KR101991370B1

KR101991370B1 - 적외선 카메라 및 이를 구비한 선박용 장애물 검출시스템

Info

Publication number: KR101991370B1
Application number: KR1020170118645A
Authority: KR
Inventors: 강희영; 한명수
Original assignee: 한국광기술원
Priority date: 2017-09-15
Filing date: 2017-09-15
Publication date: 2019-06-20
Also published as: KR20190030953A

Abstract

본 발명은 적외선 카메라 및 이를 구비한 선박용 장애물 검출시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 광각렌즈모듈과 협각렌즈모듈을 이용하여 선박 주변의 장애물의 위치 및 장애물의 종류를 용이하게 식별함으로써 안전한 선박 운행을 도모할 수 있는 적외선 카메라 및 이를 구비한 선박용 장애물 검출시스템에 관한 것이다.
본 발명에 따른 선박용 장애물 검출시스템은 선체에 설치된 적외선 카메라를 통해 획득한 적외선 영상을 실시간 분석하여, 선박 주변의 지형지물 및 장애물을 정확하게 분석하여 긴급 상황에 신속하게 대비할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 선박용 장애물 검출시스템은 협각렌즈모듈과 광각렌즈모듈을 동시에 이용하여 각 렌즈모듈의 장점을 활용하여 장애물의 위치 및 종류를 정확하게 파악할 수 있는 장점이 있다.

Description

적외선 카메라 및 이를 구비한 선박용 장애물 검출시스템{Infrared camera and obstacle detection system for ship}

본 발명은 적외선 카메라 및 이를 구비한 선박용 장애물 검출시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 광각렌즈모듈과 협각렌즈모듈을 이용하여 선박 주변의 장애물의 위치 및 장애물의 종류를 용이하게 식별함으로써 안전한 선박 운행을 도모할 수 있는 적외선 카메라 및 이를 구비한 선박용 장애물 검출시스템에 관한 것이다.

선박의 안전한 운항을 지원하기 위해 전자해도정보시스템(ECDIS; Electronic Chart Display and Information System), 선박자동식별장치(AIS; Automatic Identification System), 위성을 이용한 선박위치 자동 표시장치(GPS Plotter; Global Positioning system) 및 레이더(Radar) 등의 다양한 형태의 시스템이 사용되고 있다.

일반적으로, 전자해도(ENC: Electronic Navigational Chart)는 종이해도의 디지털화를 통하여 각종 선박에 사용되는 전자항해장비에 디지털해도로 사용되어 선박의 항해안전과 해양환경을 보호하는데 사용되는 것이다. 이러한, 전자해도를 사용함으로써 컴퓨터 화면상에 본선의 위치, 속력, 항로, 방향, 타선박의 위치 등이 표시되어, 위험물에 접근하거나 타 선박과의 충돌 상황이 발생될 경우에는 미리 경보를 울려서 해난사고를 방지할 수 있어서, 항해자는 종이해도를 사용할 때보다 훨씬 안전하게 선박을 운항할 수 있게 되었다.

이와 같이 전자해도의 등장으로 인하여 안전 운항의 수준을 한층 높임으로써, 해상에서의 소중한 인명과 재산을 보호하고, 오염을 방지하고 환경을 지키며, 더 나아가 효율적인 항행관리를 통해 보다 원활하고 효율적으로 수행할 수 있게 되었다.

그러나, 선박 사고의 대부분은 선박 간의 충돌 또는 선박과 사고 다발 해역, 금지 해역 및 협수로 등에 형성된 고정 장애물 간의 충돌에 의한 충돌 등 충돌 사고가 대부분으로, 최근 선박의 크기가 대형화되고 선박의 종류가 다양화됨에 따라, 선박 충돌 사고로 인한 인명 피해, 재산 피해 및 해양 오염과 같은 2차적 피해 등 대규모 피해가 발생하고 있다.

선박 충돌 사고는 주로 선박의 출입이 잦은 항만 부근 및 연안 해역에서 발생하기 때문에, 이와 같은 해역에서 의 선박 및 고정 장애물에 대한 항해 정보를 운항중인 선박들에게 보다 효율적으로 제공할 필요성은 점점 커져 가고 있다.

또한, 선박 충돌 사고의 대부분이 육지와 가까운 연안에서 100톤 미만의 중소형 선박이나, 낚시 보트나 소형 요트와 같은 대부분의 소형 선박에 발생되고 있는 상황이므로, 이러한 정보를 제공받기 위한 장비를 모든 선박에 구비하기에는 도입 비용 문제, 장비 운영의 문제, 장비 설치 공간 부족 문제와 같은 현실적 어려움이 있다는 문제점이 있다.

KR

10-2006-0135715

A

KR

10-2012-0033853

A

KR

10-1210327

B1

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제를 해결하기 위한 것으로서, 선체에 설치된 적외선 카메라를 통해 획득한 적외선 영상을 분석하여, 선박 주변의 지형지물 및 장애물을 분석하여 긴급 상황에 신속하게 대비할 수 있는 선박용 장애물 검출시스템을 제공하는 데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 협각렌즈모듈과 광각렌즈모듈을 동시에 이용하여 각 렌즈모듈의 장점을 활용하여 장애물의 위치 및 종류를 정확하게 파악할 수 있는 선박용 장애물 검출시스템을 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 적외선 카메라는 선박의 선체의 일 측에 회전 가능하게 형성되고, 내부에 공간부가 형성되며, 일 측에 개방창이 형성된 보호돔과; 상기 보호돔의 개방창에 설치되어 설정된 적외선 파장 대역 이외의 파장 대역의 빛을 차단하는 적외선 필터와; 상기 보호돔 내부에 설치되어 적외선 영상을 촬영하는 적외선 촬영부와; 상기 적외선 촬영부에서 촬영된 적외선 영상을 외부로 무선으로 송출 및 외부로부터 송출된 무선신호를 수신하는 무선통신부와; 상기 보호돔을 좌우방향으로 회전시키는 회전구동부;를 구비하고, 상기 적외선 촬영부는 원통형 하우징과, 상기 하우징 내부 일 측에 배치된 광각렌즈모듈과, 상기 하우징 내부 타 측에 상기 광각렌즈모듈과 이격되게 배치된 협각렌즈모듈과, 상기 광각렌즈모듈 또는 상기 협각렌즈모듈의 후방에 배치되어 적외선을 검출하는 적외선 이미지센서와, 상기 광각렌즈모듈 또는 상기 협각렌즈모듈 중 어느 하나를 상기 적외선 이미지센서의 전방에 선택적으로 위치시키기 위한 렌즈교체부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 하우징은 상기 광각렌즈모듈 및 상기 협각렌즈모듈이 내장되는 내통부와, 상기 내통부가 내부에서 회전할 수 있도록 상기 내통부의 외측을 감싸도록 형성되고, 상기 내통부의 후방에 대응되는 위치에 상기 적외선 이미지센서가 고정되는 외통부를 포함하고, 상기 렌즈교체부는 외통부에 구비되어 상기 외통부에 대해 상기 내통부를 회전시키도록 된 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 선박용 장애물 검출시스템은 선박의 선체 일 측에 설치되어 위성으로부터 상기 선박의 위치 정보를 수신하고, 선박 주변의 적외선 영상을 촬영하며, 위치 정보 및 적외선 영상을 외부로 무선송출하는 적외선 카메라와; 상기 적외선 카메라에서 송출되는 위치 정보 및 적외선 영상을 수신하고, 수신된 적외선 영상을 이용하여 선박 주변의 장애물을 검출 및 장애물이 표시된 해상지도를 생성하며, 상기 적외선 카메라의 동작을 제어하기 위한 제어신호를 무선송출하는 선박 관제부;를 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 적외선 카메라는 선체의 일 측에 회전 가능하게 형성되고, 내부에 공간부가 형성되며, 일 측에 개방창이 형성된 보호돔과; 상기 보호돔의 개방창에 설치되어 설정된 적외선 파장 대역 이외의 파장 대역의 빛을 차단하는 적외선 필터와; 상기 보호돔 내부에 설치되어 적외선 영상을 촬영하는 적외선 촬영부와; 상기 적외선 촬영부에서 촬영된 적외선 영상을 외부로 무선으로 송출 및 외부로부터 송출된 무선신호를 수신하는 무선통신부와; 상기 보호돔을 좌우방향으로 회전시키는 회전구동부;를 구비하고, 상기 적외선 촬영부는 원통형 하우징과, 상기 하우징 내부 일 측에 배치된 광각렌즈모듈과, 상기 하우징 내부 타 측에 상기 광각렌즈모듈과 이격되게 배치된 협각렌즈모듈과, 상기 광각렌즈모듈 또는 상기 협각렌즈모듈의 후방에 배치되어 적외선을 검출하는 적외선 이미지센서와, 상기 광각렌즈모듈 또는 상기 협각렌즈모듈 중 어느 하나를 상기 적외선 이미지센서의 전방에 선택적으로 위치시키기 위한 렌즈교체부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 선박용 장애물 검출시스템은 선체에 설치된 적외선 카메라를 통해 획득한 적외선 영상을 실시간 분석하여, 선박 주변의 지형지물 및 장애물을 정확하게 분석하여 긴급 상황에 신속하게 대비할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 선박용 장애물 검출시스템은 협각렌즈모듈과 광각렌즈모듈을 동시에 이용하여 각 렌즈모듈의 장점을 활용하여 장애물의 위치 및 종류를 정확하게 파악할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 선박용 장애물 검출 시스템을 나타낸 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 선박용 장애물 검출 시스템의 적외선 카메라를 나타낸 사시도.
도 3은 적외선 카메라의 회전구동부를 나타낸 도면.
도 4는 회전구동부을 통해 광각렌즈모듈 및 협각렌즈모듈을 회전시키는 구조를 나타낸 도면.
도 5는 본 발명에 따른 선박용 장애물 검출 시스템의 제어계통을 나타낸 블록도.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 적외선 카메라 및 이를 구비한 선박용 장애물 검출시스템에 대하여 상세하게 설명한다.

도 1 내지 도 5에는 본 발명에 따른 적외선 카메라(100) 및 이를 구비한 선박용 장애물 검출시스템이 도시되어 있다.

도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 적외선 카메라(100)는 선박(10)에 설치되어 선박(10) 주변의 장애물을 검출하기 위한 적외선 영상을 촬영하는 것으로서, 보호돔(110)과, 적외선 필터(120)와, 적외선 촬영부(130)와, 무선통신부(140)와, 회전구동부(150)를 구비한다.

상기 보호돔(110)은 도시된 바와 같이 선박(10)의 선체의 일 측에 회전 가능하게 설치되고, 내부에 공간부가 형성된다. 상기 보호돔(110)은 투명 또는 반투명한 소재로 형성되고, 일 측에 개방창(112)이 형성되며, 빗물이나 이물질로부터 적외선 촬영부(130)를 보호하도록 상부가 돔 구조로 폐쇄되게 형성되고 하부는 개방된 커버(111)와, 커버(111)의 하부를 폐쇄하도록 커버(111)의 하부에 결합되며 적외선 촬영부(130)가 설치되는 설치대(113)를 포함하여 구성된다.

상기 적외선 필터(120)는 보호돔(110)의 개방창(112)에 설치되어 설정된 적외선 파장 대역 이외의 파장 대역의 빛을 차단한다.

상기 적외선 촬영부(130)는 보호돔(110) 내부에 설치되어 적외선 영상을 촬영하는 것으로서, 보호돔(110)의 설치대(113) 상에 고정된다.

상기 적외선 촬영부(130)는 하우징(131)과, 광각렌즈모듈(132)과, 협각렌즈모듈(133)과, 적외선 이미지 센서(미도시)와, 렌즈교체부(미도시)를 포함하여 구성된다.

상기 하우징(131)은 원통형으로 형성되고, 내부에 중공이 형성된다.

상기 하우징(131)은 광각렌즈모듈(132) 및 협각렌즈모듈(133)이 내장되는 원통 형상의 내통부(131a)와, 내통부(131a)가 내부에서 회전할 수 있도록 내통부(131a)의 외측을 감싸도록 형성되고 내통부(131a)의 후방에 대응되는 위치에 적외선 이미지센서가 고정되는 외통부(131b)를 포함하여 구성된다.

상기 광각렌즈모듈(132)은 내통부(131a)의 중심으로부터 일 측으로 편중된 위치에 배치된다. 상기 광각렌즈모듈(132)은 선박(10) 주변의 지형지물이나 장애물 등의 위치를 개략적으로 파악하기 위한 것으로서 넓은 화각을 가지는 대신 객체에 대한 낮은 해상도를 가진다.

상기 협각렌즈모듈(133)은 내통부(131a)의 중심으로부터 타 측으로 편중된 위치에 광각렌즈모듈(132)과 이격되게 배치된다. 상기 협각렌즈모듈(133)은 지형지물이나 장애물의 세부 형상 등을 파악하기 위한 것으로 좁은 화각을 가지는 대신 객체에 대한 높은 해상도를 가진다.

상기의 광각렌즈모듈(132) 및 협각렌즈모듈(133) 각각은 단일의 렌즈부재로 이루어질 수 있으나, 복수의 렌즈부재들로 구성하는 것이 바람직하다.

상기 적외선 이미지 센서는 광각렌즈모듈(132) 또는 협각렌즈모듈(133)의 후방에 배치되어 적외선을 검출하여 전기 신호를 외부로 송출한다.

상기 렌즈교체부(미도시)는 광각렌즈모듈(132) 또는 협각렌즈모듈(133) 중 어느 하나를 적외선 이미지센서의 전방에 선택적으로 위치시키기 위한 것으로서, 외통부(131b)에 구비되어 외통부(131b)에 대해 내통부(131a)를 회전시킨다.

상기 무선통신부(140)는 적외선 촬영부(130)에서 촬영된 적외선 영상을 외부로 무선으로 송출 및 외부로부터 송출된 무선신호 일 예로, 인공위성(20)으로부터 송출되는 위치정보또는 후술하는 선박 관제부(200)에서 송출되는 제어신호를 수신한다.

상기 회전구동부(150)는 선박(10)의 전후 및 좌우 측의 지형이나 환경을 적외선 촬영부(130)를 통해 촬영할 수 있도록 보호돔(110) 및 적외선 촬영부(130)를 좌우방향으로 회전시키는 것으로서, 보호돔(110)의 설치대(113) 하부로 연장된 연장축(151)과, 연장축(151)에 설치되는 종동기어(152)와, 종동기어(152)와 맞물리게 설치되는 구동기어(153)와, 구동기어(153)를 회전시키는 구동모터(154)를 포함하여 구성된다. 상기 구동모터(154)는 후술하는 선박 관제부(200)로부터 전송되는 제어신호에 의해 정/역으로 회전되면서 보호돔(110) 및 적외선 촬영부(130)를 좌우로 회전시킨다.

한편, 본 발명에 따른 선박용 장애물 검출시스템은 적외선 카메라(100)와, 선박 관제부(200)를 구비한다. 본 발명에 따른 선박용 장애물 검출시스템의 적외선 카메라(100)는 앞서 설명한 적외선 카메라(100)를 적용한 것이므로 중복설명은 생략한다.

상기 선박 관제부(200)는 적외선 카메라(100)에서 송출되는 위치 정보 및 적외선 영상을 수신하는 통신모듈(210)과, 수신된 적외선 영상을 이용하여 선박(10) 주변의 장애물을 검출 및 장애물이 표시된 해상지도를 생성하는 분석부(220)와, 해상지도를 표시하는 모니터링부(230)와, 적외선 카메라(100)의 동작을 제어하기 위한 제어신호를 통신모듈(210)을 통해 무선송출하도록 제어하는 중앙제어부(240)를 포함하여 구성된다.

상기 선박 관제부(200)의 통신모듈(210)은 선박(10)의 위치 정보를 인공위성(20)으로부터 수신할 수 있게 되어 있다.

상기 모니터링부(230)는 통신모듈(210)을 통해 수집된 적외선 영상을 소리와 영상으로 출력할 수 있다.

상기 중앙제어부(240)는 적외선 카메라(100)를 일정 시간 간격마다 자동으로 회전시킬 수 있도록 적외선 카메라(100)의 회전 동작을 자동모드로 설정할 수도 있고, 이와 다르게 관리자가 원하는 때에 적외선 카메라(100)를 수동으로 회전시킬 수 있도록 적외선 카메라(100)의 회전 동작을 수동으로 설정할 수 있게 되어 있다.

그리고, 상기 중앙제어부(240)는 수집된 적외선 영상을 자동으로 통신모듈(210)을 통해 해상관제센터 또는 유관 기관 등으로 송출하거나, 일정 시간마다 송출할 수 있게 설정할 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명에 따른 적외선 카메라 및 이를 구비한 선박용 장애물 검출시스템은 첨부된 도면을 참조로 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호의 범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의해서만 정해져야 할 것이다.

10 : 선박
20 : 인공위성
100 : 적외선 카메라
110 : 보호돔
120 : 적외선 필터
130 : 적외선 촬영부
132 : 광각렌즈모듈
133 : 협각렌즈모듈
140 : 무선통신부
150 : 회전구동부
200 : 선박 관제부
210 : 통신모듈
220 : 분석부
230 : 모니터링부
240 : 중앙제어부

Claims

선박의 선체의 일 측에 회전 가능하게 형성되고, 내부에 공간부가 형성되며, 일 측에 개방창이 형성된 보호돔과;
상기 보호돔의 개방창에 설치되어 설정된 적외선 파장 대역 이외의 파장 대역의 빛을 차단하는 적외선 필터와;
상기 보호돔 내부에 설치되어 적외선 영상을 촬영하는 적외선 촬영부와;
상기 적외선 촬영부에서 촬영된 적외선 영상을 외부로 무선으로 송출 및 외부로부터 송출된 무선신호를 수신하는 무선통신부와;
선박의 전후 및 좌우 측의 지형이나 환경을 상기 적외선 촬영부를 통해 촬영할 수 있도록 상기 보호돔 및 상기 적외선 촬영부를 좌우방향으로 회전시키는 회전구동부;를 구비하고,
상기 보호돔은 투명 또는 반투명한 소재로 형성되고 빗물이나 이물질로부터 상기 적외선 촬영부를 보호하도록 상부가 돔 구조로 폐쇄되게 형성되며 하부는 개방된 커버와, 상기 커버의 하부를 폐쇄하도록 상기 커버의 하부에 결합되며 상기 적외선 촬영부가 설치되는 설치대를 포함하며,
상기 적외선 촬영부는 원통형 하우징과, 상기 하우징 내부 일 측에 배치된 광각렌즈모듈과, 상기 하우징 내부 타 측에 상기 광각렌즈모듈과 이격되게 배치된 협각렌즈모듈과, 상기 광각렌즈모듈 또는 상기 협각렌즈모듈의 후방에 배치되어 적외선을 검출하는 적외선 이미지센서와, 상기 광각렌즈모듈 또는 상기 협각렌즈모듈 중 어느 하나를 상기 적외선 이미지센서의 전방에 선택적으로 위치시키기 위한 렌즈교체부를 포함하는 것을 특징으로 하는 적외선 카메라.
제1항에 있어서,
상기 하우징은
상기 광각렌즈모듈 및 상기 협각렌즈모듈이 내장되는 내통부와,
상기 내통부가 내부에서 회전할 수 있도록 상기 내통부의 외측을 감싸도록 형성되고, 상기 내통부의 후방에 대응되는 위치에 상기 적외선 이미지센서가 고정되는 외통부를 포함하고,
상기 렌즈교체부는 외통부에 구비되어 상기 외통부에 대해 상기 내통부를 회전시키도록 된 것을 특징으로 하는 적외선 카메라.
선박의 선체 일 측에 설치되어 위성으로부터 상기 선박의 위치 정보를 수신하고, 선박 주변의 적외선 영상을 촬영하며, 위치 정보 및 적외선 영상을 외부로 무선송출하는 적외선 카메라와;
상기 적외선 카메라에서 송출되는 위치 정보 및 적외선 영상을 수신하는 통신모듈과, 수신된 적외선 영상을 이용하여 선박 주변의 장애물을 검출 및 장애물이 표시된 해상지도를 생성하는 분석부와, 상기 분석부에서 생성된 해상지도를 표시하는 모니터링부와, 상기 적외선 카메라의 동작을 제어하기 위한 제어신호를 상기 통신모듈을 통해 무선 송출하도록 제어하는 중앙제어부를 포함하는 선박 관제부;를 구비하고,
상기 적외선 카메라는 선박의 선체의 일 측에 회전 가능하게 형성되고 내부에 공간부가 형성되며 일 측에 개방창이 형성된 보호돔과, 상기 보호돔의 개방창에 설치되어 설정된 적외선 파장 대역 이외의 파장 대역의 빛을 차단하는 적외선 필터와, 상기 보호돔 내부에 설치되어 적외선 영상을 촬영하는 적외선 촬영부와, 상기 적외선 촬영부에서 촬영된 적외선 영상을 외부로 무선으로 송출 및 외부로부터 송출된 무선신호를 수신하는 무선통신부와, 선박의 전후 및 좌우 측의 지형이나 환경을 상기 적외선 촬영부를 통해 촬영할 수 있도록 상기 보호돔 및 상기 적외선 촬영부를 좌우방향으로 회전시키는 회전구동부를 구비하고,
상기 보호돔은 투명 또는 반투명한 소재로 형성되고 빗물이나 이물질로부터 상기 적외선 촬영부를 보호하도록 상부가 돔 구조로 폐쇄되게 형성되며 하부는 개방된 커버와, 상기 커버의 하부를 폐쇄하도록 상기 커버의 하부에 결합되며 상기 적외선 촬영부가 설치되는 설치대를 포함하며,
상기 적외선 촬영부는 원통형 하우징과, 상기 하우징 내부 일 측에 배치된 광각렌즈모듈과, 상기 하우징 내부 타 측에 상기 광각렌즈모듈과 이격되게 배치된 협각렌즈모듈과, 상기 광각렌즈모듈 또는 상기 협각렌즈모듈의 후방에 배치되어 적외선을 검출하는 적외선 이미지센서와, 상기 광각렌즈모듈 또는 상기 협각렌즈모듈 중 어느 하나를 상기 적외선 이미지센서의 전방에 선택적으로 위치시키기 위한 렌즈교체부를 포함하는 것을 특징으로 하는 선박용 장애물 검출시스템.
삭제
제3항에 있어서,
상기 하우징은
상기 광각렌즈모듈 및 상기 협각렌즈모듈이 내장되는 내통부와,
상기 내통부가 내부에서 회전할 수 있도록 상기 내통부의 외측을 감싸도록 형성되고, 상기 내통부의 후방에 대응되는 위치에 상기 적외선 이미지센서가 고정되는 외통부를 포함하고,
상기 렌즈교체부는 외통부에 구비되어 상기 외통부에 대해 상기 내통부를 회전시키도록 된 것을 특징으로 하는 선박용 장애물 검출시스템.