KR20220004736A - 컴퓨터 비전 응용에 의해 유체를 검출하기 위한 방법 및 디바이스 - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 컴퓨터 비전 응용을 통해 시스템(110) 및/또는 시스템(110)의 주변들에서 유체(105)를 인식하고 모니터링하기 위한 디바이스를 언급하며, 디바이스는 적어도 다음의 구성요소들을 포함한다: - 적어도 하나의 발광성 염료(106) ― 각각의 발광성 염료(106)는 염료 특정 반사율 및 발광 스펙트럼 패턴을 갖고, 유체(105)에 부가되도록 구성됨 ―, - 적어도 2개의 발광체로 구성되고, 적어도 2개의 발광체 사이에서 전환함으로써 시스템(110) 및/또는 시스템(110)의 주변들을 포함하는 장면(111)을 조명하도록 구성되는 광원(101) ― 2개의 발광체 중 적어도 하나는 적어도 하나의 고체-상태 시스템에 기반함 ―, - 장면이 광원(101)에 의해 조명될 때 장면의 방사휘도 데이터를 측정하도록 구성되는 센서(102), 및 - 장면(111)이 광원(101)에 의해 조명될 때 장면(111)의 방사휘도 데이터로부터 염료 특정 발광 스펙트럼 패턴이 검출가능한지 여부를 결정하고, 방사휘도 데이터로부터 염료 특정 발광 스펙트럼 패턴이 검출될 수 있는 경우에, 염료(106)가 부가된 유체(105)를 식별하도록 구성되는 데이터 처리 유닛(103). 추가로, 본 발명은 개개의 방법을 제공한다.
Description
본 발명은, 컴퓨터 비전 응용에 의해 유체를 검출 및/또는 모니터링하기 위한 방법 및 디바이스를 언급한다.
컴퓨터 비전은, 몇몇 예를 들자면, 센서들, 이를테면, 카메라들, 라이다(LiDAR) 또는 레이더와 같은 거리 센서들, 및 구조화된 광 또는 스테레오 비전에 기반한 심도 카메라 시스템들을 통해 자신 주변들에 관한 정보를 수집할 수 있는 전자 디바이스들의 풍부한 사용에 기인하여 빠르게 발전되고 있는 분야이다. 이러한 전자 디바이스들은, 컴퓨터 처리 유닛에 의해 처리될 미가공 이미지 데이터를 제공하고, 결과적으로, 인공 지능 및/또는 컴퓨터 보조 알고리즘들을 사용하여 환경 또는 장면의 이해를 전개한다. 이러한 환경의 이해가 어떻게 전개될 수 있는지에 대한 다수의 방식들이 존재한다. 일반적으로, 2D 또는 3D 이미지들 및/또는 맵들이 형성되고, 이러한 이미지들 및/또는 맵들은 장면 및 그 장면 내의 객체들의 이해를 전개하기 위해 분석된다. 컴퓨터 비전을 개선하기 위한 하나의 예상은 장면 내의 객체들의 화학적 구성의 성분들을 측정하는 것이다. 2D 또는 3D 이미지들로서 취득된 환경 내의 객체들의 형상 및 외관이 환경의 이해를 전개하기 위해 사용될 수 있지만, 이러한 기법들은 일부 단점들을 갖는다.
컴퓨터 비전 분야에서의 하나의 난제는, 센서들, 컴퓨팅 용량, 광 프로브 등의 리소스들을 최소량으로 사용하여 높은 정확성 및 낮은 레이턴시로 각각의 장면 내에서 가능한 한 많은 객체들을 식별할 수 있는 것이다. 객체 식별 프로세스는 수년에 걸쳐 원격 감지, 객체 식별, 분류, 인증 또는 인식으로 지칭되었 왔다. 본 개시내용의 범위에서, 장면 내의 객체를 식별하는 컴퓨터 비전 시스템의 능력은 "객체 인식"으로 지칭된다. 예컨대, 컴퓨터가 화상을 분석하고, 그 화상에서 공을, 때때로 심지어는 공의 유형(농구공, 축구공, 야구공), 브랜드, 정황(context) 등과 같은 추가 정보와 함께 식별/라벨링하는 것이 "객체 인식"이라는 용어에 속한다.
일반적으로, 컴퓨터 비전 시스템들에서 객체의 인식에 활용되는 기법들은 다음과 같이 분류될 수 있다:
기법 1: 물리적 태그들(이미지 기반): 바코드들, QR 코드들, 일련 번호들, 텍스트, 패턴들, 홀로그램들 등.
기법 2: 물리적 태그들(스캔/밀접 접촉 기반): 시야각 의존 안료들, 상향변환(upconversion) 안료들, 메타크로믹스(metachromics), 색상(적색/녹색), 발광성 물질들.
기법 3: 전자 태그들(수동): RFID 태그들 등. 전력 없이 관심 객체들에 부착된 디바이스들이며, 반드시 가시적이지는 않지만 다른 주파수들 (예컨대, 라디오)에서 동작할 수 있다.
기법 4: 전자 태그들(능동): 무선 통신들, 광, 라디오, 차량 간 통신(vehicle to vehicle), 차량-사물 간 통신(vehicle to anything(X)) 등. 다양한 형태들로 정보를 내보내는, 관심 객체들 상의 전력을 공급받는 디바이스들이다.
기법 5: 특징 검출(이미지 기반): 이미지 분석 및 식별, 즉, 측면 뷰로부터 자동차에 대한 특정 거리에 있는 2개의 바퀴; 얼굴 인식을 위한 2개의 눈, 코 및 입(이 순서로) 등의 분석 및 식별. 이는 알려져 있는 기하학적 구조들/형상들에 의존한다.
기법 6: 심층 학습/CNN 기반(이미지 기반): 자동차들, 얼굴들 등의 라벨링된 이미지들을 갖는 화상들 중 많은 화상들로 컴퓨터를 훈련하고, 컴퓨터는 검출할 특징들을 결정하고 관심 객체들이 새로운 영역들에 존재하는지를 예측한다. 식별될 객체의 각각의 부류에 대한 훈련 절차의 반복이 요구된다.
기법 7: 객체 추적 방법들: 처음에, 장면 내의 물품들을 특정 순서로 조직화하고 순서화된 객체들을 라벨링한다. 그 후, 알려져 있는 색상/기하학적 구조/3D 좌표들을 갖는 장면 내의 객체를 추종한다. 객체가 장면을 벗어났다가 재진입하는 경우, "인식"은 상실된다.
다음에서, 위에 언급된 기법들의 일부 단점들이 제시된다.
기법 1: 이미지 내의 객체가 가려지거나 객체의 작은 부분만이 뷰 내에 있을 때, 바코드들, 로고 등이 판독가능하지 않을 수 있다. 또한, 가요성 물품들 상의 바코드들 등이 왜곡되어 가시성이 제한될 수 있다. 객체의 모든 측부들은 멀리서 가시적이도록 큰 바코드들을 보유해야 할 것이며, 그렇지 않으면, 객체는 가까운 범위에서만 그리고 정확한 배향으로만 인식될 수 있다. 이는, 예컨대, 상점에서 선반 상에 있는 객체 상의 바코드가 스캐닝되어야 할 때 문제가 될 수 있다. 전체 장면에 걸쳐 동작할 때, 기법 1은 변할 수 있는 주변 조명에 의존한다.
기법 2: 상향변환 안료들은 그의 작은 양자 수율들로 인한 낮은 수준의 방출된 광 때문에 시야 거리들의 제한들을 갖는다. 그들은 강한 광 프로브들을 요구한다. 그들은 보통 불투명하고, 코팅들에 대한 옵션들을 제한하는 큰 입자들이다. 그들의 사용을 추가로 복잡하게 하는 것은, 형광 및 광 반사와 비교하여 상향변환 응답이 더 느리다는 사실이다. 일부 응용들은 사용되는 화합물에 따른 이러한 고유한 응답 시간을 이용하지만, 이는, 그 센서/객체 시스템에 대한 비행 시간(time of flight) 거리가 미리 알려져 있을 때에만 가능하다. 이는 컴퓨터 비전 응용들에서는 드문 경우이다. 이러한 이유들로 인해, 위조 방지 센서들은 판독을 위한 커버된/어두운 부분들, 프로브들로서의 부류 1 또는 2 레이저들, 및 정확성을 위한 관심 객체까지의 고정되고 제한된 거리를 갖는다.
유사하게, 시야각 의존 안료 시스템들은 가까운 범위에서만 작동하고, 다수의 각도들에서 보는 것을 요구한다. 또한, 색상은 시각적으로 기분 좋은 효과들을 위해 균일하지 않다. 정확한 측정들을 획득하기 위해 입사 광의 스펙트럼이 관리되어야 한다. 단일 이미지/장면 내에서, 각도 의존 색상 코팅을 갖는 객체는 샘플 치수들을 따라 카메라에 가시적인 다수의 색상들을 가질 것이다.
색상 기반 인식들은, 측정된 색상이 주변 조명 조건들에 부분적으로 의존하기 때문에 어렵다. 따라서, 각각의 장면에 대한 기준 샘플들 및/또는 제어된 조명 조건들이 필요하다. 상이한 센서들은 또한 상이한 색상들을 구별하기 위한 상이한 능력들을 가질 것이고, 센서 유형/제조자마다 상이할 것이어서, 각각의 센서에 대한 교정 파일들을 필요로 한다.
주변 조명 하에서의 발광 기반 인식은 객체의 반사성 및 발광성 성분들이 함께 부가되기 때문에 난제인 작업이다. 전형적으로, 발광 기반 인식은 대신에, 어두운 측정 조건 및 발광성 물질의 여기 구역의 선험적 지식을 활용할 것이므로, 정확한 광 프로브/광원이 사용될 수 있다.
기법 3: 전자 태그들, 이를테면 RFID 태그들은 관심 물품/객체에 대한 회로, 집전 장치(power collector), 및 안테나의 부착을 요구하여, 설계에 비용 및 복잡성을 부가한다. RFID 태그들은 존재 여부 유형 정보를 제공하지만, 장면에 걸쳐 많은 센서들이 사용되지 않는 한 정확한 위치 정보를 제공하지는 않는다.
기법 4: 이러한 능동적인 방법들은 관심 객체가 전원에 연결될 것을 요구하며, 이는, 축구공, 셔츠, 또는 파스타 상자와 같은 간단한 물품들에 대해 엄청난 비용이 들고, 따라서 실용적이지 않다.
기법 5: 예측 정확성은 이미지의 품질 및 장면 내의 카메라의 위치에 크게 의존하는데, 그 이유는, 가려짐(occlusion)들, 상이한 시야각들 등이 결과들을 쉽게 변경할 수 있기 때문이다. 로고 유형 이미지들은 장면 내의 다수의 장소들에 존재할 수 있고(즉, 로고는 공, T-셔츠, 모자, 또는 커피 머그잔 상에 있을 수 있음), 객체 인식은 추론에 의한 것이다. 객체의 시각적 파라미터들은 많은 노력을 들여 수학적 파라미터들로 변환되어야 한다. 각각의 가능한 형상이 데이터베이스에 포함되어야 하기 때문에, 그들의 형상이 변경될 수 있는 가요성 객체들이 문제가 된다. 유사하게 형상화된 객체들이 관심 객체로서 오식별될 수 있기 때문에, 항상 고유의 모호성이 존재한다.
기법 6: 훈련 데이터 세트의 품질이 방법의 성공을 결정한다. 인식/분류될 각각의 객체에 대해 많은 훈련 이미지들이 필요하다. 기법 5에 대한 것과 동일한 가려짐 및 가요성 객체 형상 제한들이 적용된다. 수천 개 이상의 이미지들로 각각의 부류의 물질을 훈련할 필요가 있다.
기법 7: 이러한 기법은 장면이 사전 조직화될 때 효과가 있지만, 이는 거의 실용적이지 않다. 관심 객체가 장면을 벗어나거나 완전히 가려지는 경우, 위의 다른 기법들과 결합되지 않는 한 객체는 인식될 수 없다.
이미 존재하는 기법들의 위에 언급된 단점들 외에도, 언급할 가치가 있는 일부 다른 난제들이 존재한다. 먼 거리를 보는 능력, 작은 객체들을 보는 능력 또는 객체들을 충분히 상세히 보는 능력은 모두 고해상도 이미징 시스템들, 즉, 고해상도 카메라, 라이다, 레이더 등을 요구한다. 고해상도 요구들은 연관된 센서 비용들을 증가시키고 처리될 데이터의 양을 증가시킨다.
자율 주행 또는 보안과 같은 즉각적인 응답들을 요구하는 응용들의 경우, 레이턴시는 또 다른 중요한 양상이다. 처리될 필요가 있는 데이터의 양은 에지 또는 클라우드 컴퓨팅이 응용에 적절한지를 결정하며, 후자는 데이터 로드들이 작은 경우에만 가능하다. 에지 컴퓨팅이 과중한 처리와 함께 사용될 때, 시스템들을 동작시키는 디바이스들은 부피가 더 커지고, 사용의 용이성을 그리고 그에 따라 구현을 제한한다.
그에 따라, 컴퓨터 비전 응용들에 대한 객체 인식 능력들을 개선하기에 적합한 시스템들 및 방법들에 대한 필요성이 존재한다. 특히, 고체 표면의 일부가 아닌 분자들의 인식 또는 감지는, 전자기 스펙트럼의 가시적인 부분들을 활용하는 컴퓨터 비전 시스템들이 그러한 능력들을 갖지 않고 더 정적이거나 덜 정적인 기하학적 구조, 즉, 2D 또는 3D 정보 구조들에 의존하므로, 고유한 난제들을 제기한다. 가스들 및 액체들과 같은 고정된 경계 조건을 나타내지 않는 유체들에 대해, 이러한 형상 기반 인식 방법들 및 감지 기법들은 부족하다.
따라서, 본 개시내용의 목적은, 유체들, 예컨대, 가스들 및 액체들, 즉, 고체-상태 경계 없이 존재하는 분자들의 인식 및 모니터링을 가능하게 하는 디바이스 및 방법을 제공하는 것이다.
본 개시내용은, 독립항들의 특징들을 갖는 디바이스 및 방법을 제공한다. 실시예들은 종속항들 및 설명 및 도면들의 대상이다.
청구항 제1항에 따르면, 컴퓨터 비전 응용을 통해 시스템 그리고/또는 시스템의 주변들에서 유체를 인식하고 모니터링하기 위한 디바이스가 제공되며, 디바이스는 적어도 다음의 구성요소들을 포함한다:
- 적어도 하나의 발광성 염료 ― 각각의 발광성 염료는 염료 특정 반사율 및 발광 스펙트럼 패턴을 갖고, 유체에 부가되도록 구성됨 ―,
- 적어도 하나의 발광성 염료를 유체에 부가, 예컨대 부가혼합(admix)하도록 구성되는 디바이스,
- 적어도 2개의 발광체로 구성되고, 적어도 2개의 발광체 사이에서 전환함으로써, 특히 주변 조명 조건들 하에서, 시스템 및/또는 시스템의 주변들을 포함하는 장면을 조명하도록 구성되는 광원 ― 2개의 발광체 중 적어도 하나는 적어도 하나의 고체-상태 시스템에 기반함 ―,
- 장면이 광원에 의해 조명될 때 시스템을 포함하는 장면의 방사휘도 데이터를 측정하도록 구성되는 센서,
- 장면이 광원에 의해 조명될 때 장면의 방사휘도 데이터로부터 염료 특정 발광 스펙트럼 패턴이 검출가능한지 여부를 검사하고, 방사휘도 데이터로부터 염료 특정 발광 스펙트럼 패턴이 검출될 수 있는 경우에, 염료가 부가된 유체를 식별하도록 구성되는 데이터 처리 유닛.
본 개시내용의 범위 내에서, "형광성" 및 "발광성"이라는 용어들은 동의어로 사용된다. "형광" 및 "발광"이라는 용어들에 대해서도 마찬가지이다. "유체"라는 용어는 가스들 및 액체들을 포함하는데, 즉, 유체는 가스 또는 액체일 수 있다.
디바이스는 특히, 시스템 내의 누출을 검출하는 데 사용될 수 있다. 그러한 경우에, 시스템은, 시스템(시스템의 파이프들)을 통해 연속적으로 운반될 동작 매체로서 유체를 사용한다. 그러한 실시예에 따르면, 디바이스는, 염료가 유체에 부가된 후에 시스템 전체에 걸쳐 염료를 순환시키게 시스템을 작동시키도록 구성되는 제어기를 더 포함한다.
상기 가능한 실시예에 따르면, 디바이스는, 컴퓨터 비전 응용을 통해 누출들에 대해 시스템을 모니터링하는 데 사용되도록 구성되며, 여기서, 시스템은, 시스템을 통해 연속적으로 운반되는 동작 매체로서 유체를 사용하고, 여기서, 데이터 처리 유닛은, 방사휘도 데이터로부터 염료 특정 발광 스펙트럼 패턴이 검출될 수 있는 경우에, 시스템의 누출을 식별하도록 추가로 구성된다.
그에 따라, 컴퓨터 비전 응용을 통해 누출들에 대해 시스템을 모니터링하기 위한 디바이스가 제공되며, 시스템은, 시스템(시스템의 파이프들)을 통해 연속적으로 운반될 동작 매체로서 유체를 사용하고, 디바이스는 적어도 다음의 구성요소들을 포함한다:
- 적어도 하나의 발광성 염료 ― 각각의 발광성 염료는 염료 특정 반사율 및 발광 스펙트럼 패턴을 갖고, 유체에 부가되도록 구성됨 ―,
- 시스템 전체에 걸쳐 염료를 순환시키게 시스템을 작동시키도록 구성되는 제어기,
- 적어도 2개의 발광체로 구성되고, 적어도 2개의 발광체 사이에서 전환함으로써, 특히 주변 조명 조건들 하에서, 시스템 및/또는 시스템의 주변들을 포함하는 장면을 조명하도록 구성되는 광원 ― 2개의 발광체 중 적어도 하나는 적어도 하나의 고체-상태 시스템에 기반함 ―,
- 장면이 광원에 의해 조명될 때 시스템 및/또는 시스템의 주변들을 포함하는 장면의 방사휘도 데이터를 측정하도록 구성되는 센서,
- 장면이 광원에 의해 조명될 때 장면의 방사휘도 데이터로부터 염료 특정 발광 스펙트럼 패턴이 검출가능한지 여부를 검사하고, 방사휘도 데이터로부터 염료 특정 발광 스펙트럼 패턴이 검출될 수 있는 경우에, 시스템의 누출을 식별하도록 구성되는 데이터 처리 유닛.
본 개시내용의 범위 내에서, 유체는, 고체-상태 경계가 없는 객체, 즉, 가스 또는 액체로서 이해되어야 한다. 유체는, 고체 표면의 일부가 아니고 고정된 경계 조건을 나타내지 않는 분자들로 이루어진다.
그에 따라, 잔, 사발, 그릇, 컵 내의 또는 투명한 유리 또는 플라스틱 용기 내의 액체가 모니터링될 수 있다.
제안된 디바이스의 추가적인 실시예에 따르면, 디바이스는, 방사휘도 데이터로부터 염료 특정 발광 스펙트럼 패턴이 추출/검출될 수 있는 경우에, 미리 정의된 동작을 수행하도록 구성된 출력 유닛을 더 포함한다. 그에 따라, 디바이스는, 식별된 유체, 특히, 디바이스가 누출 검출에 사용되는 경우에 시스템의 누출의 통지를 출력할 수 있고/거나, 디바이스는, 누출 시스템을 중단시키고/거나 창을 개방하고, 전기를 끄는 것 등과 같은 임의의 다른 방지 동작을 시작할 수 있다.
더 추가적인 실시예에 따르면, 디바이스는, 복수의 상이한 염료들을 포함하며, 상이한 염료들은 상이한 염료 특정 반사율 및/또는 발광 스펙트럼 패턴들을 갖고, 시스템 내의 상이한 유체 경로들에서 유체에 부가되도록 구성됨에 따라, 방사휘도 데이터로부터 염료 특정 발광 스펙트럼 패턴들 중 하나가 검출/추출될 수 있는 경우에, 식별된 유체의, 그리고 그에 따라, 디바이스가 누출 검출에 사용되는 경우에는 식별된 누출의 위치파악(localisation)이 가능해진다.
추가적인 실시예에 따르면, 디바이스는, 발광 스펙트럼 패턴들을 적절히 배정된 개개의 염료들과 함께 갖는 데이터 저장 유닛을 포함하며, 여기서, 데이터 처리 유닛은, 추출된 염료 특정 발광 스펙트럼 패턴과 데이터 저장 유닛에 저장된 발광 스펙트럼 패턴들을, 추출된 염료 특정 발광 스펙트럼 패턴과 저장된 발광 스펙트럼 패턴들 사이에서 임의의 수의 매칭 알고리즘들을 사용하여 매칭함으로써 적어도 하나의 염료의 염료 특정 발광 스펙트럼 패턴을 식별하도록 구성된다. 매칭 알고리즘들은, 최저 제곱근 평균 제곱 오차, 최저 평균 절대 오차, 최고 결정 계수, 최대 파장 값의 매칭 중 적어도 하나를 포함하는 그룹으로부터 선택될 수 있다.
센서는 일반적으로 광자 계수 능력들을 갖는 광학 센서이다. 더 구체적으로, 센서는 흑백(monochrome) 카메라, 또는 RGB 카메라, 또는 다중스펙트럼 카메라, 또는 하이퍼스펙트럼 카메라일 수 있다. 센서는 상기된 것 중 임의의 것의 조합, 또는 상기된 것 중 임의의 것과, 예컨대, 특정 필터들을 갖는 흑백 센서와 같은 조정가능하거나 선택가능한 필터 세트의 조합일 수 있다. 센서는 장면의 단일 픽셀을 측정하거나, 한 번에 많은 픽셀들을 측정할 수 있다. 광학 센서는, 특정 범위의 스펙트럼에서, 특히, 3개 초과의 대역에서 광자들을 계수하도록 구성될 수 있다. 광학 센서는, 특히, 상이한 시간들에 상이한 대역들을 또는 모든 대역들을 동시에 판독하는, 큰 시야를 위한 다수의 픽셀들을 갖는 카메라일 수 있다.
다중스펙트럼 카메라는 전자기 스펙트럼에 걸쳐 특정 파장 범위들 내에서 이미지 데이터를 포착한다. 파장들은 필터들에 의해 또는 가시 광 범위를 넘는 주파수들, 즉, 적외선 및 자외선으로부터의 광을 포함하는 특정 파장들에 민감한 계기들의 사용에 의해 분리될 수 있다. 스펙트럼 이미징은 인간의 눈이 적색, 녹색, 및 청색에 대해 그의 수용체들로 포착하지 못하는 부가적인 정보의 추출을 허용할 수 있다. 다중스펙트럼 카메라는 적은 수(전형적으로, 3개 내지 15개)의 스펙트럼 대역들에서 광을 측정한다. 하이퍼스펙트럼 카메라는, 종종 수백 개의 인접한 스펙트럼 대역들이 이용가능한, 스펙트럼 카메라의 특수한 경우이다.
광원은, 각각이 하나 이상의 LED로 구성되는 2개의 발광체를 갖고 2개의 발광체 사이에서의 짧은 전환 시간을 갖는 전환가능한 광원일 수 있다. 광원은 바람직하게는 적어도 2개의 상이한 발광체 사이에서 전환할 수 있는 것으로서 선택된다. 일부 방법들에 대해, 3개 이상의 발광체가 요구될 수 있다. 발광체들의 전체 조합이 광원으로 지칭된다. 이를 행하는 하나의 방법은, 상이한 파장 발광 다이오드(LED)들로 발광체들을 생성하는 것이다. LED들은 신속하게 켜지고 꺼질 수 있어서, 발광체들 사이에서의 빠른 전환을 허용한다. 상이한 방출들을 갖는 형광성 광원들이 또한 사용될 수 있다. 상이한 필터를 갖는 백열 광원들이 또한 사용될 수 있다. 광원은 인간의 눈에 가시적이지 않은 전환율로 발광체들 사이에서 전환될 수 있다. 정현파형 발광체들이 또한 LED들 또는 다른 광원들로 생성될 수 있으며, 이는 제안된 컴퓨터 비전 알고리즘들 중 일부에 유용하다.
장면의 방사휘도 데이터를 측정하도록 구성되는 센서는 발광체들 사이에서의 광원의 전환에 링크되고 그와 동기화된다. 제안된 디바이스의 추가적인 실시예에 따르면, 센서는, 적어도 2개의 발광체 중 하나 하에서의 장면으로부터의 방사휘도 데이터를 단 한 번만에 송출하기 위해 광원의 전환에 동기화된다. 그것은, 센서가, 하나의 발광체가 활성인 시간 기간 동안에만 정보를 포착하도록 구성될 수 있다는 것을 의미한다. 그 센서는, 하나 이상의 발광체가 활성인 동안 정보를 포착/측정하고 다양한 알고리즘들을 사용하여 발광체들의 서브세트에 대한 방사휘도를 계산하고 송출하도록 구성될 수 있다. 그 센서는, 광원의 활성화 전의, 그 후의, 또는 그 동안의 특정 기간에 장면 방사휘도를 포착하도록 구성될 수 있고, 광 펄스보다 더 길거나 더 짧게 지속될 수 있다. 이는, 센서가 전환에 링크되지만, 단지 하나의 발광체가 활성인 시간 기간 동안 방사휘도 데이터를 반드시 포착할 필요는 없다는 것을 의미한다. 이러한 절차는 일부 시스템들에서 잡음을 감소시키기 위해 또는 센서 타이밍 제한들로 인해 유리할 수 있다.
센서가 광원에 동기화되고 센서가 센서 노출 시간(integration time) 동안 발광체들의 상태를 추적하는 것이 가능하다. 광원의 스펙트럼 변화들은 네트워크를 통해 제어 유닛에 의해 관리되어, 센서의 노출 시간과 동기화되어 작동한다. 네트워크에 연결된 다수의 광원들은, 효과를 증폭하는 동일한 시간적 및 스펙트럼 변화 주파수들을 갖도록 동기화될 수 있다.
일반적으로, 적어도 광원, 센서, 데이터 처리 유닛, 및 데이터 저장 유닛(데이터베이스)은 개개의 통신가능한 연결들을 통해 서로 간에 네트워킹된다. 그에 따라, 모니터링 디바이스의 상이한 구성요소들 사이의 통신가능한 연결들 각각은, 각각 직접 연결 또는 간접 연결일 수 있다. 각각의 통신가능한 연결은 유선 또는 무선 연결일 수 있다. 각각의 적합한 통신 기술이 사용될 수 있다. 데이터 처리 유닛, 센서, 데이터 저장 유닛, 광원 각각은 서로 통신하기 위한 하나 이상의 통신 인터페이스를 포함할 수 있다. 그러한 통신은, 유선 데이터 송신 프로토콜, 이를테면, 광섬유 분산 데이터 인터페이스(FDDI), 디지털 가입자 회선(DSL), 이더넷, 비동기 전송 모드(ATM), 또는 임의의 다른 유선 송신 프로토콜을 사용하여 실행될 수 있다. 대안적으로, 통신은, 다양한 프로토콜들, 이를테면, 일반 패킷 라디오 서비스(GPRS), 범용 모바일 원격통신 시스템(UMTS), 코드 분할 다중 액세스(CDMA), 롱 텀 에볼루션(LTE; Long Term Evolution), 무선 범용 직렬 버스(USB), 및/또는 임의의 다른 무선 프로토콜 중 임의의 프로토콜을 사용하여 무선 통신 네트워크들을 통해 무선으로 이루어질 수 있다. 개개의 통신은 무선 및 유선 통신의 조합일 수 있다.
데이터 처리 유닛은, 하나 이상의 입력 유닛, 이를테면, 터치 스크린, 오디오 입력, 움직임 입력, 마우스, 키패드 입력 등을 포함할 수 있거나 그와 통신가능하게 연결될 수 있다. 추가로, 데이터 처리 유닛은, 하나 이상의 출력 유닛, 이를테면, 오디오 출력, 비디오 출력, 스크린/디스플레이 출력 등을 포함할 수 있거나 그와 통신할 수 있는데, 즉, 통신가능하게 연결될 수 있다.
본 발명의 실시예들은, 독립형 유닛이거나 예컨대, 인터넷 또는 인트라넷과 같은 네트워크를 통해, 예컨대 클라우드에 위치된 중앙 컴퓨터와 통신하는 하나 이상의 원격 단말기 또는 디바이스를 포함할 수 있는 컴퓨터 시스템과 함께 사용되거나 그에 통합될 수 있다. 그러므로, 본원에 설명된 컴퓨팅 디바이스 및 관련된 구성요소들은 로컬 컴퓨터 시스템 또는 원격 컴퓨터 또는 온라인 시스템 또는 이들의 조합의 일부분일 수 있다. 본원에 설명된 데이터베이스 및 소프트웨어는 컴퓨터 내부 메모리에 또는 비-일시적인 컴퓨터 판독가능 매체에 저장될 수 있다.
본 개시내용의 범위 내에서, 데이터베이스는 데이터 저장 유닛의 일부일 수 있거나 데이터 저장 유닛 그 자체를 표현할 수 있다. "데이터베이스" 및 "데이터 저장 유닛"이라는 용어들은 동의어로 사용된다.
추가적인 양상에 따르면, 본 발명의 실시예들은, 컴퓨터 비전 응용을 통해 시스템 및/또는 시스템의 주변들에서 유체를 인식하고 모니터링하기 위한 방법에 관한 것으로, 방법은 적어도 다음의 단계들을 포함한다:
- 유체에 발광성 염료를 부가하는 단계 ― 발광성 염료는 염료 특정 반사율 및 발광 스펙트럼 패턴을 가짐 ―,
- 바람직하게는 주변 조명 조건들 하에서, 적어도 2개의 발광체로 구성되는 부가적인 광원으로, 적어도 2개의 발광체 사이에서 전환함으로써 시스템 및/또는 시스템의 주변들을 포함하는 장면을 조명하는 단계 ― 2개의 발광체 중 적어도 하나는 적어도 하나의 고체-상태 시스템에 기반함 ―,
- 센서에 의해, 장면이 광원에 의해 조명될 때 장면의 방사휘도 데이터를 측정하는 단계,
- 데이터 처리 유닛에 의해, 장면의 방사휘도 데이터로부터 염료 특정 발광 스펙트럼 패턴이 검출가능한지 여부를 검사하는 단계, 및
- 방사휘도 데이터로부터 염료 특정 발광 스펙트럼 패턴이 검출될 수 있는 경우에, 데이터 처리 유닛에 의해, 유체를 식별하는 단계.
다른 양상에서, 본 발명의 실시예들은, 컴퓨터 비전 응용을 통해 누출들에 대해 시스템을 모니터링하기 위한 방법에 관한 것으로, 시스템은, 시스템(시스템의 파이프들)을 통해 연속적으로 운반될 동작 매체로서, 예컨대 냉각제로서 유체를 사용하며, 방법은 적어도 다음의 단계들을 포함한다:
- 유체에 발광성 염료를 부가하는 단계 ― 발광성 염료는 염료 특정 반사율 및 발광 스펙트럼 패턴을 가짐 ―,
- 시스템 전체에 걸쳐 유체와 함께 염료를 순환시키도록 시스템을 작동시키는 단계,
- 바람직하게는 주변 조명 조건들 하에서, 적어도 2개의 발광체로 구성되는 부가적인 광원으로, 적어도 2개의 발광체 사이에서 전환함으로써 시스템 및/또는 시스템의 주변들을 포함하는 장면을 조명하는 단계 ― 2개의 발광체 중 적어도 하나는 적어도 하나의 고체-상태 시스템에 기반함 ―,
- 센서에 의해, 장면이 광원에 의해 조명될 때 장면의 방사휘도 데이터를 측정하는 단계,
- 데이터 처리 유닛에 의해, 장면의 방사휘도 데이터로부터 염료 특정 발광 스펙트럼 패턴이 추출가능/검출가능한지 여부를 검사하는 단계, 및
- 방사휘도 데이터로부터 염료 특정 발광 스펙트럼 패턴이 추출/검출될 수 있는 경우에, 데이터 처리 유닛에 의해, 시스템의 누출을 식별하는 단계.
제안된 방법의 일 실시예에 따르면, 방법은, 발광 스펙트럼 패턴들을 적절히 배정된 개개의 염료들과 함께 갖는 데이터 저장 유닛을 제공하는 단계, 및 추출된 염료 특정 발광 스펙트럼 패턴과 데이터 저장 유닛에 저장된 발광 스펙트럼 패턴들을, 추출된 염료 특정 발광 스펙트럼 패턴과 저장된 발광 스펙트럼 패턴들 사이에서 임의의 수의 매칭 알고리즘들을 사용하여 매칭함으로써 적어도 하나의 염료의 염료 특정 발광 스펙트럼 패턴을 식별하는 단계를 더 포함한다. 매칭 알고리즘들은, 최저 제곱근 평균 제곱 오차, 최저 평균 절대 오차, 최고 결정 계수, 최대 파장 값의 매칭 중 적어도 하나를 포함하는 그룹으로부터 선택될 수 있다.
추가적인 실시예에서, 방법은, 미리 정의된 동작을 수행하는 단계, 예컨대, 방사휘도 데이터로부터 염료 특정 발광 스펙트럼 패턴이 추출될 수 있는 경우에, 출력 유닛을 통해 시스템의 식별된 누출의 통지를 출력하는 단계를 더 포함한다. 부가적으로 또는 대안적으로, 누출 시스템이 중단될 수 있고/거나, 창을 개방하거나 전기를 끄는 것과 같은 임의의 다른 방지 동작이 수행될 수 있다.
제안된 방법의 더 추가적인 실시예에서, 복수의 상이한 염료들이 제공되고 ― 상이한 염료들은 상이한 염료 특정 반사율 및 발광 스펙트럼 패턴들을 가짐 ―, 시스템 내의 상이한 유체 경로들에서 상이한 염료들이 유체에 부가됨에 따라, 방사휘도 데이터로부터 염료 특정 발광 스펙트럼 패턴들 중 하나가 추출될 수 있는 경우에, 식별된 유체의, 그리고 그에 따라, 방법이 누출 검출을 위해 수행되는 경우에는 식별된 누출의 위치파악이 가능해진다.
광원은, 각각이 하나 이상의 LED로 구성되는 2개의 발광체를 갖고 2개의 발광체 사이에서의 짧은 전환 시간을 갖는 전환가능한 광원으로서 선택될 수 있다.
다른 양상에서, 본 발명의 실시예들은, 컴퓨터 비전 응용을 통해 시스템 및/또는 시스템의 주변들에서 유체를 인식하고 모니터링하기 위한 명령어들을 갖는 컴퓨터 프로그램 제품에 관한 것으로, 명령어들은 컴퓨터에 의해, 특히, 이전에 설명된 바와 같은 데이터 처리 유닛에 의해 실행가능하고, 실행될 때, 기계로 하여금:
- 유체에 발광성 염료를 부가하게 하고 ― 발광성 염료는 염료 특정 반사율 및 발광 스펙트럼 패턴을 가짐 ―,
- 바람직하게는 주변 조명 조건들 하에서, 적어도 2개의 발광체로 구성되는 부가적인 광원으로, 적어도 2개의 발광체 사이에서 전환함으로써 시스템 및/또는 시스템의 주변들을 포함하는 장면을 조명하게 하고 ― 2개의 발광체 중 적어도 하나는 적어도 하나의 고체-상태 시스템에 기반함 ―,
- 센서에 의해, 장면이 광원에 의해 조명될 때 장면의 방사휘도 데이터를 측정하게 하고,
- 장면의 방사휘도 데이터로부터 염료 특정 발광 스펙트럼 패턴이 검출가능/추출가능한지 여부를 결정/검사하게 하고,
- 방사휘도 데이터로부터 염료 특정 발광 스펙트럼 패턴이 검출/추출될 수 있는 경우에, 유체를 식별하게 한다.
다른 양상에서, 본 발명의 실시예들은, 컴퓨터 비전 응용을 통해 누출들에 대해 시스템을 모니터링하기 위한 명령어들을 갖는 컴퓨터 프로그램 제품에 관한 것으로, 시스템은, 시스템(시스템의 파이프들)을 통해 연속적으로 운반될 동작 매체로서, 예컨대 냉각제로서 유체를 사용하며, 명령어들은 컴퓨터, 특히, 이전에 설명된 바와 같은 데이터 처리 유닛에 의해 실행가능하고, 실행될 때, 기계로 하여금,
- 유체에 발광성 염료를 부가하게 하고 ― 발광성 염료는 염료 특정 반사율 및 발광 스펙트럼 패턴을 가짐 ―,
- 동작 매체로서 유체를 사용하여, 시스템 전체에 걸쳐 유체와 함께 염료를 순환시키도록 시스템을 작동시키게 하고,
- 바람직하게는 주변 조명 조건들 하에서, 적어도 2개의 발광체로 구성되는 부가적인 광원으로, 적어도 2개의 발광체 사이에서 전환함으로써 시스템 및/또는 시스템의 주변들을 포함하는 장면을 조명하게 하고 ― 2개의 발광체 중 적어도 하나는 적어도 하나의 고체-상태 시스템에 기반함 ―,
- 센서에 의해, 장면이 광원에 의해 조명될 때 장면의 방사휘도 데이터를 측정하게 하고,
- 장면의 방사휘도 데이터로부터 염료 특정 발광 스펙트럼 패턴이 검출가능/추출가능한지 여부를 검사하게 하고,
- 방사휘도 데이터로부터 염료 특정 발광 스펙트럼 패턴이 검출/추출될 수 있는 경우에, 시스템의 누출을 식별하게 한다.
컴퓨터 프로그램 제품은, 추출/검출된 염료 특정 발광 스펙트럼 패턴과 데이터 저장 유닛에 저장된 발광 스펙트럼 패턴들을, 추출/검출된 염료 특정 발광 스펙트럼 패턴과 저장된 발광 스펙트럼 패턴들 사이에서 임의의 수의 매칭 알고리즘들을 사용하여 매칭함으로써 적어도 하나의 염료의 염료 특정 발광 스펙트럼 패턴을 식별하기 위한 명령어들을 더 포함할 수 있다. 매칭 알고리즘들은, 최저 제곱근 평균 제곱 오차, 최저 평균 절대 오차, 최고 결정 계수, 최대 파장 값의 매칭 중 적어도 하나를 포함하는 그룹으로부터 선택될 수 있다.
컴퓨터 프로그램 제품은, 미리 정의된 동작을 수행하기 위한 명령어들, 예컨대, 방사휘도 데이터로부터 염료 특정 발광 스펙트럼 패턴이 추출/검출될 수 있는 경우에, 출력 유닛을 통해 시스템의 식별된 유체 및/또는 식별된 누출의 통지를 출력하기 위한 명령어들을 더 포함할 수 있다.
본 개시내용은 추가로, 명령어들을 저장하는 비-일시적인 컴퓨터 판독가능 매체를 언급하며, 명령어들은, 하나 이상의 프로세서에 의해 실행될 때, 기계로 하여금:
- 유체에 발광성 염료를 부가하게 하고 ― 발광성 염료는 염료 특정 반사율 및 발광 스펙트럼 패턴을 가짐 ―,
- 바람직하게는 주변 조명 조건들 하에서, 적어도 2개의 발광체로 구성되는 부가적인 광원으로, 적어도 2개의 발광체 사이에서 전환함으로써 장면을 조명하게 하고 ― 2개의 발광체 중 적어도 하나는 적어도 하나의 고체-상태 시스템에 기반함 ―,
- 센서에 의해, 장면이 광원에 의해 조명될 때 장면의 방사휘도 데이터를 측정하게 하고,
- 장면의 방사휘도 데이터로부터 염료 특정 발광 스펙트럼 패턴이 검출가능/추출가능한지 여부를 검사하게 하고,
- 방사휘도 데이터로부터 염료 특정 발광 스펙트럼 패턴이 검출/추출될 수 있는 경우에, 유체를 식별하게 한다.
다른 양상에서, 본 개시내용은 명령어들을 저장하는 비-일시적인 컴퓨터 판독가능 매체를 언급하며, 명령어들은, 하나 이상의 프로세서에 의해 실행될 때, 기계로 하여금:
- 유체에 발광성 염료를 부가하게 하고 ― 발광성 염료는 염료 특정 반사율 및 발광 스펙트럼 패턴을 가짐 ―,
- 동작 매체로서 유체를 사용하여, 시스템 전체에 걸쳐 유체와 함께 염료를 순환시키도록 시스템을 작동시키게 하고,
- 바람직하게는 주변 조명 조건들 하에서, 적어도 2개의 발광체로 구성되는 부가적인 광원으로, 적어도 2개의 발광체 사이에서 전환함으로써 시스템 및/또는 시스템의 주변들을 포함하는 장면을 조명하게 하고 ― 2개의 발광체 중 적어도 하나는 적어도 하나의 고체-상태 시스템에 기반함 ―,
- 센서에 의해, 장면이 광원에 의해 조명될 때 장면의 방사휘도 데이터를 측정하게 하고,
- 장면의 방사휘도 데이터로부터 염료 특정 발광 스펙트럼 패턴이 검출가능/추출가능한지 여부를 검사하게 하고,
- 방사휘도 데이터로부터 염료 특정 발광 스펙트럼 패턴이 검출/추출될 수 있는 경우에, 시스템의 누출을 식별하게 한다.
"데이터 처리 유닛", "프로세서", "컴퓨터"라는 용어들은 동의어로 사용되고 넓게 해석되어야 한다.
본 발명은 다음의 예들에서 추가로 정의된다. 이러한 예들은, 본 발명의 바람직한 실시예들을 나타냄으로써, 단지 예시로서 주어진다는 것이 이해되어야 한다. 위의 논의 및 예들로부터, 관련 기술분야의 통상의 기술자는 본 발명의 본질적인 특성들을 확인할 수 있고, 본 발명의 사상 및 범위로부터 벗어나지 않으면서, 다양한 용도들 및 조건들에 본 발명을 적응시키도록 본 발명의 다양한 변경들 및 수정들을 행할 수 있다.
도 1은 제안된 방법의 실시예를 실행하는 제안된 디바이스의 실시예를 개략적으로 도시한다.
도 1은 컴퓨터 비전 응용을 통해 누출들에 대해 시스템을 모니터링하기 위한 디바이스(100)의 실시예를 도시한다. 시스템은 여기서, 스토브(110)의 파이프들을 통해 연속적으로 운반될 동작 매체로서 유체, 즉, 가스(105)를 사용하는 스토브(110)에 의해 표현된다. 누출들에 대해 스토브(110)를 모니터링하기 위한 디바이스(100)는, 광원(101), 센서(102), 데이터 저장 유닛(104), 및 데이터 처리 유닛(103)을 포함한다. 누출들에 대해 스토브(110)를 모니터링하기 위한 디바이스(100)는 적어도 하나의 발광성 염료(106)를 추가로 제공하며, 각각의 발광성 염료는 염료 특정 반사율 및 발광 스펙트럼 패턴들을 갖고, 가스(105)에 부가되도록 구성된다. 추가로, 스토브(110), 즉, 스토브(110)의 파이프들 전체에 걸쳐 가스에 부가될 때 염료를 순환시키도록 스토브(110)를 작동시키기 위해, 여기에 도시되지 않은 제어기가 제공된다. 광원(101)은 적어도 2개의 발광체로 구성되고, 적어도 2개의 발광체 사이에서 전환함으로써, 주변 조명 조건들 하에서, 스토브(110) 및/또는 스토브(110)의 주변들을 포함하는 장면을 조명하도록 구성되며, 2개의 발광체 중 적어도 하나는 적어도 하나의 고체-상태 시스템에 기반한다. 적어도 하나의 고체-상태 시스템은, 반도체 발광 다이오드(LED)들, 유기 발광 다이오드(OLED)들, 또는 중합체 발광 다이오드(PLED)들을 포함하는 고체-상태 시스템들의 그룹으로부터 선택될 수 있다.
데이터 저장 유닛(104)은, 발광 스펙트럼 패턴들을 적절히 배정된 개개의 염료들과 함께 저장하고 제공한다. 센서(102)는, 장면이 광원(101)에 의해 조명될 때 장면의 방사휘도 데이터를 측정하도록 구성된다. 장면은 여기서, 센서(102)로부터 비롯되는 원뿔(111)(센서(102)의 시야)에 의해 표시된 바와 같이 스토브(110)의 주변들을 포함한다. 센서(102)는 일반적으로 광자 계수 능력들을 갖는 광학 센서이다. 더 구체적으로, 센서는 흑백 카메라, 또는 RGB 카메라, 또는 다중스펙트럼 카메라, 또는 하이퍼스펙트럼 카메라일 수 있다. 센서(102)는 또한 상기된 것 중 임의의 것의 조합, 또는 상기된 것 중 임의의 것과, 예컨대, 특정 필터들을 갖는 흑백 센서와 같은 조정가능하거나 선택가능한 필터 세트의 조합일 수 있다. 센서는 장면의 단일 픽셀을 측정하거나 한 번에 많은 픽셀들을 측정할 수 있다. 광학 센서(102)는, 특정 범위의 스펙트럼에서, 특히, 3개 초과의 대역에서 광자들을 계수하도록 구성될 수 있다. 광학 센서는, 특히, 상이한 시간들에 상이한 대역들을 또는 모든 대역들을 동시에 판독하는, 큰 시야를 위한 다수의 픽셀들을 갖는 카메라일 수 있다. 도 1에서, 장면은 스토브(110)의 주변들을 포함하는 원뿔(111)에 의해 정의된다.
지금까지, 형광성 누출 검출은 통상적으로, 비용이 많이 들고, 성능이 저하되고, 환경적으로 피해를 주는 누출들의 원인을 더 쉽게 찾기 위해 유압 및 냉매 시스템들에 대해 수행되었다. 전형적으로, 기술자는, 개개의 시스템에 형광성 염료를 부가하고, 시스템을 작동시켜 전체 시스템 전체에 걸쳐 염료를 순환시킨 다음, 시스템의 구성요소들 상에 적절한 광원(가장 흔하게는 UV 또는 청색 광)을 비추는 것에 의해 누출들에 대해 시스템을 확인한다. 주변 조명이 충분히 어두운 경우, 시스템 유체 내의 형광성 염료가 누출이 발생하고 있는 곳에서 가시 광을 방출할 것이기 때문에, 누출들을 쉽게 볼 수 있다. 관련 기술분야에 알려져 있는 이러한 방법은 누출들을 찾는 데 있어 효과적이지만, 기술자의 존재를 요구하고, 지속적으로 모니터링되는 프로세스가 아니다. 시스템이 지속적으로 모니터링되고 누출이 자동으로 검출되어 적절한 조치, 유지보수 호출, 시스템의 부분적 또는 완전한 가동중단 등이 개시될 수 있는 경우 상당한 이점들이 실현될 수 있다.
본 개시내용에 따른 제안된 디바이스는, 주변 광 하에서 반사율 및 형광 방출 성분들을 분리하기 위한 기법을 자동 형광성 누출 검출과 페어링한다. 많은 경우들에서, 누출들에 대해 모니터링되어야 하는 스토브(110)와 같은 시스템들은 다른 목적들을 위해 밝은 조명이 요구되는 환경에 있다. 기술자가 누출들에 대해 시스템을 검사하기 위해 이러한 조명들을 일시적으로 어둡게 하는 것이 수용가능할 수 있지만, 형광성 누출의 컴퓨터 비전 검출을 위해 현재 요구되는 바와 같이 조명들을 지속적으로 어둡게 하는 것은 수용가능하지 않을 것이다. 따라서, 제안된 디바이스(100)는 주변 조명 조건들 하에서 형광 방출을 반사율과 구별할 가능성을 제공한다. 제안된 디바이스(100)에 의해, 검출된 형광 방출을 데이터 저장 유닛(104) 내의 대응하는 염료에 매칭하여 컴퓨터 비전을 위한 염료 식별을 용이하게 하는 것이 가능하다. 디바이스는, 방사휘도 데이터로부터 염료 특정 발광 스펙트럼 패턴이 검출될 수 있는 경우에, 시스템(110)의 식별된 누출의 통지를 출력하도록 구성되는 출력 유닛을 더 포함하는 것이 가능하다. 그러한 출력은, 디스플레이에 의해 그리고/또는 음향 출력, 이를테면 라우드 스피커에 의해 실현될 수 있다. 디바이스는, 특정 수준의 형광이 검출되고, 형광 패턴이 데이터 저장 유닛(104)에 저장되어 있는 염료에 매칭될 수 있을 때, 단순히 신호를 전송 및/또는 출력하는 것이 가능하다.
추가로, 디바이스는 복수의 상이한 염료들을 제공하는 것이 가능하며, 상이한 염료들은 상이한 염료 특정 반사율 및 발광 스펙트럼 패턴들을 갖고, 시스템(110), 여기서는 스토브 내의 상이한 유체 경로들에서 유체에 부가되도록 구성됨에 따라, 방사휘도 데이터로부터 염료 특정 발광 스펙트럼 패턴들 중 하나가 검출될 수 있는 경우에, 스토브(110)에서의 식별된 누출의 위치파악이 가능해진다. 검출된 발광성/발광 스펙트럼 패턴을 데이터베이스(103) 내의 적절히 배정된 개개의 염료들과 함께 저장된 발광 스펙트럼 패턴들과 매칭하는 데이터 처리 유닛(103)은, 검출된 염료 특정 발광 스펙트럼 패턴과 데이터 저장 유닛(103)에 저장된 발광 스펙트럼 패턴들을, 검출된 염료 특정 발광 스펙트럼 패턴과 저장된 발광 스펙트럼 패턴들 사이에서 임의의 수의 매칭 알고리즘들을 사용하여 매칭함으로써 적어도 하나의 염료의 염료 특정 발광 스펙트럼 패턴을 식별하도록 구성된다. 매칭 알고리즘들은, 최저 제곱근 평균 제곱 오차, 최저 평균 절대 오차, 최고 결정 계수, 최대 파장 값의 매칭 중 적어도 하나를 포함하는 그룹으로부터 선택될 수 있다.
유압 및 냉매 시스템들을 위한 형광 누출 검출 물질들은 이미 상업적으로 입수가능하다. 또한, 동작 매체로서 천연 가스, 프로판, 암모니아 등을 이용하는 가스성 시스템들을 모니터링하는 것이 가능하다. 이러한 경우에, 개개의 가스들에 대한 적합한 형광체들이 부가되어야 한다.
참조 부호들의 목록
100
디바이스
101
광원
102
센서
103
데이터 처리 유닛, 데이터베이스
104
데이터 저장 유닛
105
유체
106
염료
110
시스템 (스토브)
111
장면 (원뿔)
Claims (15)
- 컴퓨터 비전 응용을 통해 시스템(110) 및/또는 상기 시스템(110)의 주변들에서 유체(105)를 인식하고 모니터링하기 위한 디바이스로서,
적어도 다음의 구성요소들:
- 적어도 하나의 발광성 염료(106) ― 각각의 발광성 염료(106)는 염료 특정 반사율 스펙트럼 패턴 및 염료 특정 발광 스펙트럼 패턴을 갖고, 상기 유체(105)에 부가되도록 구성됨 ―;
- 적어도 2개의 발광체로 구성되고, 상기 적어도 2개의 발광체 사이에서 전환함으로써 상기 시스템(110) 및/또는 상기 시스템(110)의 주변들을 포함하는 장면(111)을 조명하도록 구성되는 광원(101) ― 2개의 발광체 중 적어도 하나는 적어도 하나의 고체-상태 시스템에 기반함 ―;
- 상기 장면이 상기 광원(101)에 의해 조명될 때 상기 장면의 방사휘도 데이터를 측정하도록 구성되는 센서(102); 및
- 상기 장면(111)이 상기 광원(101)에 의해 조명될 때 상기 장면(111)의 상기 방사휘도 데이터로부터 상기 염료 특정 발광 스펙트럼 패턴이 검출가능한지 여부를 결정하고, 상기 방사휘도 데이터로부터 상기 염료 특정 발광 스펙트럼 패턴이 검출될 수 있는 경우에, 상기 염료(106)가 부가된 상기 유체(105)를 식별하도록 구성되는 데이터 처리 유닛(103)을 포함하는, 디바이스. - 제1항에 있어서,
컴퓨터 비전 응용을 통해 누출들에 대해 상기 시스템(110)을 모니터링하기 위해, 상기 시스템(110)은 상기 시스템(110)을 통해 연속적으로 운반될 동작 매체로서 상기 유체(105)를 사용하고,
상기 데이터 처리 유닛(103)은, 상기 장면(111)이 상기 광원(101)에 의해 조명될 때 상기 장면(111)의 상기 방사휘도 데이터로부터 상기 염료 특정 발광 스펙트럼 패턴이 추출가능한지 여부를 결정하고, 상기 방사휘도 데이터로부터 상기 염료 특정 발광 스펙트럼 패턴이 추출될 수 있는 경우에, 상기 시스템(110)의 누출을 식별하도록 구성되는, 디바이스. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 방사휘도 데이터로부터 상기 염료 특정 발광 스펙트럼 패턴이 추출될 수 있는 경우에, 미리 정의된 동작을 수행 및/또는 개시하도록 구성되는 출력 유닛을 더 포함하는, 디바이스. - 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
복수의 상이한 염료들(106)을 포함하며, 상기 상이한 염료들(106)은 상이한 염료 특정 반사율 스펙트럼 패턴들 및 염료 특정 발광 스펙트럼 패턴들을 갖고, 상기 시스템(110) 내의 상이한 유체 경로들에서 상기 유체(105)에 부가되도록 구성됨에 따라, 상기 방사휘도 데이터로부터 상기 염료 특정 발광 스펙트럼 패턴들 중 하나가 추출될 수 있는 경우에, 식별된 유체(105)의, 특히, 디바이스가 누출 검출에 사용되는 경우에는 식별된 누출의 위치파악(localisation)이 가능해지는, 디바이스. - 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
발광 스펙트럼 패턴들을 적절히 배정된 개개의 염료들과 함께 갖는 데이터 저장 유닛(104)을 포함하며, 상기 데이터 처리 유닛(103)은, 추출된 염료 특정 발광 스펙트럼 패턴과 상기 데이터 저장 유닛(103)에 저장된 상기 발광 스펙트럼 패턴들을, 상기 추출된 염료 특정 발광 스펙트럼 패턴과 저장된 발광 스펙트럼 패턴들 사이에서 임의의 수의 매칭 알고리즘들을 사용하여 매칭함으로써 적어도 하나의 염료의 염료 특정 발광 스펙트럼 패턴을 식별하도록 구성되는, 디바이스. - 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 센서(102)는 하이퍼스펙트럼 카메라 또는 다중스펙트럼 카메라인, 디바이스. - 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 광원(101)은, 각각이 하나 이상의 LED로 구성되는 2개의 발광체를 갖고 상기 2개의 발광체 사이에서의 짧은 전환 시간을 갖는 전환가능한 광원인, 디바이스. - 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 센서(102)는, 상기 적어도 2개의 발광체 중 하나 하에서의 상기 장면(111) 및/또는 상기 장면(111)의 주변들로부터의 방사휘도 데이터를 한 번만에 송출하도록 상기 광원(101)의 전환에 동기화되는, 디바이스. - 컴퓨터 비전 응용을 통해 시스템 및/또는 상기 시스템의 주변들에서 유체를 인식하고 모니터링하기 위한 방법으로서,
적어도 다음의 단계들:
- 상기 유체에 발광성 염료를 부가혼합(admix)하는 단계 ― 상기 발광성 염료는 염료 특정 반사율 스펙트럼 패턴 및 염료 특정 발광 스펙트럼 패턴을 가짐 ―;
- 바람직하게는 주변 조명 조건들 하에서, 적어도 2개의 발광체로 구성되는 부가적인 광원으로, 상기 적어도 2개의 발광체 사이에서 전환함으로써 상기 시스템 및/또는 상기 시스템의 주변들을 포함하는 장면을 조명하는 단계 ― 2개의 발광체 중 적어도 하나는 적어도 하나의 고체-상태 시스템에 기반함 ―;
- 센서에 의해, 상기 장면이 상기 광원에 의해 조명될 때 상기 장면의 방사휘도 데이터를 측정하는 단계;
- 데이터 처리 유닛에 의해, 상기 장면의 상기 방사휘도 데이터로부터 상기 염료 특정 발광 스펙트럼 패턴이 검출가능한지 여부를 결정하는 단계; 및
- 상기 방사휘도 데이터로부터 상기 염료 특정 발광 스펙트럼 패턴이 검출될 수 있는 경우에, 상기 데이터 처리 유닛에 의해, 상기 유체를 식별하는 단계를 포함하는, 방법. - 제9항에 있어서,
컴퓨터 비전 응용을 통해 누출들에 대해 상기 시스템을 모니터링하기 위해, 상기 시스템은 상기 시스템을 통해 연속적으로 운반될 동작 매체로서 상기 유체를 사용하고,
상기 방법은 적어도 다음의 단계들:
- 상기 데이터 처리 유닛에 의해, 상기 장면의 상기 방사휘도 데이터로부터 상기 염료 특정 발광 스펙트럼 패턴이 추출가능한지 여부를 결정하는 단계; 및
- 상기 방사휘도 데이터로부터 상기 염료 특정 발광 스펙트럼 패턴이 추출될 수 있는 경우에, 상기 데이터 처리 유닛에 의해, 상기 시스템의 누출을 식별하는 단계를 더 포함하는, 방법. - 제9항 또는 제10항에 있어서,
발광 스펙트럼 패턴들을 적절히 배정된 개개의 염료들과 함께 갖는 데이터 저장 유닛을 제공하는 단계, 및 추출된 염료 특정 발광 스펙트럼 패턴과 상기 데이터 저장 유닛에 저장된 상기 발광 스펙트럼 패턴들을, 상기 추출된 염료 특정 발광 스펙트럼 패턴과 저장된 발광 스펙트럼 패턴들 사이에서 임의의 수의 매칭 알고리즘들을 사용하여 매칭함으로써 적어도 하나의 염료의 염료 특정 발광 스펙트럼 패턴을 식별하는 단계를 더 포함하는, 방법. - 제9항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 방사휘도 데이터로부터 상기 염료 특정 발광 스펙트럼 패턴이 추출될 수 있는 경우에, 미리 정의된 동작을 개시 및/또는 수행하는 단계를 더 포함하는, 방법. - 제9항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
복수의 상이한 염료들이 제공되고, 상이한 염료들은 상이한 염료 특정 반사율 스펙트럼 패턴들 및 염료 특정 발광 스펙트럼 패턴들을 갖고, 상기 시스템 내의 상이한 유체 경로들에서 상기 상이한 염료들이 상기 유체에 부가혼합됨에 따라, 상기 방사휘도 데이터로부터 상기 염료 특정 발광 스펙트럼 패턴들 중 하나가 추출될 수 있는 경우에, 식별된 유체의 위치파악이 가능해지는, 방법. - 제9항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 광원은, 각각이 하나 이상의 LED로 구성되는 2개의 발광체를 갖고 상기 2개의 발광체 사이에서의 짧은 전환 시간을 갖는 전환가능한 광원으로서 선택되는, 방법. - 컴퓨터 비전 응용을 통해 시스템 및/또는 상기 시스템의 주변들에서 유체를 모니터링하기 위한 명령어들을 갖는 컴퓨터 프로그램 제품으로서,
상기 명령어들은 하나 이상의 프로세서에 기능적으로 결합되는 비-일시적인 컴퓨터 판독가능 매체 상에 저장되고, 상기 하나 이상의 프로세서 상에서 실행될 때, 기계로 하여금:
- 상기 유체에 발광성 염료를 부가혼합하게 하고 ― 상기 발광성 염료는 염료 특정 반사율 스펙트럼 패턴 및 염료 특정 발광 스펙트럼 패턴을 가짐 ―;
- 바람직하게는 주변 조명 조건들 하에서, 적어도 2개의 발광체로 구성되는 부가적인 광원으로, 상기 적어도 2개의 발광체 사이에서 전환함으로써 상기 시스템 및/또는 상기 시스템의 주변들을 포함하는 장면을 조명하게 하고 ― 2개의 발광체 중 적어도 하나는 적어도 하나의 고체-상태 시스템에 기반함 ―;
- 센서에 의해, 상기 장면이 상기 광원에 의해 조명될 때 상기 장면의 방사휘도 데이터를 측정하게 하고;
- 데이터 처리 유닛에 의해, 상기 장면의 상기 방사휘도 데이터로부터 상기 염료 특정 발광 스펙트럼 패턴이 검출가능한지 여부를 결정하게 하고;
- 상기 방사휘도 데이터로부터 상기 염료 특정 발광 스펙트럼 패턴이 검출될 수 있는 경우에, 상기 데이터 처리 유닛에 의해, 상기 유체를 식별하게 하는, 컴퓨터 프로그램 제품.
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