KR102261870B1 - Apparatus and method for calculating water lever based on image processing - Google Patents
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Abstract
본 발명은 영상 처리에 기초한 수위 산출 방법 및 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 본 발명에 따른 영상 처리에 기초한 수위 산출 방법은 물이 흐르는 지형을 촬영함에 따라 획득된 영상 이미지를 입력받는 단계와, 복수개의 지리적 좌표값들과 복수개의 지리적 좌표값들에 각각 대응되는 지반고값들을 매칭한 지형 측정 데이터를 입력받는 단계와, 영상 이미지를 구성하는 복수개의 픽셀들 중에서 선택된 적어도 하나의 픽셀에 대하여 복수개의 지리적 좌표값들 중 어느 하나의 지리적 좌표값과 지리적 좌표값에 대응되는 지반고값을 매칭한 매칭 데이터를 생성하는 단계와, 영상 이미지에 있어서 침수 영역을 추출하는 단계와, 침수 영역에 포함된 적어도 하나의 픽셀에 대응되는 지반고값에 기초하여 수위값을 산출하는 단계를 포함한다. The present invention relates to a method and apparatus for calculating a water level based on image processing, and more particularly, the method for calculating a water level based on image processing according to the present invention comprises the steps of: receiving an image image obtained by photographing a topography in which water flows; A step of receiving topographic measurement data matching a plurality of geographic coordinate values and ground elevation values corresponding to the plurality of geographic coordinate values, respectively, comprising: receiving a plurality of geographic coordinate values for at least one pixel selected from among a plurality of pixels constituting an image image; Generating matching data by matching any one geographic coordinate value among geographic coordinate values with a ground elevation value corresponding to the geographic coordinate value; extracting a submerged area from an image image; and at least one included in the submerged area. and calculating a water level value based on a ground elevation value corresponding to a pixel of .
Description
본 발명은 영상 처리에 기초한 수위 산출 장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 영상 처리 기법을 이용하여 하천이나 강의 수위를 측정할 수 있도록 하는 영상 처리에 기초한 수위 산출 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and method for calculating a water level based on image processing, and more particularly, to an apparatus and method for calculating a water level based on image processing for measuring the water level of a river or river using an image processing technique.
하천이나 강의 수위 측정은 사람의 실측에 의해 이루어지는 경우가 대부분이며, 지형적인 요인이나 환경적인 요인에 따라 측정된 수위에 오차가 발생될 여지가 많다.In most cases, measurement of water level in rivers or rivers is made by human measurement, and there is a lot of room for error in the measured water level depending on topographical or environmental factors.
또한, 수위 측정 장비를 이용하여 수위를 측정하더라도 수위 측정 지점까지 사람이나 장비가 이동을 하여 측정해야 하는 경우가 대부분이다.In addition, even if the water level is measured using a water level measuring device, in most cases, a person or equipment must move to the water level measuring point to measure the water level.
비가 많이 오는 경우 하천이나 강이 범람을 하는지 여부를 예측을 하기 위해서는 상류 지역에 대한 수위 측정이 이루어져야할 것이나, 하천이나 강의 유속이 빠르거나 수위 측정 환경이 열악한 상황에서는 사람에 의한 실측 방법이나 기존의 수위 측정 장비를 이용한 방법을 적용하는 것이 부적합한 경우가 많다.In order to predict whether a river or river will overflow in case of heavy rain, water level measurement should be made in the upstream area. However, in situations where the flow velocity of a river or river is fast or the water level measurement environment is poor, the actual measurement method by humans or the existing In many cases, it is inappropriate to apply a method using a level measuring device.
영상 처리 방법을 통해 수위를 측정하는 방법으로서, 수위 측정을 위한 표지를 마련하고 수위 측정을 위한 표지에 대한 영상 인식을 통해서 수위를 측정하는 방법도 알려진 바 있으나, 이러한 영상 처리 방법의 경우 수위 측정 표지가 손상되거나 오염되는 경우는 영상 인식에 따른 수위 측정 결과를 신뢰할 수 없어 문제가 있었다.As a method of measuring the water level through an image processing method, a method of preparing a mark for measuring the water level and measuring the water level through image recognition of the mark for measuring the water level has also been known, but in the case of such an image processing method, a water level measurement mark In case of damage or contamination, there was a problem because the water level measurement result according to image recognition was not reliable.
또한, 종래의 기술에 따른 수위 측정은 지형을 감안한 지반고값을 반영하지 않아 홍수 예측이나 하천이나 강의 범람 여부를 예측하기가 쉽지 않다는 한계가 있다.In addition, the water level measurement according to the prior art has a limitation in that it is not easy to predict a flood or whether a river or a river will overflow because it does not reflect the ground elevation value in consideration of the topography.
본 발명의 목적은, 영상 처리 기법을 이용하여 하천이나 강의 수위를 측정하기 위하여, 물이 흐르는 지형을 촬영함에 따라 획득된 영상 이미지에서 침수 영역을 추출하고, 침수 영역의 지반고값에 기초하여 수위값을 산출하는 것을 특징으로 하는 영상 처리에 기초한 수위 산출 장치 및 방법을 제공하는 데 있다. An object of the present invention is to extract a submerged area from an image image obtained by photographing a topography through which water flows in order to measure the water level of a river or river using an image processing technique, and a water level value based on the ground elevation value of the submerged area An object of the present invention is to provide an apparatus and method for calculating a water level based on image processing, characterized in that for calculating .
본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 명확하게 이해될 수 있을 것이다.Objects of the present invention are not limited to the objects mentioned above, and other objects not mentioned will be clearly understood from the description below.
전술한 목적을 달성하기 위한, 본 발명의 일면에 따른 영상 처리에 기초한 수위 산출 방법은 물이 흐르는 지형을 촬영함에 따라 획득된 영상 이미지를 입력받는 단계와, 복수개의 지리적 좌표값들과 복수개의 지리적 좌표값들에 각각 대응되는 지반고값들을 매칭한 지형 측정 데이터를 입력받는 단계와, 영상 이미지를 구성하는 복수개의 픽셀들 중에서 선택된 적어도 하나의 픽셀에 대하여 복수개의 지리적 좌표값들 중 어느 하나의 지리적 좌표값과 지리적 좌표값에 대응되는 지반고값을 매칭한 매칭 데이터를 생성하는 단계와, 영상 이미지에 있어서 침수 영역을 추출하는 단계와, 침수 영역에 포함된 적어도 하나의 픽셀에 대응되는 지반고값에 기초하여 수위값을 산출하는 단계를 포함한다. In order to achieve the above object, a water level calculation method based on image processing according to an aspect of the present invention includes the steps of receiving an image image obtained by photographing a topography in which water flows, a plurality of geographic coordinate values and a plurality of geographical coordinates A step of receiving topographic measurement data matching ground elevation values respectively corresponding to coordinate values, and at least one selected from among a plurality of pixels constituting an image image, any one of a plurality of geographic coordinate values Generating matching data that matches a value and a ground elevation value corresponding to a geographic coordinate value, extracting a submerged area from an image image, and based on a ground elevation value corresponding to at least one pixel included in the submerged area and calculating a water level value.
본 발명의 다른면에 따른 영상 처리에 기초한 수위 산출 장치는 물이 흐르는 지형을 촬영함에 따라 획득된 영상 이미지를 입력 받는 영상 이미지 입력부와, 복수개의 지리적 좌표값들과 복수개의 지리적 좌표값들에 각각 대응되는 지반고값들을 매칭한 지형 측정 데이터를 입력 받는 지형 측정 데이터 입력부와, 영상 이미지를 구성하는 복수개의 픽셀들 중에서 선택된 적어도 하나의 픽셀에 대하여 복수개의 지리적 좌표값들 중 어느 하나의 지리적 좌표값과 지리적 좌표값에 대응되는 지반고값을 매칭한 매칭 데이터를 생성하는 매칭 데이터 생성부와, 영상 이미지에 있어서 침수 영역을 추출하는 침수 영역 추출부와, 침수 영역에 포함된 적어도 하나의 픽셀에 대응되는 지반고값에 기초하여 수위값을 산출하는 수위값 산출부를 포함한다.An apparatus for calculating a water level based on image processing according to another aspect of the present invention includes an image image input unit for receiving an image image obtained by photographing a topography in which water flows, and a plurality of geographic coordinate values and a plurality of geographic coordinate values, respectively. A topographic measurement data input unit receiving topographic measurement data matching corresponding ground elevation values, and at least one selected from among a plurality of pixels constituting an image image, any one of a plurality of geographic coordinate values; A matching data generator that generates matching data matching a ground elevation value corresponding to a geographic coordinate value, a submerged area extractor that extracts a submerged area from an image image, and a ground elevation corresponding to at least one pixel included in the submerged area and a water level calculation unit for calculating a water level value based on the value.
본 발명에 따르면, 영상 이미지에서 침수 영역을 추출하고 수위값을 산출할 수 있다는 이점이 있다. According to the present invention, there is an advantage that the submerged area can be extracted from the video image and the water level value can be calculated.
또한, 본 발명에 따르면, 영상 이미지에서 지리적 좌표값 및 지반고값을 매칭하여 침수 영역에 대한 수위값을 산출할 수 있다는 이점이 있다.In addition, according to the present invention, there is an advantage in that the water level value for the submerged area can be calculated by matching the geographic coordinate value and the ground elevation value in the video image.
본 발명에 따르면, 지형적 요인과 환경적 요인에 변동이 있어 영상 이미지가 실시간으로 변경되는 경우라 하더라도 침수 영역에 대한 수위값 산출을 할 수 있다는 이점이 있으며, CCTV나 영상 관제를 통한 수위값 산출이 용이하다는 이점이 있다. According to the present invention, there is an advantage that the water level value calculation for the submerged area can be performed even when the video image is changed in real time due to variations in topographical factors and environmental factors, and the water level value calculation through CCTV or video control is difficult. It has the advantage of being easy.
또한, 본 발명에 따르면, 영상 이미지에서 추출된 침수 영역과 지반고값을 매칭하여 수위를 산출하므로, 홍수가 나거나 수위 측정 환경이 열악한 경우에 있어서도 수위를 쉽게 측정할 수 있다는 이점이 있으며, 수위 측정 결과를 침수 영역을 재추출하는데 반영할 수 있도록 하여 침수 영역을 보다 정확하고 쉽게 파악할 수 있다는 이점이 있다.In addition, according to the present invention, since the water level is calculated by matching the submerged area extracted from the video image and the ground elevation value, there is an advantage that the water level can be easily measured even when there is a flood or the water level measurement environment is poor, and the water level measurement result can be reflected in the re-extraction of the submerged area, so that the submerged area can be identified more accurately and easily.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 처리에 기초한 수위 산출 장치와 특징맵 작성 모듈을 나타내는 블록도이다
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 처리에 기초한 수위 산출 장치의 침수 영역 추출부를 나타내는 블록도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 영상 처리에 기초한 수위 산출 방법을 나타내는 순서도이다.
도 4은 본 발명의 실시예에 따른 특징맵 작성 모듈에 있어서 하천을 촬상한 원본 이미지를 설명하기 위한 예시도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 라벨링 이미지를 설명하기 위한 예시도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 패턴화된 마스크를 설명하기 위한 예시도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 영상 이미지를 설명하기 위한 예시도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 영상 이미지에서 추출된 침수 영역을 설명하기 위한 예시도이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 영상 이미지에 침수 영역을 오버랩하여 표시한 것을 나타내는 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 영상 이미지에 침수 영역 및 지반고를 각각 오버랩 하여 표시한 것을 나타내는 도면이다. 1 is a block diagram illustrating an apparatus for calculating a water level based on image processing and a feature map creation module according to an embodiment of the present invention.
2 is a block diagram illustrating a submerged area extractor of an apparatus for calculating a water level based on image processing according to an embodiment of the present invention.
3 is a flowchart illustrating a water level calculation method based on image processing according to another embodiment of the present invention.
4 is an exemplary diagram for explaining an original image obtained by capturing a river in the feature map creation module according to an embodiment of the present invention.
5 is an exemplary view for explaining a labeling image according to an embodiment of the present invention.
6 is an exemplary view for explaining a patterned mask according to an embodiment of the present invention.
7 is an exemplary view for explaining a video image according to an embodiment of the present invention.
8 is an exemplary view for explaining a submerged area extracted from a video image according to an embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a diagram illustrating an overlapping display of a submerged area on a video image according to an exemplary embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a view showing a submerged area and a ground height respectively overlapped and displayed on a video image according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며, 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.Advantages and features of the present invention and methods of achieving them will become apparent with reference to the embodiments described below in detail in conjunction with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but will be implemented in a variety of different forms, only these embodiments allow the disclosure of the present invention to be complete, and those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains. It is provided to fully inform the person of the scope of the invention. On the other hand, the terms used in the present specification are for describing the embodiments, and are not intended to limit the present invention. As used herein, the singular also includes the plural unless specifically stated otherwise in the phrase. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
이하, 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 영상 처리에 기초한 수위 산출 장치 및 영상 처리에 기초한 수위 산출 방법을 설명한다. 도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 처리에 기초한 수위 산출 장치를 나타내는 도면이고, 도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 영상 처리에 기초한 수위 산출 방법을 나타내는 순서도이다.Hereinafter, an apparatus for calculating a water level based on image processing and a method for calculating a water level based on image processing according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. 1 and 2 are diagrams illustrating an apparatus for calculating a water level based on image processing according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a flowchart illustrating a method for calculating a water level based on image processing according to another embodiment of the present invention.
본 발명의 일 실시예에 따른 영상 처리에 기초한 수위 산출 장치(10)는, 영상 이미지 입력부(100)와, 지형 측정 데이터 입력부(200)와, 매칭 데이터 생성부(300)와, 침수 영역 추출부(400)와, 수위값 산출부(500)와, 표시부(600)를 포함한다.The
영상 이미지 입력부(100)는 물이 흐르는 지형을 촬영함에 따라 획득된 영상 이미지를 입력 받는다(S100).The video
이 때, 물이 흐르는 지형으로는 강, 하천, 계곡, 비가 와서 침수된 도로 등이 있을 수 있다. At this time, the topography through which water flows may include rivers, streams, valleys, and roads flooded by rain.
영상 이미지 입력부(100)를 통해 입력되는 영상 이미지는 기촬영된 영상 이미지이거나 CCTV 등을 통해 계속적인 촬영이 이루어질 수 있는 상황에서 획득되는 실시간으로 외부로부터 입력되는 영상 이미지일 수 있다. The video image input through the video
지형 측정 데이터 입력부(200)는 복수개의 지리적 좌표값들과 복수개의 지리적 좌표값들에 각각 대응되는 지반고(Ground Height)값들을 매칭한 지형 측정 데이터를 입력받는다(S200).The terrain measurement
여기서, 지반고값은 평균해수면 등의 기준면으로부터 지리적 좌표값에 대응되는 지표면까지의 수직거리를 측정한 값일 수 있다.Here, the ground elevation value may be a value obtained by measuring a vertical distance from a reference plane, such as average sea level, to the ground surface corresponding to a geographical coordinate value.
지리적 좌표값은 GPS 등을 이용하여 측정된 좌표값, 위도 및 경도에 따른 좌표값, 기설정된 기준점을 기준으로 하여 상대적으로 설정한 좌표값 중 어느 하나일 수 있으나, 좌표값의 형태가 앞서 설명한 형태에 한정되는 것은 아니다.The geographic coordinate value may be any one of coordinate values measured using GPS, coordinate values according to latitude and longitude, and coordinate values relatively set based on a preset reference point, but the form of the coordinate value is in the form described above is not limited to
매칭 데이터 생성부(300)는 영상 이미지 입력부(100)에 의해 입력된 영상 이미지를 구성하는 복수개의 픽셀들 중에서 선택된 적어도 하나의 픽셀에 대하여 복수개의 지리적 좌표값들 중 어느 하나의 지리적 좌표값과 지리적 좌표값에 대응되는 지반고값을 매칭한 매칭 데이터를 생성한다(S300).The matching
아래 표 1은 지리적 좌표값과 지반고값이 픽셀 단위로 매칭된 매칭 데이터의 예시이다.Table 1 below is an example of matching data in which geographic coordinate values and ground elevation values are matched in units of pixels.
구체적으로, 매칭 데이터 생성부(300)는 영상 이미지를 구성하는 적어도 하나의 픽셀에 대응되는 지리적 좌표값을 입력하여 지리적 좌표값이 부여된 영상 데이터를 생성하고, 지형 측정 데이터의 지리적 좌표값과 영상 데이터의 지리적 좌표값이 기설정된 임계값 이내의 차이가 있는 경우 영상 데이터의 지리적 좌표값에 대하여 지형 측정 데이터의 지리적 좌표값에 대응되는 지반고값을 매칭하여 매칭 데이터를 생성하는 것 일 수 있다. Specifically, the matching
침수 영역 추출부(400)는 영상 이미지에 있어서 침수 영역을 추출한다(S400).The submerged
침수 영역 추출부(400)는 도 3에 나타나는 바와 같이 영상 이미지에서 침수 영역을 추출하기 위해 영상 이미지 입력부(401)와, 특징 분석부(403)와, 특징맵 입력부(405)와, 비교부(407)와, 추출부(409)를 포함할 수 있다.As shown in FIG. 3 , the submerged
영상 이미지 입력부(401)는 영상 이미지 입력부(100)로부터 영상 이미지를 입력 받고, 특징 분석부(403)는 복수개의 기설정된 패턴화된 마스크들을 이용하여 영상 이미지에 있어서 침수 영역을 추출해내기 위한 특징 패턴 성분들을 추출 및 분석한다.The video
특징 분석부(403)는 특징맵 입력부(405)를 통해 입력되는 기작성된 특징맵을 작성하기 위해 사용된 패턴화된 마스크들을 이용하여 영상 이미지에 대한 특징 패턴 성분들을 추출하는 것일 수 있다. The feature analyzer 403 may extract feature pattern components for the video image by using patterned masks used to create a pre-written feature map input through the feature
이 때, 특징맵 입력부(405)는 물이 흐르는 지형을 촬영함에 따라 획득된 각기 다른 복수개의 원본 이미지들에 있어서, 복수개의 기설정된 패턴화된 마스크들을 이용하여 침수 영역에 대한 특징 패턴 성분들을 분석함에 따라 작성된 특징맵을 입력받는다. At this time, the feature
비교부(407)는 특징맵의 특징 패턴 성분들과 영상 이미지에 대한 특징 패턴 성분들을 비교한다. 비교부(407)는 특징맵의 특징 패턴 성분들과 영상 이미지에 대한 특징 패턴 성분들이 기설정된 임계 범위 내에서 유사한지 여부 또는 일치되는지 여부를 비교 판단하는 것일 수 있다. The
추출부(409)는 비교부(407)의 출력 또는 결과값에 기초하여 영상 이미지에 있어서 침수 영역을 추출한다.The
이와 관련하여, 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 영상 이미지를 나타내는 예시도이며, 도 8은 영상 이미지에서 추출된 침수 영역을 나타내는 예시도이고, 도 9는 영상 이미지에 침수 영역을 오버랩하여 표시한 것을 나타내는 도면이다.In this regard, Fig. 7 is an exemplary view showing a video image according to an embodiment of the present invention, Fig. 8 is an exemplary view showing a submerged area extracted from the video image, and Fig. 9 is an overlapping display of the submerged area on the video image It is a drawing showing one thing.
본 발명의 실시예에 따르면 영상 이미지에 대해 패턴화된 마스크들을 이용하여 영상특징을 분석함에 따른 특징 패턴 성분들과 기작성된 특징맵과 비교함에 따른 비교값이 기설정된 임계값 이하인 경우는, 특징 패턴이 기설정된 구분에 따른 물을 포함하는 상태에 따른 특징 패턴과 유사한 것으로 보고, 영상 이미지에 있어서 화면상의 영역들을 물을 포함하는 영역(침수 영역)과 물이 포함되지 않는 영역(비침수 영역)으로 하여 마스크의 크기 단위로 구분한다.According to an embodiment of the present invention, when the comparison value obtained by comparing the feature pattern components obtained by analyzing the image feature using the mask patterned for the video image with the pre-written feature map is less than or equal to a preset threshold, the feature pattern It is regarded as similar to the feature pattern according to the water-containing state according to this preset classification, and in the video image, the areas on the screen are divided into a water-containing area (immersion area) and a non-water area (non-immersion area). Thus, the mask size is divided into units.
예를 들어, 침수 영역의 'Z' 형상의 패턴화된 마스크에 의해 추출된 특징 패턴 성분이 '15.2', 'ㅡ'형상의 패턴화된 마스크에 의해 추출된 특징 패턴 성분이 '8.7'의 값을 각각 가지는 경우, 침수 영역 추출부(400)는 도 6의 예시도를 통해 참고되는 'Z' 형상의 패턴화된 마스크와 'ㅡ'형상의 패턴화된 마스크를 각각 이용하여 영상 이미지에 있어서 특징 패턴 성분을 추출하고, 이 때 추출된 특징 패턴 성분이 각각 '15.2', '8.7'의 ±1의 범위에서 일치되는 화면상의 영역 또는 픽셀 영역을 침수 영역으로 추출하는 것일 수 있다.For example, the feature pattern component extracted by the 'Z' shape patterned mask of the submerged area is '15.2', and the feature pattern component extracted by the 'ㅡ' shape patterned mask has a value of '8.7'. , the submerged
한편, 침수 영역 추출부(400)는 특징맵을 작성하기 위한 별도로 마련된 외부의 특징맵 작성 모듈(20)로부터 기작성된 특징맵을 제공받을 수 있으며, 특징맵을 작성하기 위해 이용된 패턴화된 마스크에 대한 정보를 제공받는 것일 수 있다.On the other hand, the submerged
특징맵 작성 모듈(20)은 물을 포함하는 상태에 따라 시각적으로 구분되어 인식가능한 영역을 이미지를 구성하는 일부로서 포함하는 복수개의 원본 이미지들에 있어서, 각각의 원본 이미지에 있어서 물을 포함하는 상태에 기초한 복수개의 기설정된 구분에 따라 영역을 구분하고 구분된 영역에 대응되는 기설정된 색상으로 라벨링하여 영역별로 각기 다른 색상으로 라벨링된 복수개의 라벨링 이미지들을 생성하는 것일 수 있다. The feature
예를 들어, 도 4 및 도 5를 참조하면, 원본 이미지들에 있어서, 침수 영역(901), 비침수 영역(905), 비관심 영역, 젖은 영역(903) 등을 구분하여 구분된 영역에 대응되는 각각의 기설정된 색상으로 라벨링하는 것일 수 있으며, 침수 영역(901)의 경우 빨간색, 비침수 영역(905)의 경우 파란색, 비관심 영역은 무색, 젖은 영역(903)은 노란색 등으로 라벨링하여 복수개의 라벨링 이미지들을 생성하는 것일 수 있다.For example, referring to FIGS. 4 and 5 , in the original images, the submerged
침수 영역을 포함하는 원본 이미지만으로는 사람의 경우는 육안으로 침수 영역을 알 수 있으나, 영상 처리를 하는 경우는 침수 영역이나 다른 구분 영역을 구분하기 쉽지 않다는 문제가 있어, 이러한 문제점을 해결하기 위해, 본 발명의 실시예에 따른 특징맵 작성 모듈(20)은 라벨링 이미지를 생성하는 전처리 단계를 포함할 수 있다.In the case of humans, the submerged area can be recognized with the naked eye only with the original image including the submerged area, but in the case of image processing, there is a problem that it is not easy to distinguish the submerged area or other divided areas. The feature
또한, 본 발명의 실시예에 따른 특징맵 작성 모듈(20)은 원본 이미지의 침수 영역 또는 침수 영역 이외의 구분 영역에 대하여 복수개의 기설정된 패턴화된 마스크들을 이용하여 침수 영역에 대한 특징 패턴 성분들을 분석하여 복수개의 특징 패턴 성분들과 패턴화된 마스크들의 정보를 매칭함에 따라 특징맵을 작성하는 것일 수 있다.In addition, the feature
수위값 산출부(500)는 침수 영역에 포함된 적어도 하나의 픽셀에 대응되는 지반고값에 기초하여 수위값을 산출한다(S500).The water
수위값 산출부(500)는 침수 영역에 포함된 복수개의 픽셀들에 대응되는 지반고값들 중 가장 큰 값을 가지는 지반고값을 수위값으로 산출하는 것일 수 있다.The water
수위값이 산출되는 경우, 침수 영역 추출부(400)는 수위값 보다 낮은 지반고값에 대응되는 픽셀 영역들을 침수 영역으로 재추출하고 침수 영역을 지반고값에 기초하여 수정하는 것일 수 있다. When the water level value is calculated, the submerged
표시부(600)는 영상 이미지, 침수 영역, 지반고값, 수위값 중 적어도 하나를 출력하여 화면상의 영역에 표시한다.The
표시부(600)는 영상 이미지에 침수 영역, 지반고값, 수위값을 각각 오버랩하여 표시할 수 있으며, 침수 영역 추출부(400)를 통해 추출된 침수 영역과 수위값 산출부(500)에 의해 산출된 수위값에 기초하여 재추출된 침수 영역을 각각 구분하여 영상 이미지에 오버랩되도록 표시하는 것일 수 있다.The
도 10은 영상 이미지에 침수 영역과 지반고값을 각각 오버랩하여 표시한 예시도이나 이에 한정되는 것은 아니며 다양한 형태로 표시부(600)는 영상 이미지, 침수 영역, 지반고값 등을 화면상의 영역에 표시하는 것이 가능할 것이다.10 is an exemplary view in which the submerged area and the ground elevation value are respectively overlapped on the video image, but the
전술한 본 발명의 실시예에 따르면, 물을 포함하는 영역인 침수 영역을 영상 처리를 통해 추출하고 지리적 좌표값 및 지반고값을 매칭하여 침수 영역에 대한 수위값을 산출하는 것을 특징으로 한다.According to the above-described embodiment of the present invention, the submerged area, which is an area including water, is extracted through image processing, and a water level value for the submerged area is calculated by matching geographic coordinate values and ground elevation values.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 특징맵과 영상 이미지에 대해 패턴화된 마스크들를 이용하여 추출되는 특징 패턴 성분들을 비교하여 영상 이미지에 있어서 침수 영역을 추출함에 따라 실시간 영상 처리가 가능하도록 하며, 영상 이미지를 촬상하는데 있어서 지형적 요소와 환경적 요소에 변동이 있더라도 침수 영역 추출시 신뢰성을 높일 수 있다.In addition, according to an embodiment of the present invention, real-time image processing is possible by extracting the submerged area from the video image by comparing the feature pattern components extracted using the patterned masks for the feature map and the video image, Even if there are variations in topographical and environmental factors in capturing a video image, reliability can be improved when extracting a submerged area.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 영상 이미지에서 추출된 침수 영역과 지반고값을 매칭하여 수위를 산출하므로, 홍수가 나거나 수위 측정 환경이 열악한 경우에 있어서도 수위를 쉽게 측정할 수 있다는 이점이 있으며, 수위 측정 결과를 침수 영역을 재추출하는데 반영할 수 있도록 하여 침수 영역을 보다 정확하고 쉽게 파악할 수 있다는 이점이 있다.In addition, according to an embodiment of the present invention, since the water level is calculated by matching the submerged area extracted from the video image and the ground elevation value, there is an advantage that the water level can be easily measured even when there is a flood or the water level measurement environment is poor, There is an advantage in that the submerged area can be more accurately and easily identified by allowing the water level measurement result to be reflected in the re-extraction of the submerged area.
10: 영상 처리에 기초한 수위 산출 장치,
100: 영상 이미지 입력부,
200: 지형 측정 데이터 입력부,
300: 매칭 데이터 생성부,
400: 침수 영역 추출부,
401: 영상 이미지 입력부, 403: 특징 분석부,
405: 특징맵 입력부, 407: 비교부, 409: 추출부,
500: 수위값 산출부,
600: 표시부,
20: 특징맵 작성 모듈.10: a water level calculation device based on image processing;
100: video image input unit,
200: terrain measurement data input unit;
300: matching data generation unit;
400: submerged area extraction unit;
401: video image input unit, 403: feature analysis unit,
405: feature map input unit, 407: comparison unit, 409: extraction unit,
500: water level calculation unit,
600: display unit;
20: Feature map creation module.
Claims (11)
복수개의 지리적 좌표값들과 상기 복수개의 지리적 좌표값들에 각각 대응되는 지반고값들을 매칭한 지형 측정 데이터를 입력받는 단계;
상기 영상 이미지를 구성하는 복수개의 픽셀들 중에서 선택된 적어도 하나의 픽셀에 대하여 상기 복수개의 지리적 좌표값들 중 어느 하나의 지리적 좌표값과 상기 지리적 좌표값에 대응되는 지반고값을 매칭한 매칭 데이터를 생성하되, 상기 영상 이미지를 구성하는 적어도 하나의 픽셀에 대응되는 지리적 좌표값을 입력하여 상기 지리적 좌표값이 부여된 영상 데이터를 생성하는 단계;를 포함하여, 상기 지형 측정 데이터의 지리적 좌표값과 상기 영상 데이터의 지리적 좌표값이 기설정된 임계값 이내의 차이가 있는 경우 상기 영상 데이터의 지리적 좌표값에 대하여 상기 지형 측정 데이터의 지리적 좌표값에 대응되는 지반고값을 매칭하여 매칭 데이터를 생성하는 단계;
물이 흐르는 지형을 촬영함에 따라 획득된 각기 다른 복수개의 원본 이미지들을 물을 포함하는 상태에 기초한 침수 영역, 비침수 영역, 비관심 영역 및 젖은 영역으로 구분하고 구분된 영역에 대응되는 각각의 기설정된 색상으로 라벨링하여 영역별로 각기 다른 색상으로 라벨링된 복수개의 라벨링 이미지들을 기설정된 패턴화된 마스크들을 이용하여 상기 침수 영역에 대한 특징 패턴 성분들을 분석하여 복수개의 특징 패턴 성분들과 패턴화된 마스크들의 정보를 매칭함에 따른 특징맵을 작성하는 단계;와, 상기 영상 이미지에 대해 상기 패턴화된 마스크들을 이용하여 특징 패턴 성분들을 추출하는 단계; 및 상기 특징맵의 특징 패턴 성분들과 상기 영상 이미지에 대한 특징 패턴 성분들을 비교한 결과값에 기초하여 상기 영상 이미지에 있어서 침수 영역을 추출하는 단계;를 포함하는 침수 영역을 추출하는 단계;
상기 침수 영역에 포함된 적어도 하나의 픽셀에 대응되는 지반고값에 기초하여 상기 침수 영역에 포함된 복수개의 픽셀들에 대응되는 지반고값들 중 가장 큰 값을 가지는 지반고값을 수위값으로 산출하는 단계;
상기 수위값보다 낮은 지반고값에 대응되는 픽셀 영역들을 침수 영역으로 재추출하는 단계; 및
상기 영상 이미지에 상기 추출하는 단계에서 추출된 침수 영역과 상기 재추출하는 단계에서 재추출된 침수 영역을 각각 구분하여 표시하는 단계;를 포함하는 것
인 영상 처리에 기초한 수위 산출 방법.receiving a video image obtained by photographing a topography in which water flows;
receiving topographic measurement data matching a plurality of geographic coordinate values and ground elevation values respectively corresponding to the plurality of geographic coordinate values;
For at least one pixel selected from among a plurality of pixels constituting the video image, any one of the plurality of geographic coordinate values and a ground elevation value corresponding to the geographic coordinate value are matched to generate matching data. , generating image data to which the geographic coordinate values are assigned by inputting geographic coordinate values corresponding to at least one pixel constituting the video image; including, a geographic coordinate value of the topographic measurement data and the image data generating matching data by matching the geographic coordinate value of the image data with a ground elevation value corresponding to the geographic coordinate value of the topography measurement data when there is a difference between the geographic coordinate values of ;
A plurality of different original images obtained by photographing a terrain in which water flows are divided into a submerged area, a non-immersed area, a non-interested area, and a wet area based on a state containing water, and each preset corresponding to the divided area Information on the plurality of characteristic pattern components and patterned masks by analyzing the characteristic pattern components for the submerged area using preset patterned masks for a plurality of labeling images labeled with color and labeled with different colors for each area creating a feature map according to matching ; and extracting feature pattern components using the patterned masks with respect to the video image; and extracting a submerged area from the video image based on a result of comparing the feature pattern components of the feature map with the feature pattern components for the video image;
calculating a ground elevation value having a largest value among ground elevation values corresponding to a plurality of pixels included in the submerged area as a water level value based on a ground elevation value corresponding to at least one pixel included in the submerged area;
re-extracting pixel areas corresponding to a ground elevation value lower than the water level value as a submerged area; and
Separately displaying the submerged area extracted in the extracting step and the submerged area extracted in the re-extracting step on the video image, respectively;
A water level calculation method based on phosphorus image processing.
복수개의 지리적 좌표값들과 상기 복수개의 지리적 좌표값들에 각각 대응되는 지반고값들을 매칭한 지형 측정 데이터를 입력 받는 지형 측정 데이터 입력부;
상기 영상 이미지를 구성하는 복수개의 픽셀들 중에서 선택된 적어도 하나의 픽셀에 대하여 상기 복수개의 지리적 좌표값들 중 어느 하나의 지리적 좌표값과 상기 지리적 좌표값에 대응되는 지반고값을 매칭한 매칭 데이터를 생성하는 매칭 데이터 생성부;
복수개의 기설정된 패턴화된 마스크들을 이용하여 상기 영상 이미지에 있어서 침수 영역을 추출해내기 위한 특징 패턴 성분들을 추출 및 분석하는 특징 분석부;와, 물이 흐르는 지형을 촬영함에 따라 획득된 각기 다른 복수개의 원본 이미지들을 물을 포함하는 상태에 기초한 상기 침수 영역, 비침수 영역, 비관심 영역 및 젖은 영역으로 구분하고 구분된 영역에 대응되는 각각의 기설정된 색상으로 라벨링하여 영역별로 각기 다른 색상으로 라벨링된 복수개의 라벨링 이미지들을 상기 기설정된 패턴화된 마스크들을 이용하여 상기 침수 영역에 대한 특징 패턴 성분들을 분석하여 복수개의 특징 패턴 성분들과 패턴화된 마스크들의 정보를 매칭함에 따른 특징맵을 입력받는 특징맵 입력부;와, 상기 특징맵의 특징 패턴 성분들과 상기 영상 이미지에 대한 특징 패턴 성분들을 비교하여 상기 특징맵의 특징 패턴 성분들과 상기 영상 이미지에 대한 특징 패턴 성분들이 기설정된 임계 범위 내에서 유사한지 여부 또는 일치되는지 여부를 비교 판단하는 비교부; 및 상기 비교부의 출력 또는 결과값에 기초하여 상기 영상 이미지에 있어서 침수 영역을 추출하는 추출부;를 포함하는 침수 영역 추출부; 및
상기 침수 영역에 포함된 적어도 하나의 픽셀에 대응되는 지반고값에 기초하여 수위값을 산출하되, 상기 침수 영역에 포함된 복수개의 픽셀들에 대응되는 지반고값들 중 가장 큰 값을 가지는 지반고값을 상기 수위값으로 산출하는 수위값 산출부;를 포함하고,
상기 침수 영역 추출부는,
상기 수위값 산출부에서 수위값이 산출되는 경우, 상기 수위값 보다 낮은 상기 지반고값에 대응되는 픽셀 영역들을 상기 침수 영역으로 재추출하는 것이며,
상기 비교부의 출력 또는 결과값에 기초하여 추출된 침수 영역과 상기 수위값에 기초하여 재추출된 침수 영역을 각각 구분하여 상기 영상 이미지에 오버랩되도록 표시하는 표시부;를 더 포함하는 것
인 영상 처리에 기초한 수위 산출 장치. an image image input unit for receiving an image image obtained by photographing a topography in which water flows;
a topography measurement data input unit receiving topographic measurement data obtained by matching a plurality of geographic coordinate values and ground elevation values respectively corresponding to the plurality of geographic coordinate values;
For at least one pixel selected from among the plurality of pixels constituting the video image, any one of the plurality of geographic coordinate values and a ground elevation value corresponding to the geographic coordinate value are matched to generate matching data matching data generation unit;
A feature analyzer that extracts and analyzes feature pattern components for extracting a submerged region from the video image using a plurality of preset patterned masks; and a plurality of different The original images are divided into the submerged area, the non-immersed area, the non-interested area and the wet area based on the state containing water, and are labeled with each preset color corresponding to the divided area. Multiple labeled with different colors for each area A feature map input unit that receives a feature map obtained by matching information of a plurality of feature pattern elements with patterned masks by analyzing feature pattern elements for the submerged area using the preset patterned masks for labeling images. and, by comparing the feature pattern elements of the feature map with the feature pattern elements of the video image, whether the feature pattern elements of the feature map and feature pattern elements of the video image are similar within a preset threshold range Or a comparison unit that compares and determines whether they match; and an extraction unit configured to extract a submerged area from the video image based on an output or a result value of the comparator; and
A water level value is calculated based on a ground elevation value corresponding to at least one pixel included in the submerged area, and a ground elevation value having the largest value among ground elevation values corresponding to a plurality of pixels included in the submerged area is calculated as the Including; a water level value calculation unit for calculating a water level value;
The submerged area extraction unit,
When the water level value is calculated by the water level value calculation unit, pixel areas corresponding to the ground height value lower than the water level value are re-extracted as the submerged area,
A display unit that separates the submerged area extracted based on the output or result value of the comparator and the submerged area re-extracted based on the water level value, and displays to overlap the video image.
A water level calculation device based on phosphorus image processing.
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