KR20150117127A - 영상 정보를 이용한 수질 경보 방법 - Google Patents

영상 정보를 이용한 수질 경보 방법 Download PDF

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KR20150117127A KR1020140042509A KR20140042509A KR20150117127A KR 20150117127 A KR20150117127 A KR 20150117127A KR 1020140042509 A KR1020140042509 A KR 1020140042509A KR 20140042509 A KR20140042509 A KR 20140042509A KR 20150117127 A KR20150117127 A KR 20150117127A
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염민교
이백근
민병일
서경석
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Abstract

본 발명은 영상 정보를 이용한 수질 경보 방법에 관한 것으로서, 하천, 호수 또는 바다 등에 광학 CCD 카메라를 설치하고 이를 통해 실시간으로 측정된 영상 정보를 취득하고, 취득한 영상 정보를 이용해 수질을 감시하여 녹조 또는 적조 발생 상황을 자동 감시하여 신속하게 경보할 수 있도록 함으로써 하천, 호소 또는 바다에 발생한 녹조 또는 적조 등에 의한 사회적, 경제적 및 환경적 측면의 손실들을 최소화할 수 있는 효과를 갖는다.

Description

영상 정보를 이용한 수질 경보 방법{METHOD ALARMING QUALITY OF WATER USING IMAGE INFORMATION OF WATER}
본 발명은 영상 정보를 이용한 수질 경보 방법에 관한 것으로서, 좀더 상세하게는 하천, 호수 또는 바다 등에 설치된 광학 CCD 카메라를 이용해 실시간으로 측정된 영상 정보를 취득하고 이를 통해 수질을 감시하여 녹조 또는 적조 발생을 신속하게 경보할 수 있도록 하는 영상 정보를 이용한 수질 경보 방법에 관한 것이다.
주지된 바와 같이, 하천, 호소 또는 바다의 수질 오염에 따른 대표적인 현상이 녹조 및 적조이다.
녹조 현상은 부영양화된 호수나 유속이 느린 하천에서 플랑크톤인 녹조류나 남조류가 크게 늘어나 물빛을 녹색으로 변화시키는 현상을 말한다. 호수나 하천의 표면에 녹조가 덮이면 수중으로 햇빛이 차단되고 용존 산소가 추가로 유입되지 않으면서 물의 용존 산소량이 줄어들게 되어 물고기와 수중 생물이 죽고 악취가 나며 호수나 하천 수역의 생태계가 파괴되는 문제를 야기한다.
적조 현상은 주로 바다에서 나타나며 해수로 유입되는 유기물의 증가로 이를 영양분으로 생활하는 조류의 활동이 급속히 촉진되어 바닷물이 붉게 변하는 현상을 말한다. 바닷물의 온도가 높고 염도가 낮으며 양분이 풍부해지며 각종 규조류와 편모조류, 섬모충류 등 원생 생물이 이상 증식을 하게 되는데 이들 플랑크톤이 어패류의 아가미에 붙어 호흡을 방해하거나 물속의 산소를 다 소비해 버리면 많은 어패류가 질식사하게 되는 문제점을 야기한다.
최근에는 적조 현상의 지속일수가 점점 증가하는 추세에 있으며 청청 해역에서도 발생되는 등 심각한 해수의 부영양화 현상이 나타나고 있는 실정이다.
이처럼, 하천, 호소 또는 바다의 수질 오염에 따른 녹조 및 적조 현상은 전술한 바와 같은 사회적, 경제적 및 환경적 측면에서 많은 문제를 야기하기 때문에 이에 다른 조속한 측정과 경보를 통해 신속한 처리가 이루어지도록 하기 위한 많은 노력들이 이루어지고 있다.
그러나, 종래 녹조 및 적조 현상을 검출하는 과정은 사람이 직접 시료를 채취하여 분석하고 결과를 평가하였다. 이런 일련의 과정은 평가 분석까지 많은 시간이 필요할 뿐 아니라 취득할 수 있는 데이터에도 한정되어 있는 단점을 가지게 된다.
또한, 인간이 접근할 수 있는 시료 채취 지역이 한정되어 있기 때문에 호수, 하천 또는 바다의 전 범위를 평가하기가 매우 어려운 실정이다.
상기한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 하천, 호수 또는 바다에 설치된 광학 CCD 카메라를 이용해 실시간으로 컬러 수영상 정보를 취득하고 이를 통해 호수, 하천 또는 바다의 수질을 실시간으로 감시하여 녹조 및 적조 발생을 신속하게 경보를 내릴 수 있도록 하는 영상 정보를 이용한 수질 경보 방법을 제공하는 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 영상 정보를 이용한 수질 경보 방법은, 실시간으로 하천의 수영상 정보를 취득하는 영상 정보 취득 단계; 취득한 상기 수영상 정보들 중에서 각 픽셀의 적색(R) 녹색(G), 청색(B) 값들을 추출하는 영상 정보 처리 단계; 상기 수영상 정보 중에서 추출된 각 픽셀의 적색(R) 녹색(G), 청색(B) 값들의 변화를 분석하여 하천의 녹조 또는 적조를 판단하는 수질 분석 단계; 및 판단된 하천의 수질 정보를 통해 녹조 또는 적조 경보를 발령하는 수질 경보 전파 단계;를 포함하고, 상기 수질 분석 단계에서 추출된 상기 수영상 정보들 중에서 각 픽셀들의 적색(R) 값이 기설정된 값을 초과하는 경우 적조로 판단하고, 추출된 상기 수영상 정보들 중에서 각 픽셀의 녹색(G) 값이 기설정된 값을 초과하는 경우 녹조로 판단하도록 하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 수질 분석 단계 이전에 상기 취득한 수영상 정보들 중에서 이상 픽셀의 적색(R), 녹색(G), 및 청색(B) 값들을 필터링하는 영상 정보 필터링 단계;를 더 포함하고, 상기 영상 정보 필터링 단계에서 상기 취득한 수영상 정보들 중에서 각 픽셀의 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B) 값들 모두가 동시에 기설정된 값을 초과하는 경우 난반사로 판단하여 필터링하며, 상기 취득한 수영상 정보들 중에서 각 픽셀의 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B) 값들 모두가 동시에 기설정된 값 미만으로 낮아지는 경우 그늘진 것으로 판단하여 필터링하는 것을 특징으로 한다.
상기한 본 발명의 영상 정보를 이용한 수질 경보 방법에 따르면 하천, 호수 또는 바다에 설치된 광학 CCD 카메라를 이용해 실시간으로 측정된 영상 정보를 취득하고 이를 통해 수질을 감시하여 녹조 또는 적조 상태를 파악해 신속하게 경보 할 수 있도록 하는 효과를 갖는다.
또한, 본 발명의 영상 정보를 이용한 수질 경보 방법에 따르면, 영상 정보 필터링 단계를 통해 난반사 및 그늘진 것에 의한 왜곡된 색상 정보를 필터링하도록 하여 좀더 정확한 수질 판단을 통해 녹조 및 적조 경보를 발령할 수 있도록 하는 효과를 갖는다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 영상 정보를 이용한 수질 경보 방법에 따른 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 영상 정보를 이용한 수질 경보 과정을 도시한 개략도이다.
도 3은 도 1에서 취득한 하천의 영상 정보의 처리 과정을 도시한 사진이다.
도 4는 도 3의 추출된 하천의 영상 정보 중에서 난반사에 의해 왜곡된 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B) 값들의 데이터 로그를 나타낸 사진이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 영상 정보를 이용한 수질 경보 방법에 따른 흐름도이고, 도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 영상 정보를 이용한 수질 경보 과정을 도시한 개략도이다.
도 1 및 도 2를 참조하여 설명하면, 본 실시예에 따른 영상 정보를 이용한 수질 경보 방법은 영상 정보 취득 단계(ST10), 영상 정보 처리 단계(ST20), 영상 정보 필터링 단계(ST30), 수질 분석 단계(ST40) 및 수질 경보 전파 단계(ST50)를 통해 실시간으로 측정된 영상 정보를 취득하고 이를 통해 수질을 감시하여 녹조 또는 적조 상태를 파악해 신속하게 경보를 내릴 수 있도록 한다.
먼저, 영상 정보 취득 단계(ST10)에서는 호수, 하천 또는 바다 등에 설치되는 광학 CCD 카메라(11)를 이용해 특정 지역의 수영상을 실시간으로 촬영하고, 촬영된 정보를 전기적 신호로 변화하여 실시간으로 유선 또는 무선으로 전송하도록 한다.
이때, 수영상을 촬영하기 위한 광학 CCD 카메라(11)는 호수나 하천에 설치시 나무나 건축물 등에 의해 그림자가 발생하지 않고 녹조 또는 적조가 빈번히 발생할 수 있는 영상 취득 위치에 설치하는 것이 바람직하다. 또한, 바다에서는 고정식 또는 이동식 부표 등을 이용해 적조 발생이 빈번하고 이에 따른 피해가 예상되는 특정 지역을 위치로 하여 설치되는 것이 바람직하다.
본 실시예에서는 광학 CCD 카메라(11)를 하천에 설치하여 광학 CCD 카메라(11)를 통해 느리게 흐르는 하천수의 수영상을 실시간으로 촬영하고, 촬영된 하천수의 영상을 통해 하천수의 수질 판단하여 녹조 또는 적조 발생을 조기에 경보를 내릴 수 있도록 하는 것을 예시한다.
따라서, 광학 CCD 카메라(11)를 통해 실시간으로 취득한 하천수의 수영상은 후속적인 처리 단계를 위한 영상 정보 처리 장치(21: 컴퓨터)로 전송되어 저장된다.
도 3은 도 1에서 취득한 하천의 영상 정보의 처리 과정을 도시한 사진이다.
도 3을 참조하여 설명하면, 영상 정보 처리 단계(ST20)에서는 영상 정보 처리 장치(21: 컴퓨터)를 통해 전송된 수영상 정보들 중에서 녹조 또는 적조를 판단할 수 있도록 수영상을 이루는 각 픽셀들의 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)의 색상 정보를 추출하도록 한다.
그리고, 영상 정보 필터링 단계(ST30)에서는 영상 정보 처리 단계(ST20)에서 추출된 영상의 각 픽셀들을 이루는 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)의 색상 정보들 중에서 난반사나 그늘들에 의해 왜곡된 이상 정보를 걸러내 제거하도록 한다.
즉, 영상 정보 필터링 단계(ST30)에서는 추출된 영상의 각 픽셀들에 대한 색상 정보들 중에서 난반사가 발생하여 대략 흰색에 가까운 색 온도를 가지는 부분이나 그늘이 져 대략 검은색의 색 온도를 가지는 곳의 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B) 정보 값들을 걸러 제거하게 된다.
일례로, 추출된 영상의 각 픽셀들 중에서 난반사에 의해 왜곡된 색상 정보를 필터링하는 과정을 첨부한 도 4를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 4는 도 3의 추출된 하천의 영상 정보 중에서 난반사에 의해 왜곡된 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B) 값들의 데이터 로그를 나타낸 사진이다.
도 4에 도시한 바와 같이, 상기한 정보 처리 장치(21: 컴퓨터)를 통해 추출된 영상 정보들 중에서 각 픽셀의 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B) 값들 모두가 동시에 기설정된 값을 초과하는 경우 난반사로 판단하고 이들에 대한 색상 정보 값들을 걸러내 제거하도록 한다.
또한, 난반사에 의해 왜곡된 색상 정보를 필터링하는 방식과 마찬가지로 상기 추출된 수영상 정보들 중에서 각 픽셀의 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B) 값들 모두가 동시에 기설정된 값 미만으로 낮아지는 경우 그늘진 것에 의해 왜곡된 것으로 필터링하도록 한다.
다시 도 1을 참조하여 설명하면, 수질 분석 단계(ST40)에서는 상기한 정보 처리 장치(21: 컴퓨터)를 통해 상기 영상 정보 필터링 단계(ST30)에서 필터링된 상기 수영상 정보 중에서 추출된 각 픽셀들의 적색(R) 녹색(G), 청색(B) 값들의 변화를 실시간으로 분석하여 하천의 녹조 또는 적조를 판단하도록 한다.
즉, 수질 분석 단계(ST40)에서는 필터링된 수영상의 각 픽셀들에 대한 적색(R) 색상 값이 기설정된 값을 초과하여 일정 기간 동안 유지되는 경우 적조로 판단하게 된다. 그리고 필터링된 상기 수영상 영상 정보 중에서 추출된 각 픽셀의 녹색(G) 색상 값이 기설정된 값을 초과하여 일정 기간 동안 유지되는 경우 녹조로 판단하게 된다.
그리고, 수질 경보 단계(ST50)에서는 상기한 수질 분석 단계(ST40)를 통해 하천수의 수질이 적조 또는 녹조로 판단되는 경우 해당 관청 및 담당자 등에 실시간으로 확인 가능하도록 경보 가시창(31) 등을 통해 경보를 발령하여 조속히 대처할 수 있도록 한다.
한편, 본 실시예에서는 하천에 발생하는 녹조 또는 적조를 설치된 광학 CCD 카메라(11)를 이용해 실시간으로 수영상 정보를 취득하고 이를 통해 하천수의 수질을 감시하여 녹조 또는 적조 발생을 경보할 수 있도록 하는 것을 예시하고 있으나, 본 발명이 이에 반드시 한정되는 것은 아니며 호수 및 바다에서도 동일하게 적용할 수 있음은 당연하다.
따라서, 본 발명의 영상 정보를 이용한 수질 경보 방법은 하천, 호수 또는 바다 등에 수영상 정보를 실시간으로 취득하기 위한 광학 CCD 카메라(11)를 설치하고 이를 통해 취득한 영상 정보를 통해 실시간으로 수질을 감시하여 녹조 또는 적조 발생 상황을 신속하게 경보할 수 있도록 함으로써, 하천, 호수 또는 바다에 발생한 녹조 또는 적조 등에 의한 사회적, 경제적 및 환경적 측면의 손실들을 최소화할 수 있는 효과를 갖도록 한다.
이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형 또는 변경하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.
ST10: 영상 정보 취득 단계 ST20: 영상 정보 처리 단계
ST30: 영상 정보 필터링 단계 ST40: 수질 분석 단계
ST50: 수질 경보 전파 단계 11: 광학 CCD 카메라
21: 영상 정보 처리 장치 31: 경보 가시창

Claims (4)

  1. 실시간으로 하천의 수영상 정보를 취득하는 영상 정보 취득 단계;
    취득한 상기 수영상 정보들 중에서 각 픽셀의 적색(R) 녹색(G), 청색(B) 값들을 추출하는 영상 정보 처리 단계;
    상기 수영상 정보 중에서 추출된 각 픽셀의 적색(R) 녹색(G), 청색(B) 값들의 변화를 분석하여 하천의 녹조 또는 적조를 판단하는 수질 분석 단계; 및
    판단된 하천의 수질 정보를 통해 녹조 또는 적조 경보를 발령하는 수질 경보 전파 단계;를 포함하고,

    상기 수질 분석 단계에서,
    추출된 상기 수영상 정보들 중에서 각 픽셀들의 적색(R) 값이 기설정된 값을 초과하는 경우 적조로 판단하고,
    추출된 상기 수영상 정보들 중에서 각 픽셀의 녹색(G) 값이 기설정된 값을 초과하는 경우 녹조로 판단하는 영상 정보를 이용한 수질 경보 방법.
  2. 제1항에서,
    상기 수질 분석 단계 이전에 상기 추출된 수영상 정보들 중에서 이상 픽셀들의 적색(R), 녹색(G), 및 청색(B) 값들을 필터링 하는 영상 정보 필터링 단계;를 더 포함하는 영상 정보를 이용한 수질 경보 방법.
  3. 제2항에서,
    상기 영상 정보 필터링 단계에서,
    추출된 상기 수영상 정보들 중에서 각 픽셀의 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B) 값들 모두가 동시에 기설정된 값을 초과하는 경우 난반사로 판단하고 걸러 제거하도록 하는 영상 정보를 이용한 수질 경보 방법.
  4. 제2항에서,
    상기 영상 정보 필터링 단계에서,
    추출된 상기 수영상 정보들 중에서 각 픽셀의 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B) 값들 모두가 동시에 기설정된 값 미만으로 떨어지는 경우 그늘진 것으로 판단하고 걸러 제거하도록 하는 영상 정보를 이용한 수질 경보 방법.

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