KR101813616B1 - 선박용 블랙박스 시스템 - Google Patents

선박용 블랙박스 시스템 Download PDF

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KR101813616B1
KR101813616B1 KR1020170073424A KR20170073424A KR101813616B1 KR 101813616 B1 KR101813616 B1 KR 101813616B1 KR 1020170073424 A KR1020170073424 A KR 1020170073424A KR 20170073424 A KR20170073424 A KR 20170073424A KR 101813616 B1 KR101813616 B1 KR 101813616B1
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박지현
김한
인동근
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(주)지인테크
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Abstract

선박용 블랙박스 시스템이 제공된다. 본 발명의 실시예에 따른 선박용 블랙박스 시스템은, 선박에 설치된 적어도 하나의 카메라; 상기 카메라로부터 촬영된 영상을 저장하는 선박용 블랙박스; 상기 선박의 위험 여부를 감지하는 측정부; 및 상기 선박의 위험이 감지된 경우, 상기 선박용 블랙박스를 수면 위로 부상시키기 위한 동작을 수행하는 동작 처리부;를 포함한다.

Description

선박용 블랙박스 시스템{Black box system for ship}
본 발명은 선박용 블랙박스 시스템에 관한 것으로, 특히, 해상에서 선박이 사고를 당한 경우, 사고 선박의 블랙박스를 안전하게 회수하기 위한 시스템에 관한 것이다.
최근, 인적 또는 물적 피해를 발생시키는 사고의 원인 및 사고 당시의 상황을 확인하기 위해 영상을 녹화하여 저장하는 블랙박스가 비행기뿐 아니라, 각종 차량에도 구비되고 있다. 이러한 블랙박스는, 지상 및 공중만이 아니라 해상을 운항하는 선박에도 설치되어 선박이 항해하다가 사고가 발생하는 경우 사고 관련 선박의 데이터를 저장할 수 있다.
이때, 선박의 데이터를 저장하는 블랙박스는 열악한 환경에서도 데이터를 온전히 보전할 수 있도록 물리적, 화학적 보호기능이 포함되어야 하며, 일 예로 해상에 부유될 수 있는 하우징 내부에 블랙박스가 설치되며, 하우징에 이동 모듈이 포함된 선박용 블랙박스 장치가 한국등록특허 제10-1507479호에 나타나고 있다.
하지만, 이러한 선박용 블랙박스 장치의 경우, 사고 발생시 블랙박스를 보호하고, 이동성을 가짐으로써 회수율이 증가할 수는 있지만, 사고가 발생하기 전에 블랙박스가 고장나는 등, 블랙박스의 수리 또는 점검이 필요한 경우 발생하는 비용이 증가하고 효율성이 감소하는 문제점이 존재한다.
대한민국등록특허 제10-1507479호
상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해, 본 발명의 일 실시예는 수리 또는 점검이 용이하고, 사고 발생시 블랙박스를 용이하게 보호할 수 있는 선박용 블랙박스 시스템을 제공하고자 한다.
위와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 선박용 블랙박스 시스템이 제공된다. 상기 선박용 블랙박스 시스템은, 선박에 설치된 적어도 하나의 카메라; 상기 카메라로부터 촬영된 영상을 저장하는 선박용 블랙박스; 상기 선박의 위험 여부를 감지하는 측정부; 및 상기 선박의 위험이 감지된 경우, 상기 선박용 블랙박스를 수면 위로 부상시키기 위한 동작을 수행하는 동작 처리부;를 포함한다.
상기 측정부는, 적어도 하나의 측정 모듈을 포함하며, 상기 측정 모듈은, 상기 선박의 기울어진 정도를 감지하는 기울기 감지 모듈; 상기 선박에 대한 외부 충격 정보를 감지하기 위한 충격 감지 모듈; 상기 선박의 침수 상태를 감지하기 위한 침수 감지 모듈; 및 상기 선박의 화재를 감지하기 위한 화재 감지 모듈; 중 어느 하나일 수 있다.
상기 동작 처리부는, 상기 측정부의 측정 결과를 이용하여 선박의 현재 상태를 판단하는 상태 판단 모듈; 상기 상태 판단 모듈의 판단 결과를 이용하여 에어백의 전개 동작을 수행하는 전개 동작 모듈; 및 상기 선박용 블랙박스의 위치 정보를 외부에 출력하기 위한 신호 출력부;를 포함할 수 있다.
상기 전개 동작 모듈은, 상기 상태 판단 모듈에서 상기 선박을 위험 상태라고 판단하는 경우, 블랙박스 부유 물질 전개 동작을 수행하며, 상기 블랙박스 부유 물질은, 에어백 또는 초소형 고무보트를 포함하며, 상기 에어백은 아지트화나트륨(NaN)을 질소(N2)와 나트륨(Na)으로 분리하는 반응에 의해 전개될 수 있다.
상기 신호 출력부는, 빛의 점등 또는 점멸을 이용한 시각 신호를 발생시키는 LED; 소리를 이용한 청각 신호를 발생시키는 스피커; 및 GPS 정보를 포함하는 통신 신호를 발생시키는 통신 디바이스;중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 동작 처리부는, 비상 전원부를 더 포함하며, 상기 비상 전원부는, 상기 선박의 위험이 감지되지 않은 경우 충전 상태를 유지하고, 상기 선박의 위험이 감지된 경우에는 상기 선박용 블랙박스 시스템에 비상 전원을 공급할 수 있다.
상기 블랙박스는, 상기 촬영된 영상을 안개 보정을 통해 식별 가능한 가시 거리를 증가시킨 보정 영상을 생성하고, 상기 보정 영상을 분석하여 상기 보정 영상에 물체가 촬영 되었는지 확인하고, 상기 물체와의 충돌 위험을 판단하여 경보를 생성할 수 있다.
상기 블랙박스는, 안개 보정 모듈을 이용하여 상기 촬영된 영상에서 안개를 보정하며, 상기 안개 보정 모듈은, 메디안 다크 채널 프라이어(Median Dark Channel Prior, MDCP)를 이용하여 상기 촬영된 영상에서 상기 안개를 제거할 수 있다.
상기 안개 보정 모듈은, 상기 안개를 제거한 후 상기 영상의 색상 왜곡 보정 및 상기 영상의 엣지 값 보정을 더 수행할 수 있다.
상기 블랙박스는, 상기 보정 영상을 분석하여 상기 물체가 촬영 되었는지 확인하고 상기 물체가 상기 선박의 선체에 위협을 가할 가능성이 있는 위험 물체인지 판단하는 영상 처리부; 및 상기 영상 처리부에서 확인된 상기 위험 물체와 상기 선박이 충돌 할 수 있는 충돌 위험이 존재하는지 판단하는 충돌 판단부;를 더 포함할 수 있다.
상기 영상 처리부는, 상기 물체가 촬영 되었는지 확인하는 영상 분석 모듈;을 포함하며, 상기 영상 분석 모듈은, 상기 보정 영상에서 상기 물체를 확인하기 위해 하-라이크 특징(Haar-like feature) 기법을 이용할 수 있다.
상기 충돌 판단부는, 상기 선박과 상기 위험 물체와의 거리를 계산하는 거리 측정 모듈; 및 상기 거리 측정 모듈에서 계산된 상기 거리를 이용하여 상기 위험 물체가 충돌 위험 거리에 들어왔는지 판단하고, 충돌 경보 종류를 결정하는 충돌 여부 판단 모듈;을 포함할 수 있다.
상기 거리 측정 모듈은, 기 측정된 실제 10m 단위 구간 당 촬영된 기준 영상 내의 픽셀 수 및 픽셀 거리를 이용하여 상기 위험 물체와의 거리를 측정하며, 상기 기준 영상은 2메가픽셀로 촬영될 수 있다.
상기 거리 측정 모듈은, 상기 선박과 상기 위험 물체와의 상대 속도를 계산하는 속도 측정 모듈;을 더 포함할 수 있다.
상기 충돌 여부 판단 모듈은, 상기 거리 측정 모듈에서 계산된 상기 위험 물체와의 거리가 상기 충돌 위험 거리보다 먼 경우 주의 경보를 발생 시키고, 상기 위험 물체와의 거리가 상기 충돌 위험 거리보다 가까운 경우 위험 경보를 더 발생시킬 수 있다.
상기 충돌 판단부는, 상기 주의 경보를 상기 선박 내부에 출력하고, 상기 위험 경보를 상기 선박 외부에 출력할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 블랙박스 시스템은, 선박의 상태를 판단하여 블랙박스의 보호가 필요한 경우만 동작함으로써 블랙박스의 수리 또는 점검 시 블랙박스 본체에 대한 접근성이 유지되는 효과가 있다.
또, 본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 블랙박스 시스템은, 블랙박스를 외부의 물리적 또는 화학적 작용에 대해 보호할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 블랙박스 시스템은, 블랙박스를 수면 위에 부유시킴으로써, 선박이 사고로 침몰하더라도 블랙박스를 용이하게 회수할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 블랙박스 시스템은, 블랙박스의 위치를 다양한 방법으로 외부에 출력함으로써 수색대가 블랙박스의 위치를 날씨에 관계없이 용이하게 확인할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 선박용 블랙박스 시스템이 동작한 상태의 일 예를 간략히 나타낸 도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 선박용 블랙박스 시스템을 간단히 나타낸 블록도이다.
도 3은 도 1의 내부를 간략히 나타낸 도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 선박용 블랙박스 시스템에 포함되는 블랙박스를 나타낸 블록도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙였다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 선박용 블랙박스 시스템이 동작한 상태의 일 예를 간략히 나타낸 도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 선박용 블랙박스 시스템을 간단히 나타낸 블록도이며, 도 3은 도 1의 내부를 간략히 나타낸 도이다. 이하에서는 도 1 내지 도 3을 이용하여 본 발명의 선박용 블랙박스 시스템을 보다 상세히 설명하도록 한다. 하지만, 이하에서 설명되는 내용은 설명의 편의상 작성되는 본 발명의 하나의 예시일 뿐이며 당업자의 구성에 대한 용이한 변화, 삭제 또는 추가를 통한 다양한 예시가 존재할 수 있다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 블랙박스 시스템(100)은, 블랙박스 보호부(130)의 외부에 형성된 블랙박스 부유 물질(150)이 부력을 생성하여 해수면(110)위에 블랙박스 보호부(130)가 부력을 가지도록 할 수 있다. 이때, 블랙박스 부유 물질(150)은 바람직하게는 블랙박스 보호부(130)에 해수면(110)으로부터 해수가 유입되지 않도록 블랙박스 보호부(130)보다 높은 높이까지 형성될 수도 있으며, 일 예로 도면에 도시되지 않았지만, 블랙박스 보호부(130)를 내부에 포함하도록, 즉 블랙박스 보호부(130)의 상부까지 형성될 수도 있다.
이러한 선박용 블랙박스 시스템(100) 중 블랙박스 보호부(130)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 측정부(210), 동작 처리부(230) 및 블랙박스(250)를 포함할 수 있다.
측정부(210)는, 선박의 현재 상태를 측정한다. 측정부(210)는 선박의 상태를 측정할 수 있는 다양한 측정 모듈 중 적어도 하나를 포함하도록 형성될 수 있다.
일 예로, 측정부(210)는 선박의 물리적 상태를 확인할 수 있는 기울기 감지 모듈을 포함할 수 있다. 기울기 감지 모듈은, 선박이 어느 방향으로 어느 정도 기울었는지 감지하기 위해 형성되며, 틸트 센서. 가속도 센서 또는 자이로 센서 중 적어도 하나를 이용하여 선박의 기울기를 측정할 수 있다.
또, 측정부(210)는 선박에 대한 외부 충격 정보를 감지하기 위한 충격 감지 모듈을 포함할 수도 있다. 충격 감지 모듈은, 선박이 외부로부터 충격을 받았는지, 충격을 받았다면 어느 위치에 어느 세기로 충격을 받았는지 감지하기 위해 형성될 수 있다.
또한, 측정부(210)는 선박의 침수 상태를 감지하기 위한 침수 감지 모듈을 포함할 수도 있다. 침수 감지 모듈은, 선박에 침수가 발생했는지, 침수가 어느 정도 진행되었는지 확인하기 위해 형성될 수 있다.
또한, 측정부(210)는 선박의 화재를 감지하기 위한 화재 감지 모듈을 포함할 수도 있다. 화재 감지 모듈은, 선박에 화재가 발생했는지, 화재가 어느 정도 진행되었는지 확인하기 위해 형성될 수도 있다.
다시 말해, 측정부(210)는 선박의 기울어진 정도를 감지하는 기울기 감지 모듈, 선박에 대한 외부 충격 정보를 감지하기 위한 충격 감지 모듈, 선박의 침수 상태를 감지하기 위한 침수 감지 모듈 및 선박의 화재를 감지하기 위한 화재 감지 모듈 중 적어도 하나를 포함하도록 형성되며, 이를 이용하여 선박의 현재 상태를 측정할 수 있다.
동작 처리부(230)는, 선박의 현재 상태를 판단하고, 선박용 블랙박스 시스템(100)의 동작을 수행하도록 형성된다. 이를 위해 동작 처리부(230)는 상태 판단 모듈(231), 전개 동작 모듈(233) 및 신호 출력부(235)를 포함할 수 있다.
상태 판단 모듈(231)은, 측정부(210)에서 측정된 선박의 현재 상태를 분석하여 선박의 침몰이 진행되고 있는지 확인할 수 있다. 상태 판단 모듈(231)은, 일 예로, 기울기 감지 모듈에서 측정된 기울기가 기 설정된 임계 기울기값 이상인 경우, 선박이 복원력을 잃고 침몰이 진행되고 있는 침몰 상태로 판단할 수 있다.
또, 상태 판단 모듈(231)은 충격 감지 모듈에서 해수면보다 낮은 높이에 기 설정된 임계 충격량 이상의 충격이 감지된 경우, 선박의 해당 부위에 천공이 발생한 것으로 판단하여 선박이 침수로 인해 침몰이 진행되고 있는 침몰 상태로 판단할 수 있다.
또한, 상태 판단 모듈(231)은, 침수 감지 모듈에서 침수된 것이 측정되고, 침수 수위가 계속해서 증가하는 경우, 선박이 침수로 인해 침몰이 진행되고 있는 침몰 상태로 판단할 수 있다.
또한, 상태 판단 모듈(231)은, 화재 감지 모듈에서 선박 내에 화재가 발생한 것이 확인되고 화재가 확산되는 것으로 확인되는 경우 선박을 포기해야 하는 상태로 판단할 수 있다.
즉, 상태 판단 모듈(231)은, 측정부(210)의 선박 상태 측정 결과를 분석하여 선박이 침몰하거나 선박의 운항이 불가능한 항해 불능 상태인 경우인지 판단할 수 있고, 판단 결과를 전개 동작 모듈(233)로 전달할 수 있다.
전개 동작 모듈(233)은 선박이 침몰하는 것으로 판단되는 경우, 블랙박스 부유 물질(150)을 전개하도록 형성된다. 선박이 침몰할 때 블랙박스(250)가 함께 침몰하게 되면 선박의 침몰 원인 및 사고 당시 상황 등의 정보를 포함하고 있는 블랙박스(250)의 회수율이 낮아진다. 따라서, 전개 동작 모듈(233)은 선박이 상태 판단 모듈(231)에서 선박이 침몰하는 것으로 판단하면, 블랙박스 보호부(130)의 외부에 블랙박스 부유 물질(150)을 전개함으로써, 선박이 침몰하더라도 블랙박스(250)가 해수면(110) 위에 부유할 수 있도록 하고, 이를 통해 수색대의 블랙박스 회수율을 증가시킬 수 있다.
이때, 블랙박스 부유 물질(150)은 일 예로 소형 고무 보트 또는 에어백일 수 있다. 에어백은, 바람직하게는 아지트화나트륨(NaN)을 질소(N2)와 나트륨(Na)으로 분리하는 반응을 이용하여 전개될 수 있고, 에어백으로 인해 발생한 부력이 블랙박스 보호부(130)를 수면 위에 부유시킬 수 있다.
신호 출력부(235)는, 블랙박스 보호부(130)의 회수율을 높이기 위해 블랙박스 보호부(130)의 현재 위치를 특정 신호로 출력하기 위해 구비된다. 신호 출력부(235)는 시각 신호, 청각 신호 및 통신 신호 중 적어도 하나를 출력하도록 형성될 수 있다.
신호 출력부(235)는 시각 신호를 출력할 수 있다. 신호 출력부(235)는 수색대가 육안을 통해 블랙박스 보호부(130)를 용이하게 발견할 수 있도록, 빛의 점등 또는 점멸을 수행하는 LED를 포함할 수 있으며, LED를 통해 시각 신호를 출력할 수 있다.
또, 신호 출력부(235)는 청각 신호를 출력할 수 있다. 신호 출력부(235)는 수색대가 소리를 통해 블랙박스 보호부(130)의 위치를 용이하게 파악할 수 있도록, 특정 소리를 생성하여 출력하는 스피커를 포함할 수 있다.
또한, 신호 출력부(235)는 통신 신호를 출력할 수 있다. 신호 출력부(235)는, 해수면(110)위에 부유하여 표류하는 블랙박스 보호부(130)의 정확한 위치를 수색대에게 전달하기 위해 GPS 정보로 대표되는 블랙박스 보호부(130)의 위치 정보를 포함하는 통신 신호를 생성하여 출력하는 통신 디바이스를 포함할 수 있다.
즉, 신호 출력부(235)는 상술된 시각, 청각 및 통신 신호 중 적어도 하나를 이용하여 수색대가 용이하게 침몰한 선박의 블랙박스 보호부(130)를 발견 및 회수하도록 할 수 있다.
한편, 동작 처리부(230)는 비상 전원부(도면 미도시)를 더 포함할 수 있다. 비상 전원부는, 선박의 위험이 감지되지 않는 경우에는 선박으로부터 전원을 지속적으로 공급 받아 충전 상태를 유지하며, 선박의 위험이 감지된 경우, 즉 일 예로 상태 판단 모듈(231)에서 선박이 침몰하거나 화재가 발생되었다고 판단하는 경우 충전을 종료하고 선박용 블랙박스 시스템(100)에 충전된 전원을 비상 전원으로 공급하기 위해 구비될 수 있다.
도 3에는 도 1의 단면도가 간략히 나타나고 있다. 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 블랙박스 시스템(100)은, 블랙박스(250)와 블랙박스 하우징(310)으로 형성되는 블랙박스 보호부(130)의 외부에 블랙박스 부유 물질(150) 및 부유 물질 전개 유도 부재(350)가 포함된다.
블랙박스(250)는 외부에 블랙박스 하우징(310)을 포함할 수 있다. 이때, 블랙박스 하우징(310)은 블랙박스(250)가 물리적 또는 화학적 효과로 인해 손상되는 것을 방지하기 위해 구비될 수 있다. 이때, 블랙박스 하우징(310)과 블랙박스(250) 사이에는 블랙박스 보호 부재(330)가 구비될 수 있으며, 일 예로 충격 흡수용 물질이 구비될 수도 있다.
여기서, 블랙박스(250)의 부유 시 가장 높은 확률로 블랙박스(250)의 손상을 유발할 수 있는 물질은 해수이기 때문에, 블랙박스 하우징(310)과 블랙박스 보호 부재(330)는, 방염 및 방수 부재 코팅으로 대체될 수도 있다.
한편, 블랙박스 보호부(130)는 블랙박스 부유 물질(150)이 블랙박스 보호부(130)에 충분한 부력을 제공함과 동시에 외부의 해수면(110)에서 해수가 유입되는 것을 방지하기 위해, 부유 물질 전개 유도 부재(350)를 더 포함할 수 있다. 부유 물질 전개 유도 부재(350)는, 바람직하게는 블랙박스 보호부(130)의 하부에 형성되어, 블랙박스 부유 물질(150)의 전개 방향을 유도한다. 블랙박스 부유 물질(150)은 이를 통해 블랙박스 보호부(130)의 하부 및 측면으로 전개되어 충분한 부력을 생성함과 동시에 해수의 유입을 방지할 수 있다.
한편, 도 1 내지 도 3의 선박용 블랙박스 시스템은, 도 4에 도시된 블랙박스를 이용하여 선박의 상태를 보다 명확히 판단할 수도 있다. 도 4에는 본 발명의 실시예에 따른 선박용 블랙박스 시스템에 포함되는 블랙박스를 나타낸 블록도가 도시되고 있다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 선박용 블랙박스 시스템(100)에 포함되는 블랙박스(250)는, 선박의 외부를 촬영하여 선박 외부 영상을 획득하고, 획득한 영상을 보정 및 분석하여 선박에 충돌할 수 있는 가능성이 있는 위험 물체를 판단한 후, 물체와 선박의 거리에 따라 경보를 선택적으로 발생시키도록 형성된다. 이를 위해 블랙박스(250)는 촬영부(410) 및 선박 충돌 예상부(430)를 포함할 수 있다.
촬영부(410)는, 선박의 외부를 촬영하며 선박 주변에 안개 또는 해무 등 가시 거리를 감소시키는 날씨가 나타나는 경우, 안개 보정을 통해 식별 가능한 가시 거리가 증가된 보정된 영상을 촬영할 수 있다. 이때, 촬영부(410)는 카메라 모듈(411), 안개 보정 모듈(413) 및 가시 거리 조정 모듈(415)을 포함할 수 있다.
카메라 모듈(411)은, 선박의 외부를 촬영하여 외부 영상을 획득한다. 카메라 모듈(411)은 선박이 진행하는 방향을 촬영하는 것이 바람직하지만, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며, 사용자의 필요에 따라 다양한 방향을 촬영하도록 하나 또는 그 이상의 카메라 모듈(411)이 구비될 수도 있다. 이때, 카메라 모듈(411)은 일 예로 2백만픽셀의 해상도를 가질 수도 있다. 여기서 카메라 모듈(411)은, 블랙박스(250)와 연결되며, 선박에 설치되어 외부 영상을 획득할 수도 있다.
안개 보정 모듈(413)은 획득한 영상에서 안개를 보정한다. 안개 보정 모듈(413)은 카메라 모듈(411)에서 획득한 외부 영상에 안개가 포함된 경우, 영상으로부터 안개 효과를 제거하여 보정된 영상을 생성할 수 있다.
이때, 안개 보정 모듈(413)은, 가시 거리가 일정 거리 이하로 감소한 경우 안개가 발생한 것으로 판단하여 동작하도록 설정될 수도 있고, 사용자가 온/오프를 직접 제어하여 동작할 수도 있으며, 카메라 모듈(411)에서 획득한 외부 영상을 확인하여 영상에서의 명암차가 거의 나타나지 않는 경우 동작하도록 설정될 수도 있다.
또, 안개 보정 모듈(413)은 외부 영상에서 안개를 제거하기 위해 메디안 다크 채널 프라이어(Median Dark Channel Prior)로 명명되는 MDCP 알고리즘을 이용할 수 있다. 이를 이용하여 안개 보정 모듈(413)은 RGB 색 공간에서 안개 부분 화소들의 콘트라스트(Contrast)를 향상하는 방식으로 안개를 제거할 수 있다.
한편, 안개 보정 모듈(413)이 MDCP 알고리즘을 사용하여 안개를 제거하는 경우, 안개 부분의 콘트라스트를 강제로 향상시키기 때문에 안개 부분에 존재하는 색상의 왜곡 및 엣지 값 손실이 발생할 수 있다. 이를 보정하기 위해 안개 보정 모듈(413)은, 안개를 제거한 후 발생하는 색상 왜곡 및 엣지 값 손실에 대한 보정을 더 수행할 수 있으며, 이를 위해 HIS 색 공간에서 안개 영상의 색상의 정확도를 측정하여 색상 왜곡 및 엣지 값 손실에 대한 보정을 수행하는 알고리즘을 이용할 수도 있다.
가시 거리 조정 모듈(415)은 영상을 확대할 수 있다. 가시 거리 조정 모듈(415)은 영상에 어떤 물체가 존재하는 경우, 해당 물체를 보다 명확히 확인하기 위해 영상의 확대 정도를 조절하도록 구비될 수 있다. 이러한 가시 거리 조정 모듈(415)은 일 예로 가변 줌 렌즈일 수 있으며, 일정 시간 동안 영상을 확대하여 물체를 확인하도록 할 수 있다.
한편, 촬영부(410)에서 획득하여 안개 보정이 수행된 보정 영상은, 선박 충돌 예상부(430)로 전달되고, 선박 충돌 예상부(430)는 보정 영상에 촬영된 물체의 존재 여부 및 물체와의 충돌 위험 예상을 수행한다. 이를 위해 선박 충돌 예상부(430)는, 영상 처리부(450) 및 충돌 판단부(470)를 포함할 수 있다.
영상 처리부(450)는, 보정 영상을 획득하여 보정 영상에 움직이는 물체가 있는지 확인하기 위해 구비된다. 이때, 움직이는 물체는 자체 속도를 가지고 있는 물체일 뿐 아니라, 선박이 운항함에 따라 상대 속도를 가지는 물체도 포함된다.
또, 영상 처리부(450)는 움직이는 물체가 선박과 충돌할 수 있는 위험성을 가지는 물체인지, 나아가 선박과 충돌을 통해 해상 사고를 발생시킬 수 있는 위험성을 가지는 위험 물체인지 더 확인할 수도 있다. 이를 위해 영상 처리부(450)는, 영상 분석 모듈(451), 물체 판단 모듈(453) 및 영상 저장 모듈(455)을 포함할 수 있다.
영상 분석 모듈(451)은, 보정 영상을 분석하여 영상 내에 물체가 촬영되었는지 확인한다. 영상 분석 모듈(451)은, 기계 학습 및 하-라이크 특징(Haar-like feature) 기법을 이용하여 보정 영상 내의 물체를 검출하고, 분석 영상을 생성할 수 있다.
즉, 영상 분석 모듈(451)은 하-라이크 특징 기법의 영역과 영역의 밝기 차를 이용한 검출 방법을 기계 학습을 통해 반복적으로 학습함으로써 선박 전방에서의 파도, 물결, 비, 눈 등의 자연 현상을 노이즈로 판단하여 제거하고, 암초나 다른 선박 등을 영상 내의 물체로 검출해 낼 수도 있다. 또, 영상 분석 모듈(451)은 필요에 따라 에이다부스트(Adaboost) 알고리즘을 이용하여 물체 검출 능력을 더욱 증가시킬 수도 있다.
물체 판단 모듈(453)은, 분석 영상에 포함된 물체가 위험 물체인지 판단한다. 물체 판단 모듈(453)은, 영상 분석 모듈(451)로부터 분석 영상을 전달 받아, 분석 영상 내에 포함된 물체가 선박과 충돌하는 경우 해양 사고를 발생시킬 수 있는 위험성을 가지는 위험 물체인지 판단한다. 이때, 물체 판단 모듈(453)은 해당 물체에 대한 판단 결과를 교차 확인하기 위해 상술한 가시 거리 조정 모듈(415)을 더 사용할 수 있다.
즉, 물체 판단 모듈(453)은, 분석 영상에서 판단한 위험 물체를 가시 거리 조정 모듈(415)을 통해 확대된 영상과 비교하여 해당 물체가 위험 물체인지 확인하는 과정을 더 수행할 수도 있다.
영상 저장 모듈(455)은, 영상을 저장한다. 영상 저장 모듈(455)은, 영상 분석 모듈(451)에서 분석한 분석 영상에 물체가 존재하지 않는 경우, 해당 영상을 일 예로 기계 학습에 사용하기 위해 저장 할 수 도 있다. 또, 영상 저장 모듈(455)은 기준 영상을 더 포함할 수 있다. 기준 영상은 후술되는 충돌 판단부(470)에서 위험 물체와 선박 사이의 거리를 계산하기 위해 사용될 수 있는 영상으로써, 물체가 존재하지 않는 영상일 수 있다.
한편, 충돌 판단부(470)는 영상 처리부(450)에서 위험 물체가 존재한다고 판단한 경우, 위험 물체와 선박이 충돌할 수 있는 충돌 위험이 존재하는지 판단한다. 이를 위해 충돌 판단부(470)는 거리 측정 모듈(471) 및 충돌 위험 판단 모듈(475)을 포함할 수 있다.
거리 측정 모듈(471)은 영상 처리부(450)에서 위험 물체가 존재한다고 판단된 분석 영상을 전달 받아 위험 물체와 선박 사이의 거리를 계산한다. 이를 위해 거리 측정 모듈(471)은, 영상 저장 모듈(455)에 기 저장된 기준 영상과 분석 영상의 픽셀 수 및 픽셀 거리를 이용할 수 있다.
하기 표 1에는 구간별 픽셀 수와 픽셀 거리와의 관계가 표시되고 있다. 이때, 기준 영상 및 분석 영상의 픽셀 수는 2백만 픽셀이다.
Figure 112017055904443-pat00001
표 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 거리 측정 모듈(471)은 선박과 위험 물체 사이의 거리를 계산하기 위해 실제 거리와 픽셀 거리를 이용할 수 있다. 즉, 기준 영상을 이용하여 측정 거리(20m~200m)까지의 영상을 준비하고, 각 구간별 픽셀 수를 계산하고, 위험 물체가 존재하는 분석 영상에서의 픽셀 수를 세어 기준 영상과 비교하여 선박과 위험 물체 사이의 거리를 측정할 수 있다.
한편, 거리 측정 모듈(471)에서 측정된 선박과 위험 물체 사이의 거리는 충돌 여부 판단 모듈(475)로 전달된다. 충돌 여부 판단 모듈(475)은, 측정된 선박과 위험 물체 사이의 거리와 기 설정된 임계 거리 값을 이용하여 충돌 경보 종류를 결정한다.
즉, 충돌 여부 판단 모듈(475)은 기 설정된 임계 거리 값이 100m라고 가정하면, 거리 측정 모듈(471)에서 측정된 선박과 위험 물체 사이의 거리가 100m 이상인 경우, 선박 내부에 주의 경보를 발생시켜 선박 승무원들에게 전방에 위험 물체가 존재한다고 경고할 수 있다.
또, 거리 측정 모듈(471)에서 측정된 선박과 위험 물체 사이의 거리가 100m 미만인 경우, 충돌 여부 판단 모듈(475)은 선박 내부에 위험 경보를 발생 시켜 충돌 위험이 높다고 경고할 수 있다.
나아가, 충돌 여부 판단 모듈(475)은 선박 외부에도 위험 경보를 발생시킴으로써 위험 물체가 운항중인 다른 선박인 경우, 사용자가 탑승하고 있는 선박의 위치를 알림으로써, 서로 다른 항로를 선택하여 충돌을 피하도록 할 수도 있다. 이를 위해 충돌 여부 판단 모듈(475)은 외부에 출력하는 위험 경보로 소리 또는 빛을 이용할 수도 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 충돌 판단부(470)는, 속도 측정 모듈(473)을 더 포함할 수도 있다. 속도 측정 모듈(473)은 선박과 위험 물체 사이의 상대 속도를 측정할 수 있다. 이때, 속도 측정 모듈(473)은 상대 속도의 측정을 위해 거리 측정 모듈(471)에서 사용한 정보를 이용할 수도 있다.
이를 통해 충돌 여부 판단 모듈(475)은 상대 속도를 이용하여 선박과 위험 물체가 가까워지더라도 서로 다른 방향으로 이동하여 만나지 않는 것으로 판단되는 경우, 임계 거리 값보다 가까운 위치에 위험 물체가 존재하더라도 충돌 여부 판단 모듈(475)은 선박 내부에 주의 경보만 발생시킴으로써 만약의 사태에 대비할 수 있도록 할 수 있다.
또, 충돌 여부 판단 모듈(475)은 거리 측정 모듈(471) 및 속도 측정 모듈(473)을 모두 사용하여 위험 물체와 선박의 경로 및 거리를 확인한 결과, 충돌을 피할 수 없는 것으로 판단되면 충돌이 일어나기 전, 운항중인 선박의 운항 정보를 포함하는 사고 신호를 통신망을 통해 해군, 해경 또는 구급대 등에 송출할 수 있다.
이를 통해, 해군, 해경 또는 구급대는 사고가 발생하기 전에 선박의 상태를 판단할 수 있고, 보다 빠른 대응을 통해 인적, 물질적, 환경적 피해를 최소화할 수 있는 효과가 있다.
정리하면, 상술된 도 4에 도시되는 블랙박스(250)와 본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 블랙박스 시스템(100)을 이용하면, 상태 판단 모듈(231)은 도 4의 블랙박스(250)를 이용하여 획득한 선박의 충돌 여부와 측정부(210)를 이용하여 획득한 선박의 상태를 조합하여 선박의 현재 상태를 보다 정확히 알 수 있는 효과도 존재한다. 이러한 두 가지 정보의 조합을 이용하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 블랙박스 시스템(100)은 보다 높은 정확도를 이용하여 선박의 이상 사태를 확인하여 블랙박스의 보호 및 부유 물질 전개를 수행할 수도 있다.
이상에서 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.
100 : 선박용 블랙박스 시스템 110 : 해수면
130 : 블랙박스 보호부 150 : 블랙박스 부유 물질
210 : 측정부 230 : 동작 처리부
231 : 상태 판단 모듈 233 : 전개 동작 모듈
235 : 신호 출력부 250 : 블랙박스
310 : 블랙박스 하우징 330 : 블랙박스 보호 부재
350 : 부유 물질 전개 유도 부재 410 : 촬영부
411 : 카메라 모듈 413 : 안개 보정 모듈
415 : 가시거리 조정 모듈 430 : 선박 충돌 예상부
450 : 영상 처리부 451 : 영상 분석 모듈
453 : 물체 판단 모듈 455 : 영상 저장 모듈
470 : 충돌 판단부 471 : 거리 측정 모듈
473 : 속도 측정 모듈 475 : 충돌 위험 판단 모듈

Claims (16)

  1. 선박에 설치된 적어도 하나의 카메라;
    상기 카메라로부터 촬영된 영상을 저장하는 선박용 블랙박스;
    상기 선박의 위험 여부를 감지하는 측정부; 및
    상기 선박의 위험이 감지된 경우, 상기 선박용 블랙박스를 수면 위로 부상시키기 위한 동작을 수행하는 동작 처리부;를 포함하며,
    상기 선박용 블랙박스는,
    상기 선박의 외부를 촬영하며, 안개가 낀 경우, 안개 보정을 통해 식별 가능한 가시 거리를 증가시키도록 형성되는 촬영부; 및
    상기 촬영부에서 획득한 영상을 전달 받아 상기 영상을 분석하여 상기 영상에 물체가 촬영 되었는지를 확인하고, 상기 물체와의 충돌 위험을 판단하여 경보를 생성하는 선박 충돌 예상부;를 포함하며,
    상기 촬영부는,
    상기 카메라를 통해 획득한 영상에서 메디안 다크 채널 프라이어(Median Dark Channel Prior, MDCP)를 이용하여 상기 안개를 제거하고, 상기 영상의 색상 왜곡 보정 및 상기 영상의 엣지 값 보정을 더 수행하여 식별 가능한 가시 거리를 증가시키는 안개 보정 모듈; 및
    상기 영상에 상기 물체가 촬영 된 경우, 가변 줌 렌즈를 이용하여 상기 영상의 확대 정도를 조절하고, 상기 영상을 일정 시간 동안 확대하는 가시 거리 조정 모듈;을 포함하고,
    상기 선박 충돌 예상부는,
    상기 영상을 분석하여 상기 영상에 상기 물체가 촬영 되었는지 확인하고 상기 물체가 상기 선박의 선체에 위협을 가할 가능성이 있는 위험 물체인지 확인 처리하는 영상 처리부; 및
    상기 영상 처리부에서 확인된 상기 물체와 상기 선박이 충돌할 수 있는 충돌 위험이 존재하는지 판단하는 충돌 판단부;를 포함하며,
    상기 영상 처리부는,
    상기 안개 보정이 수행된 영상을 분석하여 상기 영상에 상기 물체가 촬영 되었는지 하-라이크 특징(Haar-like feature) 기법을 이용하여 확인 하는 영상 분석 모듈;
    상기 영상 분석 모듈에서 상기 물체가 촬영되지 않은 것으로 분석한 경우, 상기 영상을 저장하고, 상기 저장된 영상을 상기 물체가 촬영되지 않은 기본 영상으로 활용하는 영상 저장 모듈; 및
    상기 촬영부로부터 확대된 영상을 획득하여 판단하는 물체 판단 모듈;을 포함하며,상기 측정부는,
    상기 선박의 기울어진 정도를 감지하는 기울기 감지 모듈;
    상기 선박에 대한 외부 충격 정보를 감지하기 위한 충격 감지 모듈;
    상기 선박의 침수 상태를 감지하기 위한 침수 감지 모듈; 및
    상기 선박의 화재를 감지하기 위한 화재 감지 모듈; 중 어느 하나인 적어도 하나의 측정 모듈을 포함하고,
    상기 동작 처리부는,
    상기 측정부의 측정 결과를 이용하여 상기 선박의 현재 상태를 판단하는 상태 판단 모듈;
    상기 상태 판단 모듈의 판단 결과를 이용하여 상기 상태 판단 모듈에서 상기 선박을 위험 상태라고 판단하는 경우, 아지트화나트륨(NaN)을 질소(N2)와 나트륨(Na)으로 분리하는 반응에 의해 전개되는 에어백 또는 초소형 고무보트를 포함하는 블랙박스 부유 물질의 전개 동작을 수행하는 전개 동작 모듈;
    상기 선박용 블랙박스의 위치 정보를 외부에 출력하기 위해 빛의 점등 또는 점멸을 이용한 시각 신호를 발생시키는 LED, 소리를 이용한 청각 신호를 발생시키는 스피커, 및 GPS 정보를 포함하는 통신 신호를 발생시키는 통신 디바이스중 적어도 하나를 포함하는 신호 출력부; 및
    상기 선박의 위험이 감지되지 않은 경우 충전 상태를 유지하고, 상기 선박의 위험이 감지된 경우에는 상기 선박용 블랙박스 시스템에 비상 전원을 공급하는 비상 전원부;를 포함하는 선박용 블랙박스 시스템.
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  12. 제 1항에 있어서,
    상기 충돌 판단부는, 상기 선박과 상기 위험 물체와의 거리를 계산하는 거리 측정 모듈; 및
    상기 거리 측정 모듈에서 계산된 상기 거리를 이용하여 상기 위험 물체가 충돌 위험 거리에 들어왔는지 판단하고, 충돌 경보 종류를 결정하는 충돌 여부 판단 모듈;을 포함하는 선박용 블랙박스 시스템.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 거리 측정 모듈은, 기 측정된 실제 10m 단위 구간 당 촬영된 기준 영상 내의 픽셀 수 및 픽셀 거리를 이용하여 상기 위험 물체와의 거리를 측정하며, 상기 기준 영상은 2메가픽셀로 촬영된 선박용 블랙박스 시스템.
  14. 제 12항에 있어서,
    상기 거리 측정 모듈은, 상기 선박과 상기 위험 물체와의 상대 속도를 계산하는 속도 측정 모듈;을 더 포함하는 선박용 블랙박스 시스템.
  15. 제 12항에 있어서,
    상기 충돌 여부 판단 모듈은, 상기 거리 측정 모듈에서 계산된 상기 위험 물체와의 거리가 상기 충돌 위험 거리보다 먼 경우 주의 경보를 발생 시키고, 상기 위험 물체와의 거리가 상기 충돌 위험 거리보다 가까운 경우 위험 경보를 더 발생시키는 선박용 블랙박스 시스템.
  16. 제 15항에 있어서,
    상기 충돌 판단부는, 상기 주의 경보를 상기 선박 내부에 출력하고, 상기 위험 경보를 상기 선박 외부에 출력하는 선박용 블랙박스 시스템.
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