KR102357210B1 - System and method for measuring waves for preventing beach accidents and computer program for the same - Google Patents

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Abstract

파도 측정 시스템은, 대상 해수욕장의 이미지 데이터를 수신하도록 구성된 수신부; 미리 설정된 파도 이미지에 대한 학습 결과를 이용하여, 상기 이미지 데이터로부터 파도에 상응하는 복수 개의 객체를 검출하도록 구성된 머신러닝(machine learning)부; 및 상기 머신러닝부에 의해 검출된 상기 복수 개의 객체 사이의 거리를 실제 거리로 환산한 추정값에 기초하여 파도에 의한 위험도를 산출하도록 구성된 위험도 결정부를 포함한다. 상기 파도 측정 시스템에 의하면, 해수욕장에 설치된 CCTV에 의하여 촬영된 영상 등 해변의 이미지 데이터로부터 파도 객체를 추출하고, 추출된 파도 이미지를 가우시안(Gaussian) 혼합 모델 및 직교 방정식에 기반하여 분석함으로써 파도의 높이를 실시간으로 분석하여, 이를 토대로 해변의 안전사고 위험도를 평가할 수 있는 이점이 있다. The wave measurement system includes: a receiver configured to receive image data of a target beach; A machine learning unit configured to detect a plurality of objects corresponding to waves from the image data by using a learning result for a preset wave image; and a risk determination unit configured to calculate a degree of risk due to waves based on an estimated value obtained by converting the distance between the plurality of objects detected by the machine learning unit into an actual distance. According to the wave measurement system, the wave object is extracted from the image data of the beach, such as the image taken by the CCTV installed at the beach, and the extracted wave image is analyzed based on the Gaussian mixture model and the orthogonal equation. It has the advantage of being able to evaluate the risk of safety accidents at the beach based on this analysis in real time.

Description

지능형 해변 안전사고 방지를 위한 파도 측정 시스템 및 방법과, 이를 위한 컴퓨터 프로그램{SYSTEM AND METHOD FOR MEASURING WAVES FOR PREVENTING BEACH ACCIDENTS AND COMPUTER PROGRAM FOR THE SAME}A wave measurement system and method for intelligent beach safety accident prevention, and a computer program for the same

실시예들은 파도 측정 시스템 및 방법과, 이를 위한 컴퓨터 프로그램에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 실시예들은 해변에서 주로 발생하는 안전 사고에 있어 파도에 의한 영향이 큰 점에 착안하여 이미지 분석 기술을 통해 파도의 높이 등을 실시간으로 분석함으로써 안전사고를 예방하는 기술에 대한 것이다. Embodiments relate to a wave measurement system and method, and a computer program therefor. More specifically, the embodiments relate to a technology for preventing safety accidents by analyzing the height of waves in real time through image analysis technology, paying attention to the fact that waves have a large effect on safety accidents that occur mainly on the beach. .

해마다 많은 관광객들이 해수욕장을 방문하고 있으며, 해수욕장을 방문하는 관광객들의 수는 해가 갈수록 점차 증가하고 있다. 그런데, 이와 더불어 해수욕장과 관련된 안전사고 또한 빈번하게 발생되고 있다. Many tourists visit the beach every year, and the number of tourists visiting the beach is increasing year by year. However, safety accidents related to beaches also occur frequently.

해변의 안전사고를 예방하기 위해 다양한 환경 정보에 대한 관찰 능력이 중요하다. 국가적으로 해변 안전사고를 예방하기 위하여 날씨 예보 서비스를 제공하고 있으며, 해변 이용객들은 날씨 예보 서비스를 통해 조석, 조류, 바람, 파고 등의 환경 정보를 제공받아 해안에서의 위험 사고에 대해 예방이 가능하다. 그러나 이러한 정적인 환경 정보를 활용한 예방 대책은 실시간으로 발생하는 사고를 예방하기에는 한계가 있다. 실제 해변에서는 실시간으로 끊임없이 변화하는 해변의 지형 지물에 의해 안전 사고가 시시각각 발생한다. The ability to observe various environmental information is important to prevent safety accidents on the beach. Nationally, a weather forecast service is provided to prevent beach safety accidents, and beach users are provided with environmental information such as tides, currents, winds, and wave heights through the weather forecast service to prevent dangerous accidents on the coast. . However, preventive measures using such static environmental information have limitations in preventing accidents that occur in real time. In actual beaches, safety accidents occur every moment due to the constantly changing topography of the beach in real time.

해변에서의 이상 현상을 파악하는 것에 관련된 종래의 기술은, 바다 위에 별도의 센서를 설치하여 그로부터 측정된 데이터를 이용하는 형태를 갖는다. 예컨대, 등록특허공보 제10-1658197호는 연안의 해상에 다수개의 부유체를 설치한 후, 육상의 측정점 또는 기준점에서 육상레이저 측정기로 해변에 대한 위치 데이터와 해상의 각 부유체에 대한 위치 데이터를 동시에 실시간으로 측량하고, 이를 토대로 연안의 이상현상을 파악하는 기술을 개시한다. The prior art related to recognizing anomalies on the beach has a form of using data measured therefrom by installing a separate sensor on the sea. For example, Korean Patent Publication No. 10-1658197 discloses that after installing a plurality of floating bodies in the sea of the coast, the location data on the beach and the location data of each floating body on the sea are measured with a land laser measuring point or reference point on the land. At the same time, we start the technology for real-time surveying and understanding coastal anomalies based on this.

그러나, 등록특허공보 제10-1658197호에 개시된 것과 같은 종래 기술은 해상에 부유체 형태로 설치된 별도의 센서를 필요로 하므로 넓은 지역에 적용되기에는 적절하지 않으며, 또한 부유물에 의한 측정값은 실제 해변에 나타나는 파도를 정확하게 반영하지 못하는 한계가 있다. 이처럼 종래에는 실시간으로 변화하며 해변의 안전 사고에 영향을 큰 미치는 파도의 크기, 속도, 발생 빈도 등 특성을 정량화하여 안전 사고를 예방할 수 있는 기술은 존재하지 않았다. However, the prior art such as disclosed in Korean Patent Publication No. 10-1658197 requires a separate sensor installed in the form of a floating body on the sea, so it is not suitable to be applied to a large area, and also the measurement value by the floating object is the actual beach. There is a limitation in not accurately reflecting the waves appearing in the As such, conventionally, there has been no technology capable of preventing safety accidents by quantifying characteristics such as the size, speed, and frequency of occurrence of waves that change in real time and have a great influence on safety accidents on the beach.

등록특허공보 제10-1658197호Registered Patent Publication No. 10-1658197

본 발명의 일 측면에 따르면, 해수욕장에 설치된 CCTV에 의하여 촬영된 영상 등 해변의 이미지 데이터로부터 파도 객체를 추출하고, 추출된 파도 이미지를 가우시안(Gaussian) 혼합 모델 및 직교 방정식에 기반하여 분석함으로써 파도의 높이를 실시간으로 분석할 수 있는 파도 측정 시스템 및 방법과, 이를 위한 컴퓨터 프로그램을 제공할 수 있다. According to one aspect of the present invention, by extracting a wave object from image data of the beach, such as an image taken by a CCTV installed at a beach, and analyzing the extracted wave image based on a Gaussian mixture model and an orthogonal equation, It is possible to provide a wave measuring system and method capable of analyzing height in real time, and a computer program for this.

본 발명의 일 측면에 따른 파도 측정 시스템은, 대상 해수욕장의 이미지 데이터를 수신하도록 구성된 수신부; 미리 설정된 파도 이미지에 대한 학습 결과를 이용하여, 상기 이미지 데이터로부터 파도에 상응하는 복수 개의 객체를 검출하도록 구성된 머신러닝(machine learning)부; 및 상기 머신러닝부에 의해 검출된 상기 복수 개의 객체 사이의 거리를 실제 거리로 환산한 추정값에 기초하여 파도에 의한 위험도를 산출하도록 구성된 위험도 결정부를 포함한다.Wave measurement system according to an aspect of the present invention, the receiving unit configured to receive the image data of the target beach; A machine learning unit configured to detect a plurality of objects corresponding to waves from the image data by using a learning result for a preset wave image; and a risk determination unit configured to calculate a degree of risk due to waves based on an estimated value obtained by converting the distance between the plurality of objects detected by the machine learning unit into an actual distance.

일 실시예에 따른 파도 측정 시스템은, 상기 이미지 데이터로부터 육지 및 물에 각각 상응하는 가우시안(Gaussian) 분포를 포함하는 가우시안 혼합 모델을 이용하여 해안 경계선을 검출하도록 구성된 경계선 검출부를 더 포함한다. 이때, 상기 위험도 결정부는, 검출된 상기 해안 경계선을 이용하여, 상기 이미지 데이터상의 상기 복수 개의 객체 사이의 거리를 상기 이미지 데이터의 촬영 지점에 대한 상대적인 위치에 기초하여 보정하도록 더 구성된다.The wave measurement system according to an embodiment further includes a boundary line detector configured to detect a shore boundary line using a Gaussian mixture model including a Gaussian distribution corresponding to land and water, respectively, from the image data. In this case, the risk determining unit is further configured to correct a distance between the plurality of objects on the image data based on a relative position of the image data with respect to a photographing point by using the detected coastal boundary line.

일 실시예에 따른 파도 측정 시스템은, 상기 복수 개의 객체 사이의 구간에 포함된 데이터 점들에 대해 미리 설정된 역 거리 가중치의 합계를 산출함으로써 상기 추정값에 적용될 가중치 합계를 산출하도록 구성된 가중합계 산출부를 더 포함한다.The wave measurement system according to an embodiment further comprises a weighted sum calculator configured to calculate the sum of weights to be applied to the estimated value by calculating the sum of preset inverse distance weights for data points included in the section between the plurality of objects. do.

일 실시예에서, 상기 위험도 결정부는, 상기 위험도의 시간에 따른 변화를 이용하여 안전사고 발생 위험을 산출하도록 더 구성된다. In an embodiment, the risk determination unit is further configured to calculate the risk of occurrence of a safety accident by using a change in the degree of risk over time.

본 발명의 일 측면에 따른 파도 측정 방법은, 파도 측정 시스템이 대상 해수욕장의 이미지 데이터를 수신하는 단계; 상기 파도 측정 시스템이, 미리 설정된 파도 이미지에 대한 학습 결과를 이용하여, 상기 이미지 데이터로부터 파도에 상응하는 복수 개의 객체를 검출하는 단계; 및 상기 파도 측정 시스템이, 상기 검출하는 단계에 의해 검출된 상기 복수 개의 객체 사이의 거리를 실제 거리로 환산한 추정값에 기초하여 파도에 의한 위험도를 산출하는 단계를 포함한다.Wave measurement method according to an aspect of the present invention, the wave measurement system comprising the steps of receiving image data of the target beach; detecting, by the wave measurement system, a plurality of objects corresponding to waves from the image data by using a learning result for a preset wave image; and calculating, by the wave measurement system, a degree of risk due to waves based on an estimated value obtained by converting the distance between the plurality of objects detected by the detecting step into an actual distance.

일 실시예에 따른 파도 측정 방법은, 상기 파도 측정 시스템이, 상기 이미지 데이터로부터 육지 및 물에 각각 상응하는 가우시안 분포를 포함하는 가우시안 혼합 모델을 이용하여 해안 경계선을 검출하는 단계를 더 포함한다. 이때, 상기 위험도를 산출하는 단계는, 상기 파도 측정 시스템이, 검출된 상기 해안 경계선을 이용하여, 상기 이미지 데이터상의 상기 복수 개의 객체 사이의 거리를 상기 이미지 데이터의 촬영 지점에 대한 상대적인 위치에 기초하여 보정하는 단계를 포함한다.The method of measuring waves according to an embodiment further includes, by the wave measuring system, detecting a shoreline using a Gaussian mixture model including a Gaussian distribution corresponding to land and water, respectively, from the image data. At this time, the step of calculating the degree of risk, the wave measuring system, using the detected coastal boundary line, based on the distance between the plurality of objects on the image data based on the relative position of the image data to the shooting point calibrating.

일 실시예에서, 상기 위험도를 산출하는 단계는, 상기 파도 측정 시스템이, 상기 이미지 데이터상의 상기 복수 개의 객체 사이의 거리를 직교 방정식을 이용하여 구면 상의 거리로 환산한 하나 이상의 추정값을 산출하는 단계; 및 상기 파도 측정 시스템이, 상기 복수 개의 객체 사이의 구간에 포함된 데이터 점들에 대해 미리 설정된 역 거리 가중치의 합계를 산출함으로써 상기 추정값에 적용될 가중치 합계를 산출하는 단계를 포함한다.In one embodiment, the step of calculating the risk, the wave measuring system, calculating one or more estimated values obtained by converting the distance between the plurality of objects on the image data into a distance on a sphere using an orthogonal equation; and calculating, by the wave measuring system, a sum of weights to be applied to the estimated value by calculating a sum of preset inverse distance weights for data points included in a section between the plurality of objects.

일 실시예에 따른 파도 측정 방법은, 상기 파도 측정 시스템이, 상기 위험도의 시간에 따른 변화를 이용하여 안전사고 발생 위험을 산출하는 단계를 더 포함한다. Wave measurement method according to an embodiment, the wave measurement system, further comprising the step of calculating the risk of a safety accident by using the change over time of the degree of risk.

일 실시예에 따른 컴퓨터 프로그램은 하드웨어와 결합되어 전술한 실시예들에 따른 파도 측정 방법을 실행하기 위한 것으로서 컴퓨터로 판독 가능한 매체에 저장된 것일 수 있다. The computer program according to an embodiment may be stored in a computer-readable medium as being combined with hardware to execute the wave measurement method according to the above-described embodiments.

본 발명의 일 측면에 따른 파도 측정 시스템 및 방법에 의하면, 해수욕장에 설치된 CCTV에 의하여 촬영된 영상 등 해변의 이미지 데이터로부터 파도 객체를 추출하고, 추출된 파도 이미지를 가우시안(Gaussian) 혼합 모델 및 직교 방정식에 기반하여 분석함으로써, 해변의 안전 사고에 대한 영향이 큰 파도의 높이를 실시간으로 추정할 수 있는 이점이 있다. According to the wave measuring system and method according to an aspect of the present invention, a wave object is extracted from image data of the beach, such as an image taken by a CCTV installed at a beach, and the extracted wave image is used as a Gaussian mixture model and an orthogonal equation By analyzing based on the

본 발명의 일 측면에 따른 파도 측정 시스템 및 방법에 의하면, 딥러닝(deep learning) 프레임워크 기반의 객체 탐지를 통하여 파도 이미지를 학습하고 학습 결과를 기반으로 실제 해변의 CCTV 영상을 분석함으로써, 탐지된 객체인 파도의 높이, 속도, 발생 빈도 등을 객관적으로 추정하고 이를 통해 안전사고의 위험도를 평가할 수 있다. According to the wave measurement system and method according to an aspect of the present invention, by learning a wave image through object detection based on a deep learning framework and analyzing a CCTV image of an actual beach based on the learning result, the detected It is possible to objectively estimate the height, speed, and frequency of occurrence of waves, which are objects, and to evaluate the risk of safety accidents through this.

도 1은 일 실시예에 따른 파도 측정 시스템의 개략적인 블록도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 파도 측정 방법의 각 단계를 나타내는 순서도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 파도 측정 방법에 의한 파도 검출 과정을 나타내는 개념도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 파도 측정 방법에 의해 이미지 데이터로부터 검출된 파도 객체를 나타내는 예시적인 이미지이다.
도 5는 일 실시예에 따른 파도 측정 방법에 의해 직교 방정식으로부터 파도 사이의 거리를 추정하는 과정을 설명하기 위한 그래프이다.
1 is a schematic block diagram of a wave measurement system according to an embodiment;
2 is a flowchart illustrating each step of a wave measurement method according to an embodiment.
3 is a conceptual diagram illustrating a wave detection process by a wave measuring method according to an embodiment.
4 is an exemplary image illustrating a wave object detected from image data by a wave measuring method according to an embodiment.
5 is a graph for explaining a process of estimating a distance between waves from an orthogonal equation by a wave measuring method according to an embodiment.

이하에서, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 대하여 상세히 살펴본다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

도 1은 일 실시예에 따른 파도 측정 시스템의 개략적인 블록도이다. 1 is a schematic block diagram of a wave measurement system according to an embodiment;

도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 파도 측정 시스템(3)은 대상 해수욕장에 설치된 하나 이상의 촬영 장치(1)로부터 이미지 데이터를 수신하도록 구성된다. 예를 들어, 촬영 장치(1)는 CCTV일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 파도 측정 시스템(3)은 외부 서버(2)로부터 이미지 데이터 및/또는 파도 객체의 탐지를 위한 학습 데이터 등을 수신할 수도 있다. Referring to FIG. 1 , the wave measuring system 3 according to the present embodiment is configured to receive image data from one or more photographing devices 1 installed in a target beach. For example, the photographing device 1 may be a CCTV, but is not limited thereto. In addition, the wave measurement system 3 may receive image data and/or learning data for the detection of wave objects from the external server 2 .

파도 측정 시스템(3)과 촬영 장치(1) 및/또는 외부 서버(2) 사이의 통신 방법은 유선 및/또는 무선 네트워크를 통하여 객체와 객체가 네트워킹 할 수 있는 모든 통신 방법을 포함할 수 있으며, 유선 통신, 무선 통신, 3G, 4G, 혹은 그 이외의 방법으로 제한되지 않는다. The communication method between the wave measuring system 3 and the imaging device 1 and/or the external server 2 may include any communication method that the object and the object can network through a wired and/or wireless network, It is not limited to wired communication, wireless communication, 3G, 4G, or otherwise.

예를 들어, 파도 측정 시스템(3)과 촬영 장치(1) 및/또는 외부 서버(2) 사이의 유선 및/또는 무선 네트워크는 LAN(Local Area Network), MAN(Metropolitan Area Network), GSM(Global System for Mobile Network), EDGE(Enhanced Data GSM Environment), HSDPA(High Speed Downlink Packet Access), W-CDMA(Wideband Code Division Multiple Access), CDMA(Code Division Multiple Access), TDMA(Time Division Multiple Access), 블루투스(Bluetooth), 지그비(Zigbee), 와이-파이(Wi-Fi), VoIP(Voice over Internet Protocol), LTE Advanced, IEEE802.16m, WirelessMAN-Advanced, HSPA+, 3GPP Long Term Evolution (LTE), Mobile WiMAX (IEEE 802.16e), UMB (formerly EV-DO Rev. C), Flash-OFDM, iBurst and MBWA (IEEE 802.20) systems, HIPERMAN, Beam-Division Multiple Access (BDMA), Wi-MAX(World Interoperability for Microwave Access) 및 초음파 활용 통신으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 통신 방법에 의한 통신 네트워크를 지칭할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. For example, a wired and/or wireless network between the wave measurement system 3 and the imaging device 1 and/or the external server 2 is a LAN (Local Area Network), MAN (Metropolitan Area Network), GSM (Global System for Mobile Network), Enhanced Data GSM Environment (EDGE), High Speed Downlink Packet Access (HSDPA), Wideband Code Division Multiple Access (W-CDMA), Code Division Multiple Access (CDMA), Time Division Multiple Access (TDMA), Bluetooth, Zigbee, Wi-Fi, Voice over Internet Protocol (VoIP), LTE Advanced, IEEE802.16m, WirelessMAN-Advanced, HSPA+, 3GPP Long Term Evolution (LTE), Mobile WiMAX (IEEE 802.16e), UMB (formerly EV-DO Rev. C), Flash-OFDM, iBurst and MBWA (IEEE 802.20) systems, HIPERMAN, Beam-Division Multiple Access (BDMA), World Interoperability for Microwave Access (Wi-MAX) ) and may refer to a communication network using one or more communication methods selected from the group consisting of ultrasonic communication, but is not limited thereto.

본 명세서에서 이미지 데이터란, 대상 해수욕장에 설치된 촬영 장치(1)에 의하여 촬영된 해변의 이미지가 포함된 임의의 형식의 데이터를 지칭하는 것으로서, 이미지 데이터는 하나의 이미지를 지칭하는 것일 수도 있으며, 또는 시간 간격을 가지고 촬영된 복수의 연속된 이미지, 즉, 동영상을 지칭하는 것일 수도 있다. As used herein, image data refers to data in any format including an image of a beach photographed by the photographing device 1 installed at the target beach, and image data may refer to one image, or It may refer to a plurality of consecutive images taken with a time interval, that is, a moving picture.

또한, 본 명세서에서 대상 해수욕장은 반드시 특정한 하나의 지점을 지칭하는 것이 아닐 수도 있다. 예컨대, 특정 지역범위 내의 다수의 해수욕장 전체를 대상으로 파도의 영향에 의한 위험도를 분석하는 것도 본 발명의 실시예들에서 지칭하는 대상 해수욕장에 대한 평가에 포함된다.Also, in the present specification, the target beach may not necessarily refer to a specific point. For example, the analysis of the degree of risk due to the influence of waves for the entire plurality of beaches within a specific regional range is also included in the evaluation of the target beach referred to in the embodiments of the present invention.

일 실시예에서, 파도 측정 시스템(3)은 수신부(31), 머신러닝(machine learning)부(32), 및 위험도 결정부(35)를 포함한다. 일 실시예에서, 파도 측정 시스템(3)은 경계선 검출부(33)를 더 포함한다. 또한 일 실시예에서, 파도 측정 시스템(3)은 가중합계 산출부(34)를 더 포함한다. In one embodiment, the wave measurement system 3 includes a receiver 31 , a machine learning unit 32 , and a risk determination unit 35 . In an embodiment, the wave measurement system 3 further comprises a boundary line detection unit 33 . Also in one embodiment, the wave measuring system 3 further comprises a weighted sum calculator 34 .

실시예들에 따른 파도 측정 시스템(3)과 이에 포함된 각 부(unit)는, 전적으로 하드웨어이거나, 또는 부분적으로 하드웨어이고 부분적으로 소프트웨어인 측면을 가질 수 있다. 예컨대, 파도 측정 시스템(3)과 이에 포함된 각 모듈 또는 부는 특정 형식 및 내용의 데이터를 처리하거나 또는/또한 전자통신 방식으로 주고받기 위한 하드웨어 및 이에 관련된 소프트웨어를 통칭할 수 있다. 본 명세서에서 "부", "모듈(module)", "장치", "단말기", "서버" 또는 "시스템" 등의 용어는 하드웨어 및 해당 하드웨어에 의해 구동되는 소프트웨어의 조합을 지칭하는 것으로 의도된다. 예를 들어, 하드웨어는 CPU 또는 다른 프로세서(processor)를 포함하는 데이터 처리 기기일 수 있다. 또한, 하드웨어에 의해 구동되는 소프트웨어는 실행중인 프로세스, 객체(object), 실행파일(executable), 실행 스레드(thread of execution), 프로그램(program) 등을 지칭할 수 있다.The wave measurement system 3 according to the embodiments and each unit included therein may be entirely hardware, or may have aspects that are partly hardware and partly software. For example, the wave measurement system 3 and each module or unit included therein may collectively refer to hardware and related software for processing data of a specific format and content and/or sending and receiving data in an electronic communication manner. As used herein, terms such as “unit”, “module”, “device”, “terminal”, “server” or “system” are intended to refer to a combination of hardware and software run by the hardware. . For example, the hardware may be a data processing device including a CPU or other processor. In addition, software driven by hardware may refer to a running process, an object, an executable file, a thread of execution, a program, and the like.

또한, 파도 측정 시스템(3)을 구성하는 각각의 요소는 반드시 서로 물리적으로 구분되는 별개의 장치를 지칭하는 것으로 의도되지 않는다. 즉, 도 1의 수신부(31), 머신러닝부(32), 경계선 검출부(33), 가중합계 산출부(34) 및 위험도 결정부(35) 등은 파도 측정 시스템(3)을 구성하는 하드웨어를 해당 하드웨어에 의해 수행되는 동작에 따라 기능적으로 구분한 것일 뿐, 반드시 각각의 부가 서로 독립적으로 구비되어야 하는 것이 아니다. 물론, 실시예에 따라서는 수신부(31), 머신러닝부(32), 경계선 검출부(33), 가중합계 산출부(34) 및 위험도 결정부(35) 중 하나 이상이 서로 물리적으로 구분되는 별개의 장치로 구현되는 것도 가능하다. Further, each element constituting the wave measurement system 3 is not necessarily intended to refer to separate devices physically distinct from each other. That is, the receiving unit 31, the machine learning unit 32, the boundary line detection unit 33, the weighted sum calculation unit 34 and the risk determination unit 35 of FIG. 1 include the hardware constituting the wave measurement system 3 It is only functionally classified according to the operation performed by the corresponding hardware, and each part does not necessarily have to be provided independently of each other. Of course, according to the embodiment, at least one of the receiving unit 31, the machine learning unit 32, the boundary line detecting unit 33, the weighted sum calculating unit 34, and the risk determining unit 35 is physically separated from each other. It is also possible to be implemented as a device.

수신부(31)는, 하나 이상의 촬영 장치(1)로부터 대상 해수욕장의 이미지 데이터를 수신하도록 구성된다. 또는, 수신부(31)에 수신되는 이미지 데이터는 촬영 장치(1)에 의하여 촬영된 후 외부 서버(2)를 경유하여 수신부(31)에 수신되는 것일 수도 있다. 또한, 수신부(31)는 머신러닝부(32)에 의한 학습을 위한 학습 데이터를 외부 서버(2)로부터 더 수신할 수도 있다. The receiving unit 31 is configured to receive image data of the target beach from the one or more photographing devices 1 . Alternatively, the image data received by the receiving unit 31 may be captured by the photographing device 1 and then received by the receiving unit 31 via the external server 2 . In addition, the receiving unit 31 may further receive learning data for learning by the machine learning unit 32 from the external server (2).

머신러닝부(32)는, 학습 데이터에 포함된 파도 이미지를 이용하여 파도 객체의 탐지를 위한 학습을 수행하며, 학습 결과를 기반으로 수신부(31)에 수신된 대상 해수욕장의 이미지 데이터로부터 파도에 해당하는 복수 개의 객체를 검출하도록 구성된다. The machine learning unit 32 performs learning for detection of a wave object using the wave image included in the learning data, and corresponds to a wave from the image data of the target beach received by the receiving unit 31 based on the learning result is configured to detect a plurality of objects.

위험도 결정부(35)는, 머신러닝부(32)에 의해 검출된 복수 개의 파도 객체 사이의 거리를 실제 거리로 환산한 추정값을 산출하고, 이를 토대로 파도에 의한 위험도를 산출하도록 구성된다. 예를 들어, 파도 객체 사이의 거리를 실제 거리로 환산한 추정값은 평면상의 거리를 구면 좌표계 상의 거리로 환산하기 위한 직교 방정식을 이용하여 수행될 수 있다.The risk determination unit 35 is configured to calculate an estimated value obtained by converting the distance between a plurality of wave objects detected by the machine learning unit 32 into an actual distance, and to calculate the risk due to the wave based on this. For example, the estimated value obtained by converting the distance between wave objects into an actual distance may be performed using an orthogonal equation for converting a distance on a plane to a distance on a spherical coordinate system.

일 실시예에서, 파도 측정 시스템(3)은 가중합계 산출부(34)를 더 포함한다. 가중합계 산출부(34)는 복수 개의 객체 사이의 구간에 포함된 데이터 점들에 대해 미리 설정된 역 거리 가중치의 합계를 산출함으로써 추정값에 적용될 가중치 합계를 산출할 수 있다. 이때 역 거리 가중치란 촬영 지점으로부터 멀리 위치하는 파도 객체 사이의 거리에 대해 더 큰 가중치를 부여하여 해변에 분산된 파도 객체 사이의 거리를 실제에 가깝게 추정하기 위한 것이며, 거리에 따른 역 거리 가중치의 수치는 사용자에 의해 적절히 설정될 수 있다. In an embodiment, the wave measurement system 3 further comprises a weighted sum calculator 34 . The weighted sum calculating unit 34 may calculate the sum of weights to be applied to the estimated values by calculating the sum of preset inverse distance weights for data points included in a section between a plurality of objects. In this case, the inverse distance weight is to estimate the distance between wave objects distributed on the beach closer to reality by giving a greater weight to the distance between wave objects located far from the shooting point, and the numerical value of the inverse distance weight according to the distance may be appropriately set by the user.

일 실시예에서, 파도 측정 시스템(3)은 경계선 검출부(33)를 더 포함한다. 경계선 검출부(33)는 육지 및 물에 각각 상응하는 가우시안(Gaussian) 분포를 포함하는 가우시안 혼합 모델(Gaussian Mixture Model; GMM)을 이용하여 이미지 데이터로부터 해안 경계선을 검출하도록 구성된다. 검출된 해안 경계선은, 위험도 결정부(35)에 의하여 산출된 파도 객체 사이의 거리를 촬영 위치에 대해 상대적으로 보정하기 위한 용도로 이용된다. In an embodiment, the wave measurement system 3 further comprises a boundary line detection unit 33 . The boundary line detection unit 33 is configured to detect a shore boundary line from image data using a Gaussian Mixture Model (GMM) including a Gaussian distribution corresponding to land and water, respectively. The detected coastal boundary line is used for relatively correcting the distance between the wave objects calculated by the risk determination unit 35 with respect to the photographing position.

예를 들어, 위험도 결정부(35)는 경계선 검출부(33)에 의해 검출된 해안 경계선을 이용하여 이미지 데이터 상의 사분면 중 촬영 지점(즉, 촬영 장치(1)가 배치된 지점)에 상대적으로 가까운 사분면과 이로부터 상대적으로 먼 사분면을 결정하고, 촬영 지점에서 상대적으로 가까이 위치한 객체 사이의 거리에 비해 촬영 지점에서 상대적으로 멀리 위치한 객체 사이의 거리에 더 높은 가중치가 적용되도록 각 사분면의 객체 사이의 거리에 대한 가중치를 결정함으로써 객체 사이의 거리를 보정할 수 있다. For example, the risk determination unit 35 uses the coast boundary line detected by the boundary line detection unit 33 to be a quadrant relatively close to the photographing point (ie, the point where the photographing device 1 is disposed) among the quadrants on the image data. to determine the quadrants that are relatively far away from it, and to the distance between objects in each quadrant so that the distance between objects located relatively far from the imaging point is given a higher weight than the distance between objects located relatively close to the imaging point. The distance between the objects can be corrected by determining the weight for each object.

도 2는 일 실시예에 따른 파도 측정 방법의 각 단계를 나타내는 순서도이다. 실시예들에 따른 파도 측정 방법은 파도 측정 시스템을 이용하여 수행될 수 있으며, 설명의 편의를 위하여, 도 1 및 도 2를 참조하여 본 실시예에 따른 파도 측정 방법에 대하여 설명한다. 2 is a flowchart illustrating each step of a wave measuring method according to an embodiment. The wave measuring method according to the embodiments may be performed using a wave measuring system, and for convenience of description, the wave measuring method according to this embodiment will be described with reference to FIGS. 1 and 2 .

파도 측정 시스템(3)의 머신러닝부(32)는, 외부 서버(2) 등으로부터 수신되거나 또는 파도 측정 시스템(3)에 입력된 학습 데이터를 기반으로 파도 객체의 검출을 위한 학습을 수행할 수 있다(S1). 머신러닝부(32)의 학습은 YOLO(You Only Look Once) 등과 같은 실시간 객체 검출을 위한 딥러닝 프레임워크(deep learning framework)를 이용하여 수행될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 공지된 또는 향후 개발될 임의의 머신러닝 알고리즘이 객체 검출에 이용될 수 있다. The machine learning unit 32 of the wave measuring system 3 may perform learning for the detection of wave objects based on the learning data received from the external server 2 or the like or input to the wave measuring system 3 . There is (S1). Learning of the machine learning unit 32 may be performed using a deep learning framework for real-time object detection, such as YOLO (You Only Look Once), etc., but is not limited thereto. Any machine learning algorithm to be developed may be used for object detection.

파도 측정 시스템(3)의 수신부(31)에 대상 해수욕장의 이미지 데이터가 수신되면, 머신러닝부(32)는 학습 결과를 기반으로 이미지 데이터로부터 파도에 해당하는 복수 개의 객체를 검출할 수 있다(S4). 이미지 데이터로부터 파도에 해당하는 객체들이 검출되면, 위험도 결정부(35)에서는 직교 방정식에 의해 파도 객체 사이의 거리를 구면상의 거리로 변환한 추정값을 산출하고, 이를 통해 파도 객체에 의한 위험도를 평가할 수 있다(S5). 또한, 위험도 결정부(35)는, 파도 객체를 평가하여 얻은 위험도의 시간에 따른 변화를 이용하여 안전사고 발생 위험을 산출할 수 있다(S6). When the image data of the target beach is received by the receiving unit 31 of the wave measuring system 3, the machine learning unit 32 may detect a plurality of objects corresponding to waves from the image data based on the learning result (S4) ). When objects corresponding to waves are detected from the image data, the risk determination unit 35 calculates an estimated value obtained by converting the distance between wave objects into a spherical distance by an orthogonal equation, and through this, the risk due to the wave object can be evaluated. There is (S5). In addition, the risk determination unit 35 can calculate the safety accident risk by using the time-dependent change in the degree of risk obtained by evaluating the wave object (S6).

도 3은 일 실시예에 따른 파도 측정 방법에 의한 파도 검출 과정을 나타내는 개념도이다. 3 is a conceptual diagram illustrating a wave detection process by a wave measuring method according to an embodiment.

도 3을 참조하면, 파도 측정 시스템은 YOLO 등의 머신러닝 프레임워크에 기반한 객체 검출 시스템을 통합하여 포함하고 있으며, 학습 이미지를 이용하여 객체 검출 시스템의 학습을 수행함으로써 이미지 데이터로부터 파도 객체를 검출하기 위한 특징(feature) 데이터와 이에 관련된 파라미터 등을 결정할 수 있다. Referring to Figure 3, the wave measurement system includes an integrated object detection system based on machine learning frameworks such as YOLO, and detects wave objects from image data by performing learning of the object detection system using the learning image. It is possible to determine feature data and parameters related thereto.

학습을 통하여 파도에 대한 탐지가 적절하게 수행될 수 있다면, 파도 측정 시스템은 객체 검출 시스템을 이용하여 대상 해수욕장의 실제 이미지 데이터로부터 파도 객체를 탐지한다. 또한, 파도 측정 시스템은 탐지된 파도 객체로부터 파도에 의한 위험도를 평가하기 위한 특징 데이터를 추출하고, 이를 통해 파도에 의한 위험도를 결정할 수 있다. 특징 데이터로부터 파도의 위험도를 결정하는 과정에는 가우시안 혼합 모델(Gaussian Mixture Model; GMM)에 의한 해안 경계선 검출이 이용될 수 있다. 또한, 파도의 위험도를 결정하는 과정에는 파도 객체로부터 커널 밀도 추정(Kernel Density Estimation; KDE) 등의 알고리즘을 통하여 파도의 특성(예컨대, 높이, 속도, 발생 빈도 등)을 추정하는 과정이 이용될 수도 있다. If wave detection can be properly performed through learning, the wave measurement system detects a wave object from actual image data of the target beach using the object detection system. In addition, the wave measurement system extracts feature data for evaluating the risk due to the wave from the detected wave object, and may determine the risk due to the wave through this. Coastal boundary line detection by a Gaussian Mixture Model (GMM) may be used in the process of determining the risk of waves from the feature data. In addition, in the process of determining the risk of a wave, a process of estimating wave characteristics (eg, height, speed, frequency of occurrence, etc.) through an algorithm such as Kernel Density Estimation (KDE) from a wave object may be used. have.

도 4는 일 실시예에 따른 파도 측정 방법에 의해 이미지 데이터로부터 검출된 파도 객체를 나타내는 예시적인 이미지이다.4 is an exemplary image illustrating a wave object detected from image data by a wave measuring method according to an embodiment.

도 4를 참조하여 보다 구체적으로 설명하면, 본 발명의 실시예들에서는 촬영 장치(예컨대, CCTV)의 정확한 위치를 알지 못하는 상태에서 파도 높이의 산출이 가능하도록 상대적인 추정 방법을 이용한다. 일 실시예에서는, 먼저 도 4에 도시된 것과 같이 이미지 데이터로부터 해안 경계선(410)을 검출할 수 있다. 이때, 해안선을 따라 가우시안 필터를 적용함으로써 이미지 데이터로부터 노이즈를 제거할 수도 있다. 4, in the embodiments of the present invention, a relative estimation method is used so that the wave height can be calculated in a state where the exact location of the photographing device (eg, CCTV) is not known. In one embodiment, first, as shown in FIG. 4 , the coast boundary line 410 may be detected from the image data. In this case, noise may be removed from the image data by applying a Gaussian filter along the coastline.

구체적으로, 이미지 데이터를 해안 경계선(410)을 기준으로 분리된 픽셀들로 구성하기 위하여, 미리 설정된 구역별 임계값을 이용하여 육지 배경 부분과 물 배경 부분에 해당하는 픽셀들을 검색할 수 있다. 또한, 검색된 픽셀들에 K-평균(K-means) 알고리즘을 적용함으로써, 물 지역에 해당하는 가우시안 분포 및 육지 지역에 해당하는 가우시안 분포를 각각 포함하는 가우시안 혼합 모델(GMM)을 생성할 수 있다. Specifically, in order to compose the image data into pixels separated based on the coast boundary line 410 , pixels corresponding to the land background part and the water background part may be searched using a preset threshold value for each zone. Also, by applying a K-means algorithm to the found pixels, a Gaussian mixture model (GMM) including a Gaussian distribution corresponding to a water area and a Gaussian distribution corresponding to a land area may be generated, respectively.

가우시안 혼합 모델(GMM)은 육지 및 물의 두 영역으로 인한 이봉분포(bimodal distribution)를 갖는다. 일 실시예에서는, 가우시안 분포의 혼합에 대한 계산을 위하여 아래의 수학식 1과 같은 간단한 기대-최대화(Expectation-Maximization; EM) 알고리즘을 사용할 수도 있다. The Gaussian Mixture Model (GMM) has a bimodal distribution due to two regions: land and water. In an embodiment, a simple Expectation-Maximization (EM) algorithm such as Equation 1 below may be used to calculate the mixture of Gaussian distributions.

[수학식 1][Equation 1]

Figure 112019135434587-pat00001
Figure 112019135434587-pat00001

수학식 1에서 μ1및 μ2는 각각 육지와 물에 해당하는 두 분포에 대한 평균값을 의미하며, p(i)는 혼합물의 계수로 총 해면 픽셀 수와 블록의 총 크기 사이의 비율을 픽셀 단위로 나타낸 것이고, δ는 가우시안 혼합 모델(GMM)의 피크 대 골짜기 비율(valley-to-peak ratio)을 의미한다. 이를 기반으로 해양과 육지에 대한 경계 분포를 생성하여 해안 경계선(410)의 위치를 검출할 수 있다. In Equation 1, μ 1 and μ 2 mean the average values for the two distributions corresponding to land and water, respectively, and p(i) is the coefficient of the mixture, indicating the ratio between the total number of sea level pixels and the total size of the block in pixels. , and δ means the valley-to-peak ratio of the Gaussian mixture model (GMM). Based on this, boundary distributions for the ocean and land may be generated to detect the location of the coastal boundary line 410 .

다음으로, 본 발명의 실시예들에 따른 파도 측정 시스템은 머신러닝에 기반하여 이미지 데이터로부터 복수 개의 파도 객체를 검출하고, 직교 방정식에 의해 파도 객체 사이의 거리를 구면상의 거리로 변환한 추정값을 산출할 수 있다. Next, the wave measuring system according to embodiments of the present invention detects a plurality of wave objects from image data based on machine learning, and calculates an estimated value obtained by converting the distance between wave objects into a spherical distance by an orthogonal equation can do.

도 5는 일 실시예에 따른 파도 측정 방법에 의해 직교 방정식으로부터 파도 사이의 거리를 추정하는 과정을 설명하기 위한 그래프이다. 5 is a graph for explaining a process of estimating a distance between waves from an orthogonal equation by a wave measuring method according to an embodiment.

도 4 및 도 5를 참조하면, 파도 측정 시스템은 이미지 데이터상에 소정의 좌표계(또는, 그리드(grid))를 생성하고, 이미지 데이터로부터 검출된 복수 개의 파도 객체(401 내지 406) 사이의 거리를 아래의 수학식 2와 같은 직교 방정식을 통하여 구면상의 거리로 환산하여 추정할 수 있다. 4 and 5, the wave measurement system generates a predetermined coordinate system (or grid) on the image data, and the distance between the plurality of wave objects 401 to 406 detected from the image data It can be estimated by converting it to a distance on a spherical surface through an orthogonal equation as in Equation 2 below.

[수학식 2][Equation 2]

Figure 112019135434587-pat00002
Figure 112019135434587-pat00002

상기 수학식 2에서 ri는 1개의 파도 객체에 대한 크기를 담는 정보이며, Xj 및 xi는 파도 객체에 상응하는 경계 상자(bounding box)의 x축 방향의 양단에 해당하는 x좌표이며, Yj 및 yi는 파도 객체에 상응하는 경계 상자의 y축 방향의 양단에 해당하는 y 좌표이다. 또한, Zj및 zi는 해당 경계 상자의 중심을 나타내는 좌표이다. 일 실시예에 따른 파도 측정 시스템은, 이미지 데이터로부터 탐지된 파도 객체(401 내지 406)에 해당하는 데이터 점(즉, 픽셀)들을 대상으로 전술한 수학식 2에 기초한 ri를 산출할 수 있다. 다음으로, 파도 측정 시스템은 특정 파도 객체에 해당하는 ri와 다른 파도 객체에 해당하는 의 ri+1, ri+2 등의 차이를 통해 파도 객체 사이의 거리의 추정값을 산출할 수 있고, 이를 위험도 평가에 이용할 수 있다. 예를 들어, 위험도는 파도 객체 사이의 거리의 추정값 자체이거나, 또는 이러한 추정값 또는 복수의 추정값들을 이용하여 산출되는 값일 수 있다. In Equation 2, r i is information containing the size of one wave object, and X j and x i are x-coordinates corresponding to both ends in the x-axis direction of a bounding box corresponding to the wave object, Y j and y i are y coordinates corresponding to both ends in the y-axis direction of the bounding box corresponding to the wave object. In addition, Z j and z i are coordinates indicating the center of the corresponding bounding box. Wave measuring system according to one embodiment, the data points corresponding to the wave objects (401 to 406) detected from the image data can be calculated r i based on equation (2) described above as the (i.e., pixels) target. Next, the wave measurement system calculates r i corresponding to a specific wave object and r i+1 corresponding to another wave object, The estimated value of the distance between wave objects can be calculated through the difference of r i+2, and this can be used for risk assessment. For example, the degree of risk may be an estimated value of the distance between wave objects itself, or a value calculated using the estimated value or a plurality of estimated values.

한편, 수학식 2의 R은 유효 반경을 의미하는 것으로서, 전술한 수학식 2에 의하여 산출된 객체의 크기가 이미지의 픽셀보다 작을 경우 이를 위험도 평가에서 배제하기 위한 용도로 사용된다. 유효 반경 R의 값은 이미지 데이터의 픽셀 크기를 토대로 결정될 수 있으나, 사용자에게 의해 적절히 설정될 수 있다.Meanwhile, R in Equation 2 denotes an effective radius, and when the size of the object calculated by Equation 2 is smaller than the pixel of the image, it is used for excluding it from risk assessment. The value of the effective radius R may be determined based on the pixel size of the image data, but may be appropriately set by the user.

일 실시예에서, 파도 측정 시스템은 파도 객체 사이의 구간에 포함된 데이터 점들에 대해 미리 설정된 역 거리 가중치의 합계를 산출함으로써 수학식 2의 추정값에 적용될 가중치 합계를 산출할 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에서 구간 가중치의 합은 다음 수학식 3과 같이 산출된다. In an embodiment, the wave measurement system may calculate the sum of weights to be applied to the estimated value of Equation 2 by calculating the sum of preset inverse distance weights for data points included in the section between wave objects. For example, in an embodiment, the sum of the section weights is calculated as in Equation 3 below.

[수학식 3][Equation 3]

Figure 112019135434587-pat00003
Figure 112019135434587-pat00003

상기 수학식 3에서 wi는 파도 객체 사이의 구간에 위치하는 데이터 포인트들에서 i 번째 데이터 포인트의 역 거리 가중치를 의미하고, N은 상기 구간에 포함된 데이터 포인트의 수를 의미한다. 또한, 상기 수학식 3에서 wS는 이러한 역 거리 가중치를 해당 구간 내의 데이터 포인트들에 대해 합산한 구간 가중치의 합계이다. 역 거리 가중치 wi의 값은 촬영 지점에서 상대적으로 먼 데이터 포인트가 촬영 지점에 상대적으로 가까운 데이터 포인트에 비해 더 큰 값을 갖도록 적절히 설정될 수 있다.In Equation 3, w i means the inverse distance weight of the i-th data point from data points located in the section between wave objects, and N means the number of data points included in the section. Also, in Equation 3, w S is the sum of the section weights obtained by summing the inverse distance weights for data points in the corresponding section. The value of the inverse distance weight w i may be appropriately set so that a data point relatively far from the imaging point has a larger value than a data point relatively close to the imaging point.

이상의 과정에 의하여 산출되는wS는, 해당 구간에 상응하는 파도 객체 사이의 거리 ri에 적용됨으로써 객체 사이의 거리를 촬영 지점으로부터의 거리에 따라 보정하여 해변에 분산된 파도 객체 사이의 거리를 실제에 가깝게 추정할 수 있게 하는 역할을 한다. 또한, 역 거리 가중치의 값은 해안 경계선을 기준으로 결정되는 이미지 데이터 상의 사분면에 대해 각각 결정될 수도 있다. The w S calculated by the above process is applied to the distance r i between the wave objects corresponding to the section, thereby correcting the distance between the objects according to the distance from the shooting point to actually calculate the distance between the wave objects dispersed on the beach. It serves to make it possible to estimate close to . In addition, the value of the inverse distance weight may be determined for each quadrant on the image data determined based on the coast boundary line.

일 실시예에서, 파도 측정 시스템의 위험도 결정부는, 전술한 수학식들을 통하여 산출되는 위험도의 시간에 따른 변화를 이용하여 안전사고의 발생 위험을 산출할 수 있다. 즉, 시계열적으로 탐지되는 위험도의 크기를 비교하여, 이미지 데이터로부터 탐지된 파도 객체에 대한 클러스터링 분석을 통해 파도의 특성(높이, 속도, 발생 빈도 등)에 따른 위험도를 결정할 수 있다. In an embodiment, the risk determination unit of the wave measurement system may calculate the risk of occurrence of a safety accident by using the time-dependent change in the degree of risk calculated through the above-described equations. In other words, it is possible to determine the risk according to the characteristics of the wave (height, speed, frequency of occurrence, etc.) through clustering analysis of the wave object detected from image data by comparing the magnitude of the risk detected in time series.

도 1 및 도 2를 참조하면, 전술한 것과 같이 이미지 데이터로부터 해양와 육지의 경계 분포를 생성한 경우(S3), 일 실시예에 따른 파도 측정 시스템(3)의 위험도 결정부(35)는, 해양과 육지의 경계 분포로부터 검출된 해안 경계선을 이용하여, 파도 객체 사이의 거리를 이미지 데이터의 촬영 지점으로부터의 거리에 대해 상대적으로 보정할 수 있다. 도 2에서는 경계 분포의 생성(S3)이 파도 객체의 검출(S4) 전에 수행되는 것으로 도시되었으나, 이는 예시적인 것으로서, 다른 실시예에서 경계 분포의 생성(S3) 과정은 파도 객체의 검출(S4) 과정과 동시에 수행되거나 또는 그 후에 수행될 수도 있다. 1 and 2, when the boundary distribution between the ocean and land is generated from the image data as described above (S3), the risk determination unit 35 of the wave measurement system 3 according to an embodiment, the ocean By using the coast boundary line detected from the boundary distribution of the land and the land, the distance between the wave objects may be corrected relative to the distance from the photographing point of the image data. In FIG. 2, it is shown that the generation of the boundary distribution (S3) is performed before the detection (S4) of the wave object, but this is exemplary. It may be performed concurrently with the process or may be performed after it.

예를 들어, 위험도 결정부(35)는 이미지 데이터를 상단과 하단으로 나누어, 이미지 데이터의 하단을 향하는 해안 경계선(410)의 연장 방향에 위치하는 사분면을 촬영 지점에 가장 가까운 것으로 추정하고, 이에 대하여 대각선에 위치하는 사분면이 촬영 지점에서 가장 먼 것으로 추정할 수 있다. 예를 들어, 도 4에 도시된 것과 같이 탐지된 해안 경계선(410)이 제1 사분면으로부터 제3 사분면으로 이어지는 경우, 제3 사분면이 촬영 지점에 가장 가까운 사분면이며 제1 사분면이 촬영 지점에서 가장 먼 사분면에 해당한다. 또한, 촬영 지점에 두 번째로 가까운 사분면은 이미지 데이터의 하단의 2개의 사분면 중 해안 경계선(410)의 연장 방향에 해당하는 사분면이 아닌 나머지 사분면에 해당하고, 촬영 지점에 세 번째로 가까운 사분면은 이미지 데이터의 상단의 2개의 사분면 중 촬영 지점에서 가장 먼 사분면이 아닌 나머지 사분면에 해당한다. 도 4에 도시된 예에 적용하면, 촬영 지점에 가까운 것에서 먼 순서대로 나열하면 제3 사분면 - 제4 사분면 - 제2 사분면 및 제1 사분면이 된다. For example, the risk determination unit 35 divides the image data into an upper end and a lower end, and estimates the quadrant located in the extension direction of the coast boundary line 410 toward the lower end of the image data as the closest to the shooting point, It can be estimated that the diagonally located quadrant is the furthest from the imaging point. For example, as shown in FIG. 4 , when the detected coastal boundary line 410 extends from the first quadrant to the third quadrant, the third quadrant is the quadrant closest to the photographing point, and the first quadrant is the farthest from the photographing point. corresponds to the quadrant. In addition, the quadrant second closest to the shooting point corresponds to the remaining quadrant other than the quadrant corresponding to the extension direction of the coast boundary line 410 among the two quadrants at the bottom of the image data, and the quadrant third closest to the imaging point is the image data. Among the upper two quadrants of the data, it corresponds to the remaining quadrant, not the one furthest from the imaging point. When applied to the example shown in FIG. 4 , if they are arranged in order from closest to the imaging point, the third quadrant - the fourth quadrant - the second quadrant, and the first quadrant.

이때, 위험도 결정부(35)는 가중치 wi의 합계로서 위험도 ws를 산출할 때, 각 가중치에 해당하는 파도 객체 사이의 간격이 위치하는 사분면이 어느 사분면인지에 따라 가중치 wi의 값을 보정하여 위험도 ws를 산출할 수 있다. 이때, 촬영 지점에서 멀리 위치하는 파도 객체 사이의 간격에 대해, 촬영 지점에 가까이 위치하는 파도 객체 사이의 간격에 비해 더 큰 가중치를 부여함으로써, 촬영 지점으로부터 거리가 멀어 간격이 작게 관측되는 것을 보정할 수 있다. 도 4에 도시된 예에서는, 촬영 지점에 가까운 제3 사분면의 이미지 데이터로부터 추정된 파도 객체(404)와 파도 객체(405)의 간격에 비해, 촬영 지점에서 먼 제1 사분면의 이미지 데이터로부터 추정된 파도 객체(3)와 파도 객체(402) 사이의 간격이 더 큰 가중치를 가지고 합산되도록 가중치를 적용할 수 있다. At this time, the risk determination unit 35 corrects the value of the weight in calculating the risk w s as the sum of the w i, the weight depending on whether either the quadrant that the distance between the wave object for each weight position quadrant w i Thus, the hazard w s can be calculated. At this time, by giving a greater weight to the distance between the wave objects located far from the shooting point compared to the distance between the wave objects located close to the shooting point, it is possible to correct the observation that the distance is small because the distance from the shooting point is small. can In the example shown in FIG. 4 , compared to the distance between the wave object 404 and the wave object 405 estimated from the image data of the third quadrant close to the shooting point, it is estimated from the image data of the first quadrant far from the shooting point. A weight may be applied so that the interval between the wave object 3 and the wave object 402 is summed with a larger weight.

이상에서 설명한 본 발명의 일 실시예들에 의하면, 해변의 이미지 데이터를 기반으로 파도 객체를 실시간으로 탐지함으로써 안전 사고에 대한 파도의 영향을 실시간으로 평가할 수 있고, 이를 통하여 지능형 안전사고 방지 시스템을 구현할 수 있다. 이러한 지능형 해변 안전사고 방지 시스템은, 해변에서 발생하는 안전사고에 대한 데이터베이스를 구축하고, 주요 안전사고로 나타내는 표류(漂流) 및 익수(溺水) 사고를 예방하기 위한 용도로 활용될 수 있다. According to the embodiments of the present invention described above, by detecting wave objects in real time based on image data of the beach, the impact of waves on safety accidents can be evaluated in real time, and through this, an intelligent safety accident prevention system can be implemented. can Such an intelligent beach safety accident prevention system can be used to build a database on safety accidents that occur on the beach, and to prevent drift and drowning accidents, which are indicated as major safety accidents.

이상에서 설명한 실시예들에 따른 파도 측정 방법에 의한 동작은 적어도 부분적으로 컴퓨터 프로그램으로 구현되고 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 기록될 수 있다. 실시예들에 따른 파도 측정 방법에 의한 동작을 구현하기 위한 프로그램이 기록되고 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산 방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수도 있다. 또한, 본 실시예를 구현하기 위한 기능적인 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트(segment)들은 본 실시예가 속하는 기술 분야의 통상의 기술자에 의해 용이하게 이해될 수 있을 것이다.The operation by the wave measuring method according to the embodiments described above may be at least partially implemented as a computer program and recorded in a computer-readable recording medium. The program for implementing the operation by the wave measuring method according to the embodiments is recorded and the computer-readable recording medium includes all types of recording devices in which the computer-readable data is stored. Examples of the computer-readable recording medium include ROM, RAM, CD-ROM, magnetic tape, floppy disk, and optical data storage device. In addition, the computer-readable recording medium may be distributed in a network-connected computer system, and the computer-readable code may be stored and executed in a distributed manner. In addition, functional programs, codes, and code segments for implementing the present embodiment may be easily understood by those skilled in the art to which the present embodiment belongs.

이상에서 살펴본 본 발명은 도면에 도시된 실시예들을 참고로 하여 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 실시예의 변형이 가능하다는 점을 이해할 것이다. 그러나, 이와 같은 변형은 본 발명의 기술적 보호범위 내에 있다고 보아야 한다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의해서 정해져야 할 것이다.Although the present invention as described above has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, it will be understood that these are merely exemplary, and that various modifications and variations of the embodiments are possible therefrom by those of ordinary skill in the art. However, such modifications should be considered to be within the technical protection scope of the present invention. Accordingly, the true technical protection scope of the present invention should be defined by the technical spirit of the appended claims.

Claims (9)

대상 해수욕장의 이미지 데이터를 수신하도록 구성된 수신부;
미리 설정된 파도 이미지에 대한 학습 결과를 이용하여, 상기 이미지 데이터로부터 파도에 상응하는 복수 개의 객체를 검출하도록 구성된 머신러닝부;
상기 머신러닝부에 의해 검출된 상기 복수 개의 객체 사이의 거리를 실제 거리로 환산한 추정값에 기초하여 파도에 의한 위험도를 산출하도록 구성된 위험도 결정부; 및
상기 이미지 데이터로부터 육지 및 물에 각각 상응하는 가우시안 분포를 포함하는 가우시안 혼합 모델을 이용하여 해안 경계선을 검출하도록 구성된 경계선 검출부를 포함하되,
상기 위험도 결정부는, 검출된 상기 해안 경계선을 이용하여, 상기 이미지 데이터상의 상기 복수 개의 객체 사이의 거리를 상기 이미지 데이터의 촬영 지점에 대한 상대적인 위치에 기초하여 보정하도록 더 구성된 파도 측정 시스템.
a receiving unit configured to receive image data of a target beach;
a machine learning unit configured to detect a plurality of objects corresponding to waves from the image data by using a learning result for a preset wave image;
a risk determination unit configured to calculate a degree of risk due to waves based on an estimated value obtained by converting the distance between the plurality of objects detected by the machine learning unit into an actual distance; and
A boundary line detection unit configured to detect a shore boundary line using a Gaussian mixture model including a Gaussian distribution corresponding to land and water, respectively, from the image data,
The risk determination unit, using the detected coastal boundary line, the wave measurement system further configured to correct the distance between the plurality of objects on the image data based on the relative position to the photographing point of the image data.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 복수 개의 객체 사이의 구간에 포함된 데이터 점들에 대해 미리 설정된 역 거리 가중치의 합계를 산출함으로써 상기 추정값에 적용될 가중치 합계를 산출하도록 구성된 가중합계 산출부를 더 포함하는 파도 측정 시스템.
The method of claim 1,
Wave measurement system further comprising a weighted sum calculator configured to calculate the sum of weights to be applied to the estimated value by calculating the sum of preset inverse distance weights for data points included in the section between the plurality of objects.
제1항에 있어서,
상기 위험도 결정부는, 상기 위험도의 시간에 따른 변화를 이용하여 안전사고 발생 위험을 산출하도록 더 구성된 파도 측정 시스템.
The method of claim 1,
The risk determination unit, wave measurement system further configured to calculate the risk of a safety accident by using the change over time of the degree of risk.
파도 측정 시스템이 대상 해수욕장의 이미지 데이터를 수신하는 단계;
상기 파도 측정 시스템이, 미리 설정된 파도 이미지에 대한 학습 결과를 이용하여, 상기 이미지 데이터로부터 파도에 상응하는 복수 개의 객체를 검출하는 단계;
상기 파도 측정 시스템이, 상기 이미지 데이터로부터 육지 및 물에 각각 상응하는 가우시안 분포를 포함하는 가우시안 혼합 모델을 이용하여 해안 경계선을 검출하는 단계; 및
상기 파도 측정 시스템이, 검출된 상기 복수 개의 객체 사이의 거리를 실제 거리로 환산한 추정값에 기초하여 파도에 의한 위험도를 산출하는 단계를 포함하되,
상기 위험도를 산출하는 단계는, 상기 파도 측정 시스템이, 검출된 상기 해안 경계선을 이용하여, 상기 이미지 데이터상의 상기 복수 개의 객체 사이의 거리를 상기 이미지 데이터의 촬영 지점에 대한 상대적인 위치에 기초하여 보정하는 단계를 포함하는 파도 측정 방법.
receiving, by the wave measurement system, image data of the target beach;
Detecting, by the wave measurement system, a plurality of objects corresponding to waves from the image data by using a learning result for a preset wave image;
detecting, by the wave measurement system, a coast boundary line from the image data using a Gaussian mixture model including a Gaussian distribution corresponding to land and water, respectively; and
Comprising the step of calculating, by the wave measurement system, the degree of risk due to waves based on an estimated value obtained by converting the detected distance between the plurality of objects into an actual distance,
The step of calculating the risk, the wave measurement system, using the detected shoreline, correcting the distance between the plurality of objects on the image data based on the relative position of the image data to the shooting point A method of measuring waves comprising the steps.
삭제delete 제5항에 있어서,
상기 위험도를 산출하는 단계는,
상기 파도 측정 시스템이, 상기 이미지 데이터상의 상기 복수 개의 객체 사이의 거리를 직교 방정식을 이용하여 구면 상의 거리로 환산한 하나 이상의 추정값을 산출하는 단계; 및
상기 파도 측정 시스템이, 상기 복수 개의 객체 사이의 구간에 포함된 데이터 점들에 대해 미리 설정된 역 거리 가중치의 합계를 산출함으로써 상기 추정값에 적용될 가중치 합계를 산출하는 단계를 포함하는 파도 측정 방법.
6. The method of claim 5,
The step of calculating the risk is,
calculating, by the wave measuring system, one or more estimated values obtained by converting the distances between the plurality of objects on the image data into distances on a spherical surface using an orthogonal equation; and
Wave measuring method comprising the step of calculating, by the wave measuring system, the sum of weights to be applied to the estimated value by calculating the sum of preset inverse distance weights for data points included in the section between the plurality of objects.
제5항에 있어서,
상기 파도 측정 시스템이, 상기 위험도의 시간에 따른 변화를 이용하여 안전사고 발생 위험을 산출하는 단계를 더 포함하는 파도 측정 방법.
6. The method of claim 5,
Wave measurement method further comprising the step of calculating, by the wave measurement system, the risk of a safety accident using a change in the degree of risk over time.
하드웨어와 결합되어 제5항, 제7항 및 제8항 중 어느 한 항에 따른 파도 측정 방법을 실행하도록 컴퓨터로 판독 가능한 기록매체에 저장된 컴퓨터 프로그램.A computer program stored in a computer-readable recording medium in combination with hardware to execute the wave measurement method according to any one of claims 5, 7 and 8.
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