하여 선박을 안전히 항만에 정박하게 도와줄 수 있는 시스템이 필요하였다.

등록특허 10-1452994호(선박의 안전접안 시스템)는 이러한 문제를 해결하기 위한 것으로서, 고정 항만 또는 고정 선박에 배치되는 안전접안 서버와 안전접안 서버와 통신하는 이동형 안전접안 장치를 구비하여 실시간으로 고정 항만 또는 고정 선박과 이동 선박간의 거리를 측정하여 선박을 안전하게 정박시킬 수 있도록 도와주는 안전접안 시스템에 관한 것이다.

등록특허 10-1452994호는 안전접안 서버가 GPS 수신기, 접안하는 선박에 대한 영상정보를 수집하는 카메라, 안전접안 장치와 통신하는 안테나 등을 구비해야 하며, 이동선박에는 이동선박의 위치정보를 수집하는 GPS 수신기, 사용자 화면을 제시하는 디스플레이, 안전접안 서버와 통신하는 안테나 등을 구비해야 한다.

등록특허 10-1452994호에 의하면 상기에서 살펴본 바와 같이 고정 항만 또는 고정 선박에 별도의 고가 장비를 추가로 구비해야 할 뿐만 아니라 접안하는 이동선박에도 안전접안 서버와 통신을 위한 별도의 장비를 구비해야 하므로 장비 설치비용이 많이 들뿐만 아니라, 두 개의 장비 사이에 통신 두절 등의 문제가 발생하는 경우 선박충돌의 사고가 발생할 위험이 있다.

등록특허 제10-1452994호 등록특허 제10-1512237호

본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 발명된 것으로, 고정 항만 또는 고정 선박과 이에 접안하는 이동 선박 간에 위치 정보를 공유하지 않아도 이동 선박을 안전하게 접안시킬 수 있는 카메라 영상을 이용한 선박의 안전접안 시스템 및 그 방법을 제공하기 위한 것이다.

고정 항만 또는 고정 선박에 설치되는 카메라를 통해 실시간으로 획득되는 차영상 정보를 이용하여 이동 선박의 위치 및 이동 선박까지의 거리를 측정할 수 있는 카메라 영상을 이용한 선박의 안전접안 시스템 및 그 방법을 제공하기 위한 것이다.

또한, 이동 선박의 접근 거리에 따라 단계별 경보를 발생시킬 뿐만 아니라, 카메라를 통해 파악되는 차영상 정보를 가지고 선박의 크기를 판단 후 선박의 크기에 따라 물체근접 위험경보를 발생시키는 거리를 다르게 적용할 수 있는 카메라 영상을 이용한 선박의 안전접안 시스템 및 그 방법을 제공하기 위한 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 고정 항만 또는 고정 선박에 설치되는 카메라; 상기 카메라가 획득하는 영상을 수신하는 영상수신부; 상기 영상수신부에서 수신되는 실시간 영상프레임을 차영상, 모폴로지(Morphology) 열림, 팽창 연산을 통해 선박을 감지하는 물체감지부; 상기 물체감지부에서 감지된 차영상 이미지 정보를 저장하는 차영상저장부; 상기 카메라 시야각에 들어오는 바다 영상을 위에서 아래까지 일정 간격으로 나누는 이미지구획부; 상기 이미지구획부에서 나눈 해수면의 각 위치에서 카메라까지 이어지는 선분과 고정 항만 또는 고정 선박에 설치된 카메라 수직축이 만나는 각도(θ)를 저장하는 각도저장부; 상기 각도저장부에 저장된 각 해수면 위치별 각도(θ)와 해수면에서 카메라까지의 높이(h)를 이용하여 상기 카메라가 설치된 고정 항만 또는 고정 선박으로부터 상기 이미지구획부에서 나눈 해수면의 각 위치까지의 거리(d)를 계산하여 저장하는 거리저장부; 및 상기 차영상저장부에 저장된 선박에 대한 차영상 이미지 정보와 상기 거리저장부에 저장된 이미지구획별 거리(d) 정보를 비교하여 선박이 고정 항만 또는 고정 선박 측으로 이동하는 것으로 판단되는 경우 단계별로 경보를 발생시키는 경보발생부를 포함한다.

상기 거리저장부는 이미지구획부에서 일정 간격으로 나눈 이미지 상에서의 각 위치 정보와 상기 카메라가 설치된 고정 항만 또는 고정 선박으로부터 상기 이미지 상에서의 각 위치가 가리키는 해수면까지의 거리(d)를 매핑하여 저장할 수 있다.

상기 경보발생부는 선박의 차영상 이미지의 좌표값에 해당하는 이미지 상에서의 위치 정보를 파악하고, 해당하는 이미지 상에서의 위치가 가리키는 해수면까지의 거리(d)가 적어지는 경우 선박이 고정 항만 또는 고정 선박 측으로 이동하는 것으로 판단할 수 있다.

상기 경보발생부는 선박에 대한 차영상 이미지의 좌표값 중 선박의 하부 지점을 나타내는 Y 축 좌표값에 가까운 이미지 상에서의 위치정보를 파악하여, 해당하는 이미지 상에서의 위치가 가리키는 해수면까지의 거리(d)가 적어지는 경우 선박이 고정 항만 또는 고정 선박 측으로 이동하는 것으로 판단할 수 있다.

상기 경보발생부는 선박을 최초 확인 시 물체확인 경보를 발생시키고, 선박이 접근하는 것으로 판단되는 경우 물체이동 경보를 발생시키며, 선박이 지정된 거리 내에 속하게 되는 경우 물체근접 위험경보를 발생시킬 수 있다.

상기 선박에 대한 차영상 이미지 정보를 가지고 선박이 옆으로 접근하는지, 선수가 접근하는지 또는 선미가 접근하는지 판단하고, 선박의 전후 길이 또는 좌우 폭 정보를 가지고 선박의 크기를 결정하는 물체크기결정부를 더 포함하고, 상기 경보발생부는 물체크기결정부에서 결정된 선박의 크기를 복수의 등급으로 나누어 각 등급에 따라 상기 지정된 거리를 다르게 적용할 수 있다.

한편, 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 고정 항만 또는 고정 선박에 설치되는 카메라 시야각에 들어오는 바다 영상을 위에서 아래까지 일정 간격으로 나누어 이미지구획하는 단계; 상기 이미지구획되어 나누어진 해수면의 각 위치에서 카메라까지 이어지는 선분과 고정 항만 또는 고정 선박에 설치되는 카메라 수직축이 만나는 각도(θ)를 저장하는 단계; 상기 각 해수면 위치별 각도(θ)와 해수면에서 카메라까지의 높이(h)를 이용하여 카메라가 설치된 고정 항만 또는 고정 선박으로부터 상기 이미지구획하여 나누어진 해수면의 각 위치까지의 거리(d)를 계산하여 저장하는 단계; 상기 카메라에서 실시간 영상프레임을 수신하고, 차영상, 모폴로지(Morphology) 열림, 팽창 연산을 통해 선박을 감지하는 단계; 상기 감지된 차영상 이미지 정보를 저장하는 단계; 및 상기 저장된 선박에 대한 차영상 이미지 정보와 상기 저장된 이미지구획별 거리(d) 정보를 비교하여 선박이 고정 항만 또는 고정 선박 측으로 이동하는 것으로 판단되는 경우 단계별로 경보를 발생시키는 단계를 포함한다.

상기 거리(d)를 계산하여 저장하는 단계는 이미지구획 단계에서 일정 간격으로 나눈 이미지 상에서의 각 위치 정보와 상기 카메라가 설치된 고정 항만 또는 고정 선박으로부터 상기 이미지 상에서의 각 위치가 가리키는 해수면까지의 거리(d)를 매핑하여 저장하고, 상기 경보를 발생시키는 단계는 선박의 차영상 이미지의 좌표값에 해당하는 이미지 상에서의 위치 정보를 파악하고, 해당하는 이미지 상에서의 위치가 가리키는 해수면까지의 거리(d)가 적어지는 경우 선박이 고정 항만 또는 고정 선박 측으로 이동하는 것으로 판단할 수 있다.

상기 경보를 발생시키는 단계는 선박에 대한 차영상 이미지의 좌표값 중 선박의 하부 지점을 나타내는 Y 축 좌표값에 가까운 이미지 상에서의 위치정보를 파악하여, 해당하는 이미지 상에서의 위치가 가리키는 해수면까지의 거리(d)가 적어지는 경우 선박이 고정 항만 또는 고정 선박 측으로 이동하는 것으로 판단할 수 있다.

상기 경보를 발생시키는 단계는 선박을 최초 확인 시 물체확인 경보를 발생시키고, 선박이 접근하는 것으로 판단되는 경우 물체이동 경보를 발생시키며, 선박이 지정된 거리 내에 속하게 되는 경우 물체근접 위험경보를 발생시키고, 상기 선박에 대한 차영상 이미지 정보를 가지고 선박이 옆으로 접근하는지, 선수가 접근하는지 또는 선미가 접근하는지 판단하고, 선박의 전후 길이 또는 좌우 폭 정보를 가지고 선박의 크기를 결정하며, 상기 결정된 선박의 크기를 복수의 등급으로 나누어 각 등급에 따라 상기 지정된 거리를 다르게 적용할 수 있다.

상기와 같은 구성의 본 발명에 따르면, 다음과 같은 효과를 도모할 수 있다.

우선, 본 발명은 고정 항만 또는 고정 선박과 이동 선박 간에 위치 정보를 서로 공유하지 않고도 운영이 가능하여 통신 두절의 문제를 걱정할 필요가 없으며 카메라를 통해 획득되는 차영상 정보를 이용하여 선박의 이동 여부 및 접근 거리를 측정할 수 있기 때문에 시스템을 간단하게 구성할 수 있다.

또한, 접안하는 이동 선박에는 별도의 장비가 필요하지 않으며 고정 항만 또는 고정 선박에 CCTV 카메라와 같은 일반 카메라만 설치되어 있으면 운영이 가능하기 때문에 장비 설치 비용이 상당히 저렴하다.

이동 선박의 접근 거리에 따라 단계별로 경보를 발생시킬 수 있고, 차영상 이미지로 판단되는 선박의 크기가 큰 경우는 접근 속도가 빠르고, 선박의 크기가 작은 경우는 접근 속도가 느리기 때문에 이와 같은 상황을 고려하여 차영상에서 판단되는 선박의 크기에 따라 물체근접 위험경보를 발생시키는 거리를 다르게 적용하여 선박의 충돌 위험을 사전에 효율적으로 대처할 수 있다.

나아가, 충돌에 대한 경보를 음향 및 모니터에 출력할 수 있으며, 충돌예상정보를 AIS(Auto Identification System, 선박자동식별장치)에 연계함으로써, 이동 선박의 정보를 무선으로 전달할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 영상을 이용한 선박의 안전접안 시스템의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 영상을 이용한 선박의 안전접안 시스템이 적용되는 부유식 LNG 벙커링 터미널(FLBT, Floating LNG Bunkering Terminal)과 액화 천연가스 운반선(LNGC, LNG Carrier)의 예시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 이동 선박의 이미지 추출 테스트 결과이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 화면 이미지를 구획하고 각 구획지점이 가리키는 해수면의 위치까지의 거리(d)를 산출하여 화면 이미지에 표시한 예시도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 카메라 영상을 이용한 선박의 안전접안 방법의 순서도이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다.

그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예로 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이다.

본 명세서에서 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.

그리고 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

따라서, 몇몇 실시예에서, 잘 알려진 구성 요소, 잘 알려진 동작 및 잘 알려진 기술들은 본 발명이 모호하게 해석되는 것을 피하기 위하여 구체적으로 설명되지 않는다.

또한, 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭하고, 본 명세서에서 사용된(언급된) 용어들은 실시예를 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다.

본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함하며, '포함(또는, 구비)한다'로 언급된 구성 요소 및 동작은 하나 이상의 다른 구성요소 및 동작의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다.

또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 정의되어 있지 않은 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.

이하, 첨부된 도면을 참고로 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명한다.

도 1 내지 도 4를 참고하면, 본 발명인 카메라 영상을 이용한 선박의 안전접안 시스템(100)은 카메라(110), 영상수신부(120), 물체감지부(130), 차영상저장부(140), 이미지구획부(150), 각도저장부(160), 거리저장부(170) 및 경보발생부(180)를 포함하며, 물체크기결정부(190)를 더 포함할 수 있다.

영상수신부(120)에서 수신하는 영상은 카메라 영상 DB(121)에 저장하고, 차영상저장부(140)에서 저장하는 차영상 이미지는 차영상 DB(141)에 저장하고, 각도저장부(160)에서 저장하는 각도(θ)는 각도 DB(161)에 저장하고, 거리저장부(170)에서 저장하는 거리(d)는 거리 DB(171)에 저장할 수 있다.

카메라(110)는 CCTV카메라 또는 스테레오 카메라 등 다양한 종류의 카메라가 사용될 수 있으며, 고정 항만 또는 고정 선박에 설치된다.

도 2의 실시예에서는 카메라(110)가 고정 선박(1)인 부유식 LNG 벙커링 터미널(FLBT)에 설치된 예를 보여준다.

영상수신부(120)는 카메라(110)가 획득하는 실시간 영상을 수신하여 카메라 영상 DB(121)에 저장한다.

물체감지부(130)는 영상수신부(120)에서 수신되는 실시간 영상프레임을 사용자 지정 시간 간격(예를 들어, 3분 간격)으로 획득하고 차영상, 모폴로지(Morphology) 열림, 팽창 연산을 통해 이동 선박(2)을 감지한다.

구체적으로는, 기준 영상프레임과 이후 영상프레임을 뺄셈 연산을 사용하여 차영상 이미지를 추출한 후 선박(2)의 색상 정보와 이접안 사이의 색상을 임계값으로 이진화한 후 레이블링을 통해 그룹화한다. 그런 다음 모폴로지 열기(Open) 연산을 사용하여 잡음을 제거하고 팽창(Dilation) 연산을 사용하여 객체의 반사빛을 제거한다.

도 3은 카메라(110)가 획득한 실시간 원본 이미지(a)를 이용하여 특정 영역을 검출(b-1, c-1)하고 해당 특정 영역을 이진화(b-2, c-2)한 각각의 테스트 결과를 보여준다. 테스트 방법으로 색상은 RGB color space를 사용하고 각 R,G,B 값의 임계값을 ±50으로 하였다.

차영상저장부(140)는 물체감지부(130)에서 감지된 차영상 이미지 정보를 차영상 DB(141)에 저장한다.

이미지구획부(150)는 카메라(110) 시야각에 들어오는 바다 영상을 위에서 아래까지 일정 간격으로 나눈다.

도 4를 참고하면, 이미지구획부(150)가 카메라(110)에 의해 촬영된 영상을 제일 위에서 제일 아래까지 또는 이미지의 중심을 기준으로 위, 아래로 일정 간격으로 분할하고, 각 분할 위치가 가리키는 이미지 내 각도(α)와 각 분할 위치가 가리키는 수평면까지의 거리(d)를 표시한 것이다.

표 1은 도 4의 이미지구획에 따른 해수면의 각 위치와 카메라가 이루는 각도(θ) 및 해수면의 각 위치까지의 거리(d)를 나타낸다.

도 4 및 표 1을 보면, 이미지 내 각도(α)는 화면 이미지의 중심(0')를 기준으로 위로는 +, 아래로는 - 를 나타내며, 화면 이미지의 제일 아래를 나타내는 이미지 내 각도(α)는 -18°이고, 그에 해당하는 전체 각도(θ)는 23°이다. 화면 이미지의 제일 위를 나타내는 이미지 내 각도(α)는 +18°이고, 그에 해당하는 전체 각도(θ)는 59°이다. 전체 각도(θ) 23°가 가리키는 해수면 상의 해당 위치까지의 거리(d)는 6.367m이고, 전체 각도(θ) 59°가 가리키는 해수면 상의 해당 위치까지의 거리(d)는 24.964m 이다. 선박(2)까지의 전체 각도(θ)가 커질수록 거리(d)가 멀어지는 것을 알 수 있다. 거리(d)를 구하는데 이용되는 값은 전체 각도(θ)이다.

도 2를 참고하여 전체 각도(θ)와 거리(d)에 대해서 자세하게 설명한다. 도 2는 부유식 LNG 벙커링 터미널(1) 측으로 액화 천연가스 운반선(2)이 접안하는 예를 나타낸다. 부유식 LNG 벙커링 터미널(1)에는 카메라(110)가 설치된다. 카메라(110)가 설치되는 수직축을 기준으로 액화 천연가스 운반선(2)까지의 전체 각도를 θ라고 할 때, 액화 천연가스 운반선(2)이 해수면을 기준으로 카메라(110)와 이루는 각도는 90-θ가 된다. 해수면으로부터 카메라(110)까지의 높이는 h가 된다.

부유식 LNG 벙커링 터미널(1)에서 액화 천연가스 운반선(2)까지의 거리(d)는 다음의 식 1에 의해 구할 수 있다.

거리(d) = 카메라 높이(h)/tan(90-θ) ---- (식 1)

각도저장부(160)는 이미지구획부(150)에서 나눈 해수면의 각 위치에서 카메라(110)까지 이어지는 선분과 고정 항만 또는 고정 선박(1)에 설치된 카메라(110) 수직축이 만나는 각도(θ)를 각도 DB(161)에 저장한다. 각도 DB(161)에는 도 4에서 살펴본 이미지구획별 해수면의 각 위치에서 카메라(110)까지 이어지는 가상의 선분과 고정 항만 또는 고정 선박(1)에 설치된 카메라(110) 수직축이 만나는 각도(θ)를 저장한다.

거리저장부(170)는 각도저장부(160)에 저장된 각 해수면 위치별 각도(θ)와 해수면에서 카메라(110)까지의 높이(h)를 이용하여 카메라(110)가 설치된 고정 항만 또는 고정 선박(1)으로부터 이미지구획부(150)에서 나눈 해수면의 각 위치까지의 거리(d)를 계산하여 거리 DB(171)에 저장한다. 거리 DB(171)에는 상기의 식 1을 이용하여 도 4에서 살펴본 이미지구획별 해수면의 각 위치까지의 거리(d)를 저장한다.

경보발생부(180)는 차영상저장부(140)에 저장된 선박(2)에 대한 차영상 이미지 정보와 거리저장부(170)에 저장된 이미지구획별 거리(d) 정보를 비교하여 선박(2)이 고정 항만 또는 고정 선박(1) 측으로 이동하는 것으로 판단되는 경우 단계별로 경보를 발생시킨다.

거리저장부(170)는 이미지구획부(150)에서 일정 간격으로 나눈 이미지 상에서의 각 위치 정보와 카메라(110)가 설치된 고정 항만 또는 고정 선박(1)으로부터 이미지 상에서의 각 위치가 가리키는 해수면까지의 거리(d)를 매핑하여 저장할 수 있다.

도 4를 참고하면, 거리저장부(170)는 이미지 상의 구획별 위치 정보와 해당 위치가 가리키는 해수면까지의 거리(d)를 매핑하여 저장함으로써, 차영상 이미지의 좌표값이 가리키는 해수면까지의 거리(d)를 쉽게 구할 수 있다. 일정 간격으로 나눈 이미지 상에서의 위치는 위, 아래로만 증가 또는 감소하기 때문에 X축 값은 '0' 또는 전부 동일한 값으로 설정될 수 있으며, Y축 값만 다르게 설정된다.

경보발생부(180)는 선박(2)의 차영상 이미지의 좌표값에 해당하는 이미지 상에서의 위치 정보를 파악하고, 해당하는 이미지 상에서의 위치가 가리키는 해수면까지의 거리(d)가 적어지는 경우 선박(2)이 고정 항만 또는 고정 선박(1) 측으로 이동하는 것으로 판단한다.

구체적으로, 경보발생부(180)는 선박(2)에 대한 차영상 이미지의 좌표값 중 선박(2)의 하부 지점을 나타내는 Y 축 좌표값에 가까운 이미지 상에서의 위치정보를 파악하여, 해당하는 이미지 상에서의 위치가 가리키는 해수면까지의 거리(d)가 적어지는 경우 선박(2)이 고정 항만 또는 고정 선박(1) 측으로 이동하는 것으로 판단할 수 있다.

도 4를 참고하면, 멀리서 접근하는 선박(2)과 고정 항만 또는 고정 선박(1) 사이의 거리(d)는 접안하는 선박(2)의 상부가 아니라 하부, 즉 선박이 바닷물과 접하는 부분이 가리키는 거리를 측정해야 정확한 거리(d)를 알 수 있기 때문이다.

경보발생부(180)는 카메라(110)가 획득하는 영상을 통해 선박(2)을 최초 확인 시 물체확인 경보(1단계)를 발생시키고, 거리(d)가 점점 줄어들어 선박(2)이 고정 선박(1)에 접근하는 것으로 판단되는 경우 물체이동 경보(2단계)를 발생시키며, 선박(2)이 지정된 거리 내에 속하게 되는 경우 물체근접 위험경보(3단계)를 발생시킨다. 지정된 거리는 사용자에 의해 설정 및 변경 가능하며 선박(2)이 고정 선박(1)에 가까이 접근하여 충돌의 위험이 있는 거리를 말한다. 물체근접 위험경보(3단계) 발생시 싸이렌도 같이 울릴 수 있다. 이상의 각 단계 경보는 사용자 모니터 및 스피커로 출력될 수 있음은 당연하다.

물체크기결정부(190)는 선박(2)에 대한 차영상 이미지 정보를 가지고 선박(2)이 옆으로 접근하는지, 선수가 접근하는지 또는 선미가 접근하는지 판단하고, 선박(2)의 전후 길이 또는 좌우 폭 정보를 가지고 선박(2)의 크기를 결정한다.

물체크기결정부(190)는 선박(2) 이미지로 선박의 접근 방향을 판단하기 위한 기준 정보를 가지고 있다. 선박의 차영상 이미지와 해당 기준 정보를 비교함으로써 선박(2)이 옆으로 접근하는지, 선수가 접근하는지 또는 선미가 접근하는지 알 수 있다. 또한, 차영상 이미지가 나타내는 선박(2)의 길이 또는 폭 정보를 가지고 선박(2)의 크기를 판단하여 10, 20, 30, 40, 50, 60,…,100 과 같이 수치화할 수 있다.

경보발생부(180)는 물체크기결정부(190)에서 결정된 선박(2)의 크기를 복수의 등급으로 나누어 각 등급에 따라 물체근접 위험경보를 발생시키는 지정 거리를 다르게 적용한다. 선박(2)의 크기가 큰 경우는 접근 속도가 빠를 수 있기 때문에 물체근접 위험경보를 발생시키는 지정 거리를 길게 유지하는 것이 안전하며, 선박(2)의 크기가 작은 경우는 물체근접 위험경보를 발생시키는 지정 거리를 조금 짧게 유지해도 괜찮을 것이다.

도 5를 참고하여, 본 발명인 카메라 영상을 이용한 선박의 안전접안 방법을 설명한다.

먼저, 고정 항만 또는 고정 선박(1)에 설치되는 카메라(110) 시야각에 들어오는 바다 영상을 위에서 아래까지 일정 간격으로 나누어 이미지 구획한다(S510).

다음으로, 이미지 구획되어 나누어진 해수면의 각 위치에서 카메라(110)까지 이어지는 선분과 고정 항만 또는 고정 선박(1)에 설치되는 카메라(110) 수직축이 만나는 각도(θ)를 저장한다(S520).

다음으로, 각 해수면 위치별 각도(θ)와 해수면에서 카메라까지의 높이(h)를 이용하여 카메라(110)가 설치된 고정 항만 또는 고정 선박(1)으로부터 이미지 구획하여 나누어진 해수면의 각 위치까지의 거리(d)를 계산하여 저장한다(S530).

구체적으로, 거리(d)를 계산하여 저장하는 단계(S530)는 이미지구획 단계에서 일정 간격으로 나눈 이미지 상에서의 각 위치 정보와 카메라(110)가 설치된 고정 항만 또는 고정 선박(1)으로부터 이미지 상에서의 각 위치가 가리키는 해수면까지의 거리(d)를 매핑하여 저장한다.

다음으로, 카메라(110)에서 실시간 영상프레임을 수신하고, 차영상, 모폴로지(Morphology) 열림, 팽창 연산을 통해 선박(2)을 감지한다(S540).

다음으로, 감지된 차영상 이미지 정보를 저장한다(S550).

마지막으로, 저장된 선박(2)에 대한 차영상 이미지 정보와 저장된 이미지 구획별 거리(d) 정보를 비교하여 선박(2)이 고정 항만 또는 고정 선박(1) 측으로 이동하는 것으로 판단되는 경우 단계별로 경보를 발생시킨다(S560).

경보를 발생시키는 단계(S560)는 선박(2)의 차영상 이미지의 좌표값에 해당하는 이미지 상에서의 위치 정보를 파악하고, 해당하는 이미지 상에서의 위치가 가리키는 해수면까지의 거리(d)가 적어지는 경우 선박(2)이 고정 항만 또는 고정 선박(1) 측으로 이동하는 것으로 판단할 수 있다.

경보를 발생시키는 단계(S560)는 선박(2)에 대한 차영상 이미지의 좌표값 중 선박(2)의 하부 지점을 나타내는 Y 축 좌표값에 가까운 이미지 상에서의 위치정보를 파악하여, 해당하는 이미지 상에서의 위치가 가리키는 해수면까지의 거리(d)가 적어지는 경우 선박(2)이 고정 항만 또는 고정 선박(1) 측으로 이동하는 것으로 판단할 수 있다.

경보를 발생시키는 단계(S560)는 선박(2)을 최초 확인 시 물체확인 경보(1단계)를 발생시키고, 선박(2)이 접근하는 것으로 판단되는 경우 물체이동 경보(2단계)를 발생시키며, 선박(2)이 지정된 거리 내에 속하게 되는 경우 물체근접 위험경보(3단계)를 발생시키고, 선박(2)에 대한 차영상 이미지 정보를 가지고 선박(2)이 옆으로 접근하는지, 선수가 접근하는지 또는 선미가 접근하는지 판단하고, 선박(2)의 전후 길이 또는 좌우 폭 정보를 가지고 선박의 크기를 결정하며, 결정된 선박(2)의 크기를 복수의 등급으로 나누어 각 등급에 따라 지정된 거리를 다르게 적용할 수 있다. 물체근접 위험경보(3단계) 발생시 싸이렌도 같이 울릴 수 있다. 이상의 각 단계 경보는 사용자 모니터 및 스피커로 출력될 수 있음은 당연하다.

그 밖에 구체적인 설명은 도 1 내지 도 4를 참고하여 설명하였으므로 자세한 설명은 생략한다.

이상에서 살펴본 본 발명은 선박(2)의 VHF 상태정보를 선박자동식별장치(AIS)에 연계하여 본선의 정보를 무선으로 전달하는 방식이고, 아울러 오는 2019년부터 전 세계적으로 도입 예정인 디지털 VHF 운영 시 우리나라에서 개발한 기능을 탑재하여 디지털 VHF를 생산한다면 추가 장치 없이 운영 가능할 것으로 보고 있다.

이상과 같이 본 발명은 충돌에 대한 경보를 안전접안 시스템에 음향 및 모니터로 출력할 수 있으며, 선박 위치에 대한 정보를 서로 공유하지 않는 상태에서도 위험을 방어할 수 있고, 스테레오 카메라 등 고가의 장비가 아니어도 설치 및 운영할 수 있는 시스템이다. 또한, 레이더가 있는 선박인 경우에도 충돌 위험에 대비하기 위하여 필요한 시스템이다.

본 발명의 기본적인 기술적 사상의 범주 내에서 당해 업계 통상의 지식을 가진 자에게 있어서는 다른 많은 변형 및 응용 또한 가능함은 물론이다.

1...고정 선박
2...선박
100...카메라 영상을 이용한 선박의 안전접안 시스템
110...카메라
120...영상수신부
121...카메라 영상 DB
130...물체감지부
140...차영상저장부
141...차영상 DB
150...이미지구획부
160...각도저장부
161...각도 DB
170...거리저장부
171...거리 DB
180...경보발생부
190...물체크기결정부

Claims

고정 항만 또는 고정 선박에 설치되는 카메라;
상기 카메라가 획득하는 영상을 수신하는 영상수신부;
상기 영상수신부에서 수신되는 실시간 영상프레임을 차영상, 모폴로지(Morphology) 열림, 팽창 연산을 통해 선박을 감지하는 물체감지부;
상기 물체감지부에서 감지된 차영상 이미지 정보를 저장하는 차영상저장부;
상기 카메라의 시야각에 들어오는 바다 영상을 위에서 아래까지 일정 간격으로 나누는 이미지구획부;
상기 이미지구획부에서 나눈 해수면의 각 위치에서 카메라까지 이어지는 선분과 고정 항만 또는 고정 선박에 설치된 카메라 수직축이 만나는 각도(θ)를 저장하는 각도저장부;
상기 각도저장부에 저장된 각 해수면 위치별 각도(θ)와 해수면에서 카메라까지의 높이(h)를 이용하여 상기 카메라가 설치된 고정 항만 또는 고정 선박으로부터 상기 이미지구획부에서 나눈 해수면의 각 위치까지의 거리(d)를 계산하여 저장하는 거리저장부; 및
상기 차영상저장부에 저장된 선박에 대한 차영상 이미지 정보와 상기 거리저장부에 저장된 이미지구획별 거리(d) 정보를 비교하여 선박이 고정 항만 또는 고정 선박 측으로 이동하는 것으로 판단되는 경우 단계별로 경보를 발생시키는 경보발생부를 포함하되,
상기 경보발생부는 선박을 최초 확인 시 물체확인 경보를 발생시키고, 선박이 접근하는 것으로 판단되는 경우 물체이동 경보를 발생시키며, 선박이 지정된 거리 내에 속하게 되는 경우 물체근접 위험경보를 발생시키며,
상기 선박에 대한 차영상 이미지 정보를 가지고 선박이 옆으로 접근하는지, 선수가 접근하는지 또는 선미가 접근하는지 판단하고, 선박의 전후 길이 또는 좌우 폭 정보를 가지고 선박의 크기를 결정하는 물체크기결정부를 더 포함하고,
상기 경보발생부는 물체크기결정부에서 결정된 선박의 크기를 복수의 등급으로 나누어 각 등급에 따라 상기 지정된 거리를 다르게 적용하는 것을 특징으로 하는 카메라 영상을 이용한 선박의 안전접안 시스템.
제1항에 있어서,
상기 거리저장부는 이미지구획부에서 일정 간격으로 나눈 이미지 상에서의 각 위치 정보와 상기 카메라가 설치된 고정 항만 또는 고정 선박으로부터 상기 이미지 상에서의 각 위치가 가리키는 해수면까지의 거리(d)를 매핑하여 저장하는 것을 특징으로 하는 카메라 영상을 이용한 선박의 안전접안 시스템.
제2항에 있어서,
상기 경보발생부는 선박의 차영상 이미지의 좌표값에 해당하는 이미지 상에서의 위치 정보를 파악하고, 해당하는 이미지 상에서의 위치가 가리키는 해수면까지의 거리(d)가 적어지는 경우 선박이 고정 항만 또는 고정 선박 측으로 이동하는 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 카메라 영상을 이용한 선박의 안전접안 시스템.
제3항에 있어서,
상기 경보발생부는 선박에 대한 차영상 이미지의 좌표값 중 선박의 하부 지점을 나타내는 Y 축 좌표값에 가까운 이미지 상에서의 위치정보를 파악하여, 해당하는 이미지 상에서의 위치가 가리키는 해수면까지의 거리(d)가 적어지는 경우 선박이 고정 항만 또는 고정 선박 측으로 이동하는 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 카메라 영상을 이용한 선박의 안전접안 시스템.
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고정 항만 또는 고정 선박에 설치되는 카메라 시야각에 들어오는 바다 영상을 위에서 아래까지 일정 간격으로 나누어 이미지 구획하는 단계;
상기 이미지 구획되어 나누어진 해수면의 각 위치에서 카메라까지 이어지는 선분과 고정 항만 또는 고정 선박에 설치되는 카메라 수직축이 만나는 각도(θ)를 저장하는 단계;
상기 각 해수면 위치별 각도(θ)와 해수면에서 카메라까지의 높이(h)를 이용하여 카메라가 설치된 고정 항만 또는 고정 선박으로부터 상기 이미지 구획하여 나누어진 해수면의 각 위치까지의 거리(d)를 계산하여 저장하는 단계;
상기 카메라에서 실시간 영상프레임을 수신하고, 차영상, 모폴로지(Morphology) 열림, 팽창 연산을 통해 선박을 감지하는 단계;
상기 감지된 차영상 이미지 정보를 저장하는 단계; 및
상기 저장된 선박에 대한 차영상 이미지 정보와 상기 저장된 이미지구획별 거리(d) 정보를 비교하여 선박이 고정 항만 또는 고정 선박 측으로 이동하는 것으로 판단되는 경우 단계별로 경보를 발생시키는 단계를 포함하되,
상기 경보를 발생시키는 단계는 선박을 최초 확인 시 물체확인 경보를 발생시키고, 선박이 접근하는 것으로 판단되는 경우 물체이동 경보를 발생시키며, 선박이 지정된 거리 내에 속하게 되는 경우 물체근접 위험경보를 발생시키고, 상기 선박에 대한 차영상 이미지 정보를 가지고 선박이 옆으로 접근하는지, 선수가 접근하는지 또는 선미가 접근하는지 판단하고, 선박의 전후 길이 또는 좌우 폭 정보를 가지고 선박의 크기를 결정하며,
상기 결정된 선박의 크기를 복수의 등급으로 나누어 각 등급에 따라 상기 지정된 거리를 다르게 적용하는 것을 특징으로 하는 카메라 영상을 이용한 선박의 안전접안 방법.
제7항에 있어서,
상기 거리(d)를 계산하여 저장하는 단계는 이미지구획 단계에서 일정 간격으로 나눈 이미지 상에서의 각 위치 정보와 상기 카메라가 설치된 고정 항만 또는 고정 선박으로부터 상기 이미지 상에서의 각 위치가 가리키는 해수면까지의 거리(d)를 매핑하여 저장하고,
상기 경보를 발생시키는 단계는 선박의 차영상 이미지의 좌표값에 해당하는 이미지 상에서의 위치 정보를 파악하고, 해당하는 이미지 상에서의 위치가 가리키는 해수면까지의 거리(d)가 적어지는 경우 선박이 고정 항만 또는 고정 선박 측으로 이동하는 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 카메라 영상을 이용한 선박의 안전접안 방법.
제8항에 있어서,
상기 경보를 발생시키는 단계는 선박에 대한 차영상 이미지의 좌표값 중 선박의 하부 지점을 나타내는 Y 축 좌표값에 가까운 이미지 상에서의 위치정보를 파악하여, 해당하는 이미지 상에서의 위치가 가리키는 해수면까지의 거리(d)가 적어지는 경우 선박이 고정 항만 또는 고정 선박 측으로 이동하는 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 카메라 영상을 이용한 선박의 안전접안 방법.
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