KR102532738B1 - Apparatus and method for detecting a possibility of wildfire - Google Patents

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KR102532738B1 KR1020220074880A KR20220074880A KR102532738B1 KR 102532738 B1 KR102532738 B1 KR 102532738B1 KR 1020220074880 A KR1020220074880 A KR 1020220074880A KR 20220074880 A KR20220074880 A KR 20220074880A KR 102532738 B1 KR102532738 B1 KR 102532738B1
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박현선
사공용협
최찬희
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메이사플래닛 주식회사
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Abstract

The present invention relates to an apparatus for detecting the possibility of a wildfire and a method for detecting the possibility of a wildfire. The apparatus for detecting the possibility of a wildfire according to some embodiments comprises: a data collection module for collecting satellite image data; a feature extracting module for extracting a first image feature related to smoke caused by a wildfire, the temperature feature of an infrared band and the wavelength feature of a visible band from the satellite image data at first coordinates; and a determination module for generating the wildfire possibility index of the first coordinates based on the extracted first image feature, the temperature feature and the wavelength feature, wherein the temperature feature is calculated based on the result of comparing the temperature measured at the first coordinates and the temperature measured at coordinates around the first coordinates, and the wavelength feature is can be calculated based on first wavelength data regarding a first wavelength and second wavelength data regarding a second wavelength shorter than the first wavelength.

Description

산불 가능성 탐지 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR DETECTING A POSSIBILITY OF WILDFIRE}Forest fire possibility detection device and method {APPARATUS AND METHOD FOR DETECTING A POSSIBILITY OF WILDFIRE}

본 발명은 산불 가능성 탐지 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and method for detecting a potential forest fire.

현재 지구상공에서는 기상, 통신, 방송, 농업, 우주개발, 군사 등의 목적으로 전세계 수백여대의 인공위성이 고유의 업무를 수행하고 있다. Currently, hundreds of artificial satellites around the world are performing their own tasks in the earth's air for the purposes of meteorology, communication, broadcasting, agriculture, space development, and military.

최근 기후변화와 인간의 활동 증가로 인한 산불이 자주 발생하고 있는데, 산불로 인한 재해는 발생시 장기간 동안 조림되어온 산림을 파괴하고, 경제적 손실을 가져오고 있으며, 인명 피해도 발생할 수 있다. 또한 직접적 관측이 어려운 지역은 화재에 관한 정확한 정보를 얻기가 어렵다.Recently, forest fires have occurred frequently due to climate change and increased human activity. Disasters caused by forest fires destroy forests that have been afforestation for a long time, bring economic losses, and may also cause human casualties. In addition, it is difficult to obtain accurate information about fires in areas where direct observation is difficult.

따라서 인공위성을 통한 산불 가능성 탐지가 각광받고 있는데, 현재의 기술 상으로는 구름, 수증기 등의 변수로 인해 정확한 산불 가능성 탐지가 어려운 상황이다.Therefore, detection of the possibility of forest fires through artificial satellites is in the limelight, but with current technology, it is difficult to accurately detect the possibility of forest fires due to variables such as clouds and water vapor.

본 발명의 해결하고자 하는 과제는 산불 가능성 탐지 장치를 제공하는 것이다.The problem to be solved by the present invention is to provide a forest fire possibility detection device.

본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 산불 가능성 탐지 방법을 제공하는 것이다.Another problem to be solved by the present invention is to provide a method for detecting a possibility of forest fire.

본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.The objects of the present invention are not limited to the above-mentioned objects, and other objects and advantages of the present invention not mentioned above can be understood by the following description and will be more clearly understood by the examples of the present invention. It will also be readily apparent that the objects and advantages of the present invention may be realized by means of the instrumentalities and combinations indicated in the claims.

본 발명의 몇몇 실시예에 따른 산불 가능성 탐지 장치는, 위성영상 데이터를 수집하는 데이터 수집모듈, 제1 좌표에서, 위성영상 데이터로부터 산불로 인한 연기와 관련된 제1 이미지 특징, 적외 밴드(band)의 온도 특징, 가시 밴드의 파장 특징을 추출하는 특징 추출 모듈 및 추출된 제1 이미지 특징, 온도 특징 및 파장 특징을 기초로 제1 좌표의 산불 가능성 지수를 생성하는 결정 모듈을 포함하되, 온도 특징은, 제1 좌표에서 측정된 온도와, 제1 좌표 근방의 좌표에서 측정된 온도의 비교결과에 기초하여 산출되고, 파장 특징은, 가시 밴드의 데이터 중 제1 파장에 대한 제1 파장 데이터와, 제1 파장 보다 상대적으로 단파장인 제2 파장에 대한 제2 파장 데이터를 기초로 산출될 수 있다.An apparatus for detecting a possibility of forest fire according to some embodiments of the present invention includes a data collection module for collecting satellite image data, a first image feature related to smoke due to a forest fire from satellite image data, and an infrared band at a first coordinate. A feature extraction module for extracting a temperature feature and a wavelength feature of a visible band and a determination module for generating a forest fire likelihood index of a first coordinate based on the extracted first image feature, temperature feature, and wavelength feature, wherein the temperature feature, It is calculated based on a comparison result of the temperature measured at the first coordinate and the temperature measured at a coordinate near the first coordinate, and the wavelength characteristics include first wavelength data for a first wavelength among visible band data, It may be calculated based on second wavelength data for a second wavelength having a relatively shorter wavelength than the wavelength.

한편, 특징 추출 모듈은, 제2 좌표에서, 대기 중에 분포된 구름과 관련된 제2 이미지 특징을 더 추출할 수 있다.Meanwhile, the feature extraction module may further extract second image features related to clouds distributed in the air at the second coordinates.

한편, 특징 추출 모듈은, 제2 좌표에서, 구름의 모양, 이동 방향 및 이동 속도를 산출하여 소정 시간이 경과한 시점에서의 구름의 예측 형태를 생성하고, 소정 시간이 경과한 시점에서 제1 좌표에서 추출된 제1 이미지 특징과, 생성된 구름의 예측 형태의 비교결과에 기초하여 추출된 제1 이미지 특징이 연기와 관련한 이미지 특징에 해당하는지 여부를 검증할 수 있다.On the other hand, the feature extraction module calculates the shape, movement direction, and movement speed of the cloud at the second coordinate to generate a predicted shape of the cloud at the time when a predetermined time has elapsed, and the first coordinate at the time when the predetermined time has elapsed Based on a comparison result between the first image feature extracted from and the predicted shape of the generated cloud, it may be verified whether the extracted first image feature corresponds to an image feature related to smoke.

한편, 특징 추출 모듈은, 제1 이미지 특징이 추출된 제1 좌표에서, 이산화탄소에 민감한 밴드의 데이터로부터 제1 이산화탄소 인덱스를 추출하고, 제2 이미지 특징이 추출된 제2 좌표에서, 이산화탄소에 민감한 밴드의 데이터로부터 제2 이산화탄소 인덱스를 추출하며, 추출된 제1 이산화탄소 인덱스 및 제2 이산화탄소 인덱스의 임계값 초과여부 및 제1 이산화탄소 인덱스와 제2 이산화탄소 인덱스의 비교결과에 기초하여 제1 이미지 특징이 연기와 관련한 이미지 특징에 해당하는지 여부를 검증할 수 있다.Meanwhile, the feature extraction module extracts a first carbon dioxide index from data of a carbon dioxide-sensitive band at a first coordinate at which a first image feature is extracted, and at a second coordinate at which a second image feature is extracted, a carbon dioxide-sensitive band A second carbon dioxide index is extracted from the data of , and a first image feature is determined based on whether a threshold value of the extracted first carbon dioxide index and the second carbon dioxide index exceeds a threshold value and a comparison result between the first carbon dioxide index and the second carbon dioxide index. It can be verified whether it corresponds to the relevant image feature.

한편, 제1 이미지 특징, 온도 특징 및 파장 특징 중 적어도 하나를 포함하는 훈련 데이터를 이용하여 딥러닝 모델을 학습시키는 학습 모듈을 더 포함하고, 결정 모듈은, 제1 이미지 특징, 온도 특징 및 파장 특징을 딥러닝 모델에 입력하여 산불 가능성 지수를 생성할 수 있다.On the other hand, it further includes a learning module for learning a deep learning model using training data including at least one of a first image feature, a temperature feature, and a wavelength feature, and the determination module includes the first image feature, temperature feature, and wavelength feature. can be input into a deep learning model to generate a forest fire probability index.

한편, 학습 모듈은, 훈련 데이터를 이용하여 가시 밴드 내에서 제1 파장 및 제2 파장의 밴드를 결정할 수 있다.Meanwhile, the learning module may determine bands of the first wavelength and the second wavelength within the visible band by using the training data.

본 발명의 몇몇 실시예에 따른 산불 가능성 탐지 방법은, 위성영상 데이터를 수집하는 단계, 제1 좌표에서, 위성영상 데이터로부터 산불로 인한 연기와 관련된 제1 이미지 특징, 적외 밴드(band)의 온도 특징, 가시 밴드의 파장 특징을 추출하는 단계 및 추출된 제1 이미지 특징, 온도 특징 및 파장 특징을 기초로 제1 좌표의 산불 가능성 지수를 생성하는 단계를 포함하되, 온도 특징은, 제1 좌표에서 측정된 온도와, 제1 좌표 근방의 좌표에서 측정된 온도의 비교결과에 기초하여 산출되고, 파장 특징은, 가시 밴드의 데이터 중 제1 파장에 대한 제1 파장 데이터와, 제1 파장 보다 상대적으로 단파장인 제2 파장에 대한 제2 파장 데이터를 기초로 산출될 수 있다.A forest fire possibility detection method according to some embodiments of the present invention includes the steps of collecting satellite image data, a first image feature related to smoke from a forest fire, and a temperature feature of an infrared band from the satellite image data at a first coordinate. , Extracting a wavelength feature of the visible band and generating a forest fire likelihood index of a first coordinate based on the extracted first image feature, temperature feature, and wavelength feature, wherein the temperature feature is measured at the first coordinate It is calculated based on a comparison result of the measured temperature and the temperature measured at a coordinate near the first coordinate, and the wavelength characteristic is the first wavelength data for the first wavelength among visible band data and a relatively shorter wavelength than the first wavelength. It can be calculated based on the second wavelength data for the second wavelength.

한편, 제2 좌표에서, 대기 중에 분포된 구름과 관련된 제2 이미지 특징을 추출하는 단계를 더 포함할 수 있다.Meanwhile, the method may further include extracting second image features related to clouds distributed in the air from the second coordinates.

한편, 제2 좌표에서, 구름의 모양, 이동 방향 및 이동 속도를 산출하여 소정 시간이 경과한 시점에서의 구름의 예측 형태를 생성하는 단계 및 소정 시간이 경과한 시점에서 제1 좌표에서 추출된 제1 이미지 특징과, 생성된 구름의 예측 형태의 비교결과에 기초하여, 추출된 제1 이미지 특징이 연기와 관련한 이미지 특징에 해당하는지 여부를 검증하는 단계를 더 포함할 수 있다.Meanwhile, in the second coordinates, calculating the shape, movement direction, and movement speed of the cloud to generate the predicted shape of the cloud at the time when a predetermined time has elapsed, and the first coordinate extracted from the first coordinate at the time when the predetermined time has elapsed. The method may further include verifying whether or not the extracted first image feature corresponds to an image feature related to smoke based on a comparison result between one image feature and the predicted shape of the generated cloud.

한편, 제1 이미지 특징이 추출된 제1 좌표에서, 이산화탄소에 민감한 밴드의 데이터로부터 제1 이산화탄소 인덱스를 추출하는 단계, 제2 이미지 특징이 추출된 제2 좌표에서, 이산화탄소에 민감한 밴드의 데이터로부터 제2 이산화탄소 인덱스를 추출하는 단계 및 추출된 제1 이산화탄소 인덱스 및 제2 이산화탄소 인덱스의 임계값 초과여부 및 제1 이산화탄소 인덱스와 제2 이산화탄소 인덱스의 비교결과에 기초하여 제1 이미지 특징이 연기와 관련한 이미지 특징에 해당하는지 여부를 검증하는 단계를 더 포함할 수 있다.Meanwhile, extracting a first carbon dioxide index from data of a band sensitive to carbon dioxide at a first coordinate from which a first image feature is extracted, and extracting a first carbon dioxide index from data of a band sensitive to carbon dioxide at a second coordinate from which a second image feature is extracted. 2 The first image feature is an image feature related to smoke based on the step of extracting the carbon dioxide index, whether the extracted first carbon dioxide index and the second carbon dioxide index exceed the threshold value, and the comparison result between the first carbon dioxide index and the second carbon dioxide index. A step of verifying whether or not corresponds to may be further included.

이미지 특징, 온도 특징, 파장 특징을 추출하여 함께 이용함으로써 산불 가능성을 더욱 정확하게 탐지할 수 있다. By extracting image features, temperature features, and wavelength features and using them together, the possibility of forest fires can be detected more accurately.

상술한 내용과 더불어 본 발명의 구체적인 효과는 이하 발명을 실시하기 위한 구체적인 사항을 설명하면서 함께 기술한다.In addition to the above description, specific effects of the present invention will be described together while explaining specific details for carrying out the present invention.

도 1은 몇몇 실시예에 따른 산불 가능성 탐지 시스템을 도시한 것이다.
도 2는 몇몇 실시예에 따른 산불 가능성 탐지 장치의 블록도이다.
도 3은 몇몇 실시예에 따른 특징 추출 모듈의 블록도이다.
도 4a 및 도 4b는 몇몇 실시예에 따른 제1 이미지 특징이 연기와 관련한 이미지 특징에 해당하는지 여부를 검증하는 과정을 설명하기 위한 개념도이다.
도 5는 몇몇 실시예에 따른 온도 특징을 추출하는 과정을 설명하기 위한 개념도이다.
도 6은 몇몇 실시예에 따른 산불 가능성 탐지 방법의 흐름도이다.
도 7은 다른 몇몇 실시예에 따른 산불 가능성 탐지 방법의 흐름도이다.
도 8은 또 다른 몇몇 실시예에 따른 산불 가능성 탐지 방법의 흐름도이다.
1 illustrates a wildfire potential detection system in accordance with some embodiments.
2 is a block diagram of a device for detecting a potential forest fire in accordance with some embodiments.
3 is a block diagram of a feature extraction module in accordance with some embodiments.
4A and 4B are conceptual diagrams for explaining a process of verifying whether a first image feature corresponds to an image feature related to smoke, according to some embodiments.
5 is a conceptual diagram illustrating a process of extracting temperature features according to some embodiments.
6 is a flow diagram of a method for detecting a potential forest fire in accordance with some embodiments.
7 is a flowchart of a method for detecting a possibility of a forest fire according to some other embodiments.
8 is a flowchart of a method for detecting a possibility of a forest fire according to some other embodiments.

본 명세서 및 특허청구범위에서 사용된 용어나 단어는 일반적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 아니된다. 발명자가 그 자신의 발명을 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어나 단어의 개념을 정의할 수 있다는 원칙에 따라, 본 발명의 기술적 사상과 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다. 또한, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명이 실현되는 하나의 실시예에 불과하고, 본 발명의 기술적 사상을 전부 대변하는 것이 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 및 응용 가능한 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Terms or words used in this specification and claims should not be construed as being limited to a general or dictionary meaning. According to the principle that an inventor may define a term or a concept of a word in order to best describe his/her invention, it should be interpreted as meaning and concept consistent with the technical spirit of the present invention. In addition, the embodiments described in this specification and the configurations shown in the drawings are only one embodiment in which the present invention is realized, and do not represent all of the technical spirit of the present invention, so they can be replaced at the time of the present application. It should be understood that there may be many equivalents and variations and applicable examples.

본 명세서 및 특허청구범위에서 사용된 제1, 제2, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. '및/또는' 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.Terms such as first, second, A, and B used in this specification and claims may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. Terms are only used to distinguish one component from another. For example, a first element may be termed a second element, and similarly, a second element may be termed a first element, without departing from the scope of the present invention. The term 'and/or' includes a combination of a plurality of related recited items or any one of a plurality of related recited items.

본 명세서 및 특허청구범위에서 사용된 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서 "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.Terms used in this specification and claims are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. It should be understood that terms such as "include" or "having" in this application do not exclude in advance the possibility of existence or addition of features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof described in the specification. .

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해서 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which the present invention belongs.

일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. 또한, 본 발명의 각 실시예에 포함된 각 구성, 과정, 공정 또는 방법 등은 기술적으로 상호 간 모순되지 않는 범위 내에서 공유될 수 있다. Terms such as those defined in commonly used dictionaries should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related art, and unless explicitly defined in the present application, they should not be interpreted in an ideal or excessively formal meaning. don't In addition, each configuration, process, process or method included in each embodiment of the present invention may be shared within a range that does not contradict each other technically.

또한, 명세서에서 사용되는 "모듈"이라는 용어는 소프트웨어 또는 하드웨어 구성요소를 의미하며, "모듈"은 어떤 역할들을 수행한다. 그렇지만 "모듈"은 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. "모듈"은 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서 "모듈"은 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로 코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들 및 변수들을 포함한다. 구성요소들과 "모듈"들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 "모듈"들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 "모듈"들로 더 분리될 수 있다.Also, the term "module" used in the specification means a software or hardware component, and a "module" performs certain roles. However, "module" is not meant to be limited to software or hardware. A "module" may be configured to reside on an addressable storage medium and may be configured to reproduce one or more processors. Thus, as an example, a "module" may include components such as software components, object-oriented software components, class components, and task components, processes, functions, properties, procedures, subroutines, segments of program code, drivers, firmware, microcode, circuitry, data, databases, data structures, tables, arrays and variables. Functionality provided within components and “modules” may be combined into fewer components and “modules” or further separated into additional components and “modules”.

이하에서는, 도 1 내지 도 8을 참조하여, 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 산불 가능성 탐지 장치 및 방법에 대하여 설명한다.Hereinafter, with reference to FIGS. 1 to 8 , a forest fire possibility detection device and method according to some embodiments of the present invention will be described.

도 1은 몇몇 실시예에 따른 산불 가능성 탐지 시스템(1)을 도시한 것이다.1 illustrates a forest fire potential detection system 1 according to some embodiments.

산불 가능성 탐지 시스템(1)은 위성영상 촬영장치(110), 외부 데이터 서버(115) 및 산불 가능성 탐지 장치(120)를 포함할 수 있다. The forest fire possibility detection system 1 may include a satellite image capture device 110 , an external data server 115 and a forest fire possibility detection device 120 .

위성영상 촬영장치(110)는 위성영상 데이터를 촬영하는 장치로서, 예컨대 지구상공에 위치하는 인공위성을 포함할 수 있다. 위성영상 촬영장치(110)의 궤도, 이동방식 등은 다양할 수 있으며, 몇몇 예로 위성영상 촬영장치(110)는 저궤도 위성, 극궤도 위성, 정지궤도 위성 등을 포함할 수 있다.The satellite image capture device 110 is a device for capturing satellite image data, and may include, for example, an artificial satellite located on the earth's surface. The orbit and movement method of the satellite image capture device 110 may vary, and for some examples, the satellite image capture device 110 may include a low-orbit satellite, a polar-orbit satellite, and a geostationary orbit satellite.

위성영상 촬영장치(110)는 지구의 물체가, 태양 에너지를 반사하거나 흡수한 뒤 재방출하는 에너지를 관측하는 패시브(passive) 센서 및/또는 인공위성에서 직접 신호를 송신하고 지구의 물체에 반사되어 돌아오는 신호를 측정하는 액티브(active) 센서 등을 포함할 수 있다.The satellite image capture device 110 transmits a signal directly from a passive sensor and/or satellite that observes energy re-radiated after reflecting or absorbing solar energy by an object on the earth and a signal reflected back by an object on the earth. It may include an active sensor or the like that measures .

몇몇 예로, 위성영상 촬영장치(110)는 광학센서, 다분광 센서, 근적외선 센서, 적외선 센서, 레이더 센서(Radar Sensor)등을 포함할 수 있다. 위성영상 촬영장치(110)가 촬영하는 위성영상 데이터는 광학 신호, 다분광 신호, 근적외선 신호, 적외선 신호, 레이더 영상 등을 포함할 수 있다. 이때 몇몇 예로, 레이더 영상은 합성개구 레이더 영상, 즉 SAR(Synthetic Aperture Radar) 영상을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.For some examples, the satellite image capture device 110 may include an optical sensor, a multi-spectral sensor, a near-infrared sensor, an infrared sensor, a radar sensor, and the like. Satellite image data captured by the satellite image capture device 110 may include an optical signal, a multi-spectral signal, a near-infrared signal, an infrared signal, a radar image, and the like. In this case, as some examples, the radar image may include a synthetic aperture radar image, that is, a synthetic aperture radar (SAR) image, but is not limited thereto.

위성영상 촬영장치(110)가 촬영하는 위성영상 데이터는 다양한 파장대역(밴드, band)의 데이터를 포함할 수 있다. 몇몇 예로, 위성영상 데이터는 자외(UV) 밴드의 데이터, 가시광(Visible) 밴드의 데이터, 근적외(Near Infrared) 밴드의 데이터, 적외(Infrared) 밴드의 데이터, 특정 성분(예: 이산화탄소, 일산화탄소 등)에 민감한 밴드의 데이터 등을 포함할 수 있다.Satellite image data photographed by the satellite image capture device 110 may include data of various wavelength bands (bands). For example, satellite image data includes ultraviolet (UV) band data, visible band data, near infrared band data, infrared band data, specific components (eg, carbon dioxide, carbon monoxide, etc.) ) may include data of a band sensitive to .

위성영상 촬영장치(110)는 지구상공의 소정 위치에서 지구의 모습이 담긴 위성영상 데이터를 촬영할 수 있고, 촬영된 위성영상 데이터는 산불 가능성 탐지 장치(120)로 전송될 수 있다. 이때 산불 가능성 탐지 시스템(1)은 위성영상 촬영장치(110)와 산불 가능성 탐지 장치(120) 간의 위성 통신을 위한 별도의 네트워크 및/또는 통신망을 포함할 수 있다.The satellite image capture device 110 may capture satellite image data containing the image of the earth at a predetermined location on the earth's surface, and the captured satellite image data may be transmitted to the forest fire possibility detection device 120 . At this time, the forest fire possibility detection system 1 may include a separate network and/or communication network for satellite communication between the satellite image capture device 110 and the forest fire possibility detection device 120.

외부 데이터 서버(115)는 기타 데이터를 저장하고 있는 하나 이상의 서버일 수 있다.The external data server 115 may be one or more servers that store other data.

기타 데이터는, 몇몇 예로 기상 정보(예: 기후 정보, 날씨 정보, 강수 정보), 풍속 정보, 구름의 현황에 관한 정보, 태풍 정보, 해일 정보, 화재 정보, 산불 이력 정보 등을 포함할 수 있다. 산불 이력 정보는 몇몇 예로, 계절에 따른 산불 이력 정보, 연도별 산불 이력 정보, 과거 산불의 피해 면적 정보 등을 포함할 수 있다.Other data may include, for example, weather information (eg, climate information, weather information, precipitation information), wind speed information, cloud status information, typhoon information, tidal wave information, fire information, forest fire history information, and the like. Forest fire history information may include, for example, forest fire history information according to seasons, forest fire history information by year, information on areas damaged by past forest fires, and the like.

산불 가능성 탐지 장치(120)는 위성영상 촬영장치(110) 및 외부 데이터 서버(115)로부터 데이터 들을 수신하고, 수신된 데이터 들을 저장, 관리 및/또는 분석할 수 있다. The forest fire possibility detection device 120 may receive data from the satellite image capture device 110 and the external data server 115, and store, manage, and/or analyze the received data.

몇몇 예로, 산불 가능성 탐지 장치(120)는 수신된 위성영상 데이터, 기타 데이터를 기초로 산불과 관련된 분석 데이터를 생성할 수 있다.For some examples, the forest fire possibility detection device 120 may generate forest fire-related analysis data based on received satellite image data and other data.

산불 가능성 탐지 장치(120)의 구체적인 구성 및 동작방법에 대하여 도 2를 통해 자세히 설명한다.The detailed configuration and operating method of the forest fire possibility detection device 120 will be described in detail with reference to FIG. 2 .

도 2는 몇몇 실시예에 따른 산불 가능성 탐지 장치(120)의 블록도이다.2 is a block diagram of a wildfire potential detection device 120 in accordance with some embodiments.

도 2를 참조하면, 산불 가능성 탐지 장치(120)는 데이터 수집모듈(210), 특징 추출 모듈(220), 결정 모듈(230) 및 학습 모듈(240)을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 2 , a forest fire possibility detection device 120 may include a data collection module 210 , a feature extraction module 220 , a determination module 230 and a learning module 240 .

데이터 수집모듈(210)은 산불과 관련된 분석 데이터를 생성하기 위한 데이터들을 수집할 수 있다. The data collection module 210 may collect data for generating analysis data related to forest fires.

몇몇 예로, 데이터 수집모듈(210)은 위성영상 데이터, 기타 데이터 등을 수집할 수 있다. 이때 전술한 바와 같이 위성영상 데이터는 위성영상 촬영장치(110)에 의해 촬영될 수 있고, 기타 데이터는 외부 데이터 서버(115)에서 저장 및 관리되고 있는 데이터일 수 있다. For some examples, the data collection module 210 may collect satellite image data and other data. At this time, as described above, the satellite image data may be captured by the satellite image capture device 110, and other data may be data stored and managed by the external data server 115.

전술한 바와 같이 위성영상 데이터는 다양한 파장대역(밴드, band)의 데이터를 포함할 수 있다. 몇몇 예로, 위성영상 데이터는 자외(UV) 밴드의 데이터, 가시광(Visible) 밴드의 데이터, 근적외(Near Infrared) 밴드의 데이터, 적외(Infrared) 밴드의 데이터, 특정 성분(예: 이산화탄소, 일산화탄소 등)에 민감한 밴드의 데이터 등을 포함할 수 있다.As described above, satellite image data may include data of various wavelength bands (bands). For example, satellite image data includes ultraviolet (UV) band data, visible band data, near infrared band data, infrared band data, specific components (eg, carbon dioxide, carbon monoxide, etc.) ) may include data of a band sensitive to .

특징 추출 모듈(220)은 위성영상 데이터 및/또는 기타 데이터로부터 제1 좌표에서의 산불과 관련된 특징들을 추출할 수 있다. 이때 제1 좌표는, 산불과 관련된 분석 데이터를 생성하고자 하는 관심 좌표를 의미할 수 있다.The feature extraction module 220 may extract features related to forest fires at the first coordinates from satellite image data and/or other data. In this case, the first coordinate may mean a coordinate of interest for generating analysis data related to a forest fire.

몇몇 예로, 산불과 관련된 특징들은 이미지 특징, 온도 특징, 파장 특징 등을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 특징 추출 모듈의 세부 구성에 대하여는 도 3 내지 도 5를 통해 후술하기로 한다.In some examples, wildfire-related features may include, but are not limited to, image features, temperature features, wavelength features, and the like. A detailed configuration of the feature extraction module will be described later with reference to FIGS. 3 to 5 .

결정 모듈(230)은 특징 추출 모듈(220)에 의해 추출된 특징을 기초로 산불과 관련된 분석 데이터를 생성할 수 있다.The determination module 230 may generate analysis data related to forest fires based on the features extracted by the feature extraction module 220 .

몇몇 예로, 결정 모듈(230)은, 추출된 특징 및/또는 수집된 기타 데이터와, 산불 가능성 지수와의 관계에 대한 미리 정해진 수학식 등을 이용하여 산불과 관련된 분석 데이터를 생성할 수 있다.In some examples, the decision module 230 may generate analytical data related to a wildfire using a predetermined mathematical formula for a relationship between the extracted features and/or other collected data and a wildfire probability index.

예컨대, 결정 모듈(230)은 학습 모듈(240)로부터 수신되는 딥 러닝 모델에, 산불로 인한 연기와 관련된 제1 이미지 특징, 온도 특징 및 파장 특징을 입력하여 산불과 관련된 분석 데이터를 생성할 수 있다. 딥러닝 모델에 관하여는 학습 모듈(240)에서 자세히 후술한다.For example, the determination module 230 may generate analysis data related to a forest fire by inputting a first image feature, a temperature feature, and a wavelength feature related to smoke from a forest fire into a deep learning model received from the learning module 240. . The deep learning model will be described later in the learning module 240.

산불과 관련된 분석 데이터는, 소정 좌표에서 산불이 발생하고 있을 확률을 의미하는 산불 가능성 지수, 산불의 확산 속도, 산불의 진화 속도, 산불의 최종 피해면적 등을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 이하 설명의 편의를 위해 산불과 관련된 분석 데이터는 산불 가능성 지수인 것으로 서술한다.The analysis data related to forest fires may include, but are not limited to, a forest fire likelihood index, which means the probability that a forest fire is occurring at a predetermined coordinate, a forest fire spread rate, a forest fire evolution rate, a forest fire final damage area, and the like. . For convenience of explanation, the analysis data related to forest fires is described as a forest fire probability index.

몇몇 예로, 결정 모듈(230)은 추출된 제1 이미지 특징, 온도 특징, 및 파장 특징 중 적어도 하나가 소정 기준에 미달하는 경우, 산불 가능성 지수를 결정하지 않고 데이터 수집모듈(210)을 제어하여 위성영상을 다시 수집하게 하거나 및/또는 특징 추출 모듈(220)을 제어하여 위성영상으로부터 특징을 다시 추출하도록 할 수 있다. For some examples, when at least one of the extracted first image feature, temperature feature, and wavelength feature falls short of a predetermined criterion, the determination module 230 controls the data collection module 210 to control the data collection module 210 without determining a forest fire likelihood index, and the satellite satellite The image may be collected again and/or the feature extraction module 220 may be controlled to extract features from the satellite image again.

다른 몇몇 예로, 결정 모듈(230)은 추출된 제1 이미지 특징, 온도 특징, 및 파장 특징 중 적어도 하나가 소정 기준에 미달하는 경우, 딥러닝 모델에서 기준에 미달한 특징에 상응하는 항목의 가중치를 낮게 부여할 수 있다. 다만 전술한 예에 제한되지 않는다.In some other examples, when at least one of the extracted first image feature, temperature feature, and wavelength feature does not meet a predetermined criterion, the determination module 230 sets a weight of an item corresponding to a feature that does not meet the criterion in the deep learning model. can be given low. However, it is not limited to the above example.

학습 모듈(240)은 산불 가능성 지수를 생성하기 위한 훈련 데이터들을 이용한 학습을 수행할 수 있다.The learning module 240 may perform learning using training data for generating a forest fire probability index.

몇몇 예로, 학습 모듈(240)은 산불 가능성 지수를 생성하는 딥러닝 모델을 학습시킬 수 있다. 예컨대, 학습 모듈(240)은 수집된 위성영상 데이터, 기타 데이터 및/또는 추출된 산불과 관련된 특징 등을 포함하는 훈련 데이터를 이용하여 딥러닝 모델을 학습시킬 수 있다. In some examples, the training module 240 may train a deep learning model to generate a wildfire probability index. For example, the learning module 240 may train a deep learning model using training data including collected satellite image data, other data, and/or extracted forest fire-related features.

이때 학습된 딥러닝 모델은 머신 러닝(machine learning)을 기반으로, 위성영상 데이터, 기타 데이터 및/또는 산불과 관련된 특징을 입력 데이터로 하여, 산불 가능성 지수를 출력 데이터로서 출력하는 동작을 수행할 수 있다.At this time, the learned deep learning model uses satellite image data, other data, and / or features related to forest fires as input data based on machine learning, and outputs a forest fire probability index as output data. there is.

머신 러닝(Machine Learning)의 일종인 딥러닝(Deep Learning) 기술은 데이터를 기반으로 다단계로 깊은 수준까지 내려가 학습하는 것이다. 즉, 딥러닝은, 단계를 높여가면서 복수의 데이터들 로부터 핵심적인 데이터를 추출하는 머신 러닝 알고리즘의 집합을 나타낸다.Deep learning technology, a type of machine learning, learns by going down to a multi-level deep level based on data. That is, deep learning represents a set of machine learning algorithms that extract core data from a plurality of data while stepping up.

딥러닝 모델은 공지된 다양한 딥러닝 구조를 이용할 수 있다. 예를 들어, 딥러닝 모델은 CNN(Convolutional Neural Network), RNN(Recurrent Neural Network), DBN(Deep Belief Network), GNN(Graph Neural Network) 등의 구조를 이용할 수 있다.The deep learning model may use various known deep learning structures. For example, the deep learning model may use a structure such as a convolutional neural network (CNN), a recurrent neural network (RNN), a deep belief network (DBN), or a graph neural network (GNN).

구체적으로, CNN(Convolutional Neural Network)은 사람이 물체를 인식할 때 물체의 기본적인 특징들을 추출한 다음 뇌 속에서 복잡한 계산을 거쳐 그 결과를 기반으로 물체를 인식한다는 가정을 기반으로 만들어진 사람의 뇌 기능을 모사한 모델이다.Specifically, CNN (Convolutional Neural Network) extracts the basic features of an object when a person recognizes an object, and then performs complex calculations in the brain to recognize the object based on the result. It is a simulated model.

RNN(Recurrent Neural Network)은 자연어 처리 등에 많이 이용되며, 시간의 흐름에 따라 변하는 시계열 데이터(Time-series data) 처리에 효과적인 구조로 매 순간마다 레이어를 쌓아올려 인공신경망 구조를 구성할 수 있다.RNN (Recurrent Neural Network) is widely used in natural language processing, etc., and is an effective structure for processing time-series data that changes over time.

DBN(Deep Belief Network)은 딥러닝 기법인 RBM(Restricted Boltzman Machine)을 다층으로 쌓아 구성되는 딥러닝 구조이다. RBM(Restricted Boltzman Machine) 학습을 반복하여 일정 수의 레이어가 되면, 해당 개수의 레이어를 가지는 DBN(Deep Belief Network)이 구성될 수 있다.DBN (Deep Belief Network) is a deep learning structure composed of multiple layers of RBM (Restricted Boltzman Machine), a deep learning technique. When a certain number of layers is obtained by repeating RBM (Restricted Boltzman Machine) learning, a DBN (Deep Belief Network) having a corresponding number of layers may be configured.

GNN(Graphic Neural Network, 그래픽 인공신경망, 이하, GNN)는 특정 파라미터 간 매핑된 데이터를 기초로 모델링된 모델링 데이터를 이용하여, 모델링 데이터 간의 유사도와 특징점을 도출하는 방식으로 구현된 인공신경망 구조를 나타낸다.GNN (Graphic Neural Network, hereinafter, GNN) represents an artificial neural network structure implemented in a way to derive similarities and feature points between modeling data using modeling data modeled on the basis of data mapped between specific parameters. .

한편, 딥러닝 모델의 인공신경망 학습은 주어진 입력에 대하여 원하는 출력이 나오도록 노드간 연결선의 웨이트(weight)를 조정(필요한 경우 바이어스(bias) 값도 조정)함으로써 이루어질 수 있다. 또한, 인공신경망은 학습에 의해 웨이트(weight) 값을 지속적으로 업데이트시킬 수 있다. 또한, 인공신경망의 학습에는 역전파(Back Propagation) 등의 방법이 사용될 수 있다.On the other hand, learning of the artificial neural network of the deep learning model can be performed by adjusting the weight of the connection line between nodes (and adjusting the bias value if necessary) so that a desired output is produced for a given input. In addition, the artificial neural network may continuously update a weight value by learning. In addition, a method such as back propagation may be used to learn the artificial neural network.

이때, 인공신경망의 머신 러닝 방법으로는 자율학습(unsupervised learning), 준지도학습(semi-supervised learning), 지도학습(supervised learning)등이 사용될 수 있다. 또한, 딥러닝 모델은 설정에 따라 학습 후 분석 데이터를 출력하기 위한 인공신경망 구조를 자동 업데이트하도록 제어될 수 있다.In this case, unsupervised learning, semi-supervised learning, supervised learning, and the like may be used as the machine learning method of the artificial neural network. In addition, the deep learning model can be controlled to automatically update the artificial neural network structure for outputting analysis data after learning according to settings.

학습 모듈(240)에서 학습된 딥러닝 모델은, 결정 모듈(230)에 전달되어 별도 저장되거나 또는 기존 모델을 업데이트 할 수 있다.The deep learning model learned in the learning module 240 may be delivered to the decision module 230 and stored separately or an existing model may be updated.

다른 몇몇 예로, 학습 모듈(240)은 수집된 위성영상 데이터, 기타 데이터 등의 훈련 데이터를 이용하여 파장 특징의 기초가 되는 제1 파장과 제2 파장의 밴드를 결정할 수 있다.As another example, the learning module 240 may determine the band of the first wavelength and the second wavelength, which are the basis of the wavelength feature, using training data such as collected satellite image data and other data.

산불이 발생하기 전에, 해당 지역에 서식하는 식물들은 가시 밴드(파장 영역대) 중에서 일부를 반사시키고, 일부는 흡수할 수 있다. 몇몇 예로, 식물들은 제1 파장은 반사시키고, 제2 파장은 흡수할 수 있다. 이때, 산불이 발생하면, 화재로 인해 산불이 발생한 지역에 존재하는 식물이 연소될 수 있다. 식물이 연소되는 경우, 산불이 발생하기 전에 비하여 해당 지역에서 제1 파장과 제2 파장의 반사도 및/또는 흡수도는 상이해질 것으로 예측할 수 있다. Before a wildfire occurs, plants that live in the area can reflect some of the visible band (wavelength range) and absorb some. In some instances, plants may reflect a first wavelength and absorb a second wavelength. At this time, when a forest fire occurs, plants existing in an area where a forest fire occurs may be burned due to the fire. When the vegetation is burned, it can be predicted that reflectance and/or absorption of the first wavelength and the second wavelength will be different in the area compared to before a forest fire occurs.

이러한 원리를 이용하여, 학습 모듈(240)은 산불 발생 전과 발생 후의 데이터를 비교함으로써 소정 좌표의 반사도 및/또는 흡수도의 차이를 발생시키는 제1 파장과 제2 파장의 밴드를 결정할 수 있다.Using this principle, the learning module 240 may compare data before and after a forest fire to determine a first wavelength band and a second wavelength band that generate a difference in reflectivity and/or absorbance at predetermined coordinates.

이렇듯, 가시 밴드의 데이터를 이용하여 추출된 파장 특징을 이용함으로써 근적외 밴드의 데이터, 적외 밴드의 데이터를 이용하지 않고 가시 밴드의 데이터 만을 이용하여서도 산불 가능성을 탐지할 수 있다는 현저한 효과를 가진다.In this way, by using the wavelength features extracted using the data of the visible band, it has a remarkable effect that the possibility of a forest fire can be detected even using only the data of the visible band without using the data of the near-infrared band or the infrared band.

또 다른 몇몇 예로, 학습 모듈(240)은 수집된 위성영상 데이터, 기타 데이터 등의 훈련 데이터를 이용하여 이산화탄소에 민감한 밴드를 결정할 수 있다. 예컨대 학습 모듈(240)은 기존의 산불 이력 정보, 이산화탄소가 많이 발생하는 지역의 위성영상 데이터 등을 훈련 데이터로 이용하여, 위성영상 데이터의 복수의 밴드 중, 이산화탄소에 민감한 밴드를 결정할 수 있다.As another few examples, the learning module 240 may determine a band sensitive to carbon dioxide by using training data such as collected satellite image data and other data. For example, the learning module 240 may determine a band sensitive to carbon dioxide among a plurality of bands of satellite image data by using existing forest fire history information, satellite image data of an area where a large amount of carbon dioxide is generated, and the like as training data.

도 3은 몇몇 실시예에 따른 특징 추출 모듈(220)의 블록도이다.3 is a block diagram of a feature extraction module 220 in accordance with some embodiments.

도 3을 참조하면, 특징 추출 모듈(220)은 이미지 특징 추출부(310), 온도 특징 추출부(320), 파장 특징 추출부(330)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 3 , the feature extraction module 220 may include an image feature extractor 310 , a temperature feature extractor 320 , and a wavelength feature extractor 330 .

이미지 특징 추출부(310)는 제1 이미지 특징 추출부(311), 제2 이미지 특징 추출부(312) 및 검증부(313)를 포함할 수 있다. 이때 제1 이미지 특징은 산불로 인한 연기와 관련된 이미지 특징이고, 제2 이미지 특징은 대기 중에 분포된 구름과 관련된 이미지 특징을 의미할 수 있다.The image feature extraction unit 310 may include a first image feature extraction unit 311 , a second image feature extraction unit 312 and a verification unit 313 . In this case, the first image feature may be an image feature related to smoke from a forest fire, and the second image feature may mean an image feature related to clouds distributed in the air.

제1 이미지 특징 추출부(311)는, 제1 좌표, 즉 산불 가능성 지수를 생성하고자 하는 관심 좌표에서 수집된 위성영상 데이터로부터 산불로 인한 연기와 관련된 제1 이미지 특징을 추출할 수 있다. The first image feature extractor 311 may extract a first image feature related to smoke due to a forest fire from satellite image data collected at a first coordinate, that is, a coordinate of interest for generating a forest fire probability index.

몇몇 예로, 산불로 인한 연기와 관련된 제1 이미지 특징은 연기의 크기 또는 범위, 방향, 윤곽선 등을 포함할 수 있다. 예컨대, 제1 이미지 특징 추출부(311)는 시간의 흐름에 따라 크기가 점점 커지는 형태 및/또는 일정한 방향의 흐름이 존재하지 않고 사방으로 퍼져나가는 형태 등을 제1 이미지 특징으로 추출할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.In some examples, the first image feature associated with smoke from a forest fire may include size or extent of smoke, direction, outline, and the like. For example, the first image feature extractor 311 may extract, as the first image feature, a shape that gradually increases in size over time and/or a shape that spreads in all directions without a flow in a certain direction. It is not limited thereto.

몇몇 예로, 제1 이미지 특징 추출부(311)는 학습 모듈(240)에 의해 학습되는 이미지로부터 객체를 인식하는 딥 러닝 모델을 이용하여 위성영상 데이터로부터 제1 이미지 특징을 추출할 수 있다.For some examples, the first image feature extractor 311 may extract the first image feature from satellite image data using a deep learning model that recognizes an object from an image learned by the learning module 240 .

다른 몇몇 예로, 제1 이미지 특징 추출부(311)는 이미지로부터 객체를 인식하는 알고리즘을 포함하는 미리 정해진 객체 인식 모델을 이용하여 위성영상 데이터로부터 제1 이미지 특징을 추출할 수 있다. 객체 인식 모델은, 몇몇 예로, FCN, Mask R-CNN, U-Net, 이미지 윤곽선 분석모델 등을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.As another example, the first image feature extractor 311 may extract a first image feature from satellite image data using a predetermined object recognition model including an algorithm for recognizing an object from an image. The object recognition model may include, for example, FCN, Mask R-CNN, U-Net, image contour analysis model, etc., but is not limited thereto.

제2 이미지 특징 추출부(312)는, 제2 좌표에서 수집된 위성영상 데이터로부터 대기 중에 분포된 구름과 관련된 제2 이미지 특징을 추출할 수 있다. The second image feature extractor 312 may extract second image features related to clouds distributed in the air from satellite image data collected at the second coordinates.

몇몇 예로, 구름과 관련된 제2 이미지 특징은 객체의 크기, 곡률, 곡률의 변화, 윤곽선 등을 포함할 수 있다. 예컨대, 제2 이미지 특징 추출부(312)는 시간의 흐름에 따라 모양은 일정하나 소정 방향으로 위치가 이동하는 형태 등을 제2 이미지 특징으로 추출할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.For some examples, the second image feature related to clouds may include a size, a curvature, a change in curvature, an outline, and the like of the object. For example, the second image feature extractor 312 may extract, as the second image feature, a shape that has a constant shape but moves in a predetermined direction over time, but is not limited thereto.

몇몇 예로, 제2 이미지 특징 추출부(312)는 학습 모듈(240)에 의해 학습되는 이미지로부터 객체를 인식하는 딥 러닝 모델을 이용하여 위성영상 데이터로부터 제2 이미지 특징을 추출할 수 있다.For some examples, the second image feature extractor 312 may extract second image features from satellite image data using a deep learning model that recognizes an object from an image learned by the learning module 240 .

다른 몇몇 예로, 제2 이미지 특징 추출부(312)는 이미지로부터 객체를 인식하는 알고리즘을 포함하는 미리 정해진 객체 인식 모델을 이용하여 위성영상 데이터로부터 제2 이미지 특징을 추출할 수 있다. 객체 인식 모델은, 몇몇 예로, FCN, Mask R-CNN, U-Net, 이미지 윤곽선 분석모델 등을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.As another example, the second image feature extractor 312 may extract second image features from satellite image data using a predetermined object recognition model including an algorithm for recognizing an object from an image. The object recognition model may include, for example, FCN, Mask R-CNN, U-Net, image contour analysis model, etc., but is not limited thereto.

검증부(313)는 제1 이미지 특징 추출부(311)가 추출한 제1 이미지 특징이 연기와 관련된 이미지 특징에 해당하는지 여부를 검증할 수 있다.The verifier 313 may verify whether the first image feature extracted by the first image feature extractor 311 corresponds to an image feature related to acting.

위성영상에서는, 산불로 인해 발생한 연기와, 대기중에 분포된 구름은 서로 유사한 형상, 색채로 표현되는 바, 상호간에 혼동되어 명백히 구별되지 않을 수 있고, 따라서 추출된 제1 이미지 특징이 연기와 관련된 이미지 특징에 해당하는 지 여부를 검증하는 과정이 필요할 수 있다. 본 발명은 아래와 같은 몇몇 실시예에 따른 방법을 통해 추출된 제1 이미지 특징이 연기와 관련된 이미지 특징에 해당하는 지 여부를 검증함으로써, 산불 가능성을 더욱 정확하게 탐지할 수 있다는 현저한 효과를 가진다.In satellite imagery, smoke generated by forest fires and clouds distributed in the atmosphere are expressed in similar shapes and colors, so they may be confused and not clearly distinguished. Therefore, the extracted first image feature is an image related to smoke. A process of verifying whether or not it corresponds to the characteristic may be necessary. The present invention has a remarkable effect of detecting the possibility of a forest fire more accurately by verifying whether or not the first image feature extracted through the method according to the following exemplary embodiments corresponds to an image feature related to smoke.

몇몇 예로, 검증부(313)는 구름의 예측 형태에 기초하여 추출한 제1 이미지 특징이 연기와 관련한 이미지 특징에 해당하는지 여부를 검증할 수 있다. 도 4a 및 도 4b를 통해 자세히 설명한다.For some examples, the verification unit 313 may verify whether the first image feature extracted based on the predicted shape of the cloud corresponds to an image feature related to smoke. It will be described in detail with reference to FIGS. 4a and 4b.

도 4a 및 도 4b는 몇몇 실시예에 따른 제1 이미지 특징이 연기와 관련한 이미지 특징에 해당하는지 여부를 검증하는 과정을 설명하기 위한 개념도이다.4A and 4B are conceptual diagrams for explaining a process of verifying whether a first image feature corresponds to an image feature related to smoke, according to some embodiments.

도 4a는 특정 시점에서의 이미지 특징(S1, C1)들을 도시한 것이고, 도 4b는 도 4a로부터 소정 시간이 경과한 시점에서의 이미지 특징(S2) 및 구름의 예측 형태(C2)를 도시한 것이다. FIG. 4A shows image features S1 and C1 at a specific point in time, and FIG. 4B shows the image feature S2 and predicted shape C2 of clouds at a point in time after a certain time has elapsed from FIG. 4A. .

도 4a에는 제1 좌표에서 추출된 연기와 관련된 제1 이미지 특징(S1)과, 제2 좌표에서 추출된 대기 중에 분포된 구름과 관련된 제2 이미지 특징(C1)이 도시되어 있다.4A shows a first image feature S1 related to smoke extracted from a first coordinate and a second image feature C1 related to clouds distributed in the air extracted from a second coordinate.

도 3 및 도 4a를 참조하면, 검증부(313)는 추출된 구름과 관련된 이미지 특징(C1)에서, 구름의 모양(예: 윤곽선), 이동 방향(예: 북서쪽) 및 이동 속도 등을 산출할 수 있다.Referring to FIGS. 3 and 4A , the verification unit 313 calculates the shape (eg, contour), movement direction (eg, northwest), and movement speed of the cloud in the image feature C1 related to the extracted cloud. can

몇몇 예로, 검증부(313)는 구름과 관련된 이미지 특징(C1)이 추출되면, 소정 시간 간격으로 구름 이미지 특징(C1)과 상응하는 이미지 특징들을 연속적으로 추출하여 이를 예컨대, 타임랩스 영상으로 구현할 수 있다. For some examples, when the cloud-related image feature C1 is extracted, the verification unit 313 continuously extracts image features corresponding to the cloud image feature C1 at predetermined time intervals, and implements it as, for example, a time-lapse video. there is.

다른 몇몇 예로, 검증부(313)는 구름이동벡터를 생성할 수도 있다.As another example, the verification unit 313 may generate a cloud motion vector.

검증부(313)는 구현된 타임랩스 영상 및/또는 구름이동벡터로부터 구름과 관련된 이미지 특징(C1)의 구름의 모양 변화율, 이동 방향, 이동 속도 등을 산출할 수 있다.The verification unit 313 may calculate a rate of change in the shape of the cloud, a moving direction, a moving speed, and the like of the cloud-related image feature C1 from the implemented time-lapse image and/or the cloud movement vector.

검증부(313)는 산출된 구름의 모양 변화율, 이동 방향, 이동 속도 등을 기초로 소정 시간이 경과한 시점에서의 구름의 예측 형태를 생성할 수 있다.The verification unit 313 may generate a predicted shape of a cloud at a point in time when a predetermined time elapses based on the calculated shape change rate, movement direction, and movement speed of the cloud.

도 4b에는 생성된 구름의 예측 형태(C2)와, 구름의 예측 형태(C2)와 상응하는 시점에서 제1 좌표에서 추출된 연기와 관련된 제1 이미지 특징(S2)이 도시되어 있다.FIG. 4B shows a predicted form C2 of a generated cloud and a first image feature S2 related to smoke extracted from a first coordinate at a time point corresponding to the predicted form C2 of a cloud.

검증부(313)는 생성된 구름의 예측 형태(C2)와 추출된 제1 이미지 특징(S2)을 비교할 수 있다.The verifier 313 may compare the predicted shape C2 of the generated cloud with the extracted first image feature S2.

몇몇 예로, 도 4b에 도시된 바와 같이 구름의 예측 형태(C2)는 대기의 대류현상으로 인해 구름의 이미지 특징(C1)보다 북서쪽의 방향으로 이동하는 것으로 예측되었으나, 제1 이미지 특징(S2)은 그 영역이 확산될 뿐, 특정 방향으로 이동하지 않는 경우 검증부(313)는 추출된 제1 이미지 특징(S2)이 연기와 관련된 이미지 특징인 것으로 확인할 수 있다.As some examples, as shown in FIG. 4B , the predicted shape C2 of the cloud was predicted to move in a northwesterly direction than the image feature C1 of the cloud due to atmospheric convection, but the first image feature S2 If the region only spreads and does not move in a specific direction, the verifying unit 313 may confirm that the extracted first image feature S2 is an image feature related to smoke.

다른 몇몇 예로, 도 4b에 도시된 바와 같이 구름의 예측 형태(C2)이 북서쪽으로 이동하면서 기존의 구름의 이미지 특징(C1)의 모양을 유지하는 것으로 예측되었으나, 제1 이미지 특징(S2)은 기존에 추출된 제1 이미지 특징(S1)의 모양을 유지하지 않고 불규칙적으로 확산된 형태로 추출된 경우, 검증부(313)는 추출된 제1 이미지 특징(S2)이 연기와 관련된 이미지 특징인 것으로 확인할 수 있다.In some other examples, as shown in FIG. 4B , while the predicted shape C2 of the cloud moves to the northwest, it is predicted to maintain the shape of the existing image feature C1 of the cloud, but the first image feature S2 is the original image feature S2. If the shape of the first image feature S1 extracted in S1 is extracted in an irregularly diffused form without maintaining the shape, the verification unit 313 determines that the extracted first image feature S2 is an image feature related to smoke. can

또 다른 몇몇 예로, 풍속이 다소 강한 경우, 구름의 이미지 특징(C1)에서 바람이 불어오는 쪽에 위치한 영역은 구름의 형태의 변화정도가 크고, 바람이 불어오는 쪽의 반대쪽에 위치한 영역은 구름의 형태의 변화정도가 작을 것으로 예측되었으나, 제1 이미지 특징(S2)은 바람이 불어오는 쪽에 위치한 영역과, 바람이 불어오는 쪽의 반대쪽에 위치한 영역에서의 변화정도의 차이가 존재하지 않고 단순히 바람이 불어가는 방향으로 확산되기만 하는 경우, 검증부(313)는 추출된 제1 이미지 특징(S2)이 연기와 관련된 이미지 특징인 것으로 확인할 수 있다.As another example, when the wind speed is rather strong, the area located on the windward side of the cloud image feature (C1) has a large degree of change in the shape of the cloud, and the area located on the opposite side to the windward side has a large cloud shape. Although the degree of change of is predicted to be small, the first image feature (S2) does not have a difference in the degree of change between the area located on the windward side and the area located on the opposite side to the windward side, and the wind simply blows. In the case of only spreading in a thin direction, the verifying unit 313 may confirm that the extracted first image feature S2 is an image feature related to smoke.

검증부(313)는 전술한 구름의 예측 형태(C2)와 추출된 제1 이미지 특징(S2)의 비교방법을 상호 조합함으로써 제1 이미지 특징이 연기와 관련한 이미지 특징에 해당하는지 여부를 검증할 수도 있다.The verification unit 313 may verify whether the first image feature corresponds to an image feature related to smoke by mutually combining the method of comparing the predicted cloud shape C2 and the extracted first image feature S2. there is.

다시 도 3을 참조하면, 다른 몇몇 예로, 검증부(313)는 이산화탄소 인덱스에 기초하여 추출한 제1 이미지 특징이 연기와 관련한 이미지 특징에 해당하는지 여부를 검증할 수 있다.Referring back to FIG. 3 , as another example, the verification unit 313 may verify whether the first image feature extracted based on the carbon dioxide index corresponds to an image feature related to smoke.

산불로 인한 연기는, 대기중의 구름보다 그 구성성분 상에서 이산화탄소의 비율이 높을 수 있다. 위성영상 데이터 중, 이산화탄소에 민감한 밴드(이하 "A"밴드라고 한다)의 데이터를 이용하여 이산화탄소의 수치를 추정하여 이용함으로써, 추출된 제1 이미지 특징이 연기와 관련된 이미지 특징에 해당하는 지 여부를 검증할 수 있고, 그에 따라 산불 가능성을 더욱 정확하게 탐지할 수 있다는 현저한 효과를 가진다.Smoke from wildfires can have a higher proportion of carbon dioxide in its composition than atmospheric clouds. Among the satellite image data, by using the data of the carbon dioxide sensitive band (hereinafter referred to as "A" band) to estimate and use the carbon dioxide level, it is determined whether the extracted first image feature corresponds to the image feature related to smoke. This has the significant effect of being able to verify and thereby more accurately detect the possibility of forest fires.

이때, A밴드의 구체적인 파장 영역 수치는 산불 가능성 탐지장치(도 2, 120)의 관리자 및/또는 관리자에 의해 입력되거나, 학습 모듈(도 2, 240)에 의한 소정의 학습과정을 통해 결정될 수 있다.At this time, the specific wavelength region value of the A band may be input by the manager and/or manager of the forest fire possibility detection device (FIG. 2, 120), or may be determined through a predetermined learning process by the learning module (FIG. 2, 240). .

몇몇 예로, 검증부(313)는 제1 이미지 특징이 추출된 제1 좌표와, 제2 이미지 특징이 추출된 제2 좌표 각각에서 이산화탄소 인덱스를 추출할 수 있다. 즉, 검증부(313)는 제1 이미지 특징이 추출된 제1 좌표에서, A밴드의 데이터로부터 제1 이산화탄소 인덱스를 추출하고, 제2 이미지 특징이 추출된 제2 좌표에서, A 밴드의 데이터로부터 제2 이산화탄소 인덱스를 추출할 수 있다.For some examples, the verifier 313 may extract the carbon dioxide index from each of the first coordinates from which the first image feature is extracted and the second coordinates from which the second image feature is extracted. That is, the verification unit 313 extracts the first carbon dioxide index from the A-band data at the first coordinates where the first image feature is extracted, and extracts the first carbon dioxide index from the A-band data at the second coordinates where the second image feature is extracted. A second carbon dioxide index may be extracted.

검증부(313)는 추출된 제1 이산화탄소 인덱스가 임계치를 초과하고, 추출된 제2 이산화탄소 인덱스가 임계값에 미달하며, 제1 이산화탄소 인덱스와 제2 이산화탄소 인덱스의 차이가 기준치 이상인 경우, 추출된 제1 이미지 특징이 연기와 관련된 이미지 특징인 것으로 확인할 수 있다.The verifier 313 determines the extracted first carbon dioxide index when the extracted first carbon dioxide index exceeds the threshold value, the extracted second carbon dioxide index is below the threshold value, and the difference between the first carbon dioxide index and the second carbon dioxide index is equal to or greater than the reference value. 1 It can be confirmed that the image feature is an image feature related to acting.

온도 특징 추출부(320)는 수집된 위성영상 데이터 중 적외 밴드 데이터로부터 온도 특징을 추출할 수 있다. The temperature feature extraction unit 320 may extract temperature features from infrared band data among collected satellite image data.

온도 특징은 제1 좌표에서 측정된 온도와, 제1 좌표 근방의 좌표에서 측정된 온도의 비교결과에 기초하여 산출될 수 있다. 도 5를 참조하여 온도 특징의 추출과정을 자세히 설명한다.The temperature characteristic may be calculated based on a comparison result of the temperature measured at the first coordinate and the temperature measured at a coordinate near the first coordinate. Referring to FIG. 5, a process of extracting temperature features will be described in detail.

도 5는 몇몇 실시예에 따른 온도 특징을 추출하는 과정을 설명하기 위한 개념도이다.5 is a conceptual diagram illustrating a process of extracting temperature features according to some embodiments.

도 5를 참조하면, 산불 가능성 지수를 생성하고자 하는 대상이 되는 제1 좌표는 P1으로, 제1 좌표 근방의 좌표는 P2, 그외 기타 좌표들은 P3로 도시되어 있다. Referring to FIG. 5 , the first coordinate, which is a target for generating a forest fire possibility index, is represented by P1, the coordinates near the first coordinate by P2, and other coordinates by P3.

적외 밴드 데이터에서는 온도가 높을수록 어둡고, 온도가 낮을수록 밝게 나타나는 바, 발화 지점의 좌표인 P1이, 근방의 좌표인 P2보다 어둡고, P2는 그외의 좌표들인 P3보다 어둡게 도시되어 있다. In the infrared band data, the higher the temperature, the brighter the temperature. As the coordinates of the ignition point, P1, are darker than the nearby coordinates, P2, and P2 is darker than the other coordinates, P3.

산불이 발생할 경우, 발화 지점(P1)에서부터 주변으로 산불이 번져나갈 것이고, 결국 적외 밴드 데이터에서는 발화 지점(P1)을 중심으로 어둡게 도시되는 좌표가 확장될 것으로 예측할 수 있다. When a forest fire occurs, it can be predicted that the forest fire will spread from the ignition point P1 to the surroundings, and eventually, coordinates that are shown darkly around the ignition point P1 in the infrared band data will expand.

온도 특징 추출부(320)는 도 5에 도시된 바와 같이 적외 밴드 데이터에서 좌표간 명암차이로 나타나는 좌표간 온도 차이를 기초로 온도 특징을 추출할 수 있다. As shown in FIG. 5 , the temperature feature extractor 320 may extract a temperature feature based on a temperature difference between coordinates represented by a contrast difference between coordinates in infrared band data.

몇몇 예로, 온도 특징 추출부(320)는 제1 시점에서 P1과 P2의 명암 차이(D11)를 계산하고, 제1 시점에서 P2와 P3의 명암 차이(D12)를 계산하며, 제2 시점에서 P1과 P2의 명암 차이(D21)를 계산하고, 제2 시점에서 P2와 P3의 명암 차이(D22)를 계산할 수 있다. 이후 온도 특징 추출부(320)는 계산된 각 명암 차이를 아래와 같은 수학식 1에 대입하여 온도 특징을 추출할 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다. For some examples, the temperature feature extractor 320 calculates a contrast difference D11 between P1 and P2 at a first time point, calculates a contrast difference D12 between P2 and P3 at a first time point, and calculates a contrast difference D12 between P2 and P3 at a second time point P1 A contrast difference (D21) between P2 and P2 may be calculated, and a contrast difference (D22) between P2 and P3 may be calculated at the second time point. Thereafter, the temperature feature extractor 320 may extract the temperature feature by substituting each calculated contrast difference into Equation 1 below, but is not limited thereto.

<수학식 1><Equation 1>

Figure 112022064126928-pat00001
Figure 112022064126928-pat00001

여기서 TF는 온도 특징을 의미한다.Here, TF means the temperature characteristic.

즉, 제1 시점을 발화 초기라고 가정하면, 제1 시점에서 P1의 온도는 높고, P2, P3의 온도는 낮을 것이다. 제2 시점을 발화 확산 시점이라고 가정하면 제2 시점에서는 P1, P2의 온도는 높고 P3의 온도는 상대적으로 낮을 것이다. 이때 D11과 D22는 상대적으로 크고, D12, D21은 상대적으로 낮을 수 있고, 결국 온도 특징이 높은 값을 가질수록 관심 좌표에서 산불이 발생하였을 가능성이 높은 것으로 판단될 수 있다.That is, assuming that the first time point is the initial stage of ignition, the temperature of P1 will be high and the temperatures of P2 and P3 will be low at the first time point. Assuming that the second time point is an ignition diffusion time point, the temperature of P1 and P2 will be high and the temperature of P3 will be relatively low at the second time point. At this time, D11 and D22 may be relatively large, and D12 and D21 may be relatively low. As a result, it may be determined that a forest fire is more likely to occur at the coordinates of interest as the temperature feature has a higher value.

이렇듯, 온도 특징을 이용함으로써 산불 가능성과 함께, 산불이 진행되는 속도와 면적을 추정할 수 있게 되는 바, 산불에 대한 대처가 더욱 용이할 수 있다는 현저한 효과를 가진다.In this way, by using the temperature feature, it is possible to estimate the speed and area of a forest fire along with the possibility of a forest fire, which has a remarkable effect that coping with a forest fire can be made easier.

다시 도 3을 참조하면, 파장 특징 추출부(330)는 수집된 위성영상 데이터 중 가시 밴드의 데이터로부터 산불과 관련된 파장 특징을 추출할 수 있다. Referring back to FIG. 3 , the wavelength feature extraction unit 330 may extract wavelength features related to forest fires from visible band data among collected satellite image data.

몇몇 예로, 파장 특징은, 가시 밴드의 데이터 중 제1 파장에 대한 제1 파장 데이터와, 제1 파장 보다 상대적으로 단파장인 제2 파장에 대한 제2 파장 데이터를 기초로 산출될 수 있다. For some examples, the wavelength characteristics may be calculated based on first wavelength data for a first wavelength among visible band data and second wavelength data for a second wavelength having a relatively shorter wavelength than the first wavelength.

예컨대, 파장 특징 추출부(330)는 아래의 수학식 2와 같은 수식을 이용하여 파장 특징을 산출할 수 있다. For example, the wavelength feature extractor 330 may calculate the wavelength feature using Equation 2 below.

<수학식 2><Equation 2>

Figure 112022064126928-pat00002
Figure 112022064126928-pat00002

여기서, WF는 산불과 관련된 파장 특징을 의미하고, Q1과 Q2는 각각 가시 밴드의 데이터들 중에서, 제1 파장에 대한 데이터와 제2 파장에 대한 데이터, 즉 제1 파장과 제2 파장의 측정 반사도를 의미할 수 있다.Here, WF means a wavelength characteristic related to a forest fire, and Q1 and Q2 are data for a first wavelength and data for a second wavelength, respectively, among visible band data, that is, measured reflectivity of the first and second wavelengths can mean

몇몇 예로, 제1 파장과 제2 파장의 밴드(파장 영역대)는, 가시광의 밴드 중에서 미리 결정될 수 있다. 몇몇 예로, 제1 파장과 제2 파장의 밴드는 학습 모듈(도 2, 240)의 학습과정에 의해 미리 설정될 수 있다. For some examples, bands (wavelength ranges) of the first wavelength and the second wavelength may be previously determined among visible light bands. For some examples, the bands of the first wavelength and the second wavelength may be set in advance by a learning process of the learning module (FIG. 2, 240).

산불이 발생하기 전에, 해당 지역에 서식하는 식물들은 가시 밴드 중에서 일부를 반사시키고, 일부는 흡수할 수 있다. 몇몇 예로, 식물들은 제1 파장은 반사시키고, 제2 파장은 흡수할 수 있다. 이때, 산불이 발생하면, 화재로 인해 산불이 발생한 지역에 존재하는 식물이 연소될 수 있다. 식물이 연소되는 경우, 산불이 발생하기 전에 비하여 해당 지역에서 제1 파장과 제2 파장의 반사도 및/또는 흡수도는 상이해질 것으로 예측할 수 있다. Before a wildfire occurs, plants in the area can reflect some of the visible band and absorb some. In some instances, plants may reflect a first wavelength and absorb a second wavelength. At this time, when a forest fire occurs, plants existing in an area where a forest fire occurs may be burned due to the fire. When the vegetation is burned, it can be predicted that reflectance and/or absorption of the first wavelength and the second wavelength will be different in the area compared to before a forest fire occurs.

이러한 원리를 이용하여, 학습 모듈(도 2, 240)은 산불 발생 전과 발생 후의 데이터를 비교함으로써 소정 좌표의 반사도 및/또는 흡수도의 차이를 발생시키는 제1 파장과 제2 파장의 밴드를 결정할 수 있다.Using this principle, the learning module (FIG. 2, 240) compares data before and after a forest fire to determine a band of a first wavelength and a second wavelength that generate a difference in reflectance and/or absorbance of predetermined coordinates. there is.

이렇듯, 가시 밴드의 데이터를 이용하여 추출된 파장 특징을 이용함으로써 근적외 밴드의 데이터, 적외 밴드의 데이터를 이용하지 않고 가시 밴드의 데이터 만을 이용하여서도 산불 가능성을 탐지할 수 있다는 현저한 효과를 가진다.In this way, by using the wavelength features extracted using the data of the visible band, it has a remarkable effect that the possibility of a forest fire can be detected even using only the data of the visible band without using the data of the near-infrared band or the infrared band.

도 6은 몇몇 실시예에 따른 산불 가능성 탐지 방법의 흐름도이다. 도 6의 각 단계는 도 1 및 도 2의 산불 가능성 탐지 장치(120)에 의해 수행될 수 있다. 이하 중복되는 내용은 생략하고 간단히 서술한다.6 is a flow diagram of a method for detecting a potential forest fire in accordance with some embodiments. Each step of FIG. 6 may be performed by the forest fire possibility detection device 120 of FIGS. 1 and 2 . Hereinafter, redundant contents are omitted and briefly described.

먼저, 위성영상 데이터를 수집할 수 있다(S110).First, satellite image data may be collected (S110).

이때 위성영상 데이터는 전술한 바와 같이 다양한 파장대역(밴드, band)의 데이터를 포함할 수 있다. 몇몇 예로, 위성영상 데이터는 자외(UV) 밴드의 데이터, 가시광(Visible) 밴드의 데이터, 근적외(Near Infrared) 밴드의 데이터, 적외(Infrared) 밴드의 데이터, 특정 성분(예: 이산화탄소, 일산화탄소 등)에 민감한 밴드의 데이터 등을 포함할 수 있다.In this case, the satellite image data may include data of various wavelength bands (bands) as described above. For example, satellite image data includes ultraviolet (UV) band data, visible band data, near infrared band data, infrared band data, specific components (eg, carbon dioxide, carbon monoxide, etc.) ) may include data of a band sensitive to .

이어서, 제1 좌표에서 수집된 위성영상 데이터로부터 산불로 인한 연기와 관련된 제1 이미지 특징을 추출하고(S120), 제1 좌표에서 수집된 위성영상 데이터 중 적외 밴드(band)의 데이터로부터 산불과 관련된 온도 특징을 추출하고(S130), 제1 좌표에서 수집된 위성영상 데이터 중 가시 밴드의 데이터로부터 산불과 관련된 파장 특징을 추출(S140)할 수 있다.Subsequently, a first image feature related to smoke caused by a forest fire is extracted from the satellite image data collected at the first coordinates (S120), and from among the satellite image data collected at the first coordinates, infrared band data related to the forest fire is extracted. A temperature feature may be extracted (S130), and a wavelength feature related to a forest fire may be extracted from visible band data among satellite image data collected at the first coordinate (S140).

몇몇 예로, 이미지로부터 객체를 인식하는 알고리즘을 포함하는 객체 인식 모델을 이용하여 위성영상 데이터로부터 산불로 인한 연기의 형태에 관한 특징들을 추출할 수 있다. 자세한 설명은 생략한다.For some examples, it is possible to extract features of smoke from a forest fire from satellite image data using an object recognition model including an algorithm for recognizing an object from an image. A detailed explanation is omitted.

몇몇 예로, 온도 특징은, 제1 좌표에서 측정된 온도와, 제1 좌표 근방의 좌표에서 측정된 온도의 비교결과에 기초하여 산출될 수 있다. 몇몇 예로, 파장 특징은, 가시 밴드의 데이터 중 제1 파장에 대한 제1 파장 데이터와, 제1 파장 보다 상대적으로 단파장인 제2 파장에 대한 제2 파장 데이터를 기초로 산출될 수 있다.For some examples, the temperature characteristic may be calculated based on a comparison result of a temperature measured at the first coordinate and a temperature measured at a coordinate near the first coordinate. For some examples, the wavelength characteristics may be calculated based on first wavelength data for a first wavelength among visible band data and second wavelength data for a second wavelength having a relatively shorter wavelength than the first wavelength.

이어서, 추출된 제1 이미지 특징, 온도 특징 및 파장 특징을 기초로 제1 좌표의 산불 가능성 지수를 생성할 수 있다(S150).Subsequently, a forest fire possibility index of the first coordinates may be generated based on the extracted first image feature, temperature feature, and wavelength feature (S150).

몇몇 예로, 학습되는 딥 러닝 모델에 제1 이미지 특징, 온도 특징 및 파장 특징을 입력하여 산불 가능성 지수를 생성할 수 있다. 자세한 설명은 생략한다.In some examples, a forest fire probability index may be generated by inputting a first image feature, a temperature feature, and a wavelength feature to a deep learning model to be trained. A detailed explanation is omitted.

도 7은 다른 몇몇 실시예에 따른 산불 가능성 탐지 방법의 흐름도이다. 도 7의 각 단계는 도 1 및 도 2의 산불 가능성 탐지 장치(120)에 의해 수행될 수 있다.7 is a flowchart of a method for detecting a possibility of a forest fire according to some other embodiments. Each step of FIG. 7 may be performed by the forest fire possibility detection device 120 of FIGS. 1 and 2 .

먼저, 위성영상 데이터를 수집할 수 있다(S110). 단계(S110)에 대하여는 도 6에서 전술한 바, 여기서는 생략한다.First, satellite image data may be collected (S110). Step S110 has been described above with reference to FIG. 6, and is omitted here.

이어서, 제1 좌표에서 수집된 위성영상 데이터로부터 산불로 인한 연기와 관련된 제1 이미지 특징을 추출하고(S120), 제1 좌표에서 수집된 위성영상 데이터 중 적외 밴드(band)의 데이터로부터 산불과 관련된 온도 특징을 추출하고(S130), 제1 좌표에서 수집된 위성영상 데이터 중 가시 밴드의 데이터로부터 산불과 관련된 파장 특징을 추출(S140)할 수 있다.Subsequently, a first image feature related to smoke caused by a forest fire is extracted from the satellite image data collected at the first coordinates (S120), and from among the satellite image data collected at the first coordinates, infrared band data related to the forest fire is extracted. A temperature feature may be extracted (S130), and a wavelength feature related to a forest fire may be extracted from visible band data among satellite image data collected at the first coordinate (S140).

단계(S120) 내지 단계(S140)에 대하여는 도 6에서 전술한 바 여기서는 생략한다.Steps S120 to S140 have been described above with reference to FIG. 6 and will be omitted here.

이어서, 제2 좌표에서, 대기 중에 분포된 구름과 관련된 제2 이미지 특징을 추출할 수 있다(S121).Subsequently, a second image feature related to clouds distributed in the air may be extracted from the second coordinate (S121).

몇몇 예로, 이미지로부터 객체를 인식하는 알고리즘을 포함하는 객체 인식 모델을 이용하여 위성영상 데이터로부터 구름의 형태에 관한 특징들을 추출할 수 있다. 자세한 설명은 생략한다.For some examples, features related to the shape of clouds may be extracted from satellite image data using an object recognition model including an algorithm for recognizing an object from an image. A detailed explanation is omitted.

이어서, 제2 좌표에서, 구름의 모양, 이동 방향 및 이동 속도를 산출하여 소정 시간이 경과한 시점에서의 구름의 예측 형태를 생성할 수 있다(S122).Subsequently, the shape, movement direction, and movement speed of the cloud may be calculated from the second coordinates to generate the predicted shape of the cloud when a predetermined time elapses ( S122 ).

몇몇 예로, 구름과 관련된 이미지 특징이 추출되면, 소정 시간 간격으로 구름 이미지 특징과 상응하는 이미지 특징들을 연속적으로 추출하여 이를 예컨대, 타임랩스 영상으로 구현할 수 있다. 다른 몇몇 예로, 구름이동벡터를 생성할 수도 있다. For some examples, when image features related to clouds are extracted, image features corresponding to cloud image features may be continuously extracted at predetermined time intervals and implemented as, for example, a time-lapse video. As another example, cloud movement vectors may be generated.

구현된 타임랩스 영상 및/또는 구름이동벡터로부터 구름의 모양 변화율, 이동 방향, 이동 속도 등을 산출할 수 있다. 자세한 설명은 생략한다.The shape change rate, movement direction, and movement speed of clouds can be calculated from the implemented time-lapse image and/or cloud movement vector. A detailed explanation is omitted.

이어서, 소정 시간이 경과한 시점에서 제1 좌표에서 추출된 제1 이미지 특징과, 생성된 구름의 예측 형태의 비교결과에 기초하여, 추출된 제1 이미지 특징이 연기와 관련한 이미지 특징에 해당하는지 여부를 검증할 수 있다(S123).Then, based on the comparison result of the first image feature extracted from the first coordinates and the predicted shape of the generated cloud at the time point when a predetermined time has elapsed, whether the extracted first image feature corresponds to the image feature related to smoke can be verified (S123).

몇몇 예로, 구름의 예측 형태는 대기의 대류현상으로 인해 구름의 이미지 특징보다 북서쪽의 방향으로 이동하는 것으로 예측되었으나, 제1 이미지 특징은 그 영역이 확산될 뿐, 특정 방향으로 이동하지 않는 경우, 추출된 제1 이미지 특징이 연기와 관련된 이미지 특징인 것으로 확인할 수 있다.In some examples, the predicted shape of the cloud was predicted to move in a northwesterly direction than the image feature of the cloud due to atmospheric convection, but the first image feature only spreads in the area and does not move in a specific direction. It can be confirmed that the first image feature is an image feature related to smoke.

다른 몇몇 예로, 구름의 예측 형태가 북서쪽으로 이동하면서 기존의 구름의 이미지 특징의 모양을 유지하는 것으로 예측되었으나, 제1 이미지 특징은 기존에 추출된 제1 이미지 특징의 모양을 유지하지 않고 불규칙적으로 확산된 형태로 추출된 경우, 추출된 제1 이미지 특징이 연기와 관련된 이미지 특징인 것으로 확인할 수 있다.In some other examples, the predicted shape of the cloud was predicted to maintain the shape of the image feature of the existing cloud while moving to the northwest, but the first image feature does not maintain the shape of the previously extracted first image feature and diffuses irregularly. When extracted in the form of smoke, it can be confirmed that the extracted first image feature is an image feature related to smoke.

또 다른 몇몇 예로, 풍속이 다소 강한 경우, 구름의 이미지 특징에서 바람이 불어오는 쪽에 위치한 영역은 구름의 형태의 변화정도가 크고, 바람이 불어오는 쪽의 반대쪽에 위치한 영역은 구름의 형태의 변화정도가 작을 것으로 예측되었으나, 제1 이미지 특징은 바람이 불어오는 쪽에 위치한 영역과, 바람이 불어오는 쪽의 반대쪽에 위치한 영역에서의 변화정도의 차이가 존재하지 않고 단순히 바람이 불어가는 방향으로 확산되기만 하는 경우, 추출된 제1 이미지 특징이 연기와 관련된 이미지 특징인 것으로 확인할 수 있다. 자세한 설명은 생략한다.As another example, when the wind speed is rather strong, the area located on the windward side of the cloud image features has a large degree of change in the shape of the cloud, and the area located on the opposite side of the windward side has a high degree of change in the shape of the cloud Although predicted to be small, the first image feature does not exist in the difference between the degree of change in the area located on the windward side and the area located on the opposite side of the windward side, and simply spreads in the windward direction. In this case, it can be confirmed that the extracted first image feature is an image feature related to smoke. A detailed explanation is omitted.

이어서, 추출된 제1 이미지 특징, 온도 특징 및 파장 특징을 기초로 제1 좌표의 산불 가능성 지수를 생성할 수 있다(S150). 단계(S150)에 대하여는 도 6에서 전술한 바, 여기서는 생략한다.Subsequently, a forest fire possibility index of the first coordinates may be generated based on the extracted first image feature, temperature feature, and wavelength feature (S150). Step S150 has been described above with reference to FIG. 6, and is omitted here.

도 8은 또 다른 몇몇 실시예에 따른 산불 가능성 탐지 방법의 흐름도이다. 도 8의 각 단계는 도 1 및 도 2의 산불 가능성 탐지 장치(120)에 의해 수행될 수 있다.8 is a flowchart of a method for detecting a possibility of a forest fire according to some other embodiments. Each step of FIG. 8 may be performed by the forest fire possibility detection device 120 of FIGS. 1 and 2 .

먼저, 위성영상 데이터를 수집할 수 있다(S110). 단계(S110)에 대하여는 도 6에서 전술한 바, 여기서는 생략한다.First, satellite image data may be collected (S110). Step S110 has been described above with reference to FIG. 6, and is omitted here.

이어서, 제1 좌표에서 수집된 위성영상 데이터로부터 산불로 인한 연기와 관련된 제1 이미지 특징을 추출하고(S120), 제1 좌표에서 수집된 위성영상 데이터 중 적외 밴드(band)의 데이터로부터 산불과 관련된 온도 특징을 추출하고(S130), 제1 좌표에서 수집된 위성영상 데이터 중 가시 밴드의 데이터로부터 산불과 관련된 파장 특징을 추출(S140)할 수 있다.Subsequently, a first image feature related to smoke caused by a forest fire is extracted from the satellite image data collected at the first coordinates (S120), and from among the satellite image data collected at the first coordinates, infrared band data related to the forest fire is extracted. A temperature feature may be extracted (S130), and a wavelength feature related to a forest fire may be extracted from visible band data among satellite image data collected at the first coordinate (S140).

단계(S120) 내지 단계(S140)에 대하여는 도 6에서 전술한 바 여기서는 생략한다.Steps S120 to S140 have been described above with reference to FIG. 6 and will be omitted here.

이어서, 제2 좌표에서, 대기 중에 분포된 구름과 관련된 제2 이미지 특징을 추출할 수 있다(S121). 단계(S121)에 대하여는 도 7에서 전술한 바, 여기서는 생략한다.Subsequently, a second image feature related to clouds distributed in the air may be extracted from the second coordinate (S121). Step S121 has been described above with reference to FIG. 7 and is omitted here.

이어서, 제1 이미지 특징이 추출된 제1 좌표에서, 이산화탄소에 민감한 밴드의 데이터로부터 제1 이산화탄소 인덱스를 추출할 수 있고(S124), 제2 이미지 특징이 추출된 제2 좌표에서, 이산화탄소에 민감한 밴드의 데이터로부터 제2 이산화탄소 인덱스를 추출할 수 있다(S125).Subsequently, a first carbon dioxide index may be extracted from the data of the carbon dioxide-sensitive band at the first coordinates from which the first image feature is extracted (S124), and at the second coordinates from which the second image feature is extracted, the carbon dioxide-sensitive band A second carbon dioxide index may be extracted from the data of (S125).

산불로 인한 연기는, 대기중의 구름보다 그 구성성분 상에서 이산화탄소의 비율이 높을 수 있다. 위성영상 데이터 중, 이산화탄소에 민감한 밴드(이하 "A"밴드라고 한다)의 데이터를 이용하여 이산화탄소의 수치를 추정하여 이용함으로써, 추출된 제1 이미지 특징이 연기와 관련된 이미지 특징에 해당하는 지 여부를 검증할 수 있고, 그에 따라 산불 가능성을 더욱 정확하게 탐지할 수 있다는 현저한 효과를 가진다.Smoke from wildfires can have a higher proportion of carbon dioxide in its composition than atmospheric clouds. Among the satellite image data, by using the data of the band sensitive to carbon dioxide (hereinafter referred to as "A" band) to estimate and use the carbon dioxide level, it is determined whether the extracted first image feature corresponds to the image feature related to smoke. This has the significant effect of being able to verify and thereby more accurately detect the possibility of forest fires.

몇몇 예로, 제1 이미지 특징이 추출된 제1 좌표와, 제2 이미지 특징이 추출된 제2 좌표 각각에서 이산화탄소 인덱스를 추출할 수 있다. 즉, 제1 이미지 특징이 추출된 제1 좌표에서, A밴드의 데이터로부터 제1 이산화탄소 인덱스를 추출하고, 제2 이미지 특징이 추출된 제2 좌표에서, A 밴드의 데이터로부터 제2 이산화탄소 인덱스를 추출할 수 있다. 자세한 설명은 생략한다.For some examples, the carbon dioxide index may be extracted from each of the first coordinates from which the first image feature is extracted and the second coordinates from which the second image feature is extracted. That is, at the first coordinates where the first image feature is extracted, the first carbon dioxide index is extracted from the data of the A band, and at the second coordinate where the second image feature is extracted, the second carbon dioxide index is extracted from the data of the A band. can do. A detailed explanation is omitted.

이어서, 추출된 제1 이산화탄소 인덱스 및 제2 이산화탄소 인덱스의 임계값 초과여부 및 제1 이산화탄소 인덱스와 제2 이산화탄소 인덱스의 비교결과에 기초하여 제1 이미지 특징이 연기와 관련한 이미지 특징에 해당하는지 여부를 검증할 수 있다(S126).Next, it is verified whether the first image feature corresponds to the image feature related to smoke based on whether the extracted first carbon dioxide index and the second carbon dioxide index exceed the threshold value and the comparison result between the first carbon dioxide index and the second carbon dioxide index. It can (S126).

몇몇 예로, 추출된 제1 이산화탄소 인덱스가 임계치를 초과하고, 추출된 제2 이산화탄소 인덱스가 임계값에 미달하며, 제1 이산화탄소 인덱스와 제2 이산화탄소 인덱스의 차이가 기준치 이상인 경우, 추출된 제1 이미지 특징이 연기와 관련된 이미지 특징인 것으로 확인할 수 있다.In some examples, when the extracted first carbon dioxide index exceeds the threshold value, the extracted second carbon dioxide index is less than the threshold value, and the difference between the first carbon dioxide index and the second carbon dioxide index is greater than or equal to a reference value, the extracted first image feature It can be confirmed that this is an image feature related to acting.

이어서, 추출된 제1 이미지 특징, 온도 특징 및 파장 특징을 기초로 제1 좌표의 산불 가능성 지수를 생성할 수 있다(S150). 단계(S150)에 대하여는 도 6에서 전술한 바, 여기서는 생략한다.Subsequently, a forest fire possibility index of the first coordinates may be generated based on the extracted first image feature, temperature feature, and wavelength feature (S150). Step S150 has been described above with reference to FIG. 6, and is omitted here.

이상의 설명은 본 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 실시예들은 본 실시예의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 실시예의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 실시예의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 실시예의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The above description is merely an example of the technical idea of the present embodiment, and various modifications and variations can be made to those skilled in the art without departing from the essential characteristics of the present embodiment. Therefore, the present embodiments are not intended to limit the technical idea of the present embodiment, but to explain, and the scope of the technical idea of the present embodiment is not limited by these embodiments. The scope of protection of this embodiment should be construed according to the claims below, and all technical ideas within the scope equivalent thereto should be construed as being included in the scope of rights of this embodiment.

Claims (10)

위성영상 데이터를 수집하는 데이터 수집모듈;
제1 시점의 제1 좌표에서, 상기 위성영상 데이터로부터 산불로 인한 연기와 관련된 제1 이미지 특징, 적외 밴드(band)의 온도 특징, 가시 밴드의 파장 특징을 추출하는 특징 추출 모듈; 및
상기 추출된 제1 이미지 특징, 온도 특징 및 파장 특징을 기초로 상기 제1 좌표의 산불 가능성 지수를 생성하는 결정 모듈을 포함하되,
상기 온도 특징은, 상기 제1 좌표에서 측정된 온도와, 상기 제1 좌표 근방의 좌표에서 측정된 온도의 비교결과에 기초하여 산출되고,
상기 파장 특징은, 상기 가시 밴드의 데이터 중 제1 파장에 대한 제1 파장 데이터와, 상기 제1 파장 보다 상대적으로 단파장인 제2 파장에 대한 제2 파장 데이터를 기초로 산출되되,
상기 특징 추출 모듈은,
상기 제1 시점의 제2 좌표에서, 대기 중에 분포된 구름과 관련된 제2 이미지 특징을 더 추출하고,
상기 제1 시점의 상기 제2 좌표에서, 상기 구름의 모양 변화율, 이동 방향 및 이동 속도를 산출하여, 상기 제1 시점에 비하여 소정 시간이 경과한 제2 시점에서의 상기 구름의 예측 형태를 생성하고,
상기 제2 시점의 상기 제1 좌표에서 추출된 제1 이미지 특징과 상기 생성된 상기 제2 시점에서의 상기 구름의 예측 형태의 비교결과에 기초하여, 상기 제1 시점에서 추출된 상기 제1 이미지 특징이 연기와 관련한 이미지 특징에 해당하는지 여부를 검증하는 산불 가능성 탐지 장치.
A data collection module for collecting satellite image data;
a feature extraction module for extracting a first image feature related to smoke from a forest fire, a temperature feature of an infrared band, and a wavelength feature of a visible band from the satellite image data at a first coordinate at a first point in time; and
A determination module for generating a forest fire likelihood index of the first coordinate based on the extracted first image feature, temperature feature, and wavelength feature,
The temperature characteristic is calculated based on a comparison result of a temperature measured at the first coordinate and a temperature measured at a coordinate near the first coordinate,
The wavelength characteristics are calculated based on first wavelength data for a first wavelength among data of the visible band and second wavelength data for a second wavelength having a relatively shorter wavelength than the first wavelength,
The feature extraction module,
Further extracting second image features related to clouds distributed in the air from the second coordinates of the first viewpoint,
From the second coordinates at the first time point, a shape change rate, a moving direction, and a moving speed of the cloud are calculated to generate a predicted shape of the cloud at a second time point when a predetermined time has elapsed compared to the first time point; ,
Based on a comparison result between the first image feature extracted from the first coordinates of the second viewpoint and the generated prediction shape of the cloud at the second viewpoint, the first image feature extracted at the first viewpoint A wildfire probable detection device that verifies whether or not this plume corresponds to image features related to smoke.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 제1 이미지 특징, 상기 온도 특징 및 상기 파장 특징 중 적어도 하나를 포함하는 훈련 데이터를 이용하여 딥러닝 모델을 학습시키는 학습 모듈을 더 포함하고,
상기 결정 모듈은,
상기 제1 이미지 특징, 온도 특징 및 파장 특징을 상기 딥러닝 모델에 입력하여 상기 산불 가능성 지수를 생성하는 산불 가능성 탐지 장치.
According to claim 1,
Further comprising a learning module for learning a deep learning model using training data including at least one of the first image feature, the temperature feature, and the wavelength feature,
The decision module,
A forest fire possibility detection device for generating the forest fire possibility index by inputting the first image feature, temperature feature, and wavelength feature to the deep learning model.
제5항에 있어서,
상기 학습 모듈은,
상기 훈련 데이터를 이용하여 상기 가시 밴드 내에서 상기 제1 파장 및 상기 제2 파장의 밴드를 결정하는 산불 가능성 탐지 장치.
According to claim 5,
The learning module,
Forest fire possibility detection device for determining bands of the first wavelength and the second wavelength within the visible band using the training data.
위성영상 데이터를 수집하는 단계;
제1 시점의 제1 좌표에서, 상기 위성영상 데이터로부터 산불로 인한 연기와 관련된 제1 이미지 특징, 적외 밴드(band)의 온도 특징, 가시 밴드의 파장 특징을 추출하는 단계;
상기 제1 시점의 제2 좌표에서, 대기 중에 분포된 구름과 관련된 제2 이미지 특징을 추출하는 단계;
상기 제1 시점의 상기 제2 좌표에서, 상기 구름의 모양 변화율, 이동 방향 및 이동 속도를 산출하여, 상기 제1 시점에 비하여 소정 시간이 경과한 제2 시점에서의 상기 구름의 예측 형태를 생성하는 단계;
상기 제2 시점의 상기 제1 좌표에서 추출된 제1 이미지 특징과 상기 생성된 상기 제2 시점에서의 상기 구름의 예측 형태의 비교결과에 기초하여, 상기 제1 시점에서 추출된 상기 제1 이미지 특징이 연기와 관련한 이미지 특징에 해당하는지 여부를 검증하는 단계; 및
상기 추출된 제1 이미지 특징, 온도 특징 및 파장 특징을 기초로 상기 제1 좌표의 산불 가능성 지수를 생성하는 단계를 포함하되,
상기 온도 특징은, 상기 제1 좌표에서 측정된 온도와, 상기 제1 좌표 근방의 좌표에서 측정된 온도의 비교결과에 기초하여 산출되고,
상기 파장 특징은, 상기 가시 밴드의 데이터 중 제1 파장에 대한 제1 파장 데이터와, 상기 제1 파장 보다 상대적으로 단파장인 제2 파장에 대한 제2 파장 데이터를 기초로 산출되는 산불 가능성 탐지 방법.
Collecting satellite image data;
extracting a first image feature related to smoke from a forest fire, a temperature feature of an infrared band, and a wavelength feature of a visible band from the satellite image data at a first coordinate of a first time point;
extracting a second image feature related to clouds distributed in the air from the second coordinate of the first viewpoint;
From the second coordinates at the first time point, calculating the shape change rate, movement direction, and movement speed of the cloud, and generating a predicted shape of the cloud at a second time point when a predetermined time has elapsed compared to the first time point. step;
Based on a comparison result between the first image feature extracted from the first coordinates of the second viewpoint and the generated prediction shape of the cloud at the second viewpoint, the first image feature extracted at the first viewpoint verifying whether or not this corresponds to an image characteristic related to acting; and
Generating a forest fire likelihood index of the first coordinate based on the extracted first image feature, temperature feature, and wavelength feature,
The temperature characteristic is calculated based on a comparison result of a temperature measured at the first coordinate and a temperature measured at a coordinate near the first coordinate,
The wavelength feature is calculated based on first wavelength data for a first wavelength among data of the visible band and second wavelength data for a second wavelength having a relatively shorter wavelength than the first wavelength.
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