KR102427597B1 - Fine dust detecting solution and system by computing saturation residual based on AI - Google Patents

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KR102427597B1 KR1020200141806A KR20200141806A KR102427597B1 KR 102427597 B1 KR102427597 B1 KR 102427597B1 KR 1020200141806 A KR1020200141806 A KR 1020200141806A KR 20200141806 A KR20200141806 A KR 20200141806A KR 102427597 B1 KR102427597 B1 KR 102427597B1
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Abstract

본 발명은 인공지능 기반의 채도 잔차 산출을 통한 미세먼지 판독 솔루션 및 시스템에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 인공지능 기반의 채도 잔차 산출을 통한 미세먼지 판독 솔루션은, 실내 또는 실외에서 동영상을 획득하는 동영상 획득단계; 상기 동영상에서 연속되는 다수의 정지 이미지를 추출하는 연속 이미지 추출단계; 상기 정지 이미지 각각의 채도 데이터 세트를 산출하는 채도 데이터 산출단계; 다수의 상기 채도 데이터 세트 중 연속된 두 채도 데이터 세트 간의 잔차 데이터를 산출하는 잔차 산출단계; 및 상기 잔차 데이터에 기반하여 미세먼지의 정도를 산출하는 미세먼지 정도 산출단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 여러 장소에서 미세먼지 레벨을 경제적으로 측정하는 것이 가능하다.
The present invention relates to a fine dust reading solution and system through artificial intelligence-based chroma residual calculation. acquisition stage; a continuous image extraction step of extracting a plurality of continuous still images from the moving picture; a chroma data calculation step of calculating a chroma data set for each of the still images; a residual calculation step of calculating residual data between two consecutive chroma data sets among the plurality of chroma data sets; and a fine dust level calculation step of calculating the fine dust level based on the residual data.
Accordingly, it is possible to economically measure the level of fine dust in various places.

Description

인공지능 기반의 채도 잔차 산출을 통한 미세먼지 판독 솔루션 및 시스템{Fine dust detecting solution and system by computing saturation residual based on AI}Fine dust detecting solution and system by computing saturation residual based on AI}

본 발명은 인공지능 기반의 채도 잔차 산출을 통한 미세먼지 판독 솔루션 및 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 이미지를 이용하여 미세먼지 레벨의 측정을 경제적으로 하는 것이 가능한 인공지능 기반의 채도 잔차 산출을 통한 미세먼지 판독 솔루션 및 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a solution and system for reading fine dust through artificial intelligence-based chroma residual calculation, and more particularly, through artificial intelligence-based chroma residual calculation that can economically measure fine dust level using an image It relates to a fine dust reading solution and system.

최근, 미세먼지가 사회적 이슈가 되고 있으며, 뉴스 등 각종 매체에서도 미세먼지의 농도를 각 지역별로 제공해주고 있다.Recently, fine dust has become a social issue, and various media such as news also provide the concentration of fine dust for each region.

기존의 미세먼지 측정 방식은 방사선 또는 빛의 물리적 특성을 이용하여 간접적으로 측정하는 방법(베타 흡수법 또는 광 산란법 등) 및 미세먼지의 질량을 저울로 측정하는 방법(중량 농도법 등)이 있으나, 이러한 방식으로 미세먼지를 측정하기 위해서는 고가의 측정 장비가 필요하다.Existing fine dust measurement methods include indirect measurement using the physical properties of radiation or light (beta absorption method or light scattering method, etc.) and measuring the mass of fine dust with a scale (weight concentration method, etc.). , expensive measuring equipment is required to measure fine dust in this way.

한편, 미세먼지의 측정은 행정 구역 단위별로 측정되나, 동일한 행정 구역이라 하더라도 지형의 특성이나 건물의 밀집도 등에 따라 실제 미세먼지의 측정값에는 차이가 발생하게 된다.On the other hand, fine dust measurement is measured for each administrative district unit, but even in the same administrative district, the actual measurement value of fine dust may differ depending on the characteristics of the terrain or the density of buildings.

따라서, 고가의 미세먼지 측정 장비 없이 여러 구역에서 미세먼지 농도를 측정할 수 있는 방안이 필요하다.Therefore, there is a need for a method that can measure the concentration of fine dust in various areas without expensive fine dust measuring equipment.

KRUS 10-2020-000970710-2020-009707 AA

따라서, 본 발명의 목적은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 이미지를 이용함으로써 여러 위치에서 경제적으로 미세먼지 레벨을 측정하는 것이 가능한 인공지능 기반의 채도 잔차 산출을 통한 미세먼지 판독 솔루션 및 시스템을 제공함에 있다.Accordingly, it is an object of the present invention to solve such conventional problems, and a solution and system for reading fine dust through artificial intelligence-based chroma residual calculation that can economically measure fine dust levels at various locations by using images is to provide.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 위에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problem to be solved by the present invention is not limited to the above-mentioned problems, and other problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

상기 목적은, 본 발명에 따라, 실내 또는 실외에서 동영상을 획득하는 동영상 획득단계; 상기 동영상에서 연속되는 다수의 정지 이미지를 추출하는 연속 이미지 추출단계; 상기 정지 이미지 각각의 채도 데이터 세트를 산출하는 채도 데이터 산출단계; 다수의 상기 채도 데이터 세트 중 연속된 두 채도 데이터 세트 간의 잔차 데이터를 산출하는 잔차 산출단계; 및 상기 잔차 데이터에 기반하여 미세먼지의 정도를 산출하는 미세먼지 정도 산출단계;를 포함하는 인공지능 기반의 채도 잔차 산출을 통한 미세먼지 판독 솔루션에 의해 달성된다.The above object, according to the present invention, a video acquisition step of acquiring a video indoors or outdoors; a continuous image extraction step of extracting a plurality of continuous still images from the moving picture; a chroma data calculation step of calculating a chroma data set for each of the still images; a residual calculation step of calculating residual data between two consecutive chroma data sets among the plurality of chroma data sets; and a fine dust degree calculation step of calculating the fine dust level based on the residual data.

상기 미세먼지 정도 산출단계에서, 미세먼지의 정도는 클래스로 나뉘어 산출될 수 있다.In the step of calculating the degree of fine dust, the degree of fine dust may be calculated by being divided into classes.

상기 미세먼지 정도 산출단계에서, 미세먼지의 정도는 서로 다른 클래스에서 서로 간 빈도수의 우위가 역전되는 두 변수로 이루어지는 영향변수쌍을 통해 산출될 수 있다.In the step of calculating the degree of fine dust, the degree of fine dust may be calculated through a pair of influence variables comprising two variables in which the dominance of the frequency of each other in different classes is reversed.

상기 영향변수쌍은 아래의 수학식 1의 결과값이 최대가 될 때의 값으로 정해질 수 있다.The influencing variable pair may be determined as a value when the result of Equation 1 below becomes the maximum.

[수학식 1][Equation 1]

Figure 112020115129410-pat00001
Figure 112020115129410-pat00001

(

Figure 112020115129410-pat00002
: 두 변수가 x, y일 때 미세먼지 정도가 낮은 클래스에서의 관심도와 미세먼지 정도가 높은 클래스에서의 관심도 차이의 절대값,
Figure 112020115129410-pat00003
: 두 변수가 x, y일 때 미세먼지 정도가 낮은 클래스에서의 관심도,
Figure 112020115129410-pat00004
: 두 변수가 x, y일 때 미세먼지 정도가 높은 클래스에서의 관심도)(
Figure 112020115129410-pat00002
: The absolute value of the difference in interest in the class with a low level of fine dust and the level of interest in the class with a high level of fine dust when the two variables are x and y,
Figure 112020115129410-pat00003
: When the two variables are x and y, the degree of interest in the class with a low level of fine dust,
Figure 112020115129410-pat00004
: Interest in a class with a high degree of fine dust when two variables are x and y)

상기 수학식 1의 결과값이 동일한 경우가 있으면, 각 클래스에서 두 변수 빈도의 합이 최대가 되는 경우의 두 변수를 상기 영향변수쌍으로 정할 수 있다.When the result value of Equation 1 is the same, two variables in the case where the sum of the frequencies of the two variables in each class is the maximum may be determined as the influencing variable pair.

상기 영향변수쌍은, 인공지능 분석모델을 통해 상기 잔차 데이터를 학습함으로써 도출될 수 있다.The pair of influence variables may be derived by learning the residual data through an artificial intelligence analysis model.

상기 미세먼지 정도 산출단계에서는, 3 이상의 홀수 개의 영향변수쌍을 이용하여 미세먼지의 정도를 산출할 수 있다.In the step of calculating the degree of fine dust, the degree of fine dust may be calculated by using an odd number of pairs of three or more influencing variables.

상기 미세먼지 정도 산출단계는, 상기 영향변수쌍을 통해 산출된 미세먼지의 정도를, 서로 다른 세부 클래스에서 서로 간 빈도수의 우위가 역전되는 두 제2 변수로 이루어지는 제2 영향변수쌍을 통해 다시 판별하는 세부 클래스 산출단계를 포함할 수 있다.In the step of calculating the degree of fine dust, the degree of fine dust calculated through the pair of influence variables is determined again through a second pair of influencing variables comprising two second variables in which the dominance of the frequency between each other in different subclasses is reversed. It may include a detailed class calculation step.

본 발명에 의한 인공지능 기반의 채도 잔차 산출을 통한 미세먼지 판독 솔루션은 상기 잔차 산출단계와 상기 미세먼지 정도 산출단계 사이에서 진행되는, 상기 잔차 데이터의 성분 중 소정값 이상의 성분을 제외하는 잔차 데이터 필터링 단계를 더 포함할 수 있다.The fine dust reading solution through the artificial intelligence-based chroma residual calculation according to the present invention is performed between the residual calculation step and the fine dust degree calculation step, and the residual data filtering that excludes a component greater than or equal to a predetermined value among the components of the residual data It may include further steps.

본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 실내 또는 실외에서 동영상을 획득하는 동영상 획득부; 상기 동영상에서 연속되는 다수의 정지 이미지를 추출하는 연속 이미지 추출부; 상기 정지 이미지 각각의 채도 데이터 세트를 산출하는 채도 데이터 산출부; 다수의 상기 채도 데이터 세트 중 연속된 두 채도 데이터 세트 간의 잔차 데이터를 산출하는 잔차 산출부; 및 상기 잔차 데이터에 기반하여 미세먼지의 정도를 산출하는 미세먼지 정도 산출부;를 포함하는 인공지능 기반의 채도 잔차 산출을 통한 미세먼지 판독 시스템이 제공된다.According to another embodiment of the present invention, a video acquisition unit for acquiring a video indoors or outdoors; a continuous image extraction unit for extracting a plurality of continuous still images from the moving picture; a chroma data calculator for calculating a chroma data set of each of the still images; a residual calculator configured to calculate residual data between two consecutive chroma data sets among the plurality of chroma data sets; and a fine dust degree calculation unit for calculating the degree of fine dust based on the residual data.

상기 미세먼지 정도 산출부는 미세먼지의 정도를 클래스로 나누어 산출하고, 미세먼지의 정도는 서로 다른 클래스에서 서로 간 빈도수의 우위가 역전되는 두 변수로 이루어지는 영향변수쌍을 이용하여 산출할 수 있다.The fine dust degree calculation unit calculates the fine dust level by dividing it into classes, and the fine dust level may be calculated using a pair of influence variables comprising two variables in which the dominance of the frequency of each other in different classes is reversed.

본 발명에 의한 인공지능 기반의 채도 잔차 산출을 통한 미세먼지 판독 솔루션에 의하면, 미세먼지의 레벨을 경제적으로 측정할 수 있으며, 이러한 경제성에 의해 여러 개소에서 미세먼지 레벨을 측정하여 국부적인 미세먼지 레벨을 알 수 있도록 한다.According to the fine dust reading solution through artificial intelligence-based chroma residual calculation according to the present invention, the level of fine dust can be economically measured. make it known

그리고 미세먼지 레벨 측정 과정에서 정지 이미지 각각을 채도 데이터로 변환하여 측정 시간을 단축하는 것이 가능하다.In addition, it is possible to reduce the measurement time by converting each still image into chroma data during the fine dust level measurement process.

또한, 미세먼지 레벨 측정 과정에서 영향변수쌍을 사용하여 미세먼지 정도를 용이하게 판단할 수 있다.In addition, in the process of measuring the level of fine dust, the degree of fine dust can be easily determined by using the pair of influence variables.

도 1은 본 발명에 의한 인공지능 기반의 채도 잔차 산출을 통한 미세먼지 판독 솔루션의 순서도,
도 2는 본 발명에 의한 인공지능 기반의 채도 잔차 산출을 통한 미세먼지 판독 솔루션을 구성하는 채도 데이터 산출단계와 관련된 설명도,
도 3은 본 발명에 의한 인공지능 기반의 채도 잔차 산출을 통한 미세먼지 판독 솔루션에서 사용되는 영향변수쌍 알고리즘을 구현하는 분석모델에 관한 설명도,
도 4는 본 발명에 의한 인공지능 기반의 채도 잔차 산출을 통한 미세먼지 판독 솔루션을 구성하는 세부 클래스 산출단계와 관련된 설명도,
도 5는 본 발명에 의한 인공지능 기반의 채도 잔차 산출을 통한 미세먼지 판독 시스템의 개략적인 구성도이다.
1 is a flowchart of a fine dust reading solution through artificial intelligence-based chroma residual calculation according to the present invention;
2 is an explanatory diagram related to the chroma data calculation step constituting the fine dust reading solution through artificial intelligence-based chroma residual calculation according to the present invention;
3 is an explanatory diagram of an analysis model implementing an influence variable pair algorithm used in a fine dust reading solution through artificial intelligence-based chroma residual calculation according to the present invention;
4 is an explanatory diagram related to the detailed class calculation step constituting the fine dust reading solution through artificial intelligence-based chroma residual calculation according to the present invention;
5 is a schematic configuration diagram of a fine dust reading system through artificial intelligence-based chroma residual calculation according to the present invention.

이하에서는 본 발명의 구체적인 실시예에 대하여 도면을 참고하여 자세하게 설명하도록 한다.Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

도 1에는 본 발명에 의한 인공지능 기반의 채도 잔차 산출을 통한 미세먼지 판독 솔루션의 순서도가 도시되어 있다.1 is a flowchart of a fine dust reading solution through artificial intelligence-based chroma residual calculation according to the present invention.

본 발명에 의한 인공지능 기반의 채도 잔차 산출을 통한 미세먼지 판독 솔루션은 동영상 획득단계(S10), 연속 이미지 추출단계(S20), 채도 데이터 산출단계(S30), 잔차 산출단계(S40) 및 미세먼지 정도 산출단계(S50)를 포함한다.The fine dust reading solution through artificial intelligence-based chroma residual calculation according to the present invention includes a video acquisition step (S10), a continuous image extraction step (S20), a saturation data calculation step (S30), a residual calculation step (S40) and fine dust It includes a degree calculation step (S50).

동영상 획득단계(S10)에서는 미세먼지의 레벨을 측정하고자 하는 장소의 동영상을 획득한다.In the video acquisition step (S10), a video of a place where the level of fine dust is to be measured is acquired.

동영상은 5초 내외의 길이를 가질 수 있으며, 디지털 비디오 카메라 또는 휴대폰 등에 의해 촬영될 수 있다. 본 발명에 인공지능 기반의 채도 잔차 산출을 통한 미세먼지 판독 솔루션은 실내와 실외 모두에서 적용 가능하다.A moving picture may have a length of about 5 seconds and may be captured by a digital video camera or a mobile phone. In the present invention, the fine dust reading solution through the calculation of the chroma residual based on artificial intelligence can be applied both indoors and outdoors.

연속 이미지 추출단계(S20)에서는 동영상 획득단계(S10)에서 촬영된 동영상에서 연속되는 다수의 정지 이미지를 추출한다.In the continuous image extraction step (S20), a plurality of continuous still images are extracted from the video captured in the video acquisition step (S10).

동영상은 실제로는 미세하게 변화하면서 각각이 짧은 시간동안 순서대로 나타나는 여러 개의 정지 이미지로 이루어진다. 연속 이미지 추출단계(S20)에서는 동영상을 이루는 각각의 정지 이미지를 추출한다. 예를 들어 동영상이 15fps로 촬영된 경우, 정지 이미지는 1초당 15프레임이 추출될 수 있다.A moving picture is actually made up of several still images, each appearing in sequence for a short period of time, with minute changes. In the continuous image extraction step (S20), each still image constituting the moving image is extracted. For example, when a moving picture is recorded at 15 fps, 15 frames per second may be extracted from a still image.

빛은 미세먼지와 충돌하여 산란될 수 있으며, 빛이 미세먼지와 충돌할 가능성은 미세먼지의 농도가 높을수록 증가하게 된다. 그리고 육안으로는 확인하기 쉽지 않지만, 미세먼지에 의한 빛의 산란은 카메라를 통해서는 포착될 수 있다.Light can be scattered by colliding with fine dust, and the probability of light colliding with fine dust increases as the concentration of fine dust increases. And although it is not easy to confirm with the naked eye, light scattering by fine dust can be captured through a camera.

그런데 미세먼지는 공기 중에서 정지해 있는 것이 아니기 때문에 순간순간 미세먼지에 의해 빛이 다르게 산란되어, 동영상에서 추출된 정지 이미지 각각에는 서로 다른 상태의 빛이 포착된다. 미세먼지의 농도가 높을수록 각 정지 이미지 사이의 차이는 커질 수 있다.However, since fine dust is not still in the air, light is scattered differently by the fine dust from moment to moment, and light in a different state is captured in each still image extracted from the video. The higher the concentration of fine dust, the greater the difference between each still image.

채도 데이터 산출단계(S30)에서는 연속 이미지 추출단계(S20)에서 추출된 정지 이미지 각각의 채도 데이터 세트를 산출한다. 즉, 정지 이미지를 이루는 픽셀 각각의 채도 데이터를 산출하는데, 하나의 정지 이미지는 수많은 픽셀로 이루어지기 때문에 하나의 정지 이미지마다 채도 데이터 세트를 산출할 수 있다.In the chroma data calculation step S30, a chroma data set for each still image extracted in the continuous image extraction step S20 is calculated. That is, the saturation data of each pixel constituting the still image is calculated. Since one still image is composed of many pixels, the saturation data set can be calculated for each still image.

도 2에 도시되어 있는 바와 같이, 디지털 이미지에서 각 픽셀의 빛 색깔은 RGB(Red, Green, Blue)로 표현될 수 있으며, Red, Green, Blue 각각의 채널은 0 ~ 255 사이의 값을 가질 수 있다.As shown in FIG. 2 , the light color of each pixel in a digital image may be expressed as RGB (Red, Green, Blue), and each channel of Red, Green, and Blue may have a value between 0 and 255. have.

정지 이미지 각각을 채도 데이터 세트로 변환하면, 이미지의 각 픽셀이 채도를 표현하는 하나의 채널로 표현될 수 있기 때문에 채도 데이터 세트는 정지 이미지에 비하여 데이터의 크기가 줄어들게 된다. 따라서, 이미지의 처리나 분석 시간을 단축할 수 있다.When each still image is converted into a chroma data set, since each pixel of the image can be expressed as one channel expressing chroma, the chroma data set has a reduced data size compared to that of a still image. Accordingly, it is possible to shorten the image processing and analysis time.

동영상에서 추출되는 정지 이미지는 다수이고, 정지 이미지 각각은 수많은 픽셀로 이루어지기 때문에 채도 데이터 세트로의 변환은 매우 유효한 효과를 발휘할 수 있다.Since there are many still images extracted from moving images, and each still image consists of many pixels, conversion to a saturation data set can have a very effective effect.

채도 데이터 산출단계(S30)에서 정지 이미지의 각 픽셀의 채도 데이터는 아래와 같은 방법에 의해 산출될 수 있다.In the saturation data calculation step S30, the saturation data of each pixel of the still image may be calculated by the following method.

Figure 112020115129410-pat00005
인 경우 채도 S는 0이 되고,
Figure 112020115129410-pat00006
≠0 인 경우 채도 S는
Figure 112020115129410-pat00007
가 된다.
Figure 112020115129410-pat00005
, the saturation S becomes 0,
Figure 112020115129410-pat00006
If ≠ 0, the saturation S is
Figure 112020115129410-pat00007
becomes

여기에서,

Figure 112020115129410-pat00008
Figure 112020115129410-pat00009
이며,
Figure 112020115129410-pat00010
이고
Figure 112020115129410-pat00011
이다.From here,
Figure 112020115129410-pat00008
Is
Figure 112020115129410-pat00009
is,
Figure 112020115129410-pat00010
ego
Figure 112020115129410-pat00011
to be.

그리고

Figure 112020115129410-pat00012
,
Figure 112020115129410-pat00013
,
Figure 112020115129410-pat00014
이다.and
Figure 112020115129410-pat00012
,
Figure 112020115129410-pat00013
,
Figure 112020115129410-pat00014
to be.

잔차 산출단계(S40)에서는 다수의 채도 데이터 세트 중 연속된 두 채도 데이터 세트 간의 잔차 데이터를 산출한다.In the residual calculation step S40, residual data between two consecutive chroma data sets among a plurality of chroma data sets is calculated.

상기했던 바와 같이, 미세먼지에 의한 빛의 산란에 의해 정지 이미지 각각에는 서로 다른 상태의 빛이 포착되며, 정지 이미지에서 산출된 채도 데이터 세트 각각에도 이러한 빛의 상태가 반영된다. 따라서, 연속된 두 채도 데이터 세트 사이에는 차이, 즉 잔차가 발생하게 된다.As described above, different states of light are captured in each of the still images due to light scattering by fine dust, and these states of light are also reflected in each of the chroma data sets calculated from the still images. Therefore, a difference, that is, a residual, occurs between two consecutive chroma data sets.

잔차 데이터는 아래와 같은 수학식에 의해 산출될 수 있다. 즉, 연속된 두 채도 데이터 세트(t번째 채도 데이터 세트, t+1번째 채도 데이터 세트)에서 동일 위치 픽셀의 값 차이를 구하여 산출될 수 있다.The residual data may be calculated by the following equation. That is, it can be calculated by finding a difference in values of pixels at the same location in two consecutive chroma data sets (a t-th chroma data set and a t+1 th chroma data set).

Figure 112020115129410-pat00015
Figure 112020115129410-pat00015

(

Figure 112020115129410-pat00016
: i행, j열의 잔차,
Figure 112020115129410-pat00017
: t번째 채도 데이터 세트에서 i행, j열의 값,
Figure 112020115129410-pat00018
: t+1번째 채도 데이터 세트에서 i행, j열의 값)(
Figure 112020115129410-pat00016
: the residual in row i and column j,
Figure 112020115129410-pat00017
: the value of row i and column j in the tth chroma data set,
Figure 112020115129410-pat00018
: Values in row i and column j in the t+1th saturation data set)

상기했던 바와 같이, 미세먼지 농도가 높을수록 각 정지 이미지 사이의 차이는 커지므로, 미세먼지의 농도가 높은 경우에 잔차가 선명하게 나타나게 된다.As described above, the higher the fine dust concentration, the greater the difference between each still image.

예를 들어, 15fps로 촬영된 5초 길이의 동영상에서는 75개의 정지 이미지가 추출될 수 있고, 각 정지 이미지가 변환되어 생성된 75개의 채도 데이터 세트에서는 74개의 잔차 데이터가 산출될 수 있다.For example, 75 still images may be extracted from a 5-second video shot at 15 fps, and 74 residual data may be calculated from 75 saturation data sets generated by converting each still image.

미세먼지 정도 산출단계(S50)에서는 잔차 데이터에 기반하여 미세먼지의 정도를 산출한다.In the fine dust level calculation step S50, the fine dust level is calculated based on the residual data.

잔차의 값이 작은 경우에는 미세먼지의 농도가 낮고, 잔차의 값이 큰 경우에는 미세먼지의 농도가 높은 것으로 판단할 수 있다.When the value of the residual is small, it can be determined that the concentration of fine dust is low, and when the value of the residual is large, it can be determined that the concentration of fine dust is high.

미세먼지의 정도를 판단하기 위한 기준 데이터는, 서로 다른 미세먼지 농도에서 각각 촬영된 동영상을 정지 이미지 산출, 채도 데이터 세트 산출 및 잔차 데이터 산출과정을 거치게 함으로써 만들어질 수 있으며, 이러한 각 과정을 다수 회 반복하여 수행함으로써 기준 데이터의 정확성을 높일 수 있다.The reference data for judging the degree of fine dust can be made by subjecting moving images shot at different fine dust concentrations to still image calculation, chroma data set calculation, and residual data calculation processes, and each of these processes is repeated multiple times. By iteratively performing, the accuracy of the reference data can be improved.

상기한 본 발명의 인공지능 기반의 채도 잔차 산출을 통한 미세먼지 판독 솔루션에 의하면, 고가의 측정 장비 없이 일반적인 디지털 비디오 카메라 등을 이용하여 미세먼지의 레벨을 측정할 수 있으므로 경제적이며, 이러한 경제성에 의하여 여러 개소에서 미세먼지 레벨을 측정할 수 있으므로 국부적인 미세먼지 레벨을 알 수 있다.According to the fine dust reading solution through the artificial intelligence-based chroma residual calculation of the present invention, it is economical because it is possible to measure the level of fine dust using a general digital video camera without expensive measuring equipment. Since the level of fine dust can be measured in several places, it is possible to know the local level of fine dust.

동영상을 확득하기 위한 카메라로는 CCTV를 활용하여, 별도의 하드웨어 장비를 설치하지 않고도 미세먼지 레벨을 측정하는 것도 가능하다.Using CCTV as a camera to acquire video, it is also possible to measure the level of fine dust without installing additional hardware equipment.

미세먼지 정도 산출단계(S50)에서 미세먼지의 정도는 클래스로 나뉘어 산출될 수 있다.In the fine dust level calculating step S50, the fine dust level may be calculated by dividing the class into classes.

이 경우, 미세먼지의 좋고 나쁨을 직관적으로 파악할 수 있다.In this case, the good or bad of fine dust can be intuitively grasped.

클래스를 나누는 기준은 다수의 기준 잔차 데이터에 2진 분류 알고리즘을 적용하여 정해질 수 있다.A criterion for classifying a class may be determined by applying a binary classification algorithm to a plurality of criterion residual data.

미세먼지 정도의 클래스는 예를 들어, '좋음'과 '나쁨'의 2개 클래스로 구분되거나, '좋음', '보통', '나쁨', '매우 나쁨'의 4개 클래스로 구분될 수 있다.The class of fine dust level can be divided into two classes of, for example, 'good' and 'bad', or into four classes of 'good', 'normal', 'bad', and 'very bad'. .

미세먼지 정도 산출단계(S50)에서 미세먼지의 정도는, 서로 다른 클래스에서 서로 간 빈도수의 우위가 역전되는 두 변수로 이루어지는 영향변수쌍을 통해 산출될 수 있다.In the fine dust degree calculation step ( S50 ), the degree of fine dust may be calculated through a pair of influence variables consisting of two variables in which the dominance of the frequency of each other in different classes is reversed.

이 경우, 영향변수쌍을 이루는 두 변수 중 어느 변수의 빈도수가 높은지를 판단함으로써 쉽게 미세먼지 정도의 클래스를 산출하는 것이 가능하다.In this case, it is possible to easily calculate the class of fine dust by judging which of the two variables constituting the pair of influence variables has the highest frequency.

각 잔차 데이터는 모두 영향변수쌍을 통해 판단될 수 있으며, 상대적으로 높은 빈도로 산출된 미세먼지 정도의 클래스를 최종 결과값으로 정할 수 있다.Each residual data can be judged through a pair of influence variables, and a class of the degree of fine dust calculated with a relatively high frequency can be determined as the final result.

영향변수쌍을 도출하기 위한 알고리즘으로서는 영향변수쌍 알고리즘이 사용될 수 있다. 영향변수쌍 알고리즘에 의해, 영향변수쌍은 아래의 수학식 1의 결과값이 최대가 될 때의 값으로 정해질 수 있다.As an algorithm for deriving an influence variable pair, an influence variable pair algorithm may be used. By the influencing variable pair algorithm, the influencing variable pair may be determined as a value when the result value of Equation 1 below becomes the maximum.

Figure 112020115129410-pat00019
Figure 112020115129410-pat00019

(

Figure 112020115129410-pat00020
: 두 변수가 x, y일 때 미세먼지 정도가 낮은 클래스에서의 관심도와 미세먼지 정도가 높은 클래스에서의 관심도 차이의 절대값,
Figure 112020115129410-pat00021
: 두 변수가 x, y일 때 미세먼지 정도가 낮은 클래스에서의 관심도,
Figure 112020115129410-pat00022
: 두 변수가 x, y일 때 미세먼지 정도가 높은 클래스에서의 관심도)(
Figure 112020115129410-pat00020
: The absolute value of the difference in interest in the class with a low level of fine dust and the level of interest in the class with a high level of fine dust when the two variables are x and y,
Figure 112020115129410-pat00021
: When the two variables are x and y, the degree of interest in the class with a low level of fine dust,
Figure 112020115129410-pat00022
: Interest in a class with a high degree of fine dust when two variables are x and y)

이때, 각 클래스에서의 관심도는 아래와 같은 수학식에 의해 산출될 수 있다.In this case, the degree of interest in each class may be calculated by the following equation.

Figure 112020115129410-pat00023
,
Figure 112020115129410-pat00024
Figure 112020115129410-pat00023
,
Figure 112020115129410-pat00024

(

Figure 112020115129410-pat00025
: 해당 클래스(c)에서 변수
Figure 112020115129410-pat00026
Figure 112020115129410-pat00027
보다 낮을 확률,
Figure 112020115129410-pat00028
: 변수 x의 빈도수,
Figure 112020115129410-pat00029
: 변수 y의 빈도수)(
Figure 112020115129410-pat00025
: Variable in the corresponding class (c)
Figure 112020115129410-pat00026
go
Figure 112020115129410-pat00027
less likely,
Figure 112020115129410-pat00028
: the frequency of the variable x,
Figure 112020115129410-pat00029
: frequency of variable y)

예를 들어, 미세먼지가 좋은 경우(c=low)와 나쁜 경우(c=high)에 대해 아래와 같은 값을 갖는 기준 잔차 데이터가 있는 경우,For example, if there is reference residual data with the following values for good (c=low) and bad (c=high) fine dust,

Figure 112020115129410-pat00030
Figure 112020115129410-pat00030

각 클래스의 기준 잔차 데이터를 구성하는 변수에 대한 빈도수는 다음과 같다.The frequencies for the variables constituting the baseline residual data of each class are as follows.

Figure 112020115129410-pat00031
Figure 112020115129410-pat00031

< 각 클래스의 기준 잔차 데이터를 구성하는 변수의 빈도수 분포표 >< Frequency distribution table of variables constituting the standard residual data of each class >

예를 들어, 위의 빈도수 분포표를 기준으로 두 변수 x, y가 +1, +5인 경우, 미세먼지 정도가 낮은 클래스에서의 관심도는 0이 되고, 미세먼지 정도가 높은 클래스에서의 관심도는 1이 된다.For example, based on the frequency distribution table above, if the two variables x and y are +1 and +5, the interest in the class with the low fine dust level is 0, and the interest in the class with the high fine dust level is 1 becomes this

Figure 112020115129410-pat00032
Figure 112020115129410-pat00032

Figure 112020115129410-pat00033
Figure 112020115129410-pat00033

따라서, 두 변수 x, y가 +1, +5일 때 미세먼지 정도가 낮은 클래스에서의 관심도와 미세먼지 정도가 높은 클래스에서의 관심도 차이의 절대값은 1로 최대가 된다.Therefore, when the two variables x and y are +1 and +5, the absolute value of the difference between the interest in a class with a low degree of fine dust and a class with a high degree of fine dust is maximum at 1.

Figure 112020115129410-pat00034
Figure 112020115129410-pat00034

따라서, 두 변수 +1과 +5를 영향변수쌍으로 정할 수 있다.Therefore, two variables +1 and +5 can be set as a pair of influence variables.

이러한 영향변수쌍에 의해, 판단하고자 하는 잔차 데이터에서 변수 +1의 빈도수가 높은 경우에는 미세먼지의 정도가 낮은 것으로 판단할 수 있고, +5의 빈도수가 높은 경우에는 미세먼지의 정도가 높은 것으로 판단할 수 있다.Based on this pair of influence variables, when the frequency of variable +1 in the residual data to be judged is high, the degree of fine dust can be judged to be low, and when the frequency of +5 is high, the degree of fine dust is judged to be high can do.

한편, 미세먼지 정도가 낮은 클래스에서의 관심도와 미세먼지 정도가 높은 클래스에서의 관심도 차이의 절대값이 동일한 경우가 있을 수 있다.On the other hand, there may be a case in which the absolute value of the difference between the interest in a class with a low degree of fine dust and the degree of interest in a class with a high degree of fine dust is the same.

예를 들어, 위의 빈도수 분포표를 기준으로 하면 두 변수 x, y가 +1, +5인 경우 외에 두 변수 x, y가 +2, +5인 경우에도 미세먼지 정도가 낮은 클래스에서의 관심도는 0이 되고 미세먼지 정도가 높은 클래스에서의 관심도는 1이 되어,For example, based on the frequency distribution table above, in addition to the case where the two variables x and y are +1 and +5, even when the two variables x and y are +2, +5, the degree of interest in the class with a low level of fine dust is It becomes 0 and the interest in the class with high fine dust level becomes 1,

Figure 112020115129410-pat00035
Figure 112020115129410-pat00035

Figure 112020115129410-pat00036
Figure 112020115129410-pat00036

미세먼지 정도가 낮은 클래스에서의 관심도와 미세먼지 정도가 높은 클래스에서의 관심도 차이의 절대값은 1이 된다.The absolute value of the difference between the interest in a class with a low level of fine dust and the level of interest in a class with a high degree of fine dust is 1.

Figure 112020115129410-pat00037
Figure 112020115129410-pat00037

이러한 경우에는 각 클래스에서 두 변수 빈도의 합이 최대가 되는 경우의 두 변수를 영향변수쌍으로 정하여, 미세먼지 정도 산출의 정확성을 높일 수 있다.In this case, the accuracy of calculating the degree of fine dust can be improved by setting the two variables in the case where the sum of the frequencies of the two variables in each class is the maximum as a pair of influence variables.

영향변수쌍 알고리즘은 인공지능 기술이 적용된 분석모델에 의해 구현될 수 있다. 분석모델은 인공신경망(ANN), 기계학습(machine learning), 딥러닝(deep learning) 등과 같은 다양한 인공지능 모델일 수 있다.The influence variable pair algorithm can be implemented by an analysis model to which artificial intelligence technology is applied. The analysis model may be various artificial intelligence models such as artificial neural network (ANN), machine learning, deep learning, and the like.

도 3에는 영향변수쌍 알고리즘을 구현하는 분석모델의 예시가 도시되어 있다. 분석모델은 입력층(input), 은닉층(hidden, hidden 2) 및 출력층(output)을 포할 수 있다. 은닉층의 수는 도시된 것과 달라질 수 있다.3 shows an example of an analysis model implementing the influence variable pair algorithm. The analysis model may include an input layer (input), a hidden layer (hidden, hidden 2), and an output layer (output). The number of hidden layers may be different from that shown.

입력층(input)에는 미세먼지가 좋은 경우(c=low)의 잔차 데이터를 구성하는 성분의 값과 미세먼지가 나쁜 경우(c=high)의 잔차 데이터를 구성하는 성분의 값이 각각 입력된다.In the input layer, values of components constituting residual data when fine dust is good (c=low) and values of components constituting residual data when fine dust is bad (c=high) are respectively input.

은닉층(hidden, hidden 2)에서는 각 클래스의 잔차 데이터의 성분 값을 학습하여 미세먼지가 좋은 경우(c=low) 관심도와 미세먼지가 나쁜 경우(c=high)의 관심도 차이의 절대값이 최대가 되는 두 성분(변수)을 구한다.The hidden layer (hidden, hidden 2) learns the component values of the residual data of each class, so that the absolute value of the difference between the interest when fine dust is good (c = low) and when the fine dust is bad (c = high) is the maximum. Find the two components (variables) that become

그리고 이렇게 구해진 두 성분은 출력층(output)을 통해 출력되어 영향변수쌍을 구성하게 된다.And the two components obtained in this way are output through the output layer to form an influence variable pair.

영향변수쌍은 위와 같은 분석모델로을 통해 도출될 수 있으나, 이에 한정하지 않고 다른 분석모델을 이용하여 영향변수쌍을 도출할 수도 있다.The pair of influence variables can be derived through the above analysis model path, but it is not limited thereto, and the pair of influence variables can also be derived using other analysis models.

미세먼지 정도 산출단계(S50)에서는 3 이상의 홀수 개의 영향변수쌍을 이용하여 미세먼지의 정도를 산출할 수 있다.In the fine dust level calculation step ( S50 ), the fine dust level may be calculated using an odd number of pairs of three or more influencing variables.

이 경우, 과반을 넘는 수의 영향변수쌍을 통해 산출된 미세먼지 정도의 클래스를 최종 미세먼지 정도의 결과로 정할 수 있다. 예를 들어, 3개의 영향변수쌍을 이용하여 미세먼지의 정도를 산출하는 경우, 2개의 영향변수쌍을 통해서는 미세먼지의 정도가 높은 것으로 판단되고 1개의 영향변수쌍을 통해서는 미세먼지의 정도가 낮은 것으로 판단되면, 최종적으로 미세먼지의 정도가 높은 것으로 판단할 수 있다.In this case, the class of the degree of fine dust calculated through the number of pairs of influence variables exceeding the majority can be determined as the result of the final level of fine dust. For example, if the degree of fine dust is calculated using three pairs of influence variables, the degree of fine dust is judged to be high through two pairs of influence variables, and the degree of fine dust is determined through one pair of influence variables. If it is determined that the level of fine dust is low, it can be finally determined that the degree of fine dust is high.

영향변수쌍을 통한 미세먼지 정도의 산출 방법은 확률을 기반으로 하는 것이므로, 여러 개의 영향변수쌍을 통해 미세먼지의 정도를 산출하여 산출의 정확성을 높이는 것이 가능하다.Since the method of calculating the degree of fine dust through an influencing variable pair is based on probability, it is possible to increase the accuracy of the calculation by calculating the degree of fine dust through several influencing variable pairs.

미세먼지 정도 산출단계(S50)는 세부 클래스 산출단계를 포함할 수 있다.The fine dust level calculation step S50 may include a detailed class calculation step.

세부 클래스 산출단계에서는 도 4에 도시되어 있는 바와 같이, 영향변수쌍을 통해 산출된 미세먼지의 정도를 세부 클래스로 구분하여 산출한다. 세부 클래스로의 구분은, 서로 다른 세부 클래스에서 서로 간 빈도수의 우위가 역전되는 두 제2 변수로 이루어지는 제2 영향변수쌍을 통해 이루어질 수 있다. 즉, 미세먼지의 정도를 세부 클래스로 구분하는 방법은 영향변수쌍을 통한 미세먼지 정도 산출 방법과 비교하여, 제2 영향변수쌍을 이루는 제2 변수가 영향변수쌍을 이루는 변수와 다를 뿐 원리가 동일하다.In the detailed class calculation step, as shown in FIG. 4 , the degree of fine dust calculated through the pair of influence variables is divided into detailed classes and calculated. Classification into subclasses may be made through a second influencing variable pair consisting of two second variables in which the predominance of frequencies is reversed in different subclasses. That is, the method of classifying the degree of fine dust into detailed classes is different from the method of calculating the degree of fine dust through the pair of influence variables, except that the second variable constituting the second pair of influence variables is different from the variable constituting the pair of influence variables. same.

영향변수쌍에 의해 미세먼지의 정도가 높은 것으로 판단된 경우와 미세먼지의 정도가 낮은 것으로 판단된 경우 각각에 적용될 수 있는 제2 영향변수쌍이 서로 상이함은 당연하다.It is natural that the second pair of influencing variables applicable to the case where the degree of fine dust is judged to be high and the case where the degree of fine dust is judged to be low by the pair of influence variables are different from each other.

영향변수쌍에 의해 미세먼지의 정도가 '좋음(low)'과 '나쁨(high)'으로 구분되었다면, 제2 영향변수쌍에 의해서는 '좋음', '보통', '나쁨', '매우 나쁨'으로 보다 세분화되어 구분될 수 있다.If the degree of fine dust was classified into 'low' and 'high' by the influencing variable pair, 'good', 'normal', 'bad', 'very bad' by the second influencing variable pair ' can be further subdivided.

잔차 산출단계(S40)와 미세먼지 정도 산출단계(S50) 사이에서는 잔차 데이터 필터링 단계가 더 진행될 수 있다.A residual data filtering step may be further performed between the residual calculating step S40 and the fine dust level calculating step S50.

잔차 필터링 단계에서는 잔차 데이터 성분 중 소정값 이상의 성분을 제외하는 작업이 진행된다.In the residual filtering step, an operation of excluding a component having a value greater than or equal to a predetermined value among residual data components is performed.

동영상에는 미세먼지에 의해 빛이 산란되는 것 이외에도 물체가 움직이는 것이 포착될 수 있으며, 물체의 움직임에 의한 빛의 변화는 육안으로 확인할 수 있을 정도로 크게 나타나므로 미세먼지에 의한 빛의 산란에 비하여 큰 잔차를 발생시키게 된다. 그리고 이러한 물체의 움직임에 의한 잔차는 미세먼지의 정도를 산출하는 데 있어서는 노이즈로 작용하게 된다.In addition to scattering light by fine dust, moving objects can be captured in the video, and the change in light caused by the movement of an object is large enough to be seen with the naked eye. will cause And the residuals due to the movement of these objects act as noise in calculating the degree of fine dust.

따라서, 잔차 데이터 성분 중 소정값 이상의 크기를 갖는 성분을 제외하여, 미세먼지 정도 산출의 정확성을 높여줄 수 있다.Accordingly, it is possible to increase the accuracy of calculating the degree of fine dust by excluding a component having a size greater than or equal to a predetermined value among residual data components.

이하에서는 본 발명에 의한 인공지능 기반의 채도 잔차 산출을 통한 미세먼지 판독 시스템(1)에 대하여 설명하도록 한다. 도 5에는 본 발명의 시스템(1)의 개략적인 구성도가 도시되어 있다.Hereinafter, the fine dust reading system 1 through artificial intelligence-based chroma residual calculation according to the present invention will be described. 5 is a schematic configuration diagram of a system 1 of the present invention.

본 발명에 의한 인공지능 기반의 채도 잔차 산출을 통한 미세먼지 판독 시스템(1)에 대하여 설명하면서 인공지능 기반의 채도 잔차 산출을 통한 미세먼지 판독 솔루션의 설명시 언급된 부분에 대해서는 자세한 설명을 생략하도록 한다.While explaining the fine dust reading system 1 through artificial intelligence-based chroma residual calculation according to the present invention, detailed description of the parts mentioned in the description of the fine dust reading solution through artificial intelligence-based chroma residual calculation will be omitted. do.

본 발명에 의한 인공지능 기반의 채도 잔차 산출을 통한 미세먼지 판독 시스템(1)은 동영상 획득부(10), 연속 이미지 추출부(20), 채도 데이터 산출부(30), 잔차 산출부(40) 및 미세먼지 정도 산출부(50)를 포함하여 이루어진다.The fine dust reading system 1 through artificial intelligence-based chroma residual calculation according to the present invention includes a video acquisition unit 10, a continuous image extraction unit 20, a chroma data calculation unit 30, and a residual calculation unit 40. and a fine dust degree calculation unit 50 .

동영상 획득부(10)에서는 실내 또는 실외에서 동영상을 획득한다. 동영상 획득부(10)는 예를 들어, 디지털 비디오 카메라 또는 휴대폰 등일 수 있다.The video acquisition unit 10 acquires a video indoors or outdoors. The moving picture acquisition unit 10 may be, for example, a digital video camera or a mobile phone.

연속 이미지 추출부(20)는 동영상 획득부(10)를 통해 얻어진 동영상에서 연속되는 다수의 정지 이미지를 추출한다. 미세먼지에 의한 빛의 산란에 의해, 정지 이미지 각각에는 서로 다른 상태의 빛이 포착될 수 있다.The continuous image extracting unit 20 extracts a plurality of continuous still images from the moving image obtained through the moving image obtaining unit 10 . Light in different states may be captured in each still image due to scattering of light by fine dust.

채도 데이터 산출부(30)는 정지 이미지 각각에서 채도 데이터 세트를 산출한다. RGB(Red, Green, Blue)로 표현되는 정지 이미지에 비하여, 채도 데이터 세트는 작은 크기를 가지게 된다.The chroma data calculator 30 calculates a chroma data set from each of the still images. Compared to a still image expressed in RGB (Red, Green, Blue), the chroma data set has a small size.

잔차 산출부(40)에서는 다수의 채도 데이터 세트 중 연속된 두 채도 데이터 세트 간의 잔차 데이터를 산출한다. 미세먼지의 정도에 따라 빛의 산란 정도는 달라지고, 빛의 산란 정도에 따라 연속된 두 채도 데이터 세트 간의 잔차는 달라지게 된다. 즉, 잔차 데이터는 미세먼지의 정도에 따라 달라진다.The residual calculator 40 calculates residual data between two successive chroma data sets among a plurality of chroma data sets. The degree of light scattering varies according to the degree of fine dust, and the residual between two consecutive chroma data sets varies according to the degree of light scattering. That is, the residual data varies depending on the level of fine dust.

미세먼지 정도 산출부(50)는 잔차 데이터에 기반하여 미세먼지 정도를 산출한다. 잔차 데이터는 미세먼지 정도에 따라 달라지므로, 잔차 데이터를 통해 미세먼지 정도를 산출하는 것이 가능하다.The fine dust level calculating unit 50 calculates the fine dust level based on the residual data. Since the residual data depends on the level of fine dust, it is possible to calculate the level of fine dust from the residual data.

미세먼지 정도 산출부(50)는 미세먼지의 정도를 클래스로 나누어 산출하고, 미세먼지 정도는 서로 다른 클래스에서 서로 간 빈도수의 우위가 역전되는 두 변수로 이루어지는 영향변수쌍을 이용하여 산출할 수 있다.The fine dust degree calculation unit 50 calculates the fine dust level by dividing it into classes, and the fine dust level can be calculated using a pair of influence variables consisting of two variables in which the dominance of the frequency of each other in different classes is reversed. .

이 경우, 영향변수쌍을 이루는 두 변수 중 어느 변수의 빈도수가 높은지를 판단함으로써 쉽게 미세먼지 정도의 클래스를 산출할 수 있다.In this case, the class of fine dust can be easily calculated by determining which of the two variables constituting the pair of influence variables has the highest frequency.

미세먼지 정도 산출부(50)는 인공지능 기술을 적용된 분석모델을 통해 영향변수쌍을 도출하는 영향변수쌍 도출부(미도시)를 포함하여, 수많은 동영상으로부터의 기준 잔차 데이터를 분석함으로써 영향변수쌍을 도출할 수 있다. 그리고 영향변수쌍 도출부에서 도출된 영향변수쌍은 미세먼지 정도를 산출하는 데 사용된다.The fine dust degree calculation unit 50 includes an influence variable pair derivation unit (not shown) that derives an influence variable pair through an analysis model to which artificial intelligence technology is applied, and analyzes the reference residual data from numerous videos. can be derived. And the influencing variable pair derived from the influencing variable pair derivation unit is used to calculate the degree of fine dust.

인공지능 기반의 채도 잔차 산출을 통한 미세먼지 판독 시스템(1)의 구성들은 하나 또는 다수의 하드웨어를 통해 구현되거나 하나 또는 다수의 소프트웨어를 통해 구현될 수 있다. 또는 하드웨어와 소프트웨어를 통해 구현될 수도 있다.Configurations of the fine dust reading system 1 through artificial intelligence-based chroma residual calculation may be implemented through one or more hardware, or may be implemented through one or more software. Alternatively, it may be implemented through hardware and software.

본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되는 것이 아니라 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 형태의 실시예로 구현될 수 있다. 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 변형 가능한 다양한 범위까지 본 발명의 청구범위 기재의 범위 내에 있는 것으로 본다.The scope of the present invention is not limited to the above-described embodiments, but may be implemented in various forms within the scope of the appended claims. Without departing from the gist of the present invention claimed in the claims, it is considered to be within the scope of the claims of the present invention to various extents that can be modified by any person skilled in the art to which the invention pertains.

1 : 인공지능 기반의 채도 잔차 산출을 통한 미세먼지 판독 시스템
10 : 동영상 획득부 20 : 연속 이미지 추출부
30 : 채도 데이터 산출부 40 : 잔차 산출부
50 : 미세먼지 정도 산출부
1: Fine dust reading system through artificial intelligence-based chroma residual calculation
10: video acquisition unit 20: continuous image extraction unit
30: saturation data calculation unit 40: residual calculation unit
50: fine dust degree calculation unit

Claims (11)

실내 또는 실외에서 동영상을 획득하는 동영상 획득단계;
상기 동영상에서 연속되는 다수의 정지 이미지를 추출하는 연속 이미지 추출단계;
상기 정지 이미지 각각의 채도 데이터 세트를 산출하는 채도 데이터 산출단계;
다수의 상기 채도 데이터 세트 중 연속된 두 채도 데이터 세트 간의 잔차 데이터를 산출하는 잔차 산출단계; 및
상기 잔차 데이터에 기반하여 미세먼지의 정도를 산출하는 미세먼지 정도 산출단계;를 포함하고,
상기 미세먼지 정도 산출단계에서, 미세먼지의 정도는 클래스로 나뉘어 산출되며, 미세먼지의 정도는 서로 다른 클래스에서 서로 간 빈도수의 우위가 역전되는 두 변수로 이루어지는 영향변수쌍을 통해 산출되는 것을 특징으로 하는 인공지능 기반의 채도 잔차 산출을 통한 미세먼지 판독 솔루션.
A video acquisition step of acquiring a video indoors or outdoors;
a continuous image extraction step of extracting a plurality of continuous still images from the moving picture;
a chroma data calculation step of calculating a chroma data set for each of the still images;
a residual calculation step of calculating residual data between two consecutive chroma data sets among the plurality of chroma data sets; and
Including; a fine dust degree calculating step of calculating the degree of fine dust based on the residual data;
In the step of calculating the degree of fine dust, the degree of fine dust is calculated by dividing it into classes, and the degree of fine dust is calculated through a pair of influence variables consisting of two variables in which the dominance of the frequency of each other in different classes is reversed. Fine dust reading solution by calculating the residual saturation based on artificial intelligence.
삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 영향변수쌍은 아래의 수학식 1의 결과값이 최대가 될 때의 값으로 정해지는 것을 특징으로 하는 인공지능 기반의 채도 잔차 산출을 통한 미세먼지 판독 솔루션.
[수학식 1]
Figure 112022045755611-pat00038

(
Figure 112022045755611-pat00039
: 두 변수가 x, y일 때 미세먼지 정도가 낮은 클래스에서의 관심도와 미세먼지 정도가 높은 클래스에서의 관심도 차이의 절대값,
Figure 112022045755611-pat00040
: 두 변수가 x, y일 때 미세먼지 정도가 낮은 클래스에서의 관심도,
Figure 112022045755611-pat00041
: 두 변수가 x, y일 때 미세먼지 정도가 높은 클래스에서의 관심도)
According to claim 1,
The pair of influence variables is a fine dust reading solution through artificial intelligence-based chroma residual calculation, characterized in that it is determined as a value when the result value of Equation 1 below is maximum.
[Equation 1]
Figure 112022045755611-pat00038

(
Figure 112022045755611-pat00039
: The absolute value of the difference in interest in the class with a low level of fine dust and the level of interest in the class with a high level of fine dust when the two variables are x and y,
Figure 112022045755611-pat00040
: When the two variables are x and y, the degree of interest in the class with a low level of fine dust,
Figure 112022045755611-pat00041
: Interest in a class with a high degree of fine dust when two variables are x and y)
제4항에 있어서,
상기 수학식 1의 결과값이 동일한 경우가 있으면, 각 클래스에서 두 변수 빈도의 합이 최대가 되는 경우의 두 변수를 상기 영향변수쌍으로 정하는 것을 특징으로 하는 인공지능 기반의 채도 잔차 산출을 통한 미세먼지 판독 솔루션.
5. The method of claim 4,
Fine through artificial intelligence-based chroma residual calculation, characterized in that when the result value of Equation 1 is the same, two variables in the case where the sum of the frequencies of the two variables in each class is the maximum is determined as the influencing variable pair Dust reading solution.
제4항에 있어서,
상기 영향변수쌍은, 인공지능 분석모델을 통해 상기 잔차 데이터를 학습함으로써 도출되는 것을 특징으로 하는 인공지능 기반의 채도 잔차 산출을 통한 미세먼지 판독 솔루션.
5. The method of claim 4,
The pair of influence variables is a fine dust reading solution through artificial intelligence-based chroma residual calculation, characterized in that it is derived by learning the residual data through an artificial intelligence analysis model.
제1항에 있어서,
상기 미세먼지 정도 산출단계에서는, 3 이상의 홀수 개의 영향변수쌍을 이용하여 미세먼지의 정도를 산출하는 것을 특징으로 하는 인공지능 기반의 채도 잔차 산출을 통한 미세먼지 판독 솔루션.
According to claim 1,
In the fine dust level calculation step, fine dust reading solution through artificial intelligence-based chroma residual calculation, characterized in that the fine dust level is calculated using an odd number of pairs of influence variables of 3 or more.
제1항에 있어서,
상기 미세먼지 정도 산출단계는,
상기 영향변수쌍을 통해 산출된 미세먼지의 정도를, 서로 다른 세부 클래스에서 서로 간 빈도수의 우위가 역전되는 두 제2 변수로 이루어지는 제2 영향변수쌍을 통해 다시 판별하는 세부 클래스 산출단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 인공지능 기반의 채도 잔차 산출을 통한 미세먼지 판독 솔루션.
According to claim 1,
The fine dust level calculation step is,
A detailed class calculation step of re-determining the degree of fine dust calculated through the influencing variable pair through a second influencing variable pair consisting of two second variables in which the dominance of the frequency in different subclasses is reversed Fine dust reading solution through artificial intelligence-based chroma residual calculation.
제1항에 있어서,
상기 잔차 산출단계와 상기 미세먼지 정도 산출단계 사이에서 진행되는,
상기 잔차 데이터의 성분 중 소정값 이상의 성분을 제외하는 잔차 데이터 필터링 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인공지능 기반의 채도 잔차 산출을 통한 미세먼지 판독 솔루션.
According to claim 1,
progressed between the residual calculation step and the fine dust degree calculation step,
Fine dust reading solution through artificial intelligence-based chroma residual calculation, characterized in that it further comprises a residual data filtering step of excluding a component greater than a predetermined value among the components of the residual data.
실내 또는 실외에서 동영상을 획득하는 동영상 획득부;
상기 동영상에서 연속되는 다수의 정지 이미지를 추출하는 연속 이미지 추출부;
상기 정지 이미지 각각의 채도 데이터 세트를 산출하는 채도 데이터 산출부;
다수의 상기 채도 데이터 세트 중 연속된 두 채도 데이터 세트 간의 잔차 데이터를 산출하는 잔차 산출부; 및
상기 잔차 데이터에 기반하여 미세먼지의 정도를 산출하는 미세먼지 정도 산출부;를 포함하며,
상기 미세먼지 정도 산출부는 미세먼지의 정도를 클래스로 나누어 산출하고,
미세먼지의 정도는 서로 다른 클래스에서 서로 간 빈도수의 우위가 역전되는 두 변수로 이루어지는 영향변수쌍을 이용하여 산출하는 것을 특징으로 하는 인공지능 기반의 채도 잔차 산출을 통한 미세먼지 판독 시스템.
a video acquisition unit for acquiring a video indoors or outdoors;
a continuous image extraction unit for extracting a plurality of continuous still images from the moving picture;
a chroma data calculator for calculating a chroma data set of each of the still images;
a residual calculator configured to calculate residual data between two consecutive chroma data sets among the plurality of chroma data sets; and
It includes; a fine dust degree calculation unit for calculating the degree of fine dust based on the residual data;
The fine dust level calculation unit calculates the fine dust level by dividing it into classes,
Fine dust reading system through artificial intelligence-based chroma residual calculation, characterized in that the degree of fine dust is calculated using a pair of influence variables consisting of two variables whose frequency dominance is reversed in different classes.
삭제delete
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