KR102638967B1 - 전력 데이터의 이미지화 장치 및 그 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전력 데이터의 이미지화 장치 및 그 방법이 개시된다. 본 발명의 전력 데이터의 이미지화 장치는, 시계열의 3상 전력 데이터를 입력받는 데이터 입력부; 데이터 입력부로부터 입력된 3상 전력 데이터의 도메인을 변환하여 회색조 이미지로 표현하고, 회색조 이미지에 RGB 채널을 할당하여 컬러 이미지를 생성하는 이미지 변환부; 및 이미지 변환부에서 생성된 이미지를 출력하는 출력부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

전력 데이터의 이미지화 장치 및 그 방법{APPARATUS FOR IMAGING POWER DATA AND METHOD THEREOF}
본 발명은 전력 데이터의 이미지화 장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 3상 전력 데이터의 각 상 정보에 대해 2차원 도메인으로 변환하여 하나의 단일 이미지로 표현함으로써, 각 상 정보를 비교하기 위해 하나하나 비교하는 불편함을 줄일 수 있도록 하기 위한 전력 데이터의 이미지화 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 경제적인 송배전 및 일정한 전력 공급 또는 동력 기계의 운용과 같은 이유로 다양한 산업군에서 단상보다 3상의 교류를 널리 사용하고 있다. 3상 교류를 통한 전력 운용은 효율적인 전력 배분과 전력 계통(Power System)에서의 중요한 요소이다.
정상의 3상 교류는 상간의 최대 전류 크기가 같고 각 위상이 서로 120도의 위상차를 가지는 정현파(Sinusoidal wave)로 구성된다. 반대로 비정상적인 3상 교류는 각 상간에 최대 전류가 서로 다르거나 특정 위상에서의 위상 지연 혹은 왜곡이 발생하게 된다. 이러한 상의 고유 특성과 변화는 전력 분석과 운용에 있어 중요한 정보가 된다.
전류, 전압과 같은 시계열 데이터를 분석할 때, 시계열 데이터를 직접 분석할 수도 있으나 각 상의 주파수 특성을 함께 고려함으로써, 보다 효과적인 분석이 가능하다.
여기서, 널리 사용되는 주파수 특성 분석 방법으로는 데이터의 도메인 변환을 통한 시간-주파수 특성 분석 방법인 스펙트로그램(Spectrogram)이 있다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 등록특허공보 제10-1875704호(2018.07.06. 공고, 데이터 처리장치, 의료영상시스템 및 진단영상을 생성하는 방법)에 개시되어 있다.
그러나 3상 전력 데이터의 각 상 정보는 독립적으로 분리되어 표현되고 다른 상 정보와 서로 비교함으로써 효과적으로 분석될 수 있지만, 비교 분석을 위해 상들의 정보를 하나하나 서로 비교를 해야 하는 불편함이 있다.
또한 각 상 정보를 서로 비교할 때, 각 상 정보의 차이를 한눈에 알아보기 어렵다는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점들을 개선하기 위하여 안출된 것으로, 일 측면에 따른 본 발명의 목적은 3상 전력 데이터의 각 상 정보에 대해 2차원 도메인으로 변환하여 하나의 단일 이미지로 표현함으로써, 각 상 정보를 비교하기 위해 하나하나 비교하는 불편함을 줄일 수 있도록 하기 위한 전력 데이터의 이미지화 장치 및 그 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따른 전력 데이터의 이미지화 장치는, 시계열의 3상 전력 데이터를 입력받는 데이터 입력부; 데이터 입력부로부터 입력된 3상 전력 데이터의 도메인을 변환하여 회색조 이미지로 표현하고, 회색조 이미지에 RGB 채널을 할당하여 컬러 이미지를 생성하는 이미지 변환부; 및 이미지 변환부에서 생성된 이미지를 출력하는 출력부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 이미지 변환부는, 입력된 3상 전력 데이터를 2차원 도메인으로 변환하는 도메인 변환부; 도메인 변환부에서 변환된 전력 데이터의 각 상 정보를 정규화 과정과 양자화과정을 적용하고 보정하여 각 상의 회색조 이미지를 생성하는 회색조 이미지화부; 및 회색조 이미지화부에서 생성된 각 상의 회색조 이미지에 RGB 채널로 할당하여 컬러 이미지를 생성하는 RGB 채널 할당부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 도메인 변환부는, 3상 전력 데이터의 각 상별로 시간-주파수 도메인으로 변환하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 회색조 이미지화부는, 도메인 변환부에서 변환된 각 상 정보들 간 상대적 크기 차이를 적용하여 정규화하는 정규화부; 정규화부에서 정규화된 각 상 정보를 양자화 레벨 사이의 값으로 할당하여 회색조 이미지로 변환하는 양자화부; 및 정규화부에서 정규화된 각 상 정보나 양자화부에서 변환된 회색조 이미지에 대해 감마 보정하는 보정부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 양자화부는, 이미지를 구성하는 색 정보의 수에 따라 설정된 양자화 레벨을 기반으로 해상도를 조절하여 양자화하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 RGB 채널 할당부는, 각 상의 회색조 이미지를 각 상 순서에 따라 RGB 채널로 각각 할당하여 하나의 컬러 이미지를 생성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 측면에 따른 전력 데이터의 이미지화 방법은, 이미지 변환부가 데이터 입력부를 통해 시계열의 3상 전력 데이터를 입력받는 단계; 이미지 변환부가 입력된 3상 전력 데이터의 도메인을 변환하는 단계; 이미지 변환부가 도메인 변환된 3상 전력 데이터의 각 상 정보를 기반으로 회색조 이미지를 생성하는 단계; 이미지 변환부가 각 상의 회색조 이미지에 각각 RGB 채널을 할당하여 컬러 이미지를 생성하는 단계; 및 이미지 변환부가 생성된 컬러 이미지를 출력하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 도메인을 변환하는 단계는, 이미지 변환부가 입력된 3상 전력 데이터를 2차원 도메인으로 변환하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 2차원 도메인은, 시간-주파수 도메인을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 회색조 이미지를 생성하는 단계는, 이미지 변환부가 도메인 변환된 전력 데이터의 각 상 정보들 간 상대적 크기 차이를 적용하여 정규화 처리하는 단계; 이미지 변환부가 정규화된 각 상 정보를 양자화 레벨 사이의 값으로 할당하여 양자화 처리하여 각 상의 회색조 이미지를 생성하는 단계; 및 이미지 변환부가 정규화된 각 상 정보나 생성된 각 상의 회색조 이미지에 대해 감마 보정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 양자화 처리할 때, 이미지 변환부가 이미지를 구성하는 색 정보의 수에 따라 설정된 양자화 레벨을 기반으로 해상도를 조절하여 양자화하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 컬러 이미지를 생성하는 단계는, 이미지 변환부가 각 상의 회색조 이미지를 각 상 순서에 따라 RGB 채널로 각각 할당하여 하나의 컬러 이미지를 생성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 따른 전력 데이터의 이미지화 장치 및 그 방법은 3상 전력 데이터의 각 상 정보에 대해 2차원 도메인으로 변환하여 하나의 단일 이미지로 표현하여 각 상 정보를 비교하기 위해 하나하나 비교하는 불편함을 줄일 수 있을 뿐만 아니라 하나의 이미지로 표현함으로써, 이미지 기반의 기계학습 모델에 네트워크 수정 없이 적용 가능하여 전력 데이터 분석에 이미지 기반의 분석 방법을 적용할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 데이터의 이미지화 장치를 나타낸 블록 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 데이터 이미지화 장치에서 회색조 이미지화부를 구체적으로 나타낸 블록 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 데이터 이미지화 장치에서 입력되는 3상 전력 데이터를 나타낸 예시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 데이터 이미지화 장치에서 2차원 도메인으로 변환된 데이터를 나타낸 예시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 데이터 이미지화 장치에서 회색조 이미지를 나타낸 예시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 데이터 이미지화 장치에서 RGB 채널을 할당한 컬러 이미지를 나타낸 예시도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 데이터 이미지화 장치에서 생성한 단일 이미지를 나타낸 예시도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 데이터 이미지화 장치에서 감마 보정된 이미지를 나타낸 예시도이다.
도 9는 본 발명의 일 시예에 따른 전력 데이터 이미지화 방법을 설명하기 위한 흐름도이다
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 전력 데이터의 이미지화 장치 및 그 방법을 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 데이터의 이미지화 장치를 나타낸 블록 구성도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 데이터 이미지화 장치에서 회색조 이미지화부를 구체적으로 나타낸 블록 구성도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 데이터 이미지화 장치에서 입력되는 3상 전력 데이터를 나타낸 예시도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 데이터 이미지화 장치에서 2차원 도메인으로 변환된 데이터를 나타낸 예시도이며, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 데이터 이미지화 장치에서 회색조 이미지를 나타낸 예시도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 데이터 이미지화 장치에서 RGB 채널을 할당한 컬러 이미지를 나타낸 예시도이며, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 데이터 이미지화 장치에서 생성한 단일 이미지를 나타낸 예시도이고, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 데이터 이미지화 장치에서 감마 보정된 이미지를 나타낸 예시도이다.
도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 데이터의 이미지화 장치는 데이터 입력부(10), 이미지 변환부(20) 및 출력부(30)를 포함할 수 있다.
데이터 입력부(10)는 도 3에 도시된 바와 같이 이미지화하기 위한 시계열의 3상 전력 데이터를 입력받는다.
여기서, 3상 전력 데이터의 각 상 정보들을 1차원 형태의 시계열 데이터로 각각 분리하여 취득할 수 있다.
이미지 변환부(20)는 데이터 입력부(10)로부터 입력된 전력 데이터의 도메인을 변환하여 회색조 단일 이미지로 표현하고, RGB 채널을 할당하여 이미지를 생성할 수 있다.
여기서, 이미지 변환부(20)는 도메인 변환부(210), 회색조 이미지화부(220) 및 RGB 채널 할당부(230)를 포함할 수 있다.
도메인 변환부(210)는 입력된 3상 전력 데이터를 도 4에 도시된 바와 같이 2차원 도메인으로 변환할 수 있다. 이때 다양한 도메인 변환 기법 중 선택적으로 적용하여 1차원 형태의 단상 정보를 2차원 형태를 변환할 수 있다.
여기서, 1차원 형태는 순시 값이 하나인 형태를 말하며, 값들은 시간 도메인의 주 축인 시간에 의존적이고, 2차원 형태는 1차원 형태와 달리 값들은 도메인의 두개의 주 축(예: 시간, 주파수)에 의존적이다.
도메인 변환부(210)는 2차원 도메인 변환 중, 스펙트로그램과 같은 시간-주파수 도메인 변환을 통하여 3상 시계열 전력 데이터의 각 상별로 시간-주파수 도메인으로 변환하여 재 표현함으로써, 각 상 정보들을 효과적으로 나타낼 수 있다.
여기서, 스펙트로그램은 푸리에 변환(Fourier Transform) 기반의 시간-주파수 도메인 변환을 통해 얻을 수 있는 대표적인 2차원 형태의 정보로써, 스펙트로그램은 소리나 파동을 시각화하는 기법으로 시간과 주파수 변화에 따른 진폭의 변화를 표시 색상의 변화와 색의 농도 변화로 표현하여 시각화할 수 있다.
스펙트로그램은 수학식 1에서 보는 바와 같이 입력 x[n]에 단시간 푸리에 변환(STFT, Short-Time Fourier Transform)을 취하여 얻어 질 수 있으며, 단시간 푸리에 변환은 윈도우(window)를 통해 고속 푸리에 변환(FFT; Fast Fourier Transform)이 입력에 슬라이딩(Sliding)하며 적용됨으로써 구현될 수 있다. 수학식 1에서는 단시간 푸리에 변환에서의 윈도우 함수 k[n]로 해밍 윈도우(Hamming Window)를 사용하였다.
한편, 이미지 변환부(20)는 이미지 변환을 위해 2차원 도메인 변환에 다양한 변환기법을 적용할 수 있기 때문에 필요에 따라 정보를 다양한 단일 이미지로 제공할 수 있다.
따라서 스펙트로그램 외에도 2차원 도메인 변환을 통해 얻을 수 있는 MFCC(Mel Frequency Cepstral Coefficient)나 Mel-Spectrogram과 같은 정보들을 적용할 수 있으며, 다양한 변환 기법들을 통해 얻은 정보들을 시간 축을 맞추어 위로 쌓는 형태로 나타내어 동시에 복수 정보를 적용할 수도 있다.
회색조 이미지화부(220)는 도메인 변환부(210)에서 2차원으로 변환된 전력 데이터의 각 상 정보들을 도 5에 도시된 바와 같이 회색조(Gray Scale) 이미지로 변환할 수 있다.
여기서, 회색조 이미지화부(220)는 각 상 정보를 정규화하고 양자화하는 과정을 적용하고, 감마 보정을 적용하여 밝기가 보정된 회색조 이미지를 생성할 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이 회색조 이미지화부(220)는 정규화부(222), 양자화부(224) 및 보정부(226)를 포함할 수 있다.
여기서 정규화부(222)는 도메인 변환부(210)에서 변환된 각 상 정보 내에서 독립적으로 이루어지지 않고 각 상 정보들 간 상대적 크기 차이를 적용하여 정규화 할 수 있다.
이때 정규화부(222)는 수학식 2와 같이 정규화를 수행할 수 있다.
여기서, N은 각 상의 번호로써 3상 전력 데이터의 R상, S상, T상을 의미하고, DATA_2DN는 도메인 변환부에서 2차원 형태로 변환된 상 정보, DATA_PosN는 변환된 상 정보를 양수화한 정보, MAX_IntraN는 DATA_PosN에서 가장 큰 값, MAX_Inter는 MAX_IntraN 중 가장 큰 값, DATA_NN은 정규화된 정보를 나타낸다.
이때, 각 상 정보 내에서 가장 큰 값을 기준으로 각각 상들을 독립적으로 정규화하지 않고 상들 정보 전체에서 가장 큰 값을 기준으로 각 상들을 정규화 함으로써, 각 상들의 상대적 값의 크기 차이를 고려할 수 있다.
양자화부(224)는 정규화부(222)에서 정규화된 각 상 정보를 양자화 레벨 사이의 값으로 할당하여 회색조 이미지로 변환한다.
여기서, 양자화부(224)는 이미지를 구성하는 색 정보의 수로 설정되며 RGB 이미지를 구성하는 8bit, 16bit 및 32bit 중 어느 하나의 양자화 레벨을 사용하여 회색조 이미지의 해상도를 조절할 수 있다.
이때, 양자화부(224)는 수학식 3으로 수행할 수 있다.
이 때, QLevel _max 은 설정한 양자화 레벨 q(bit/channel)에서의 가장 큰 값이고, 양자화 레벨을 선택적으로 설정할 수 있어 필요에 따라 생성되는 이미지의 명료도를 조정할 수 있다.
DATA_QN은 정규화 과정과 보정 과정을 거친 후 최종적으로 생성된 회색조 이미지를 나타낸다.
보정부(226)는 정규화부(222)에서 정규화된 각 상 정보나 양자화부(224)에서 변환된 회색조 이미지에 대해 감마 보정하여 추후 생성될 컬러 이미지의 밝기를 보정할 수 있다.
여기서, 감마 보정을 적용함으로써, 도 8에 도시된 바와 같이 생성되는 컬러 이미지의 어두운 부분에서의 정보를 보상하고 이미지의 화질을 개선할 수 있다.
양자화 과정에서 정보 표현의 한계로 인해 데이터의 손실이 발생할 수 있기 때문에 이미지의 밝기를 완전히 선형적으로 보지 못하는 사람의 눈에는 어두운 부분에서 밝기가 변할 경우, 매끄럽지 않고 단절되어 보이고 밝은 부분에서의 밝기 변화는 실제 변화보다 적게 변화되어 보일 수 있다.
따라서 이를 보상하기 위해 비선형성을 추가하여 정보를 보상하는 기법인 감마 보정을 적용할 수 있다.
여기서, 보정부(226)에서 감마 보정은 수학식 4로 수행할 수 있다.
이때, Ii는 입력 이미지이며 γ는 이미지의 보정 정도를 결정하는 상수이고, Io는 출력 이미지로 입력 이미지에 비선형성이 보정된 이미지이다.
RGB 채널 할당부(230)는 회색조 이미지화부(220)에서 생성된 각 상의 회색조 이미지를 각 상의 R, S, T 순서에 따라 도 6에 도시된 바와 같이 R, G, B 채널로 각각 할당하고, 이를 도 7에 도시된 바와 같이 하나의 컬러 이미지를 생성할 수 있다.
출력부(30)는 이미지 변환부(20)에서 생성된 단일 이미지를 출력하여 기계학습 모델 등에서 이미지 기반으로 이미지에서 나타나는 색의 분포와 차이를 비교할 수 있도록 한다.
예를 들어, 스펙트로그램을 도메인 변환부(210)의 변환 기법으로 적용하여 생성된 단일 이미지에서 각 상의 정보들이 동일한 주파수 대역에서 패턴을 보인다면 각 R, G, B 색이 합성되어 하나의 색으로 나타나게 되며 각 상 정보의 크기 차이에 따라 강한 정보를 가지는 상 정보에 할당된 색이 강하게 나타나게 된다. 반대로 독립된 주파수 대역에서 패턴을 가지는 상 정보가 있다면 해당 상에 할당된 색 정보만을 나타낸다. 그 외 상 정보의 패턴 분석은 기존 스펙트로그램 분석 방법을 적용할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 의한 전력 데이터의 이미지화 장치에 따르면, 3상 전력 데이터의 각 상 정보에 대해 2차원 도메인으로 변환하여 하나의 단일 이미지로 표현하여 각 상 정보를 비교하기 위해 하나하나 비교하는 불편함을 줄일 수 있을 뿐만 아니라 하나의 이미지로 표현함으로써, 이미지 기반의 기계학습 모델에 네트워크 수정 없이 적용 가능하여 전력 데이터 분석에 이미지 기반의 분석 방법을 적용할 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 시예에 따른 전력 데이터 이미지화 방법을 설명하기 위한 흐름도이다
도 9에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 데이터의 이미지화 방법에서는, 먼저 이미지 변환부(20)가 데이터 입력부(10)를 통해 시계열의 3상 전력 데이터를 입력받는다(S10).
S10 단계에서 시계열의 3상 전력 데이터를 입력받은 후 이미지 변환부(20)는 입력된 3상 전력 데이터를 시간-주파수 도메인인 2차원 도메인으로 변환한다(S20).
이때, 이미지 변환부(20)는 2차원 도메인 변환 중, 스펙트로그램과 같은 시간-주파수 도메인 변환을 통하여 3상 시계열 전력 데이터의 각 상별로 시간-주파수 도메인으로 변환하여 재 표현함으로써, 각 상 정보들을 효과적으로 나타낼 수 있다.
여기서, 스펙트로그램은 푸리에 변환(Fourier Transform) 기반의 시간-주파수 도메인 변환을 통해 얻을 수 있는 대표적인 2차원 형태의 정보로써, 스펙트로그램은 소리나 파동을 시각화하는 기법으로 시간과 주파수 변화에 따른 진폭의 변화를 표시 색상의 변화와 색의 농도 변화로 표현하여 시각화할 수 있다.
한편, 이미지 변환부(20)는 이미지 변환을 위해 2차원 도메인 변환에 다양한 변환기법을 적용할 수 있기 때문에 필요에 따라 정보를 다양한 단일 이미지로 제공할 수 있다.
따라서 스펙트로그램 외에도 2차원 도메인 변환을 통해 얻을 수 있는 MFCC(Mel Frequency Cepstral Coefficient)나 Mel-Spectrogram과 같은 정보들을 적용할 수 있으며, 다양한 변환 기법들을 통해 얻은 정보들을 시간 축을 맞추어 위로 쌓는 형태로 나타내어 동시에 복수 정보를 적용할 수도 있다.
S20 단계에서 2차원 도메인으로 변환한 후 이미지 변환부(20)는 3상 전력 데이터의 각 상 정보들 간 상대적 크기 차이를 적용하여 정규화 처리한다(S30).
여기서, 이미지 변환부(20)는 각 상 정보 내에서 가장 큰 값을 기준으로 각각 상들을 독립적으로 정규화하지 않고 상들 정보 전체에서 가장 큰 값을 기준으로 각 상들을 정규화 함으로써, 각 상들의 상대적 값의 크기 차이를 고려할 수 있다.
S30 단계에서 정규화 처리한 후 이미지 변환부(20)는 정규화된 각 상 정보를 양자화 레벨 사이의 값으로 할당하여 양자화 처리하여 각 상의 회색조 이미지를 생성한다(S40).
여기서, 이미지 변환부(20)는 이미지를 구성하는 색 정보의 수로 설정되며 RGB 이미지를 구성하는 8bit, 16bit 및 32bit 중 어느 하나의 양자화 레벨을 사용하여 회색조 이미지의 해상도를 조절할 수 있다.
S40 단계에서 각 상의 회색조 이미지를 생성한 후 이미지 변환부(20)는 각 상의 회색조 이미지에 대해 감마 보정을 하여 추후 생성될 컬러 이미지 밝기의 명료도를 보상한다(S50).
즉, 감마 보정을 적용함으로써 컬러 이미지의 어두운 부분에서의 정보를 보상하고 이미지의 화질을 개선할 수 있다.
이미지 변환부(20)는 양자화 과정에서 정보 표현의 한계로 인해 데이터의 손실이 발생할 수 있기 때문에 이미지의 밝기를 완전히 선형적으로 보지 못하는 사람의 눈에는 어두운 부분에서 밝기가 변할 경우, 매끄럽지 않고 단절되어 보이고 밝은 부분에서의 밝기 변화는 실제 변화보다 적게 변화되어 보일 수 있어 이를 보상하기 위해 감마 보정을 통해 비선형성을 추가하여 정보를 보상한다.
본 실시예에서는 회색조 이미지를 생성한 후 보정하고 있으나, 3상 전력 데이터를 정규화한 후 각 상 정보에 대해 보정할 수도 있다.
S50 단계에서 이미지를 보정한 후 이미지 변환부(20)는 각 상의 회색조 이미지를 각 상의 R, S, T 순서에 따라 R, G, B 채널로 각각 할당한다(S60).
S60 단계에서 각 상의 회색조 이미지에 RGB 채널을 할당하여 칼라 이미지로 변환한 후 이미지 변환부(20)는 이를 단일의 컬러 이미지로 생성한다(S70).
S70 단계에서 단일의 컬러 이미지를 생성한 후 이미지 변환부(20)는 단일의 컬러 이미지를 출력하여 기계학습 모델 등에서 이미지 기반으로 이미지에서 나타나는 색의 분포와 차이를 비교할 수 있도록 한다(S80).
이와 같이 3상 전력 데이터를 단일 이미지로 표현함으로써, 전력 데이터의 고유 특성이나 패턴을 시각적으로 쉽게 비교할 수 있고, 전력을 소비하고 있는 장비에 대한 분석 혹은 기기 분류나 기기 이상 상태 판단과 같은 곳에 새로운 정보로 활용할 수 있다. 또한 시계열 데이터를 이미지화함으로써 전력 데이터 분석에 이미지 기반 분석 방법을 적용할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 의한 전력 데이터의 이미지화 방법에 따르면, 3상 전력 데이터의 각 상 정보에 대해 2차원 도메인으로 변환하여 하나의 단일 이미지로 표현하여 각 상 정보를 비교하기 위해 하나하나 비교하는 불편함을 줄일 수 있을 뿐만 아니라 하나의 이미지로 표현함으로써, 이미지 기반의 기계학습 모델에 네트워크 수정 없이 적용 가능하여 전력 데이터 분석에 이미지 기반의 분석 방법을 적용할 수 있다.
본 명세서에서 설명된 구현은, 예컨대, 방법 또는 프로세스, 장치, 소프트웨어 프로그램, 데이터 스트림 또는 신호로 구현될 수 있다. 단일 형태의 구현의 맥락에서만 논의(예컨대, 방법으로서만 논의)되었더라도, 논의된 특징의 구현은 또한 다른 형태(예컨대, 장치 또는 프로그램)로도 구현될 수 있다. 장치는 적절한 하드웨어, 소프트웨어 및 펌웨어 등으로 구현될 수 있다. 방법은, 예컨대, 컴퓨터, 마이크로프로세서, 집적 회로 또는 프로그래밍 가능한 로직 디바이스 등을 포함하는 프로세싱 디바이스를 일반적으로 지칭하는 프로세서 등과 같은 장치에서 구현될 수 있다. 프로세서는 또한 최종-사용자 사이에 정보의 통신을 용이하게 하는 컴퓨터, 셀 폰, 휴대용/개인용 정보 단말기(personal digital assistant: "PDA") 및 다른 디바이스 등과 같은 통신 디바이스를 포함한다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
10 : 데이터 입력부 20 : 이미지 변환부
30 : 출력부 210 : 도메인 변환부
220 : 회색조 이미지화부 222 : 정규화부
224 : 양자화부 226 : 보정부
230 : RGB 채널 할당부

Claims (12)

  1. 시계열의 3상 전력 데이터를 입력받는 데이터 입력부;
    상기 데이터 입력부로부터 입력된 상기 3상 전력 데이터의 도메인을 변환하여 회색조 이미지로 표현하고, 회색조 이미지에 RGB 채널을 할당하여 컬러 이미지를 생성하는 이미지 변환부; 및
    상기 이미지 변환부에서 생성된 이미지를 출력하는 출력부;를 포함하되,
    상기 이미지 변환부는,
    입력된 상기 3상 전력 데이터를 2차원 도메인으로 변환하는 도메인 변환부;
    상기 도메인 변환부에서 변환된 전력 데이터의 각 상 정보를 정규화 과정과 양자화과정을 적용하고 보정하여 각 상의 상기 회색조 이미지를 생성하는 회색조 이미지화부; 및
    상기 회색조 이미지화부에서 생성된 각 상의 상기 회색조 이미지에 RGB 채널로 할당하여 상기 컬러 이미지를 생성하는 RGB 채널 할당부;를 포함하고,
    상기 이미지 변환부는, 상기 3상 전력 데이터를 각 상별로 시간-주파수 도메인으로 변환하여 시간과 주파수 변화에 따른 진폭의 변화를 표시 색상의 변화와 색의 농도 변화로 시각화하는 것을 특징으로 하는 전력 데이터의 이미지화 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1항에 있어서, 상기 회색조 이미지화부는,
    상기 도메인 변환부에서 변환된 각 상 정보들 간 상대적 크기 차이를 적용하여 정규화하는 정규화부;
    상기 정규화부에서 정규화된 각 상 정보를 양자화 레벨 사이의 값으로 할당하여 상기 회색조 이미지로 변환하는 양자화부; 및
    상기 정규화부에서 정규화된 각 상 정보나 상기 양자화부에서 변환된 상기 회색조 이미지에 대해 감마 보정하는 보정부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 데이터의 이미지화 장치.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 양자화부는, 이미지를 구성하는 색 정보의 수에 따라 설정된 상기 양자화 레벨을 기반으로 해상도를 조절하여 양자화하는 것을 특징으로 하는 전력 데이터의 이미지화 장치.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 RGB 채널 할당부는, 각 상의 상기 회색조 이미지를 각 상 순서에 따라 RGB 채널로 각각 할당하여 하나의 상기 컬러 이미지를 생성하는 것을 특징으로 하는 전력 데이터의 이미지화 장치.
  7. 이미지 변환부가 데이터 입력부를 통해 시계열의 3상 전력 데이터를 입력받는 단계;
    상기 이미지 변환부가 입력된 상기 3상 전력 데이터의 도메인을 변환하는 단계;
    상기 이미지 변환부가 도메인 변환된 상기 3상 전력 데이터의 각 상 정보를 기반으로 회색조 이미지를 생성하는 단계;
    이미지 변환부가 각 상의 상기 회색조 이미지에 각각 RGB 채널을 할당하여 컬러 이미지를 생성하는 단계; 및
    상기 이미지 변환부가 생성된 상기 컬러 이미지를 출력하는 단계;를 포함하되,
    상기 도메인을 변환하는 단계는, 상기 이미지 변환부가 입력된 상기 3상 전력 데이터를 각 상별로 2차원 도메인인 시간-주파수 도메인으로 변환하고,
    상기 컬러 이미지를 생성하는 단계는, 상기 이미지 변환부가 시간과 주파수 변화에 따른 진폭의 변화를 표시 색상의 변화와 색의 농도 변화로 생성하는 것을 특징으로 하는 전력 데이터의 이미지화 방법.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 제 7항에 있어서, 상기 회색조 이미지를 생성하는 단계는,
    상기 이미지 변환부가 도메인 변환된 전력 데이터의 각 상 정보들 간 상대적 크기 차이를 적용하여 정규화 처리하는 단계;
    상기 이미지 변환부가 정규화된 각 상 정보를 양자화 레벨 사이의 값으로 할당하여 양자화 처리하여 각 상의 상기 회색조 이미지를 생성하는 단계; 및
    상기 이미지 변환부가 정규화된 각 상 정보나 생성된 각 상의 상기 회색조 이미지에 대해 감마 보정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 데이터의 이미지화 방법.
  11. 제 10항에 있어서, 상기 양자화 처리할 때, 상기 이미지 변환부가 이미지를 구성하는 색 정보의 수에 따라 설정된 양자화 레벨을 기반으로 해상도를 조절하여 양자화하는 것을 특징으로 하는 전력 데이터의 이미지화 방법.
  12. 제 7항에 있어서, 상기 컬러 이미지를 생성하는 단계는, 상기 이미지 변환부가 각 상의 상기 회색조 이미지를 각 상 순서에 따라 RGB 채널로 각각 할당하여 하나의 상기 컬러 이미지를 생성하는 것을 특징으로 하는 전력 데이터의 이미지화 방법.
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