KR102089498B1 - 아날로그 게이지용 측정장치 및 그 동작방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 촬영장치로부터 수신된 초기 이미지에서 눈금판 또는 케이스의 윤곽, 회동축 및 지침을 순차적으로 자동 탐색하고, 탐색된 지침의 각도를 측정하는 아날로그 게이지용 측정장치 및 그 동작방법을 개시한다.

Description

아날로그 게이지용 측정장치 및 그 동작방법{MEASURING APPARATUS FOR ANALOGUE GAUGE AND METHOD THEREOF}
본 발명은 촬영장치를 이용한 아날로그 게이지용 측정장치 및 그 동작방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 세팅과정이 없이 자동적으로 아날로그 게이지를 탐색하여 지침의 각도를 측정하는 기술에 관한 것이다.
종래에는 작업자가 손쉽게 아날로그 게이지(analogue gauge)의 데이터를 확인하고, 아날로그 게이지의 수치를 디지털화하기 위하여, 아날로그 게이지를 촬영하는 촬영장치와 촬영된 이미지에서 아날로그 게이지의 지침 각도를 측정하는 측정장치를 이용하였다. 아날로그 게이지는 기계장치에 장착되어 압력, 유량, 전력, 전압 또는 전류 등 수치를 측정하는 장치이다.
종래에는 기계장치가 대형 사이즈를 갖고, 안정된 동작을 제공되어야 하기 때문에 기계장치의 구조적 변형이 이루어지기 어렵다. 또한 종래에는 기계장치의 구조적 변형이 어렵기 때문에 촬영을 위해 현실적으로 복수의 아날로그 게이지 전체가 일방향 또는 정면으로 설치되기 어렵다.
그러나 종래에는 촬영장치를 아날로그 게이지에 대응하여 측면으로 설치하면 측정장치가 원근감이 있는 측정용 이미지에서 지침이 지시하는 눈금을 제대로 인식하기 못하기 때문에, 촬영장치를 아날로그 게이지에 대응하여 정면으로만 설치하여 촬영장치의 설치제약이 있는 문제점이 있다. 또한 종래에는 방향이 서로 정렬되지 않은 복수의 아날로그 게이지를 하나의 측정용 이미지로 측정하기 어려운 문제점이 있다.
종래에는 아날로그 게이지가 장착된 기계장치가 대형 사이즈를 갖고, 기계장치의 내부 또는 주변에 대형모터가 존재 가능하므로, 대형모터의 진동에 의해 촬영장치의 틀어짐이 발생하여 측정장치가 지침이 지시하는 눈금을 제대로 인식하지 못하고, 측정용 이미지에서 아날로그 게이지가 틀어진 위치를 자동적으로 탐색하기 어려운 문제점이 있다.
특허문헌은 촬영한 영상에서 복수의 아날로그 계기판의 지침 각도를 측정하는 기술이 기재되어 있다, 그러나 특허문헌은 촬영장치가 아날로그 계기판에 대응하여 정면으로 설치된 상태에서 이미지를 생성하므로, 전술한 문제점을 포함하고 있다.
한국등록특허 제10-1934571호
상기 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 촬영장치로부터 수신된 초기 이미지에서 눈금판 또는 케이스의 윤곽, 회동축 및 지침을 순차적으로 자동 탐색한다.
본 발명은 바운더리의 지름 또는 반지름이 복수의 값을 가지면 바운더리의 지름 또는 반지름을 일정하게 하여 원근 또는 화각이 보정된 보정 이미지를 생성한다.
본 발명은 별도의 기준표지를 이용하지 않고, 아날로그 게이지의 회동판에 대한 기준좌표를 이용하여 촬영장치의 틀어짐을 판별하고, 촬영장치의 틀어짐이 발생할 때 윤곽정보와 컬러정보를 이용하여 측정용 이미지에서 아날로그 게이지를 자동적으로 탐색한다.
상기의 해결하고자 하는 과제를 위한 본 발명의 실시예에 따른 눈금판에 형성된 회동축, 눈금판을 감싸는 케이스 및 회동축과 결합된 지침을 포함하는 아날로그 게이지를 촬영하는 촬영장치의 내부 또는 외부에 설치 가능한 아날로그 게이지용 측정장치는, 상기 촬영장치로부터 수신된 초기 이미지를 스캔하여 곡선을 탐색하며, 곡선의 주변을 스캔하여 눈금판 또는 케이스의 윤곽을 나타내는 바운더리를 탐색하는 제1 탐색부; 상기 바운더리에 탐색존을 설정하고, 탐색존을 스캔하여 회동축을 탐색하는 제2 탐색부 및 상기 탐색존을 스캔하여 직선을 탐색하고, 직선의 방향으로 스캔하여 직선을 포함하는 지침을 탐색하는 제3 탐색부로 구성된 탐색부를 포함하여, 상기 초기 이미지에서 눈금판 또는 케이스의 윤곽, 회동축 및 지침을 순차적으로 자동 탐색하는 것을 특징으로 한다.
상기 제1 탐색부는 바운더리에 위치하는 복수의 윈도우 영역에서 곡선이 상하 또는 좌우로 대칭되는 영역이 있는지 여부를 탐색하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 제2 탐색부는 복수의 회동축이 탐색되면 바운더리 중심과 회동축 간의 거리비율을 연산하여 바운더리의 중심에 가까운 회동축을 선택하고, 미선택된 회동축은 단지침과 연결된 보조 회동축이거나, 회동축으로 오인식된 객체인 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 제3 탐색부는 직선의 방향으로 스캔하여 지침을 탐색하는 과정에서 미선택된 회동축으로 연결되는 직선이 탐색되면 미선택된 회동축을 보조 회동축으로 선택하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 눈금판에 형성된 회동축, 눈금판을 감싸는 케이스 및 회동축과 결합된 지침을 포함하는 아날로그 게이지를 촬영하는 촬영장치의 내부 또는 외부에 설치 가능한 아날로그 게이지용 측정장치의 동작방법은, 상기 촬영장치로부터 수신된 초기 이미지를 이용하여 눈금판, 케이스 또는 지침의 윤곽을 나타내는 윤곽정보, 윤곽에 위치하는 픽셀의 컬러정보 및 회동축의 픽셀좌표에 대응하는 기준좌표를 등록하는 단계 및 상기 촬영장치로부터 수신된 측정용 이미지에서 회동축이 기준좌표에 미존재하면 윤곽정보와 컬러정보를 이용하여 측정용 이미지에서 윤곽영역을 탐색하는 단계를 포함하여, 상기 기준좌표를 이용하여 촬영장치의 틀어짐을 판별하고, 촬영장치의 틀어짐이 발생할 때 윤곽정보와 컬러정보를 이용하여 측정용 이미지에서 아날로그 게이지를 자동적으로 탐색하는 것을 특징으로 한다.
상기 윤곽영역을 탐색하는 단계는, 상기 윤곽영역과 윤곽정보 간의 유사도를 나타내는 부분 매칭값을 연산하고, 부분 매칭값이 매칭 임계값보다 같거나 크면 윤곽영역이 눈금판, 케이스 또는 지침의 윤곽으로 판별하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 윤곽영역을 탐색하는 단계는, RGB 기반의 윤곽영역을 HSV 기반의 윤곽영역으로 변환하는 단계; 상기 HSV 기반의 윤곽영역에서 명도값을 제거하는 단계 및 명도값이 제거된 윤곽영역과 컬러정보 간의 컬러분포를 비교하여 윤곽영역이 눈금판, 케이스 또는 지침의 윤곽인지를 판별하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 아날로그 게이지용 측정장치의 동작방법은, 상기 측정용 이미지에서 눈금판 또는 케이스의 윤곽을 나타내는 바운더리의 지름 또는 반지름이 복수의 값을 가지면 바운더리의 지름 또는 반지름을 일정하게 하여 원근 또는 화각이 보정된 보정 이미지를 생성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명은 촬영장치로부터 수신된 초기 이미지에서 눈금판 또는 케이스의 윤곽, 회동축 및 지침을 순차적으로 자동 탐색함으로써, 세팅과정이 없이 자동적으로 아날로그 게이지를 탐색하고 지침의 각도를 측정할 수 있다.
본 발명은 바운더리의 지름 또는 반지름이 복수의 값을 가지면 바운더리의 지름 또는 반지름을 일정하게 하여 원근 또는 화각이 보정된 보정 이미지를 생성함으로써, 아날로그 게이지에 대응하여 다양한 각도로 촬영장치를 설치할 수 있고, 촬영장치에 대한 설치 위치의 자유도를 향상시킬 수 있으며, 아날로그 게이지에 대응하여 촬영장치가 측면으로 설치되어도 정확하게 지침의 각도를 측정할 수 있다.
본 발명은 촬영장치의 틀어짐이 발생하거나 아날로그 게이지가 설치된 장소의 조도변화가 발생하여도 윤곽정보와 컬러정보를 이용하여 측정용 이미지에서 아날로그 게이지를 자동적으로 탐색할 수 있고, 눈금판, 케이스 또는 지침의 윤곽을 정확하게 판별할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 촬영장치로부터 이미지를 수신하는 측정장치를 도시한 것이다.
도 2는 아날로그 게이지를 도시한 예이다.
도 3은 도 1의 측정장치를 상세하게 도시한 블록도이다.
도 4는 도 3의 탐색부를 상세하게 도시한 블록도이다.
도 5는 복수의 아날로그 게이지가 촬영된 초기 이미지를 도시한 예이다.
도 6은 초기 이미지에서 곡선을 탐색하는 예를 도시한 것이다.
도 7은 도 6의 초기 이미지에서 곡선이 탐색된 예를 도시한 것이다.
도 8은 도 7의 곡선의 주변을 스캔하여 케이스의 윤곽이 탐색된 예를 도시한 것이다.
도 9는 탐색된 바운더리를 보정하여 보정 이미지를 생성하는 예를 도시한 것이다.
도 10은 도 9의 보정 이미지의 바운더리에 탐색존을 설정하는 예를 도시한 것이다.
도 11은 도 10의 탐색존에서 복수의 회동축이 탐색된 예를 도시한 것이다.
도 12는 도 10의 탐색존에서 지침을 탐색하는 예를 도시한 것이다.
도 13은 복수의 아날로그 게이지가 촬영된 측정용 이미지를 도시한 예이다.
도 14는 본 발명의 실시예에 따른 촬영장치로부터 이미지를 수신하는 측정장치의 동작방법을 도시한 흐름도이다.
도 15는 눈금판 또는 케이스를 탐색하는 방법을 상세하게 도시한 흐름도이다.
도 16은 지침을 탐색하는 방법을 상세하게 도시한 흐름도이다.
이하 첨부 도면들 및 첨부 도면들에 기재된 내용들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 촬영장치로부터 이미지를 수신하는 측정장치를 도시한 것으로서, 아날로그 게이지용 측정장치(100)는 기계장치에 장착된 아날로그 게이지를 촬영하는 촬영장치(200)로부터 이미지를 수신하고, 이미지에서 아날로그 게이지의 지침 각도를 측정한다.
측정장치(100)는 현장시설에 위치한 촬영장치(200)의 내부 또는 외부에 설치 가능하다. 더욱 상세하게는 측정장치(100)는 촬영장치(200)의 내부에 모듈화되어 설치 가능하고, 촬영장치(200)로부터 소정 거리 이격되어 현장시설에 설치 가능하며, 원격지에 설치 가능하고, 기계장치의 동작을 제어하거나 복수의 아날로그 게이지를 관리하는 관리서버(미도시)에 설치 가능하고, 이에 한정하지 않는다. 측정장치(100)는 원격지 또는 관리서버에 설치되면 측정장치(200)와의 유선 또는 무선 통신을 제공한다.
촬영장치(200)는 방범용 CCTV(Closed Circuit Television)일 수 있고, 고정형 카메라일 수 있으며, 팬(pen), 틸트(tilt) 및 줌(zoom) 기능이 구비된 PTZ 카메라일 수 있다.
측정장치(100)는 지침 각도를 측정하여 아날로그 게이지의 지침이 가리키는 눈금값에 대응하는 측정값을 생성한다. 측정장치는(100)는 측정값을 관리자 단말기(500)에게 전송할 수 있다. 측정장치(100)는 측정값이 지침 각도의 정상범위에 있는 여부를 판별하고, 지침의 각도가 정상범위에 벗어나면 알람정보를 생성하며, 알람정보를 출력하거나 관리자 단말기(500)에게 전송할 수 있다.
도 2에서 아날로그 게이지의 구조를 설명한 다음에 측정장치(100)가 지침의 각도를 어떻게 측정하고, 지침의 각도를 통해 어떻게 지침이 가리키는 수치를 연산하는지 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 아날로그 게이지를 도시한 예로서, 아날로그 게이지(analogue gauge)(300)는 아날로그 미터(analogue meter), 아날로그 계기판(analogue instrument panel), 아날로그 계측기(analogue tester) 또는 다이얼 게이지(dial gauge)로서 다양한 명칭을 가질 수 있다.
아날로그 게이지(300)는 눈금판(310), 회동축(320), 케이스(330) 및 지침(340)을 포함한다. 눈금판(310)은 원형이거나 부채꼴형일 수 있고, 곡선을 갖는 다양한 형상을 가질 수 있다. 케이스(330)도 눈금판(310)과 같은 형상을 가질 수 있고, 눈금판(310)의 형상과 다를 수 있다. 예를 들어 눈금판(310)이 부채꼴형일 때 케이스(330)는 사각형일 수 있다.
눈금판(310)은 지침(340)이 지시하는 눈금이 형성된다. 눈금은 장눈금, 중눈금 및 단눈금을 포함한다. 장눈금의 일단에는 수치를 나타내는 숫자가 형성된다. 눈금판(310)은 눈금단위, 눈금값 또는 제조사 명칭이 형성될 수 있다. 회동축(320)은 지침(340)과 결합되어 지침(340)을 회전시키는 축으로 동작한다. 회동축(320)은 끝단에 지침(340)의 이탈을 방지하는 기능이 구비될 수 있다. 케이스(330)는 눈금판(310)을 감싸고, 눈금판(310)에 이물질이 들어가지 않도록 투명덮개와 결합 가능하다.
아날로그 게이지(300)는 눈금단위를 다르게 표시하거나 복수의 수치를 표시하기 위하여 보조 회동축(325) 및 단지침(345)을 더 포함할 수 있다. 예를 들어 회동축(320)은 눈금판(310)의 중심에 형성될 수 있고, 보조 회동축(325)은 회동축(320)과 소정의 간격으로 이격되어 형성될 수 있으며, 지침(340)은 단지침(345)보다 길이가 긴 장지침이다.
각도는 두 선분이 서로 벌어진 정도이고, 두 선분이 만나는 점은 회동축(320)이다. 제1 선분은 기준이 되는 선분으로서 회동축(320)과 숫자 '0'이 위치하는 장눈금을 곧게 이은 선이고, 제2 선분은 회동축(320)과 지침(340)의 끝점을 곧게 이은 선이다.
본 발명에서 지침(340)의 각도를 측정한다는 의미는, 제1 선분과 제2 선분 간의 각도를 측정한다는 의미이다.
측정장치(100)는 촬영장치(200)로부터 수신된 이미지에서 제1 선분의 끝점인 장눈금이 위치하는 숫자 '0'을 등록하고, 회동축(320)과 숫자 '0'이 위치하는 장눈금을 곧게 이은 제1 선분을 등록하며, '0'이 아닌 특정 숫자를 등록하고, 회동축(320)과 특정 숫자가 위치하는 장눈금을 곧게 이은 가상 선분을 등록하며, 제1 선분과 가상 선분 간의 특정 각도를 등록한다. 예를 들어 측정장치(310)는 제2 선분의 끝점으로 가능한 특정 숫자 '50'을 등록하고, 제1 선분과 가상 선분 간의 특정 각도인 '180도'를 등록한다.
측정장치(100)는 특정 각도에 대응하는 특정 숫자가 등록되었기 때문에, 등록된 특정 각도와 특정 숫자를 이용한 비례식 연산을 통해 쉽게 지침(340)이 가리키는 수치를 연산한다. 예를 들어 도 2에 도시된 바와 같이 측정장치(310)는 제1 선분과 지침(340)이 가리키는 제2 선분 간의 각도인 '27.2'를 측정하면 등록된 특정 각도인 '180'과와 특정 숫자인 '50'를 이용하여 '180:50=27.2:x'라는 비례식 연산을 수행하고, 비례식 연산을 통해 지침(340)이 가리키는 수치인 '8'을 연산한다. 여기서 x는 지침(340)이 가리키는 수치이다.
측정장치(100)는 등록과정에서 각도별로 위치하는 수치를 연산하여 각도-수치 테이블을 생성할 수 있다. 더욱 상세하게는 측정장치(100)는 눈금판(310)에 형성된 수치단위를 참조하거나, 눈금판(310)에 표시된 눈금이 이루는 전체 각도를 참조하여 각도별 수치를 등록할 수 있다. 측정장치(100)는 각도-수치 테이블을 생성함으로써, 지침(340)이 가리키는 수치를 연산할 때 비례식 연산과정이 불필요하여 연산속도를 향상시킬 수 있다.
종래의 측정수단은 아날로그 게이지(300)에 대응하여 처음으로 촬영장치(200)가 설치되면 촬영장치(200)로부터 세팅용 이미지를 수신한다. 관리자는 세팅용 이미지에서 아날로그 게이지(300)가 어디에 있는지 표시 또는 레이블링하여 촬영장치(200)에 입력하고, 촬영장치(200)는 아날로그 게이지(300)의 윤곽에 관한 윤곽정보를 등록한다. 그러나 종래의 측정수단은 초기에 아날로그 게이지(300)의 지침 각도를 측정하기 위해 세팅용 이미지를 수신하는 과정, 세팅용 이미지에서 레이블링하는 과정 및 윤곽정보를 등록하는 과정 등 세팅과정이 필요하다.
종래의 측정수단은 아날로그 게이지(300)의 형상을 등록하고, 아날로그 게이지 형상을 인식하기 위한 패턴 인식 알고리즘을 사용한다. 그러나 종래의 측정수단은 정면에서 바라보는 아날로그 게이지(300)의 형상을 등록하기 위한 세팅과정이 필요하고, 아날로그 게이지(300)에 대응하여 촬영장치가 측면으로 설치되면 아날로그 게이지(300)를 제대로 인식하지 못하는 경우가 발생할 수 있는 문제점이 있다.
도 3은 도 1의 측정장치를 상세하게 도시한 블록도로서, 본 발명의 측정장치(100)는 아날로그 게이지(300)에 대응하여 처음으로 촬영장치(200)가 설치되어도 상기 세팅과정이 없이 자동적으로 촬영장치(200)로부터 수신된 초기 이미지에서 아날로그 게이지(300)를 탐색하고, 지침(340)의 각도를 측정한다.
도 4는 도 3의 탐색부를 상세하게 도시한 블록도로서, 본 발명의 측정장치(100)는 초기 이미지에서 아날로그 게이지(300)를 자동적으로 탐색하기 위하여 탐색부(120)를 포함한다. 탐색부(120)는 설정된 윈도우 사이즈로 초기 이미지를 스캔하여 눈금판(310), 케이스(330), 회동축(320) 또는 지침(340)을 탐색한다. 탐색부(120)는 제1 탐색부(121), 제2 탐색부(122) 및 제3 탐색부(123)를 포함한다. 제1 탐색부(121)는 눈금판(310) 또는 케이스(330)를 탐색하고, 제2 탐색부(122)는 회동축(320)을 탐색하며, 제3 탐색부(123)는 지침(340)을 탐색한다. 본 발명의 측정장치(100)는 촬영장치(200)로부터 초기 이미지를 수신하기 위한 통신부(110)를 더 포함할 수 있다.
도 5는 복수의 아날로그 게이지가 촬영된 초기 이미지를 도시한 예로서, 복수의 아날로그 게이지(300)는 기계장치(400)의 구조적 변경이 없이 설치되어야 하기 때문에 기계장치(400)에 대응하여 측면으로 설치 가능하다. 촬영장치(200)는 기계장치(400) 또는 주변상황을 모니터링하는 CCTV일 수 있으므로, 아날로그 게이지(300)에 대응하여 측면 또는 사선으로 설치 가능하고, 아날로그 게이지(300)를 원근감이 있게 촬영한 이미지를 생성할 수 있다. 초기 이미지는 아날로그 게이지(300)를 자동을 탐색하기 위해 사용되는 이미지이고, 아날로그 게이지(300)에 대응하여 측면으로 촬영장치(200)가 설치되면 도 5에 도시된 바와 같이 아날로그 게이지(300)의 형상이 타원형으로 표시된다.
도 6은 초기 이미지에서 곡선을 탐색하는 예를 도시한 것으로서, 제1 탐색부(121)는 촬영장치(200)로부터 수신된 초기 이미지를 스캔하여 곡선을 탐색한다. 제1 탐색부(121)는 설정된 제1 윈도우 사이즈와 탐색방향으로 초기 이미지를 스캔하여 곡선을 탐색할 수 있다.
도 7은 도 6의 초기 이미지에서 곡선이 탐색된 예를 도시한 것으로서, 제1 윈도우 사이즈는 N
Figure 112019097184711-pat00001
N의 픽셀을 한 번에 탐색하기 위한 설정된 사이즈이다.
도 8은 도 7의 곡선의 주변을 스캔하여 케이스의 윤곽이 탐색된 예를 도시한 것으로서, 제1 탐색부(121)는 곡선의 주변을 스캔하여 눈금판(310) 또는 케이스(330)의 윤곽을 나타내는 바운더리를 탐색한다. 제1 탐색부(121)는 곡선이 눈금판(310) 또는 케이스(330)의 윤곽인지를 판별하기 위해 바운더리에 위치하는 복수의 윈도우 영역에서 곡선이 상하 또는 좌우로 대칭되는 영역이 있는지 여부를 탐색할 수 있다.
종래의 측정수단은 정면에서 바라보는 아날로그 게이지(300)의 전체적인 형상에 대한 패턴을 인식하여 촬영장치(200)의 설치 위치에 따라 측면에서 바라보는 아날로그 게이지(300)의 형상을 인식하기 어려울 수 있지만, 본 발명의 제1 탐색부(121)는 정면 또는 측면이든 아날로그 게이지(300)가 곡선을 갖는다는 특징을 이용하여 눈금판(310) 또는 케이스(330)의 윤곽을 인식할 수 있다.
도 9는 탐색된 바운더리를 보정하여 보정 이미지를 생성하는 예를 도시한 것으로서, 본 발명의 측정장치(100)는 보정부(130)를 더 포함할 수 있다. 보정부(130)는 바운더리의 지름 또는 반지름이 복수의 값을 가지면 바운더리의 지름 또는 반지름을 일정하게 하여 원근 또는 화각이 보정된 보정 이미지를 생성한다.
바운더리의 지름 또는 반지름이 복수의 값을 가지는 이유는, 촬영장치(200)가 아날로그 게이지(300)에 대응하여 정면이 아닌 측면 또는 사선으로 설치되었기 때문이다.
도 9에 도시된 바와 같이 보정 전후 지침(340)의 각도가 다름을 확인할 수 있다. 보정 전 이미지인 초기 이미지에서 지침의 각도를 측정할 때, 바운더리 지름의 최대값을 가진 위치에 지침(340)이 존재한다면 지침 각도에 대한 오차가 감소되지만, 바운더리 지름의 최소값을 가진 위치에 지침(340)이 존재한다면 지침 각도에 대한 오차가 증가될 수 있다. 따라서 원근 또는 화각이 보정된 보정 이미지를 생성하는 이유는, 지침 각도에 대한 오차를 감소시키기 위함이다.
도 10은 도 9의 보정 이미지의 바운더리에 탐색존을 설정하는 예를 도시한 것으로서, 제2 탐색부(122)는 바운더리에 탐색존을 설정하고, 탐색존을 스캔하여 원형 형상의 회동축(320)을 탐색한다. 제2 탐색부(122)는 설정된 제2 윈도우 사이즈와 탐색방향으로 회동축(320)을 탐색할 수 있다.
윈도우 사이즈가 커지면 커질수록 스캔 속도를 향상시킬 수 있고, 윈도우 사이즈가 작아지면 작아질수록 정밀한 스캔을 제공할 수 있다. 제1 윈도우 사이즈는 아날로그 게이지(300)의 전체적이 외형을 탐색하기 위한 것으로서, 제2 윈도우 사이즈보다 크다. 제2 윈도우 사이즈는 정밀하게 회동축(320)을 탐색하기 위한 것으로서, 제1 윈도우 사이즈보다 작다.
바운더리에 탐색존을 설정하는 이유는, 회동축(320) 또는 지침(340)의 탐색시간을 단축시키기 위한 것이다. 제2 탐색부(320)는 탐색존의 중심부터 회동축(320)을 탐색할 수 있다. 탐색존의 중심부터 회동축(320)을 탐색하는 이유는, 일반적으로 회동축(320)이 아날로그 게이지(300)의 중심에 형성되기 때문이다.
탐색존을 형성하는 방법은 바운더리 내부에 형성 가능한 최대 크기의 정사각형 또는 직사각형을 탐색존으로 설정하는 것이다. 예를 들어 바운더리가 원형이면 도 10에 도시된 바와 같이 원형 내부에 형성 가능한 정사각형의 탐색존을 설정하고, 바운더리가 부채꼴형이면 부채꼴형 내부에 형성 가능한 직사각형의 탐색존을 설정한다.
도 11은 도 10의 탐색존에서 복수의 회동축이 탐색된 예를 도시한 것으로서, 제2 탐색부(122)는 복수의 회동축(320)이 탐색되면 바운더리 중심과 회동축(320) 간의 거리비율을 연산하여 바운더리의 중심에 가까운 회동축(320)를 선택할 수 있다. 미선택된 회동축은 단지침(345)과 연결된 보조 회동축(325)이거나, 회동축(320)으로 오인식된 객체일 수 있다.
회동축 오인식 또는 탐색오류는 눈금판(310)에 형성된 숫자나 영문 등 문자에 의해 발생할 수 있고, 지침(340)의 형상에 의해 발생할 수 있으며, 주변 광원의 조도변화에 의해 발생할 수 있다. 예를 들어 지침(340)은 일단이 바늘처럼 뾰족한 외형을 가지고, 타단이 둥근 외형을 가질 수 있으므로, 제2 탐색부(122)는 지침(340)의 타단을 회동축(320)으로 오인식할 수 있다.
도 12는 도 10의 탐색존에서 지침을 탐색하는 예를 도시한 것으로서, 제3 탐색부(123)는 탐색존을 스캔하여 직선을 탐색하고, 직선의 방향으로 스캔하여 직선을 포함하는 지침(340)을 탐색한다. 제3 탐색부(123)는 제3 윈도우 사이즈와 제1 탐색방향으로 탐색존을 스캔하여 직선을 탐색하고, 지침(340)이 바늘처럼 직선의 형상을 갖기 때문에 직선의 방향에 대응하는 제2 탐색방향으로 탐색존을 스캔하여 직선을 포함하는 지침(340)을 탐색할 수 있다. 제3 윈도우 사이즈는 제2 윈도우 사이즈와 동일하거나 다를 수 있다. 제1 탐색방향에서 제2 탐색방향으로 탐색방향을 변경하는 이유는, 탐색시간을 감소시키기 위함이다.
도 13은 복수의 아날로그 게이지가 촬영된 측정용 이미지를 도시한 예로서, 측정용 이미지는 초기 이미지 이후에 생성된 이미지이다. 촬영장치(200)는 기계장치(400)에 장착된 대형모터의 진동에 의해 틀어짐이 발생할 수 있고, 측정용 이미지는 촬영장치(200)의 틀어짐에 의해 이전의 이미지와 비교하여 아날로그 게이지(300)의 위치가 변동되게 표시될 수 있다.
도 14는 본 발명의 실시예에 따른 촬영장치로부터 이미지를 수신하는 측정장치의 동작방법을 도시한 흐름도로서, 본 발명의 측정장치(100)는 초기 이미지에서 아날로그 게이지(300)를 자동적으로 탐색하고, 초기 이미지를 이용하여 아날로그 게이지(300)에 관한 등록정보를 저장하며, 촬영장치(200) 또는 아날로그 게이지(300)의 틀어짐이 발생하였을 때 측정용 이미지에서 아날로그 게이지(300)를 자동적으로 탐색하기 위해 등록정보를 이용한다.
본 발명은 초기 이미지에서 자동으로 탐색된 아날로그 게이지(300)에 관한 등록정보를 저장하고, 측정용 이미지에서 아날로그 게이지(300)를 자동적으로 탐색하기 위해 등록정보를 이용함으로써, 탐색 속도를 향상시킬 수 있다.
본 발명의 측정장치(100)는 등록부(140)를 더 포함한다. 통신부(110)는 촬영장치(200)로부터 초기 이미지를 수신하고, 등록부(140)는 초기 이미지를 이용하여 눈금판(310), 케이스(330) 또는 지침(340)의 윤곽을 나타내는 윤곽정보, 윤곽에 위치하는 픽셀의 컬러정보 및 회동축(320)의 픽셀좌표에 대응하는 기준좌표를 등록한다. 컬러정보는 RGB 기반의 정보이다. 윤곽정보는 경계 검출(edge detection) 알고리즘을 통해 생성된다. 경계 검출 알고리즘은 이미지에서 밝기의 변화가 급격히 변화하는 윤곽을 검출하는 알고리즘이다.
본 발명의 측정장치(100)는 측정부(150)를 더 포함한다. 측정부(150)는 측정용 이미지에서 회동축(320)이 기준좌표에 위치하면 촬영장치(200)의 틀어짐이 없다고 판별하고, 지침(340)의 각도를 측정하여 측정값을 생성한다.
탐색부(120)는 촬영장치(200)로부터 수신된 측정용 이미지에서 회동축(320)이 기준좌표에 미존재하면 촬영장치(200)의 틀어짐으로 판별하고, 윤곽정보와 컬러정보를 이용하여 측정용 이미지에서 윤곽영역을 탐색한다.
탐색부(120)는 RGB 기반의 윤곽영역을 HSV 기반의 윤곽영역으로 변환하고, HSV 기반의 윤곽영역에서 명도값을 제거하며, 명도값이 제거된 윤곽영역과 컬러정보 간의 컬러분포를 비교하여 윤곽영역이 눈금판(310), 케이스(330) 또는 지침(340)의 윤곽인지를 판별한다.
도 15는 눈금판 또는 케이스를 탐색하는 방법을 상세하게 도시한 흐름도로서, 탐색부(120)는 명도값이 제거된 윤곽영역과 컬러정보 간의 컬러분포를 비교하여 윤곽영역이 눈금판(310) 또는 케이스(330)의 윤곽인지를 판별하고, 눈금판(310) 또는 케이스(330)의 윤곽이 아닌 노이즈로 판별되면 윤곽영역을 재탐색한다.
탐색부(120)는 윤곽영역이 눈금판(310) 또는 케이스(330)의 윤곽으로 판별되면 회동축(320)과 지침(340)을 탐색한다.
본 발명에서 윤곽영역과 컬러정보 간의 컬러분포를 비교하는 이유는, 주변 광원의 조도변화가 있어도 눈금판(310), 케이스(330) 또는 지침(340)의 윤곽을 정확하게 판별하기 위함이다. 더욱 상세하게는 본 발명은 이전 이미지와 현재 이미지 간의 조도변화가 있어도 각 이미지의 명도값이 제거된 컬러분포가 유사성을 갖기 때문에, 각 이미지의 컬러분포를 비교하여 현재 이미지에서 눈금판(310), 케이스(330) 또는 지침(340)의 윤곽을 정확하게 판별할 수 있다.
탐색부(120)는 윤곽영역과 윤곽정보를 비교하여 부분 매칭값을 연산하고, 부분 매칭값이 매칭 임계값보다 같거나 크면 윤곽영역이 눈금판(310), 케이스(330) 또는 지침(340)의 윤곽으로 판별한다. 부분 매칭값은 윤곽영역과 윤곽정보 간의 유사도를 나타내는 값이고, 매칭 임계값은 윤곽영역이 눈금판(310), 케이스(330) 또는 지침(340)의 윤곽으로 판별하기 위해 사용되는 값이다.
도 16은 지침을 탐색하는 방법을 상세하게 도시한 흐름도로서, 탐색부(120)는 윤곽영역과 윤곽정보 간의 유사도를 나타내는 부분 매칭값을 연산하고, 부분 매칭값이 매칭 임계값보다 작으면 윤곽영역이 지침(340)의 윤곽이 아닌 노이즈로 판별되면 윤곽영역을 재탐색한다.
본 발명은 조도변화에 의해 윤곽영역의 일부 윤곽이 사라지더라도 윤곽영역과 윤곽정보 간의 유사도를 연산한 부분 매칭값과 매칭 임계값을 비교하여 측정용 이미지에서 눈금판(310), 케이스(330) 또는 지침(340)의 윤곽을 정확하게 판별할 수 있다.
등록부(140)는 다음 번의 측정용 이미지에서 아날로그 게이지(300)를 탐색하기 위하여 탐색된 회동축(320)의 픽셀좌표를 기준좌표로 변경하고, 측정부(150)는 탐색된 지침의 각도를 측정하여 측정값을 생성한다.
보정부(130)는 측정용 이미지에서 눈금판(310) 또는 케이스(330)의 윤곽을 나타내는 바운더리의 지름 또는 반지름이 복수의 값을 가지면 바운더리의 지름 또는 반지름을 일정하게 하여 원근 또는 화각이 보정된 보정 이미지를 생성할 수 있다.
등록부(140)는 초기 이미지에서 지침(340)과 연결된 회동축(320)과 인접하여 단지침(345)이 존재하면 단지침(345)과 연결된 보조 회동축(325)의 픽셀좌표에 대응하는 보조좌표를 등록하고, 복수의 아날로그 게이지(300)가 존재하면 복수의 기준좌표를 등록한다. 복수의 기준좌표 또는 보조좌표는 아날로그 게이지(300) 또는 촬영장치(200)의 틀어짐 정도를 판별하기 위해 사용될 수 있다.
본 발명의 측정장치(100)는 알람부(160)를 더 포함할 수 있다. 등록부(140)는 지침 각도의 정상범위를 등록하고, 알람부(160)는 측정용 이미지에서 측정값이 지침 각도의 정상범위에 있는지 여부를 판별하고, 지침(340)의 각도가 정상범위에 벗어나면 알람정보를 생성한다.
본 발명은 아날로그 게이지의 수치를 디지털화하여 데이터로 저장할 수 있고, 육안 식별에 의한 판독 오류를 해결할 수 있으며, 실시간으로 기계장치의 이상을 감지하여 알람정보를 생성할 수 있다.
본 발명은 세팅과정이 없이 아날로그 게이지(300)를 자동으로 탐색할 수 있고, 자동 탐색 성능을 보완하기 위하여 일정 부분을 수동으로 세팅할 수 있다.
100: 측정장치 110: 통신부
120: 탐색부 121: 제1 탐색부
122: 제2 탐색부 123: 제3 탐색부
130: 보정부 140: 등록부
150: 측정부 160: 알람부
200: 촬영장치 300: 아날로그 게이지
310: 눈금판 320: 회동축
325: 보조 회동축 330: 케이스
340: 지침 345: 단지침
400: 기계장치 500: 관리자 단말기

Claims (8)

  1. 눈금판에 형성된 회동축, 눈금판을 감싸는 케이스 및 회동축과 결합된 지침을 포함하는 아날로그 게이지를 촬영하는 촬영장치의 내부 또는 외부에 설치 가능한 아날로그 게이지용 측정장치에 있어서,
    상기 촬영장치로부터 수신된 초기 이미지를 스캔하여 곡선을 탐색하며, 곡선의 주변을 스캔하여 눈금판 또는 케이스의 윤곽을 나타내는 바운더리를 탐색하는 제1 탐색부;
    상기 바운더리에 탐색존을 설정하고, 탐색존을 스캔하여 회동축을 탐색하는 제2 탐색부;
    상기 탐색존을 스캔하여 직선을 탐색하고, 직선의 방향으로 스캔하여 직선을 포함하는 지침을 탐색하는 제3 탐색부로 구성된 탐색부 및
    상기 바운더리의 지름 또는 반지름이 복수의 값을 가지면 바운더리의 지름 또는 반지름을 일정하게 하여 원근 또는 화각이 보정된 보정 이미지를 생성하는 보정부를 포함하되,
    상기 제2 탐색부는 복수의 회동축이 탐색되면 바운더리 중심과 회동축 간의 거리비율을 연산하여 바운더리의 중심에 가까운 회동축을 선택하고, 미선택된 회동축은 단지침과 연결된 보조 회동축이거나, 회동축으로 오인식된 객체로 판별하고,
    HSV 기반의 윤곽영역에서 명도값을 제거하여 윤곽영역과 컬러정보 간의 컬러분포를 비교하여 윤곽영역이 눈금판, 케이스 또는 지침의 윤곽인지를 판별하여,
    상기 초기 이미지에서 눈금판 또는 케이스의 윤곽, 회동축 및 지침을 순차적으로 자동 탐색하고, 탐색된 지침의 각도를 측정하는 것을 특징으로 하는 촬영장치를 이용한 아날로그 게이지용 측정장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 탐색부는 바운더리에 위치하는 복수의 윈도우 영역에서 곡선이 상하 또는 좌우로 대칭되는 영역이 있는지 여부를 탐색하는 것을 특징으로 하는 촬영장치를 이용한 아날로그 게이지용 측정장치.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제3 탐색부는 직선의 방향으로 스캔하여 지침을 탐색하는 과정에서 미선택된 회동축으로 연결되는 직선이 탐색되면 미선택된 회동축을 보조 회동축으로 선택하는 것을 특징으로 하는 촬영장치를 이용한 아날로그 게이지용 측정장치.
  5. 눈금판에 형성된 회동축, 눈금판을 감싸는 케이스 및 회동축과 결합된 지침을 포함하는 아날로그 게이지를 촬영하는 촬영장치의 내부 또는 외부에 설치 가능한 아날로그 게이지용 측정장치의 동작방법에 있어서,
    상기 촬영장치로부터 수신된 초기 이미지를 이용하여 눈금판, 케이스 또는 지침의 윤곽을 나타내는 윤곽정보, 윤곽에 위치하는 픽셀의 컬러정보 및 회동축의 픽셀좌표에 대응하는 기준좌표를 등록하는 단계;
    상기 촬영장치로부터 수신된 측정용 이미지에서 회동축이 기준좌표에 미존재하면 윤곽정보와 컬러정보를 이용하여 측정용 이미지에서 윤곽영역을 탐색하는 단계 및
    상기 측정용 이미지에서 눈금판 또는 케이스의 윤곽을 나타내는 바운더리의 지름 또는 반지름이 복수의 값을 가지면 바운더리의 지름 또는 반지름을 일정하게 하여 원근 또는 화각이 보정된 보정 이미지를 생성하는 단계를 포함하되,
    복수의 회동축이 탐색되면 바운더리 중심과 회동축 간의 거리비율을 연산하여 바운더리의 중심에 가까운 회동축을 선택하고, 미선택된 회동축은 단지침과 연결된 보조 회동축이거나, 회동축으로 오인식된 객체로 판별하고,
    상기 윤곽영역을 탐색하는 단계는,
    RGB 기반의 윤곽영역을 HSV 기반의 윤곽영역으로 변환하는 단계;
    상기 HSV 기반의 윤곽영역에서 명도값을 제거하는 단계 및
    명도값이 제거된 윤곽영역과 컬러정보 간의 컬러분포를 비교하여 윤곽영역이 눈금판, 케이스 또는 지침의 윤곽인지를 판별하는 단계를 포함하여,
    상기 기준좌표를 이용하여 촬영장치의 틀어짐을 판별하고, 촬영장치의 틀어짐이 발생할 때 윤곽정보와 컬러정보를 이용하여 측정용 이미지에서 아날로그 게이지를 자동적으로 탐색하는 것을 특징으로 하는 촬영장치를 이용한 아날로그 게이지용 측정장치의 동작방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 윤곽영역을 탐색하는 단계는,
    상기 윤곽영역과 윤곽정보 간의 유사도를 나타내는 부분 매칭값을 연산하고, 부분 매칭값이 매칭 임계값보다 같거나 크면 윤곽영역이 눈금판, 케이스 또는 지침의 윤곽으로 판별하는 것을 특징으로 하는 촬영장치를 이용한 아날로그 게이지용 측정장치의 동작방법.
  7. 삭제
  8. 삭제
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