KR102572568B1 - 수중드론을 이용한 해저 영상분석시스템 및 영상분석방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 수중드론을 이용한 해저 영상분석시스템과 영상분석방법에 관한 것이다. 본 발명은 가볍고 내식성을 갖는 소재로 형성된 본체와, 상기 본체에 형성되어 본체에 인접한 주변환경을 촬영하고, 촬영된 영상정보를 데이터화하하며, 수집되는 데이터들을 외부로 송신하는 송신모듈이 형성된 촬영장치와, 상기 본체에 형성되어 상기 본체를 수중 내 상하좌우 방향으로 이동이 가능한 동력수단과, 상기 본체에 형성되어 상기 동력수단의 동작을 제어하는 제어 모듈과 상기 본체의 방향 위치를 검출하는 위치검출 모듈을 포함하는 제어수단으로 이루어지는 수중드론과 상기 수중드론의 현재 위치를 식별하기 위한 표면에 LED가 형성되어 있는 발열체와 상기 송신모듈로부터 상기 데이터를 수신하여 디스플레이하기 적합한 출력영상으로 변환시키는 영상처리장치와 상기 영상처리장치로부터 영상의 획득을 제어하고 정확한 영상을 획득하도록 영상의 객체분석 및 필터링을 제어하는 제어부와 상기 제어부에 의한 제어를 통해 획득한 영상을 분석하여, 영상 객체분석 및 필터링을 수행하는 영상처리부와 상기 영상처리부에서 촬영된 영상을 입력받아 통신모듈을 통하여 실시간 전송하고, 전송된 상기 영상을 관리하는 관제센터 서버를 포함하는 것을 특징으로 하는 것이다.

Description

수중드론을 이용한 해저 영상분석시스템 및 영상분석방법{Submarine image analysis system and image analysis method using water-drone}

본 발명은 부산산업과학혁신원(BISTEP)의 부산광역시 대학혁신연구단지조성사업의 지원에 의해 발생한 성과물로써, 수중드론을 이용한 해저 영상분석시스템 및 영상분석방법에 관한것이다.

최근 들어 수직과 승강이 가능한 드론에 관한 연구가 활발하게 진행되어, 육지 상공에서 항공촬영을 하거나 촬영한 영상을 무선통신을 통해 육상의 사용자에게 전송하는 임무를 수행하는 등 활동하고 있다.

그러나, 최근 드론은 육지 상공에서 뿐만 아니라, 수중 즉, 해양 속에서도 동작할 수 있는 수중드론을 포함하여 개발하고 있다. 이러한 수중드론은 수중속에 있는 물체나 수중의 지형이나 해양의 정보를 탐색하는데 사용되도록 개발되고 있다. 따라서, 이러한 수중드론은 바다 속을 탐사를 하는데 있어서 매우 필수적인 것이다.

그러나, 해양이라는 특수성 때문에 바다 속의 영상을 제대로 촬영하기는 싶지 않고, 수중촬영에 있어 중요한 지점을 촬영하여, 그것을 확대하여 모니터링하는 기술은 지금도 어려운 것이 현실이다. 또한, 수중에는 모래나 플랑크톤과 같은 미생물에 의하여 혼탁도가 높아서 분명한 영상의 확보가 어렵다는 문제점도 있었다. 따라서, 수중드론을 이용한 해저 탐사를 할 경우에 있어서, 분명한 탐사가 어렵다는 문제점이 대두되었다.

또한, 해저영상을 분석하는데 있어서도, 단편적인 영상분석이 이루어져 각 영상에 대한 적합한 분석결과의 도출이 어렵다는 문제점도 있었다.

따라서, 이러한 해저의 영상을 분석하는데 있어서, 인공지능 기술인 딥러닝을 이용하여 해저 영상을 정확하게 분석하는 기술에 대한 연구가 있어 왔다.

대한민국 특허출원 제2017-0072616호 대한민국 특허공개 제2016-0089701호 대한민국 특허공개 제2014-0033656호

따라서, 본 발명은 수중드론이 촬영한 영상을 정확한 영상의 획득이 가능하고 구체적인 분석이 가능한 수중드론을 이용한 해저 영상분석시스템 및 영상분석방법을 제공할 수 있는 것을 목적으로 한다.

또한, 수중드론 영상시스템을 모니터링하여 시스템에 비정상적인 상황발생을 탐지할 수 있는 모니터링 장치가 구비된 수중드론을 이용한 해저 영상시스템 및 영상처리방법을 제공할 수 있는 것을 목적으로 한다.

이러한 문제를 해결하기 위하여 본 발명은 수중드론을 이용한 해저 영상분석시스템에 있어서, 가볍고 내식성을 갖는 소재로 형성된 본체와, 상기 본체에 형성되어 본체에 인접한 주변환경을 촬영하고, 촬영된 영상정보를 데이터화하하며, 수집되는 데이터들을 외부로 송신하는 송신모듈이 형성된 촬영장치와, 상기 본체에 형성되어 상기 본체를 수중 내 상하좌우 방향으로 이동이 가능한 동력수단과, 상기 본체에 형성되어 상기 동력수단의 동작을 제어하는 제어 모듈과 상기 본체의 방향 위치를 검출하는 위치검출 모듈을 포함하는 제어수단으로 이루어지는 수중드론과 상기 수중드론의 현재 위치를 식별하기 위한 발열체와 상기 송신모듈로부터 상기 데이터를 수신하여 디스플레이하기 적합한 출력영상으로 변환시키는 영상처리장치와 상기 영상처리장치로부터 영상의 획득을 제어하고 정확한 영상을 획득하도록 영상의 객체분석 및 필터링을 제어하는 제어부와 상기 제어부에 의한 제어를 통해 획득한 영상을 분석하여, 영상 객체분석 및 필터링을 수행하는 영상처리부와 상기 영상처리부에서 촬영된 영상을 입력받아 통신모듈을 통하여 실시간 전송하고, 전송된 상기 영상을 관리하는 관제센터 서버를 포함하는 것을 특징으로 하는 것이다.

또한, 상기 발열체는 식별을 위하여 표면에 LED가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 것이다.

또한, 상기 관제센터 서버는 상기 영상의 데이터를 저장하는 저장부와 상기 영상 데이터를 실시간 모니터링 프로그램에 의하여 관제하는 것을 특징으로 하는 것이다.

그리고, 상기 통신모듈은 3g 모듈, 블루투스 모듈, 와이파이 모듈 및 GPS위성을 사용하는 GPS모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 것이다.

따라서, 본 발명은 해양의 영상을 정확하게 확득할수 있으며, 통신모듈을 통한 실시간으로 전송이 가능하도록 하는 수중드론을 이용한 해저 영상분석시스템 및 영상분석방법을 제공할 수 있는 효과가 있는 것이다.

또한, 모니터링 장치를 통하여 해저 영상분석시스템의 이상 유무 확인을 효율적이고 신속하게 수행할수 있는 효과도 있는 것이다.

도 1은 본 발명에 의한 수중드론을 이용한 해저 영상분석시스템의 구성도.
도 2는 본 발명에 의한 수중드론을 이용한 해저 영상분석시스템의 블록도.
도 3은 영상처리부를 나타낸 블록도.
도 4는 영상의 분석방법을 나타낸 흐름도.
도 5는 수중드론을 이용하여 영상 데이터의 전송방법에 대한 흐름도.
도 6은 수중의 구분된 각 지역에 따라 수중드론에서 전송되는 영상 데이터의 해상도, 프레임 수 및 전송 속도에 대한 설정값의 예를 나타낸 도면.
도 7은 영상분석시스템과 모니터링 장치의 연결관계를 나타내는 도면
도 8은 모니터링 장치의 개략적인 구성도.
도 9는 센서부의 구성도.
도 10은 모니터링 장치를 이용한 제어방법에 대한 흐름도.

이하에서는 본 발명의 양호한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시가 되더라도 가능한 한 동일 부호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다.

또한, 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.

또한, 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위하여 사용된 것에 불과하므로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니며 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현도 의미하는 것임을 미리 밝혀두고자 한다.

도 1은 본 발명에 의한 수중드론을 이용한 해저 영상분석시스템의 구성도이고, 도 2는 본 발명에 의한 수중드론을 이용한 해저 영상분석시스템의 블록도이고, 도 3은 영상처리부를 나타낸 블록도이고, 도 4는 영상의 분석방법을 나타낸 흐름도이고, 도 5는 수중드론을 이용한 영상 데이터의 전송방법에 대한 흐름도이고, 도 6은 수중의 구분된 각 지역에 따라 수중드론에서 전송되는 영상 데이터의 해상도, 프레임 수 및 전송 속도에 대한 설정값의 예를 나타낸 도면이고, 도 7은 영상분석시스템과 모니터링 장치의 연결관계를 나타내는 도면이고, 도 8은 모니터링 장치의 개략적인 구성도이고, 도 9는 센서부의 구성도이고, 도 10은 모니터링 장치를 이용한 제어방법에 대한 흐름도이다.

이하에서는 도 1을 참조하여 본 발명에 의한 해저 영상분석시스템(200)에 대하여 설명하기로 한다.

상기 도 1은 본 발명의 주요 구성요소인 수중드론(10)과, 제어부,(120), 영상처리부(130) 및 관제센서 서버(150)를 도면에 나타난 것이다.

우선, 이하에서는 수중드론(100)에 관하여 도 2를 첨부하여 설명하기로 한다.

상기 수중드론(100)의 재질은 가볍고 내식성을 갖는 소재로 형성된 본체(10)와, 상기 본체(10)에 형성되어 본체(10)에 인접한 주변환경을 촬영하고, 촬영된 영상정보를 데이터화하하며, 수집되는 데이터들을 외부로 송신하는 송신모듈(35)이 형성된 촬영장치(30)와, 상기 본체(10)에 형성되어 상기 본체(10)를 수중 내 상하좌우 방향으로 이동이 가능한 동력수단(40)과, 상기 본체(10)에 형성되어 상기 동력수단(40)의 동작을 제어하는 제어모듈(51)과 상기 본체(10)의 방향 위치를 검출하는 위치검출 모듈(52)이 구비된 제어수단(50)의 구성으로 이루어진다.

수중드론(100)의 골격을 이루는 본체(10)의 구성으로는 골조를 이루는 부재로 형성되며, 복수의 패널 또는 복수의 빔을 포함하여 구성될 수 있다. 예를 들면, 알루미늄 패널 또는 알루미늄 빔과 같이 비교적 경량이면서 내식성을 갖는 소재로 구성될 수 있다,

또한, 상기 본체(10) 내부에 수용공간을 이루며 전자기기, 탐사기기, 배터리 등 다양한 구성의 장치가 수용되며, 외부에서의 전기적 신호를 전달받는 경우 이를 수신하기 위한 별도의 설비도 추가적으로 구비될 수 있다.

또한, 도 1은 해양의 임의의 부분을 정육면체로 묘사한 것이며, 상기 수중드론(100)의 현재 위치를 식별하기 위한 발열체(20)가 도시된 바와 같이 수중 드론(100)의 상부에 형성된다. 상기 발열체(20)는 외부에서 인식이 가능하도록 상기 수중드론(100) 또는 물과 같은 주변의 온도보다 상대적으로 온도가 높아야 한다. 또한, 상기 발열체(20)는 표면에 LED가 형성되어 있어 발광을 통한 식별력이 있어서, 수중드론(100)의 위치가 정확하게 추적, 인식되는 것이다.

그리고, 수중드론(100)과 원거리로 이격되어 상기 수중드론(100)이 촬영된 영상데이터를 송신모듈(35)로부터 수신하여 디스플레이하기 적합한 영상으로 변환시키는 영상처리장치(110)가 형성되어 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 상기 본체(10)의 상부에 형성되어 본체(10)에 인접한 주변환경을 촬영하고, 촬영된 영상정보를 데이터화하하며, 수집되는 데이터들을 외부로 송신하는 송신모듈(35)이 형성된 촬영장치(30)가 형성된다.

촬영장치(30)는 몸체(110)에 연결되어 본체(110)의 위치 및 인접한 주변환경을 촬영할 수 있다. 상기 촬영장치(30)는 본체(10)에 인접한 주변환경을 촬영하는 카메라 형태인 영상의 촬영장치로서, 회전 가능하게 배치되어 전후방을 모두 촬영할 수 있으며, 광대역을 촬영할 수 있도록 승강되어 촬영도 가능한 것이다.

또한, 촬영장치(30)는 검사하고자 하는 대상을 확대하여 촬영할 수 있는 카메라(미도시)를 더 포함할 수 있다. 상기 카메라는 줌 인/아웃 기능을 구비하여, 검사하고자 하는 대상을 약 30배 정도까지 확대하여 영상을 촬영할 수 있다.

또한, 상기 촬영장치(30)는 야간에는 수중에 빛을 조사(照査)하기 위한 조명부(미도시)가 형성되어 있으며, 상기 조명부는 영상 촬영조건에 맞추어 조명의 밝기를 조절하는 것도 가능한 것이다.

동력수단(40)은 본체(10)에 추진력을 제공하여 상기 본체(10)를 전후 및 상하좌우 방향으로 이동시킬 수 있도록 한다.

상기 동력수단(40)은 제어모듈(51)을 통해 각각이 독립적으로 제어됨으로써, 다양한 방향으로 본체(10)를 이동시킬 수 있는 것이다.

상기 동력수단(40)은 덕트(미도시), 틸팅축(미도시) 및 프로펠러(미도시)를 포함하며 덕트는 프로펠러의 외주면에 배치되어 프로펠러를 보호한다. 상기 덕트는 틸팅 축에 연결되어 틸팅 회전됨으로써, 덕트 내에 배치된 프로펠러의 회전에 의해 모든 방향으로 본체(10)에 추진력을 제공할 수 있다.

제어수단(50)은 상기 본체(10)에 형성되어 상기 동력수단(40)의 동작을 제어하는 제어모듈(51)과 상기 본체(10)의 방향과 위치를 검출하는 위치검출 모듈(52)을 포함하여 이루어진다.

상기 제어모듈(51)은 동력수단(40)을 제어하며, 위치검출모듈(52)은 GPS 모듈 및 WGPS 모듈 등으로 이루어져 주기적으로 현지 위치를 검출한다. 즉, 수중드론(100)은 상기 위치검출 모듈(52)을 통해 검출되는 위치정보 및 목적지 정보를 제어부(120)로 전송시켜 외부에 있는 관제센터 서버(150)에서 현재 수중드론(100)의 위치를 파악할 수 있는 것이다.

그리고, 상기 수중드론(100)은 통신장치(60)를 더 포함할 수 있다. 통신장치(60)는 일 예로, 압력 트랜스미터, 변위 트랜스미터, 혹은 어떠한 신호를 발신할 수 있는 모든 장치들을 포함할 수 있다. 상기 통신장치(60)는 일 예로 수중 지형 영역에 설치된 Ultra wideband receiver, 스마트폰, 태블릿, 혹은 다른 계산 장치와 같은 무선 접근가능한 장치들(미도시)과 무선통신할 수 있다.

또한, 상기 수중드론(100)은 케이블(70)을 더 포함할 수 있다. 상기 수중드론(100)은 케이블(70)에 연결되어 외부로부터 전원을 공급받음과 동시에 외부로부터 제어를 받을수 있다. 상기 케이블(70)은 일 예로, 테더 케이블(160)(tether cable)을 포함할 수 있다.

영상처리장치(110)는 상기 촬영장치(30)의 송신모듈(35)로부터 상기 데이터를 수신하여 디스플레이하기 적합한 출력영상으로 변환시키는 것으로, 상기 송신모듈(35)로부터 영상을 수신하고, 수신된 영상을 통한 영상을 분석하여 관심영상으로 저장할수 도 있다.

상기 영상처리장치(110)는 설정된 관심 영상을 캡쳐, 영상인식 등을 이용하여 추출하고, 추출된 관심영상을 출력영상으로 변환하는 것이다.

제어부(120)는 상기 영상처리장치(110)로부터 영상의 획득을 제어하고 정확한 영상을 획득하도록 영상의 객체분석 및 필터링을 제어하는 역할을 하는 것이다.

즉, 상기 제어부(120)에서는 수중영상의 획득을 제어하며, 난반사(亂反射)와 같은 영상의 간섭이나 색조의 상실도, 혼탁도 유무를 판단하는 것이다.

이와 같은 상기 제어부(120)에 의한 제어를 통해 획득한 영상을 영상처리부(130)가 분석하여, 영상 객체분석 및 필터링을 수행한다.

도 3에 도시한 바와 같이, 상기 영상처리부(130)는 영상 신호를 입력받아 노이즈를 제거하거나 원하는 정보만을 뽑아내는 소스필터(131)와 상기 소스필터(131)로부터 영상 신호를 입력받아 내용을 표시하는 제목과 시간 정보를 삽입하는 그래픽 오버레이부(132)와, 상기 그래픽 오버레이부(132)로부터 제목 및 시간 정보가 삽입된 영상 신호를 압축시켜 제2 저장부(133)에 효율적인 저장을 할 수 있도록 하는 영상 압축부(134)와 상기 영상 압축부(134)로부터 압축된 영상 신호를 입력받아 동영상 형식으로 변환하는 세이버(saver)(135)와, 상기 그래픽 오버레이부(132)로부터 제목 및 시간정보가 삽입된 영상 신호를 통신모듈(140)에 디스플레이 형식으로 변환하는 렌더럴(136)을 포함하는 구성으로 이루어진다.

또한, 상기 영상처리부(130)에서는 상기 제어부(120)를 통해 영상을 확인하여 해저지형 등과 같은 분야의 해양에 대한 정보의 데이터로서 채택하기에 적합한 영상을 필터링하는 역할도 하는 것이다. 이를 테면, 해저지형이나 해구, 특이한 해저 지형 상태를 별도로 필터링하여 두는 것이다.

관제센터 서버(150)는 상기 영상처리부(130)에서 촬영된 영상을 입력받아 통신모듈(140)을 통하여 실시간 수신받고, 전송된 상기 영상을 관리하는 것이다.

즉, 상기 관제센터 서버(150)는 상기 통신모듈(140)을 통하여 영상의 데이터를 실시간으로 전송받아 저장하여 모니터(미도시) 등을 통하여 관제(管制)할수 있다.

상기 통신모듈(140)은 영상데이터를 무선전송이 가능하도록 하는 다양한 모뎀 또는 모듈로 구성될 수 있으며, 3g망을 통해 통신하는 3g 모듈, 블루투스 방식으로 통신하는 블루투스 모듈, 와이파이 방식으로 통신하는 와이파이 모듈 및 GPS위성을 사용하는 GPS모듈을 포함하여, 이중 선택되는 어느 하나인 것이다. 물론, 이에 국한되거나 한정되지는 않는다.

이때, 상기 관제센터 서버(150)는 영상처리부(130)로부터 영상 데이터를 보관, 저장하는 저장부(155)와 상기 영상 데이터를 실시간으로 모니터링하는 프로그램에 의해 관리하는 제2제어부(미도시)를 포함할 수 있으며, 그밖에도 무선통신이 가능하도록 구성된다. 다시 말해서, 영상 데이터들을 전송받아 해당 모니터링 프로그램으로 실시간 관제하거나, 별도 모니터(미도시)를 통하여 관리자가 직접 관찰하는 것도 가능하다.

따라서, 상기 관제서버(150)는 영상의 데이터를 저장할 수도 있으며, 원격지에서 실시간으로 영상을 관제하고 이상신호가 발생시에 통보하여 주는 보안서비스 등이 구비될 수도 있으며, 전송된 영상을 디스플레이하여 확인할 수도 있다.

이하에서는 도 4를 참조하여, 영상분석시스템(200)의 수중의 영상분석 방법에 대하여 설명하기로 한다.

먼저, 촬영장치(30)를 통하여 촬영된 영상을 송신모듈(20)을 통해 영상처리장치(110)가 촬영영상을 획득한다(제1단계).

즉, 상기 촬영장치(30)의 렌즈(미도시)를 통하여 들어오는 빛을 감지해서 그 세기의 정도를 전기신호로 변환하고, 변환된 전기신호를 입력받아 영상신호로 변환하는 방법으로 디지털 영상데이터를 취득한다.

상기 제1단계에서 획득된 영상데이터를 처리하기 위해 상기 영상처리장치(110)가 출력영상으로 변환시키기 위하여 영상처리 프로그램을 구동시킨다(제2단계).

즉, 상기 영상처리장치(110)에서 사용되는 영상처리 프로그램의 구동 시간과 촬영장치(30)의 시간을 동기화시켜서 촬영된 해저 영상을 확인하여 제어부(120)로 전송할 준비를 하는 것이다.

다음 단계로, 상기 영상처리장치(110)에서 변환된 출력영상을 제어부(120)로 전송하여 상기 제어부(120)가 이를 수신하는 것이다(제3단계).

즉, 상기 제어부(120)에는 상기 변환된 출력영상을 수신하는 입출력단(미도시)이 형성되어 이를 전송받을 수 있는 것이다.

상기 제3단계에서 상기 제어부(120)는 수신된 영상을 정확한 영상이 되도록 영상의 객체분석 및 필터링을 제어하는 것이다(제4단계).

즉, 상기 영상의 데이터에서 광원을 갖는 물체 또는 지역 부분을 추출할 수 있도록 메모리(미도시)에 미리 저장되어 있는 특징검출 알고리즘을 이용하여 영상데이터를 분석하여 필터링하는 것이다. 따라서, 상기 단계에서는 거의 특징성이 없는 영상의 부분을 삭제하는 역할도 하는 것이다.

상기 제4단계에서는 추출된 부분의 밝기를 분석하여 미리 설정된 밝기보다 밝은 밝기를 가지는 부분이면 객체라고 판단하여 영상의 객체를 검출하는 단계인 것이다.

즉, 촬영장치(30)가 촬영해 온 영상에서 비교적 균일한 밝기를 갖는 영상데이터를 취득하도록 필터 영상을 표시하여 시인성(視認性)이 확보된 영상데이터를 제공할 수 있는 것이다.

제어부(120)는 수신된 영상이 난반사 등이 발생하지 않았다면 영상의 객체를 분석하도록 하기 위하여 영상처리부(130)로 전송하고, 만일, 난반사 등이 발생하여 영상을 제대로 분석하기가 어렵게 되었으면, 촬영장치(30)에 형성된 크기 조절부(미도시)를 조절하여 확대시키고, 상기 제1단계를 다시 진행한다(제5단계).

따라서, 난반사 등과 같은 현상이 일어나서 영상을 확인 불가능한 경우라면 이를 사전에 걸러내는 역활도 하는 것이다.

상기 제4단계에서 분석된 영상을 상기 영상처리부(130)가 영상객체의 분석 결과를 도출하고 필터링을 수행한다(제6단계).

상기 영상처리부(130)는 비교적 균일한 밝기를 갖는 영상데이터를 취득하도록 필터 영상을 표시하여 시인성이 확보된 영상데이터를 제공할 수 있는 것이다.

상기 제6단계에서 필터링된 영상을 관리자가 확인하거나 관심있는 영역을 캡쳐하여 출력하거나 관련 데이터베이스(미도시)에 저장하는 것이다(제7단계).

따라서, 수중촬영 시에 발생하는 물의 혼탁도와 색조의 상실로 인한 영상의 분석이 어렵다는 점을 해소하여 수중환경에서 촬영된 영상의 데이터를 필터링처리를 하여 비교적 균일한 밝기와 시인성을 가진 해저의 영상데이터의 제공이 가능한 것이다.

이하에서는, 도 5를 참조하여 수중드론(100)을 이용한 수중의 영상데이터 전송방법에 대하여 설명하기로 한다.

본 전송방법의 실시예는 수중(해저)을 깊이에 따라, A, B, C의 구간으로 삼등분(三等分)하여 A는 얕은곳, B는 조금 깊은 곳, C는 깊은 곳으로 나누게 된다. 그 구체적인 깊이는 대략 A는 50~ 100m, B는 100 ~300m, C는 300m 이상인 것이다. 그러므로, 얕은 곳인 A는 해상도를 낮게 하고 B, C 지역으로 갈수록 해상도를 높게 하여 수중영상의 해상도를 높혀주어 해저 영상의 판독과 분석을 용이하게 할수 있도록 하는 것이다.

상기 A, B, C 지역에 대한 위치 정보, 및 각 지역에 대한 위치 정보에 대응되도록 해당 지역에 서의 영상 획득을 위한 영상 획득 상세 정보를 수중드론(100)의 메모리에 미리 설정한다(S 1).

여기서, 상기 이동경로 상의 서로 다른 지역 A, B, C 지역은 상기 각 지역에 대응하는 영상획득의 상세한 정보는 해상도 정보, 프레임수 정보, 전송 속도 정보를 포함하는 것으로 각 지역에 따라 다르게 설정될 수 있다. 그리고, 각 지역 구분 역시 다양하게 세분화하여 설정될 수 있다는 사실을 이해하여야 할 것이다.

상기 설정된 각 지역(A, B, C 지역)에 대응되도록 설정된 영상획득의 상세 정보는 도 6과 같다. 상기 도 6에 도시된 대로, A 지역인 얕은 지역에서는 영상의 해상도가 크게 중요하지 않기 때문에 아주 선명한 해상도를 가질 필요가 없으므로 해상도를 가장 낮게 한 것으로 예를 들면, 320 * 240으로, 프레임 수는 8로 전송 속도는 최저로 설정할 수 있다.

그리고, B 지역 즉, 깊은 수중 지역에서의 영상 획득은 해상도를 중간으로 하도록 하여 예를 들면, 640 *480으로, 프레임 수는 15로, 전송 속도는 중간으로 설정할 수 있다.

즉, 깊은 수중지역으로의 이동 경로 지역에서의 영상의 해상도는 얕은 지역 보다는 선명하고, 더욱 깊은 C지역보다는 선명하지 않아도 되기 때문이다.

한편, C 지역 즉, 더욱 깊은 수중 지역에서의 영상 획득은 해상도를 최상 예를 들면, 1024 * 768로, 프레임 수는 30으로, 전송 속도는 최상으로 설정할 수 있다. 즉, 깊은 수중 지역에서의 영상의 해상도는 식별하기 어렵고 탁한 수질의 물이므로, 명확한 식별을 위해 영상의 해상도 및 영상을 빠른 시간 내에 획득하여야 하기 때문에 이와 같이 설정될 수 있다.

그러나, 지역에 따라 그 해상도, 프레임 수 및 전송 속도는 운용자가 필요에 따라 다르게 설정할 수도 있음을 이해해야 할 것이다.

다시 도 5를 보면, 제어수단(50)의 제어에 따라 수중드론(100)은 설정된 이동 경로에 따라 운행을 수행한다(S 2).

이어, 수중드론(100)은 제어수단(50)의 위치검출 모듈(52)에 의해 자신의 현재 위치 정보를 획득하고, 획득한 현재 위치 정보와 영상처리장치(110)의 메모리(미도시)에 미리 설정된 각 지역에 대한 위치 정보를 비교하게 된다(S 3).

비교 결과, 획득한 수중드론(100)의 현재 위치가 A 지역 즉, 얕은 지역의 위치 정보의 범위내에 포함되는 경우, 메모리에 설정된 얕은 지역인 A 지역에 대한 영상 획득 상세 정보 즉, 해상도(320*240), 프레임수(8개) 및 전송 속도(최저)에 따라 영상을 획득하고, 획득한 해당 A지역에서의 영상 데이터를 수중드론(100)의 송신모듈(35)이 제어부(120)를 통해 관제센터 서버(150)로 전송한다(S 4).

따라서, 관제센터 서버(150)는 제어부(120)를 통해 수중드론(100)으로부터 전송된 A지역에서의 영상 데이터를 처리하여 디스플레이 장치(미도시)에 표시한다.

이어, 수중드론(100)의 위치검출 모듈(52)을 통해 획득한 현재 위치 정보가 영상처리장치(110)의 메모리에 미리 설정된 B지역에 대한 위치 정보의 범위에 포함되는지 판단한다(S 5).

판단 결과, 획득된 현재 위치가 미리 설정된 B 지역(깊은 지역)에 대한 위치 정보에 포함되는 경우, 메모리에 설정된 B 지역에 대한 영상 획득 상세 정보 즉, 해상도(640*480), 프레임수(15개) 및 전송 속도(중간)에 따라 영상 센서를 통해 영상을 획득하고, 획득한 해당 상기 B 지역에서의 영상 데이터를 송신모듈(35)이 제어부(120)를 통해 관제센터 서버(150)로 전송한다(S 6).

따라서, 수중드론(100)으로부터 전송된 B 지역에서의 영상 데이터를 처리하여 관제센터 서버(150)는 디스플레이 장치(미도시)에 표시한다.

이어, 수중드론(100)의 수중운행을 통하여 획득된 현재 위치 정보가 영상처리장치(110)의 메모리에 미리 설정된 C 지역에 대한 위치 정보의 범위에 포함되는지 판단한다(S 7).

판단 결과, 획득된 현재 위치가 미리 설정된 C지역(아주 깊은 지역)에 대한 위치 정보에 포함되는 경우, 상기 메모리에 설정된 C지역에 대한 영상 획득 상세 정보 즉, 해상도(1024*768), 프레임수(30개) 및 전송 속도(최상)에 따라 영상처리장치(110)를 통해 영상을 획득하고, 획득한 해당 C지역에서의 영상 데이터를 송신모듈(35)이 제어부(120)를 통해 관제센터 서버(150)로 전송한다(S 8).

따라서, 상기 관제센터 서버(150)는 제어부(120)를 통해 수중드론(100)의 송신모듈(35)로부터 전송된 C 지역에서의 영상 데이터를 처리하여 디스플레이 장치에 표시하는 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이, 상기와 같은 영상데이터를 얻게 하는 수중영상 분석시스템(200)을 이용한 그 분석방법으로 명확한 해저영상의 탐사를 통하여 어장개발, 자원개발, 해저 통신선 부설, 침몰선 인양, 해양오염의 방제, 해군 작전 및 해양의 과학적 이용과 환경 보존 따위에 중요한 자료로 활용된다.

이하에서는 수중 영상분석시스템(200)을 모니터링하는 모니터링 장치(300)에 대하여 설명하기로 한다.

도 7을 보면, 상기 영상분석시스템(200)을 모니터링하는 모니터링 장치(300)의 구성도이다. 이하에서는 상기 모니터링 장치(300)의 구성과 작동에 관하여 설명하기로 한다.

도시된 바와 같이, 상기 모니터링 장치(300)는 센싱부(210), 데이터베이스부(220), 이상유무 판단부(230), 알람부(240) 및 모니터링 제어부(290)를 포함한다.

상기 구성요소(도면부호 210, 220, 230, 240, 290)들 중에서, 상기 센싱부(210)는 도 8에 도시된 대로, 제1센서(211), 제2센서(212), 제3센서(213) 및 제4 센서(214)를 포함한다.

상기 센싱부(210)는 모니터링 제어부(290)의 제어신호에 따라 영상분석 시스템(200)의 주요 구성요소들의 입, 출력전류, 전압 및 전력값을 측정하는 역할을 한다.

또한, 상기 센싱부(210)는 제1센서 내지 제5센서(211 ~ 215)로 구성되며, 제1센서(211)는 영상처리장치(110)의 입출력단(미도시) 및 전원공급부(미도시), 제2센서(212)는 제어부(120)의 출력단(미도시)에서 출력되는 직류 전원의 전압, 전류 및 전력을 측정한다. 제3센서(213)는 영상처리부(130)의 입, 출력단(미도시)의 전압, 전류 및 전력을 측정하며, 제4센서(214)는 통신모듈(140)의 입, 출력단(미도시)의 전압, 전류 및 전력을 측정하고, 제5센서(215)는 관제센터 서버(150)의 입, 출력단(미도시)의 전압, 전류 및 전력을 측정한다.

그러므로, 도 9에 도시된 바와 같이 모니터링 장치(300)는 센싱부(210)를 이용하여 영상분석시스템(200)의 주요 구성요소들인 영상처리장치(110), 제어부(120), 영상처리부(130), 통신모듈(140) 및 관제센터 서버(150)를 모니터링하는 구조인 것이다.

상기 데이터베이스부(220)는 상기 센싱부(210)에서 측정된 측정결과를 저장하며, 각 구성요소의 입, 출력 기준값을 저장한다.

상기 이상유무 판단부(230)는 상기 데이터베이스부(220)에 저장된 데이터에 근거하여 영상분석시스템(200)의 상기 구성요소들의 이상유무를 판단한다.

즉, 데이터베이스부(220)에 저장된 영상분석시스템(200)의 각 구성요소의 입, 출력 기준값과 센싱부(210)에서 측정된 측정결과를 비교하여 각 구성요소의 이상 유무를 판단한다. 그리고, 판단 결과를 모니터링 제어부(290)로 전송한다.

알람부(240)는 모니터링 제어부(290)의 제어 신호에 따라 영상분석시스템(200)의 구성요소에 이상이 발생한 경우에, 모니터링 결과를 통신망을 통하여 관리자 단말기(미도시)로 전송한다.

모니터링 제어부(290)는 센싱부(210), 데이터베이스부(220), 이상유무 판단부(230) 및 알람부(240)의 동작을 제어한다. 그리고, 모니터링 제어부(290)는 센싱부(210)의 제1 센서(211) 내지 제5 센서(215)의 작동순서를 제어하는데, 이것은 예를 들어 제1센서(211), 제2센서(212), 제3센서(213)... 의 순서로 작동할 때, 이상유무 확인이 빠른 것인지, 또는 역으로 제5센서(215), 제4센서(214), 제3센서(213)의 순서대로 작동할 때 이상유무 확인이 더 빠른 것인지 판단하는 것이다. 그 이유는 모니터링을 수행할 때, 이상유무를 확인하는데 소비하는 시간을 단축시키도록 하기 위한 것이다.

따라서, 상기 모니터링 제어부(290)는 가장 빠른 순서를 판단해서 선택하여 제어신호를 전송하는 것이다.

도 10은 영상분석시스템(200)의 모니터링 장치(300)의 제어방법을 나타낸 흐름도이다.

도시된 대로, 모니터링 장치(300)의 센싱부(210)를 이용하여 영상분석시스템(200)의 각 구성요소들인 영상처리장치(110), 제어부(120), 영상처리부(130), 통신모듈(140) 및 관제센터 서버(150) 각각의 입, 출력단 전압, 전류 및 전력을 측정하는 과정을 수행한다(S110).

상기 (S110)에서 측정된 결과를 데이터베이스부(220)에 저장하는 과정을 수행한다(S120).

상기 데이터베이스부(220)에 저장된 기준값과 상기 센싱부(210)를 통하여 측정된 결과를 비교하여, 상기 영상분석시스템(200)의 각 구성요소의 이상유무를 판단하는 과정을 수행한다(S130).

판단 결과, 영상분석시스템(200)의 구성요소에 이상이 발생하지 않은 경우에는 위 과정을 반복하여 수행하고(S140), 영상분석시스템(200)의 구성요소에 이상이 발생한 경우, 모니터링 결과를 통신망을 통해 관리자의 단말기(미도시)나 모니터 (미도시) 등과 같은 표시부가 형성된 수단에 전송한다(S150).

따라서, 이상이 발생하면 담당자가 이에 적절한 조치를 취하여 영상분석시스템(200)의 이상이 없도록 모니터링할 수 있는 것이다.

이상에서와 같은 내용의 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 상기 기술한 실시 예는 예시된 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다.

본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 첨부된 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구 범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

10 : 본체 20 : 발열체
30 : 촬영장치 35 : 송신모듈
40 : 동력수단 50 : 제어수단
51 : 제어모듈 52 : 위치검출모듈
60 : 통신장치 70 : 케이블
100 : 수중드론 110 : 영상처리장치
120 : 제어부 130 : 영상처리부
131 : 소스 필터 132 : 그래픽 오버레이부
133 : 제2저장부 134 : 영상압축부
135 : 세이버 136 : 랜더럴
140 : 통신모듈 150 : 관제센터 서버
155 : 저장부 200 : 해저 영상시스템
210 : 센싱부 211 : 제1센서
212 : 제2센서 213 : 제3센서
214 : 제4센서 215 : 제5센서
220 : 데이터베이스부 230 : 이상유무 판단부
240 : 알람부 290 : 모니터링 제어부
300 : 모니터링 장치

Claims (2)

1. 수중드론을 이용한 해저 영상분석시스템에 있어서,
   가볍고 내식성을 갖는 소재로 형성된 본체와, 상기 본체에 형성되어 본체에 인접한 주변환경을 촬영하고, 촬영된 영상정보를 데이터화하하며, 수집되는 데이터들을 외부로 송신하는 송신모듈이 형성된 촬영장치와, 상기 본체에 형성되어 상기 본체를 수중 내 상하좌우 방향으로 이동이 가능한 동력수단과, 상기 본체에 형성되어 상기 동력수단의 동작을 제어하는 제어 모듈과 상기 본체의 방향 위치를 검출하는 위치검출 모듈을 포함하는 제어수단으로 이루어지는 수중드론;
   상기 수중드론의 위치를 식별하기 위해 표면에 LED가 형성된 발열체;
   상기 송신모듈로부터 상기 데이터를 수신하여 디스플레이하기 적합한 출력영상으로 변환시키는 영상처리장치;
   상기 영상처리장치로부터 영상의 획득을 제어하고 정확한 영상을 획득하도록 영상의 객체분석 및 필터링을 제어하는 제어부;
   상기 제어부에 의한 제어를 통해 획득한 영상을 분석하여, 영상 객체분석 및 필터링을 수행하는 영상처리부;
   상기 영상처리부에서 촬영된 영상을 입력받아 3G 모듈, 블루투스 모듈, 와이파이 모듈 및 GPS위성을 사용하는 GPS모듈 중에서 선택되는 통신모듈을 통하여 실시간 전송하고,
   상기 영상처리부에서 촬영된 수중의 영상데이터 전송방법은 해저 깊이에 따라, A, B, C의 구간으로 삼등분하여 A는 얕은곳, B는 조금 깊은 곳, C는 깊은 곳으로 나누고, 얕은 곳인 A는 해상도를 낮게 하고 B, C 지역으로 갈수록 해상도를 높게 하여 수중영상의 해상도를 높게하여 관제센터 서버로 전송하고, 상기 관제센터 서버는 상기 영상을 관리하고,
   상기 영상처리부는 영상 신호를 입력받아 노이즈를 제거하거나 원하는 정보만을 뽑아내는 소스필터(131)와 상기 소스필터(131)로부터 영상 신호를 입력받아 내용을 표시하는 제목과 시간 정보를 삽입하는 그래픽 오버레이부(132)와, 상기 그래픽 오버레이부(132)로부터 제목 및 시간 정보가 삽입된 영상 신호를 압축시켜 제2 저장부(133)에 효율적인 저장을 할 수 있도록 하는 영상 압축부(134)와 상기 영상 압축부(134)로부터 압축된 영상 신호를 입력받아 동영상 형식으로 변환하는 세이버(saver)(135)와, 상기 그래픽 오버레이부(132)로부터 제목 및 시간정보가 삽입된 영상 신호를 통신모듈(140)에 디스플레이 형식으로 변환하는 렌더럴(136)을 포함하는 것을 특징으로 하는 수중드론을 이용한 해저 영상분석시스템.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 관제센터 서버는 상기 영상의 데이터를 저장하는 저장부와 상기 영상 데이터를 실시간 모니터링 프로그램에 의하여 관리하는 제2제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 수중드론을 이용한 해저 영상분석시스템.
   

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