KR102285801B1 - 천리안위성 2a호 위성영상을 활용한 기상영상 생성방법, 표시방법 및 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 기상 위성에서 수집된 원본 영상을 수신하는 통신 장치; 원본 영상에서 구름에 관한 픽셀 정보를 이용하여 구름 영상을 추출하는 영상 처리 모듈; 및 구름 영상을 이용하여 생성된 구름 레이어의 지도 레이어 상에 디스플레이를 제어하는 제어부를 포함하는 기상 영상 시스템을 개시한다. 본 발명에 따르면, GIS 지형 데이터를 활용하여 위성에서 관측된 기상 영상에서 지역의 보다 효율적인 판단 및 분석이 가능하다.
Description
본 발명은 천리안위성 2A호 위성영상을 활용한 기상 영상 생성방법, 표시방법 및 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 기상 변화를 관찰하기 위해 구름 등의 기상 요소가 묘사된 기상 영상을 효율적으로 생성하는 방법과 이를 이용하는 시스템과 이를 표시하는 방법에 관한 것이다.
현재 지구상공에서는 기상, 통신, 방송, 농업, 우주개발, 군사 등의 목적으로 전세계 약 800여대의 인공위성이 고유의 업무를 수행하고 있다.
위성 정보는 농업, 지질학, 임업, 도시 계획, 기상, 첩보, 군사, 생물 다양성 보존 등 다양한 분야에서 이용된다. 이미지는 가시광선 영역에서 촬영되거나, 다른 전자기파 스펙트럼 영역에서 촬영될 수 있다. 레이다 이미징을 통해 얻은 고도지도(elevation map)도 존재한다.
기후변화에 따른 국지성 집중호우, 태풍 등 극한 기상 현상의 발생이 빈번해짐에 따라 사전대비의 필요성이 증가되고 있다. 또한 기상위성을 이용한 대규모 재해유발 가능성이 있는 기상현상에 대한 조기 탐지의 중요성이 높아지고 있다. 이에 기상청 국가기상위성센터는 천리안위성 2A호를 2018년 12월 5일에 발사하여 2019년 7월부터 국내외 정식 서비스를 실시하고 있다.
한편 지리 정보 시스템(Geographic Information System, GIS)이란 인간 생활에 필요한 지리정보를 컴퓨터 데이터로 변환하여 효율적으로 활용하기 위한 정보 시스템이다. GIS에 의해 생성된 GIS 데이터셋을 보기 위한 도구들이 나와 있지만, 사람들은 보통 구글 어스, 네이버 지도, 카카오 지도와 같은 온라인 리소스 및 인터랙티브 웹 메핑을 통해 대중적인 지리 정보에 접근하고 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 기상 영상 생성방법은, 지리 정보 시스템 및 천리안위성 2호(정지궤도) 기상 위성에 기반하여 기상 영상을 생성하는 방법과 이를 이용하는 시스템과 기상 영상을 표시하는 방법에 관한 것이다.
본 발명과 관련된 기술로서, 대한민국 등록 특허 공보에 개시된, 모디스 위성영상 및 자동기상관측장비(Automatic Weather System, AWS) 자료를 이용한 시설물붕괴위험지도 자동정보시스템은, 영상수신안테나, AWS 자료 및 시설물 벡터 자료를 포함하는 시스템을 개시한다. 이 관련 기술은, AWS 자료의 이용에 관한 것이고, 본 발명은, 위성기반의 기상정보가 포함된 위성 영상의 생성에 관한 것이란 점에서 양 발명의 구성 및 효과는 서로 구별된다.
본 발명이 해결하고자 하는 일 과제는, GIS 기반의 타일링 기법을 고해상도 기상위성 영상에 적용하여 실시간으로 기상위성 영상을 처리하는 방법 및 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 일 과제는, 많은 영상의 생성 없이도 하나의 고해상도 영상을 이용하여 실시간으로 타일링 기상 영상을 제공할 수 있는 방법 및 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 기상 영상 시스템은, 기상 위성에서 수집된 원본 영상을 수신하는 통신 장치; 원본 영상에서 구름에 관한 픽셀 정보를 이용하여 구름 영상을 추출하는 영상 처리 모듈; 구름 영상을 이용하여 생성된 구름 레이어의 지도 레이어 상에 디스플레이를 제어하는 제어부를 포함하도록 구성될 수 있다.
또한, 기상 영상 시스템은, 구름 영상을 이용하여 상기 구름 레이어를 생성하는 타일링(tiling) 모듈을 더 포함하고, 제어부는, 타일링 모듈의 제어를 통해, 타일링(tiling) 방법을 이용하여 상기 구름 레이어를 생성하도록 구성될 수 있다.
또한, 제어부는, 타일링 모듈의 제어를 통해, 상기 지도 레이어의 좌표 및 레벨 정보에 기반하여 상기 구름 레이어를 생성하도록 구성될 수 있다.
또한, 기상 영상 시스템은, 원본 영상, 구름 영상, 지도 레이어 및 구름 레이어에 관한 데이터를 포함하여, 각종 데이터를 저장하는 저장 장치를 더 포함하도록 구성될 수 있다.
또한, 기상 영상 시스템은, 원본 영상(Level 1b)에 대해 업스케일링과 이를 분할한 64개 타일을 사전에 생성하여 저장을 수행하는 전처리 모듈을 더 포함하도록 구성될 수 있다. 64개 타일을 생성하는 이유는 기상 영상의 고해상도 영상 생성으로 인해 이미지 크기가 상대적으로 증가하므로 영상 용량도 많이 증가 한다. 제어부에서 이미지를 로딩할 때 속도저하의 원인이 될 수 있다. 이를 방지하고자 64개의 타일로 분할하여 이미지 로딩에 대한 부하를 최소화하기 위함이다.
또한, 기상 영상 시스템은, 구름 분석 영상(Level 2~4 영상)을 표출 할 수 있다.
또한, 제어부는, 영상 처리 모듈을 통해, 기상영상에서 구름 특징 별 레이어를 구분하여 영상을 가공 후 전송할 수 있다.
또한, 제어부는, 영상 처리 모듈의 제어를 통해, 상기 구름의 분포를 분석한 결과에 기반하여 구름 분석 레이어를 생성하도록 구성될 수 있다.
또한, 제어부는, 구름 레이어 상에 상기 구름 분석 레이어의 디스플레이를 제어하도록 구성될 수 있다.
또한, 제어부는, 영상 처리 모듈의 제어를 통해, 상기 구름의 분포를 분석한 결과에 기반하여 상기 구름 레이어의 투명도를 조절하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 기상 영상 생성방법은, 기상 위성에서 수집된 원본 영상을 수신하는 단계; 원본 영상에서 구름에 관한 픽셀 정보를 이용하여 구름 영상을 추출하는 단계; 구름 영상을 이용하여 생성된 구름 레이어 및 지도 레이어를 포함하는 기상 영상의 디스플레이를 제어하는 단계를 포함하되, 구름 레이어는, 지도 레이어의 좌표 및 레벨 정보에 기반하여 타일링(tiling) 방법에 의해 생성되고, 기상 영상 시스템에 의해 수행되도록 구성될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 기상 영상 표시방법은, 좌표 및 레벨 정보에 맞는 기상 정보를 기상 영상 시스템에 요청하는 단계; 기상 영상 시스템으로부터 기상 정보에 대응하는 기상 데이터를 수신하는 단계; 기상 데이터를 이용하여 상기 기상 정보를 디스플레이 하는 단계를 포함하되, 기상 데이터는, 좌표 및 레벨 정보에 기반하여 타일링(tiling) 방법에 의해 생성된 지도 레이어 및 구름 레이어에 관한 데이터를 포함하도록 구성될 수 있다.
기타 실시 예의 구체적인 사항은 "발명을 실시하기 위한 구체적인 내용" 및 첨부 "도면"에 포함되어 있다.
본 발명의 이점 및/또는 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 각종 실시 예를 참조하면 명확해질 것이다.
그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 각 실시 예의 구성만으로 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로도 구현될 수도 있으며, 단지 본 명세서에서 개시한 각각의 실시 예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구범위의 각 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐임을 알아야 한다.
본 발명에 의하면, GIS 지형 데이터를 활용하여 위성에서 관측된 기상 영상에서 위치의 보다 효율적인 판단 및 분석이 가능하다.
또한, GIS 지형 데이터 및 타일링 기법에 기반하여 태풍, 집중호우, 안개 등의 위험 기상에 신속하고 효과적인 대응이 가능하다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 기상 영상 시스템의 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 기상 영상 시스템이 연결된 네트워크 관계도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 기상 영상 생성방법의 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 기상 영상 표시방법의 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 타일링을 설명하기 위한 예시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 지도 레이어의 예시도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 지도 레이어와 구름 레이어의 예시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 기상 영상 시스템이 연결된 네트워크 관계도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 기상 영상 생성방법의 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 기상 영상 표시방법의 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 타일링을 설명하기 위한 예시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 지도 레이어의 예시도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 지도 레이어와 구름 레이어의 예시도이다.
본 발명을 상세하게 설명하기 전에, 본 명세서에서 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 무조건 한정하여 해석되어서는 아니 되며, 본 발명의 발명자가 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해서 각종 용어의 개념을 적절하게 정의하여 사용할 수 있고, 더 나아가 이들 용어나 단어는 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 함을 알아야 한다.
즉, 본 명세서에서 사용된 용어는 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하기 위해서 사용되는 것일 뿐이고, 본 발명의 내용을 구체적으로 한정하려는 의도로 사용된 것이 아니며, 이들 용어는 본 발명의 여러 가지 가능성을 고려하여 정의된 용어임을 알아야 한다.
또한, 본 명세서에서, 단수의 표현은 문맥상 명확하게 다른 의미로 지시하지 않는 이상, 복수의 표현을 포함할 수 있으며, 유사하게 복수로 표현되어 있다고 하더라도 단수의 의미를 포함할 수 있음을 알아야 한다.
본 명세서의 전체에 걸쳐서 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소를 "포함"한다고 기재하는 경우에는, 특별히 반대되는 의미의 기재가 없는 한 임의의 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 임의의 다른 구성 요소를 더 포함할 수도 있다는 것을 의미할 수 있다.
더 나아가서, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소의 "내부에 존재하거나, 연결되어 설치된다"라고 기재한 경우에는, 이 구성 요소가 다른 구성 요소와 직접적으로 연결되어 있거나 접촉하여 설치되어 있을 수 있고, 일정한 거리를 두고 이격되어 설치되어 있을 수도 있으며, 일정한 거리를 두고 이격되어 설치되어 있는 경우에 대해서는 해당 구성 요소를 다른 구성 요소에 고정 내지 연결하기 위한 제 3의 구성 요소 또는 수단이 존재할 수 있으며, 이 제 3의 구성 요소 또는 수단에 대한 설명은 생략될 수도 있음을 알아야 한다.
반면에, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "직접 연결"되어 있다거나, 또는 "직접 접속"되어 있다고 기재되는 경우에는, 제 3의 구성 요소 또는 수단이 존재하지 않는 것으로 이해하여야 한다.
마찬가지로, 각 구성 요소 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 " ~ 사이에"와 "바로 ~ 사이에", 또는 " ~ 에 이웃하는"과 " ~ 에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지의 취지를 가지고 있는 것으로 해석되어야 한다.
또한, 본 명세서에서 "일면", "타면", "일측", "타측", "제 1", "제 2" 등의 용어는, 사용된다면, 하나의 구성 요소에 대해서 이 하나의 구성 요소가 다른 구성 요소로부터 명확하게 구별될 수 있도록 하기 위해서 사용되며, 이와 같은 용어에 의해서 해당 구성 요소의 의미가 제한적으로 사용되는 것은 아님을 알아야 한다.
또한, 본 명세서에서 "상", "하", "좌", "우" 등의 위치와 관련된 용어는, 사용된다면, 해당 구성 요소에 대해서 해당 도면에서의 상대적인 위치를 나타내고 있는 것으로 이해하여야 하며, 이들의 위치에 대해서 절대적인 위치를 특정하지 않는 이상은, 이들 위치 관련 용어가 절대적인 위치를 언급하고 있는 것으로 이해하여서는 아니된다.
또한, 본 명세서에서는 각 도면의 각 구성 요소에 대해서 그 도면 부호를 명기함에 있어서, 동일한 구성 요소에 대해서는 이 구성 요소가 비록 다른 도면에 표시되더라도 동일한 도면 부호를 가지고 있도록, 즉 명세서 전체에 걸쳐 동일한 참조 부호는 동일한 구성 요소를 지시하고 있다.
본 명세서에 첨부된 도면에서 본 발명을 구성하는 각 구성 요소의 크기, 위치, 결합 관계 등은 본 발명의 사상을 충분히 명확하게 전달할 수 있도록 하기 위해서 또는 설명의 편의를 위해서 일부 과장 또는 축소되거나 생략되어 기술되어 있을 수 있고, 따라서 그 비례나 축척은 엄밀하지 않을 수 있다.
또한, 이하에서, 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 구성, 예를 들어, 종래 기술을 포함하는 공지 기술에 대해 상세한 설명은 생략될 수도 있다.
이하, 본 발명의 실시 예에 대해 관련 도면들을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
GIS 기반의 타일링(tiling)은, 지도의 각 레벨 별로 고해상도의 영상을 미리 저장해 두었다가 저장된 영상의 파일명을 이용하여 영상을 로딩하여 사용하는 방법이다. 이 방법을 이용하여 GIS와 기상 위성영상을 융합하여 활용도를 높이기 위해서는 GIS 기반의 타일링 방법을 채택하여 융합할 수 있도록 해야 한다.
GIS 기반의 타일링과 기상 위성영상을 융합하여 활용할 경우, GIS 영상은 변화량이 적어 미리 레벨 별로 수천만 개의 데이터를 미리 저장해 사용할 수 있다. 그러나, 기상 위성, 예를 들어 천리안위성 2A호에서 관측한 기상 위성영상은 2분~10분 주기로 생성되고 실시간 구름의 변화가 발생하므로 각 레벨 별로 각각의 데이터를 생성하여 저장하면 자원 낭비와 생산표출 속도, 실시간 영상 제공 등의 문제가 발생한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 기상 영상 시스템과 이에 의해 수행되는 기상 영상 생성방법, 및 기상 영상 단말기에 의해 수행되는 기상 영상 표시방법에 대해 차례로 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 기상 영상 시스템의 블록도이다.
도 1을 참조하면, 기상 영상 시스템(100)은 제어부(110), 입력 장치(120), 출력 장치(130), 저장 장치(140), 통신 장치(150), 및 메모리(160)를 포함하도록 구성될 수 있다. 여기서, 메모리(160)는 전처리 모듈(161), 영상 처리 모듈(162), 타일 모듈(163), 구름 분석 모듈(164)을 포함하도록 구성될 수 있다.
제어부(110)는 기상 영상 시스템(100)을 구성하는 요소들, 예를 들어 입력 장치(120), 출력 장치(130), 저장 장치(140), 통신 장치(150) 및 메모리(160)의 동작을 제어하는 기능을 할 수 있다. 특히 제어부(110)는 본 발명의 일 실시 예에 따른 기상 영상 생성방법 및 표시방법과 관련하여, 각 방법을 구성하는 단계를 수행하는 모듈, 즉 전처리 모듈(161), 영상 처리 모듈(162), 타일 모듈(163), 구름 분석 모듈(164)의 기능 및 동작을 제어할 수 있다.
입력 장치(120)는 사용자 입력 장치에 해당하는 키보드, 터치 스크린 및 마우스 등을 포함하도록 구성될 수 있다.
출력 장치(130)는 모니터 및 스피커를 포함할 수 있으며, 본 발명의 일 실시 예에 따른 기상 영상, 즉 지도 레이어 상의 구름 레이어를 표시할 수 있다. 제어부(110)는, 구름 영상을 이용하여 생성된 구름 레이어의 지도 레이어 상에 디스플레이를, 기상 영상 시스템(100) 내의 출력 장치(130) 및 기상 영상 단말기(400) 내의 출력 장치를 통해 제어할 수 있다.
지도 레이어 및 구름 레이어 외에 구름의 분석 결과를 포함하는 구름 분석 레이어가 표시될 수 있다. 제어부(100)는 구름 레이어 상에 구름 분석 레이어의 디스플레이를 제어할 수 있다.
저장 장치(140)는 원본 영상, 구름 영상, 지도 레이어 및 구름 레이어에 관한 데이터를 포함하여, 각종 데이터를 저장할 수 있다. 원본 영상은 기상 위성으로부터 수신한 원시 영상으로서, 육지, 바다 및 그 위에 구름이 표시된 영상에 해당한다. 구름 영상은 원본 영상에서 추출된 구름에 관한 픽셀만을 포함하는 영상을 말하고, 지도 레이어는 GIS를 이용하여 수집된 지도 영상, 즉 구름이 표시되지 않은 육지 및 바다가 표시된 영상을 말한다. 구름 레이어는, 추출된 구름 영상에 기반하여 타일링 방법을 이용하여 생성된다.
통신 장치(150)는 도 2에 묘사된 네트워크(500)를 통해 위성(200), 서버(300) 및 기상 위성 단말기(400)와 통신을 하는데 필요한 각종 통신 모듈을 포함할 수 있다. 특히 통신 장치(150)는 기상 위성에서 수집된 원본 영상을 수신할 수 있다.
전처리 모듈(161)은 원본 영상에 대해 업스케일링을 수행할 수 있다. 업스케일링이란 영상의 해상도를 목표하는 해상도로 높이는 과정을 말한다. 전처리 모듈(161)은 원본 영상 외에 각종 레이어, 즉 구름 레이어 및 구름 분석 레이어의 해상도의 업스케일링을 수행할 수 있다.
영상 처리 모듈(162)은 원본 영상에서 구름에 관한 픽셀(위/경도) 정보를 이용하여 구름 영상을 추출할 수 있다.
또한, 제어부(100)는, 영상 처리 모듈(162)의 제어를 통해, 구름의 분포를 분석한 결과에 기반하여 구름 레이어의 투명도를 조절할 수 있다.
타일 모듈(163)은 구름 영상을 이용하여 구름 레이어를 생성할 수 있다. 타일 모듈(163)이 수행하는 타일링 방법은, 구름 레이어를 일정한 크기로 복수개의 파트들로 나누고, 이 파트들 중에서 지도 레이어의 레벨 및 좌표 정보에 해당하는 파트를 선택해서 지도 레이어에 표시될 구름 레이어를 생성할 수 있다. 이와 같이 제어부(100)는, 타일링 모듈의 제어를 통해, 타일링(tiling) 방법을 이용하여 구름 레이어를 생성하도록 할 수 있다. 그리고 제어부(100)는, 타일링 모듈의 제어를 통해, 지도 레이어의 좌표 및 레벨 정보에 기반하여 구름 레이어를 생성하도록 할 수 있다.
기상 영상 시스템(100)은 구름 영상의 구름의 분포를 분석하는 구름 분석 모듈(164)을 더 포함하도록 구성될 수 있다. 제어부(100)는, 영상 처리 모듈(162)의 제어를 통해, 구름의 분포를 분석한 결과에 기반하여 구름 분석 레이어를 생성하도록 할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 기상 영상 시스템이 연결된 네트워크 관계도이다.
도 2를 참조하면, 기상 영상 시스템(100)은 네트워크(500)를 통해 기상 위성(200), 서버(300), 및 기상 영상 단말기(400)와 통신이 가능하도록 연결될 수 있다.
기상 영상 시스템(100)은 단일의 장치 또는 복수의 장치로 구성될 수 있다. 예를 들어 기상 영상 시스템(100)은, 도 1에 표시된 전처리 모듈(161), 영상 처리 모듈(162), 타일 모듈(163), 구름 분석 모듈(164) 별로 별도의 장치를 포함할 수 있다. 그 밖에 기상 영상 시스템(100)을 구성하는 장치들은 병렬 처리를 위해 다시 여러 대의 장치로 구성될 수 있다.
기상 위성(200)은 지구를 돌면서 지구의 모습이 담긴 기상 영상을 관측하고, 요청에 따라 이를 기상 영상 시스템(100) 및 서버(200)에 전송하는 기능을 한다. 기상 위성(200)에는 국내 위성에 해당하는 천리안위성 2A호가 포함될 수 있다. 천리안위성 2A호는 관측 데이터를 활용하여 고해상도의 기상 위성영상을 생성할 수 있다.
서버(300)는, 기상 영상 시스템(100) 대신에 특정 기능을 수행하거나 기상 영상 시스템(100)의 기능을 보완하도록 구성될 수 있다. 예를 들어 서버(300)에는 웹 서버, 파일 서버, 데이터베이스 서버 등이 포함될 수 있다.
기상 영상 단말기(400)는, 사용자의 요청에 따라 기상 영상 생성방법을 통해 생성된 각종 레이어, 예를 들어 구름 레이어와 구름 분석 레이어를 지도 레이어 상에 표시하는 기능을 한다. 이러한 기능은 컴퓨터, 태블릿, 스마트폰과 같이 사용자 단말에 해당하는 기상 영상 단말기(400)에 설치된 애플리케이션의 동작을 통해 구현될 수 있다.
네트워크(500)는 유선 및 무선 네트워크, 예를 들어 LAN(local area network), WAN(wide area network), 인터넷(internet), 인트라넷(intranet) 및 엑스트라넷(extranet), 그리고 모바일 네트워크, 예를 들어 셀룰러, 5G, LTE, WiFi 네트워크, 애드혹 네트워크 및 이들의 조합을 비롯한 임의의 적절한 통신 네트워크 일 수 있다.
네트워크(500)는 허브, 브리지, 라우터, 스위치 및 게이트웨이와 같은 네트워크 요소들의 연결을 포함할 수 있다. 네트워크(500)는 인터넷과 같은 공용 네트워크 및 안전한 기업 사설 네트워크와 같은 사설 네트워크를 비롯한 하나 이상의 연결된 네트워크들, 예컨대 다중 네트워크 환경을 포함할 수 있다. 네트워크(500)에의 액세스는 하나 이상의 유선 또는 무선 액세스 네트워크들을 통해 제공될 수 있다.
본 발명에서 네트워크(500)에는 기상 영상 시스템(100), 서버(300)와 기상 위성(200) 간의 위성 통신을 위한 네트워크가 추가로 포함될 수 있다. 기상 영상 시스템(100) 및 서버(300)는 위성 안테나, 위성 신호의 변조 및 증폭에 사용되는 변조기 및 증폭기를 이용하여 기상 위성(200)과 통신할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 기상 영상 생성방법의 흐름도이다.
도 3을 참조하면, 기상 영상 표시방법(S100)은, 기상 영상 시스템(100)에 의해 수행될 수 있으며, 원본 영상의 수신(S110), 원본 영상에서 구름 영상의 추출(S120), 구름 영상을 이용한 구름 레이어의 생성(S130) 및 구름 레이어 및 지도 레이어를 포함하는 기상 영상의 디스플레이 제어(S140)를 포함하도록 구성될 수 있다.
여기서, 구름 레이어는, 지도 레이어의 좌표 및 레벨 정보에 기반하여 타일링(tiling) 방법에 의해 생성되는 것을 특징으로 한다.
구체적으로 설명하면 S110 단계에서 기상 영상 시스템(100)은, 기상 위성(200)에서 수집된 원본 영상을 수신할 수 있다. 원본 영상은 원시 데이터 형태로, 가공되지 않은 위성 사진에 해당한다. 기상위성 사진은 지구 상공의 위성에서 촬영된 사진으로 육지 및 바다를 배경으로 구름의 형상이 표현될 수 있다. 한반도 상공의 기상 위성, 예를 들어 천리안위성 2A호에 의해 전송되는 원본 영상은 최소 2분~10분 단위로 생성된다. 따라서, 2분~10분 단위로 원본 영상을 고해상도로 변환하고 각종 영상 처리를 거쳐 저장하는 데는 많은 리소스, 시간 및 공간이 필요하다. 이를 해결하기 위해 원본 영상에 포함된 지도 레이어와 구름 레이어를 분리하여 관리하는 것이 필요하다.
S120 단계에서 기상 영상 시스템(100)은, 원본 영상으로부터 구름 영상을 추출할 수 있다. 원본 영상에서 구름은 일정 패턴의 모습으로 일정한 색상의 픽셀로 표시될 수 있다. 기상 영상 시스템(100)은 구름을 나타내는 픽셀 값과 배경, 예를 들어 육지 또는 바다를 표현하는 픽셀 값을 서로 구분함으로써 원본 영상으로부터 구름 영상을 추출할 수 있다. 구름의 분포 정도에 따라 구름 영상은 원본 영상과 비교하여 적은 양의 데이터로 그 정보가 표시될 수 있다. 표시 레벨에 따라 서로 다른 해상도의 구름 영상이 필요하나, 가장 높은 해상도의 구름 영상을 기반으로 이보다 낮은 해상도의 구름 영상은 사용자 요청시 해상도 변환을 통해 즉시로 생성될 수 있다.
S130 단계에서 기상 영상 시스템(100)은, 추출된 구름 영상을 이용하여 구름 레이어를 생성할 수 있다. 구름 레이어는 구름 영상을 기반으로, 타일링 방법을 통해 생성될 수 있다. 타일링 방법이란, 원본 영상을 분할을 통해 복수 개의 파트들로 나누고, 복수의 파트 중에서 레벨 및 좌표 정보를 이용하여 선택된 파트를 조합하여 타일링된 영상을 생성하는 것이다.
구름 레이어를 이용하는 이유는, 사용자의 요청에 따라 레벨 및 좌표 정보에 따라 지도 레이어의 크기에 맞게 오버레이 되어 표시될 구름 레이어를 능동적으로 생성하기 위함이다. 이렇게 함으로써, 영상의 처리에 소요되는 리소스, 시간 및 저장 공간이 절약될 수 있다.
S140 단계에서 기상 영상 시스템(100)은, 구름 레이어 및 지도 레이어를 포함하는 기상 영상의 디스플레이를 제어할 수 있다. 기상 영상 시스템(100)은, 생성한 기상 영상을 사용자의 요청, 즉 기상 영상 단말기(400)의 요청에 따라 기상의 영상의 디스플레이를 제공할 수 있다. 예를 들어, 클라이언트 기상 영상 단말기(400)는 서버 기상 영상 시스템(100)에 접속하여, 레벨 및 좌표 정보를 지정하여 기상 영상을 요청한다. 요청을 받은 기상 영상 시스템(100)은 GIS를 이용하여 지도 레이어를 준비하고, 이어 동일 레벨 및 좌표 정보를 갖는 구름 레이어를 준비한 다음, 지도 레이어 위해 구름 레이어를 오버레이 하여 표시할 수 있다. 최종적으로 기상 영상은 기상 영상 단말기(400)의 디스플레이를 통해 표시된다. 그 밖에 기상 영상 시스템(100)은 구름 레이어 상에 구름 분석 레이어를 더 표시할 수 있다. 구름 레이어 및 구름 분석 레이어 모두 타일링 방법을 통해 생성될 수 있다.
이하 기상 영상 단말기(400)에 의해 수행되는 기상 영상 표시방법에 대해 설명하기로 한다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 기상 영상 표시방법의 흐름도이다.
도 4를 참조하면, 기상 영상 표시방법(S200)은 사용자 단말에 해당하는 기상 영상 단말기(400)에 의해 수행될 수 있으며, 좌표 및 레벨 정보에 맞는 기상 정보를 기상 영상 시스템에 요청하는 단계(S210), 기상 영상 시스템으로부터 기상 정보에 대응하는 기상 위성영상 타일링(tiling) 데이터를 생산하는 단계(S220), 및 기상 데이터를 이용하여 상기 기상 정보를 디스플레이 하는 단계(S230)를 포함하도록 구성될 수 있다. 여기서, 기상 데이터는, 좌표 및 레벨 정보에 기반하여 타일링(tiling) 방법에 의해 생성된 지도 레이어 및 구름 레이어에 관한 데이터를 포함하도록 구성될 수 있다. 그 밖에 기상 영상 단말기(400)는, 기상 영상 시스템(100)으로부터 수신한 기상 영상에 관한 정보를 이용하여 구름 레이어 상에 구름 분석 레이어를 추가로 표시할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 타일링을 설명하기 위한 예시도이다.
도 5를 참조하면, 좌측에 고해상도 영상(x, y, 6)이 묘사되어 있고, 이는 고해상도 기상 위성 영상을 사전에 64개의 타일로 분할하여 활용하고 있음을 보여준다. 중앙에는 이미지 영상 처리(실시간 타일링)된 영상이 묘사되어 있고, 우측에는 웹(x, y, z)에 개시된 영상이 묘사되어 있다. 좌측에 묘사된 영상은 구름 영상에서 추출된 고해상도의 구름 레이어에 해당한다.
(x, y, 6)의 의미는, x축 타일 좌표, y축 타일 좌표, zoom level을 나타낸다. 따라서 고해상도 영상 타일 좌표는 최대 8*8, 이에 해당하는 zoom level 기준은 6이다.
이 구름 레이어는 GIS를 통해 수집된 지도 레이어의 타일링 규격에 맞도록 타일링 될 수 있다. 중앙에 묘사된 영상이 타일링 처리된 구름 레이어에 해당한다. 구름 레이어는 타일링 처리를 통해, 가로 64개 그리고 세로 64개의 타일로 분할된다. 그리고 사용자는 터치 스크린의 조작 및 사용자 인터페이스를 통해 기상 영상, 즉 디스플레이 레벨 및 좌표 정보가 정해진 기상 영상의 디스플레이를 요청하게 된다. 사용자의 요청에 대해 기상 영상 시스템(100)의 제어부(110)는 요청한 레벨 및 좌표 정보에 해당하는 기상 영상 디스플레이 정보를 기상 영상 단말기(400)에 전송하도록 하고, 기상 영상 디스플레이 정보를 수신한 기상 영상 단말기(400)는 이를 이용하여 기상 영상을 디스플레이 장치를 통해 출력하게 되고, 웹상에 우측에 묘사된 구름 레이어가 지도 레이어 상에 표시될 수 있다.
이하 사용자의 요청에 따라 기상 영상 디스플레이 정보를 이용하여 기상 영상 단말기(400)가 표시하는 지도 레이어 및 그 위의 구름 레이어에 대해 설명하기로 한다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 지도 레이어의 예시도이다.
도 6을 참조하면, GIS에 기반하여 수집된 한반도를 표시하는 지도 레이어가 묘사되어 있다. 도 6의 한반도를 표시하는 지도 레이어는, 사용자가 요청한 기상 영상에 대한 정보, 즉 레벨 및 좌표 정보에 기반하여 타일링 방법을 이용하여 표시될 수 있다. 즉 한반도를 표시하는 지도 레이어는 여러 개의 레이어 조각의 조합을 통해 완성된다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 지도 레이어와 구름 레이어의 예시도이다.
도 7을 참조하면, 도 6에 묘사된 지도 레이어 상에 구름 레이어가 표시된 기상 영상이 묘사되어 있다. 구름 레이어는 지도 레이어에 대한 정보, 즉 레벨 및 좌표 정보에 기반하여 타일링 방법을 이용하여 여러 개의 구름 레이어 조각의 조합을 통해 완성된다. 완성된 구름 레이어는 지도 레이어와 동일 레벨 및 좌표 정보로 지도 레이어 상에 표시될 수 있다.
종래 기술에 따르면 2분~10분 마다 생성되는 영상 레이어를 표출하기 위해서, 기상 영상의 해상도를 저하 시켜 영상 크기를 축소해 지도 레이어와 융합, 표출 속도를 높이는 식의 방법을 사용하였다. 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 지도 레이어와 구름 레이어를 분리하여 처리하고, 지도 레이어는 GIS를 통해 수집된 영상을 이용하고, 구름 레이어에 대해서는, 기상 영상을 업스케일링하여 고해상도로 생성하고, 이미지 로딩 속도를 높이기 위해서 고해상도 영상을 사전에 64개의 타일로 분할 저장하고, 타일링 방법을 이용하여 지도 레이어와 동일한 레벨 및 좌표 정보를 갖는 구름 레이어를 사용자의 요청에 따라 실시간으로 생성함으로써 영상 처리에 드는 리소스, 시간 및 저장 공간을 줄일 수 있는 효과가 있다.
이와 같이 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 본 발명에 의하면, GIS 지형 데이터를 활용하여 위성에서 관측된 기상 영상에서 위치(지역)의 보다 효율적인 판단 및 분석이 가능하다.
또한, GIS 지형 데이터 및 타일링 기법에 기반하여 태풍, 집중호우, 안개 등의 위험 기상에 신속하고 효과적인 대응이 가능하다.
이상, 일부 예를 들어서 본 발명의 바람직한 여러 가지 실시 예에 대해서 설명하였지만, 본 "발명을 실시하기 위한 구체적인 내용" 항목에 기재된 여러 가지 다양한 실시 예에 관한 설명은 예시적인 것에 불과한 것이며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이상의 설명으로부터 본 발명을 다양하게 변형하여 실시하거나 본 발명과 균등한 실시를 행할 수 있다는 점을 잘 이해하고 있을 것이다.
또한, 본 발명은 다른 다양한 형태로 구현될 수 있기 때문에 본 발명은 상술한 설명에 의해서 한정되는 것이 아니며, 이상의 설명은 본 발명의 개시 내용이 완전해지도록 하기 위한 것으로 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것일 뿐이며, 본 발명은 청구범위의 각 청구항에 의해서 정의될 뿐임을 알아야 한다.
100: 기상 영상 시스템
110: 제어부
120: 입력 장치
130: 출력 장치
140: 저장 장치
150: 통신 장치
160: 메모리
161: 전처리 모듈
162: 영상 처리 모듈
163: 타일 모듈
164: 구름 분석 모듈
200: 기상 영상
300: 서버
400: 기상 영상 단말기
500: 네트워크
110: 제어부
120: 입력 장치
130: 출력 장치
140: 저장 장치
150: 통신 장치
160: 메모리
161: 전처리 모듈
162: 영상 처리 모듈
163: 타일 모듈
164: 구름 분석 모듈
200: 기상 영상
300: 서버
400: 기상 영상 단말기
500: 네트워크
Claims (11)
- 기상 위성에서 수집된 원본 영상을 수신하는 통신 장치;
상기 원본 영상에서 구름에 관한 픽셀 정보를 이용하여 구름 영상을 추출하는 영상 처리 모듈; 및
상기 구름 영상을 이용하여 생성된 구름 레이어의 지도 레이어 상에 디스플레이를 제어하는 제어부를 포함하도록 구성되며,
구름 영상을 이용하여 상기 구름 레이어를 생성하는 타일링(tiling) 모듈을 더 포함하고,
상기 제어부는,
상기 타일링 모듈의 제어를 통해, 타일링(tiling) 방법을 이용하여 상기 구름 레이어를 생성하도록 구성되며,
상기 타일링 모듈의 제어를 통해, 상기 지도 레이어의 좌표 및 레벨 정보에 기반하여 상기 구름 레이어를 생성하도록 구성되고,
상기 원본 영상, 구름 영상, 지도 레이어 및 구름 레이어에 관한 데이터를 포함하여, 각종 데이터를 저장하는 저장 장치를 더 포함하며,
상기 원본 영상에 대해 업스케일링을 수행하는 전처리 모듈을 더 포함하도록 구성되고,
상기 지도 레이어는 GIS를 이용하여 수집하되 구름이 표시되지 않은 육지 및 바다가 표시된 지도 영상이며,
상기 구름 레이어는 상기 원본 영상에 대해 업스케일링을 수행하여 상기 원본 영상보다 고해상도의 영상을 생성하고, 생성된 고해상도의 영상을 복수개의 타일로 분할하여 상기 저장 장치에 저장하며,
상기 타일링 방법을 이용하여 지도 레이어 상에 상기 지도 레이어와 동일한 레벨 및 좌표 정보를 갖는 구름 레이어를 사용자의 요청에 따라 복수개의 타일을 이용하여 영상을 실시간으로 생성하는,
기상 영상 시스템.
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제 1 항에 있어서,
상기 구름 영상의 구름의 분포를 분석하는 구름 분석 모듈을 더 포함하도록 구성되는,
기상 영상 시스템.
- 제 6 항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 영상 처리 모듈의 제어를 통해, 상기 구름의 분포를 분석한 결과에 기반하여 구름 분석 레이어를 생성하도록 구성되는,
기상 영상 시스템.
- 제 7 항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 구름 레이어 상에 상기 구름 분석 레이어의 디스플레이를 제어하도록 구성되는,
기상 영상 시스템.
- 제 6 항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 영상 처리 모듈의 제어를 통해, 상기 구름의 분포를 분석한 결과에 기반하여 상기 구름 레이어의 투명도를 조절하도록 구성되는,
기상 영상 시스템.
- 기상 위성에서 수집된 원본 영상을 수신하는 단계;
상기 원본 영상에서 구름에 관한 픽셀 정보를 이용하여 구름 영상을 추출하는 단계; 및
상기 구름 영상을 이용하여 생성된 구름 레이어 및 지도 레이어를 포함하는 기상 영상의 디스플레이를 제어하는 단계를 포함하되,
상기 구름 레이어는,
상기 지도 레이어의 좌표 및 레벨 정보에 기반하여 타일링(tiling) 방법에 의해 생성되고,
기상 영상 시스템에 의해 수행되도록 구성되며,
상기 기상 영상 시스템은,
구름 영상을 이용하여 상기 구름 레이어를 생성하고,
상기 원본 영상, 구름 영상, 지도 레이어 및 구름 레이어에 관한 데이터를 포함하여, 각종 데이터를 저장하고,
상기 원본 영상에 대해 업스케일링을 수행하며,
상기 지도 레이어는 GIS를 이용하여 수집하되 구름이 표시되지 않은 육지 및 바다가 표시된 지도 영상이고,
상기 구름 레이어는 상기 원본 영상에 대해 업스케일링을 수행하여 원본 영상보다 고해상도의 영상을 생성하고, 생성된 고해상도의 영상을 복수개의 타일로 분할하여 저장 장치에 저장하며,
상기 타일링 방법을 이용하여 지도 레이어 상에, 상기 지도 레이어와 동일한 레벨 및 좌표 정보를 갖는 구름 레이어를 사용자의 요청에 따라 복수개의 타일을 이용하여 영상을 실시간으로 생성하는,
기상 영상 생성방법.
- 좌표 및 레벨 정보에 맞는 기상 정보를 기상 영상 시스템에 요청하는 단계;
상기 기상 영상 시스템으로부터 기상 정보에 대응하는 기상 데이터를 수신하는 단계;
상기 기상 데이터를 이용하여 상기 기상 정보를 디스플레이 하는 단계를 포함하되,
상기 기상 데이터는,
상기 좌표 및 레벨 정보에 기반하여 타일링(tiling) 방법에 의해 생성된 지도 레이어 및 구름 레이어에 관한 데이터를 포함하도록 구성되며,
상기 기상 영상 시스템은,
구름 영상을 이용하여 상기 구름 레이어를 생성하고,
원본 영상, 구름 영상, 지도 레이어 및 구름 레이어에 관한 데이터를 포함하여, 각종 데이터를 저장하고,
상기 원본 영상에 대해 업스케일링을 수행하며,
상기 지도 레이어는 GIS를 이용하여 수집하되 구름이 표시되지 않은 육지 및 바다가 표시된 지도 영상이고,
상기 구름 레이어는 상기 원본 영상에 대해 업스케일링을 수행하여 원본 영상보다 고해상도의 영상을 생성하고, 생성된 고해상도의 영상을 복수개의 타일로 분할하여 저장 장치에 저장하며,
상기 타일링 방법을 이용하여 지도 레이어 상에, 상기 지도 레이어와 동일한 레벨 및 좌표 정보를 갖는 구름 레이어를 사용자의 요청에 따라 복수개의 타일을 이용하여 영상을 실시간으로 생성하는,
기상 영상 표시방법.
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|---|---|---|---|
| KR1020210025638A KR102285801B1 (ko) | 2021-02-25 | 2021-02-25 | 천리안위성 2a호 위성영상을 활용한 기상영상 생성방법, 표시방법 및 시스템 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210025638A KR102285801B1 (ko) | 2021-02-25 | 2021-02-25 | 천리안위성 2a호 위성영상을 활용한 기상영상 생성방법, 표시방법 및 시스템 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020210025638A KR102285801B1 (ko) | 2021-02-25 | 2021-02-25 | 천리안위성 2a호 위성영상을 활용한 기상영상 생성방법, 표시방법 및 시스템 |
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| KR (1) | KR102285801B1 (ko) |
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- 2021-02-25 KR KR1020210025638A patent/KR102285801B1/ko active IP Right Grant
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