KR102211241B1 - 선박용 장애물 거리측정 시스템 및 그 방법 - Google Patents

Abstract

선박용 장애물 거리측정 시스템 및 그 방법이 제공된다. 본 발명의 실시예에 따른 선박용 장애물 거리측정 시스템은 수면을 향하도록 일정 각도로 선박에 배치되어 항로 전방 수면을 촬영하는 카메라; 상기 촬영된 이미지 내의 원점에 위치하도록 상기 카메라의 전방에 설치되는 더미; 상기 촬영된 이미지 내에서 장애물을 식별하는 장애물 식별부; 상기 식별된 장애물과 상기 더미에 대한 상기 촬영된 이미지 내의 위치에 따른 화소 수의 차이를 기반으로 상기 장애물까지의 거리를 산출하는 거리 산출부;를 포함한다.

Description

선박용 장애물 거리측정 시스템 및 그 방법{System and method for measuring distance to obstacle in ship}

본 발명은 선박용 장애물 거리측정 시스템에 관한 것으로, 특히, 더미를 이용하여 해수면을 촬영한 이미지에서 장애물까지의 거리를 신속하게 측정할 수 있는 선박용 장애물 거리측정 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.

일반적으로 선박은 전방의 장애물을 회피하도록 장애물까지의 거리를 측정하는 기능이 필수적으로 구비된다. 이와 같은 거리 측정은 주로 레이더 장비로 구현되지만, 이는 고가의 장비로서 자동 운항 선박 등과 같이 대형 선박에만 제한적으로 사용되고 있어 경제성이 높지 않다.

따라서 초소형 선박 등에 적용하기 위한 저가의 장비가 요구된다. 이를 위해 최근에는 카메라를 이용하여 촬영된 이미지로부터 거리를 측정하는 방안이 사용되고 있다.

이와 같이 카메라를 이용하는 경우에는 스테레오비젼 등과 같은 복잡한 구성에 의해 복잡한 연산이 수반되어 실시간 측정이 용이하지 않다. 또한 촬영된 이미지 내에서 수평선과 같은 기준점이 이용된다. 그러나 이는 수평선의 검출을 위한 부가적인 연산이 필요할 뿐만 아니라 촬영 환경에 따라 수평선의 위치가 변경되어 실제적인 거리의 측정이 용이하지 않다.

KR 2016-0061110 A

상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해, 본 발명의 일 실시예는 더미를 이용한 이미지 내의 기준선을 기초로 장애물까지의 거리를 용이하고 신속하게 측정할 수 있는 선박용 장애물 거리측정 시스템 및 그 방법을 제공하고자 한다.

위와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 수면을 향하도록 일정 각도로 선박에 배치되어 항로 전방 수면을 촬영하는 카메라; 상기 촬영된 이미지 내의 원점에 위치하도록 상기 카메라의 전방에 설치되는 더미; 상기 촬영된 이미지 내에서 장애물을 식별하는 장애물 식별부; 상기 식별된 장애물과 상기 더미에 대한 상기 촬영된 이미지 내의 위치에 따른 화소 수의 차이를 기반으로 상기 장애물까지의 거리를 산출하는 거리 산출부;를 포함하는 선박용 장애물 거리측정 시스템이 제공된다.

일 실시예에서, 상기 거리 산출부는 상기 카메라와 상기 더미 사이의 높이(H1)와 거리(L1)를 기초로 상기 카메라의 높이에서 수면에 평행한 가상선(h-h')과 상기 더미 사이의 제1각도(α)를 산출하며, 상기 촬영된 이미지 내에서 원점으로부터의 화소 수에 따라 상기 더미와 상기 장애물 사이의 제2각도(γ)를 산출하고, 상기 제1각도(α)에서 상기 제2각도(γ)를 가감하여 상기 가상선과 상기 장애물 사이의 제3각도(β)를 산출하며, 수면으로부터 상기 카메라의 높이(H)와 상기 제3각도(β)를 기초로 상기 장애물까지의 거리(Lx)를 산출할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 선박용 장애물 거리측정 시스템은 수면에 대한 상기 카메라의 각도를 조정하는 카메라 구동부; 및 상기 더미의 이미지가 상기 촬영된 이미지 내에서 원점에 위치하도록 상기 카메라 구동부를 제어하는 더미 영점 조정부;를 더 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 더미는 일정한 자세를 유지하도록 구성된 유동 더미이고, 상기 선박용 장애물 거리측정 시스템은 상기 촬영된 이미지 내의 상기 유동 더미의 변화에 따라 상기 선박의 자세변화 유형을 판단하는 자세변화 판단부; 상기 선박의 자세변화 유형에 기반하여 상기 유동 더미의 이미지가 상기 촬영된 이미지 내에서 변화되는 화소 수를 기초로 상기 선박의 자세변화량을 산출하는 변화량 산출부; 및 상기 산출된 자세변화량에 따라 상기 카메라의 오차를 보정하는 오차 보정부를 더 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 자세변화 판단부는 상기 유동 더미의 이미지가 상기 촬영된 이미지의 원점에 위치하면서 y축 방향으로 변화하면 상기 선박의 롤링 각도의 변화로 판단하고, 상기 유동 더미의 이미지가 상기 촬영된 이미지의 y축 방향으로 평행 이동하면 상기 선박의 피칭 각도의 변화로 판단하며, 상기 유동 더미의 이미지가 상기 촬영된 이미지의 x축 방향으로 평행 이동하면 상기 선박의 요잉 각도의 변화로 판단할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 변화량 산출부는 상기 유동 더미의 이미지가 상기 촬영된 이미지의 원점에서 y축 방향으로 변화된 화소 수와 상기 유동 더미 이미지의 길이에 따라 상기 선박의 자세변화에 의한 롤링 각도를 산출하고, 상기 유동 더미의 이미지가 상기 촬영된 이미지의 y축 방향으로 변화된 화소 수와 상기 카메라와 상기 유동 더미 사이의 거리에 따라 상기 선박의 자세변화에 의한 피칭 각도를 산출하며, 상기 유동 더미의 이미지가 상기 촬영된 이미지의 x축 방향으로 변화된 화소 수와 상기 카메라와 상기 유동 더미 사이의 거리에 따라 상기 선박의 자세변화에 의한 요잉 각도를 산출할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 오차 보정부는 상기 촬영된 이미지에서 상기 유동 더미의 이미지가 원점에 위치하도록 상기 산출된 자세변화량에 따라 상기 카메라를 제어할 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 선박의 장애물 거리 측정 방법으로서, 수면을 향하도록 일정 각도로 선박에 배치되는 카메라로 항로 전방 수면을 촬영하는 단계 - 더미의 이미지가 상기 촬영된 이미지 내의 원점에 위치하도록 상기 카메라의 전방에 설치됨 -; 상기 촬영된 이미지 내에서 장애물을 식별하는 단계; 및 상기 식별된 장애물과 상기 더미에 대한 상기 촬영된 이미지 내의 위치에 따른 화소 수의 차이를 기반으로 상기 장애물까지의 거리를 산출하는 단계를 포함하는 선박용 장애물 거리 측정 방법이 제공된다.

일 실시예에서, 상기 산출하는 단계는 상기 카메라와 상기 더미 사이의 높이(H1)와 거리(L1)를 기초로 상기 카메라의 높이에서 수면에 평행한 가상선(h-h')과 상기 더미 사이의 제1각도(α)를 산출하며, 상기 촬영된 이미지 내에서 원점으로부터의 화소 수에 따라 상기 더미와 상기 장애물 사이의 제2각도(γ)를 산출하고, 상기 제1각도(α)에서 상기 제2각도(γ)를 가감하여 상기 가상선과 상기 장애물 사이의 제3각도(β)를 산출하며, 수면으로부터 상기 카메라의 높이(H)와 상기 제3각도(β)를 기초로 상기 장애물까지의 거리(Lx)를 산출할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 선박용 장애물 거리측정 방법은 상기 더미의 이미지가 상기 촬영된 이미지 내에서 원점에 위치하도록 상기 카메라의 각도를 조정하는 단계를 더 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 더미는 일정한 자세를 유지하도록 구성된 유동 더미이고, 상기 선박용 장애물 거리측정 방법은 상기 촬영된 이미지 내의 상기 유동 더미의 변화에 따라 상기 선박의 자세변화 유형을 판단하는 단계; 상기 선박의 자세변화 유형에 기반하여 상기 유동 더미의 이미지가 상기 촬영된 이미지 내에서 변화되는 화소 수를 기초로 상기 선박의 자세변화량을 산출하는 단계; 및 상기 산출된 자세변화량에 따라 상기 카메라의 오차를 보정하는 단계;를 더 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 판단하는 단계는 상기 유동 더미의 이미지가 상기 촬영된 이미지의 원점에 위치하면서 y축 방향으로 변화하면 상기 선박의 롤링 각도의 변화로 판단하고, 상기 유동 더미의 이미지가 상기 촬영된 이미지의 y축 방향으로 평행 이동하면 상기 선박의 피칭 각도의 변화로 판단하며, 상기 유동 더미의 이미지가 상기 촬영된 이미지의 x축 방향으로 평행 이동하면 상기 선박의 요잉 각도의 변화로 판단할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 변화량을 산출하는 단계는 상기 유동 더미의 이미지가 상기 촬영된 이미지의 원점에서 y축 방향으로 변화된 화소 수와 상기 유동 더미 이미지의 길이에 따라 상기 선박의 자세변화에 의한 롤링 각도를 산출하고, 상기 유동 더미의 이미지가 상기 촬영된 이미지의 y축 방향으로 변화된 화소 수와 상기 카메라와 상기 유동 더미 사이의 거리에 따라 상기 선박의 자세변화에 의한 피칭 각도를 산출하며, 상기 유동 더미의 이미지가 상기 촬영된 이미지의 x축 방향으로 변화된 화소 수와 상기 카메라와 상기 유동 더미 사이의 거리에 따라 상기 선박의 자세변화에 의한 요잉 각도를 산출할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 오차를 보정하는 단계는 상기 촬영된 이미지에서 상기 유동 더미의 이미지가 원점에 위치하도록 상기 산출된 자세변화량에 따라 상기 카메라를 제어할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 장애물 거리측정 시스템 및 그 방법은 더미의 이미지를 카메라로 촬영된 화면의 원점에 위치시키고, 화면 내의 장애물과 원점 사이의 화소 수를 기초로 장애물까지의 거리를 산출함으로써, 용이하게 거리를 측정할 수 있으므로 저가로 구현이 가능하여 경제성을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 장애물 거리측정 시스템 및 그 방법은 더미에 의한 기준점을 간단한 방식에 의해 거리를 측정함으로써, 연산 부하를 감소시켜 신속하게 측정할 수 있으므로 실시간으로 거리를 측정할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 장애물 거리측정 시스템 및 방법은 더미를 일정한 자세를 유지하도록 구성된 유동 더미로 구성하고 화면 내에서 유동 더미의 위치 변화에 따라 카메라(110)의 오차를 보정함으로써, 선박이 해상 기후의 변화 등에 의해 자세변화가 발생하는 경우에도 정확하게 장애물 거리를 측정할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 선박용 장애물 거리측정 시스템의 블록도,
도 2는 도 1의 선박용 장애물 거리측정 시스템을 적용하여 수면을 촬영하는 구성을 도시한 도면,
도 3은 도 2의 촬영 영역에 대응하는 촬영된 화면을 도시한 도면,
도 4는 도 2의 촬영 영역 내에서 장애물의 거리를 산출하는 원리를 도시하는 도면,
도 5는 유동 더미의 사용시 카메라로 촬영된 화면을 도시한 도면,
도 6은 선박의 롤링 자세변화에 따른 가상 화면을 도시한 도면,
도 7은 선박의 피칭 자세변화에 따른 선박의 측면 가상도,
도 8은 도 7에 대응하는 화면을 도시한 도면,
도 9는 선박의 요잉 자세변화에 따른 선박의 상면 가상도,
도 10은 도 9에 대응하는 화면을 도시한 도면,
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 선박용 장애물 거리측정 방법의 순서도, 그리고,
도 12는 도 11에서 선박의 자세변화에 따른 오차를 보정하는 방법의 순서도이다.

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 참조부호를 붙였다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 선박용 장애물 거리측정 시스템을 보다 상세히 설명하도록 한다. 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 선박용 장애물 거리측정 시스템의 블록도이고, 도 2는 도 1의 선박용 장애물 거리측정 시스템을 적용하여 수면을 촬영하는 구성을 도시한 도면이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 장애물 거리측정 시스템(100)은 카메라(110), 더미(112) 및 제어부(120)를 포함한다.

선박용 장애물 거리측정 시스템(100)은 선박(10)에 설치되어 선박(10) 전방의 장애물까지의 거리를 측정하기 위한 것으로서, 촬영된 이미지 내에서의 화소 수를 기반으로 삼각 기법을 이용하여 거리를 측정할 수 있다.

카메라(110)는 항로 전방 수면의 이미지를 촬영할 수 있다. 여기서, 카메라(110)는 선박(10)의 전방 측에 구비된 장착부(111)에 설치되며, 도 2에 도시된 바와 같이, 수면을 향하도록 일정 각도로 배치될 수 있다. 따라서 카메라(110)는 수면에서 일정 거리 내의 촬영 영역에 대한 이미지를 획득할 수 있다.

이때, 카메라(110)는 적외선 카메라 또는 열화상 카메라일 수 있다. 이에 의해, 주간뿐만 아니라 야간이나 안개 등과 같이 전방 식별이 곤란한 경우에도 장애물을 인식할 있으므로 장애물까지의 거리를 산출할 수 있다.

더미(112)는 촬영된 이미지(또는 화면)(110a) 내의 원점을 표시하기 위한 것으로 지지부(13)를 통하여 카메라(110)의 전방에 배치될 수 있다. 본 명세서에서, 촬영된 이미지는 화면으로 이해될 수 있음은 물론이다. 이때, 더미(112)는 화면(110a) 내의 원점에 위치하도록 카메라(110)의 전방에 설치될 수 있다.

또한, 더미(112)는 화면의 원점에 대응하는 구 형상일 수 있으나, 이에 한정되지 않으며 수평으로 일정한 길이를 갖는 막대 형상일 수 있다. 이때, 더미(112)는 카메라(110)의 렌즈로부터 일정 거리 이격되게 배치될 수 있다.

또한, 더미(112)는 카메라(110)와 일체로 구성된 고정 더미일 있다. 즉, 더미(112)는 카메라(110)의 몸체에 결합될 수 있으나, 이에 한정되지 않고, 장착부(111)에 결합될 수도 있다.

제어부(120)는 카메라(110)에 의해 촬영된 이미지 내에서 장애물을 식별하여 장애물까지의 거리를 산출할 수 있다. 이러한 제어부(120)는 장애물 식별부(122) 및 변화량 산출부(125)를 포함한다.

장애물 식별부(122)는 촬영된 이미지 내에서 장애물을 식별할 수 있다. 여기서, 카메라(110)가 장애물이 없는 수면만을 촬영한 경우에 획득된 이미지는 배경이 동일 또는 유사한 화소값을 갖는다. 그러나 장애물이 존재하는 경우, 장애물은 촬영된 이미지 내에서 배경과 상이한 화소값을 갖는다. 즉, 배경의 화소값과 장애물에 대응하는 화소값이 일정 크기 이상의 차이가 발생한다.

따라서 장애물 식별부(122)는 촬영된 이미지에서 주변, 즉 수면과 상이한 화소값을 갖는 영역을 장애물로 식별할 수 있다.

거리 산출부(123)는 식별된 장애물과 더미(112)에 대한 촬영된 이미지 내의 위치에 따른 화소 수의 차이를 기반으로 장애물까지의 거리를 산출할 수 있다. 이하, 도 3 및 도 4를 참조하여 거리 산출부(123)가 장애물까지의 거리를 측정하는 원리를 설명한다.

도 3은 도 2의 촬영 영역에 대응하는 촬영된 화면을 도시한 도면이고, 도 4는 도 2의 촬영 영역 내에서 장애물의 거리를 산출하는 원리를 도시하는 도면이다.

도 3을 참조하면, 카메라(110)로 촬영된 이미지 또는 화면(110a)은 원점에 더미 이미지(112a)가 표시될 수 있다. 이때, 선박(10)의 전방에 장애물(20)이 촬영되는 경우, 장애물 이미지(20a)가 화면(110a)에 표시될 수 있다.

여기서, 이미지 또는 화면(110a)은 일정한 크기(2X × 2Y)의 화소 수를 가질 수 있다. 일례로, 이미지 또는 화면(110a)은 640 × 480의 화소 수를 가질 수 있다. 이때, 화면(110a)은 원점을 기준으로 -X에서 +X의 x좌표와 -Y에서 +Y의 y좌표를 갖는 화소로 표시될 수 있다.

도 4를 참조하면, 이미지 또는 화면(110a)은 카메라(110)의 구동각 및 화각에 따라 촬영되는 수면에서의 실제 거리와 대응될 수 있다. 즉, 화면(110a)의 하단(-Y)은 카메라(110)로부터 촬영되는 최단 거리(La)에 대응되며, 상단(+Y)은 카메라(110)로부터 촬영되는 최장 거리(Lb)에 대응된다.

즉, 카메라(110)에 의해 선박으로부터 La의 거리부터 Lb의 거리까지 식별할 수 있다. 여기서, La 및 Lab는 실제로 카메라(110)로부터의 거리이나 카메라(110)로부터 선박(10)의 전방까지의 거리는 비교적 작은 값이기 때문에 무시될 수 있다.

이때, 거리 산출부(123)는 장애물(20)이 선박(10)의 촬영 영역 내에 위치하는 경우, 선박(10)으로부터 장애물(20)까지의 거리(Lx)를 산출할 수 있다.

도 4에서, H는 수면으로부터 카메라(110)의 높이이고, H1은 카메라(110)와 더미(112) 사이의 높이이며, L1은 카메라(110)와 더미(112) 사이의 거리이고, θ는 카메라의 화각이며, h-h'는 카메라(110) 높이에서 수면에 평행한 수평가상선이다.

또한, S1 내지 S4는 카메라(110)의 화각 내에서의 더미(112) 또는 장애물(20)에 대응하는 각도를 산출하기 위한 가상선이다. 여기서, S1은 카메라(110)로부터 최단 거리(La)에 대응하는 가상선이며, S2는 카메라(110)와 더미(112)를 연장하는 가상선이고, S3은 카메라(110)와 장애물(20)을 연장하는 가상선이며, S4는 카메라(110)로부터 최장 거리(Lb)에 대응하는 가상선이다.

여기서, 선박(10)으로부터 장애물(20)까지의 거리는 화면(110a)에서 y축의 원점(y=0)으로부터 장애물 이미지(20a)까지의 화소 수(y1)에 대응된다. 이때, 화면(110a)의 y축의 화소 수(2Y)는 카메라(110)의 화각(θ)에 대응되기 때문에, 화면(110a)에서 원점으로부터 화소 수를 알면 장애물(20)에 대응하는 각도를 알 수 있고 결과적으로 도 4에서와 같이 장애물(20)까지의 거리(Lx)를 산출할 수 있다.

보다 구체적으로, 거리 산출부(123)는 먼저, 카메라(110)와 더미(112) 사이의 높이(H1)와 거리(L1)를 기초로 수평가상선(h-h')과 더미(112) 사이의 제1각도(α)를 산출할 수 있다. 즉, 수평가상선(h-h')과 제2가상선(S2) 사이의 제1각도(α)가 산출될 수 있다. 여기서, 거리 산출부(123)는 하기의 수학식 1에 의해 제1각도(α)를 산출할 수 있다.

이때, 화면(110a)에서 원점(y=0)으로부터 장애물 이미지(20a)의 위치까지의 화소 수(y1)에 따라 장애물(20)과 더미(112) 사이의 각도를 산출할 수 있다. 따라서 거리 산출부(123)는 카메라(110)에서 장애물(20)까지의 거리에 대응하는 화소 수(y1)에 따라 더미(112)와 장애물(20) 사이의 제2각도(γ)를 산출할 수 있다. 즉, 제2가상선(S2)와 제3가상선(S3) 사이의 제2각도(γ)가 산출될 수 있다. 여기서, 거리 산출부(123)는 하기의 수학식 2에 의해 제2각도(γ)를 산출할 수 있다.

여기서, 제1각도(α)와 제2각도(γ)에 의해 수평가상선(h-h')과 장애물(20) 사이의 제3각도(β)를 산출할 수 있다. 따라서 거리 산출부(123)는 제1각도(α)에서 제2각도(γ)를 가감하여 수평가상선(h-h')과 장애물(20) 사이의 제3각도(β)를 산출할 수 있다. 즉, 수평가상선(h-h')와 제3가상선(S3) 사이의 제3각도(β)이 산출될 수 있다. 여기서, 거리 산출부(123)는 하기의 수학식 3에 의해 제3각도(β)를 산출할 수 있다.

이때, 화면(110a)에서, 장애물 이미지(20a)가 y축의 원점(y=0)으로부터 상측에 위치하는 경우, 제3각도(β)은 제1각도(α)에서 제2각도(γ)를 감산함으로써 산출될 수 있다. 반대로, 화면(110a)에서, 장애물 이미지(20a)가 y축의 원점(y=0)으로부터 하측에 위치하는 경우, 제3각도(β)은 제1각도(α)와 제2각도(γ)를 가산함으로써 산출될 수 있다.

이와 같이, 수평가상선(h-h')과 장애물(20) 사이의 각도를 알면, 도 4에서 삼각 기법에 의해 장애물(20)까지의 거리(Lx)를 산출할 수 있다. 따라서 거리 산출부(123)는 수면으로부터 카메라(110)의 높이(H)와 제3각도(β)를 기초로 장애물(20)까지의 거리(Lx)를 산출할 수 있다. 여기서, 거리 산출부(123)는 하기의 수학식 4에 의해 장애물(20)까지의 거리(Lx)를 산출할 수 있다.

이에 의해, 카메라(110)로 촬영된 화면(110a)에서 더미 이미지(112a)와 장애물 이미지(20a) 사이의 화소 수를 기반으로 한 삼각 기법에 의해 용이하게 장애물(20)까지의 거리를 측정할 수 있다. 따라서 저가로 장애물 거리측정의 구현이 가능하여 경제성을 향상시킬 수 있다. 더욱이, 연산 부하를 감소시킴으로써 신속하게 측정할 수 있으므로 실시간으로 장애물 거리를 측정할 수 있다.

한편, 선박용 장애물 거리측정 시스템(100)은 카메라 구동부(115), 더미 영점 조정부(121), 및 디스플레이부(130)를 더 포함할 수 있다.

다시 도 1을 참조하면, 카메라 구동부(115)는 카메라(110)의 구동각이 조정되도록 구동한다. 일례로, 카메라 구동부(115)는 모터로 구성되며, 수면에 대한 카메라(110)의 각도를 조정할 수 있다. 즉, 카메라 구동부(115)는 카메라(110)가 장착부(111)에 결합된 축을 기준으로 회전가능하게 구동할 수 있다. 따라서 카메라 구동부(115)는 카메라(110)가 수면을 촬영하는 영역을 변경할 수 있다.

더미 영점 조정부(121)는 더미 이미지(112a)가 촬영된 이미지 내에서 원점에 위치하도록 카메라 구동부(115)를 제어할 수 있다. 상술한 바와 같이, 더미(112)는 화면의 원점을 기준으로 표시하기 위한 것이기 때문에, 카메라(110)로 수면을 촬영하기 전에 화면 내에서의 더미 이미지(112a)의 위치를 원점으로 조정해야 한다.

이를 위해, 더미 영점 조정부(121)는 사용자의 조작에 의해 또는 자동으로 더미 이미지(112a)가 원점에 위치하도록 카메라(110)의 구동각을 조정할 수 있다. 이때, 더미 영점 조정부(121)는 더미 이미지(112a)가 원점에 위치하도록 카메라 구동부(115)를 제어할 수 있다.

선택적으로, 더미 영점 조정부(121)는 카메라(110)가 고정된 상태에서 카메라(110) 전방에 위치한 더미(112)의 위치를 변경하도록 지지부(13)를 제어할 수도 있다. 이때, 더미 영점 조정부(121)는 화면 내에서 더미 이미지(112a)가 원점에 위치하도록 지지부(13)를 제어함은 물론이다.

디스플레이부(130)는 카메라(110)로 촬영된 이미지를 디스플레이할 수 있다. 즉, 디스플레이부(130)의 화면은 촬영된 이미지를 디스플레이할 수 있다. 이러한 디스플레이부(130)는 모니터와 같은 표시장치일 수 있다.

한편, 선박(10)은 해상의 기후 변화 등에 의해 자세가 변경될 수 있다. 즉, 선박(10)은 해수면 상에서 흔들릴 수 있다. 이때, 선박(10)의 흔들림에 따라 카메라(110)로 촬영된 화면(110a) 내에서 더미 이미지(112a)가 원점을 벗어날 수 있다. 따라서 장애물(20)까지의 거리를 정확하게 산출하기 위해서는 더미 이미지(112a)가 원점에 위치하도록 오차를 보정할 필요가 있다.

이를 위해, 더미(112)는 유동 더미일 수 있다. 여기서, 상기 유동 더미는 일정한 자세를 유지하도록 구성될 수 있다. 즉, 상기 유동 더미는 선박(10)의 흔들림에도 일정한 자세를 유지할 수 있다.

이와 같이, 선박(10)의 자세가 변화되는 경우, 유동 더미는 화면 내에서 x축 방향으로 또는 y축 방향으로 평행이동하거나 원점을 중심으로 y축 방향으로 유동될 수 있다.

따라서 상기 유동 더미는 수평으로 일정한 길이를 갖는 막대 형상일 수 있다. 이에 의해, 유동 더미가 화면 내에서의 변화를 정확하게 검출할 수 있다.

이를 위해, 선박용 장애물 거리측정 시스템(100)은 도 1에 도시된 바와 같이, 자세변화 판단부(124), 변화량 산출부(125) 및 오차 보정부(126)를 더 포함할 수 있다.

자세변화 판단부(124)는 촬영된 이미지 내에서 유동 더미의 변화에 따라 선박(10)의 자세변화 유형을 판단할 수 있다. 즉, 자세변화 판단부(124)는 화면에서 더미(112)의 변화의 형태에 따라 선박(10)의 흔들림 유형을 판단할 수 있다.

변화량 산출부(125)는 선박(10)의 자세변화 유형에 기반하여 유동 더미의 이미지가 촬영된 이미지 내에서 변화되는 화소 수를 기초로 선박(10)의 자세변화량을 산출할 수 있다. 즉, 변화량 산출부(125)는 유동 더미의 이미지가 화면의 원점으로부터 벗어난 화소 수를 기초로 선박(10)의 흔들림 양을 산출할 수 있다.

이하, 도 5 내지 도 10을 참조하여, 더 상세하게 설명한다.

도 5는 유동 더미의 사용시 카메라로 촬영된 화면을 도시한 도면이고, 도 6은 선박의 롤링 자세변화에 따른 가상 화면을 도시한 도면이다,

도 5를 참조하면, 유동 더미 이미지(112b)는 정상적인 경우, 화면(110a) 내에서 원점을 기준으로 배치될 수 있다. 이때, 유동 더미 이미지(112b)는 수평의 길이(Dx)를 가질 수 있다.

선박(10)의 롤링 각도가 변화되는 경우, 화면(110a)이 원점을 중심으로 흔들리게 된다. 이때, 유동 더미는 일정한 자세로 유지될 수 있다. 실제 촬영되는 화면(110a)에서는 선박(10)의 흔들림에 따라 일정한 자세로 유지되는 유동 더미의 이미지가 흔들리는 것처럼 보이지만, 유동 더미를 기준으로 보면 화면이 흔들리는 형태로 나타난다.

즉, 도 6에 도시된 바와 같이, 선박(10)의 롤링 각도 변화에 따라 일정한 유동 더미 이미지(112c)를 기준으로 화면(110a)이 회전하는 형태로 나타날 수 있다.

따라서 자세변화 판단부(124)는 유동 더미 이미지(112c)가 촬영된 이미지의 원점에 위치하면서 y축 방향으로 변화하면 선박(10)의 롤링 각도의 변화로 판단할 수 있다.

이때, 변화량 산출부(125)는 화면(110a)의 원점에서 y축 방향으로 변화된 화소 수(Yr)와 유동 더미 이미지(112c)의 길이(Dx)에 따라 선박(10)의 자세변화에 의한 롤링 각도(θr)를 산출할 수 있다. 여기서, 변화량 산출부(125)는 하기의 수학식 5에 의해 롤링 각도(θr)를 산출할 수 있다.

도 7은 선박의 피칭 자세변화에 따른 선박의 측면 가상도이고, 도 8은 도 7에 대응하는 화면을 도시한 도면이다.

도 7을 참조하면, 선박(10)의 피칭 각도가 변화되는 경우, 카메라(110)의 수면에 대한 구동각이 변화하게 된다. 이때, 정상적인 경우, 카메라(110)가 유동 더미(112')와 일직선상에 배치되기 때문에, 유동 더미 이미지는 도 5와 같이 화면(110a)에서 원점에 위치한다.

그러나 선박(10)의 피칭 각도가 변화하면, 화면(110a)에서 유동 더미 이미지(112d)가 상하로 움직이는 형태로 나타난다. 이는 유동 더미(112')가 정상 상태를 기준으로 상하로 일정 거리(Lp) 만큼 움직이는 것(예를 들면, 112")으로 생각할 수 있다.

즉, 도 8에 도시된 바와 같이, 선박(10)의 피칭 각도 변화에 따라 유동 더미 이미지(112d)는 화면(110a)에서 y축 방향으로 거리(Lp)에 대응하여 평행 이동하는 것으로 나타난다. 이때, 유동 더미 이미지(112d)는 유동 더미(112', 112") 사이의 거리(Lp)에 대응하여 화소 수(Yp) 만큼 평행 이동한 형태로 나타난다.

따라서 자세변화 판단부(124)는 유동 더미 이미지(112d)가 촬영된 이미지의 y축 방향으로 평행 이동하면 선박(10)의 피칭 각도의 변화로 판단할 수 있다.

이때, 변화량 산출부(125)는 유동 더미 이미지(112d)가 화면(110a)의 y축 방향으로 변화된 화소 수(Yp)와 카메라(110)와 유동 더미(112') 사이의 거리(L1)에 따라 선박(10)의 자세변화에 의한 피칭 각도(θp)를 산출할 수 있다. 여기서, 변화량 산출부(125)는 하기의 수학식 6에 의해 피칭 각도(θp)를 산출할 수 있다.

여기서, L2는 화면(110a)에서 세로 화소 하나가 L1만큼 떨어진 거리에서의 실제값이다.

이때, 유동 더미(112')의 실제 크기를 가로 A × 세로 B라고 가정하고, 유동 더미 이미지(112d)가 차지하는 화소 수를 가로 Ya × 세로 Yb라고 가정하면, 화소 하나에 대응하는 실제 크기는 A/Ya 또는 B/Yb로 산출할 수 있다. 여기서, 유동 더미(112')는 카메라(110)로부터 L1 거리에 있기 때문에, A/Ya 또는 B/Yb은 화소 하나가 L1만큼 떨어진 거리에서의 실제값이다. 따라서 L2는 B/Yb일 수 있다.

도 9는 선박의 요잉 자세변화에 따른 선박의 상면 가상도이고, 도 10은 도 9에 대응하는 화면을 도시한 도면이다.

도 9를 참조하면, 선박(10)의 요잉 각도가 변화되는 경우, 카메라(110)가 좌우로 흔들리게 된다. 이때, 정상적인 경우, 카메라(110)가 유동 더미(112')와 일직선상에 배치되기 때문에, 유동 더미 이미지는 도 5와 같이 화면(110a)에서 원점에 위치한다.

그러나 선박(10)의 요잉 각도가 변화하면, 화면(110a)에서 유동 더미 이미지(112e)가 좌우로 움직이는 형태로 나타난다. 이는 유동 더미(112')가 정상 상태를 기준으로 좌우로 일정 거리(Ly) 만큼 움직이는 것(예를 들면, 112")으로 생각할 수 있다.

즉, 도 10에 도시된 바와 같이, 선박(10)의 요잉 각도 변화에 따라 유동 더미 이미지(112e)는 화면(110a)에서 x축 방향으로 거리(Ly)에 대응하여 평행 이동하는 것으로 나타난다. 이때, 유동 더미 이미지(112e)는 유동 더미(112', 112") 사이의 거리(Lx)에 대응하여 화소 수(Xy) 만큼 평행 이동한 형태로 나타난다.

따라서 자세변화 판단부(124)는 유동 더미 이미지(112e)가 촬영된 이미지의 x축 방향으로 평행 이동하면 선박(10)의 요잉 각도의 변화로 판단할 수 있다.

이때, 변화량 산출부(125)는 유동 더미 이미지(112e)가 화면(110a)의 x축 방향으로 변화된 화소 수(Xp)와 카메라(110)와 유동 더미(112') 사이의 거리(L1)에 따라 선박(10)의 자세변화에 의한 요잉 각도(θy)를 산출할 수 있다. 여기서, 변화량 산출부(125)는 하기의 수학식 7에 의해 요잉 각도(θy)를 산출할 수 있다.

여기서, L3은 화면(110a)에서 가로 화소 하나가 L1만큼 떨어진 거리에서의 실제값이다. 이때, L3은 A/Ya일 수 있다. 상술한 바와 같이, A는 유동 더미(112')의 가로 실제 크기이고, Ya는 유동 더미 이미지(112d)가 차지하는 가로 화소 수이다.

이때, 변화량 산출부(125)에서 산출된 자세변화량은 카메라(110)의 흔들림에 따른 오차로 나타날 수 있다.

따라서 오차 보정부(126)는 변화량 산출부(125)에서 산출된 자세변화량에 따라 카메라(110)의 오차를 보정할 수 있다. 이때, 오차 보정부(126)는 화면(110a)에서 유동 더미 이미지(112c, 112d, 112e)가 원점에 위치하도록 산출된 자세변화량에 따라 카메라(110)를 제어할 수 있다.

즉, 오차 보정부(126)는 선박(10)의 롤링 각도(θr), 피칭 각도(θp) 및 요잉 각도(θy) 중 어느 하나에 따라 카메라(110)를 선박(10)의 흔들림 방향의 반대측으로 구동하도록 제어할 수 있다.

이에 의해, 유동 더미 이미지(112c, 112d, 112e)의 위치 변화에 따라 카메라(110)의 오차를 보정함으로써, 선박(10)이 해상 기후의 변화 등에 의해 자세변화가 발생하는 경우에도 정확하게 장애물 거리를 측정할 수 있다.

이하, 도 11 내지 도 12를 참조하여 본 발명의 선박용 장애물 거리측정 방법을 설명한다. 도 11은 본 발명의 실시예에 따른 선박용 장애물 거리측정 방법의 순서도이다.

선박용 장애물 거리측정 방법(200)은 수면을 촬영하는 단계(S220), 장애물을 식별하는 단계(S230), 및 장애물까지의 거리를 산출하는 단계(S240)를 포함한다.

보다 상세히 설명하면, 도 11에 도시된 바와 같이, 먼저, 선박(10)은 카메라(110)로 항로 전방의 수면을 촬영한다(단계 S220). 이때, 카메라(110)는 수면을 향하도록 일정 각도로 선박(10)에 배치될 수 있다. 여기서, 더미(112)가 촬영된 이미지(또는 화면) 내의 원점에 위치하도록 카메라(110)의 전방에 설치될 수 있다.

다음으로, 선박(10)은 촬영된 이미지 내에서 장애물을 식별한다(단계 S230). 이때, 촬영된 이미지에서 주변, 즉 수면과 상이한 화소값을 갖는 영역을 장애물로 식별할 수 있다.

다음으로, 선박(10)은 식별된 장애물(20)까지의 거리를 산출한다(단계 S240). 이때, 식별된 장애물(20)과 더미(112)에 대한 촬영된 이미지 내의 위치에 따른 화소 수의 차이를 기반으로 장애물(20)까지의 거리를 산출할 수 있다.

여기서, 장애물(20)의 거리를 산출하기 위해서, 먼저 수평가상선(h-h')과 더미(112) 사이의 제1각도(α) 산출, 더미(112)와 장애물(20) 사이의 제2각도(γ) 산출, 및 수평가상선(h-h')과 장애물(20) 사이의 제3각도(β) 산출이 순차적으로 이루어진다.

보다 구체적으로, 도 3 및 도 4를 참조하면, 카메라(110)와 더미(112) 사이의 높이(H1)와 거리(L1)를 기초로 수평가상선(h-h')과 더미(112) 사이의 제1각도(α)를 산출할 수 있다. 이때, 수학식 1에 의해 제1각도(α)를 산출할 수 있다.

다음으로, 촬영된 이미지 내의 화소 수의 차이에 따라 더미(112)와 장애물(20) 사이의 제2각도(γ)를 산출할 수 있다. 즉, 카메라(110)에서 장애물(20)까지의 거리에 대응하는 화소 수(y1)에 따라 더미(112)와 장애물(20) 사이의 제2각도(γ)를 산출할 수 있다. 이때, 수학식 2에 의해 제2각도(γ)를 산출할 수 있다.

다음으로, 제1각도(α)에서 제2각도(γ)를 가감하여 수평가상선(h-h')과 장애물(20) 사이의 제3각도(β)를 산출할 수 있다. 이때, 수학식 3에 의해 제3각도(β)를 산출할 수 있다.

여기서, 화면(110a)에서, 장애물 이미지(20a)가 y축의 원점으로부터 상측에 위치하는 경우, 제3각도(β)은 제1각도(α)에서 제2각도(γ)를 감산함으로써 산출될 수 있다. 반대로, 화면(110a)에서, 장애물 이미지(20a)가 y축의 원점으로부터 하측에 위치하는 경우, 제3각도(β)은 제1각도(α)와 제2각도(γ)를 가산함으로써 산출될 수 있다.

마지막으로, 수면으로부터 카메라(110)의 높이(H)와 장애물(20)에 대응하는 제3각도(β)를 기초로 장애물(20)까지의 거리(Lx)를 산출할 수 있다. 이때, 수학식 4에 의해 장애물(20)까지의 거리(Lx)를 산출할 수 있다.

한편, 선박용 장애물 거리측정 방법(200)은 더미를 조정하는 단계(S210)를 더 포함할 수 있다. 여기서, 더미를 조정하는 단계(S210)는 수면을 촬영하는 단계(S220) 이전에 수행될 수 있다.

도 3에 도시된 바와 같이, 선박(10)은 더미 이미지(112a)가 촬영된 이미지(110a) 내에서 원점에 위치하도록 카메라(110)의 각도를 조정할 수 있다. 이때, 사용자의 조작에 의해 또는 자동으로 더미 이미지(112a)가 원점에 위치하도록 카메라(110)의 구동각을 조정할 수 있다.

선택적으로, 카메라(110)가 고정된 상태에서 카메라(110) 전방에 위치한 더미(112)의 위치를 변경하도록 제어할 수도 있다.

한편, 선박(10)은 해상의 기후 변화 등에 의해 자세가 변경될 수 있다. 이때, 선박(10)의 자세변화에 의한 흔들림에 따라 카메라(110)로 촬영된 화면(110a) 내에서 더미 이미지(112a)가 원점을 벗어날 수 있다. 따라서 장애물(20)까지의 거리를 정확하게 산출하기 위해서는 더미 이미지(112a)가 원점에 위치하도록 오차를 보정할 필요가 있다.

이를 위해, 더미(112)는 유동 더미일 수 있다. 여기서, 상기 유동 더미는 일정한 자세를 유지하도록 구성될 수 있다. 즉, 상기 유동 더미는 선박(10)의 자세변화에 따라서도 일정한 자세를 유지할 수 있다.

도 12는 도 11에서 선박의 자세변화에 따른 오차를 보정하는 방법의 순서도이다.

오차를 보정하는 방법(300)은 더미의 자세 변화를 검출하는 단계(S310), 자세변화의 종류를 판단하는 단계(S320), 자세변화량을 산출하는 단계(S330 내지 S350) 및 오차를 보정하는 단계(S360)를 포함한다.

보다 상세히 설명하면, 도 12에 도시된 바와 같이, 먼저, 선박(10)은 유동 더미의 변화를 검출한다(S310). 이때, 유동 더미(112')가 화면(110a) 내에서 원점으로부터 벗어나는지를 검출할 수 있다.

다음으로, 선박(10)은 촬영된 이미지 내의 유동 더미 이미지의 변화에 따라 자세변화 유형을 판단한다(단계 S320). 이때, 유동 더미 이미지가 촬영된 이미지에서의 원점에서 벗어난 형태에 따라 선박(10)의 자세변화 유형을 판단할 수 있다.

보다 구체적으로, 도 6에 도시된 바와 같이, 유동 더미 이미지(112c)가 촬영된 이미지(110a)의 원점에 위치하면서 y축 방향으로 변화하면 선박(10)의 롤링 각도의 변화로 판단할 수 있다.

여기서, 선박(10)의 롤링 각도가 변화되는 경우, 화면(110a)이 흔들리게 된다. 이때, 유동 더미는 일정한 자세로 유지될 수 있다. 따라서 실제 촬영되는 화면(110a)에서는 선박(10)의 흔들림에 따라 일정한 자세로 유지되는 유동 더미 이미지(112c)가 흔들리는 것처럼 보이지만, 유동 더미 이미지(112c)를 기준으로 보면 화면이 흔들리는 형태로 나타난다. 즉, 선박(10)의 롤링 각도 변화에 따라 일정한 유동 더미 이미지(112c)를 기준으로 화면(110a)이 회전하는 형태로 나타날 수 있다.

도 8에 도시된 바와 같이, 유동 더미 이미지(112d)가 촬영된 이미지(110a)의 y축 방향으로 평행 이동하면 선박(10)의 피칭 각도의 변화로 판단할 수 있다.

여기서, 선박(10)의 피칭 각도 변화에 따라 유동 더미 이미지(112d)는 화면(110a)에서 y축 방향으로 거리(Lp)에 대응하여 평행 이동하는 것으로 나타난다. 이때, 유동 더미 이미지(112d)는 유동 더미(112', 112") 사이의 거리(Lp)에 대응하여 화소 수(Yp) 만큼 평행 이동한 형태로 나타난다.

도 10에 도시된 바와 같이, 유동 더미 이미지(112e)가 촬영된 이미지(110a)의 x축 방향으로 평행 이동하면 선박(10)의 요잉 각도의 변화로 판단할 수 있다.

여기서, 선박(10)의 요잉 각도 변화에 따라 유동 더미 이미지(112e)는 화면(110a)에서 x축 방향으로 거리(Ly)에 대응하여 평행 이동하는 것으로 나타난다. 이때, 유동 더미 이미지(112e)는 유동 더미(112', 112") 사이의 거리(Lx)에 대응하여 화소 수(Xy) 만큼 평행 이동한 형태로 나타난다.

다음으로, 선박(10)은 판단된 자세변화 유형에 기반하여 유동 더미 이미지가 촬영된 이미지 내에서 변화되는 화소 수를 기초로 자세변화량을 산출한다. 이때, 유동 더미의 이미지가 화면의 원점으로부터 벗어난 화소 수를 기초로 선박(10)의 흔들림 양을 산출할 수 있다.

보다 구체적으로, 단계 S320의 판단 결과, 선박(10)의 자세변화가 롤링 각도의 변화로 판단된 경우, 도 6에 도시된 바와 같이, 화면(110a)의 원점에서 y축 방향으로 변화된 화소 수(Yr)와 유동 더미 이미지(112c)의 길이(Dx)에 따라 선박(10)의 자세변화에 의한 롤링 각도(θr)를 산출할 수 있다(단계 S330). 이때, 수학식 5에 의해 롤링 각도(θr)를 산출할 수 있다.

단계 S320의 판단 결과. 선박(10)의 자세변화가 피칭 각도의 변화로 판단된 경우, 도 7에 도시된 바와 같이, 유동 더미 이미지(112d)가 화면(110a)의 y축 방향으로 변화된 화소 수(Yp)와 카메라(110)와 유동 더미(112') 사이의 거리(L1)에 따라 선박(10)의 자세변화에 의한 피칭 각도(θp)를 산출할 수 있다(단계 S340). 이때, 수학식 6에 의해 피칭 각도(θp)를 산출할 수 있다.

단계 S320의 판단 결과, 선박(10)의 자세변화가 요잉 각도의 변화로 판단된 경우, 도 9에 도시된 바와 같이, 유동 더미 이미지(112e)가 화면(110a)의 x축 방향으로 변화된 화소 수(Xp)와 카메라(110)와 유동 더미(112') 사이의 거리(L1)에 따라 선박(10)의 자세변화에 의한 요잉 각도(θy)를 산출할 수 있다(단계 S350). 여기서, 수학식 7에 의해 요잉 각도(θy)를 산출할 수 있다.

다음으로, 선박(10)은 산출된 자세변화량에 따라 카메라(110)의 오차를 보정한다(단계 S360). 이때, 촬영된 이미지(110a)에서 유동 더미 이미지(112c, 112d, 112e)가 원점에 위치하도록 산출된 자세변화량에 따라 카메라(110)를 제어할 수 있다. 즉, 선박(10)의 롤링 각도(θr), 피칭 각도(θp) 및 요잉 각도(θy) 중 어느 하나에 따라 카메라(110)를 반대측으로 구동하도록 제어할 수 있다.

상기와 같은 방법들은 도 1에 도시된 바와 같은 선박용 장애물 거리측정 시스템(100)에 의해 구현될 수 있고, 특히, 이러한 단계들을 수행하는 소프트웨어 프로그램으로 구현될 수 있으며, 이 경우, 이러한 프로그램들은 컴퓨터 판독가능한 기록 매체에 저장되거나 전송 매체 또는 통신망에서 반송파와 결합된 컴퓨터 데이터 신호에 의하여 전송될 수 있다.

이때, 컴퓨터 판독가능한 기록 매체는 컴퓨터 시스템에 의해 판독가능한 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록 장치를 포함하며, 예를 들면, ROM, RAM, CD-ROM, DVD-ROM, DVD-RAM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 하드 디스크, 광 데이터 저장장치 등일 수 있다.

이상에서 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.

100 : 선박용 장애물 거리측정 시스템
110 : 카메라 111 : 장착부
112 : 더미 113 : 지지부
115 : 카메라 구동부 120 : 제어부
121 : 더미 영점 조정부 122 : 장애물 식별부
123 : 거리 산출부 124 : 자세변화 판단부
125 : 변화량 산출부 126 : 오차 보정부
130 : 디스플레이부

Claims (14)

1. 수면을 향하도록 일정 각도로 선박에 배치되어 항로 전방 수면을 촬영하는 카메라;
   상기 촬영된 이미지 내의 원점에 위치하도록 상기 카메라의 전방에 설치되는 더미 - 상기 더미는 일정한 자세를 유지하도록 구성된 유동 더미임-;
   상기 촬영된 이미지 내에서 장애물을 식별하는 장애물 식별부;
   상기 식별된 장애물과 상기 더미에 대한 상기 촬영된 이미지 내의 위치에 따른 화소 수의 차이를 기반으로 상기 장애물까지의 거리를 산출하는 거리 산출부;
   상기 촬영된 이미지 내의 상기 유동 더미의 변화에 따라 상기 선박의 자세변화 유형을 판단하는 자세변화 판단부;
   상기 선박의 자세변화 유형에 기반하여 상기 유동 더미의 이미지가 상기 촬영된 이미지 내에서 변화되는 화소 수를 기초로 상기 선박의 자세변화량을 산출하는 변화량 산출부; 및
   상기 산출된 자세변화량에 따라 상기 카메라의 오차를 보정하는 오차 보정부;를 포함하는 선박용 장애물 거리측정 시스템.
2. 제1항에 있어서,
   상기 거리 산출부는,
   상기 카메라와 상기 더미 사이의 높이(H1)와 거리(L1)를 기초로 상기 카메라의 높이에서 수면에 평행한 가상선(h-h')과 상기 더미 사이의 제1각도(α)를 산출하며,
   상기 촬영된 이미지 내에서 원점으로부터의 화소 수에 따라 상기 더미와 상기 장애물 사이의 제2각도(γ)를 산출하고,
   상기 제1각도(α)에서 상기 제2각도(γ)를 가감하여 상기 가상선과 상기 장애물 사이의 제3각도(β)를 산출하며,
   수면으로부터 상기 카메라의 높이(H)와 상기 제3각도(β)를 기초로 상기 장애물까지의 거리(Lx)를 산출하는 선박용 장애물 거리측정 시스템.
3. 제1항에 있어서,
   수면에 대한 상기 카메라의 각도를 조정하는 카메라 구동부; 및
   상기 더미의 이미지가 상기 촬영된 이미지 내에서 원점에 위치하도록 상기 카메라 구동부를 제어하는 더미 영점 조정부;를 더 포함하는 선박용 장애물 거리측정 시스템.
4. 삭제
5. 제1항에 있어서,
   상기 자세변화 판단부는,
   상기 유동 더미의 이미지가 상기 촬영된 이미지의 원점에 위치하면서 y축 방향으로 변화하면 상기 선박의 롤링 각도의 변화로 판단하고,
   상기 유동 더미의 이미지가 상기 촬영된 이미지의 y축 방향으로 평행 이동하면 상기 선박의 피칭 각도의 변화로 판단하며,
   상기 유동 더미의 이미지가 상기 촬영된 이미지의 x축 방향으로 평행 이동하면 상기 선박의 요잉 각도의 변화로 판단하는 선박용 장애물 거리측정 시스템.
6. 제1항에 있어서,
   상기 변화량 산출부는,
   상기 유동 더미의 이미지가 상기 촬영된 이미지의 원점에서 y축 방향으로 변화된 화소 수와 상기 유동 더미 이미지의 길이에 따라 상기 선박의 자세변화에 의한 롤링 각도를 산출하고,
   상기 유동 더미의 이미지가 상기 촬영된 이미지의 y축 방향으로 변화된 화소 수와 상기 카메라와 상기 유동 더미 사이의 거리에 따라 상기 선박의 자세변화에 의한 피칭 각도를 산출하며,
   상기 유동 더미의 이미지가 상기 촬영된 이미지의 x축 방향으로 변화된 화소 수와 상기 카메라와 상기 유동 더미 사이의 거리에 따라 상기 선박의 자세변화에 의한 요잉 각도를 산출하는 선박용 장애물 거리측정 시스템.
7. 제1항에 있어서,
   상기 오차 보정부는 상기 촬영된 이미지에서 상기 유동 더미의 이미지가 원점에 위치하도록 상기 산출된 자세변화량에 따라 상기 카메라를 제어하는 선박용 장애물 거리측정 시스템.
8. 선박의 장애물 거리 측정 방법으로서,
   수면을 향하도록 일정 각도로 선박에 배치되는 카메라로 항로 전방 수면을 촬영하는 단계 - 더미의 이미지가 상기 촬영된 이미지 내의 원점에 위치하도록 상기 카메라의 전방에 설치되며, 상기 더미는 일정한 자세를 유지하도록 구성된 유동 더미임 -;
   상기 촬영된 이미지 내의 상기 유동 더미의 변화에 따라 상기 선박의 자세변화 유형을 판단하는 단계;
   상기 선박의 자세변화 유형에 기반하여 상기 유동 더미의 이미지가 상기 촬영된 이미지 내에서 변화되는 화소 수를 기초로 상기 선박의 자세변화량을 산출하는 단계;
   상기 산출된 자세변화량에 따라 상기 카메라의 오차를 보정하는 단계;
   상기 촬영된 이미지 내에서 장애물을 식별하는 단계; 및
   상기 식별된 장애물과 상기 더미에 대한 상기 촬영된 이미지 내의 위치에 따른 화소 수의 차이를 기반으로 상기 장애물까지의 거리를 산출하는 단계를 포함하는 선박용 장애물 거리 측정 방법.
9. 제8항에 있어서,
   상기 산출하는 단계는,
   상기 카메라와 상기 더미 사이의 높이(H1)와 거리(L1)를 기초로 상기 카메라의 높이에서 수면에 평행한 가상선(h-h')과 상기 더미 사이의 제1각도(α)를 산출하며,
   상기 촬영된 이미지 내에서 원점으로부터의 화소 수에 따라 상기 더미와 상기 장애물 사이의 제2각도(γ)를 산출하고,
   상기 제1각도(α)에서 상기 제2각도(γ)를 가감하여 상기 가상선과 상기 장애물 사이의 제3각도(β)를 산출하며,
   수면으로부터 상기 카메라의 높이(H)와 상기 제3각도(β)를 기초로 상기 장애물까지의 거리(Lx)를 산출하는 선박용 장애물 거리 측정 방법.
10. 제8항에 있어서,
    상기 더미의 이미지가 상기 촬영된 이미지 내에서 원점에 위치하도록 상기 카메라의 각도를 조정하는 단계를 더 포함하는 선박용 장애물 거리 측정 방법.
11. 삭제
12. 제8항에 있어서,
    상기 판단하는 단계는,
    상기 유동 더미의 이미지가 상기 촬영된 이미지의 원점에 위치하면서 y축 방향으로 변화하면 상기 선박의 롤링 각도의 변화로 판단하고,
    상기 유동 더미의 이미지가 상기 촬영된 이미지의 y축 방향으로 평행 이동하면 상기 선박의 피칭 각도의 변화로 판단하며,
    상기 유동 더미의 이미지가 상기 촬영된 이미지의 x축 방향으로 평행 이동하면 상기 선박의 요잉 각도의 변화로 판단하는 선박용 장애물 거리측정 방법.
13. 제8항에 있어서,
    상기 자세변화량을 산출하는 단계는,
    상기 유동 더미의 이미지가 상기 촬영된 이미지의 원점에서 y축 방향으로 변화된 화소 수와 상기 유동 더미 이미지의 길이에 따라 상기 선박의 자세변화에 의한 롤링 각도를 산출하고,
    상기 유동 더미의 이미지가 상기 촬영된 이미지의 y축 방향으로 변화된 화소 수와 상기 카메라와 상기 유동 더미 사이의 거리에 따라 상기 선박의 자세변화에 의한 피칭 각도를 산출하며,
    상기 유동 더미의 이미지가 상기 촬영된 이미지의 x축 방향으로 변화된 화소 수와 상기 카메라와 상기 유동 더미 사이의 거리에 따라 상기 선박의 자세변화에 의한 요잉 각도를 산출하는 선박용 장애물 거리측정 방법.
14. 제8항에 있어서,
    상기 오차를 보정하는 단계는 상기 촬영된 이미지에서 상기 유동 더미의 이미지가 원점에 위치하도록 상기 산출된 자세변화량에 따라 상기 카메라를 제어하는 선박용 장애물 거리측정 방법.

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