KR102468753B1 - Fine dust detecting solution and system by computing RGB channel volume residual based on AI - Google Patents

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KR102468753B1 KR1020200141805A KR20200141805A KR102468753B1 KR 102468753 B1 KR102468753 B1 KR 102468753B1 KR 1020200141805 A KR1020200141805 A KR 1020200141805A KR 20200141805 A KR20200141805 A KR 20200141805A KR 102468753 B1 KR102468753 B1 KR 102468753B1
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Abstract

본 발명은 인공지능 기반의 RGB 채널 잔차 산출을 통한 미세먼지 판독 솔루션 및 시스템에 관한 것으로서, 본 발명에 의한 인공지능 기반의 RGB 채널 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 데이터를 RGB 채널별로 분리하여 R 채널 이미지, G 채널 이미지 및 B 채널 이미지를 생성하는 이미지 변환단계; 상기 R 채널 이미지, 상기 G 채널 이미지 및 상기 B 채널 이미지 중 적어도 어느 한 채널 이미지에서 연속된 두 이미지 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 RGB channel residual calculation, and the fine dust reading solution through artificial intelligence-based RGB channel residual calculation according to the present invention acquires video indoors or outdoors. a video acquisition step; a continuous image extraction step of extracting a plurality of continuous still images from the video; an image conversion step of dividing data of each of the still images by RGB channels to generate an R channel image, a G channel image, and a B channel image; a residual calculation step of calculating residual data between two consecutive images in at least one of the R channel image, the G channel image, and the B channel image; and a fine dust level calculation step of calculating the level of fine dust based on the residual data.
Accordingly, it is possible to economically measure the level of fine dust in various places.

Description

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

본 발명은 인공지능 기반의 RGB 채널 잔차 산출을 통한 미세먼지 판독 솔루션 및 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 이미지를 이용하여 미세먼지 레벨의 측정을 경제적으로 하는 것이 가능한 인공지능 기반의 RGB 채널 잔차 산출을 통한 미세먼지 판독 솔루션 및 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a fine dust reading solution and system through artificial intelligence-based RGB channel residual calculation, and more particularly, to an artificial intelligence-based RGB channel residual calculation capable of economically measuring fine dust levels using images. It is about a fine dust reading solution and system through

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 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 an indirect measurement method using physical properties of radiation or light (beta absorption method or light scattering method, etc.) and a method of measuring the mass of fine dust with a scale (weight concentration method, etc.). , In order to measure fine dust in this way, expensive measuring equipment is required.

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, the measurement of fine dust is measured for each administrative district, but even in the same administrative district, there is a difference in the actual fine dust measurement value depending on the topographical characteristics 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 for measuring the concentration of fine dust in various areas without expensive fine dust measuring equipment.

KRKR 10-2020-000970710-2020-0009707 AA

따라서, 본 발명의 목적은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 이미지를 이용함으로써 여러 위치에서 경제적으로 미세먼지 레벨을 측정하는 것이 가능한 인공지능 기반의 RGB 채널 잔차 산출을 통한 미세먼지 판독 솔루션 및 시스템을 제공함에 있다.Therefore, an object of the present invention is to solve such a conventional problem, and a fine dust reading solution through artificial intelligence-based RGB channel residual calculation capable of economically measuring the fine dust level at various locations by using an image, and in providing the system.

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 problem, and other problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description below.

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 데이터를 RGB 채널별로 분리하여 R 채널 이미지, G 채널 이미지 및 B 채널 이미지를 생성하는 이미지 변환단계; 상기 R 채널 이미지, 상기 G 채널 이미지 및 상기 B 채널 이미지 중 적어도 어느 한 채널 이미지에서 연속된 두 이미지 간의 잔차 데이터를 산출하는 잔차 산출단계; 및 상기 잔차 데이터에 기반하여 미세먼지의 정도를 산출하는 미세먼지 정도 산출단계;를 포함하는 인공지능 기반의 RGB 채널 잔차 산출을 통한 미세먼지 판독 솔루션에 의해 달성된다.The above object is, 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 video; an image conversion step of dividing data of each of the still images by RGB channels to generate an R channel image, a G channel image, and a B channel image; a residual calculation step of calculating residual data between two consecutive images in at least one of the R channel image, the G channel image, and the B channel image; It is achieved by a fine dust reading solution through artificial intelligence-based RGB channel residual calculation including; and a fine dust degree calculating step of calculating the degree of fine dust 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 divided into classes and calculated.

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 consisting of two variables in which the dominance of frequencies in different classes is reversed.

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

[수학식 1][Equation 1]

Figure 112020115129364-pat00001
Figure 112020115129364-pat00001

(

Figure 112020115129364-pat00002
: 두 변수가 x, y일 때 미세먼지 정도가 낮은 클래스에서의 관심도와 미세먼지 정도가 높은 클래스에서의 관심도 차이의 절대값,
Figure 112020115129364-pat00003
: 두 변수가 x, y일 때 미세먼지 정도가 낮은 클래스에서의 관심도,
Figure 112020115129364-pat00004
: 두 변수가 x, y일 때 미세먼지 정도가 높은 클래스에서의 관심도)(
Figure 112020115129364-pat00002
: When the two variables are x and y, the absolute value of the difference between the degree of interest in the class with a low degree of fine dust and the degree of interest in a class with a high degree of fine dust,
Figure 112020115129364-pat00003
: When the two variables are x and y, the degree of interest in the class with a low level of fine dust,
Figure 112020115129364-pat00004
: When the two variables are x and y, the degree of interest in the class with a high level of fine dust)

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

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 using three or more odd-numbered pairs of influence 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 pair of second influence variables composed of two second variables in which the dominance of frequencies between each other in different subclasses is reversed. It may include a detailed class calculation step.

본 발명에 의한 인공지능 기반의 RGB 채널 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 RGB channel residual calculation according to the present invention is residual data excluding components of the residual data that are greater than or equal to a predetermined value, which are progressed between the residual calculation step and the fine dust degree calculation step. A filtering step may be further included.

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 데이터를 RGB 채널별로 분리하여 R 채널 이미지, G 채널 이미지 및 B 채널 이미지를 생성하는 이미지 변환부; 상기 R 채널 이미지, G 채널 이미지 및 B 채널 이미지 중 적어도 어느 한 채널 이미지에서 연속된 두 이미지 간의 잔차 데이터를 산출하는 잔차 산출부; 및 상기 잔차 데이터에 기반하여 미세먼지의 정도를 산출하는 미세먼지 정도 산출부;를 포함하는 인공지능 기반의 RGB 채널 잔차 산출을 통한 미세먼지 판독 시스템이 제공된다.According to another embodiment of the present invention, a video acquisition unit for obtaining a video indoors or outdoors; a continuous image extraction unit extracting a plurality of continuous still images from the video; an image conversion unit configured to separate data of each of the still images by RGB channels to generate an R channel image, a G channel image, and a B channel image; a residual calculation unit calculating residual data between two consecutive images in at least one of the R channel image, the G channel image, and the B channel image; There is provided a fine dust reading system through artificial intelligence-based RGB channel residual calculation including; and a fine dust degree calculation unit that calculates 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 degree of fine dust by dividing it into classes, and the degree of fine dust can be calculated using a pair of influence variables consisting of two variables in which the dominance of frequency between each other in different classes is reversed.

본 발명에 의한 인공지능 기반의 RGB 채널 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 RGB channel residual calculation according to the present invention, the level of fine dust can be economically measured, and the fine dust level can be measured in several places due to this economy, so that local fine dust to know the level.

그리고 미세먼지 레벨 측정 과정에서 정지 이미지 각각을 RGB 채널별로 분리하여 측정 시간을 단축하는 것이 가능하다.In addition, in the process of measuring the fine dust level, it is possible to shorten the measurement time by separating each still image for each RGB channel.

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, it is possible to easily determine the degree of fine dust using a pair of influencing variables.

도 1은 본 발명에 의한 인공지능 기반의 RGB 채널 잔차 산출을 통한 미세먼지 판독 솔루션의 순서도,
도 2는 본 발명에 의한 인공지능 기반의 RGB 채널 잔차 산출을 통한 미세먼지 판독 솔루션을 구성하는 이미지 변환단계와 관련된 설명도,
도 3은 본 발명에 의한 인공지능 기반의 RGB 채널 잔차 산출을 통한 미세먼지 판독 솔루션에서 사용되는 영향변수쌍 알고리즘을 구현하는 분석모델에 관한 설명도,
도 4는 본 발명에 의한 인공지능 기반의 RGB 채널 잔차 산출을 통한 미세먼지 판독 솔루션을 구성하는 세부 클래스 산출단계와 관련된 설명도,
도 5는 본 발명에 의한 인공지능 기반의 RGB 채널 잔차 산출을 통한 미세먼지 판독 시스템의 개략적인 구성도이다.
1 is a flowchart of a fine dust reading solution through artificial intelligence-based RGB channel residual calculation according to the present invention;
Figure 2 is an explanatory view related to the image conversion step constituting the fine dust reading solution through artificial intelligence-based RGB channel residual calculation according to the present invention;
3 is an explanatory diagram of an analysis model implementing an algorithm of influencing variable pairs used in a fine dust reading solution through artificial intelligence-based RGB channel residual calculation according to the present invention;
4 is an explanatory view related to the detailed class calculation step constituting the fine dust reading solution through artificial intelligence-based RGB channel residual calculation according to the present invention;
5 is a schematic configuration diagram of a fine dust reading system through artificial intelligence-based RGB channel 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 RGB 채널 잔차 산출을 통한 미세먼지 판독 솔루션의 순서도가 도시되어 있다.1 shows a flow chart of a fine dust reading solution through artificial intelligence-based RGB channel residual calculation according to the present invention.

본 발명에 의한 인공지능 기반의 RGB 채널 잔차 산출을 통한 미세먼지 판독 솔루션은 동영상 획득단계(S10), 연속 이미지 추출단계(S20), 이미지 변환단계(S30), 잔차 산출단계(S40) 및 미세먼지 정도 산출단계(S50)를 포함한다.The fine dust reading solution through artificial intelligence-based RGB channel residual calculation according to the present invention includes a video acquisition step (S10), a continuous image extraction step (S20), an image conversion step (S30), a residual calculation step (S40) and fine dust A degree calculation step (S50) is included.

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 obtained.

동영상은 5초 내외의 길이를 가질 수 있으며, 디지털 비디오 카메라 또는 휴대폰 등에 의해 촬영될 수 있다. 본 발명에 인공지능 기반의 RGB 채널 잔차 산출을 통한 미세먼지 판독 솔루션은 실내와 실외 모두에서 적용 가능하다.The video may have a length of about 5 seconds and may be captured by a digital video camera or mobile phone. In the present invention, the fine dust reading solution through artificial intelligence-based RGB channel residual calculation 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 taken 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 actually consists of a number of still images, each of which appears in sequence for a short period of time, with minute changes. In the continuous image extraction step (S20), each still image constituting the video is extracted. For example, when a video is captured 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 may collide with fine dust and be scattered, and the possibility of light colliding with fine dust increases as the concentration of fine dust increases. And although it is not easy to check 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 stationary in the air, light is scattered differently by fine dust moment by moment, and light in different states is captured in each still image extracted from a video. The higher the concentration of fine dust, the larger the difference between each still image.

이미지 변환단계(S30)에서는 도 2에 도시되어 있는 바와 같이, 정지 이미지 데이터 각각을 RGB(Red, Green, Blue)별로 분리하여 R 채널 이미지, G 채널 이미지 및 B 채널 이미지를 생성한다.In the image conversion step (S30), as shown in FIG. 2, each still image data is separated by RGB (Red, Green, Blue) to generate an R channel image, a G channel image, and a B channel image.

정지 이미지는 0 ~ 255 사이의 R 채널 픽셀값, G 채널 픽셀값 및 B 채널 픽셀값을 모두 가지는 것에 비하여 R 채널 이미지, G 채널 이미지 및 B 채널 이미지 각각은 하나의 채널 픽셀값만을 가지므로, R 채널 이미지, G 채널 이미지 및 B 채널 이미지 각각은 정지 이미지에 비하여 데이터의 크기가 줄어들게 된다.While a still image has R channel pixel values between 0 and 255, G channel pixel values, and B channel pixel values, R channel image, G channel image, and B channel image each have only one channel pixel value, so R The data size of each of the channel image, G channel image, and B channel image is reduced compared to the still image.

따라서, R 채널 이미지, G 채널 이미지 및 B 채널 이미지 중 어느 한 채널 이미지를 미세먼지 레벨의 측정에 사용하는 경우, 측정 과정에서 이루어지는 이미지의 처리나 분석 시간을 단축할 수 있다.Therefore, when any one of the R channel image, the G channel image, and the B channel image is used to measure the fine dust level, it is possible to shorten the image processing or analysis time during the measurement process.

동영상에서 추출되는 정지 이미지는 다수이고, 정지 이미지 각각은 수많은 픽셀로 이루어지기 때문에 각 채널 이미지로의 변환은 매우 유효한 효과를 발휘할 수 있다.Since there are many still images extracted from a moving image, and each still image is composed of a large number of pixels, conversion to each channel image can have a very effective effect.

잔차 산출단계(S40)에서는 R 채널 이미지, G 채널 이미지 및 B 채널 이미지 중 적어도 어느 한 채널 이미지에서 연속된 두 이미지 간의 잔차 데이터를 산출한다.In the residual calculation step (S40), residual data between two consecutive images in at least one of the R channel image, the G channel image, and the B channel image is calculated.

상기했던 바와 같이, 미세먼지에 의한 빛의 산란에 의해 정지 이미지 각각에는 서로 다른 상태의 빛이 포착되며, 정지 이미지가 변환되어 생성된 각 채널 이미지 각각에도 이러한 빛의 상태가 반영된다. 따라서, 동일 채널의 연속된 두 이미지 사이에는 차이, 즉 잔차가 발생하게 된다.As described above, light in a different state is captured in each still image due to light scattering by fine dust, and this state of light is reflected in each channel image generated by converting the still image. Therefore, a difference, that is, a residual occurs between two consecutive images of the same channel.

잔차 데이터는 아래와 같은 수학식에 의해 산출될 수 있다. 즉, 동일 채널의 연속된 두 이미지(t번째 이미지, t+1번째 이미지)에서 동일 위치 픽셀의 값 차이를 구하여 산출될 수 있다.Residual data can be calculated by the following equation. That is, it can be calculated by obtaining a value difference between pixels at the same location in two consecutive images (t-th image and t+1-th image) of the same channel.

Figure 112020115129364-pat00005
Figure 112020115129364-pat00005

(

Figure 112020115129364-pat00006
: i행, j열의 잔차,
Figure 112020115129364-pat00007
: t번째 이미지에서 i행, j열의 값,
Figure 112020115129364-pat00008
: t+1번째 이미지에서 i행, j열의 값)(
Figure 112020115129364-pat00006
: Residuals in row i, column j,
Figure 112020115129364-pat00007
: Value in row i and column j in the tth image,
Figure 112020115129364-pat00008
: Value of row i, column j in the t+1th image)

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 concentration of fine dust, the larger the difference between each still image, so that the residual appears clearly when the concentration of fine dust is high.

예를 들어, 15fps로 촬영된 5초 길이의 동영상에서는 75개의 정지 이미지가 추출될 수 있고, 각 정지 이미지가 변환되어 생성된 75개의 어느 한 채널 이미지에서는 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 images of any one channel 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 level of fine dust 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, 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, RGB 채널별 이미지 생성 및 잔차 데이터 산출과정을 거치게 함으로써 만들어질 수 있으며, 이러한 각 과정을 다수 회 반복하여 수행함으로써 기준 데이터의 정확성을 높일 수 있다.Reference data for determining the degree of fine dust can be created by subjecting moving images taken at different concentrations of fine dust to a process of calculating still images, generating images for each RGB channel, and calculating residual data. It is possible to increase the accuracy of the reference data by repeating the process several times.

R 채널 이미지, G 채널 이미지 및 B 채널 이미지 중 어느 채널 이미지에서 잔차가 선명하게 나타나는지에 따라 미세먼지 정도 산출단계(S50)에서는 특정 채널 이미지의 잔차 데이터를 기반으로 미세먼지의 정도를 산출하여, 산출 작업이 신속하고 용이하게 이루어지도록 할 수 있다. Depending on which channel image of the R channel image, G channel image, and B channel image the residual clearly appears, in the fine dust level calculation step (S50), the degree of fine dust is calculated based on the residual data of the specific channel image, The work can be done quickly and easily.

또는, 모든 채널 이미지의 잔차 데이터를 기반으로 미세먼지의 정도를 산출하여, 미세먼지 산출의 정확성을 높이는 것도 가능하다.Alternatively, it is also possible to increase the accuracy of fine dust calculation by calculating the degree of fine dust based on the residual data of all channel images.

상기한 본 발명의 인공지능 기반의 RGB 채널 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 calculation of RGB channel residuals based on artificial intelligence of the present invention described above, it is economical because the level of fine dust can be measured using a general digital video camera without expensive measuring equipment. Since the level of fine dust can be measured in several places by this method, 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.It is also possible to measure the level of fine dust without installing separate hardware equipment by using CCTV as a camera to obtain video.

미세먼지 정도 산출단계(S50)에서 미세먼지의 정도는 클래스로 나뉘어 산출될 수 있다.In the fine dust degree calculation step (S50), the degree of fine dust may be divided into classes and calculated.

이 경우, 미세먼지의 좋고 나쁨을 직관적으로 파악할 수 있다.In this case, it is possible to intuitively determine whether fine dust is good or bad.

클래스를 나누는 기준은 다수의 기준 잔차 데이터에 2진 분류 알고리즘을 적용하여 정해질 수 있다.The criterion for classifying may be determined by applying a binary classification algorithm to a plurality of standard 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.Classes of fine dust can be divided into, for example, two classes of 'good' and 'bad', or 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 between 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 the degree of fine dust by determining which of the two variables constituting the pair of influencing variables has a high frequency.

각 잔차 데이터는 모두 영향변수쌍을 통해 판단될 수 있으며, 상대적으로 높은 빈도로 산출된 미세먼지 정도의 클래스를 최종 결과값으로 정할 수 있다.All of the residual data can be determined 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 influence variable pair algorithm, the influence variable pair can be determined as a value when the result value of Equation 1 below becomes maximum.

Figure 112020115129364-pat00009
Figure 112020115129364-pat00009

(

Figure 112020115129364-pat00010
: 두 변수가 x, y일 때 미세먼지 정도가 낮은 클래스에서의 관심도와 미세먼지 정도가 높은 클래스에서의 관심도 차이의 절대값,
Figure 112020115129364-pat00011
: 두 변수가 x, y일 때 미세먼지 정도가 낮은 클래스에서의 관심도,
Figure 112020115129364-pat00012
: 두 변수가 x, y일 때 미세먼지 정도가 높은 클래스에서의 관심도)(
Figure 112020115129364-pat00010
: When the two variables are x and y, the absolute value of the difference between the degree of interest in the class with a low degree of fine dust and the degree of interest in a class with a high degree of fine dust,
Figure 112020115129364-pat00011
: When the two variables are x and y, the degree of interest in the class with a low level of fine dust,
Figure 112020115129364-pat00012
: When the two variables are x and y, the degree of interest in the class with a high level of fine dust)

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

Figure 112020115129364-pat00013
,
Figure 112020115129364-pat00014
Figure 112020115129364-pat00013
,
Figure 112020115129364-pat00014

(

Figure 112020115129364-pat00015
: 해당 클래스(c)에서 변수
Figure 112020115129364-pat00016
Figure 112020115129364-pat00017
보다 낮을 확률,
Figure 112020115129364-pat00018
: 변수 x의 빈도수,
Figure 112020115129364-pat00019
: 변수 y의 빈도수)(
Figure 112020115129364-pat00015
: variable in the class (c)
Figure 112020115129364-pat00016
go
Figure 112020115129364-pat00017
lower probability,
Figure 112020115129364-pat00018
: frequency of variable x,
Figure 112020115129364-pat00019
: 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 standard residual data with the following values for fine dust (c = low) and bad (c = high),

Figure 112020115129364-pat00020
Figure 112020115129364-pat00020

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

Figure 112020115129364-pat00021
Figure 112020115129364-pat00021

< 각 클래스의 기준 잔차 데이터를 구성하는 변수의 빈도수 분포표 >< Frequency distribution table of variables constituting 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, if the two variables x and y are +1 and +5 based on the frequency distribution table above, the degree of interest in the class with a low degree of fine dust is 0, and the degree of interest in the class with a high degree of fine dust is 1 becomes

Figure 112020115129364-pat00022
Figure 112020115129364-pat00022

Figure 112020115129364-pat00023
Figure 112020115129364-pat00023

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 degree of interest in the class with a low degree of fine dust and the degree of interest in a class with a high degree of fine dust becomes 1, which is the maximum.

Figure 112020115129364-pat00024
Figure 112020115129364-pat00024

따라서, 두 변수 +1과 +5를 영향변수쌍으로 정할 수 있다.Therefore, the 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.By these pairs of influence variables, if the frequency of the variable +1 is high in the residual data to be determined, the degree of fine dust can be determined to be low, and if 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.Meanwhile, there may be a case where the absolute value of the difference between the degree of 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, the degree of interest in the class with a low level of fine dust is 0 and the degree of interest in the class with a high level of fine dust becomes 1,

Figure 112020115129364-pat00025
Figure 112020115129364-pat00025

Figure 112020115129364-pat00026
Figure 112020115129364-pat00026

미세먼지 정도가 낮은 클래스에서의 관심도와 미세먼지 정도가 높은 클래스에서의 관심도 차이의 절대값은 1이 된다.The absolute value of the difference between the degree of 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 1.

Figure 112020115129364-pat00027
Figure 112020115129364-pat00027

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 increased by setting the two variables in the case where the sum of the frequencies of the two variables is the maximum in each class as a pair of influencing 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 an artificial neural network (ANN), machine learning, and deep learning.

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, a hidden layer (hidden, hidden 2), and an output layer. The number of hidden layers may differ 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 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.In the hidden layer (hidden, hidden 2), the component values of the residual data of each class are learned, and the absolute value of the difference between the degree of interest when the fine dust is good (c = low) and the degree of interest when the fine dust is bad (c = high) is maximum Find the two components (variables) that are

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

영향변수쌍은 위와 같은 분석모델로을 통해 도출될 수 있으나, 이에 한정하지 않고 다른 분석모델을 이용하여 영향변수쌍을 도출할 수도 있다.The influence variable pair may be derived through the analysis model as described above, but the influence variable pair may be derived using another analysis model without being limited thereto.

미세먼지 정도 산출단계(S50)에서는 3 이상의 홀수 개의 영향변수쌍을 이용하여 미세먼지의 정도를 산출할 수 있다.In the fine dust degree calculation step (S50), the degree of fine dust may be calculated using three or more odd-numbered pairs of influence 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 fine dust degree calculated through more than half of the influencing variable pairs may be determined as the result of the final degree of fine dust. For example, when the degree of fine dust is calculated using three pairs of influencing variables, the degree of fine dust is determined to be high through two pairs of influencing variables, and the degree of fine dust is determined through one influencing variable pair. When is determined to be 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 pairs of influencing variables is based on probability, it is possible to increase the accuracy of the calculation by calculating the degree of fine dust through several pairs of influencing variables.

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 sub-classes can be made through a second influencing variable pair consisting of two second variables in which the dominance of frequencies in different sub-classes is reversed. That is, the method of classifying the degree of fine dust into detailed classes is different from the second variable constituting the second influencing variable pair compared to the method of calculating the degree of fine dust through the influencing variable pair, but the principle is the same. 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 influencing variable pairs applicable to the cases in which the degree of fine dust is determined to be high and the degree of fine dust to be low by the influencing variable pair 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 is classified as 'low' and 'high' by the pair of influencing variables, 'good', 'normal', 'bad', and 'very bad' by the second pair of influencing variables ' can be further subdivided.

잔차 산출단계(S40)와 미세먼지 정도 산출단계(S50) 사이에서는 잔차 데이터 필터링 단계가 더 진행될 수 있다.Between the residual calculation step ( S40 ) and the fine dust degree calculation step ( S50 ), a residual data filtering step may be further performed.

잔차 필터링 단계에서는 잔차 데이터 성분 중 소정값 이상의 성분을 제외하는 작업이 진행된다.In the residual filtering step, an operation of excluding components having a predetermined value or more from 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 the scattering of light by fine dust, moving objects can be captured in the video, and the change in light caused by the movement of the object is large enough to be seen with the naked eye, resulting in a large residual compared to scattering of light by fine dust. will cause In addition, the residual due to the motion of the object acts 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.Therefore, the accuracy of calculating the degree of fine dust can be improved by excluding components having a size greater than or equal to a predetermined value among the residual data components.

이하에서는 본 발명에 의한 인공지능 기반의 RGB 채널 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 RGB channel residual calculation according to the present invention will be described. 5 shows a schematic configuration diagram of the system 1 of the present invention.

본 발명에 의한 인공지능 기반의 RGB 채널 잔차 산출을 통한 미세먼지 판독 시스템(1)에 대하여 설명하면서 인공지능 기반의 RGB 채널 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 RGB channel residual calculation according to the present invention, detailed descriptions will be given of the parts mentioned in the description of the fine dust reading solution through artificial intelligence-based RGB channel residual calculation. omit it.

본 발명에 의한 인공지능 기반의 RGB 채널 잔차 산출을 통한 미세먼지 판독 시스템(1)은 동영상 획득부(10), 연속 이미지 추출부(20), 이미지 변환부(30), 잔차 산출부(40) 및 미세먼지 정도 산출부(50)를 포함하여 이루어진다.The fine dust reading system (1) through artificial intelligence-based RGB channel residual calculation according to the present invention includes a video acquisition unit (10), a continuous image extraction unit (20), an image conversion unit (30), and a residual calculation unit (40). and a fine dust level calculator 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 acquiring unit 10 acquires a video indoors or outdoors. The video 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 extraction unit 20 extracts a plurality of continuous still images from the video obtained through the video acquiring unit 10 . Due to the scattering of light by fine dust, different states of light may be captured in each still image.

이미지 변환부(30)는 정지 이미지 데이터 각각을 RGB 채널별로 분리하여 R 채널 이미지, G 채널 이미지 및 B 채널 이미지를 생성한다. RGB(Red, Green, Blue)로 표현되는 정지 이미지에 비하여, 어느 한 채널 이미지는 작은 데이터를 가지게 된다.The image conversion unit 30 separates each of the still image data by RGB channel to generate an R channel image, a G channel image, and a B channel image. Compared to a still image expressed in RGB (Red, Green, Blue), any one channel image has small data.

잔차 산출부(40)에서는 R 채널 이미지, G 채널 이미지 및 B 채널 이미지 중 적어도 어느 한 채널 이미지에서 연속된 두 이미지 간의 잔차 데이터를 산출한다. 미세먼지의 정도에 따라 빛의 산란 정도는 달라지고, 빛의 산란 정도에 따라 동일 채널 이미지에서 연속된 두 이미지 간의 잔차는 달라지게 된다. 즉, 잔차 데이터는 미세먼지의 정도에 따라 달라진다.The residual calculator 40 calculates residual data between two consecutive images in at least one of the R channel image, the G channel image, and the B channel image. Depending on the degree of fine dust, the degree of light scattering varies, and the residual between two consecutive images in the same channel image changes according to the degree of light scattering. That is, the residual data varies according to the degree 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 calculator 50 calculates the level of fine dust based on the residual data. Since the residual data varies according to the degree of fine dust, it is possible to calculate the degree of fine dust through 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 degree of fine dust by dividing it into classes, and the degree of fine dust can be calculated using a pair of influence variables consisting of two variables in which the dominance of frequency between 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, it is possible to easily calculate the class of the degree of fine dust by determining which of the two variables constituting the pair of influencing variables has a high 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 level calculator 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 reference residual data from numerous videos to influence a pair of influence variables. can be derived. And the influence variable pair derived from the influence variable pair derivation unit is used to calculate the degree of fine dust.

인공지능 기반의 RGB 채널 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.Components of the fine dust reading system 1 through artificial intelligence-based RGB channel residual calculation may be implemented through one or more hardware or 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 of embodiments within the scope of the appended claims. Anyone with ordinary knowledge in the art to which the invention pertains without departing from the subject matter of the invention claimed in the claims is considered to be within the scope of the claims of the present invention to various extents that can be modified.

1 : 인공지능 기반의 RGB 채널 잔차 산출을 통한 미세먼지 판독 시스템
10 : 동영상 획득부 20 : 연속 이미지 추출부
30 : 이미지 변환부 40 : 잔차 산출부
50 : 미세먼지 정도 산출부
1: Fine dust reading system through AI-based RGB channel residual calculation
10: video acquisition unit 20: continuous image extraction unit
30: image conversion 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 데이터를 RGB 채널별로 분리하여 R 채널 이미지, G 채널 이미지 및 B 채널 이미지를 생성하는 이미지 변환단계;
상기 R 채널 이미지, 상기 G 채널 이미지 및 상기 B 채널 이미지 중 적어도 어느 한 채널 이미지에서 연속된 두 이미지 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 산출되고, 미세먼지의 정도는 서로 다른 클래스에서 서로 간 빈도수의 우위가 역전되는 두 변수로 이루어지는 영향변수쌍을 통해 산출되는 것을 특징으로 하는 인공지능 기반의 RGB 채널 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 video;
an image conversion step of dividing the data of each of the still images by RGB channels to generate an R channel image, a G channel image, and a B channel image;
a residual calculation step of calculating residual data between two consecutive images in at least one of the R channel image, the G channel image, and the B channel image; and
Including; fine dust degree calculation step of calculating the degree of fine dust based on the residual data,
In the fine dust degree calculation step, the degree of fine dust is calculated by dividing 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 frequency between each other in different classes is reversed. Fine dust reading solution through artificial intelligence-based RGB channel residual calculation.
삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 영향변수쌍은 아래의 수학식 1의 결과값이 최대가 될 때의 값으로 정해지는 것을 특징으로 하는 인공지능 기반의 RGB 채널 잔차 산출을 통한 미세먼지 판독 솔루션.
[수학식 1]
Figure 112022045755802-pat00028

(
Figure 112022045755802-pat00029
: 두 변수가 x, y일 때 미세먼지 정도가 낮은 클래스에서의 관심도와 미세먼지 정도가 높은 클래스에서의 관심도 차이의 절대값,
Figure 112022045755802-pat00030
: 두 변수가 x, y일 때 미세먼지 정도가 낮은 클래스에서의 관심도,
Figure 112022045755802-pat00031
: 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 RGB channel residual calculation, characterized in that the value when the resultant value of Equation 1 below becomes maximum.
[Equation 1]
Figure 112022045755802-pat00028

(
Figure 112022045755802-pat00029
: When the two variables are x and y, the absolute value of the difference between the degree of interest in the class with a low degree of fine dust and the degree of interest in a class with a high degree of fine dust,
Figure 112022045755802-pat00030
: When the two variables are x and y, the degree of interest in the class with a low level of fine dust,
Figure 112022045755802-pat00031
: When the two variables are x and y, the degree of interest in the class with a high level of fine dust)
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 RGB 채널 잔차 산출을 통한 미세먼지 판독 솔루션.
According to claim 4,
If the result of Equation 1 is the same, the two variables when the sum of the frequencies of the two variables in each class are maximum are set as the influencing variable pair through artificial intelligence-based RGB channel residual calculation. Fine dust reading solution.
제4항에 있어서,
상기 영향변수쌍은, 인공지능 분석모델을 통해 상기 잔차 데이터를 학습함으로써 도출되는 것을 특징으로 하는 인공지능 기반의 RGB 채널 잔차 산출을 통한 미세먼지 판독 솔루션.
According to claim 4,
The influencing variable pair is a fine dust reading solution through artificial intelligence-based RGB channel residual calculation, characterized in that 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 RGB 채널 잔차 산출을 통한 미세먼지 판독 솔루션.
According to claim 1,
In the fine dust degree calculation step, the fine dust reading solution through artificial intelligence-based RGB channel residual calculation, characterized in that for calculating the degree of fine dust using three or more odd number of influence variable pairs.
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 RGB 채널 잔차 산출을 통한 미세먼지 판독 솔루션.
According to claim 1,
In the step of calculating the degree of fine dust,
A detailed class calculation step of re-determining the degree of fine dust calculated through the pair of influencing variables through a second influencing variable pair consisting of two second variables in which the dominance of frequency between each other in different subclasses is reversed A fine dust reading solution through artificial intelligence-based RGB channel residual calculation, characterized in that.
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 RGB 채널 잔차 산출을 통한 미세먼지 판독 솔루션.
According to claim 1,
Proceeding between the residual calculation step and the fine dust degree calculation step,
Fine dust reading solution through artificial intelligence-based RGB channel residual calculation, characterized in that further comprising a residual data filtering step of excluding components of a predetermined value or more 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 데이터를 RGB 채널별로 분리하여 R 채널 이미지, G 채널 이미지 및 B 채널 이미지를 생성하는 이미지 변환부;
상기 R 채널 이미지, G 채널 이미지 및 B 채널 이미지 중 적어도 어느 한 채널 이미지에서 연속된 두 이미지 간의 잔차 데이터를 산출하는 잔차 산출부; 및
상기 잔차 데이터에 기반하여 미세먼지의 정도를 산출하는 미세먼지 정도 산출부;를 포함하고,
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 RGB 채널 잔차 산출을 통한 미세먼지 판독 시스템.
a video acquisition unit that acquires video indoors or outdoors;
a continuous image extraction unit extracting a plurality of continuous still images from the video;
an image conversion unit configured to separate data of each of the still images by RGB channels to generate an R channel image, a G channel image, and a B channel image;
a residual calculation unit calculating residual data between two consecutive images in at least one of the R channel image, the G channel image, and the B channel image; and
A fine dust degree calculation unit for calculating the degree of fine dust based on the residual data; includes,
The fine dust degree calculation unit calculates the degree of fine dust by dividing it into classes,
The degree of fine dust is calculated using a pair of influence variables consisting of two variables in which the dominance of frequency between each other in different classes is reversed. A fine dust reading system through artificial intelligence-based RGB channel residual calculation.
삭제delete
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