KR101873003B1 - Detection of Heavy Metal in Soil Using hyperspectral Image and Spectral Angle Variables - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a method for detecting heavy metals in soil using hyperspectral images and a spectral angle variable. More specifically, the present invention generates spectroscopic angular images by inputting hyperspectral image data and reference spectral data obtained by a spectroscopic sensor. In the present invention, an absolute concentration of heavy metals in the soil is calculated by setting a relational expression for calculating an actual concentration to convert a generated spectral angle image to the absolute concentration. Accordingly, the present invention relates to the method for detecting heavy metals in soil using hyperspectral images and a spectral angle variable to detect heavy metals in the soil.

Description

초분광영상과 분광각도 변수를 이용한 토양내 중금속 탐지방법{Detection of Heavy Metal in Soil Using hyperspectral Image and Spectral Angle Variables}TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for detecting heavy metals in a soil using ultraspectral imaging and spectral angle parameters,

본 발명은 초분광영상과 분광각도 변수를 이용한 토양내 중금속 탐지방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 분광센서에 의해 취득된 초분광 영상자료와 기준 분광자료를 입력하여 분광각도 영상을 생성하고, 생성된 분광각도 영상을 절대 농도로 환산하기 위해 실측 농도산정을 위한 관계식 설정하여 토양내 중금속의 절대농도를 산출함으로써 토양내 중금속을 탐지할 수 있도록 한 초분광영상과 분광각도 변수를 이용한 토양내 중금속 탐지방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for detecting heavy metals in soil using ultrasound images and spectral angle variables, and more particularly, to a method for detecting heavy metals in soil by generating ultrasound image data and reference spectral data obtained by a spectroscopic sensor, And the detection of heavy metals in the soil using spectroscopic angular variables, which can detect the heavy metals in the soil by calculating the absolute concentration of the heavy metals in the soil by setting the relational formula for calculating the actual concentration to convert the spectral angle image into absolute density ≪ / RTI >

초분광센서(Hyperspectral sensor)란, 대상물에서 반사되거나 대상물이 방사하는 전자기파를 수백 개 이상의 연속된 분광파장으로 기록하는 센서이다. A hyperspectral sensor is a sensor that records electromagnetic waves reflected from an object or emitted by an object at several hundred or more consecutive spectral wavelengths.

초분광센서로 얻어지는 연속된 분광파장의 자료는 지표와 식생의 다양한 대상물에 대한 탐지에 활용이 가능하다. Continuous spectral wavelength data obtained by the ultra - spectroscopic sensor can be used to detect various objects of the surface and vegetation.

따라서, 초분광센서로 기록된 분광자료를 분석하면 대상물의 종류를 용이하게 식별할 수 있는 장점이 있다. Therefore, analyzing the spectral data recorded by the ultra-spectral sensor has an advantage that the kind of object can be easily identified.

이때, 관측된 자료의 형태는 점의 형식 또는 면(영상)의 형식 등 다양한 형태의 자료 형식으로 저장이 가능하다.At this time, the observed data can be stored in various forms such as a point format or a face format.

아울러, 기준 분광자료(Reference spectral data)는 중금속의 탐지와 농도 산출에 기준이 되는 분광 자료로써 특정 중금속으로 오염된 토양에서 반사 또는 방사하는 전자기파를 연속적인 분광 반사값으로 저장된 자료를 의미한다. The reference spectral data is a spectral data that is used as a reference for the detection and concentration calculation of heavy metals. It refers to data that is stored as continuous spectral reflection values of electromagnetic waves reflected or emitted from a soil contaminated with a specific heavy metal.

중금속이 포함된 토양의 경우 중금속 종류마다 고유한 성분으로 구성되어 있어 특정 중금속의 종류나 농도로 정의된 기준 데이터를 초분광 자료와 함께 이용하는 경우 중금속 탐지와 농도산출이 가능하다.In the case of soils containing heavy metals, it is composed of unique components for each type of heavy metal, so it is possible to detect heavy metals and to calculate concentration when using reference data defined by the kind or concentration of specific heavy metals together with the ultrasound data.

그리고, 분광각도(Spectral angle)는 입력영상의 분광값과 기준분광자료값의 각도 차이를 나타낸 수치이다. The spectral angle is a numerical value indicating the angle difference between the spectral value of the input image and the reference spectral data.

초분광영상을 활용하여 대상물을 탐지하고자 할 때, 대상물을 분류하거나 탐색하는 대표적인 방법으로 분광각도맵퍼(Spectral Angle Mapper)를 이용하게 된다.Spectral angle mapper (Spectral Angle Mapper) is used as a representative method to classify or search objects when detecting objects by using ultraspectral images.

분광각도맵퍼 방법은 두 분광자료 간 유사성의 탐지 변수로 분광각도를 이용하게 된다. The spectral angle mapper method uses the spectral angle as a detection parameter of similarity between two spectral data.

이때, 분광각도는 기준분광 벡터와 영상에서 얻은 벡터 간 각도의 차이량을 의미하며 단위는 라디안을 가지게 되며, 당해 분야에서는 공지되어 있는 사항이다. At this time, the spectral angle means a difference amount between the reference spectral vector and the angle obtained from the image, and the unit has a radian, which is well known in the art.

본 발명에서 분광각도의 수치는 두 분광자료 간의 유사성의 척도와 농도 산출의 변수로 활용할 수 있다.In the present invention, the numerical value of the spectral angle can be used as a measure of similarity between two spectral data and as a parameter of concentration calculation.

토양 내 중금속은 보통 중금속에 의한 토양 오염으로 중금속은 비중이 4이상의 무거운 금속을 말하며, 대표적으로 비소(As), 카드뮴(Cd), 구리(Cu), 납(Pb) 등이 있다. Heavy metals in soil are usually heavy metals, and heavy metals are heavier metals with a specific gravity of 4 or more. Typical examples are arsenic (As), cadmium (Cd), copper (Cu), and lead (Pb).

한편, 폐금속광산, 공장 밀집지역, 제련소, 폐광미 등에서 중금속 물질이 유출된다. On the other hand, heavy metal materials are leaked from waste metal mines, factory clusters, smelters, and abandoned mines.

유출된 중금속은 유출 형태에 따라 대기, 식수, 농작물 등을 통하여 인체에 노출되며 그 노출량에 따라 급성독성 및 만성독성을 나타낼 수 있다. The released heavy metals are exposed to the human body through air, drinking water, crops, etc. depending on the type of spillage, and can show acute toxicity and chronic toxicity according to the exposure.

또한, 높은 인체 내 잔류성으로 인하여 미량의 노출량이라도 오염원의 제거가 이루어지지 않아 장기간 노출되었을 시 만성적 질환을 가져오기도 한다.In addition, due to the high persistence in the human body, even a trace amount of exposure dose does not remove the contaminants, which may lead to chronic diseases when exposed for a long period of time.

초분광센서를 활용하는 경우 실내, 지상, 공중에서 관측센서를 통해 분광자료를 취득하고 관측자료와 기준자료를 이용하여 중금속을 탐지할 수 있다.When using an ultra-spectral sensor, it can acquire spectral data through observation sensors in the room, on the ground, and in the air, and can detect heavy metals using observation data and reference data.

토양오염조사는 대상지역에 대해 기초 및 개황조사를 실시하여 토양의 오염여부를 평가하며, 토양오염에 따라 조사대상 오염물질의 종류, 시료채취 밀도 등을 고려해야 한다.Soil pollution survey should be carried out on baseline and general survey of the target area to evaluate the contamination of soil, and the type of contaminants to be surveyed and sampling density should be considered according to soil pollution.

이에, 본 발명자들은 실내, 지상 및 공중에서 광범위한 지역의 자료를 신속한 식별활용에 가능하도록 초분광 자료와 기준 분광 자료 등을 이용하여 적용한 결과 분광각도를 활용한 중금속 탐지방법을 확인하였고, 본 발명을 완성하게 되었다.Accordingly, the present inventors have confirmed a method for detecting heavy metals using spectroscopic angles as a result of applying ultrasonic spectroscopic data and reference spectroscopic data to enable rapid identification of data in a wide range of indoor, ground and air environments. It was completed.

대한민국 특허 등록번호 제10-1760474호(2017.07.17.) '중금속 함유토양 핫스팟 탐지를 위한 초분광 영상처리 진행방법'Korea Patent Registration No. 10-1760474 (Jul. 17, 2017) 'Progress of Ultrasound Image Processing for Detecting Soil Hot Spots Containing Heavy Metals'

본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술상의 제반 문제점들을 감안하여 이를 해결하고자 창출된 것으로, 분광센서에 의해 취득된 초분광 영상자료와 기준 분광자료를 입력하여 분광각도 영상을 생성하고, 생성된 분광각도 영상을 절대 농도로 환산하기 위해 실측 농도산정을 위한 관계식 설정하여 토양내 중금속의 절대농도를 산출함으로써 토양내 중금속을 탐지할 수 있도록 한 초분광영상과 분광각도 변수를 이용한 토양내 중금속 탐지방법을 제공함에 그 주된 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned problems in the prior art, and an object of the present invention is to provide a spectroscopic angular image generating apparatus and method, Providing a method for detecting heavy metals in soils using spectroscopic images and spectroscopic angular variables to detect heavy metals in soil by calculating the absolute concentration of heavy metals in soil by setting relational formula for calculation of actual concentration to convert image to absolute concentration There is a main purpose in.

본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로, 함체(300)와, 상기 함체(300) 내부에 실장된 처리유닛(200)을 이용하여 초분광센서에 의해 취득된 탐지대상지역중 특정지점에 대한 초분광 영상자료와 기준 분광자료 및 실측 농도자료를 입력하는 제1단계(101); 제1단계(101)에서 입력된 자료중 적합성이 통과된 초분광 영상자료를 이용하여 분광각도 영상을 생성하는 제2단계(103); 생성된 분광각도 영상을 절대 농도로 환산하기 위해 선형회귀분석에 필요한 상관성을 확인하는 제3단계(104); 상관성이 확인된 자료를 이용하여 선형회귀식으로부터 얻어진 기울기 정보에서 절대농도를 산출하는 제4단계(105); 상기 특정지점에서 탐지된 실측 농도와 산출된 절대농도를 비교하여 중금속 탐지의 정확도를 평가하는 제5단계(107);를 포함하는 초분광영상과 분광각도 변수를 이용한 토양내 중금속 탐지방법에 있어서;The present invention provides a means for achieving the above object by providing an enclosure 300 and a processing unit 200 mounted inside the enclosure 300 at a specific point among the detection target areas acquired by the ultra- A first step (101) of inputting superspectral image data, reference spectral data and actual density data; A second step (103) of generating a spectral angle image using the ultrasound image data of which conformity is passed among the data inputted in the first step (101); A third step (104) of confirming the correlation required for the linear regression analysis to convert the generated spectral angle image into absolute density; A fourth step (105) of calculating an absolute density from the slope information obtained from the linear regression equation using the data for which correlation has been confirmed; And a fifth step (107) of comparing the actual concentration detected at the specific point with the calculated absolute concentration to evaluate the accuracy of heavy metal detection, the method comprising the steps of: (a) detecting a heavy metal in soil by using an ultrasound image and a spectral angle parameter;

상기 처리유닛(200)은 마이크로프로세서인 제어부(210)와, 상기 제어부(210)에 연결되어 초분광 영상자료 및 기준 분광자료를 포함한 실측 농도자료를 입력하는 입력부(220)와, 상기 제어부(210)의 제어신호에 따라 기준 분광자료의 기준분광 벡터와 초분광 영상자료의 초분광 영상벡터의 각도 차이를 계산하여 분광각도를 산출하는 연산부(230)와, 상기 제어부(210)의 제어신호에 따라 산출된 분광각도에 의거하여 분광각도 영상을 생성하는 분광각도영상생성부(240)와, 상기 제어부(210)의 제어신호에 따라 입력된 자료를 저장하거나 저장된 자료를 갱신 또는 삭제하는 메모리부(250)와, 상기 제어부(210)의 제어신호에 따라 정해진 상관지수 이상의 것만 선형회귀분석용 자료로 채택하는 상관성확인부(260)와, 상기 제어부(210)의 제어신호에 따라 상기 상관성확인부(260)를 통해 채택된 자료를 이용하여 선형회귀식으로부터 얻어진 기울기 정보에서 절대농도를 산출하는 절대농도산출부(270)와, 상기 제어부(210)의 제어신호에 따라 산출된 절대농도와 실측 농도를 비교하여 유사성 정도를 평가하는 정확도평가부(280)와, 상기 제어부(210)의 제어신호에 따라 평가된 정확도를 포함한 절대농도를 화면 혹은 메모리스틱이나 프린터로 출력하는 출력부(290)를 포함하고;The processing unit 200 includes a control unit 210 as a microprocessor, an input unit 220 connected to the control unit 210 to input actual density data including ultraspectral image data and reference spectral data, An arithmetic unit 230 for calculating a spectral angle by calculating an angular difference between a reference spectral vector of the reference spectral data and a superspectral image vector of the superspectral image data according to a control signal of the control unit 210, A spectral angle image generating unit 240 for generating a spectral angle image based on the calculated spectral angle, a memory unit 250 for storing data input in accordance with a control signal of the control unit 210, A correlation checking unit 260 that uses only a correlation index determined according to a control signal of the controller 210 as a linear regression analysis data, An absolute density calculating unit 270 for calculating an absolute density in the slope information obtained from the linear regression equation using data adopted through the controller 210 and an absolute density calculating unit 270 for calculating an absolute density and an actual density calculated in accordance with the control signal of the controller 210 And an output unit 290 for outputting the absolute density including the estimated accuracy according to the control signal of the control unit 210 to a screen, a memory stick, or a printer ;

상기 제2단계(103)는 공지된 분광각도맵퍼(Spectral Angle Mapper)를 이용하여 초분광 영상자료의 분광값과 기준 분광자료의 분광값의 각도 차이를 확인하여 0에서 1의 범위내의 값만 유효 분광각도로 선택하는 유효 분광각도 확인과정(103a)과, 선택된 유효 분광각도 수치를 단계적으로 입력하여 분광각도 영상을 출력하는 분광각도 영상 출력과정(103b)으로 이루어지며;In the second step 103, the angle difference between the spectroscopic value of the superspectral image data and the spectral value of the reference spectroscopic data is checked using a known spectral angle mapper, and only the values within the range of 0 to 1 An effective spectral angle confirming process 103a for selecting an angle, and a spectral angle image output process 103b for outputting a spectral angle image by inputting the selected effective spectral angle value step by step;

상기 제3단계(104)는 분광각도 영상의 각 화소에 분광각도 수치를 표시하는 분광각도 변수 입력과정(104a)과, 표시 수치에 대한 선형회귀분석에서의 상관지수가 0.9 이상인 화소만을 채택하는 상관지수 채택과정(104b)으로 이루어지고;The third step 104 includes a spectral angle parameter input step 104a for displaying a spectral angle value to each pixel of the spectral angle image, and a correlation process using only a pixel having a correlation index of 0.9 or more in the linear regression analysis on the display value An index adoption process 104b;

상기 제4단계(105)는 분광각도 영상의 각 화소에 대해 선형회귀분석법에 따른 선형회귀식의 기울기에 따른 절편값을 절대농도로 선정하도록 연산하는 밴드연산과정(105a)과, 선정된 절대농도를 분광각도 영상의 각 화소에 표시한 상태로 절대농도 영상을 출력하는 절대농도 영상 출력과정(105b)으로 이루어지며;The fourth step 105 includes a band calculation step 105a for calculating a slice value according to the slope of the linear regression equation according to the linear regression method for each pixel of the spectral angle image as an absolute density, And an absolute density image outputting step (105b) of outputting an absolute density image in a state in which each pixel of the spectral angle image is displayed;

상기 제5단계(107)는 실측 농도자료 중에서 농도의 높고 낮음을 대표하는 최대값과 최소값을 선정하여 표시하는 실측치 농도표시 과정(107a)과, 표시된 실측치 농도와 산출된 절대농도를 1:1의 화소 관계 차이 비교를 통해 유사정도를 평가하여 정확도를 확인하는 실측치 계측치 비교판독과정(107b)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 초분광영상과 분광각도 변수를 이용한 토양내 중금속 탐지방법을 제공한다.The fifth step 107 includes a measured value concentration display process 107a for selecting and displaying the maximum value and the minimum value representing the high and low concentrations of the actual concentration data, And a measured value comparison reading process (107b) for evaluating the degree of similarity by comparing pixel difference differences and confirming the accuracy. The present invention also provides a method for detecting heavy metals in soil using spectroscopic images and spectral angle variables.

본 발명에 따르면, 분광센서에 의해 취득된 초분광 영상자료와 기준 분광자료를 입력하여 분광각도 영상을 생성하고, 생성된 분광각도 영상을 절대 농도로 환산하기 위해 실측 농도산정을 위한 관계식 설정하여 토양내 중금속의 절대농도를 산출함으로써 토양내 중금속을 탐지할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.According to the present invention, a spectroscopic angular image is generated by inputting superspectral image data and reference spectral data acquired by a spectroscopic sensor, and a relational expression for estimating the actual concentration is set in order to convert the generated spectroscopic angular image into absolute density, By calculating the absolute concentration of heavy metals, it is possible to detect the heavy metals in the soil.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 초분광영상과 분광각도 변수를 이용한 토양내 중금속 탐지방법의 예시적인 순서도이다.
도 2는 본 발명에 따른 처리유닛의 예시적인 구성 블럭도이다.
도 3a-도 3d는 본 발명에 따른 처리유닛이 실장된 함체의 예시도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 초분광영상과 분광각도 변수를 이용한 토양내 중금속 탐지방법에 따른 자료입력단계에서의 초분광영상의 형상과 분광각도영상의 형상의 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 초분광영상과 분광각도 변수를 이용한 토양내 중금속 탐지방법에 따라 생성된 최종 결과물의 형태를 도시한 것이다.
1 is an exemplary flowchart of a method for detecting heavy metals in soil using ultrasound image and spectral angle parameter according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is an exemplary block diagram of a processing unit according to the present invention.
Figs. 3 (a) -3 (d) are diagrams illustrating an example of a housing in which a processing unit according to the present invention is mounted.
FIG. 4 is a diagram showing the shape of a superspectral image and the shape of a spectral angle image at a data input step according to a method of detecting heavy metals in soil using an ultrasound image and a spectral angle parameter according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 illustrates shapes of final products generated according to a method for detecting heavy metals in soil using ultrasound images and spectral angle variables according to an embodiment of the present invention.

이하에서는, 첨부도면을 참고하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명 설명에 앞서, 이하의 특정한 구조 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며, 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니된다.Before describing the present invention, the following specific structural or functional descriptions are merely illustrative for the purpose of describing an embodiment according to the concept of the present invention, and embodiments according to the concept of the present invention may be embodied in various forms, And should not be construed as limited to the embodiments described herein.

또한, 본 발명의 개념에 따른 실시예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로, 특정 실시예들은 도면에 예시하고 본 명세서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 특정한 개시 형태에 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경물, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.In addition, since the embodiments according to the concept of the present invention can make various changes and have various forms, specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail herein. However, it should be understood that the embodiments according to the concept of the present invention are not intended to limit the present invention to specific modes of operation, but include all modifications, equivalents and alternatives falling within the spirit and scope of the present invention.

본 발명에 대한 구체적인 설명에 앞서, 본 발명에서 사용되는 개념인 초분광센서, 초분광 영상자료, 기준분광 자료, 분광각도 등은 이미 당해 분야에서 공지된 개념이고, 지상 또는 항공 촬영을 통해 얻어지는 자료 및 이들 자료로부터 획득된 데이터이므로 이것들 자체의 개념설명이나 취득 과정 등은 종래 기술에서 언급한 정도로 갈음하며, 이하 설명에서는 이들을 이용한 중금속 탐지방법에 촛점을 맞추어 설명하기로 한다.Prior to the description of the present invention, the ultrasound sensor, ultrasound image data, reference spectroscopic data, spectroscopic data, etc., which are used in the present invention, are already known in the art, And data obtained from these data. Therefore, the description of their own concept or acquisition process is replaced with the level mentioned in the prior art, and the following description will focus on the heavy metal detection method using them.

일반적인 토양 조사의 방법은 토양시험공정 방법에 의한 정밀 기기분석 방법과 간이 휴대형식의 X선, 레이저파를 이용하는 방법이 있으나 기기분석 방법의 경우는 직접 샘플링하고 대상물을 물리화학적 처리하는 과정을 거치므로 많은 시간과 비용이 소요된다.General soil investigation methods include precision instrument analysis by soil test process method and simple portable X-ray and laser wave method. However, in case of instrument analysis method, sampling is performed directly and physicochemical treatment of the object is performed It takes a lot of time and money.

또한, 간이 휴대형식의 방법이 있으나 방사선의 사용으로 엄격하게 장비사용이 허가된 사용자만이 이용이 가능하며, X선 등은 공중에서 관측이나 자료수집이 불가능한 단점이 있다.In addition, there is a simple portable type method, but it is available only to users who are allowed to use the equipment strictly by the use of radiation, and X-ray and the like have disadvantages in that they can not be observed or collected in the air.

이에, 본 발명은 중금속에 의한 토양 오염을 신속하게 식별하고 실제 농도를 추정할 수 있어 오염조사의 신속성과 경제성을 높일 수 있다.Accordingly, the present invention can quickly identify the soil contamination by heavy metals and estimate the actual concentration, thereby making it possible to increase the promptness and economical efficiency of pollution investigation.

즉, 지상 또는 공중에서 취득한 초분광영상자료를 해석하여 중금속을 모니터링하므로 대상물에 대한 물리 화학적인 변환과정이 없고 자료취득이 용이하여 신속한 자료취득과 해석이 용이한 장점이 있다.In other words, it monitors the heavy metals by interpreting the supersonic spectral image data obtained from the ground or air, so there is no physicochemical conversion process for the object and it is easy to acquire the data, which makes it easy to acquire and interpret data quickly.

특히, 드론이나 항공기에 의한 초분광 영상을 이용한 모니터링 방법은 토양오염조사의 개황조사 이전에 조사가 필요한 지역을 1차적으로 스크리닝하여 정밀 조사지역과 일반조사지역을 구분할 수 있게 하며, 지점별 직접분석 이후 분석 지점간의 토양에 대하여 농도 추정을 가능케 한다.Particularly, monitoring method using ultrasonic image by drone or airplane enables to distinguish between precise survey area and general survey area by screening first the area that needs to be surveyed before the survey of the soil pollution survey, It then enables the estimation of the concentration of soil between analysis points.

또한, 현장 조사에 따른 직접샘플링이 불필요하거나 최소가 되어 토양 중금속 오염조사의 경제성을 높일 수 있으며, 접근이 어려운 지형의 경우에도 신속하게 측정이 가능한 장점이 있다.In addition, it is possible to increase the economical efficiency of soil heavy metal pollution survey by direct sampling according to the field survey, and it is possible to measure quickly even in case of difficult terrain.

뿐만 아니라, 대상지역의 지점 별 분포 성과가 아닌 대상 지역 전체의 토양중금속 모니터링이 가능한 장점이 있으며, 시계열적인 자료가 구축되는 경우 오염의 거동파악이 용이하다.In addition, it has the advantage of monitoring the heavy metals in the soil of the whole area, not the distributional performance of the target area, and it is easy to understand the pollution behavior when time series data are constructed.

덧붙여, 이하 설명되는 모델식은 공지된 선형회귀분석법에 사용되는 식을 의미하며, 또한 '입력'이란 선형회귀분석을 위해 사용되는 데이터를 키인(Key-in)하는 것을 의미한다.In addition, the model equation described below means an equation used in a known linear regression analysis method, and the term " input " means that the data used for the linear regression analysis is key-in.

이와 같은 장점을 갖는 본 발명은 도 1의 예시와 같이, 초분광센서에 의해 취득된 탐지대상지역중 특정지점에 대한 초분광 영상자료와 기준 분광자료 및 실측 농도자료를 입력하는 제1단계(101); 제1단계(101)에서 입력된 자료중 적합성이 통과된 초분광 영상자료를 이용하여 분광각도 영상을 생성하는 제2단계(103); 생성된 분광각도 영상을 절대 농도로 환산하기 위해 선형회귀분석에 필요한 상관성을 확인하는 제3단계(104); 상관성이 확인된 자료를 이용하여 선형회귀식으로부터 얻어진 기울기 정보에서 절대농도를 산출하는 제4단계(105); 상기 특정지점에서 탐지된 실측 농도와 산출된 절대농도를 비교하여 중금속 탐지의 정확도를 평가하는 제5단계(107);를 포함한다.As shown in FIG. 1, the present invention having the above advantages is a first step 101 for inputting hyperspectral image data, reference spectral data and actual density data for a specific point among the detection target areas acquired by the ultra-spectral sensor ); A second step (103) of generating a spectral angle image using the ultrasound image data of which conformity is passed among the data inputted in the first step (101); A third step (104) of confirming the correlation required for the linear regression analysis to convert the generated spectral angle image into absolute density; A fourth step (105) of calculating an absolute density from the slope information obtained from the linear regression equation using the data for which correlation has been confirmed; And a fifth step (107) of comparing the actual concentration detected at the specific point with the calculated absolute concentration to evaluate the accuracy of heavy metal detection.

이때, 본 발명은 상기와 같은 단계 처리를 위해 도 2와 같은 처리유닛(200)을 포함하는데, 상기 처리유닛(200)은 도 3a와 같은 함체(300) 내부에 서버랙 형태로 실장된다.At this time, the present invention includes a processing unit 200 as shown in FIG. 2 for the above-described step processing, and the processing unit 200 is mounted in a server rack in the enclosure 300 as shown in FIG.

그리고, 상기 처리유닛(200)은 마이크로프로세서인 제어부(210)와, 상기 제어부(210)에 연결되어 초분광 영상자료 및 기준 분광자료를 포함한 실측 농도자료를 입력하는 입력부(220)와, 상기 제어부(210)의 제어신호에 따라 기준 분광자료의 기준분광 벡터와 초분광 영상자료의 초분광 영상벡터의 각도 차이를 계산하여 분광각도를 산출하는 연산부(230)와, 상기 제어부(210)의 제어신호에 따라 산출된 분광각도에 의거하여 분광각도 영상을 생성하는 분광각도영상생성부(240)와, 상기 제어부(210)의 제어신호에 따라 입력된 자료를 저장하거나 저장된 자료를 갱신 또는 삭제하는 메모리부(250)와, 상기 제어부(210)의 제어신호에 따라 정해진 상관지수 이상의 것만 선형회귀분석용 자료로 채택하는 상관성확인부(260)와, 상기 제어부(210)의 제어신호에 따라 상기 상관성확인부(260)를 통해 채택된 자료를 이용하여 선형회귀식으로부터 얻어진 기울기 정보에서 절대농도를 산출하는 절대농도산출부(270)와, 상기 제어부(210)의 제어신호에 따라 산출된 절대농도와 실측 농도를 비교하여 유사성 정도를 평가하는 정확도평가부(280)와, 상기 제어부(210)의 제어신호에 따라 평가된 정확도를 포함한 절대농도를 화면 혹은 메모리스틱이나 프린터로 출력하는 출력부(290)를 포함한다.The processing unit 200 includes a control unit 210 that is a microprocessor, an input unit 220 connected to the control unit 210 and configured to input measured concentration data including ultraspectral image data and reference spectral data, An operation unit 230 for calculating a spectral angle by calculating an angle difference between a reference spectral vector of the reference spectral data and an ultrasound image vector of the ultraspectral image data according to a control signal of the control unit 210, A spectral angle image generator 240 for generating a spectral angle image based on the spectral angle calculated according to the control signal of the controller 210, A correlation checking unit 260 that uses only a correlation coefficient determined according to a control signal of the controller 210 as a linear regression analysis data, An absolute density calculating unit 270 for calculating an absolute density in the slope information obtained from the linear regression equation using the data adopted through the confirming unit 260 and an absolute density calculating unit 270 for calculating an absolute density based on the absolute density calculated in accordance with the control signal of the control unit 210 An output unit 290 for outputting the absolute density including the estimated accuracy according to the control signal of the control unit 210 to a screen or a memory stick or a printer, .

한편, 상기 제1단계(101)는 초분광센서에 의해 취득된 자료로서, 탐지대상에 대한 초분광 영상자료 중에서 임의로 정한 특정지점에 대한 초분광 영상자료만을 선택하여 입력부(220)를 통해 입력하는 단계이다.In the first step 101, only the ultrasound image data for a specific point arbitrarily set in the ultrasound image data for the detection target is selected through the input unit 220, .

이렇게 특정지점만을 선택하여 입력하는 이유는 상기 제5단계(107)를 통해 중금속 탐지의 정확도를 확인하기 위한 것이며, 제5단계(107)에서 실측치는 탐지대상지역 전체에 대한 실측을 하지 않고 특정지점에 대한 실측만 샘플링하여 본 발명에 따른 계측치와 비교함으로써 정확도를 확인하고 정확도가 높을 경우 탐지대상지역 전체에 대한 중금속 탐지를 실측이 아닌 본 발명에 따른 계측치로 전환하여 산출하기 위함이다.The reason why only a specific point is selected and input is to check the accuracy of heavy metal detection through the fifth step 107. In the fifth step 107, The accuracy of the measurement is compared with the measurement value according to the present invention, and when the accuracy is high, the heavy metal detection for the entire detection target area is converted into the measurement value according to the present invention rather than the actual measurement.

따라서, 본 발명은 이러한 계측치로의 전환이 가능한지를 평가하여 실측없이 계측만으로도 중금속 탐지를 가능하게 하기 위한 것이라고 이해하면 된다.Therefore, it can be understood that the present invention is intended to evaluate whether switching to such a measurement value is possible, and to enable heavy metal detection by measurement without actual measurement.

아울러, 상기 기준 분광자료는 종래 기술에서 언급하였듯이, 특정 중금속으로 오염된 토양에서 중금속의 농도별로 확인된 분광 반사값의 테이블값이다. 때문에, 상기 기준 분광자료는 일종의 기준값이 되는 것이며, 이미 알고 있는 값이다.In addition, the reference spectral data is a table value of spectral reflection values determined for each heavy metal concentration in a soil contaminated with a specific heavy metal, as mentioned in the related art. Therefore, the reference spectral data is a reference value and is a known value.

덧붙여, 상기 제1단계(101) 후 적합성 검사단계(102)가 더 수행될 수 있다.In addition, after the first step 101, the conformance checking step 102 may be further performed.

상기 적합성 검사단계(102)는 초분광 영상자료와 실측 농도자료의 분광대역이 중첩되는지 여부와, 측정단위가 정확한지 여부를 확인하는 단계로서 오류를 최소화하기 위한 단계이다.The conformance checking step 102 is a step for checking whether the spectral broadband of the ultrasound image data and the actual density data are overlapped and whether the measurement unit is correct, and minimizing the error.

그리고, 상기 제2단계(103)는 분광각도 영상을 생성하기 위해 유효 분광각도를 확인하는 과정(103a)과, 분광각도 영상을 출력하는 과정(103b)을 포함한다.The second step 103 includes a step 103a for checking an effective spectral angle to generate a spectral angle image, and a step 103b for outputting a spectral angle image.

이때, 유효 분광각도를 확인하는 과정(103a)은 공지된 분광각도맵퍼(Spectral Angle Mapper)를 이용하여 초분광 영상자료의 분광값과 기준 분광자료의 분광값의 각도 차이를 확인하여 0에서 1의 범위내의 값만 유효 분광각도로 선택하는 과정이다.At this time, in the process 103a for checking the effective spectral angle, the angle difference between the spectral value of the superspectral image data and the spectral value of the reference spectral data is checked using a known spectral angle mapper, Only the values within the range are selected as effective spectral angles.

또한, 분광각도 영상을 출력하는 과정(103b)은 선택된 유효 분광각도 수치를 단계적으로 입력하여 분광각도 영상을 출력하는 과정이며, 이를 통해 분광각도 영상이 생성된다.Also, the process 103b of outputting the spectral angle image is a process of outputting the spectral angle image by inputting the selected effective spectral angle value step by step, thereby generating the spectral angle image.

아울러, 상기 제3단계(104)는 분광각도 영상의 각 화소에 분광각도 수치를 표시하는 분광각도 변수 입력과정(104a)과, 표시 수치에 대한 선형회귀분석에서의 상관지수가 0.9 이상인 화소만을 채택하는 상관지수 채택과정(104b)으로 이루어진다.In addition, the third step 104 includes a spectral angle parameter input step 104a for displaying a spectral angle value to each pixel of the spectral angle image, and a spectral angle parameter input step 104a for selecting only pixels having a correlation index of 0.9 or more in the linear regression analysis on the displayed values (104b). ≪ / RTI >

이 경우, 상기 분광각도 변수 입력과정(104a)에서 분광각도 수치는 0을 시작으로 입력된 초분광 영상자료의 전체화소 중에서 탐지된 화소에 대해 해당하는 분광각도를 기록하는 방식이 바람직하다.In this case, it is preferable that the spectral angle is input in the spectral angle parameter input step 104a, and the corresponding spectral angle is recorded for the detected pixels among all the pixels of the ultrasound image data,

뿐만 아니라, 상기 상관지수 채택과정(104b)에서 상관지수의 설정은 변경될 수 있으나, 분석의 정확도를 높이기 위해 본 발명에서는 상관지수가 0.9 이상인 것을 채택하기로 한다.In addition, although the setting of the correlation index can be changed in the correlation index adoption process 104b, the correlation index of 0.9 or more is adopted in the present invention in order to increase the accuracy of the analysis.

그리고, 상기 제4단계(105)는 분광각도 영상의 각 화소에 대해 선형회귀분석법에 따른 선형회귀식의 기울기에 따른 절편값을 절대농도로 선정하도록 연산하는 밴드연산과정(105a)과, 선정된 절대농도를 분광각도 영상의 각 화소에 표시한 상태로 절대농도 영상을 출력하는 절대농도 영상 출력과정(105b)으로 이루어진다.The fourth step 105 includes a band operation step 105a for calculating a slice value according to the slope of the linear regression equation according to the linear regression method for each pixel of the spectral angle image as an absolute density, And an absolute density image output process 105b for outputting an absolute density image in a state in which the absolute density is displayed on each pixel of the spectral angle image.

여기에서, 상기 제4단계(105) 후 오류 검사단계(106)가 더 수행될 수 있다.Here, the error checking step 106 may be further performed after the fourth step 105.

상기 오류 검사단계(106)는 연산에 의해 화소가 0인 값이 절대농도 영상으로 출력될 수 있으므로 이를 배제하도록 화소가 0인 값이 있는지 여부를 체크하는 단계이다.The error checking step 106 is a step of checking whether a pixel has a value of 0 to exclude the absolute density image because a value of 0 can be outputted as an absolute density image by calculation.

마지막으로, 상기 제5단계(107)는 실측 농도자료 중에서 농도의 높고 낮음을 대표하는 최대값과 최소값을 선정하여 표시하는 실측치 농도표시 과정(107a)과, 표시된 실측치 농도와 산출된 절대농도를 1:1의 화소 관계 차이 비교를 통해 유사정도를 평가하여 정확도를 확인하는 실측치 계측치 비교판독과정(107b)으로 이루어진다.Finally, the fifth step 107 includes a measured value concentration display process 107a for selecting and displaying the maximum value and the minimum value representing the high and low concentrations of the measured concentration data, and the displayed measured value concentration and the calculated absolute concentration to 1 : 1), and a measured value comparison readout process (107b) for checking the accuracy of the similarity degree by comparing the pixel difference.

이때, 비교판독은 표준편차, 표준오차 등이 활용될 수 있으며, 유사정도의 기준치는 설정에 따라 달라질 수 있다.At this time, standard deviation, standard error and the like may be used for comparison reading, and the reference value of similarity may be changed depending on the setting.

이렇게 하여, 정확도가 설정치 이상이라고 판단되면, 탐지대상지역 전체에 대하여 본 발명에 따른 중금속 탐지방법을 적용한다.Thus, if it is determined that the accuracy is equal to or higher than the set value, the heavy metal detection method according to the present invention is applied to the entire detection target area.

이와 같은 본 발명에 따른 탐지방법의 가능성을 확인하기 위해 도 4와 같이 진행해 본 결과, 상당히 정확한 오차범위 내에서 탐지가 가능하였다.In order to confirm the possibility of the detection method according to the present invention as described above, the process as shown in FIG. 4 has been able to detect within a fairly accurate error range.

여기에서, 도 4의 (a)는 중금속에 오염된 토양 대상물의 형태를 도시한 것이고, (b)는 중금속에 오염된 토양 대상물에 실제 측정값을 범례로 도시한 것이며, (c)는 중금속에 오염된 토양 대상물에 대해 초분광센서를 통해 영상자료로 취득된 형태를 도시한 것이고, (d)는 중금속을 탐지하고자 초분광영상 및 기준파장 자료를 이용하여 생성된 분광각도 영상 형태를 도시한 것이다.Fig. 4 (a) shows the shape of a soil object contaminated with heavy metals, Fig. 4 (b) shows an actual measurement value in a soil object contaminated with heavy metals, (D) shows a spectroscopic angular image formed by using ultraspectral image data and reference wavelength data to detect heavy metals, and FIG. 5 .

뿐만 아니라, 본 발명에 따라 생성된 최종 결과물의 형태는 도 5와 같이 예시할 수 있다.In addition, the form of the final product produced according to the present invention can be illustrated as shown in FIG.

다른 한편, 상기 함체(300)는 도 3a의 예시와 같이, 레일(R)을 타고 슬라이딩 가능하게 구성되며, 상기 레일(R)은 설치면으로부터 일정높이 이격된 지점에 설치된다.On the other hand, the housing 300 is slidably mounted on a rail R as shown in FIG. 3A, and the rail R is installed at a position spaced apart from the mounting surface by a predetermined height.

따라서, 상기 함체(300)는 설치면의 진동 등으로부터 보호받을 수 있으며, 슬라이딩이 가능하여 위치 이동이 자유롭고, 유지 보수나 부품(카드) 교체시 작업성도 향상된다.Therefore, the housing 300 can be protected from vibration or the like on the installation surface, and the housing 300 can be slidably moved, thereby improving workability in maintenance and replacement of parts (cards).

이때, 상기 함체(300)의 전면에는 도어(DR)가 설치되고, 양측면과 바닥면에는 망체(MAG)가 설치되어 통기성을 갖춤으로써 자연냉각이 가능하도록 구성된다.At this time, a door DR is installed on the front surface of the housing 300, and a MAG is installed on both sides and the bottom surface of the housing 300 to have air permeability, thereby allowing natural cooling.

아울러, 상기 망체(MAG)는 도 3b의 예시와 같이, 기준실(310)과, 상기 기준실(310)에 일정간격을 두고 묶여 있는 구슬형 털(320)로 된 망체형성사(MSS)를 격자상으로 직조하여 이루어진다.3B, the MAG may include a reference chamber 310 and a mesh-type holster (MSS) composed of a bead-shaped hair 320 bundled at a predetermined interval in the reference chamber 310 Lattice weave.

특히, 상기 기준실(310)은 나일론 필라멘트(Nylon Filament)를 사용하고, 상기 구슬형 털(320)은 100 데니어(denier) 이하의 140가닥으로 된 신축성 있는 나일론 스트레치(Nylon Stretch)로 된 묶음실을 기준실(310)에 묶은 다음 양쪽을 커팅하여 부풀면서 구형상을 갖도록 구성된 것이다.Particularly, the reference chamber 310 uses a nylon filament, and the bead-shaped hair 320 has a bundle thread made of stretchable nylon stretch yarn of 140 deniers or less, Is tied to the reference chamber (310), and then both sides are swollen by being cut to have a spherical shape.

이렇게 하면, 먼지, 이물 등의 더스트는 걸러진 상태로 통풍이 가능하여 내부에 실장된 부품들의 자연냉각능력을 높여 열화를 방지하는데 기여하게 된다.By doing so, dusts such as dust and foreign matter can be vented in a filtered state, thereby contributing to prevention of deterioration by enhancing the natural cooling ability of parts mounted inside.

여기에서, 상기 망체형성사(MSS)의 형성과정은 간격을 두고 평행하게 3가닥의 기준실(310)이 진행하면서 구슬형 털(320)을 만드는 묶음실(YAN)이 묶이기 전 위치에 설치된 접착제도포기(330)를 통해 상기 기준실(310) 표면 일부에 접착제를 도포한다.In the process of forming the net-like saccharification thread (MSS), a bundle yarn (YAN) for forming bead-shaped hairs (320) progresses in parallel with three strands of the reference yarn (310) The adhesive agent is applied to a part of the surface of the reference chamber 310 through the adhesive agent damper 330.

그리고, 묶음 위치에서 서로 교차되게 기준실(310)의 진행방향과 직교되는 방향으로 이동하는 묶음실공급기(340)가 움직이면서 기준실(310)을 사이에 두고 교차 이동하면서 묶음실(YAN)을 기준실(310)에 꼰다.The bundling thread feeder 340 moving in a direction orthogonal to the advancing direction of the reference yarn 310 intersects with each other at the bundle position while being moved while crossing the reference yarn 310, And threaded into the thread 310.

이때, 꼬아진 묶음실(YAN)은 접착제에 의해 기준실(310)에 꼬인 상태로 완전히 접착된다.At this time, the twisted bundle yarn (YAN) is completely adhered to the reference chamber 310 in a twisted state by an adhesive.

이렇게 하여, 묶음실(YAN)이 기준실(310)에 꼬인 상태로 완전히 묶이게 되면, 이후 커터로 기준실(310)의 양쪽 묶음실(YAN)을 잘라 준다.When the bundle yarn YAN is completely bundled with the reference yarn 310 in a twisted state, the bundle yarns YAN of the reference yarn 310 are cut with the cutter.

그러면, 묶음실(YAN)은 140가닥으로 된 것이기 때문에 이들이 펼쳐지면서 구형상의 구슬을 만들게 되며, 이러한 망체형성사(MSS)를 일정간격을 배열하여 망체틀(TL)에 결속하게 되면 일종의 필터를 형성하게 되는데, 구슬의 직경만큼이 일종의 공극이 되며 이들 사이는 구슬형 털(320)들이 펼쳐진 상태로 막게 된다.Since the bundle yarn (YAN) is formed of 140 strands, spherical beads are formed as they are unfolded. When the mesh chains (MSSs) are arranged at certain intervals and are bound to the net crane TL, The diameter of the beads becomes a kind of gap, and the beaded hairs 320 are blocked in an unfolded state therebetween.

덧붙여, 상기 나일론 필라멘트, 즉 기준실(310)의 내구성을 강화하기 위해 상기 기준실(310)은 소르비탄올리베이트(Sorbitan Olivate) 8.0중량%와, 히드록시프롤린(hydroxyproline) 2.5중량%와, 부틸 프로-2-에노에이트(butyl prop-2-propenoate) 15중량%와, 우르솔산(Ursolic acid) 10중량%와, 이소헥사데칸 2.5중량%와, 시아노아크릴레이트(cyanoacrylate) 5.0중량%와, 소성된 산화이테르븀 4.5중량%와, 알루미나 1.5중량% 및 나머지 폴리에틸렌수지로 이루어진 함침액에 함침시겨 사용함이 바람직하다.In order to enhance the durability of the nylon filament, that is, the reference chamber 310, the reference chamber 310 includes 8.0 wt% of sorbitan olivate, 2.5 wt% of hydroxyproline, 15% by weight of butyl prop-2-propenoate, 10% by weight of urosolic acid, 2.5% by weight of isohexadecane, 5.0% by weight of cyanoacrylate, It is preferable to use it in the impregnation solution containing 4.5 wt% of calcined ytterbium oxide, 1.5 wt% of alumina and the remaining polyethylene resin.

이때, 상기 소르비탄올리베이트는 소르비톨에서 유래된 헥시톨안하이드라이드와 올리브오일에서 유래된 지방산의 모노에스터로서 계면활성 강화에 따른 천연유화 기능을 증대시키기 위해 첨가되며, 상기 히드록시프롤린은 젤라틴 가수 분해물에서 라이네케염으로서 열을 받게 되면 젤라틴화되면서 수지조성물의 유연성을 증대시키므로 이를 위해 첨가된다.At this time, the sorbitan olivate is added as a monoester of fatty acid derived from sorbitol-derived hexitolanhydride and olive oil to enhance the natural emulsification function due to the enhancement of the surfactant, and the hydroxyproline is added to gelatin hydrolyzate , It is added for the purpose of increasing the flexibility of the resin composition while being gelatinized.

그리고, 상기 부틸 프로-2-에노에이트는 조성물에 연성, 충격보강 및 바인딩성 강화기능을 제공하면서 휨강도를 증대시키기 위해 첨가되며, 상기 우르솔산은 침상의 흡수성이 우수한 분체로서 무기물 표면에 폴리머 입자를 흡착시켜 완충성, 굴곡특성 및 내구성과 내크랙성을 강화시키기 위해 첨가된다.The butyl-2-enoate is added to increase the bending strength while providing ductility, impact reinforcement and binding property to the composition, and the uronic acid is a powder having excellent needle-like absorbability and adsorbs the polymer particles on the surface of the inorganic material Is added to improve bufferability, bending properties and durability and crack resistance.

뿐만 아니라, 상기 이소헥사데칸은 성형품의 표면에 부착되는 이물질을 분리 제거하는데 기여하도록 첨가되며, 상기 시아노아크릴레이트(cyanoacrylate)는 고열팽창을 억제하고 조성물들 사이의 바인딩력을 강화시키기 위해 첨가된다.In addition, the isohexadecane is added so as to contribute to separation and removal of foreign substances adhering to the surface of the molded article, and the cyanoacrylate is added to suppress the high thermal expansion and to enhance the binding force between the compositions .

아울러, 소성된 산화이테르븀은 희토류 금속으로서 결정립 미세화를 통해 내구성을 증대시키면서 내화학성과 내약품성을 증대시키기 위해 첨가되며, 상기 알루미나(alumina)는 알루미늄의 산화물로서 내열성 향상을 위해 첨가된다.In addition, the sintered ytterbium oxide is added as a rare earth metal to increase the chemical resistance and chemical resistance while increasing the durability through grain refinement, and the alumina is added as an oxide of aluminum in order to improve the heat resistance.

또한, 상기 폴리에틸렌수지는 베이스 수지이다. 이렇게 구성함으로써 효과적인 냉각이 가능하게 된다.The polyethylene resin is a base resin. This configuration enables efficient cooling.

한편, 상기 레일(R)에는 레일홈(RV)이 형성되고, 상기 레일홈(RV)에는 슬라이더(400)가 끼워지는데, 상기 슬라이더(400)는 상부체(410)와 하부체(420)로 분할된다.A rail groove RV is formed in the rail R and a slider 400 is inserted in the rail groove RV. The slider 400 includes an upper body 410 and a lower body 420 .

이렇게 분할되는 이유는 함체(300)를 쉽고 빠르게 분리 조립할 수 있도록 하기 위함이다. 즉, 볼트를 풀고 조이는 방식이 아니라 끼우고 빼는 착탈식으로 구성하도록 한 것이며, 이것이 가능한 이유는 본 발명에 따른 함체(300)는 금속체로 제조되는 것이 아니라, 경량의 합성수지로 제조되기 때문이다.The reason for this separation is that the housing 300 can be separated and assembled easily and quickly. That is, the bolt is constructed not of a loosening method but of a detachable type. The reason for this is that the housing 300 according to the present invention is not made of a metal body, but is made of a lightweight synthetic resin.

이를 위해, 상기 상부체(410)의 하단면으로부터 일정깊이 삽입편고정슬릿(412)이 형성되고, 상기 삽입편고정슬릿(412)에는 삽입편(422)이 끼워진다.For this, a predetermined depth insertion slit 412 is formed from the lower end surface of the upper body 410, and the insertion piece 422 is inserted into the insertion piece fixing slit 412.

아울러, 상기 상부체(410)의 일측면에는 상기 삽입편고정슬릿(412)과 직교되는 방향으로 통공(414)이 형성되어 상기 삽입편고정슬릿(412)과 연통되게 구비되는데, 상기 통공(414)은 상부체(410)의 바깥면에서 삽입편고정슬릿(412)을 향해 일정깊이 해제구멍(414a)이 형성되고, 상기 해제구멍(414a)과 연결되면서 더 큰 직경의 고정구멍(414b)이 형성되도록 단차 가공된다.A through hole 414 is formed at one side of the upper body 410 in a direction perpendicular to the insertion piece fixing slit 412 so as to communicate with the insertion piece fixing slit 412. The through hole 414 Is formed with a predetermined depth releasing hole 414a from the outer surface of the upper body 410 toward the insertion piece fixing slit 412 and is connected to the releasing hole 414a so that a larger diameter fixing hole 414b Are formed.

이 경우, 상기 고정구멍(414b)은 상기 돌출부(433) 보다 약간 크게 형성된다.In this case, the fixing hole 414b is formed to be slightly larger than the protrusion 433.

그리고, 상기 삽입편(422)은 상기 하부체(420)의 상단면에는 하부체(420) 보다 더 얇은 두께로 돌출되며, 상기 삽입편(422)에는 두께방향으로 관통된 장착구멍(424)이 형성되며, 상기 장착구멍(424)에는 탄성고정유닛(430)이 나사체결되고, 하부체(420)의 하단면은 함체(300)의 상면에 볼트고정되는 플랜지부(FLT)를 구성한다.The insertion piece 422 protrudes from the upper surface of the lower body 420 to a thickness smaller than that of the lower body 420 and a mounting hole 424 penetrating through the insertion piece 422 in the thickness direction The elastic fixing unit 430 is screwed to the mounting hole 424 and the lower end surface of the lower body 420 constitutes a flange portion FLT fixed to the upper surface of the housing 300 by bolts.

여기에서, 상기 탄성고정유닛(430)은 도 3c 및 도 3d의 예시와 같이, 둘레면에 나사산이 형성되어 상기 장착구멍(424)에 나사고정되는 'ㄷ' 형상의 고정구(431)와, 상기 고정구(431)의 밀폐면 중심에 관통형성된 돌출안내공(432)과, 상기 고정구(431)의 내부에 장입되고 상기 돌출안내공(432)을 통해 돌출되는 돌출부(433)를 갖는 'ㅓ' 형상의 탄성유동구(434)와, 상기 탄성유동구(434)의 후면에 탄지되는 코일스프링(435)과, 상기 코일스프링(435)을 탄압하면서 상기 고정구(431)의 개방단에 나사체결되는 스프링고정편(436)으로 이루어진다.As shown in FIGS. 3C and 3D, the elastic fixing unit 430 includes a fixture 431 having a 'C' shape in which a thread is formed on a peripheral surface thereof and is screwed to the mounting hole 424, Having a protruding guide hole 432 formed through the center of the closed surface of the fixture 431 and a protrusion 433 protruding through the protruding guide hole 432, A coil spring 435 urged on the rear surface of the elastic flow hole 434 and a spring fixed to the open end of the fixing hole 431 while pressing the coil spring 435. [ (436).

이때, 상기 스프링고정편(436)은 'ㅕ' 형상으로 형성되어 일측면 중앙에 스프링수납홈(437)을 더 갖춤으로써 코일스프링(435)의 일단을 더 안정적으로 고정할 수 있으며, 반대면 중심에는 공구홈(438)이 더 요입형성되어 공구, 이를 테면 드라이버 등을 이용하여 회전조작시킬 수 있도록 구성된다.At this time, the spring fixing piece 436 is formed in a shape of 'ㅕ', and one end of the coil spring 435 can be more stably fixed by having the spring receiving groove 437 at the center of one side, The tool groove 438 is further formed so as to be rotatably operated by using a tool, such as a screwdriver.

또한, 상기 돌출부(433)는 선단이 라운드 가공되어 각진 부분에 접촉되더라도 쉽게 밀려 들어갈 수 있도록 구성되며, 돌출부(433)가 일체로 형성된 탄성고정구(354)가 고정구(431) 내부에서 코일스프링(435)의 탄지력에 의해 완충 유동할 수 있도록 구성되어 상기 하부체(420)의 쇄정과 해정을 쉽게 할 수 있도록 구성된다.The protrusion 433 is configured to be easily pushed even when the tip is rounded and brought into contact with the angled portion and the elastic fixture 354 integrally formed with the protrusion 433 is inserted into the fixture 431 from the coil spring 435 So that the lower body 420 can be easily clamped and unclamped.

그리하여, 상기 하부체(420)의 삽입편(422)을 상기 슬라이더(400)의 삽입편고정슬릿(412)에 끼워 넣으면 돌출부(433)가 탄성적으로 압축된 상태로 삽입되다가 상기 고정구멍(414b)과 일치되는 순간 코일스프링(435)의 팽창력에 의해 돌출부(433)가 돌출되면서 고정구멍(414b)에 걸리게 되므로 그 순간 삽입편(422)이 삽입편고정슬릿(412)에 고정되게 된다.Thus, when the insertion piece 422 of the lower body 420 is inserted into the insertion piece fixing slit 412 of the slider 400, the projection 433 is elastically compressed and then inserted into the fixing hole 414b The protruding portion 433 is protruded by the urging force of the instantaneous coil spring 435 and is caught by the fixing hole 414b so that the insertion piece 422 is fixed to the insertion piece fixing slit 412 at that moment.

이에 따라, 하부체(420)를 상부체(410)에 쉽고 빠르게 탈부착할 수 있어 작업 편의성이 증대된다.Accordingly, the lower body 420 can be easily and quickly attached to and detached from the upper body 410, thereby enhancing convenience of operation.

반면에, 하부체(420)을 해제하고 싶을 때는 핀과 같은 수단을 해제구멍(414a)에 넣고 누른다.On the other hand, when it is desired to release the lower body 420, a means such as a pin is inserted into the releasing hole 414a and pressed.

그러면, 돌출부(433)가 눌리면서 코일스프링(435)은 압축되고, 돌출부(433)는 고정구멍(414b)으로부터 분리되므로 하부체(420)을 하방향으로 당기면 슬라이더(400)로부터 하부체(420)을 쉽게 분리할 수 있다.The coil spring 435 is compressed while the protrusion 433 is pressed and the protrusion 433 is separated from the fixing hole 414b so that when the lower body 420 is pulled downward, Can be easily separated.

101: 제1단계 103: 제2단계
104: 제3단계 105: 제4단계
107: 제5단계
101: first step 103: second step
104: third step 105: fourth step
107: Step 5

Claims (1)

함체(300)와, 상기 함체(300) 내부에 실장된 처리유닛(200)을 이용하여 초분광센서에 의해 취득된 탐지대상지역중 특정지점에 대한 초분광 영상자료와 기준 분광자료 및 실측 농도자료를 입력하는 제1단계(101); 제1단계(101)에서 입력된 자료중 적합성이 통과된 초분광 영상자료를 이용하여 분광각도 영상을 생성하는 제2단계(103); 생성된 분광각도 영상을 절대 농도로 환산하기 위해 선형회귀분석에 필요한 상관성을 확인하는 제3단계(104); 상관성이 확인된 자료를 이용하여 선형회귀식으로부터 얻어진 기울기 정보에서 절대농도를 산출하는 제4단계(105); 상기 특정지점에서 탐지된 실측 농도와 산출된 절대농도를 비교하여 중금속 탐지의 정확도를 평가하는 제5단계(107);를 포함하는 초분광영상과 분광각도 변수를 이용한 토양내 중금속 탐지방법에 있어서;
상기 처리유닛(200)은 마이크로프로세서인 제어부(210)와, 상기 제어부(210)에 연결되어 초분광 영상자료 및 기준 분광자료를 포함한 실측 농도자료를 입력하는 입력부(220)와, 상기 제어부(210)의 제어신호에 따라 기준 분광자료의 기준분광 벡터와 초분광 영상자료의 초분광 영상벡터의 각도 차이를 계산하여 분광각도를 산출하는 연산부(230)와, 상기 제어부(210)의 제어신호에 따라 산출된 분광각도에 의거하여 분광각도 영상을 생성하는 분광각도영상생성부(240)와, 상기 제어부(210)의 제어신호에 따라 입력된 자료를 저장하거나 저장된 자료를 갱신 또는 삭제하는 메모리부(250)와, 상기 제어부(210)의 제어신호에 따라 정해진 상관지수 이상의 것만 선형회귀분석용 자료로 채택하는 상관성확인부(260)와, 상기 제어부(210)의 제어신호에 따라 상기 상관성확인부(260)를 통해 채택된 자료를 이용하여 선형회귀식으로부터 얻어진 기울기 정보에서 절대농도를 산출하는 절대농도산출부(270)와, 상기 제어부(210)의 제어신호에 따라 산출된 절대농도와 실측 농도를 비교하여 유사성 정도를 평가하는 정확도평가부(280)와, 상기 제어부(210)의 제어신호에 따라 평가된 정확도를 포함한 절대농도를 화면 혹은 메모리스틱이나 프린터로 출력하는 출력부(290)를 포함하고;
상기 제2단계(103)는 공지된 분광각도맵퍼(Spectral Angle Mapper)를 이용하여 초분광 영상자료의 분광값과 기준 분광자료의 분광값의 각도 차이를 확인하여 0에서 1의 범위내의 값만 유효 분광각도로 선택하는 유효 분광각도 확인과정(103a)과, 선택된 유효 분광각도 수치를 단계적으로 입력하여 분광각도 영상을 출력하는 분광각도 영상 출력과정(103b)으로 이루어지며;
상기 제3단계(104)는 분광각도 영상의 각 화소에 분광각도 수치를 표시하는 분광각도 변수 입력과정(104a)과, 표시 수치에 대한 선형회귀분석에서의 상관지수가 0.9 이상인 화소만을 채택하는 상관지수 채택과정(104b)으로 이루어지고;
상기 제4단계(105)는 분광각도 영상의 각 화소에 대해 선형회귀분석법에 따른 선형회귀식의 기울기에 따른 절편값을 절대농도로 선정하도록 연산하는 밴드연산과정(105a)과, 선정된 절대농도를 분광각도 영상의 각 화소에 표시한 상태로 절대농도 영상을 출력하는 절대농도 영상 출력과정(105b)으로 이루어지며;
상기 제5단계(107)는 실측 농도자료 중에서 농도의 높고 낮음을 대표하는 최대값과 최소값을 선정하여 표시하는 실측치 농도표시 과정(107a)과, 표시된 실측치 농도와 산출된 절대농도를 1:1의 화소 관계 차이 비교를 통해 유사정도를 평가하여 정확도를 확인하는 실측치 계측치 비교판독과정(107b)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 초분광영상과 분광각도 변수를 이용한 토양내 중금속 탐지방법.
The ultrasound image data, the reference spectral data, and the actual density data of the specific region of the detection target region acquired by the ultrasound spectral sensor using the enclosure 300 and the processing unit 200 mounted in the enclosure 300 A first step (101) of inputting an input signal; A second step (103) of generating a spectral angle image using the ultrasound image data of which conformity is passed among the data inputted in the first step (101); A third step (104) of confirming the correlation required for the linear regression analysis to convert the generated spectral angle image into absolute density; A fourth step (105) of calculating an absolute density from the slope information obtained from the linear regression equation using the data for which correlation has been confirmed; And a fifth step (107) of comparing the actual concentration detected at the specific point with the calculated absolute concentration to evaluate the accuracy of heavy metal detection, the method comprising the steps of: (a) detecting a heavy metal in soil by using an ultrasound image and a spectral angle parameter;
The processing unit 200 includes a control unit 210 as a microprocessor, an input unit 220 connected to the control unit 210 to input actual density data including ultraspectral image data and reference spectral data, An arithmetic unit 230 for calculating a spectral angle by calculating an angular difference between a reference spectral vector of the reference spectral data and a superspectral image vector of the superspectral image data according to a control signal of the control unit 210, A spectral angle image generating unit 240 for generating a spectral angle image based on the calculated spectral angle, a memory unit 250 for storing data input in accordance with a control signal of the control unit 210, A correlation checking unit 260 that uses only a correlation index determined according to a control signal of the controller 210 as a linear regression analysis data, An absolute density calculating unit 270 for calculating an absolute density in the slope information obtained from the linear regression equation using data adopted through the controller 210 and an absolute density calculating unit 270 for calculating an absolute density and an actual density calculated in accordance with the control signal of the controller 210 And an output unit 290 for outputting the absolute density including the estimated accuracy according to the control signal of the control unit 210 to a screen, a memory stick, or a printer ;
In the second step 103, the angle difference between the spectroscopic value of the superspectral image data and the spectral value of the reference spectroscopic data is checked using a known spectral angle mapper, and only the values within the range of 0 to 1 An effective spectroscopic angle confirmation step 103a for selecting an angle, and a spectroscopic angle image output step 103b for outputting a spectroscopic angle image by inputting the selected effective spectroscopic angular value step by step;
The third step 104 includes a spectral angle parameter input step 104a for displaying a spectral angle value to each pixel of the spectral angle image, and a correlation process using only a pixel having a correlation index of 0.9 or more in the linear regression analysis on the display value An index adoption process 104b;
The fourth step 105 includes a band calculation step 105a for calculating a slice value according to the slope of the linear regression equation according to the linear regression method for each pixel of the spectral angle image as an absolute density, And an absolute density image outputting step (105b) of outputting an absolute density image in a state in which each pixel of the spectral angle image is displayed;
The fifth step 107 includes a measured value concentration display process 107a for selecting and displaying the maximum value and the minimum value representing the high and low concentrations of the actual concentration data, And a measured value comparison reading process (107b) for evaluating the similarity degree by comparing the pixel relation difference and confirming the accuracy. The method for detecting heavy metals in soil using the ultrasonic spectroscopic image and the spectral angle variable.
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