KR20090047657A - 적설량 관측 시스템 및 적설량 원격 측정 방법 - Google Patents

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Abstract

측정 기준자에 쌓인 눈을 카메라로 촬영하여 촬영된 영상 데이터를 이진화하고 분석하여 정확하고 오차가 적은 적설량을 측정할 수 있는 적설량 관측 시스템 및 적설량 원격 측정 방법.
본 발명은 원통형 수직형태로 설계 되며 1.5m 정도의 구조물이며 30cm 간격으로 가지(탭)가 분리되며 방수설계되며 적외선 조명 밝기조정이 가능한 적설기준자(10)을 지준으로 적설량을 측정하는 적설량 관측 시스템에 있어서, 상기 적설기준자(10)가 설치되어 있는 주위 환경과 적설량의 상태를 촬영하여 제1중앙처리 제어부(40)에 촬영된 영상데이터를 전송하는 감시 카메라(20); 상기 적설기준자(10)를 기준으로 적설량을 촬영하여 촬영된 영상 데이터를 제1중앙처리 제어부(40)에 전송하는 측정 카메라(30); 상기 감시 카메라(20)와 상기 측정 카메라(30)에서 전송된 영상 데이터를 입력받으며 상기 감시 카메라(20)와 상기 측정 카메라(30)를 콘트롤하는 제1중앙처리 제어부(40); 상기 제1중앙처리 제어부(40)에서 보내온 데이터를 표시하는 표시부(50); 상기 제1중앙처리 제어부(40)로부터 전송된 영상 데이터를 영상처리프로그램에 의해 영상처리 하는 영상처리부(60); 상기 제1중앙처리 제어부(40)에서 전송된 데이터를 저장하고 인출해주는 제1DB(70); 영상처리에 의한 결과와 처리의 신뢰성을 위해 직접 눈으로 확인할 목적(가독성 증가)으로 카메라의 내부 왜곡을 보정한 후 입력 영상위에 가상 눈금자를 보여주는 가상 측정자 처리부(80); 처리된 결과를 인터넷으로 전송하기 위하여 전송규약, 데이터 압축, 데이 터 전송을 위하여 프로그램처리하는 제1통신부(90); 인터넷을 통해 입력된 데이터를 전송받아 제어부 제2중앙처리 제어부(110)로 전송하는 제2통신부(100); 상기 제2통신부(100)로부터 입력되는 영상 및 처리 데이터을 받아 제2DB(130)에 저장하고 운용프로그램을 수행하며 외부의 클라이언트의 접속시 데이터를 제공하는 제2중앙처리 제어부(110); 영상 및 센서전송자료를 수집하고 자료를 분석 가공 및 데이터 QC(Quality Control)하고 제2DB(130)에 저장하는 운용프로그램부(120); 상기 제2중앙처리 제어부(110)에서 전송된 데이터를 저장하고 인출하는 제2DB(130); 인터넷을 통해 서버에 다중 접속하여 적설량의 측정 데이터를 활용할 수 있는 제1PC(140); 인터넷을 통해 서버에 다중 접속하여 적설량의 측정 데이터를 활용할 수 있는 제2PC(150); 및 상시전원과 UPS(무정전전원장치)를 두어 외부 전원의 불안정이나 정전등에 의한 시스템 다운을 막는 전원부(160);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
감시 카메라, 측정 카메라, 제1중앙처리 제어부, 영상 처리부

Description

적설량 관측 시스템 및 적설량 원격 측정 방법{SYSTEM FOR MESERMENT OF THE SNOWFALL AND METHOD FOR MESERMENT OF THE SNOWFALL}
본 발명은 적설계에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 측정 기준자에 쌓인 눈을 카메라로 촬영하여 촬영된 영상 데이터를 이진화하고 분석하여 정확하고 오차가 적은 적설량을 측정할 수 있는 적설량 관측 시스템 및 적설량 원격 측정 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 적설계는 눈금자가 있어 이 눈금자의 주위에 쌓인 눈의 높이를 육안으로 측정하여 눈이 내린량을 알아낸다.
적설계에 관련된 특허에는 광학 적설계(OPTICAL SNOW-DEPTH GAUGE), 출원번호 : 10-2005-0064361 (2005.07.15)가 있는데 본 특허는 눈(雪)이 쌓인 높이를 측정하는 적설계(積雪計)에 관한 것으로, 다수의 적외선 발광소자와 눈에 반사된 적외선을 감지하는 수광소자를 통하여 적설량을 관측하되, 발광소자에서는 변조된 적외선광을 발광하고, 수광소자를 통하여 감지된 상기 적외선광의 반사광을 복조하여 수광된 적외선광의 유효성을 검증할 수 있도록 한 것이며, 발광소자와 수광소자를 소정거리 이격하여 설치하고, 이들 간에 격벽을 구성하여 발광소자의 직사광 또는 불요(不要) 반사광이 수광소자에 입사되는 것을 원천적으로 방지한 것이다.
그러나 상기 특허의 경우는 눈의 쌍여있는 평행도와 움직에 대한 변수를 감안하지 않았다.
그럴 경우 상기 요인에 의한 오차가 발생하게 되며 그만큼 그 정확도가 떨어지는 문제점이 있다.
본 발명은 측정 기준자에 쌓인 눈을 카메라로 촬영하여 촬영된 영상 데이터를 이진화하고 분석하여 정확하고 오차가 적은 적설량을 측정할 수 있는 적설량 관측 시스템 및 적설량 원격 측정 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명은 원통형 수직형태로 설계 되며 1.5m 정도의 구조물이며 30cm 간격으로 가지(탭)가 분리되며 방수설계되며 적외선 조명 밝기조정이 가능한 적설기준자(10)을 지준으로 적설량을 측정하는 적설량 관측 시스템에 있어서, 상기 적설기준자(10)가 설치되어 있는 주위 환경과 적설량의 상태를 촬영하여 제1중앙처리 제어부(40)에 촬영된 영상데이터를 전송하는 감시 카메라(20); 상기 적설기준자(10) 를 기준으로 적설량을 촬영하여 촬영된 영상 데이터를 제1중앙처리 제어부(40)에 전송하는 측정 카메라(30); 상기 감시 카메라(20)와 상기 측정 카메라(30)에서 전송된 영상 데이터를 입력받으며 상기 감시 카메라(20)와 상기 측정 카메라(30)를 콘트롤하는 제1중앙처리 제어부(40); 상기 제1중앙처리 제어부(40)에서 보내온 데이터를 표시하는 표시부(50); 상기 제1중앙처리 제어부(40)로부터 전송된 영상 데이터를 영상처리프로그램에 의해 영상처리 하는 영상처리부(60); 상기 제1중앙처리 제어부(40)에서 전송된 데이터를 저장하고 인출해주는 제1DB(70); 영상처리에 의한 결과와 처리의 신뢰성을 위해 직접 눈으로 확인할 목적(가독성 증가)으로 카메라의 내부 왜곡을 보정한 후 입력 영상위에 가상 눈금자를 보여주는 가상 측정자 처리부(80); 처리된 결과를 인터넷으로 전송하기 위하여 전송규약, 데이터 압축, 데이터 전송을 위하여 프로그램처리하는 제1통신부(90); 인터넷을 통해 입력된 데이터를 전송받아 제어부 제2중앙처리 제어부(110)로 전송하는 제2통신부(100); 상기 제2통신부(100)로부터 입력되는 영상 및 처리 데이터을 받아 제2DB(130)에 저장하고 운용프로그램을 수행하며 외부의 클라이언트의 접속시 데이터를 제공하는 제2중앙처리 제어부(110); 영상 및 센서전송자료를 수집하고 자료를 분석 가공 및 데이터 QC(Quality Control)하고 제2DB(130)에 저장하는 운용프로그램부(120); 상기 제2중앙처리 제어부(110)에서 전송된 데이터를 저장하고 인출하는 제2DB(130); 인터넷을 통해 서버에 다중 접속하여 적설량의 측정 데이터를 활용할 수 있는 제1PC(140); 인터넷을 통해 서버에 다중 접속하여 적설량의 측정 데이터를 활용할 수 있는 제2PC(150); 및 상시전원과 UPS(무정전전원장치)를 두어 외부 전원의 불안정이나 정 전등에 의한 시스템 다운을 막는 전원부(160);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 감시 카메라(20)는 원격제어 가능하며 최저 조도(0.001lux)로 동작가능하고 주야간 자동 초점기능이 있으며 최대 250배의 줌 기능이 있으며 적외조명 촬영가능하고 DSP 의한 잡음제거가 가능한 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 측정 카메라(30)는 주변감시카메라와 동일 기능 외에 50와트의 할로겐 등이 부착되며 태양광에 의해 자동 조명되도록 설계되며 1급 방수 하우징 처리되어 있다. 적외선 카메라로 야간 관측 오류를 줄이는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 방법은 적설량 원격 측정 방법에 있어서, (a)영상의 캘리브레이션을 위해 기준자에 제작된 30cm간격의 분기점(6개소)를 선택하는 단계; (b)바선형 구간 보간법을 이용하여 영상의 캘리브레이션을 수행하는 단계; (c)캘리브레이션된 영상 정보를 실제 수치(cm단위)로 변환하는 단계; (d)캘리브레이션된 실제 정보(cm)를 출력영상에 가상의 눈금자로 표시하는 단계; (e)컬러 영상을 gray 영상으로 변환하는 단계; (f)각 영상의 명도를 보정하는 단계; (g)기준자의 절대 위치점을 검출하기 위해 절대 위치로 지정할 물체가 포함된 영역을 cropping하는 단계;(h)cropping된 영역에 대하여 대비를 향상시키는 단계; (i)crop된 영역에 대하여 에지를 검출하고 에지의 평균 그레이 레벨과 표준 편차를 산출하여 threshold level를 결정하고 이진화를 수행하는 단계; (j)이진화 수행 결과에 대해 세션 화(Thinning)을 수행하여 필요한 눈에 덮히지 않은 기준자(1픽셀로 형성되는 라인형태)를 검출하는 단계; (k)검출된 결과에 대해 수평 및 수직 투영하고 물체로 인식된 픽셀의 히스토그램 값을 저장하는 단계; (l)수평 및 수직 투영의 히스토그램 값으로 기준위치를 찾는 단계; (m)기준자를 포함한 특정영역(ROI)을 cropping하며 이에 대하여 median filtering으로 고주파 노이즈를 제거하는 단계; (n)ROI 영역에 대하여 대비를 보상하는 단계; (o)ROI영역에 대해서 에지를 검출하고 에지의 평균 그레이 레벨과 표준 편차를 산출하여 threshold level를 결정하고 이진화를 수행하는 단계; (p)이진화된 영상에 발생 가능한 홀 또는 pepper noise 등을 제거하는 단계; (q)수직/수평 투영을 하여 각 픽셀 위치의 기준자에 해당하는 픽셀을 카운팅(히스토그램 산출)하고 산출된 히스토그램을 분석하여 위치를 검출하는 단계; (r)라벨링 연산을 수행하여 ROI 내의 기준자를 검출하는 단계; (s)검출 결과에서 일정 크기 이하의 물체를 필터링 하는 단계; (t)1분간 6개의 결과 값을 얻고 이것에 대하여 sorting을 수행하고 그 결과에 대해 메디언 필터링을 수행하는 단계; (t-1)결과 수치가 = 설정치 인지를 판단하는 단계; (u)결과 수치가 = 설정치가 아니면 (t)단계로 다시가서 수행하는 단계; (v)9개의 출력에 대해 sorting & median filtering을 수행하는 단계; (w)필터링된 9개의 데이터의 중간값 이후의 평균 변화율을 계산하는 단계; (x)10분당 적설데이터를 서버로 송출하는 단계; (y)ABS(MV-FV) < Delta1를 판단하는 단계; (z)ABS(MV-FV) < Delta1이면 가장 최근값 즉 FV값을 출력하는 단계; (z-1)ABS(현재 계산값-출력값)＜Delta2인지를 판단하는 단계; (z-2)ABS(현재 계산값-출력값)＜Delta2이면 현재 계산된 값을 출력하는 단계; (z- 3)ABS(현재 계산값-출력값)＜Delta2가 아니면 과거 출력값을 출력하는 단계; 및 (z-4)처리된 적설 수치를 서버로 전송하여 원격지 화면상에 출력하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 측정 기준자에 쌓인 눈을 카메라로 촬영하여 촬영된 영상 데이터를 이진화하고 분석하여 정확하고 오차가 적은 적설량을 측정할 수 있는 적설량 관측 시스템 및 적설량 원격 측정 방법으로 정확한 적설량을 측정하고 원격으로 이를 측정할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는
경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 적설량 관측 시스템을 나타내는 구성도이다.
도 1을 참조하여 설명하면, 본 발명은 원통형 수직형태로 설계 되며 1.5m 정도의 구조물이며 30cm 간격으로 가지(탭)가 분리되며 방수설계되며 적외선 조명 밝기조정이 가능한 적설기준자(10)을 지준으로 적설량을 측정하는 적설량 관측 시스템에 있어서, 적설기준자(10)가 설치되어 있는 주위 환경과 적설량의 상태를 촬영하여 제1중앙처리 제어부(40)에 촬영된 영상데이터를 전송하는 감시 카메라(20); 적설기준자(10)를 기준으로 적설량을 촬영하여 촬영된 영상 데이터를 제1중앙처리 제어부(40)에 전송하는 측정 카메라(30); 감시 카메라(20)와 측정 카메라(30)에서 전송된 영상 데이터를 입력받으며 감시 카메라(20)와 측정 카메라(30)를 콘트롤하는 제1중앙처리 제어부(40); 제1중앙처리 제어부(40)에서 보내온 데이터를 표시하는 표시부(50); 제1중앙처리 제어부(40)로부터 전송된 영상 데이터를 영상처리프로그램에 의해 영상처리 하는 영상처리부(60); 제1중앙처리 제어부(40)에서 전송된 데이터를 저장하고 인출해주는 제1DB(70); 영상처리에 의한 결과와 처리의 신뢰성을 위해 직접 눈으로 확인할 목적(가독성 증가)으로 카메라의 내부 왜곡을 보정한 후 입력 영상위에 가상 눈금자를 보여주는 가상 측정자 처리부(80); 처리된 결과를 인터넷으로 전송하기 위하여 전송규약, 데이터 압축, 데이터 전송을 위하여 프로그램처리하는 제1통신부(90); 인터넷을 통해 입력된 데이터를 전송받아 제어부 제2중앙처리 제어부(110)로 전송하는 제2통신부(100); 제2통신부(100)로부터 입력되는 영상 및 처리 데이터을 받아 제2DB(130)에 저장하고 운용프로그램을 수행하며 외부의 클라이언트의 접속시 데이터를 제공하는 제2중앙처리 제어부(110); 영상 및 센서전송자료를 수집하고 자료를 분석 가공 및 데이터 QC(Quality Control)하고 제 2DB(130)에 저장하는 운용프로그램부(120); 제2중앙처리 제어부(110)에서 전송된 데이터를 저장하고 인출하는 제2DB(130); 인터넷을 통해 서버에 다중 접속하여 적설량의 측정 데이터를 활용할 수 있는 제1PC(140); 인터넷을 통해 서버에 다중 접속하여 적설량의 측정 데이터를 활용할 수 있는 제2PC(150); 상시전원과 UPS(무정전전원장치)를 두어 외부 전원의 불안정이나 정전등에 의한 시스템 다운을 막는 전원부(160);로 구성된다.
적설기준자(10)는 원통형 수직형태로 설계 되며 1.5m 정도의 구조물이며 30cm 간격으로 가지(탭)가 분리되며 방수설계되며 적외선 조명 밝기조정이 가능하다. 표면은 특수 표면 처리하고 굵기는 3.5cm 로 눈의 녹음을 최소화 함. 30cm 간격으로 탭(가지)가 분리되며 이것은 영상의 캘리브레이션을 위해 특징점을 추출 할 수 있도록 고안됨. 원통형이므로 바람의 영향을 최소화하고 기준자의 폭을 줄일 수 있다. 특수 코팅으로 눈이 기준자에 붙는 영향을 최소화 한다.
감시 카메라(20)는 원격제어 가능하며 최저 조도(0.001lux)로 동작가능하고 주야간 자동 초점기능이 있으며 최대 250배의 줌 기능이 있으며 적외조명 촬영가능하고 DSP 의한 잡음제거가 가능하다.
측정 카메라(30)는 주변감시카메라와 동일 기능 외에 50와트의 할로겐 등이 부착되며 태양광에 의해 자동 조명되도록 설계되며 1급 방수 하우징 처리되어 있다. 적외선 카메라로 야간 관측 오류를 줄인다.
제1중앙처리 제어부(40)는 제어요소의 입력, 카메라 영상의 입력, 카메라 포 지션 데이터의 입력을 받아 처리하고 운영체제가 설치되어 적설량 관측을 위한 운용 프로그램을 수행한다. 또 입력된 영상과 처리 결과를 DB에 저장한다.
표시부(50)는 제1중앙처리 제어부(40)에서 보내온 데이터를 표시한다.
영상처리부(60)는 입력된 영상을 영상처리프로그램에 의해 처리하여 출력한다.
제1DB(70)는 입력된 영상과 처리 결과를 저장하기 위한 데이터베이스로 일정기간동안의 영상을 저장한다.
가상측정자 처리부(VMS, Virtual Measuring Scale)(80)는 영상처리에 의한 결과와 처리의 신뢰성을 위해 직접 눈으로 확인할 목적(가독성 증가)으로 카메라의 내부 왜곡을 보정한 후 입력 영상위에 가상 눈금자를 보여주어 관측자가 가시적으로 볼 수 있도록 한다.
제1통신부(90)는 처리된 결과를 인터넷으로 전송하기 위하여 전송규약, 데이터 압축, 데이터 전송 등의 프로그램을 처리한다.
제2통신부(100)는 인터넷으로부터 입력되는 데이터를 전송받아 제2중앙처리 제어부(110)로 전송한다.
제2중앙처리제어부(110)는 입력되는 영상 및 처리 데이터을 받아 제2DB(130)에 저장하고 운용프로그램을 수행하고 외부의 클라이언트의 접속시 데이터를 제공하는 역할을 수행한다.
운용프로그램부(120)는 영상 및 센서전송자료를 수집하고 자료를 분석 가공 및 데이터 QC(Quality Control)하고 제2DB(130)에 저장한다.
제2DB(130)는 영상 및 처리 데이터를 일정기간 저장하여 과거 데이터 확보가 가능하다.
제1PC(140)는 인터넷을 통해 서버에 다중 접속하여 적설량의 측정 데이터를 활용할 수 있다.
제2PC(150)는 인터넷을 통해 서버에 다중 접속하여 적설량의 측정 데이터를 활용할 수 있다.
전원부(160)는 상시전원과 UPS(무정전전원장치)를 두어 외부 전원의 불안정이나 정전등에 의한 시스템 다운을 막는다.
도 2a. 도 2b, 도 2c, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 적설량 원격 측정 방법에 대한 순서도이다.
도 2a. 도 2b, 도 2c을 참조하여 설명하면, 우선 영상의 캘리브레이션을 위해 기준자에 제작된 30cm간격의 분기점(6개소)을 선택한다(S10).
비선형구간 보간법을 이용하여 영상의 캘리브레이션을 수행한다(S20).
캘리브레이션된 영상 정보를 실제 수치(cm단위)로 변환한다(S30).
VMS(Virtural Measuring Scale) 즉, 처리결과의 확인과 가독성을 향상시키기 위해 설치된 가상 측정자이다. 캘리브레이션된 실제 정보(cm)를 출력영상에 가상의 눈금자로 표시한다(S40).
image preprocessing 단계로 알고리즘 처리 향상을 위해 컬러 영상을 gray 영상으로 변환한다(S50).
실제 자연영상에서는 날씨와 밤낮의 영향으로 영상의 질이 저하 되므로 각 영상의 명도를 보정한다(S60).
기준자 검출단계로서 카메라에 의해 캡쳐된 영상은 외부적 영향(바람 등)에 의해 영상의 물체위치가 달라지게 된다. 따라서 기준자의 절대 위치점을 검출하기 위해 절대 위치로 지정할 물체가 포함된 영역을 cropping한다(S70).
절대위치의 검출은 측정값의 측정오차를 최소화하고 신뢰성을 확보가능하게 한다. 기준자의 위치는 기준자의 특징 중 하나를 이용하여 기준자의 특정 위치를 검출한다.본 기준자는 30cm 마다 branch(가지)가 돌출 되어 있어 그 부분의 특정영역을 영상처리하여 수직으로 세워져 있는 원통기준자와 가지의 교차점을 추출한다.
그리고 기준자의 특정 교차점을 포함하는 영역(ROI, Region Of Interest)을 정한다.
다음으로 cropping된 영역에 대하여 대비를 향상시킨다(S80).
crop된 영역에 대하여 에지를 검출하고 에지의 평균 그레이 레벨과 표준 편차를 산출하여 threshold level를 결정하고 이진화를 수행한다(S90).
이진화 수행 결과에 대해 세션화(Thinning)을 수행하여 필요한 눈에 덮히지 않은 기준자(1픽셀로 형성되는 라인형태)를 검출한다(S100).
검출된 결과에 대해 수평 및 수직 투영하고 물체로 인식된 픽셀의 히스토그램 값을 저장한다(S110).
수평 및 수직 투영의 히스토그램 값으로 기준위치를 찾는다(S120).
snow height detection과정으로서 영상의 불필요한 특징요소를 줄이고 연산 속도 향상을 위해 전체 영상에서 기준자를 포함한 특정영역(ROI)을 cropping하며 이에 대하여 median filtering으로 고주파 노이즈를 제거한다(S130).
ROI 영역에 대하여 대비를 보상한다(S140).
ROI영역에 대해서 에지를 검출하고 에지의 평균 그레이 레벨과 표준 편차를 산출하여 threshold level를 결정하고 이진화를 수행한다(S150).
이때 이진화시 픽셀들의 연결성 체크 마스크를 이용하여 연결성을 체크하고 연결성이 없으면 물체가 아닌 노이즈로 규정한다.
이진화된 영상에 발생 가능한 홀 또는 pepper noise 등을 제거한다(S160).
수직/수평 투영을 하여 각 픽셀 위치의 기준자에 해당하는 픽셀을 카운팅(히스토그램 산출)한다(S170).
산출된 히스토그램을 분석하여 위치를 검출한다.
라벨링 연산을 수행하여 ROI 내의 기준자를 검출한다(S180).
검출 결과에서 일정 크기 이하의 물체를 필터링 한다(S190).
기준자는 일정 크기를 가지므로 그 이하는 노이즈로 간주한다.
적설 높이를 산출하고 실제 수치로 변환한다
결과값의 필터링 단계로서 1분간 6개의 결과 값을 얻고 이것에 대하여 sorting을 수행하고 그 결과에 대해 메디언 필터링을 수행한다(S200). 이 과정을 10분 동안 수행하고 10개의 결과를 얻는다.
결과 데이터 개수가 = 설정치 인지를 판단한다(S210).
결과 데이터 개수가 = 설정치가 아니면 S200단계로 다시가서 수행한다.
결과 데이터 개수가 = 설정치이면 10Min. QC Filtering 단계로서 9개의 출력에 대해 sorting & median filtering을 수행한다(S220).
위에서 필터링된 9개의 데이터의 중간값 이후의 평균 변화율을 계산한다(S230). 이때 변화율은 미리 설정한 정상 변화율보다 작은 것만을 고려하며 정상 변화율을 갖는 데이터의 개수도 카운팅 한다.
누적 변화율 = 정상 범위 값을 갖는 변화율의 합
예) sorting 데이터: 1-2-3-4-5(중간값)-6-7-8-9
(6-7-8-9는 중간 값 이후의 데이터들의 평균 변화율 분석대상)
출력값은 단계S250의 중간값 + 누적변화율
ABS(MV-FV) < Delta1를 판단한다(S250).
ABS(MV-FV) < Delta1이면 가장 최근값 즉 FV값을 출력한다(S260).
ABS(현재 계산값-출력값)＜Delta2인지를 판단한다(s270).
ABS(현재 계산값-출력값)＜Delta2 즉, 현재 계산된 값과 과거 출력 값을 비교하여 그 범위가 정상범위가 아니면 과거 출력값을 출력하고(S290) 정상 범위 이면 현재 계산된 값을 출력한다(S280).
처리된 적설 수치를 서버로 전송하여 원격지 화면상에 출력한다(S300).
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따 라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 적설량 관측 시스템을 나타내는 구성도,
도 2a, 도 2b, 도 2c은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 적설량 원격 측정 방법에 대한 순서도이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
10: 적설 기준자 20: 감시 카메라
30: 측정 카메라 40: 제1중앙처리 제어부
50: 표시부 60: 영상 처리부
70: 제1DB 80: 가상측정자 처리부
90: 제1통신부 100: 제2통신부
110: 제2중앙처리 제어부 120: 운용 프로그램부
130: 제2DB 140: 제1PC
150: 제2PC 160: 전원부

Claims (4)

  1. 원통형 수직형태로 설계 되며 1.5m 정도의 구조물이며 30cm 간격으로 가지(탭)가 분리되며 방수설계되며 적외선 조명 밝기조정이 가능한 적설기준자(10)을 지준으로 적설량을 측정하는 적설량 관측 시스템에 있어서,
    상기 적설기준자(10)가 설치되어 있는 주위 환경과 적설량의 상태를 촬영하여 제1중앙처리 제어부(40)에 촬영된 영상데이터를 전송하는 감시 카메라(20);
    상기 적설기준자(10)를 기준으로 적설량을 촬영하여 촬영된 영상 데이터를 제1중앙처리 제어부(40)에 전송하는 측정 카메라(30);
    상기 감시 카메라(20)와 상기 측정 카메라(30)에서 전송된 영상 데이터를 입력받으며 상기 감시 카메라(20)와 상기 측정 카메라(30)를 콘트롤하는 제1중앙처리 제어부(40);
    상기 제1중앙처리 제어부(40)에서 보내온 데이터를 표시하는 표시부(50);
    상기 제1중앙처리 제어부(40)로부터 전송된 영상 데이터를 영상처리프로그램에 의해 영상처리 하는 영상처리부(60);
    상기 제1중앙처리 제어부(40)에서 전송된 데이터를 저장하고 인출해주는 제1DB(70);
    영상처리에 의한 결과와 처리의 신뢰성을 위해 직접 눈으로 확인할 목적(가독성 증가)으로 카메라의 내부 왜곡을 보정한 후 입력 영상위에 가상 눈금자를 보여주는 가상 측정자 처리부(80);
    처리된 결과를 인터넷으로 전송하기 위하여 전송규약, 데이터 압축, 데이터 전송을 위하여 프로그램처리하는 제1통신부(90);
    인터넷을 통해 입력된 데이터를 전송받아 제어부 제2중앙처리 제어부(110)로 전송하는 제2통신부(100);
    상기 제2통신부(100)로부터 입력되는 영상 및 처리 데이터을 받아 제2DB(130)에 저장하고 운용프로그램을 수행하며 외부의 클라이언트의 접속시 데이터를 제공하는 제2중앙처리 제어부(110);
    영상 및 센서전송자료를 수집하고 자료를 분석 가공 및 데이터 QC(Quality Control)하고 제2DB(130)에 저장하는 운용프로그램부(120);
    상기 제2중앙처리 제어부(110)에서 전송된 데이터를 저장하고 인출하는 제2DB(130);
    인터넷을 통해 서버에 다중 접속하여 적설량의 측정 데이터를 활용할 수 있는 제1PC(140);
    인터넷을 통해 서버에 다중 접속하여 적설량의 측정 데이터를 활용할 수 있는 제2PC(150); 및
    상시전원과 UPS(무정전전원장치)를 두어 외부 전원의 불안정이나 정전등에 의한 시스템 다운을 막는 전원부(160);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 적설량 관측 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 감시 카메라(20)는
    원격제어 가능하며 최저 조도(0.001lux)로 동작가능하고 주야간 자동 초점기능이 있으며 최대 250배의 줌 기능이 있으며 적외조명 촬영가능하고 DSP 의한 잡음제거가 가능한 것을 특징으로 하는 적설량 관측 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 측정 카메라(30)는
    주변감시카메라와 동일 기능 외에 50와트의 할로겐 등이 부착되며 태양광에 의해 자동 조명되도록 설계되며 1급 방수 하우징 처리되어 있다. 적외선 카메라로 야간 관측 오류를 줄이는 것을 특징으로 하는 적설량 관측 시스템.
  4. 적설량 원격 측정 방법에 있어서,
    (a)영상의 캘리브레이션을 위해 기준자에 제작된 30cm간격의 분기점(6개소)를 선택하는 단계;
    (b)뉴튼의 보간법을 이용하여 영상의 캘리브레이션을 수행하는 단계;
    (c)캘리브레이션된 영상 정보를 실제 수치(cm단위)로 변환하는 단계;
    (d)캘리브레이션된 실제 정보(cm)를 출력영상에 가상의 눈금자로 표시하는 단계;
    (e)컬러 영상을 gray 영상으로 변환하는 단계;
    (f)각 영상의 명도를 보정하는 단계;
    (g)기준자의 절대 위치점을 검출하기 위해 절대 위치로 지정할 물체가 포함된 영역을 cropping하는 단계;
    (h)cropping된 영역에 대하여 대비를 향상시키는 단계;
    (i)crop된 영역에 대하여 에지를 검출하고 에지의 평균 그레이 레벨과 표준 편차를 산출하여 threshold level를 결정하고 이진화를 수행하는 단계;
    (j)이진화 수행 결과에 대해 세션화(Thinning)을 수행하여 필요한 눈에 덮히지 않은 기준자(1픽셀로 형성되는 라인형태)를 검출하는 단계;
    (k)검출된 결과에 대해 수평 및 수직 투영하고 물체로 인식된 픽셀의 히스토그램 값을 저장하는 단계;
    (l)수평 및 수직 투영의 히스토그램 값으로 기준위치를 찾는 단계;
    (m)기준자를 포함한 특정영역(ROI)을 cropping하며 이에 대하여 median filtering으로 고주파 노이즈를 제거하는 단계;
    (n)ROI 영역에 대하여 대비를 보상하는 단계;
    (o)ROI영역에 대해서 에지를 검출하고 에지의 평균 그레이 레벨과 표준 편차를 산출하여 threshold level를 결정하고 이진화를 수행하는 단계;
    (p)이진화된 영상에 발생 가능한 홀 또는 pepper noise 등을 제거하는 단계;
    (q)수직/수평 투영을 하여 각 픽셀 위치의 기준자에 해당하는 픽셀을 카운팅(히스토그램 산출)하고 산출된 히스토그램을 분석하여 위치를 검출하는 단계;
    (r)라벨링 연산을 수행(4연결성 체크)하여 ROI 내의 기준자를 검출하는 단 계;
    (s)검출 결과에서 일정 크기 이하의 물체를 필터링 하는 단계;
    (t)1분간 6개의 결과 값을 얻고 이것에 대하여 sorting을 수행하고 그 결과에 대해 메디언 필터링을 수행하는 단계;
    (t)결과 데이터 개수가 = 설정치 인지를 판단하는 단계;
    (u)결과 데이터 개수가 = 설정치가 아니면 (t)단계로 다시가서 수행하는 단계;
    (v)9개의 출력에 대해 sorting & median filtering을 수행하는 단계;
    (w)필터링된 9개의 데이터의 중간값 이후의 평균 변화율을 계산하는 단계;
    (x)10분당 적설데이터를 서버로 송출하는 단계;
    (y)ABS(MV-FV) < Delta1를 판단하는 단계;
    (z)ABS(MV-FV) < Delta1이면 가장 최근값 즉 FV값을 출력하는 단계;
    (z-1)ABS(현재 계산값-출력값)＜Delta2인지를 판단하는 단계;
    (z-2)ABS(현재 계산값-출력값)＜Delta2이면 현재 계산된 값을 출력하는 단계;
    (z-3)ABS(현재 계산값-출력값)＜Delta2가 아니면 과거 출력값을 출력하는 단계; 및
    (z-4)처리된 적설 수치를 서버로 전송하여 원격지 화면상에 출력하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 적설량 원격 측정 방법.
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