KR102526638B1 - Time-series shoreline detection device using multi-time satellite image and artificial intelligence and driving method of the device - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 다중시기 위성영상과 인공지능을 활용한 시계열 해안선 탐지 장치 및 그 장치의 구동방법에 관한 것으로서, 더 상세하게는 가령 연안 지역에서 발생한 지형 변화 모니터링 및 연안 침식 측정 업무에 효과적으로 활용될 수 있도록 하기 위하여 다중시기에 촬영한 N장의 위성영상과 인공지능을 활용하는 다중시기 위성영상과 인공지능을 활용한 시계열 해안선 탐지 장치 및 그 장치의 구동방법에 관한 것이다.The present invention relates to a time-series coastline detection device using multi-period satellite imagery and artificial intelligence and a method for operating the device, and more particularly, to be effectively used for monitoring topographical changes and measuring coastal erosion in coastal areas It relates to a time-series coastline detection device using multi-period satellite images and artificial intelligence using N satellite images and artificial intelligence taken at multiple times and a method for operating the device.
해안선은 바다와 육지를 나누는 경계선으로서 국토 형상을 정의하는 중요한 해양공간정보 자료이다. 해안선은 연안 개발, 기후 변화 등 자연적 또는 인공적 원인으로 인해 지속적으로 변화하고 있어 광대한 연안 지역을 관리하기 위해 시계열 자료를 활용하여 획득한 해안선 변화 정보가 필요하다.The coastline is the boundary line dividing the sea and the land, and is an important marine spatial information data that defines the shape of the land. Coastlines are constantly changing due to natural or artificial causes such as coastal development and climate change, so coastline change information obtained using time-series data is needed to manage vast coastal areas.
종래에는 단일 시기에 촬영된 위성영상으로부터 1개의 해안선만 출력하는 기술과 CCTV 영상 등을 활용하여 소규모 연안 지역의 해안선 탐지 기술이 개발되었으나 기존 기술을 활용할 경우 광대한 연안 지역에서 발생한 지속적인 해안선 변화 정보를 획득하는 데 한계가 있다.Conventionally, a technology for outputting only one coastline from satellite images taken at a single time and a technology for detecting coastlines in small coastal areas have been developed using CCTV images. Acquisition is limited.
본 발명의 실시예는 가령 연안 지역에서 발생한 지형 변화 모니터링 및 연안 침식 측정 업무에 효과적으로 활용될 수 있도록 하기 위하여 다중시기에 촬영한 N장의 위성영상과 인공지능을 활용하는 다중시기 위성영상과 인공지능을 활용한 다중시기 위성영상과 인공지능을 활용한 시계열 해안선 탐지 장치 및 그 장치의 구동방법을 제공함에 그 목적이 있다.An embodiment of the present invention uses multi-period satellite images and artificial intelligence to utilize N satellite images and artificial intelligence captured at multiple times in order to be effectively used for monitoring topographical changes and measuring coastal erosion in coastal areas, for example. The purpose is to provide a time-series coastline detection device using multi-period satellite images and artificial intelligence and a method of driving the device.
본 발명의 실시예에 따른 다중시기 위성영상과 인공지능을 활용한 시계열 해안선 탐지 장치는, 임의의 동일 해안선 영역에 대하여 시간(t) 변화에 따른 다중시기의 위성영상을 수신하는 통신 인터페이스부, 및 상기 수신한 시간 변화에 따른 다중시기의 위성영상을 인공지능(AI)을 적용해 비교 분석하여 분석 결과를 근거로 상기 동일 해안선 영역에서 발생한 연안 지형 변화를 인식하는 제어부를 포함한다.An apparatus for detecting a time-series coastline using multi-period satellite images and artificial intelligence according to an embodiment of the present invention includes a communication interface unit for receiving multi-period satellite images according to a change in time (t) for the same coastline area, and and a control unit that compares and analyzes the received multi-time satellite images according to the time change by applying artificial intelligence (AI) and recognizes a change in the coastal topography occurring in the same coastline area based on the analysis result.
상기 제어부는, 상기 수신한 위성영상에서 물, 토양 또는 식생을 포함하는 토지 피복에 대한 상기 인공지능을 적용하기 위한 학습 영역을 설정하고, 상기 설정한 토지 피복 학습 영역의 위치에 대한 픽셀 밝기값 정보를 토지 피복별 훈련 샘플로 설정하여 상기 비교 분석 동작을 수행할 수 있다.The control unit sets a learning area for applying the artificial intelligence to land cover including water, soil or vegetation in the received satellite image, and pixel brightness value information about the location of the set land cover learning area. The above comparative analysis operation may be performed by setting as a training sample for each land cover.
상기 제어부는, 상기 위성영상의 개별 다중분광 밴드로부터 각 밴드의 상기 픽셀 밝기값 정보를 획득할 수 있다.The control unit may obtain the pixel brightness value information of each band from individual multispectral bands of the satellite image.
상기 제어부는, 복수의 해안선 영역의 전체 위성영상에 상응하는 연안 토지 피복 영상을 생성하고, 상기 생성한 연안 토지 피복 영상에서 토양과 식생의 육지 피복을 병합하여 물과 육지로 구분되는 이진 영상을 생성하며, 상기 생생한 이진 영상에서 물과 육지의 경계 주변에 위치한 에러를 제거할 수 있다.The control unit generates a coastal land cover image corresponding to the entire satellite image of a plurality of coastline areas, and generates a binary image divided into water and land by merging land cover of soil and vegetation in the generated coastal land cover image. It is possible to remove errors located around the boundary between water and land in the vivid binary image.
상기 제어부는, 상기 에러가 제거된 이진 영상에서 경계선들을 GIS(Geographic Information System) 형상파일 포맷으로 추출하고, 상기 추출한 GIS 형상파일 포맷의 경계선들 중 가장 긴 길이를 가진 선 객체를 해안선으로 설정하는 해안선 탐지시 이용할 수 있다.The control unit extracts boundary lines from the error-removed binary image in a GIS (Geographic Information System) shape file format, and sets a line object having the longest length among the boundary lines of the extracted GIS shape file format as a coastline. available for detection.
상기 제어부는, 상기 다중시기의 위성영상을 인공지능(AI)을 적용해 비교 분석할 때 동일한 센서 또는 카메라에 의해 쵤영된 위성영상인지 여부를 판단하여 판단 결과를 근거로 비교 분석 동작을 수행할 수 있다.When comparing and analyzing the multi-time satellite images by applying artificial intelligence (AI), the control unit determines whether or not the satellite images are captured by the same sensor or camera, and performs a comparative analysis operation based on the determination result. there is.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 다중시기 위성영상과 인공지능을 활용한 시계열 해안선 탐지 장치의 구동방법은 통신 인터페이스부가 임의의 동일 해안선 영역에 대하여 시간(t) 변화에 따른 다중시기의 위성영상을 수신하는 단계, 및 제어부가 상기 수신한 시간 변화에 따른 다중시기의 위성영상을 인공지능(AI)을 적용해 비교 분석하여 분석 결과를 근거로 상기 동일 해안선 영역에서 발생한 연안 지형 변화를 인식하는 단계를 포함한다.In addition, in the driving method of the time-series coastline detection device using multi-period satellite images and artificial intelligence according to an embodiment of the present invention, the communication interface detects multi-period satellite images according to the change in time (t) for the same coastline area. Receiving, and a controller comparing and analyzing the multi-time satellite images according to the received time change by applying artificial intelligence (AI), and recognizing changes in the coastal topography occurring in the same coastline area based on the analysis result. include
상기 인식하는 단계는, 상기 수신한 위성영상에서 물, 토양 또는 식생을 포함하는 토지 피복에 대한 상기 인공지능을 적용하기 위한 학습 영역을 설정하는 단계, 및 상기 설정한 토지 피복 학습 영역의 위치에 대한 픽셀 밝기값 정보를 토지 피복별 훈련 샘플로 설정하여 상기 비교 분석 동작을 수행하는 단계를 포함한다.The recognizing may include setting a learning area for applying the artificial intelligence to land cover including water, soil or vegetation in the received satellite image, and determining the location of the set land cover learning area. and performing the comparative analysis operation by setting pixel brightness value information as a training sample for each land cover.
상기 인식하는 단계는, 상기 위성영상의 개별 다중분광 밴드로부터 각 밴드의 상기 픽셀 밝기값 정보를 획득할 수 있다.In the recognizing, the pixel brightness value information of each band may be obtained from individual multispectral bands of the satellite image.
상기 인식하는 단계는, 복수의 해안선 영역의 전체 위성영상에 상응하는 연안 토지 피복 영상을 생성하는 단계, 상기 생성한 연안 토지 피복 영상에서 토양과 식생의 육지 피복을 병합하여 물과 육지로 구분되는 이진 영상을 생성하는 단계, 및 상기 생생한 이진 영상에서 물과 육지의 경계 주변에 위치한 에러를 제거하는 단계를 포함할 수 있다.The recognizing may include generating a coastal land cover image corresponding to entire satellite images of a plurality of coastline areas, and merging land cover of soil and vegetation in the generated coastal land cover image to obtain a binary image divided into water and land. It may include generating an image, and removing an error located around a boundary between water and land in the vivid binary image.
상기 인식하는 단계는, 상기 에러가 제거된 이진 영상에서 경계선들을 GIS 형상파일 포맷으로 추출하고, 상기 추출한 GIS 형상파일 포맷의 경계선들 중 가장 긴 길이를 가진 선 객체를 해안선으로 설정하는 해안선 탐지시 이용할 수 있다.In the recognizing, the boundary lines are extracted in the GIS shape file format from the binary image from which the error is removed, and a line object having the longest length among the boundary lines of the extracted GIS shape file format is set as the coast line to be used when detecting the coast line. can
상기 인식하는 단계는, 상기 다중시기의 위성영상을 인공지능(AI)을 적용해 비교 분석할 때 동일한 센서 또는 카메라에 의해 쵤영된 위성영상인지 여부를 판단하여 판단 결과를 근거로 비교 분석 동작을 수행할 수 있다.In the step of recognizing, when comparing and analyzing the multi-time satellite image by applying artificial intelligence (AI), it is determined whether the satellite image is captured by the same sensor or camera, and the comparison and analysis operation is performed based on the determination result can do.
본 발명의 실시예에 따르면, 광대한 연안 지역에서 발생한 지형 변화 및 침식 현상을 다중시기 위성영상으로부터 산출한 시계열 해안선의 이동 거리를 측정함으로써 현장을 방문하지 않고 관련 통계를 산출할 수 있어 해양수산부 산하 국립해양조사원에서 수행하는 해양선 조사 업무에 중요한 참고 자료로 활용될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, it is possible to calculate related statistics without visiting the site by measuring the moving distance of the time-series coastline calculated from multi-temporal satellite images of topographical changes and erosion phenomena occurring in vast coastal areas. It can be used as an important reference for marine vessel survey work performed by the Korea Hydrographic and Oceanographic Agency.
또한 본 발명의 실시예에 따르면 보험회사에서 연안 침식 관련 재해보험 상품 출시 보험료 산정시 본 발명의 실시예에 따른 산출 결과 및 통계를 기반으로 연안 침식 발생 가능성에 따른 지역별 가중치를 적용하여 차등 보험료를 책정할 수 있을 것이다.In addition, according to an embodiment of the present invention, when an insurance company launches a disaster insurance product related to coastal erosion and calculates insurance premiums, differential insurance premiums are set by applying regional weights according to the possibility of coastal erosion based on the calculation results and statistics according to the embodiment of the present invention. You will be able to.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 시계열 해안선 탐지 시스템을 나타내는 도면,
도 2 내지 도 8은 도 1의 해안선 탐지 장치의 시계열 해안선 탐지 과정을 설명하기 위한 도면,
도 9는 도 1의 해안선 탐지 장치의 세부구조를 예시한 블록다이어그램, 그리고
도 10은 도 1의 해안선 탐지 장치의 구동과정을 나타내는 흐름도이다1 is a diagram showing a time-series coastline detection system according to an embodiment of the present invention;
2 to 8 are diagrams for explaining a time-series shoreline detection process of the shoreline detection device of FIG. 1;
9 is a block diagram illustrating a detailed structure of the shoreline detection device of FIG. 1, and
10 is a flowchart illustrating a driving process of the shoreline detecting device of FIG. 1
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 시계열 해안선 탐지 시스템을 나타내는 도면이며, 도 2 내지 도 8은 도 1의 해안선 탐지 장치의 시계열 해안선 탐지 과정을 설명하기 위한 도면이다.1 is a diagram showing a time-series coastline detection system according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 2 to 8 are diagrams for explaining a time-series coastline detection process of the shoreline detection device of FIG. 1 .
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 시계열 해안선 탐지 시스템(90)은 인공위성(장치)(100), 통신망(110), 해안선 탐지 장치(120) 및 서드파티장치(130)의 일부 또는 전부를 포함한다.As shown in FIG. 1, the time-series
여기서, "일부 또는 전부를 포함한다"는 것은 서드파티장치(130)와 같은 일부 구성요소가 생략되어 시계열 해안선 탐지 시스템(90)이 구성되거나, 해안선 탐지 장치(120)와 같은 구성요소의 일부 또는 전부가 통신망(110)을 구성하는 네트워크장치(예: 무선교환장치 등)에 통합되어 구성될 수 있는 것 등을 의미하는 것으로서, 발명의 충분한 이해를 돕기 위하여 전부 포함하는 것으로 설명한다.Here, “including some or all” means that the time-series
인공위성(100)은 우주공간에서 지구를 관측하는 위성카메라를 탑재한다. '위성의 눈'이라 지칭되는 위성카메라는 광학카메라, 적외선카메라, 레이더로 나뉘며 그 중에서도 지상의 물체를 가장 잘 볼 수 있는 물체에 반사되는 햇빛을 이용해 촬영하는 광학카메라이다. 도 1에서의 인공위성(100)은 본 발명의 실시예에 따른 위성영상(landsat imagery)을 취득하기 위한 다양한 유형의 위성장치를 포함할 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 실시예에서는 해안선 탐지와 관련한 위성영상을 수집하기 위하여 국가기상위성센터 등의 서버 등에 접속하여 영상을 수집할 수 있다. 가령, 국가기상위상센터의 서버에 API(Application Programming Interface) 연동하여 해안선 탐지와 관련한 위성영상을 실시간으로 수신할 수 있다. 물론 인공위성(100)은 국가기상위상센터와 통신을 통해 촬영된 영상을 주기적으로 전송한다.The
인공위성(100)은 지구를 관측하기 위한 광학카메라나 다양한 유형의 센서(예: CCD 카메라를 구성하는 R, G, B 센서 등)를 포함할 수 있으며, 이러한 부품의 성능에 따라 촬영되는 위성영상의 특성은 다소 상이할 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예에서는 해안선의 정확한 탐지를 위하여 센서 등에 있어 동일한 제품의 사용 여부를 판단할 수 있으며, 물론 이러한 동작은 해안선 탐지 장치(120)에서 인공위성(100)의 성능 등과 관련한 스펙 정보를 기저장하고 이를 확인함으로써 얼마든지 가능할 수 있다. 무엇보다 본 발명의 실시예에 따른 인공위성(100)은 광학 및 다중분광 영상을 제공할 수 있다.The
통신망(110)은 인공위성(100)과 위성통신을 수행한다. 위성통신은 마이크로파를 사용하기 때문에 고속 대용량 통신이 가능하고, 넓은 지역(예: 특정국가 전역 등)을 통신권역으로 할 수 있다. 또 지형에 관계없이 고른 통신이 가능하고 재해가 발생해도 통신의 제약을 받지 않는다. 그러나 전파의 왕복시간(약 0.24초)이 걸려 음성통신을 할 때 전파가 지연되고, 정보의 보안성이 없다는 단점이 있다. 또 전력원으로 태양전지를 쓰기 때문에 위성이 지구의 그늘에 있거나 폭우가 쏟아질 때는 순간적인 통신두절 현상이 나타날 수도 있다.The
통신망(110)은 유무선 통신망을 모두 포함한다. 가령 통신망(110)으로서 유무선 인터넷망이 이용되거나 연동될 수 있다. 여기서 유선망은 케이블망이나 공중 전화망(PSTN)과 같은 인터넷망을 포함하는 것이고, 무선 통신망은 CDMA, WCDMA, GSM, EPC(Evolved Packet Core), LTE(Long Term Evolution), 와이브로(Wibro) 망 등을 포함하는 의미이다. 물론 본 발명의 실시예에 따른 통신망은 이에 한정되는 것이 아니며, 향후 구현될 차세대 이동통신 시스템의 접속망으로서 가령 클라우드 컴퓨팅 환경하의 클라우드 컴퓨팅망, 5G망 등에 사용될 수 있다. 가령, 통신망이 유선 통신망인 경우 통신망(110) 내의 액세스포인트는 전화국의 교환국 등에 접속할 수 있지만, 무선 통신망인 경우에는 통신사에서 운용하는 SGSN 또는 GGSN(Gateway GPRS Support Node)에 접속하여 데이터를 처리하거나, BTS(Base Transceiver Station), NodeB, e-NodeB 등의 다양한 중계기에 접속하여 데이터를 처리할 수 있다.The
통신망(110)은 액세스포인트를 포함할 수 있다. 액세스포인트는 건물 내에 많이 설치되는 펨토(femto) 또는 피코(pico) 기지국과 같은 소형 기지국을 포함한다. 여기서, 펨토 또는 피코 기지국은 소형 기지국의 분류상 해안선 탐지 장치(120)나 서드파티장치(130) 등을 최대 몇 대까지 접속할 수 있느냐에 따라 구분된다. 물론 액세스포인트는 해안선 탐지 장치(120)나 서드파티장치(130) 등과 지그비 및 와이파이(Wi-Fi) 등의 근거리 통신을 수행하기 위한 근거리 통신 모듈을 포함한다. 액세스포인트는 무선통신을 위하여 TCP/IP 혹은 RTSP(Real-Time Streaming Protocol)를 이용할 수 있다. 여기서, 근거리 통신은 와이파이 이외에 블루투스, 지그비, 적외선(IrDA), UHF(Ultra High Frequency) 및 VHF(Very High Frequency)와 같은 RF(Radio Frequency) 및 초광대역 통신(UWB) 등의 다양한 규격으로 수행될 수 있다. 이에 따라 액세스포인트는 데이터 패킷의 위치를 추출하고, 추출된 위치에 대한 최상의 통신 경로를 지정하며, 지정된 통신 경로를 따라 데이터 패킷을 다음 장치, 예컨대 해안선 탐지 장치(120) 등으로 전달할 수 있다. 액세스포인트는 일반적인 네트워크 환경에서 여러 회선을 공유할 수 있으며, 예컨대 라우터(router), 리피터(repeater) 및 중계기 등이 포함된다.The
해안선 탐지 장치(120)는 동일한 센서(예: 광학카메라 등)를 활용하여 획득한 N장의 다중시기 위성영상에 인공지능 기법을 활용하여 N개의 시계열 해안선을 탐지하고 이를 GIS(Geographic Information System) 형상파일(shapefile) 포맷으로 출력한다. 또는 해안선 탐지 장치(120)는 GIS 형상파일 포맷으로 출력하기 위한 프로그램을 탑재하여 이를 실행함으로써 관리자들에게 해안선 탐지를 위한 화면을 제공할 수 있다. 여기서, 형상파일은 점, 선, 면의 위치 및 속성 정보를 저장하는데 사용되는 벡터형의 파일구조를 말한다. 이의 과정에서 해안선 탐지 장치(120)는 복수의 해안선 영역에 대한 위성영상을 수집하여 이를 조합함으로써 연안 지역에서 발생한 지형 변화 모니터링 및 연안 침식 측정 업무에 효과적으로 활용할 수 있다.The
해안선 탐지 장치(120)는 다중시기에 광대한 연안지역에서 획득한 N장의 위성영상에 인공지능 기법을 적용하여 N개의 해안선을 탐지한다. 물론 해안선 탐지 장치(120)는 인공위성(100)에서 제공하는 위성영상을 직접적으로 수신하는 것도 얼마든지 가능하지만, 해당 위성영상은 국가기상위성센터 등의 서드파티장치(130)로부터 관련 영상을 수신할 수도 있다. The
해안선 탐지 동작을 위하여 해안선 탐지 장치(120)는 도 2에 도시된 바와 같이 위성영상에서 주요 토지 피복(예: 물, 토양, 식생 등) 영역을 설정하고 주요 토지 피복에 위치한 픽셀(pixel)의 밝기 값 정보를 개별 다중분광 밴드로부터 획득하고 이를 토지 피복별 훈련 샘플로 정의(혹은 설정)한다. 이의 과정에서 해안선 탐지 장치(120)는 도 2에서와 같이 토지 피복으로서 가령 물에 대한 훈련 샘플의 위치 및 영역에 대하여 각 밴드에서의 픽셀의 밝기 값 정보를 분류하여 저장할 수 있다.For the shoreline detection operation, as shown in FIG. 2, the
다분광 영상은 전자기 스펙트럼의 특정 파장 범위에 속한 영상 자료를 획득하는 영상이다. 파장은 필터를 사용하거나, 극초단파, 적외선, 자외선, X선 등 가시광선 범위를 벗어나는 주파수로부터의 빛을 포함한 특정 파장에 민감한 기구를 사용하여 분리할 수 있다. 즉, 다중 분광 영상은 동일한 장면의 여러 단색 영상을 모아 놓은 것으로, 서로 다른 센서로 찍은 것이다. 여기서 각 단색 영상을 밴드라고 한다. 잘 알려진 다중 스펙트럼(또는 다중대역 영상)은 적색(Red), 녹색(Green) 및 청색(Blue) 영상으로 구성되는 RGB 컬러 영상으로 각기 다른 파장에 민감한 센서로 촬영된다. 이러한 스펙트럼 영상화는 인간의 눈이 적색, 녹색 및 청색에 대한 수용체로 포획하지 못하는 추가 정보의 추출을 허용할 수 있다. 다분광 영상화는 일반적으로 3~15개의 스펙트럼 대역(혹은 밴드)에서 빛을 측정한다.Multispectral imaging is an image for acquiring image data belonging to a specific wavelength range of the electromagnetic spectrum. Wavelengths can be separated using filters or instruments sensitive to specific wavelengths, including light from frequencies outside the range of visible light, such as microwave, infrared, ultraviolet, and X-rays. That is, the multispectral image is a collection of several monochromatic images of the same scene, which are taken with different sensors. Here, each monochromatic image is called a band. A well-known multispectral (or multiband image) is an RGB color image composed of red, green, and blue images, which are captured by sensors sensitive to different wavelengths. Such spectral imaging may allow extraction of additional information that the human eye cannot capture with the receptors for red, green and blue colors. Multispectral imaging typically measures light in 3 to 15 spectral bands (or bands).
또한, 해안선 탐지 장치(120)는 도 3에 도시된 바와 같이 토지 피복별 훈련샘플을 인공지능 기법인 DNN(Deep Neural Network) 알고리즘에 학습시키고, 학습된 모델을 전체 위성영상에 적용하여 연안 토지 피복 영상을 제작(혹은 생성)한다. 도 3에서 볼 때 (a)는 위성영상을, (b)는 연안 토지 피복 영상을 각각 보여주고 있다.In addition, as shown in FIG. 3, the
이어 해안선 탐지 장치(120)는 도 4에 도시된 바와 같이 연안 토지 피복 영상에서 육지 피복(예: 토양, 식생 등)을 병합하여 최종적으로 물과 육지로 구분된 이진 영상(binary image)을 제작한다. 도 4의 (a)는 연안 토지 피복 영상을 보여주며, (b)는 이진 영상을 보여주고 있다.Then, as shown in FIG. 4, the
나아가 해안선 탐지 장치(120)는 도 5에서 볼 수 있는 바와 같이 이진 영상에서 지형학(Geomorphology)의 팽창(dilation) 및 침식(erosion) 연산을 적용하여 이진 영상에서 물과 육지의 경계 주변에 위치한 에러를 제거한다. 도 5의 (a)는 원본 이진 영상을 나타내며, (b)는 에러가 제거된 이진 영상을 나타낸다. 예를 들어, 침식은 커널안에 하나의 1이라도 존재하게 된다면 0으로 표시한다. 침식은 입력한 이진 영상의 각 픽셀에 마스크를 놓았을 때 마스크가 255값을 가지는 모든 픽셀 위치에 대하여 입력 영상도 255 값을 가져야만 결과값이 255가 되는 연산이다. 만약 대상 위치에서 한 픽셀이라도 0 값을 가지면 결과값은 0이 되기 때문에 전체적으로 255값을 가지는 영역이 줄어드는 결과가 나타난다. 반면, 팽창 연산은 침식 연산과 반대로 마스크의 유효 영역에 있는 픽셀들을 모두 밝게 만드는 역할을 한다.Furthermore, as shown in FIG. 5, the
계속해서 해안선 탐지 장치(120)는 도 6에 도시된 바와 같이 에러가 제거된 이진 영상에서 경계선들을 GIS 형상파일 포맷으로 추출하고 이들 중 가장 긴 길이를 가진 선 객체를 해안선으로 정의(혹은 지정)한다. 도 6에서 (a)는 이진영상에서 추출한 경계선을 나타내며, (b)는 경계선들 중에서 선택된 해안선을 나타낸다.Subsequently, as shown in FIG. 6, the
이어 해안선 탐지 장치(120)는 동일한 연안 지역에서 동일한 센서를 활용하여 획득한 다중시기 N개의 위성영상으로부터 N개의 시계열 해안선을 탐지하고 이를 개별 GIS 형상파일 포맷으로 산출한다. 도 7은 시계열 위성영상으로부터 개별적으로 탐지한 해안선의 예시도를 보여준다.Next, the
마지막으로 해안선 탐지 장치(120)는 다중시기 위성영상과 비교하여 연안침식, 항만공사 등 자연 및 인공적인 원인으로 인해 발생한 연안 지형 변화를 인식한다. 도 8은 항만공사로 인해 발생한 연안 지형 변화를 첫번째와 두번째 위성영상으로부터 탐지한 해안선을 활용하여 인식한 예시도를 보여주고 있다.Finally, the
서드파티장치(130)는 국가기상위상센터에서 운영되는 다양한 유형의 장치를 포함하거나, 본 발명의 실시예에 따른 프로그램을 개발하는 프로그램 제작사의 다양한 장치를 포함할 수 있다. 예를 들어, 국가기상위상센터의 경우에는 인공위성(100)을 통해 촬영된 위성영상을 제공받아 저장한 후 해안선 탐지 장치(120)의 요청시에 실시간으로 제공할 수 있다. 또한, 프로그램 제작사의 경우에는 본 발명의 실시예에 따른 해안선 탐지를 위한 프로그램을 개발하여 해안선 탐지 장치(120)에 탑재시킬 수 있다.The
상기의 구성 결과, 본 발명의 실시예에 따른 기술과 시스템을 활용하여 광대한 연안 지역에서 발생한 지형 변화 및 침식 현상을 다중시기 위성영상으로부터 산출한 시계열 해안선의 이동 거리를 측정함으로써 현장을 방문하지 않고 관련 통계를 산출할 수 있어 해양수산부 산하 국립해양조사원에서 수행하는 해양선 조사 업무에 중요한 참고 자료로 활용될 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예는 보험회사에서 연안 침식 관련 재해보험 상품 출시 및 보험료 산정 시 본 기술을 통해 산출한 결과 및 통계를 기반으로 연안 침식 발생 가능성에 따른 지역별 가중치를 적용하여 차등 보험료를 책정할 수 있을 것이다.As a result of the configuration above, by using the technology and system according to the embodiment of the present invention, the movement distance of the time-series coastline calculated from multi-temporal satellite images of topographical changes and erosion phenomena occurring in vast coastal areas is measured without visiting the site. As related statistics can be calculated, it can be used as an important reference for marine vessel survey work performed by the National Oceanographic Survey Agency under the Ministry of Maritime Affairs and Fisheries. In addition, the embodiment of the present invention is based on the results and statistics calculated through this technology when an insurance company launches a coastal erosion-related disaster insurance product and calculates insurance premiums by applying regional weights according to the possibility of coastal erosion to set differential insurance premiums. You will be able to.
도 9는 도 1의 해안선 탐지 장치의 세부구조를 예시한 블록다이어그램이다.9 is a block diagram illustrating a detailed structure of the shoreline detection device of FIG. 1 .
도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 해안선 탐지 장치(120) 또는 서드파티장치(130)는 통신 인터페이스부(900), 제어부(910), 해안선 탐지부(920) 및 저장부(930)의 일부 또는 전부를 포함한다.As shown in FIG. 9, the
여기서, "일부 또는 전부를 포함한다"는 것은 저장부(930)와 같은 일부 구성요소가 생략되어 해안선 탐지 장치(120)가 구성되거나 해안선 탐지부(920)와 같은 일부 구성요소가 제어부(910)와 같은 다른 구성요소에 통합되어 구성될 수 있는 것 등을 의미하는 것으로서 발명의 충분한 이해를 돕기 위하여 전부 포함하는 것으로 설명한다.Here, "including some or all" means that some components such as the
통신 인터페이스부(900)는 도 1의 통신망(110)을 경유하여 인공위성(100) 또는 서드파티장치(130)와 통신을 수행한다. 인공위성(100)과의 위성통신에 의해 해안선(97) 일대를 촬영한 위성영상을 실시간으로 또는 주기적으로 수신할 수 있다. 물론 통신 인터페이스부(900)는 인공위성(100)의 광학카메라 등의 광학적 특성이 동일한 인공위성(100)으로부터 주기적으로 위성영상을 수신하는 것이 바람직하다. 가령 광학카메라의 동일 센서를 통해 취득한 N장의 다중시기 위성영상을 인공지능 기법을 적용해 N개의 시계열 해안선을 탐지하기 위한 정확도가 증가할 수 있다. 주기적으로 수신된 다중시기의 위성영상은 도 1의 DB(120a)에 체계적으로 분류되어 저장될 수 있다.The
또한, 통신 인터페이스부(900)는 도 1의 통신망(110)을 통해 인공위성(100)과 직접 통신을 수행하지 않는 경우에는 국가기상위성센터에서 운영하는 서버 등의 서드파티장치(130)에 연동하여 인공위성(100)의 위성영상을 수신할 수 있다. 서드파티장치(130)에 API 연동을 통해 주기적으로 해안선 전체와 관련한 위성영상을 수신하여 제어부(910)에 제공할 수 있다.In addition, when the
나아가, 통신 인터페이스부(900)는 통신을 수행하는 과정에서 변/복조, 먹싱/디먹싱, 인코딩/디코딩, 해상도를 변환하는 스케일링 등의 동작을 수행할 수 있으며, 이는 당업자에게 자명하므로 더 이상의 설명은 생략하도록 한다.Furthermore, the
제어부(910)는 통신 인터페이스부(900), 해안선 탐지부(920) 및 저장부(930)의 전반적인 제어 동작을 담당한다. 예를 들어, 제어부(910)는 서드파티장치(130)에서 본 발명의 실시예에 따른 기제작된 프로그램을 제공하는 경우 이를 해안선 탐지부(920)에 탑재시키기 위한 동작을 수행한다. 또한, 제어부(910)는 해안선 탐지를 위하여 해안선 탐지부(920)를 제어하여 해안선 탐지를 위한 프로그램을 실행시킬 수 있다.The
제어부(910)는 해안선 탐지부(920)와 연계하여 본 발명의 실시예에 따른 다중시기 위성영상과 인공지능을 활용하여 시계열 해안선 탐지를 위한 동작을 수행한다. 이를 위하여 제어부(910)는 다중시기 즉 시간 변화에 따른 위성영상을 제공받아 이를 저장부(930)에 저장시킨 후 불러내어 해안선 탐지부(920)로 제공한다. 또한, 제어부(910)는 해안선 탐지부(920)에서의 분석 결과, 더 정확하게는 인공지능 기법을 활용한 시계열 해안선 탐지 결과를 제공받아 도 1의 DB(120a)에 체계적으로 분류하여 저장시키기 위해 통신 인터페이스부(900)의 통신 동작을 제어한다.The
해안선 탐지부(920)는 다중시기 위성영상과 인공지능을 활용하여 시계열 해안선 탐지 동작을 수행한다. 이때 해안선 탐지부(920)는 인공위성(100)의 광학카메라 등의 동일한 센서를 활용하여 취득한 N장의 다중시기 위성영상에 인공지능 기법을 적용하여 N개의 시계열 해안선을 탐지하고 이를 GIS 형상파일 포맷으로 생성할 수 있다.The
좀더 구체적으로 해안선 탐지부(920)는 위성영상에서 주요 토지 피복의 영역을 설정하고 주요 토지 피복에 위치한 픽셀의 밝기값 정보를 개별 다중분광 밴드로부터 획득하고 이를 토지 피복별 훈련 샘플로 정의한다. 위성영상 내에는 물, 토양, 식생과 같은 다양한 토지 피복이 존재하여 이에 위치한 훈련 샘플의 위치 및 영역으로부터 훈련 샘플을 취득한다고 볼 수 있다. 이어 해안선 탐지부(920)는 토지 피복별 훈련샘플을 인공지능 기반의 DNN 알고리즘에 학습시키고 학습된 모델을 전체 위성영상에 적용하여 연안 토지 피복 영상을 제작(혹은 생성)한다. 또한, 해안선 탐지부(920)는 연안 토지 피복 영상에서 육지 피복을 병합하여 최종적으로 물과 육지로 구분된 이진 영상을 제작한다. 이진 영상에서 지형학의 팽창 및 침식 연산을 적용하여 이진 영상에서 물과 육지의 경계 주변에 위치한 에러를 제거한다. 뿐만 아니라 해안선 탐지부(920)는 에러가 제거된 이진 영상에서 경계선들을 GIS 형상파일 포맷으로 추출하고 이들 중 가장 긴 길이를 가진 선 객체를 해안선으로 정의(혹은 설정, 지정)하며, 동일한 연안 지역에서 동일한 센서를 활용하여 획득한 다중시기 N개의 위성영상으로부터 N개의 시계열 해안선을 탐지하고 이를 개별 GIS 형상파일 포맷으로 산출(혹은 생성)한다. 이를 통해 해안선 탐지부(920)는 다중시기 위성영상과 비교하여 연안침식, 항만공사 등 자연 및 인공적인 원인으로 발생한 연안 지형 변화를 인식하게 된다.More specifically, the
저장부(930)는 제어부(910)의 제어하에 처리되는 다양한 유형의 데이터를 임시 저장할 수 있다. 저장부(930)는 제어부(910)의 요청에 따라 위성영상을 임시 저장할 수 있으며, 제어부(910)의 요청시 출력하여 해안선 탐지부(920)로 제공되도록 한다. 이외에도 저장부(930)는 해안선 탐지부(920)의 위성영상의 분석 결과를 지정 포맷으로 저장할 수 있으며, 해당 분석 결과는 제어부(910)의 제어하에 도 1의 DB(120a)로 제공되어 체계적으로 분류 및 저장될 수 있다.The
상기한 내용 이외에도 도 9의 통신 인터페이스부(900), 제어부(910), 해안선 탐지부(920) 및 저장부(930)는 다양한 동작을 수행할 수 있으며, 기타 자세한 내용은 앞서 충분히 설명하였으므로 그 내용들로 대신하고자 한다.In addition to the above, the
본 발명의 실시예에 따른 도 9의 통신 인터페이스부(900), 제어부(910), 해안선 탐지부(920) 및 저장부(930)는 서로 물리적으로 분리된 하드웨어 모듈로 구성되지만, 각 모듈은 내부에 상기의 동작을 수행하기 위한 소프트웨어를 저장하고 이를 실행할 수 있을 것이다. 다만, 해당 소프트웨어는 소프트웨어 모듈의 집합이고, 각 모듈은 하드웨어로 형성되는 것이 얼마든지 가능하므로 소프트웨어니 하드웨어니 하는 구성에 특별히 한정하지 않을 것이다. 예를 들어 저장부(930)는 하드웨어인 스토리지(storage) 또는 메모리(memory)일 수 있다. 하지만, 소프트웨어적으로 정보를 저장(repository)하는 것도 얼마든지 가능하므로 위의 내용에 특별히 한정하지는 않을 것이다.The
한편, 본 발명의 다른 실시예로서 제어부(910)는 CPU 및 메모리를 포함할 수 있으며, 원칩화하여 형성될 수 있다. CPU는 제어회로, 연산부(ALU), 명령어해석부 및 레지스트리 등을 포함하며, 메모리는 램을 포함할 수 있다. 제어회로는 제어동작을, 그리고 연산부는 2진비트 정보의 연산동작을, 그리고 명령어해석부는 인터프리터나 컴파일러 등을 포함하여 고급언어를 기계어로, 또 기계어를 고급언어로 변환하는 동작을 수행할 수 있으며, 레지스트리는 소프트웨어적인 데이터 저장에 관여할 수 있다. 상기의 구성에 따라, 가령 해안선 탐지 장치(120)의 동작 초기에 해안선 탐지부(920)에 저장되어 있는 프로그램을 복사하여 메모리 즉 램(RAM)에 로딩한 후 이를 실행시킴으로써 데이터 연산 처리 속도를 빠르게 증가시킬 수 있다. 딥러닝 모델 같은 경우 램(RAM)이 아닌 GPU 메모리에 올라가 GPU를 이용하여 수행 속도를 가속화하여 실행될 수도 있다.Meanwhile, as another embodiment of the present invention, the
도 10은 도 1의 해안선 탐지 장치의 구동과정을 나타내는 흐름도이다10 is a flowchart illustrating a driving process of the shoreline detecting device of FIG. 1
설명의 편의상 도 10을 도 1과 함께 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 해안선 탐지 장치(120)는 임의의 동일 해안선 영역에 대하여 시간(t) 변화에 따른 다중시기의 위성영상을 수신한다(S1000). Referring to FIG. 10 together with FIG. 1 for convenience of explanation, the
또한, 해안선 탐지 장치(120)는 수신한 시간 변화에 따른 다중시기의 위성영상을 인공지능을 적용해 비교 분석하여 분석 결과를 근거로 동일 해안선 영역에서 발생한 연안 지형 변화를 인식한다(S1010).In addition, the
이의 과정에서 해안선 탐지 장치(120)는 인공위성(100)의 광학카메라 등의 동일한 센서를 활용하여 취득한 N장의 다중시기 위성영상에 인공지능 기법을 적용하여 N개의 시계열 해안선을 탐지할 수 있으며, 이때 GIS 형상파일 포맷으로 생성하여 가장 긴 길이를 가진 선 객체를 해안선으로 정의 즉 설정 혹은 지정하는 등의 동작을 수행할 수 있다. 뿐만 아니라, 해안선 탐지 장치(120)는 연안 토지 피복 영상을 이진 영상으로 변환한 후 변환한 이진 영상에서 에러를 제거하는 등의 동작을 수행한다. 이를 위하여 이진 영상에서 지형학의 팽창 및 침식 연산을 적용한다.In this process, the
상기한 내용 이외에도 도 1의 해안선 탐지 장치(120)는 다양한 동작을 수행할 수 있으며, 기타 자세한 내용은 앞서 충분히 설명하였으므로 그 내용들로 대신하고자 한다.In addition to the above, the
한편, 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시 예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 그 모든 구성요소들이 각각 하나의 독립적인 하드웨어로 구현될 수 있지만, 각 구성 요소들의 그 일부 또는 전부가 선택적으로 조합되어 하나 또는 복수 개의 하드웨어에서 조합된 일부 또는 전부의 기능을 수행하는 프로그램 모듈을 갖는 컴퓨터 프로그램으로서 구현될 수도 있다. 그 컴퓨터 프로그램을 구성하는 코드들 및 코드 세그먼트들은 본 발명의 기술 분야의 당업자에 의해 용이하게 추론될 수 있을 것이다. 이러한 컴퓨터 프로그램은 컴퓨터가 읽을 수 있는 비일시적 저장매체(non-transitory computer readable media)에 저장되어 컴퓨터에 의하여 읽혀지고 실행됨으로써, 본 발명의 실시 예를 구현할 수 있다.On the other hand, even if all the components constituting the embodiment of the present invention are described as being combined or operated as one, the present invention is not necessarily limited to these embodiments. That is, within the scope of the object of the present invention, all of the components may be selectively combined with one or more to operate. In addition, although all of the components may be implemented as a single independent piece of hardware, some or all of the components are selectively combined to perform some or all of the combined functions in one or a plurality of pieces of hardware. It may be implemented as a computer program having. Codes and code segments constituting the computer program may be easily inferred by a person skilled in the art. Such a computer program may implement an embodiment of the present invention by being stored in a computer-readable non-transitory computer readable media, read and executed by a computer.
여기서 비일시적 판독 가능 기록매체란, 레지스터, 캐시(cache), 메모리 등과 같이 짧은 순간 동안 데이터를 저장하는 매체가 아니라, 반영구적으로 데이터를 저장하며, 기기에 의해 판독(reading)이 가능한 매체를 의미한다. 구체적으로, 상술한 프로그램들은 CD, DVD, 하드 디스크, 블루레이 디스크, USB, 메모리 카드, ROM 등과 같은 비일시적 판독가능 기록매체에 저장되어 제공될 수 있다.Here, the non-transitory readable recording medium means a medium that stores data semi-permanently and can be read by a device, not a medium that stores data for a short moment, such as a register, cache, or memory. . Specifically, the above-described programs may be provided by being stored in a non-transitory readable recording medium such as a CD, DVD, hard disk, Blu-ray disk, USB, memory card, or ROM.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안 될 것이다.Although the preferred embodiments of the present invention have been shown and described above, the present invention is not limited to the specific embodiments described above, and is common in the art to which the present invention pertains without departing from the gist of the present invention claimed in the claims. Of course, various modifications and implementations are possible by those with knowledge of, and these modifications should not be individually understood from the technical spirit or perspective of the present invention.
100: 인공위성 110: 통신망
120: 해안선 탐지 장치 130: 서드파티장치
900: 통신 인터페이스부 910: 제어부
920: 해안선 탐지부 930: 저장부100: artificial satellite 110: communication network
120: coastline detection device 130: third party device
900: communication interface unit 910: control unit
920: coastline detection unit 930: storage unit
Claims (12)
상기 수신한 시간 변화에 따른 다중시기의 위성영상을 인공지능(AI)을 적용해 비교 분석하여 분석 결과를 근거로 상기 동일 해안선 영역에서 발생한 연안 지형 변화를 인식하는 제어부;를 포함하되,
상기 제어부는, 상기 다중시기의 위성영상을 인공지능(AI)을 적용해 비교 분석할 때 상기 위성영상을 제공하는 인공위성의 성능과 관련하여 기저장되는 스펙 정보를 확인해 동일한 센서 또는 카메라에 의해 쵤영된 위성영상인지 여부를 판단하여 판단 결과를 근거로 비교 분석 동작을 수행하고,
상기 제어부는, 동일 장면의 여러 단색 영상을 모아 놓은 상기 위성영상의 개별 다중분광 밴드로부터 각 밴드의 상기 단색 영상으로부터 상기 픽셀 밝기값 정보를 획득하며,
상기 제어부는, 복수의 해안선 영역의 전체 위성영상에 상응하는 연안 토지 피복 영상을 생성하고, 상기 생성한 연안 토지 피복 영상에서 토양과 식생의 육지 피복을 병합하여 물과 육지로 구분되는 이진 영상을 생성하며, 상기 생생한 이진 영상에서 물과 육지의 경계 주변에 위치한 에러를 제거하되, 상기 이진 영상에서 지형학(Geomorphology)의 팽창(dilation) 및 침식(erosion) 연산을 적용하여 상기 이진 영상에서 물과 육지의 경계 주변에 위치한 에러를 제거하며,
상기 침식 연산은 입력한 이진 영상의 각 픽셀에 마스크를 놓았을 때 마스크가 밝기값 정보 255값을 가지는 모든 픽셀 위치에 대하여 입력 영상도 밝기값 정보 255값을 가져야만 결과값이 255가 되는 연산이며, 상기 팽창 연산은 상기 침식 연산과 반대로 마스크의 유효 영역에 있는 픽셀을 모두 밝게 만드는 연산을 나타내는 다중시기 위성영상과 인공지능을 활용한 시계열 해안선 탐지 장치.A communication interface unit for receiving multi-time satellite images according to time (t) change for the same coastline area; and
A control unit that compares and analyzes satellite images of multiple periods according to the received time change by applying artificial intelligence (AI) and recognizes a change in the coastal topography occurring in the same coastline area based on the analysis result;
When the control unit compares and analyzes the multi-time satellite image by applying artificial intelligence (AI), it checks pre-stored specification information related to the performance of the artificial satellite providing the satellite image and captures the image captured by the same sensor or camera. It determines whether it is a satellite image and performs a comparative analysis operation based on the determination result,
The control unit obtains the pixel brightness value information from the monochromatic image of each band from individual multispectral bands of the satellite image in which several monochromatic images of the same scene are collected;
The control unit generates a coastal land cover image corresponding to the entire satellite image of a plurality of coastline areas, and generates a binary image divided into water and land by merging land cover of soil and vegetation in the generated coastal land cover image. In the vivid binary image, errors located around the boundary between water and land are removed, and dilation and erosion operations of geomorphology are applied to the binary image to determine the difference between water and land in the binary image. Eliminate errors located around the boundary,
The erosion operation is an operation in which, when a mask is placed on each pixel of the input binary image, the result value is 255 only when the input image also has the brightness value information 255 for all pixel positions in which the mask has the brightness value information 255. , Time-series coastline detection device using multi-temporal satellite images and artificial intelligence, wherein the dilation operation represents an operation to brighten all pixels in the effective area of the mask, as opposed to the erosion operation.
상기 제어부는, 상기 수신한 위성영상에서 물, 토양 또는 식생을 포함하는 토지 피복에 대한 상기 인공지능을 적용하기 위한 학습 영역을 설정하고, 상기 설정한 토지 피복 학습 영역의 위치에 대한 픽셀 밝기값 정보를 토지 피복별 훈련 샘플로 설정하여 상기 비교 분석 동작을 수행하는 다중시기 위성영상과 인공지능을 활용한 시계열 해안선 탐지 장치.According to claim 1,
The control unit sets a learning area for applying the artificial intelligence to land cover including water, soil or vegetation in the received satellite image, and pixel brightness value information about the location of the set land cover learning area. A time-series coastline detection device using multi-period satellite imagery and artificial intelligence to perform the comparative analysis operation by setting as a training sample for each land cover.
상기 제어부는, 상기 에러가 제거된 이진 영상에서 경계선들을 GIS(Geographic Information System) 형상파일 포맷으로 추출하고, 상기 추출한 GIS 형상파일 포맷의 경계선들 중 가장 긴 길이를 가진 선 객체를 해안선으로 설정하는 해안선 탐지시 이용하는 다중시기 위성영상과 인공지능을 활용한 시계열 해안선 탐지 장치.According to claim 1,
The control unit extracts boundary lines from the error-removed binary image in a GIS (Geographic Information System) shape file format, and sets a line object having the longest length among the boundary lines of the extracted GIS shape file format as a coastline. A time-series coastline detection device using multi-period satellite images and artificial intelligence used for detection.
제어부가, 상기 수신한 시간 변화에 따른 다중시기의 위성영상을 인공지능(AI)을 적용해 비교 분석하여 분석 결과를 근거로 상기 동일 해안선 영역에서 발생한 연안 지형 변화를 인식하는 단계;를 포함하되,
상기 인식하는 단계는,
상기 다중시기의 위성영상을 인공지능(AI)을 적용해 비교 분석할 때 상기 위성영상을 제공하는 인공위성의 성능과 관련하여 기저장되는 스펙 정보를 확인해 동일한 센서 또는 카메라에 의해 쵤영된 위성영상인지 여부를 판단하여 판단 결과를 근거로 비교 분석 동작을 수행하는 단계;
동일 장면의 여러 단색 영상을 모아 놓은 상기 위성영상의 개별 다중분광 밴드로부터 각 밴드의 상기 단색 영상으로부터 상기 픽셀 밝기값 정보를 획득하는 단계; 및
복수의 해안선 영역의 전체 위성영상에 상응하는 연안 토지 피복 영상을 생성하고, 상기 생성한 연안 토지 피복 영상에서 토양과 식생의 육지 피복을 병합하여 물과 육지로 구분되는 이진 영상을 생성하며, 상기 생성한 이진 영상에서 물과 육지의 경계 주변에 위치한 에러를 제거하되, 상기 이진 영상에서 지형학의 팽창 및 침식 연산을 적용하여 상기 이진 영상에서 물과 육지의 경계 주변에 위치한 에러를 제거하는 단계;를 포함하며,
상기 침식 연산은 입력한 이진 영상의 각 픽셀에 마스크를 놓았을 때 마스크가 밝기값 정보 255값을 가지는 모든 픽셀 위치에 대하여 입력 영상도 밝기값 정보 255값을 가져야만 결과값이 255가 되는 연산이며, 상기 팽창 연산은 상기 침식 연산과 반대로 마스크의 유효 영역에 있는 픽셀을 모두 밝게 만드는 연산을 나타내는 다중시기 위성영상과 인공지능을 활용한 시계열 해안선 탐지 장치의 구동방법.Receiving, by a communication interface unit, multi-time satellite images according to time (t) changes with respect to an arbitrary same coastline area; and
Recognizing, by the control unit, the coastal topography change occurring in the same coastline area based on the analysis result by comparing and analyzing the received multi-period satellite images according to the time change by applying artificial intelligence (AI);
The step of recognizing is
When the multi-period satellite image is compared and analyzed by applying artificial intelligence (AI), pre-stored specification information related to the performance of the artificial satellite providing the satellite image is checked to determine whether the satellite image is captured by the same sensor or camera. determining and performing a comparative analysis operation based on the determination result;
obtaining the pixel brightness value information from the monochromatic image of each band from individual multispectral bands of the satellite image in which several monochromatic images of the same scene are collected; and
A coastal land cover image corresponding to the entire satellite image of a plurality of coastline areas is generated, and a binary image divided into water and land is generated by merging land cover of soil and vegetation in the generated coastal land cover image, and generating the coastal land cover image. removing errors located around the boundary between water and land in a binary image, and removing errors located around the boundary between water and land in the binary image by applying topographic dilation and erosion operations to the binary image; and
The erosion operation is an operation in which, when a mask is placed on each pixel of the input binary image, the result value is 255 only when the input image also has the brightness value information 255 for all pixel positions in which the mask has the brightness value information 255. , The dilation operation is a method of driving a time-series coastline detection device using multi-temporal satellite images and artificial intelligence, which represents an operation to brighten all pixels in the effective area of the mask, as opposed to the erosion operation.
상기 인식하는 단계는,
상기 수신한 위성영상에서 물, 토양 또는 식생을 포함하는 토지 피복에 대한 상기 인공지능을 적용하기 위한 학습 영역을 설정하는 단계; 및
상기 설정한 토지 피복 학습 영역의 위치에 대한 픽셀 밝기값 정보를 토지 피복별 훈련 샘플로 설정하여 상기 비교 분석 동작을 수행하는 단계;를
포함하는 다중시기 위성영상과 인공지능을 활용한 시계열 해안선 탐지 장치의 구동방법.According to claim 7,
The step of recognizing is
setting a learning area for applying the artificial intelligence to land cover including water, soil, or vegetation in the received satellite image; and
setting pixel brightness value information for the location of the set land cover learning area as a training sample for each land cover and performing the comparative analysis operation;
A method for operating a time-series coastline detection device using multi-period satellite images and artificial intelligence.
상기 인식하는 단계는,
상기 에러가 제거된 이진 영상에서 경계선들을 GIS 형상파일 포맷으로 추출하고, 상기 추출한 GIS 형상파일 포맷의 경계선들 중 가장 긴 길이를 가진 선 객체를 해안선으로 설정하는 해안선 탐지시 이용하는 다중시기 위성영상과 인공지능을 활용한 시계열 해안선 탐지 장치의 구동방법.According to claim 7,
The step of recognizing is
Multi-temporal satellite imagery and artificial intelligence used when detecting a coastline are extracted from the binary image from which the error has been removed in a GIS shape file format, and a line object having the longest length among the boundary lines of the extracted GIS shape file format is set as a coastline. A driving method of a time-series coastline detection device using intelligence.
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