KR102377553B1 - 마이크로버블 크기 측정방법 - Google Patents

마이크로버블 크기 측정방법 Download PDF

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Abstract

마이크로버블 크기 측정방법이 개시된다. 본 발명의 마이크로버블 크기 측정방법은 (a) 광원을 이용해 마이크로버블을 포함하는 용액에 광을 조사하는 단계; (b) 카메라를 이용해 상기 마이크로버블을 촬영하여, 마이크로버블의 이미지 및 상기 마이크로버블에 반사된 광원의 이미지를 포함하는 대상 이미지를 얻는 단계; 및 (c) 상기 대상 이미지를 분석하여 마이크로버블 크기를 얻는 단계;를 포함함으로써 어두운 상황에서도 마이크로버블의 크기를 확인할 수 있다.

Description

마이크로버블 크기 측정방법{METHOD OF MEASURING SIZE OF MICROBUBBLE}
본 발명은 마이크로버블 크기 측정방법에 관한 것으로, 본 발명의 마이크로버블 크기 측정방법으로 어두운 상황에서도 마이크로버블의 크기를 확인할 수 있다.
일반적으로 마이크로버블은 산업에서 유해물질(황산화물(SOx), 질소산화물(NOx) 등)을 제거하기 위해 널리 쓰인다. 마이크로버블의 크기가 작을수록 기체 접촉력이 높아 반응성이 좋아짐으로, 유해물질을 제거하는 작업에서 마이크로버블을 이용할 때 마이크로버블의 반응성을 확인하기 위해 마이크로버블의 크기 측정이 필요하다.
마이크로버블의 크기 측정방법 중 이미지 추출 방법은 카메라의 반대편에서 광원을 비춰 마이크로버블의 그림자를 만듦으로써 마이크로버블의 테두리를 명확히 판단하고, 이로부터 마이크로버블의 크기를 측정하는 것이다.
하지만, 기존의 방법은 반대쪽에서 광원을 비추지 못하는 경우에는 마이크로버블의 테두리를 명확히 하지 못해 크기 측정을 위한 후처리 프로그래밍 작업을 진행하기 어려운 문제점이 있다.
따라서, 카메라의 반대쪽에서 광원을 비추지 못하거나, 어두운 상황에서도 마이크로버블의 크기를 측정할 수 있는 마이크로버블 크기 측정방법에 관한 연구가 요구된다.
본 발명의 목적은 상기 문제점들을 해결하기 위한 것으로, 카메라의 반대쪽에서 광원을 비추지 못하거나, 어두운 상황에서도 마이크로버블의 크기를 측정할 수 있는 마이크로버블 크기 측정방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, (a) 광원을 이용해 마이크로버블을 포함하는 용액에 광을 조사하는 단계; (b) 카메라를 이용해 상기 마이크로버블을 촬영하여, 마이크로버블의 이미지 및 상기 마이크로버블에 반사된 광원의 이미지를 포함하는 대상 이미지를 얻는 단계; 및 (c) 상기 대상 이미지를 분석하여 마이크로버블 크기를 얻는 단계;를 포함하는 마이크로버블 크기 측정방법이 제공된다.
또한, 상기 카메라의 렌즈의 중심이 상기 광원의 중심과 동일한 위치에, 상기 광원의 중심과 상기 마이크로버블의 중심 사이에, 또는 상기 광원의 중심으로부터 상기 마이크로버블 방향의 반대 방향으로 떨어져서 위치할 수 있다.
또한, 상기 카메라의 렌즈의 중심이 상기 광원의 중심과 동일한 위치에 위치할 수 있다.
또한, 상기 마이크로버블의 이미지 영역이 상기 광원의 이미지 영역을 포함할 수 있다.
또한, 상기 마이크로버블의 이미지의 중심이 상기 광원의 이미지의 중심과 일치할 수 있다.
또한, 상기 광원이 상기 카메라의 렌즈의 테두리를 둘러싸서 위치할 수 있다.
또한, 상기 광원이 LED, 백열등, 형광물질 및 자체발광 물질로 이루어진 군으로부터 선택된 1종일 수 있다.
또한, 상기 마이크로버블 크기 측정방법이 상기 단계 (c) 전에, (c') 아래 식 1을 이용해 상기 광원의 이미지의 반지름과 상기 마이크로버블의 반지름의 비율(R/h')을 구하는 단계;를 추가로 포함할 수 있다.
[식 1]
상기 식 1에서,
h'은 광원의 이미지의 반지름이고,
R은 마이크로버블의 반지름이고,
p는 마이크로버블의 표면과 광원의 중심의 거리이고,
h는 광원의 반지름이다.
또한, 상기 마이크로버블의 반지름(R)이 0.5 내지 50 μm이고, 상기 광원의 이미지의 반지름과 상기 마이크로버블의 반지름의 비율(R/h')이 3.0 내지 3.5일 수 있다.
또한, 상기 마이크로버블의 반지름(R)과 마이크로버블의 표면과 광원의 중심의 거리(p)의 합(R+p)이 카메라의 초점거리(sharp edge distance)일 수 있다.
또한, 상기 마이크로버블 크기 측정방법이 상기 단계 (c') 후에, (c") 카메라의 초점거리(sharp edge distance)에 위치하는 눈금자를 촬영하여 1 픽셀(pixel) 당 실제거리를 측정하는 단계;를 추가로 포함할 수 있다.
또한, 상기 1 픽셀 당 실제 거리가 3 내지 5 μm일 수 있다.
또한, 상기 단계 (c)가 (c-1) 상기 대상 이미지의 노이즈 및 색상을 제거하는 단계; (c-2) 상기 노이즈 및 색상을 제거한 대상 이미지에서, 상기 마이크로버블에 반사된 광원의 이미지의의 외곽선을 추출하는 단계; (c-3) 상기 추출한 외곽선 내부를 채워 하나의 컨투어(contour)로 만들고, 1 픽셀(pixel)당 실제 거리를 이용해 상기 컨투어의 크기를 측정하는 단계; 및 (c-4) 상기 컨투어를 기준으로 광원의 이미지의 반지름과 상기 마이크로버블의 반지름의 비율(R/h')을 이용해 마이크로버블의 크기를 측정하는 단계;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 단계 (c-1)이 가우시안 블러(Gaussian blur)에 의해 수행될 수 있다.
또한, 상기 외곽선 추출이 케니 엣지 검출(Canny edge detection)에 의해 수행될 수 있다.
또한, 상기 카메라의 셔터 스피드가 1/8000 내지 1/4000 초일 수 있다.
본 발명의 다른 하나의 측면에 따르면, 광원; 및 렌즈를 갖는 카메라:를 포함하고, 상기 카메라의 렌즈의 중심이 상기 광원의 중심과 동일한 위치에, 상기 광원의 중심과 상기 마이크로버블의 중심 사이에, 또는 상기 광원의 중심으로부터 상기 마이크로버블 방향의 반대 방향으로 떨어져서 위치하는 것인 마이크로버블 크기 측정장치가 제공된다.
또한, 상기 카메라의 렌즈의 중심이 상기 광원의 중심과 동일한 위치에 위치할 수 있다.
또한, 상기 광원이 상기 카메라의 렌즈의 테두리를 둘러싸서 위치할 수 있다.
또한, 상기 광원이 LED, 백열등, 형광물질 및 자체발광 물질로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 일 수 있다.
본 발명의 마이크로버블 크기 측정방법은 카메라의 반대쪽에서 광원을 비추지 못하거나, 어두운 상황에서도 마이크로버블의 크기를 측정할 수 있다.
또한, 본 발명의 마이크로버블 크기 측정방법은 육안으로 마이크로버블의 크기를 측정한 것과 유사한 값을 나타내며, 육안으로 측정하는 것에 비해 빠르게 크기를 측정할 수 있어 효율적이다.
이 도면들은 본 발명의 예시적인 실시예를 설명하는데 참조하기 위함이므로, 본 발명의 기술적 사상을 첨부한 도면에 한정해서 해석하여서는 아니 된다.
도 1은 본 발명 하나의 실시예에 따른 마이크로버블 크기 측정방법을 나타낸 공정 순서도이다.
도 2는 본 발명 하나의 실시예에 따라 마이크로버블을 촬영했을 때 이미지를 나타낸 것이다.
도 3은 광원의 이미지의 반지름과 상기 마이크로버블의 반지름의 비율(R/h')을 구하기 위해 광원 및 카메라와 마이크로버블 간의 비율을 나타낸 모식도이다.
도 4는 도 3에서 카메라의 렌즈를 통해 관찰했을 때 마이크로버블의 이미지 및 광원의 이미지를 나타낸 모식도이다.
도 5는 마이크로버블의 반지름(R)에 따른 광원의 이미지의 반지름과 상기 마이크로버블의 반지름의 비율(R/h')을 얻기 위해 프로그램을 이용해 그래프를 그리는 것을 나타낸 것이다.
도 6은 실시예 1에 따라 마이크로버블 크기를 측정할 때, 사용한 마이크로버블 생성장치 및 카메라 촬영 위치를 나타낸 것이다.
도 7은 실시예 1에 따라 마이크로버블 크기를 측정할 때, 1 픽셀 당 실제 거리를 측정하기 위해 카메라의 초점거리(sharp edge distance)에서 눈금 사진촬영 이미지이다.
도 8은 실시예 1에 따라 마이크로버블 크기를 측정할 때, 상기 카메라로 촬영한 이미지 및 상기 이미지의 일부를 확대하여 나타낸 것이다.
도 9a는 본 발명에 따라 마이크로버블 크기를 측정할 때, 이미지를 분석하기 위한 원본 사진이다.
도 9b는 상기 도 9a의 원본 사진을 가우시안 블러(Gaussian blur) 처리하여 노이즈 및 색상 제거를 진행한 것이다.
도 9c는 상기 도 9b의 이미지에서 광원의 이미지의 외곽선을 케니 엣지 검출(Canny edge detection)으로 추출한 것이다.
도 9d는 상기 도 9c의 이미지에서 외곽선을 Morphology 함수로 내부를 채워 컨투어(Contour)를 형성한 것이다.
도 9e는 상기 도 9d의 이미지에서 광원의 이미지의 반지름(h')과 마이크로버블의 반지름(R)의 비율(R/h')을 이용해 마이크로버블의 크기를 측정한 결과를 나타낸 것이다.
도 10a은 본 발명의 실시예에 따른 마이크로버블 크기 측정방법으로 광원인 LED의 이미지의 크기로부터 마이크로버블의 크기를 측정한 것이다.
도 10b는 상기 도 10a와 동일한 이미지에서 실제 픽셀단위로 버블로 추정되는 부위의 픽셀을 육안으로 측정한 것이다.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하도록 한다.
그러나, 이하의 설명은 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
본원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 도는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 이하에서 사용될 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
또한, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 "형성되어" 있다거나 "적층되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소의 표면 상의 전면 또는 일면에 직접 부착되어 형성되어 있거나 적층되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 더 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
이하, 본 발명의 마이크로버블 크기 측정방법에 대하여 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 예시로서 제시되는 것으로, 이에 의해 본 발명이 제한되지는 않으며 본 발명은 후술할 청구범위의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
도 1은 본 발명 하나의 실시예에 따른 마이크로버블 크기 측정방법을 나타낸 공정 순서도이다.
도 1을 참고하면, (a) 광원을 이용해 마이크로버블을 포함하는 용액에 광을 조사하는 단계; (b) 카메라를 이용해 상기 마이크로버블을 촬영하여, 마이크로버블의 이미지 및 상기 마이크로버블에 반사된 광원의 이미지를 포함하는 대상 이미지를 얻는 단계; 및 (c) 상기 대상 이미지를 분석하여 마이크로버블 크기를 얻는 단계;를 포함하는 마이크로버블 크기 측정방법을 제공한다.
도 2는 본 발명 하나의 실시예에 따라 마이크로버블을 촬영했을 때 이미지를 나타낸 것이다. 도 2를 참고하면, 상기 단계 (b)에 따라 카메라를 이용해 마이크로버블을 촬영했을 때, 대상 이미지에서 마이크로버블에 반사된 광원의 이미지가 선명하게 나타나는 것을 확인할 수 있다.
또한, 상기 카메라의 렌즈의 중심이 상기 광원의 중심과 동일한 위치에, 상기 광원의 중심과 상기 마이크로버블의 중심 사이에, 또는 상기 광원의 중심으로부터 상기 마이크로버블 방향의 반대 방향으로 떨어져서 위치할 수 있고, 바람직하게는 상기 카메라의 렌즈의 중심이 상기 광원의 중심과 동일한 위치에 위치할 수 있다.
또한, 상기 마이크로버블의 이미지 영역이 상기 광원의 이미지 영역을 포함할 수 있고, 상기 마이크로버블의 이미지의 중심이 상기 광원의 이미지의 중심과 일치할 수 있다.
또한, 상기 광원이 상기 카메라의 렌즈의 테두리를 둘러싸서 위치할 수 있다.
또한, 상기 광원이 LED, 백열등, 형광물질 및 자체발광 물질로 이루어진 군으로부터 선택된 1종인 것일 수 있고, 바람직하게는 LED일 수 있다.
또한, 상기 마이크로버블 크기 측정방법이 상기 단계 (c) 전에, (c') 아래 식 1을 이용해 상기 광원의 이미지의 반지름과 상기 마이크로버블의 반지름의 비율(R/h')을 구하는 단계;를 추가로 포함할 수 있다.
[식 1]
상기 식 1에서,
h'은 광원의 이미지의 반지름이고,
R은 마이크로버블의 반지름이고,
p는 마이크로버블의 표면과 광원의 중심의 거리이고,
h는 광원의 반지름이다.
마이크로버블은 크기가 작아 구형을 유지하며, 그 특성으로 버블을 구형 거울(볼록 거울)로 가정하였다.
도 3은 광원의 이미지의 반지름과 상기 마이크로버블의 반지름의 비율(R/h')을 구하기 위해 광원 및 카메라와 마이크로버블 간의 비율을 나타낸 모식도이고, 도 4는 도 3에서 카메라의 렌즈를 통해 관찰했을 때 마이크로버블의 이미지 및 광원의 이미지를 나타낸 모식도이다.
도 3 및 도 4를 참고하면, 마이크로버블의 이미지의 중심이 광원의 이미지의 중심과 일치하고, 이때 광원의 크기(h)와 마이크로버블 표면과 광원 중심의 거리(p), 마이크로버블의 반지름(R)을 이용해 아래 식 2와 같은 비례식을 세울 수 있고, 아래 식 2의 비례식과 아래 식 3의 거울 방정식을 이용해 상기 식 1을 도출할 수 있다.
[식 2]
[식 3]
상기 식 2 및 식 3에서,
h는 광원의 반지름이고,
h'은 광원의 이미지의 반지름이고,
R은 마이크로버블의 반지름이고,
q는 마이크로버블의 표면과 광원의 이미지의 거리이고,
p는 마이크로버블의 표면과 광원의 중심의 거리이고,
f'은 마이크로버블의 표면에 대한 허초점거리이다.
마이크로버블은 크기가 작아 구형을 유지하며, 그 특성으로 버블을 구형 거울(볼록 거울)로 가정하였고, 볼록거울의 경우 거울방정식에서 허초점거리(f')라는 표현을 사용하고 있으며, 상기 허초점거리(f')는 마이크로버블의 반지름의 절반(R/2)이다.
도 5는 마이크로버블의 반지름(R)에 따른 광원의 이미지의 반지름과 상기 마이크로버블의 반지름의 비율(R/h')을 얻기 위해 프로그램을 이용해 그래프를 그리는 것을 나타낸 것이다. 상세하게는, 상기 식 1에서, 상기 광원의 이미지의 반지름과 상기 마이크로버블의 반지름의 비율(R/h')을 y로 두고, 마이크로버블의 반지름(R)을 조절함으로써 그래프를 그리는 것이다.
상기 마이크로버블의 반지름이 0.5 내지 50 μm 이고, 상기 광원의 이미지의 반지름과 상기 마이크로버블의 반지름의 비율(R/h')이 3.0 내지 3.5일 수 있다.
또한, 상기 마이크로버블의 반지름(R)과 마이크로버블의 표면과 광원의 중심의 거리(p)의 합(R+p)이 카메라의 초점거리(sharp edge distance)일 수 있다. 상기 마이크로버블의 반지름과 마이크로버블의 표면과 광원의 중심의 거리의 합(R+p)이 카메라의 초점거리보다 짧거나 길 경우, 마이크로버블이 블러(blur)처리되어 보이지 않아 크기를 측정할 수 없으므로 바람직하지 않다.
상세하게는, 상기 카메라의 초점거리가 카메라 렌즈의 가동 조리개 범위에 따라 조절될 수 있다. 본 발명에서 사용한 카메라 렌즈의 경우 가동 조리개 범위가 f/14 내지 f/40이고, f/14의 조건에서 최대 확대 2배까지 촬영을 진행하였다. 일반적으로 조리개 분모 값이 작은(f/14) 조건일 때, 가장 많은 빛을 흡수할 수 있으며 카메라의 초점이 맞은 것으로 인식되는 범위인 심도(Depth of field, DOF) 또한 조리개 분모 값이 큰(f/40) 조건에 비해 현저히 줄어든다.
또한, 상기 마이크로버블 크기 측정방법이 상기 단계 (c') 후에, (c") 카메라의 초점거리(sharp edge distance)에 위치하는 눈금자를 촬영하여 1 픽셀(pixel) 당 실제거리를 측정하는 단계;를 추가로 포함할 수 있다.
또한, 상기 1 픽셀 당 실제 거리가 3 내지 5 μm일 수 있다.
또한, 상기 단계 (c)가 (c-1) 상기 대상 이미지의 노이즈 및 색상을 제거하는 단계; (c-2) 상기 노이즈 및 색상을 제거한 대상 이미지에서, 상기 마이크로버블에 반사된 광원의 이미지의의 외곽선을 추출하는 단계; (c-3) 상기 추출한 외곽선 내부를 채워 하나의 컨투어(contour)로 만들고, 1 픽셀(pixel)당 실제 거리를 이용해 상기 컨투어의 크기를 측정하는 단계; 및 (c-4) 상기 컨투어를 기준으로 광원의 이미지의 반지름과 상기 마이크로버블의 반지름의 비율(R/h')을 이용해 마이크로버블의 크기를 측정하는 단계;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 단계 (c-1)이 가우시안 블러(Gaussian blur)에 의해 수행될 수 있다.
또한, 상기 외곽선 추출이 케니 엣지 검출(Canny edge detection)에 의해 수행될 수 있다.
또한, 상기 카메라의 셔터 스피드가 1/8,000 내지 1/4,000 초일 수 있고, 바람직하게는 1/7,000 내지 1/5,000일 수 있다. 상기 카메라의 셔터 스피드가 1/8,000 미만일 경우, 촬영된 이미지가 어두워 마이크로버블의 크기를 측정하기 어려움으로 바람직하지 않고, 1/4,000을 초과할 경우 유동이 활발한 마이크로버블을 촬영하기 어려움으로 바람직하지 않다.
본 발명은 광원; 및 렌즈를 갖는 카메라:를 포함하고, 상기 카메라의 렌즈의 중심이 상기 광원의 중심과 동일한 위치에, 상기 광원의 중심과 상기 마이크로버블의 중심 사이에, 또는 상기 광원의 중심으로부터 상기 마이크로버블 방향의 반대 방향으로 떨어져서 위치하는 것인 마이크로버블 크기 측정장치를 제공한다.
또한, 상기 카메라의 렌즈의 중심이 상기 광원의 중심과 동일한 위치에 위치할 수 있다.
또한, 상기 광원이 상기 카메라의 렌즈의 테두리를 둘러싸서 위치할 수 있다.
또한, 상기 광원이 LED, 백열등, 형광물질 및 자체발광 물질로 이루어진 군으로부터 선택된 1종인 것일 수 있고, 바람직하게는 LED일 수 있다.
또한, 상기 카메라의 셔터 스피드가 1/8,000 내지 1/4,000 초일 수 있고, 바람직하게는 1/7,000 내지 1/5,000일 수 있다. 상기 카메라의 셔터 스피드가 1/8,000 미만일 경우, 촬영된 이미지가 어두워 마이크로버블의 크기를 측정하기 어려움으로 바람직하지 않고, 1/4,000을 초과할 경우 유동이 활발한 마이크로버블을 촬영하기 어려움으로 바람직하지 않다.
[실시예]
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 들어 설명하도록 한다. 그러나 이는 예시를 위한 것으로서 이에 의하여 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
마이크로버블 크기측정
실시예 1
도 1은 본 발명 하나의 실시예에 따른 마이크로버블 크기 측정방법을 나타낸 공정 순서도이다. 도 1을 참고하여 마이크로버블 크기 측정을 진행하였다.
상세하게는, 광원(LED); 및 렌즈(Loawa probe lens 24mm)를 포함하는 카메라(Sony A7m3, 조리개: F/14, 셔터 스피드: 1/6,000s);를 포함하고, 상기 카메라의 렌즈의 중심이 상기 광원의 중심과 동일한 위치에 위치하고, 상기 광원이 상기 카메라의 렌즈의 테두리를 둘러싸서 위치하는 마이크로버블 크기 측정장치를 이용하여 마이크로버블 크기 측정을 진행하였다.
도 6은 실시예 1에 따라 마이크로버블 크기를 측정할 때, 사용한 마이크로버블 생성장치 및 카메라 촬영 위치를 나타낸 것이다.
상기 도 6을 참고하여, 광원을 이용해 마이크로버블을 포함하는 용액에 광을 조사하고, 카메라를 이용해 상기 마이크로버블을 촬영하여, 마이크로버블의 이미지 및 상기 마이크로버블에 반사된 광원의 이미지를 포함하는 대상 이미지를 얻었다.
이후, 상기 대상 이미지를 분석하여 마이크로버블 크기 측정을 진행하였다.
[시험예]
시험예 1: 1 픽셀(pixel) 당 실제 거리 측정
도 7은 실시예 1에 따라 마이크로버블 크기를 측정할 때, 1 픽셀 당 실제 거리를 측정하기 위해 초점거리(sharp edge distance)에서 눈금 사진촬영 이미지이다.
도 7을 참고하면, 카메라의 초점거리(sharp edge distance)에서 1 mm는 286 픽셀(pixel)인 것을 확인할 수 있다.
따라서, 1 픽셀(pixel) 당 실제 거리가 약 3.5 μm인 것을 확인할 수 있다.
시험예 2: 원본 이미지에서 마이크로버블 감지범위 한정
도 8은 실시예 1에 따라 마이크로버블 크기를 측정할 때, 상기 카메라로 촬영한 이미지 및 상기 이미지의 일부를 확대하여 나타낸 것이다.
도 8을 참고하면, 외곽 지역의 왜곡이 심한 카메라 특성으로 인해 마이크로버블 감지범위를 조절하는 것이 필요한 것을 확인할 수 있다.
따라서, 왜곡현상이 적은 1,000×1,000 픽셀로 마이크로버블 감지범위를 한정하였다.
시험예 3: 이미지 분석 과정(단계 c)
도 9a는 본 발명에 따른 마이크로버블 크기 측정방법에서 이미지 분석을 위한 원본 사진이고, 도 9b는 상기 원본 사진을 가우시안 블러(Gaussian blur) 처리하여 노이즈 및 색상 제거를 진행한 것이다. 상기 가우시안 블러는 노이즈를 억제하고, Canny 함수를 도와주는 그라디언트 형성을 쉽게 할 수 있다.
도 9c는 가우시안 블러 처리한 이미지에서 광원의 이미지의 외곽선을 케니 엣지 검출(Canny edge detection)으로 추출한 것이고, 도 9d는 상기 광원의 이미지의 외곽선을 Morphology 함수로 내부를 채워 컨투어(Contour)를 형성한 것이다.
도 9e는 상기 컨투어를 기준으로 광원의 이미지의 반지름(h')과 마이크로버블의 반지름(R)의 비율(R/h')을 이용해 마이크로버블의 크기를 측정한 결과를 나타낸 것이다.
상세하게는, 상기 광원의 이미지의 반지름(h')과 마이크로버블의 반지름(R) 비율(R/h')은 아래 식 1을 이용해 구할 수 있다.
[식 1]
상기 식 1에서,
마이크로버블의 반지름(R)은 통상적인 크기(0.5 내지 50 μm)이고,
마이크로버블의 표면과 광원의 중심의 거리(p)는 15 mm,
광원의 반지름(h)은 9 mm이다.
따라서, 광원 이미지의 반지름과 마이크로버블의 반지름의 비율(R/h')은 약 3.33 내지 3.35인 것으로 나타났다.
도 9e를 참고하면, 상기 시험예 1에서 확인한 1 픽셀(pixel) 당 실제 거리 3.5 μm를 이용해 컨투어의 실제 크기를 측정하고, 상기 광원 이미지의 반지름과 마이크로버블의 반지름의 비율(R/h')인 3.3을 이용해 측정한 마이크로버블 크기를 확인할 수 있다.
시험예 4: 마이크로버블 크기 측정
도 10a은 본 발명의 실시예에 따른 마이크로버블 크기 측정방법으로 광원인 LED의 이미지의 크기로부터 마이크로버블의 크기를 측정한 것이고, 도 10b는 상기 도 10a와 동일한 이미지에서 실제 픽셀단위로 버블로 추정되는 부위의 픽셀을 육안으로 측정한 것이다. 아래 표 1에 상기 도 10a와 도 10b에 따른 각각의 마이크로버블 크기와 오차를 정리하여 나타내었다. 상기 오차는 육안으로 측정한 것을 기준으로 계산한 것이다.
마이크로 버블 실시예 1에 따른 측정
[μm]		 육안으로 측정 [μm] 오차
1 120.9 147 0.177551
2 131.9 136.5 0.0337
3 94.4 94.5 0.001058
4 127.4 150 0.150667
5 78.2 91 0.140659
6 77.7 73.5 0.057143
7 87.9 84 0.046429
8 105.5 115.5 0.08658
9 182.2 178.5 0.020728
10 105.1 126 0.165873
11 140.7 154 0.086364
상기 표 1을 참고하면, 실시예 1에 따라 측정한 마이크로버블 크기와 육안으로 측정한 마이크로버블 크기가 평균 8%의 오차율을 가지는 것을 확인할 수 있다. 또한, 상기 실시예 1에 따라 마이크로버블 크기를 측정할 경우, 광원 이미지의 반지름과 마이크로버블의 반지름의 비율(R/h')을 3.3배가 아닌 3.34 또는 3.33배로 값을 주어져도 7 내지 9%의 오차율이 평균적으로 나타났다.
따라서, 본 발명에 따라 마이크로버블 크기를 측정하면 육안과 유사하게 크기를 측정할 수 있으면서 효율은 더 좋은 것을 확인할 수 있다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (20)

  1. (a) 광원을 이용해 마이크로버블을 포함하는 용액에 광을 조사하는 단계;
    (b) 카메라를 이용해 상기 마이크로버블을 촬영하여, 마이크로버블의 이미지 및 상기 마이크로버블에 반사된 광원의 이미지를 포함하는 대상 이미지를 얻는 단계;
    (c') 아래 식 1을 이용해 상기 광원의 이미지의 반지름과 상기 마이크로버블의 반지름의 비율(R/h')을 구하는 단계; 및
    (c) 상기 대상 이미지를 분석하여 마이크로버블 크기를 얻는 단계;를
    포함하는 마이크로버블 크기 측정방법:
    [식 1]

    상기 식 1에서,
    h'은 광원의 이미지의 반지름이고,
    R은 마이크로버블의 반지름이고,
    p는 마이크로버블의 표면과 광원의 중심의 거리이고,
    h는 광원의 반지름이다.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 카메라의 렌즈의 중심이 상기 광원의 중심과 동일한 위치에, 상기 광원의 중심과 상기 마이크로버블의 중심 사이에, 또는 상기 광원의 중심으로부터 상기 마이크로버블 방향의 반대 방향으로 떨어져서 위치하는 것을 특징으로 하는 마이크로버블 크기 측정방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 카메라의 렌즈의 중심이 상기 광원의 중심과 동일한 위치에 위치하는 것을 특징으로 하는 마이크로버블 크기 측정방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 마이크로버블의 이미지 영역이 상기 광원의 이미지 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로버블 크기 측정방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 마이크로버블의 이미지의 중심이 상기 광원의 이미지의 중심과 일치하는 것을 특징으로 하는 마이크로버블 크기 측정방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 광원이 상기 카메라의 렌즈의 테두리를 둘러싸서 위치하는 것을 특징으로 하는 마이크로버블 크기 측정방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 광원이 LED, 백열등, 형광물질 및 자체발광 물질로 이루어진 군으로부터 선택된 1종인 것을 특징으로 하는 마이크로버블 크기 측정방법.
  8. 삭제
  9. 제1항에 있어서,
    상기 마이크로버블의 반지름(R)이 0.5 내지 50 μm이고,
    상기 광원의 이미지의 반지름과 상기 마이크로버블의 반지름의 비율(R/h')이 3.0 내지 3.5인 것을 특징으로 하는 마이크로버블 크기 측정방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 마이크로버블의 반지름(R)과 마이크로버블의 표면과 광원의 중심의 거리(p)의 합(R+p)이 카메라의 초점거리(sharp edge distance)인 것을 특징으로 하는 마이크로버블 크기 측정방법.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 마이크로버블 크기 측정방법이 상기 단계 (c') 후에,
    (c") 카메라의 초점거리(sharp edge distance)에 위치하는 눈금자를 촬영하여 1 픽셀(pixel) 당 실제거리를 측정하는 단계;를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로버블 크기 측정방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 1 픽셀 당 실제 거리가 3 내지 5 μm인 것을 특징으로 하는 마이크로버블 크기 측정방법.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 단계 (c)가
    (c-1) 상기 대상 이미지의 노이즈 및 색상을 제거하는 단계;
    (c-2) 상기 노이즈 및 색상을 제거한 대상 이미지에서, 상기 마이크로버블에 반사된 광원의 이미지의의 외곽선을 추출하는 단계;
    (c-3) 상기 추출한 외곽선 내부를 채워 하나의 컨투어(contour)로 만들고, 1 픽셀(pixel)당 실제 거리를 이용해 상기 컨투어의 크기를 측정하는 단계; 및
    (c-4) 상기 컨투어를 기준으로 광원의 이미지의 반지름과 상기 마이크로버블의 반지름의 비율(R/h')을 이용해 마이크로버블의 크기를 측정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로버블 크기 측정방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 단계 (c-1)이 가우시안 블러(Gaussian blur)에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 마이크로버블 크기 측정방법.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 외곽선 추출이 케니 엣지 검출(Canny edge detection)에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 마이크로버블 크기 측정방법.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 카메라의 셔터 스피드가 1/8000 내지 1/4000 초인 것을 특징으로 하는 마이크로버블 크기 측정방법.
  17. 광원; 및
    렌즈를 갖는 카메라:를 포함하고,
    상기 카메라의 렌즈의 중심이 상기 광원의 중심과 동일한 위치에, 상기 광원의 중심과 마이크로버블의 중심 사이에, 또는 상기 광원의 중심으로부터 마이크로버블 방향의 반대 방향으로 떨어져서 위치하고,
    제1항에 따른 마이크로버블 측정방법을 사용하여 마이크로버블 크기를 측정하는 것에 사용하기 위한, 마이크로버블 크기 측정장치.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 카메라의 렌즈의 중심이 상기 광원의 중심과 동일한 위치에 위치하는 것을 특징으로 하는 마이크로버블 크기 측정장치.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 광원이 상기 카메라의 렌즈의 테두리를 둘러싸서 위치하는 것을 특징으로 하는 마이크로버블 크기 측정장치.
  20. 제17항에 있어서,
    상기 광원이 LED, 백열등, 형광물질 및 자체발광 물질로 이루어진 군으로부터 선택된 1종인 것을 특징으로 하는 마이크로버블 크기 측정장치.
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