KR102544504B1 - 안개 인식 소산 시스템 - Google Patents

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KR102544504B1
KR102544504B1 KR1020220103476A KR20220103476A KR102544504B1 KR 102544504 B1 KR102544504 B1 KR 102544504B1 KR 1020220103476 A KR1020220103476 A KR 1020220103476A KR 20220103476 A KR20220103476 A KR 20220103476A KR 102544504 B1 KR102544504 B1 KR 102544504B1
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신동헌
신민성
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(주)에스알디코리아
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    • H04N7/18—Closed-circuit television [CCTV] systems, i.e. systems in which the video signal is not broadcast

Abstract

본 발명은 안개 인식 소산 시스템(A)에 관한 것이다.
이를 위하여 본 발명의 안개 인식 소산 시스템(A)은 압축기에 의하여 고압의 압축공기가 탱크부에 저장되고, 상기 탱크부에 구비된 가열수단에 의하여 고온으로 가열된 압축공기가 노즐부를 통하여 분사되는 분사장치; 실시간으로 도로 환경에 대한 영상정보를 획득하는 영상정보 획득장치; 실시간으로 도로의 온·습도 정보를 획득하는 온·습도 정보 획득장치; 상기 영상정보와 온·습도 정보를 바탕으로 도로의 노면상태나 대기상태를 판정하는 도로 환경 판정장치; 및 판정되는 도로의 노면상태나 대기상태에 따라 노즐부의 동작을 제어하는 제어장치;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이로써, 실시간으로 노면상태나 대기상태를 판정하여 분사장치가 노면이나 대기중으로 고압의 압축공기를 선택적으로 분사할 수 있으므로, 노면의 결빙을 방지함은 물론 안개를 소산하여 운전자가 충분한 가시거리를 확보할 수 있도록 한다.

Description

안개 인식 소산 시스템{Removing System through Fog Recognition}
본 발명의 안개 인식 소산 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 실시간으로 도로 환경에 대한 영상정보와 도로의 온·습도 정보를 획득하여 도로의 노면상태나 대기상태를 판정하고, 이를 전송받은 제어부가 분사장치에 구비된 노즐부의 동작을 제어하여 고온·고압의 압축공기를 분사하여 노면의 결빙을 방지하고 안개를 소산시키는 안개 인식 소산 시스템에 관한 것이다.
도로를 주행하는 차량의 주행 안전성에 가장 중요한 요소는 도로 전방에 대한 충분한 시아 확보이다. 운전자는 주행중의 부주의나 졸음 운전으로 인하여 전방 주시를 태만하여 사고가 발생하기도 하지만, 도로의 기상조건에 의하여 부득이하게 시아가 확보되지 못하는 경우가 종종 발생된다.
운전자의 가시거리를 급격하게 저하시키는 대표적인 예로는 수증기, 모래, 물, 얼음 입자에 의하여 발생되는 강우나 안개, 황사, 미세먼지 등이 있다. 충분한 가시거리가 확보되지 못한 상태에서 운전자는 선행하는 차량의 후미등, 가로등, 기타 델리네이터의 반사광에 의존하여 주행하게 되나, 이는 주행방향을 확보하는 수준에 지나지 아니하여 선행 차량의 급격한 감속이나 차선 변경이 발생하는 경우 사고로 이어질 수밖에 없었다.
그중에서도 운전자의 가시거리 확보에 가장 위험한 요소는 안개이다. 안개는 발생하는 원리에 따라 복사 안개, 이류 안개, 전선 안개로 분류할 수 있지만, 공통적으로 수증기를 포함한 대기의 온도가 강하하여 이슬점 온도에 도달하게 되어 포화수증기량을 초과하는 만큼의 수증기가 응결되어 발생되는 현상이다.
따라서, 안개를 제거하는 최선의 방법은 대기의 온도를 상승시킴으로써 대기중에 포함된 수증기량 이상의 포화수증기량이 확보되도록 하는 것이나, 도로 환경의 제약으로 설비를 구축하는데 공간적, 경제적 어려움이 있었다. 또한, 최근에는 미세먼지 농도도 증가되어 빛이 산란 또는 흡수되어 가시거리가 감소하는 현상이 동반되고 있으며, 미세먼지 입자가 응결핵으로 기능하여 수분을 흡수하여 연무가 발생하는 경우도 증가되어 대기의 온도를 상승시키는 것만으로는 충분한 가시거리를 확보하는 것에는 한계가 있는 실정이다.
안개를 제거하기 위하여 제안된 선행기술문헌으로는 대한민국 등록특허 제1387710호(2014. 04. 15. 등록, 이하 '선행기술문헌 1'이라 한다)가 제안된 바 있다. 상기 선행기술문헌 1은 안개 소산 장치부에 히팅부와 송풍부가 구비되어 건조공기와 연소입자를 이용하여 안개를 소산하며, 시정거리 표지판의 이미지를 촬영하여 분석하함으로써 이미지의 해상도를 통하여 안개의 발생 유무를 판단하도록 제안되었다.
그러나, 상기 선행기술문헌 1은 열풍을 송풍부로 방사하되, 연소입자를 응결핵으로 활용하므로 미세먼지를 포함하는 대기의 가시거리를 확보하는 것에는 한계가 있었으며, 촬영시점을 달리하는 두 이미지를 비교함으로써 시간의 경과에 따라 변화될 수 있는 조명에 의한 조도, 일사, 카메라 렌즈, 주변 환경상황 등을 고려하지 못하여 안개의 발생 유무 판단에 있어서 정확도가 저해되는 한계가 있었다.
다른 선행기술문헌으로는 대한민국 등록특허 제2268970호(2021. 06. 18. 등록, 이하 '선행기술문헌 2'라 한다)가 제안된 바 있다. 상기 선행기술문헌 2는 영상을 촬영하여 히스토그램을 생성하고, 히스토그램의 폭을 산출하며, 컬러 신호들의 대비값을 산출하여 영상의 안개 레벨을 검출하는 방법을 제안하고 있다.
그러나, 상기 선행기술문헌 2는 CCTV 등에 의하여 무작위로 촬영되는 다양한 피사체를 대상으로, 안개 등에 의하여 영상에 존재하는 피사체의 식별력이 저하된 경우에 이를 보정 또는 복원하는 방법을 제안하고 있을 뿐이어서 정확한 안개의 발생 유무를 판단하는 것에는 한계가 있었다.
따라서, 영상 복원을 위한 목적이 아닌 안개 발생 여부를 정확하게 판단할 수 있으며, 더 나아가 안개 발생의 정도를 정확하게 측정하고, 이를 바탕으로 도로의 대기상태에 의하여 발생하는 안개를 효과적으로 제거할 수 있으며, 미세먼지에 의하여 대기의 온도 상승만으로 효과적인 가시거리의 확보가 어려운 경우에도 이를 효과적으로 제거할 수 있는 안개 제거를 위한 장치가 요구되는 실정이다.
한편, 통계적으로 안개가 가장 많이 발생하는 기간은 11월에서 1월 사이인 것으로 알려져 있으며, 노면에 발생하는 결빙도 대기중의 수증기가 노면에 응결되어 형성되는 점에서 안개 위험구간은 결빙 위험구간과 서로 밀접한 관련이 있는 것으로 파악된다. 따라서, 결빙 위험구간에 설치되는 시설물을 이용하여 안개의 소산이 가능하도록 구현하면 경제성이 크게 향상될 수 있을 것으로 사료된다.
대한민국 등록특허 제1387710호 (2014. 04. 15. 등록) 대한민국 등록특허 제1967896호 (2019. 04. 04. 등록) 대한민국 등록특허 제2149974호 (2020. 08. 25. 등록) 대한민국 등록특허 제2268970호 (2021. 06. 18. 등록)
본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 도로의 노면상태에 따라 결빙을 제거함과 동시에 대기상태를 판단하여 안개를 효과적으로 소산할 수 있으며, 실시간으로 안개의 발생 여부를 판단하여 분사장치를 제어할 수 있고, 안개의 발생 여부와 발생 정도를 오차 없이 정확하게 측정할 수 있으며, 미세먼지가 발생한 경우에도 가시거리가 확보되도록 효과적인 제거가 가능하고, 노즐의 분사방향을 효과적으로 제어할 수 있는 안개 인식 소산 시스템을 제공하는데 목적이 있다.
상술한 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 안개 인식 소산 시스템(A)은, 압축기(11)에 의하여 고압의 압축공기가 탱크부(12)에 저장되고, 상기 탱크부(12)에 구비된 가열수단(13)에 의하여 고온으로 가열된 압축공기가 노즐부(14)를 통하여 분사되는 분사장치(10); 팬틸트줌 카메라(21)가 노면상의 표적영역(RT)과 대기중의 표적영역(AT)을 일정 시간마다 순차적으로 촬영하여 노면 영상정보 또는 대기 영상정보를 획득하고, 영상 전송모듈(22)이 획득된 노면 영상정보 또는 대기 영상정보를 실시간으로 도로 환경 판정장치(40)로 전송하는 영상정보 획득장치(20); 실시간으로 도로의 온·습도 정보를 획득하는 온·습도 정보 획득장치(30); 상기 영상정보와 온·습도 정보를 바탕으로 도로의 노면상태나 대기상태를 판정하는 도로 환경 판정장치(40); 및 판정되는 도로의 노면상태나 대기상태에 따라 노즐부(14)의 동작을 제어하는 제어장치(50);를 포함한다.
또한, 상기 팬틸트줌 카메라(21)는 미리 설정된 거리(D1) 만큼 이격 배치된 메인 타겟(23)을 인식하여 상기 메인 타겟(23)을 중심으로 표적영역(AT)을 촬영하되, 상기 메인 타겟(23) 보다 가까운 미리 설정된 거리(D2) 만큼 이격 배치된 서브 타겟(24)을 인식하여 상기 서브 타겟(24)을 중심으로 표적영역(AT)을 추가적으로 촬영하며, 상기 메인 타겟(23)과 서브 타겟(24)은 소정의 영역을 형성하는 영역 라인(23c)(24c)을 기준으로 내측에 흑색 영역(23a)(24a)과 백색 영역(23b)(24b)이 형성되며, 상기 도로 환경 판정장치(40)의 노면상태 판정모듈(41)이 실시간 노면 영상정보와 온·습도 정보를 바탕으로 노면상태를 판정하고, 대기상태 판정모듈(42)이 실시간 대기 영상정보와 온·습도 정보를 바탕으로 대기상태를 판정하며, 통신모듈(43)이 판정된 정보를 제어장치(50)로 전송한다.
또한, 상기 대기상태 판정모듈(42)의 타겟 인식부(42a)가 영상정보에 포함된 메인 타겟(23)을 인식하여 대기 영상정보로 분류하고, 영상정보에 포함된 서브 타겟(24)을 인식하여 보조 영상정보로 분류하며, 명도값 산정부(42b)가 대기 영상정보에서 메인 타겟(23)의 흑색 영역(23a)과 백색 영역(23b)의 명도값을 산정하고, 보조 영상정보에서 서브 타겟(24)의 흑색 영역(24a)과 백색 영역(24b)의 명도값을 산정하며, 안개정보 도출부(42c)가 메인 타겟(23)을 촬영한 대기 영상정보로부터 산정된 명도값을 이용하여 안개의 발생 여부와 발생 정도를 도출하며, 안개 정보 검증부(42d)는 안개가 발생한 것으로 도출되면 서브 타겟(24)을 촬영한 보조 영상정보에서 산정된 흑색 영역(24a)과 백색 영역(24b)의 명도값 차이를 이용하되, 상기 보조 영상정보는 조명에 의한 조도, 일사, 카메라 렌즈 또는 주변 환경상황에 의하여 영향을 받지 않도록 가까운 미리 설정된 거리(D2)에 이격 배치된 서브 타겟(24)을 촬영하는 것으로, 명도차 비율이 특정한 비율 이하로 산정되는 경우에는 시간별 오차에 의하여 영상정보 획득장치(20)에 오류가 발생된 것으로 판단함으로써 추가적으로 검증하고, 온·습도 검출부(42e)가 온·습도 정보 획득장치(30)로부터 전달받은 대기의 온·습도 정보를 바탕으로 이슬점 온도를 추산하여, 산출된 안개의 발생 여부와 발생 정도가 정확한 것인지 추가적으로 검증하는 것을 특징으로 한다.
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그리고 상기 분사장치(10)의 노즐부(14)에는, 개별 노즐(N) 마다 토출구가 노면을 향하도록 설정된 제1 방향(V1)과 대기를 향하도록 설정된 제2 방향(V2) 중 어느 한 방향을 향하도록 구동시키는 방향 전환장치(15)가 형성되어 제어장치(50)에 의하여 동작될 수 있다.
본 발명의 안개 인식 소산 시스템(A)에 의하면, 실시간으로 노면상태나 대기상태를 판정하여 분사장치가 노면이나 대기중으로 고압의 압축공기를 선택적으로 분사할 수 있으므로, 노면의 결빙을 방지함은 물론 안개를 소산하여 운전자가 충분한 가시거리를 확보할 수 있도록 한다.
구체적으로, 실시간으로 대기 영상정보와 온·습도 정보를 바탕으로 안개의 발생 여부를 판단함으로써 분사장치가 선택적으로 대기를 향하여 고온의 압축공기를 분사하도록 제어할 수 있다.
또한, 흑색 영역과 백색 영역이 포함된 메인 타겟을 포함하도록 대기 영상정보를 확보하여 흑색 영역과 백색 영역의 명도값을 산정 비교함으로써 안개의 발생 여부와 발생 정도를 정확하게 도출할 수 있다.
특히, 메인 타겟보다 근거리에 있는 서브 타겟을 포함하도록 보조 영상정보를 추가적으로 확보하여 명도값을 산정 비교함으로써 안개의 발생 여부를 정확히 검증할 수 있다.
나아가, 본 발명의 분사장치는 고온의 압축공기를 이용하여 빠르게 분사되므로 단순히 대기의 온도를 상승시켜 안개를 소산시킴은 물론, 강한 기류를 형성할 수 있으므로 미세먼지도 효과적으로 제거할 수 있다.
그리고 상기 분사장치의 노즐부를 구성하는 개별 노즐이 노면이나 대기를 향하도록 방향 전환장치가 형성되어 제어부에 의하여 즉각적으로 동작할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 안개 인식 소산 시스템의 전체적인 구성을 도시한 개념도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 분사장치로 도시한 개념도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상정보 획득장치의 작동원리를 도시한 개념도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 도로 환경 판정장치의 구성을 도시한 블록도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 노즐부의 작동원리를 도시한 도면.
도 6은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 메인 타겟을 도시한 도면.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 (a) 안개가 발생한 상태와 (b) 안개가 발생하지 않은 상태를 도시한 타겟 영상정보을 도시한 도면.
도 8은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 서브 타겟을 도시한 도면.
이하에서는 본 발명의 안개 인식 소산 시스템(A)에 대하여 도면에 도시된 바람직한 실시예를 바탕으로 보다 상세하게 설명한다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다.
한편, 본 발명의 명세서에 기재된 안개는 특별한 설명이 없는 한 미세먼지와 미세먼지와 안개가 섞인 연무를 포함하는 것으로 정의한다.
도 1은 본 발명의 안개 인식 소산 시스템(A)을 전체적으로 도시한 개념도로서 분사장치(10), 영상정보 획득장치(20), 온·습도 정보 획득장치(30), 도로 환경 판정장치(40) 및 제어장치(50)를 포함하여 구성된다.
상기 안개 인식 소산 시스템(A)을 구성하는 분사장치(10), 영상정보 획득장치(20) 및 온·습도 정보 획득장치(30)는 결빙 위험구간 또는 안개 위험구간에 해당하는 도로에 인접하여 설치되며, 상기 도로 환경 판정장치(40)는 별도의 관제 센터에 서버의 형태로 설치되고, 상기 분사장치(10), 영상정보 획득장치(20), 온·습도 정보 획득장치(30) 및 제어장치(50)와 다양한 공지의 유무선 통신을 이용하여 정보를 송수신하도록 형성될 수 있다.
또한, 상기 제어장치(50)는 도로에 인접하여 PLC 장치의 형태로 설치되어 상기 분사장치(10)를 제어하는 것이 바람직하나, 도로 환경 판정장치(40)와 마찬가지로 서버의 형태로 설치되어 원거리 통신으로 제어할 수도 있다.
한편, 상기 분사장치(10)는 고온의 압축공기를 분사하는 장치로서, 노면상에 분사되어 노면에 존재하는 결빙이나 적설을 제거할 수 있으며, 필요시 젖은 노면을 건조하기 위한 목적으로 분사될 수 있다. 또한, 대기중에 분사되어 응결된 작은 입자들을 제거함으로써 안개로 소산하거나 기류를 형성하여 도로의 부근에 존재하는 미세먼지를 일시적으로 제거할 수 있다.
이를 위하여 상기 분사장치(10)는 도 2에 도시된 바와 같이 압축기(11)에 의하여 탱크부(12)에 고압의 압축공기가 저장되고, 상기 탱크부(12)에는 가열수단(13)이 구비되어 저장된 고압의 압축공기를 고온으로 가열함으로써, 최종적으로 노즐부(14)를 통하여 노면이나 대기에 분사되는 압축공기가 고온의 상태를 유지될 수 있다.
보다 상세하게는, 상기 탱크부(12)가 지속적으로 고압의 상태를 유지할 수 있도록 복수의 탱크로 구성되고, 각 탱크의 주입구 마다 전자밸브(12a)가 구비되어 순차적으로 공기를 압축할 수 있으며, 각 탱크의 배출구에도 전자밸브(12b)가 구비되어 고압이 유지된 탱크만이 선택적으로 개방되도록 구현될 수 있다. 또한, 상기 노즐부(14)의 개별 노즐(N)을 통하여 압축공기가 빠르게 분사되면 압력 강하에 의한 온도 하강이 동반되어 고온의 상태를 유지하기 어려울 수 있으므로, 노즐부(14)에는 개별 노즐(N) 마다 별도의 보조 탱크(16)와 보조 가열수단(16a)이 형성될 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이 상기 전자밸브(12a)(12b)(14a)(17)는 제어장치(50)에 의하여 로직에 따라 제어될 수 있다.
한편, 상기 영상정보 획득장치(20)는 도 3에 도시된 바와 같이 실시간으로 도로 환경에 대한 영상정보를 획득하기 위한 것으로, 팬틸트줌 카메라(21)와 영상 전송모듈(22)을 포함할 수 있다. 본 발명이 정의하는 도로 환경은 노면이나 도로 부근의 대기를 포함하는 것으로 팬틸트줌 카메라(21)는 사전에 설정된 순서와 시간 간격에 따라 대상물을 변경하면서 노면 영상정보 또는 대기 영상정보를 획득할 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 팬틸트줌 카메라(21)는 도 3의 (a)에 도시된 바와 같이 3차원 회전과 초점거리의 조절이 가능한 것으로, (b)에 도시된 바와 같이 설정된 노면상의 표적영역(RT)과 대기중의 표적영역(AT)을 일정 시간마다 순차적으로 촬영함에 있어서 정의된 3차원 방향과 초점거리를 자동으로 조절하게 되며, 상기 영상 전송모듈(22)이 획득한 노면 영상정보 또는 대기 영상정보를 후술할 도로 환경 판정장치(40)로 전송한다. 이때, 상기 팬틸트줌 카메라(21)는 단일 노면상의 표적영역(RT)과 대기중의 표적영역(AT)만이 아니라, 복수의 노면상의 표적영역(RT)을 순차적으로 촬영하도록 설정할 수 있음은 물론이다.
또한, 상기 온·습도 정보 획득장치(30)는 정확한 도로의 노면상태나 대기상태를 판정하기 위하여 실시간으로 도로의 온·습도 정보를 획득한다. 상기 온·습도 정보 획득장치(30)는 온도센서와 습도센서를 포함하는 것으로 도로의 환경을 정확히 반영할 수 있도록 대기에 접하는 위치에 설치되는 것이 바람직하다.
다만, 실시형태에 따라서는 상기 온·습도 정보 획득장치(30)는 해당 지역의 기상정보를 전달받아 활용함으로써 생략될 수 있으며, 이 경우에는 후술할 도로 환경 판정장치(40)가 별도의 온·습도 정보 획득모듈을 구비하여 통산망을 이용하여 자체적으로 기상정보에 존재하는 온·습도 정보를 확보할 수도 있다.
한편, 상기 도로 환경 판정장치(40)는 본 발명의 특징적인 요소로서, 상기 영상정보 획득장치(20)와 온·습도 정보 획득장치(30)가 획득한 영상정보와 온·습도 정보를 바탕으로 도로의 노면상태나 대기상태를 즉각적으로 판정하게 된다.
상기 도로 환경 판정장치(40)는 도 4에 도시된 바와 같이 노면상태 판정모듈(41), 대기상태 판정모듈(42) 및 통신모듈(43)을 포함하는 것으로, 상기 노면상태 판정모듈(41)은 실시간 노면 영상정보와 온·습도 정보를 종합적으로 활용하여 노면상태를 판정하며, 상기 대기상태 판정모듈(42)은 실시간 대기 영상정보와 온·습도 정보를 종합적으로 활용하여 대기상태를 판정하게 된다.
이때, 본 발명의 명세서에서 기술한 '~ 모듈'이란, '하드웨어 또는 소프트웨어의 시스템을 변경이나 플러그인 가능하도록 구성한 블록'을 의미하는 것으로서, 즉 하드웨어나 소프트웨어에 있어 특정 기능을 수행하는 하나의 단위 또는 블록을 의미한다.
한편, 상기 통신모듈(43)은 판정된 정보를 제어장치(50)로 전송하게 되며, 상기 통신모듈(43)은 단순히 판정된 정보를 제어장치(50)로 전달함은 물론 상술한 영상정보 획득장치(20) 및 온·습도 정보 획득장치(30)로부터 실시간 영상정보와 온·습도 정보를 전달받으며, 상기 분사장치(10)의 이상 여부를 판단하기 위하여 분사장치(10)로부터 정보를 전달받을 수도 있다.
도 2에 도시된 바와 같이 상기 제어장치(50)는 도로 환경 판정장치(40)가 판단한 노면상태와 대기상태를 바탕으로 분사장치(10)의 동작이 필요한 경우에 도로의 노면이나 대기중에 선택적으로 고온의 압축공기가 분사되도록 제어할 수 있으며, 이를 위하여 상기 제어장치(50)는 판정된 도로의 노면상태나 대기상태에 따라 노즐부(14)의 동작으로서 분사 여부와 분사 방향을 제어할 수 있다.
즉, 상기 제어장치(50)는 도로 환경 판정장치(40)로부터 노면상태 또는 대기상태에 대한 정보를 전달받아 노즐부(14)의 토출구에 구비된 전자밸브(14a)를 선택적으로 개페시킬 수 있다. 예컨데, 상기 노면상태가 건노면이 아닌 습노면, 빙노면 또는 설노면 중 어느 하나에 해당하거나 대기상태가 미세먼지 또는 안개에 의하여 안개가 발생한 것으로 판단되면 고온의 압축공기를 분사할 수 있으며, 분사 각도와 분사 시간을 노면상태에 따라 선택적으로 제어할 수도 있다.
나아가, 도 5에 도시된 바와 같이 상기 분사장치(10)의 노즐부(14)에는 개별 노즐(N) 마다 토출구가 노면을 향하도록 설정된 제1 방향(V1)과 대기를 향하도록 설정된 제2 방향(V2) 중 어느 한 방향을 향하도록 구동시키는 방향 전환장치(15)가 형성되어 제어장치(50)에 의하여 선택적으로 동작될 수 있다.
즉, 개별 노즐(N)이 제1 방향(V1)을 향한 상태에서 안개가 발생된 것으로 판정되면, 상기 제어장치(50)는 노즐(N)의 방향을 제1 방향(V1)에서 제2 방향(V2)으로 전환하게 되며, 반대로 개별 노즐(N)이 제2 방향(V2)을 향한 상태에서 결빙이 발생된 것으로 판정되면, 상기 제어장치(50)는 노즐(N)의 방향을 제2 방향(V2)에서 제1 방향(V1)으로 전환하게 된다.
일 실시예에 따른 상기 방향 전환장치(15)는 노즐(N)의 본체가 회동 플레이트(15a)를 관통하도록 회동 플레이트(15a)의 일면에 결속되고, 상기 회동 플레이트(15a)는 엑츄에이터(15b)에 의하여 일정한 각도를 반복적으로 왕복하여 노즐(N)의 토출구가 제1 방향(V1) 또는 제2 방향(V2)에 위치할 수 있다. 이때, 상기 노즐(N)의 본체와 배관(P)은 베어링에 의하여 상대 회전하도록 형성될 수 있으며, 상기 회동 플레이트(15a)는 3차원적으로 경사를 지니도록 형성될 수 있다.
이하에서는 본 발명의 안개 인식 소산 시스템(A)의 특징적 요소인 상기 도로 환경 판정장치(40)에 대하여 도 4를 바탕으로 보다 구체적으로 설명한다. 앞서 설명한 바와 같이 상기 도로 환경 판정장치(40)는 대상이 되는 도로 환경에 따라 노면상태 판정모듈(41)과 대기상태 판정모듈(42)이 달리 연산하게 된다.
이를 위하여 상기 도로 환경 판정장치(40)에는 영상 분류모듈(44)이 추가적으로 형성되어 상기 영상정보 획득장치(20)로부터 전송된 영상정보를 다양한 방식으로 분석하여 노면 영상정보와 대기 영상정보로 분류할 수 있으며, 실시형태에 따라서는 영상정보에 포함된 메타 정보를 활용하여 분류할 수도 있다.
한편, 상기 노면상태 판정모듈(41)은 전송된 실시간 노면 영상정보와 온·습도 정보를 바탕으로 노면상태를 판정하게 된다. 일 실시예로, 상기 노면상태 판정모듈(41)은 특징벡터 추출부(41a)와 유사도 산출부(41b) 및 온·습도 검출부(41c)를 포함할 수 있다.
상기 특징벡터 추출부(41a)는 노면 영상정보에 포함된 특징벡터를 추출할 수 있으며, 상기 특징벡터는 휘도 성분분포에 대한 통계적 모멘트 벡터를 이용할 수 있으며, 상기 유사도 산출부(41b)는 추출된 실시간 특징벡터와 데이터베이스(D)에 저장된 노면상태로서 건노면, 습노면, 빙노면 및 설노면에 대한 특징벡터들을 상호 비교함으로써 특징벡터간의 유사도에 근거하여 노면상태를 산출할 수 있다.
이때, 상기 온·습도 검출부(41c)는 온·습도 정보 획득장치(30)로부터 전달받은 대기의 온·습도 정보를 바탕으로 이슬점 온도를 추산하여, 산출된 노면상태가 정확한 것인지 추가적으로 검증할 수 있다.
또한, 상기 대기상태 판정모듈(42)은 전송된 실시간 대기 영상정보와 온·습도 정보를 바탕으로 노면상태를 판정하게 된다. 일 실시예로, 상기 대기상태 판정모듈(42)은 타겟 인식부(42a), 명도값 산정부(42b) 및 안개 정보 도출부(42c)를 포함할 수 있다.
이때, 상기 영상정보 획득장치(20)가 획득하는 대기 영상정보는 팬틸트줌 카메라(21)가 미리 설정된 거리(D1) 만큼 이격 배치된 메인 타겟(23)을 인식함으로써 상기 메인 타겟(23)을 중심으로 표적영역(AT)을 촬영한 영상정보일 수 있다. 상기 메인 타겟(23)의 거리(D1)는 팬틸트줌 카메라(21)의 성능과 도로의 방향에 따라 달리 설정될 수 있으나, 50m 내외로 형성되는 것이 바람직하다.
상기 타겟 인식부(42a)는 영상정보에 포함된 메인 타겟(23)을 인식하여 대기 영상정보로 분류할 수 있으며, 영상 분류모듈(44)이 분류한 대기 영상정보를 토대로 후술할 서브 타겟(24)을 포함한 보조 영상정보과 대기 영상정보를 분류하는 기능을 수행할 수도 있으나, 상기 영상 분류모듈(44)이 생략된 경우에도 노면 영상정보와 대기 영상정보를 분류하는 기능을 수행할 수 있음은 물론이다.
구체적으로, 상기 메인 타겟(23)은 소정의 영역을 형성하는 영역 라인(23c)을 기준으로 내측에 흑색 영역(23a)과 백색 영역(23b)이 형성될 수 있으며, 상기 타겟 인식부(42a)는 영역 라인(23c)과 흑색 영역(23a) 및 백색 영역(23b)이 형성하는 형상을 인식함으로써 대기 영상정보를 획득하기 위한 메인 타겟(23)을 인식하게 된다.
예컨데, 상기 메인 타겟(23)은 도 6의 (a)에 도시된 바와 같이 원형 또는 사각형의 폐쇄형 영역 내측에 절반씩 흑색 영역(23a)과 백색 영역(23b)이 형성될 수 있으며, 다른 실시예로 도 6의 (b)에 도시된 바와 같이 폐쇄형 영역 내측 중심에 흑색 영역(23a)이 형성되고, 흑색 영역(23a)을 에워싸도록 백색 영역(23b)이 형성될 수도 있다.
한편, 상기 명도값 산정부(42b)는 대기 영상정보에서 메인 타겟(23)의 흑색 영역(23a)과 백색 영역(23b)의 화소별 평균 명도값을 산정할 수 있다. 예컨데, 도 7의 (a)에 도시된 바와 같이 안개가 없이 화창한 경우에는 이상적으로 흑색 영역(23a)의 명도값과 백색 영역(23b)의 명도값은 극명한 차이가 발생되며, 도 7의 (b)에 도시된 바와 같이 안개가 짙은 경우에는 명도값의 차이가 거의 발생하지 않게 된다. 즉, 상기 명도값 산정부(42b)는 팬틸트줌 카메라(21)가 동시점에 촬영한 하나의 대기 영상정보를 기준으로 흑색 영역(23a)과 백색 영역(23b)만을 구분하여 화소별 평균 명도값을 산정하는 점에 주요한 특징이 있다.
이때, 상기 명도값 산정부(42b)가 산정하는 화소별 평균 명도값이란 화소의 명도값을 전체적으로 평균화할 수도 있으나, 보다 정확도를 향상시키기 위하여 상하 10 내지 20%의 화소별 명도값은 배제하고 나머지 60 내지 80% 화소의 명도값에 대하여 평균값을 산정할 수 있다.
또한, 상기 안개 정보 도출부(42c)는 산정된 흑색 영역(23a)의 화소별 평균 명도값과 백색 영역(23b)의 화소별 평균 명도값을 이용하여 비율을 산정함으로써 안개 또는 미세먼지의 발생 여부와 발생 정도를 도출할 수 있다. 구체적으로 대기 영상정보에 포함된 흑색 영역(23a)의 평균 명도값이 v1 이고, 백색 영역(23b)의 명도값이 v2 이면, 명도차 비율(R v )는 (v2 - v1 / v2) × 100(%)의 식으로 산출될 수 있으며, 이때 특정한 비율(예컨데 R v ＜ 20%)로 산정되는 경우에 위험수준의 안개 또는 미세먼지가 발생된 것으로 판정할 수 있다.
이로써, 본 발명의 대기상태 판정모듈(42)에 의하면, 종래 기술의 해상도를 바탕으로 안개를 감지하는 영상분석 기법과는 달리 시간의 경과에 따라 변화될 수 있는 조명에 의한 조도, 일사, 카메라 렌즈, 주변 환경상황 등을 배제하여 시간별 오차 없이 정확도 높은 안개 발생 여부 및 발생 정도에 대한 판정이 가능한 이점이 있다.
또한, 실시형태에 따라서는 상기 안개 정보 도출부(42c)가 판정한 안개 발생 여부에 대한 정보의 정확도를 검증하기 위하여 안개 정보 검증부(42d)가 추가적으로 형성될 수 있으며, 상기 안개 정보 검증부(42d)는 보조 영상정보에서 산정된 명도값을 이용하여 안개의 발생 여부를 검증할 수 있다.
이때, 상기 영상정보 획득장치(20)가 획득하는 보조 영상정보는 팬틸트줌 카메라(21)가 상기 메인 타겟(23) 보다 가깝도록 미리 설정된 거리(D2) 만큼 이격 배치된 서브 타겟(24)을 인식함으로써 상기 서브 타겟(24)을 중심으로 표적영역(AT)을 촬영한 영상정보일 수 있다.
상기 서브 타겟(24)의 거리(D2)는 1m 내외의 범위로 형성되는 것이 바람직하다. 다만, 상기 서브 타겟(24)도 도 8에 도시된 바와 같이 영역 라인(24c)의 내측에 흑색 영역(24a)과 백색 영역(24b)을 지니되, 상기 메인 타겟(23)과 동일한 형상으로 제작되는 것이 바람직하다.
이때, 상기 타겟 인식부(42a)는 영상정보에 포함된 서브 타겟(24)을 추가적으로 인식하여 보조 영상정보로 분류할 수 있으며, 상기 명도값 산정부(42b)는 보조 영상정보에서 서브 타겟(24)의 흑색 영역(24a)과 백색 영역(24b)의 명도값을 산정하고, 상기 안개 정보 검증부(42d)가 산정된 흑색 영역(24a)의 명도값과 백색 영역(24b)의 명도값을 이용하여 비율을 산정함으로써 안개 발생 정보에 대한 검증을 수행할 수 있다.
일 실시예로, 보조 영상정보에 포함된 흑색 영역(24a)의 명도값이 v'1 이고, 백색 영역(24b)의 명도값이 v'2 이면, 명도차 비율(R v' )은 (v'2 - v'1 / v'2) × 100(%)의 식으로 산출될 수 있으며, 이때 특정한 비율(예컨데 R v' ＜ 80%) 로 산정되는 경우에는 영상정보 획득장치(20)에 오류가 발생된 것으로 판정할 수 있다.
또한, 상기 대기상태 판정모듈(42)도 온·습도 검출부(42e)를 포함하여 온·습도 정보 획득장치(30)로부터 전달받은 대기의 온·습도 정보를 바탕으로 이슬점 온도를 추산하여, 산출된 대기상태가 정확한 것인지 추가적으로 검증할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명의 안개 인식 소산 시스템(A)은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적이 아닌 것으로 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 전술한 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
A:안개 인식 소산 시스템
10:분사장치 11:압축기
12:탱크부 13:가열수단
14:노즐부 15:방향 전환장치
20:영상정보 획득장치 21:팬틸트줌 카메라
22:영상 전송모듈 23:메인 타겟
24:보조 타겟 30:온·습도 정보 획득장치
40:도로 환경 판정장치 41:노면상태 판정모듈
42:대기상태 판정모듈 43:통신모듈
44:영상 분류모듈 50:제어장치

Claims (9)

  1. 압축기(11)에 의하여 고압의 압축공기가 탱크부(12)에 저장되고, 상기 탱크부(12)에 구비된 가열수단(13)에 의하여 고온으로 가열된 압축공기가 노즐부(14)를 통하여 분사되는 분사장치(10);
    팬틸트줌 카메라(21)가 노면상의 표적영역(RT)과 대기중의 표적영역(AT)을 일정 시간마다 순차적으로 촬영하여 노면 영상정보 또는 대기 영상정보를 획득하고, 영상 전송모듈(22)이 획득된 노면 영상정보 또는 대기 영상정보를 실시간으로 도로 환경 판정장치(40)로 전송하는 영상정보 획득장치(20);
    실시간으로 도로의 온·습도 정보를 획득하는 온·습도 정보 획득장치(30);
    상기 영상정보와 온·습도 정보를 바탕으로 도로의 노면상태나 대기상태를 판정하는 도로 환경 판정장치(40); 및
    판정되는 도로의 노면상태나 대기상태에 따라 노즐부(14)의 동작을 제어하는 제어장치(50);를 포함하며,
    상기 팬틸트줌 카메라(21)는 미리 설정된 거리(D1) 만큼 이격 배치된 메인 타겟(23)을 인식하여 상기 메인 타겟(23)을 중심으로 표적영역(AT)을 촬영하되, 상기 메인 타겟(23) 보다 가까운 미리 설정된 거리(D2) 만큼 이격 배치된 서브 타겟(24)을 인식하여 상기 서브 타겟(24)을 중심으로 표적영역(AT)을 추가적으로 촬영하며, 상기 메인 타겟(23)과 서브 타겟(24)은 소정의 영역을 형성하는 영역 라인(23c)(24c)을 기준으로 내측에 흑색 영역(23a)(24a)과 백색 영역(23b)(24b)이 형성되며,
    상기 도로 환경 판정장치(40)의 노면상태 판정모듈(41)이 실시간 노면 영상정보와 온·습도 정보를 바탕으로 노면상태를 판정하고, 대기상태 판정모듈(42)이 실시간 대기 영상정보와 온·습도 정보를 바탕으로 대기상태를 판정하며, 통신모듈(43)이 판정된 정보를 제어장치(50)로 전송하고,
    상기 대기상태 판정모듈(42)의 타겟 인식부(42a)가 영상정보에 포함된 메인 타겟(23)을 인식하여 대기 영상정보로 분류하고, 영상정보에 포함된 서브 타겟(24)을 인식하여 보조 영상정보로 분류하며,
    명도값 산정부(42b)가 대기 영상정보에서 메인 타겟(23)의 흑색 영역(23a)과 백색 영역(23b)의 명도값을 산정하고, 보조 영상정보에서 서브 타겟(24)의 흑색 영역(24a)과 백색 영역(24b)의 명도값을 산정하며,
    안개정보 도출부(42c)가 메인 타겟(23)을 촬영한 대기 영상정보로부터 산정된 흑색 영역(23a)과 백색 영역(23b)의 명도값 차이를 이용하여 안개의 발생 여부와 발생 정도를 도출하며,
    안개 정보 검증부(42d)는 안개가 발생한 것으로 도출되면 서브 타겟(24)을 촬영한 보조 영상정보에서 산정된 흑색 영역(24a)과 백색 영역(24b)의 명도값 차이를 이용하되, 상기 보조 영상정보는 조명에 의한 조도, 일사, 카메라 렌즈 또는 주변 환경상황에 의하여 영향을 받지 않도록 가까운 미리 설정된 거리(D2)에 이격 배치된 서브 타겟(24)을 촬영하는 것으로, 명도차 비율이 특정한 비율 이하로 산정되는 경우에는 시간별 오차에 의하여 영상정보 획득장치(20)에 오류가 발생된 것으로 판단함으로써 추가적으로 검증하고,
    온·습도 검출부(42e)가 온·습도 정보 획득장치(30)로부터 전달받은 대기의 온·습도 정보를 바탕으로 이슬점 온도를 추산하여, 산출된 안개의 발생 여부와 발생 정도가 정확한 것인지 추가적으로 검증하는 것을 특징으로 하는 안개 인식 소산 시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제1항에 있어서,
    상기 분사장치(10)의 노즐부(14)에는,
    개별 노즐(N) 마다 토출구가 노면을 향하도록 설정된 제1 방향(V1)과 대기를 향하도록 설정된 제2 방향(V2) 중 어느 한 방향을 향하도록 구동시키는 방향 전환장치(15)가 형성되어 제어장치(50)에 의하여 동작되는 것을 특징으로 하는 안개 인식 소산 시스템.
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