KR20220009272A - Method for measuring carbon emission using roof image of aerial picture and system for measuring carbon emission - Google Patents

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KR20220009272A
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Abstract

The present invention provides a method for calculating carbon emission using a roof image of a drone image. In an embodiment, the method for calculating carbon emission using a roof image of a drone image includes the steps of: acquiring a drone image including a roof image according to a visible ray of each of a plurality of buildings through drone photography; extracting a light reflectance value (LRV) defined for each color from the color constituting each of the roof images; calculating energy consumption of each of the plurality of buildings from the LRV; and calculating carbon emission from the calculated energy consumption.

Description

드론 영상의 지붕 이미지를 이용한 탄소 배출량의 산출 방법 및 탄소 배출량 측정 시스템{METHOD FOR MEASURING CARBON EMISSION USING ROOF IMAGE OF AERIAL PICTURE AND SYSTEM FOR MEASURING CARBON EMISSION}Calculation method and carbon emission measurement system using roof image of drone image

본 발명은 드론을 이용하여 촬영한 영상을 통한 지붕 이미지를 이용한 탄소 배출량의 산출 방법 및 탄소 배출량 측정 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a method of calculating carbon emissions using a roof image through an image taken using a drone and a carbon emission measuring system.

교토의정서는 선진국들에게 온실가스 감축의무를 강제 부여함과 동시에 신축적인 이행을 유도하기 위해 온실가스에 대한 배출권 거래제(Emissions Trading)를 도입했다. The Kyoto Protocol introduced the Emissions Trading system for greenhouse gas to induce flexible implementation while compulsorily imposing obligations on developed countries to reduce greenhouse gas emissions.

배출권 거래제는 이산화탄소, 메탄 등 온실가스 배출량을 줄이기 위해, 전 세계의 온실가스 배출 총량을 정하고 이를 국가별로 할당하는 것이다. 즉, 어떤 국가가 자국에 부여된 할당량 미만으로 온실가스를 배출하게 되면 그 여유분을 다른 국가에 돈을 받고 팔 수 있고, 반대로 할당량을 넘겨 온실가스를 배출할 수밖에 없는 국가는 초과분에 해당하는 배출권을 다른 국가로부터 사들이도록 한다. 한편, 온실가스 가운데 배출량이 가장 많은 것은 이산화탄소(CO2)이기 때문에 통상 배출권은 '탄소 배출권'으로 불린다.The emission trading system determines the total amount of global greenhouse gas emissions and allocates them to each country in order to reduce greenhouse gas emissions such as carbon dioxide and methane. In other words, if a country emits greenhouse gases less than the quota granted to it, it can sell the surplus to other countries for money. to buy from other countries. On the other hand, carbon dioxide (CO2) emits the largest amount of greenhouse gases, so emission credits are usually called 'carbon credits'.

이러한 이유 등으로 정부, 공공 기관 등에서는 탄소 배출량을 저감하기 위한 다양한 노력을 기울이고 있으며, 도시, 도로, 지역 개발 등과 같은 지역개발모델을 계획함에 있어서도 탄소 배출량을 예측하고 이를 지역개발모델에 반영하여 환경 배출 저감형 도시 내지 지역 공간이 모델링되도록 노력하고 있다. 그럼에도 불구하고, 탄소량을 추정, 산출하는 방법이 경제적, 실효적이지 못한 문제로 인해 도시의 탄소 배출량 측정이 이루어지지 못하고 있다. For these reasons, the government and public institutions are making various efforts to reduce carbon emissions, and when planning regional development models such as city, road, and regional development, predict carbon emission and reflect it in the regional development model to ensure the environment Emission-reducing urban or regional spaces are being modeled. Nevertheless, due to the problem that the method of estimating and calculating the amount of carbon is not economically and effective, the measurement of carbon emission in cities has not been performed.

본 발명은 건물에서 발생하는 탄소 배출량과 건물에서 냉난방을 위해 소비하는 소비 에너지를 저렴하고 빠른 방법으로 예측할 수 있는 탄소 배출량의 산출 방법 및 탄소 배출량 측정 시스템을 제공하는 것을 일 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a carbon emission calculation method and a carbon emission measurement system that can predict carbon emission generated in a building and energy consumed for heating and cooling in a building in an inexpensive and fast manner.

본 발명은 건물에서 발생하는 탄소 배출량 및 건물에서 냉난방을 위해 소비하는 소비 에너지를 주기적으로 관찰하고 예측할 수 있는 탄소 배출량의 산출 방법 및 탄소 배출량 측정 시스템을 제공하는 것을 일 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a carbon emission calculation method and a carbon emission measurement system that can periodically observe and predict carbon emission generated in a building and energy consumed for heating and cooling in a building.

본 발명의 목적은 여기에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The object of the present invention is not limited thereto, and other objects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

본 발명은 드론 영상의 지붕 이미지를 이용한 탄소 배출량의 산출 방법을 제공한다. 일 실시 예에 있어서, 탄소 배출량의 산출 방법은, 드론 촬영으로 복수의 건물의 각각의 가시 광선에 따른 지붕 이미지를 포함하는 드론 영상을 획득하는 단계; 상기 각각의 지붕 이미지를 이루는 색상으로부터 색상별로 정의된 LRV(light reflectance value)를 추출하는 단계; 상기 LRV로부터 상기 복수의 건물 각각의 소비 에너지를 산출하는 단계; 및 상기 산출된 소비 에너지로부터 탄소 배출량을 산출하는 단계를 포함한다.The present invention provides a method of calculating carbon emissions using a roof image of a drone image. In one embodiment, the method of calculating carbon emissions includes: acquiring a drone image including a roof image according to each visible light of a plurality of buildings by drone photography; extracting a light reflectance value (LRV) defined for each color from the color constituting the respective roof image; calculating energy consumption of each of the plurality of buildings from the LRV; and calculating carbon emission from the calculated consumed energy.

일 실시 예에 있어서, 상기 LRV의 수치가 높을수록 상기 소비 에너지가 낮은 것으로 산출할 수 있다.In an embodiment, the higher the value of the LRV, the lower the energy consumption may be calculated.

일 실시 예에 있어서, 상기 드론 영상은 행정 구역별로 촬영하고, 상기 행정 구역에 따라 상기 탄소 배출량을 산출할 수 있다.In an embodiment, the drone image may be captured for each administrative area, and the carbon emission may be calculated according to the administrative area.

일 실시 예에 있어서, 상기 드론 영상을 획득하는 단계는, 동일한 지붕에 대한 각기 다른 복수의 시간에 따른 복수의 드론 영상을 획득하고, 상기 동일한 지붕에 대한 상기 복수의 드론 영상에서 상기 지붕 이미지를 이루는 픽셀값 변화와 상기 드론 영상이 촬영된 시간 정보로부터 지붕의 재질를 판별하는 단계를 더 포함하고, 상기 복수의 건물 각각의 소비 에너지를 산출하는 단계에서, 상기 지붕의 소재의 반사율 또는 방사율 중 하나 이상과 상기 LRV로부터 상기 소비 에너지를 산출할 수 있다.In an embodiment, the acquiring the drone image includes acquiring a plurality of drone images according to a plurality of different times for the same roof, and forming the roof image from the plurality of drone images on the same roof Further comprising the step of determining the material of the roof from the pixel value change and the time information at which the drone image was taken, in the step of calculating the energy consumption of each of the plurality of buildings, at least one of the reflectance or the emissivity of the material of the roof and The energy consumption may be calculated from the LRV.

일 실시 예에 있어서, 상기 드론 영상의 상기 복수의 건물 중 소비 에너지가 소정 범위 이상으로 검출되는 건물에 대한 데이터를 외부로 알릴 수 있다.In an embodiment, data on a building in which energy consumption is detected in a predetermined range or more among the plurality of buildings in the drone image may be notified to the outside.

또한, 본 발명은 탄소 배출량 측정 시스템을 제공한다. 일 실시 예에 있어서, 탄소 배출량 측정 시스템은, 드론 촬영으로 복수의 건물의 각각의 가시 광선에 따른 지붕 이미지를 포함하는 드론 영상 데이터를 획득하는 데이터 수신부; 상기 드론 영상으로부터 상기 복수의 건물의 지붕을 판별하는 지붕 판별부; 상기 복수의 건물의 상기 지붕을 이루는 각각의 색상으로부터 색상별로 정의된 LRV(light reflectance value)를 추출하는 LRV 추출부; 상기 LRV로부터 상기 복수의 건물 각각의 소비 에너지를 산출하는 소비 에너지 산출부; 및 상기 산출된 소비 에너지로부터 탄소 배출량을 산출하는 탄소 배출량 산출부를 포함한다.In addition, the present invention provides a carbon emission measurement system. In an embodiment, the carbon emission measurement system includes: a data receiver for acquiring drone image data including a roof image according to each visible light of a plurality of buildings by drone photography; a roof determination unit for determining the roofs of the plurality of buildings from the drone image; an LRV extraction unit for extracting a light reflectance value (LRV) defined for each color from each color constituting the roof of the plurality of buildings; an energy consumption calculation unit calculating energy consumption of each of the plurality of buildings from the LRV; and a carbon emission calculation unit for calculating carbon emission from the calculated energy consumption.

일 실시 예에 있어서, 상기 에너지 산출부는, LRV의 수치가 높을수록 상기 소비 에너지가 낮은 것으로 산출할 수 있다.In an embodiment, the energy calculator may calculate that the energy consumption is lower as the value of LRV is higher.

일 실시 예에 있어서, 상기 드론 영상은 복수개로 구성되고, 상기 복수개의 드론 영상을 통합하는 통합부를 포함하고, 상기 통합부는 상기 복수개의 드론 영상을 행정 구역에 따라 통합하며, 상기 탄소 배출량 산출부는 상기 행정 구역에 따른 상기 탄소 배출량을 산출할 수 있다.In one embodiment, the drone image is composed of a plurality, and includes an integrator for integrating the plurality of drone images, the integrator integrates the plurality of drone images according to administrative regions, and the carbon emission calculator is the It is possible to calculate the carbon emission according to the administrative district.

일 실시 예에 있어서, 상기 데이터 수신부는 동일한 지붕에 대한 각기 다른 복수의 시간에 따른 복수의 드론 영상을 수신하고, 상기 지붕 판별부는, 동일한 지붕에 대한 상기 복수의 드론 영상에서 상기 지붕 이미지를 이루는 픽셀값 변화와 상기 드론 영상이 촬영된 시간 정보로부터 지붕의 재질을 판별하며, 상기 소비 에너지 산출부는 상기 지붕의 재질에 따른 반사율 또는 방사율 중 하나 이상과 상기 LRV로부터 상기 소비 에너지를 산출할 수 있다.In one embodiment, the data receiving unit receives a plurality of drone images according to a plurality of different times for the same roof, and the roof determining unit, pixels constituting the roof image in the plurality of drone images for the same roof The material of the roof is determined from the value change and the time information at which the drone image was taken, and the energy consumption calculating unit may calculate the energy consumption from at least one of reflectance or emissivity according to the material of the roof and the LRV.

일 실시 예에 있어서, 상기 드론 영상의 상기 복수의 건물 중 소비 에너지가 소정 범위 이상으로 검출되는 건물에 대한 데이터를 외부로 알리는 알림부를 더 포함할 수 있다.In one embodiment, the drone image may further include a notification unit informing the outside of data on a building in which the energy consumption of the plurality of buildings is detected to be greater than or equal to a predetermined range.

본 발명의 일 실시 예에 의하면, 건물에서 발생하는 탄소 배출량과 건물에서 냉난방을 위해 소비하는 소비 에너지를 저렴하고 빠른 방법으로 예측할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, it is possible to estimate carbon emissions generated in a building and energy consumed for heating and cooling in a building in an inexpensive and quick way.

본 발명의 일 실시 예에 의하면, 건물에서 발생하는 탄소 배출량 및 건물에서 냉난방을 위해 소비하는 소비 에너지를 주기적으로 관찰하고 예측할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, it is possible to periodically observe and predict the carbon emission generated in the building and the energy consumed for heating and cooling in the building.

본 발명의 효과가 상술한 효과들로 한정되는 것은 아니며, 언급되지 않은 효과들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.Effects of the present invention are not limited to the above-described effects, and effects not mentioned will be clearly understood by those of ordinary skill in the art from the present specification and accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 탄소 배출량 측정 시스템의 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 탄소 배출량의 산출 방법을 나타낸 플로우 차트이다.
도 3은 국제조명위원회에서 규정한 CIELAB 색상 체계에 따른 색공간이다.
도 4는 광선의 파장 길이(Wavelength)에 따른 스펙트럼 조도(spectral irradiance)이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따라 촬영한 드론 영상이다.
도 6은 도 5의 드론 영상이 포함하는 지붕 이미지 중 샘플 8가지를 추출한 것이다.
도 7은 열 화상 카메라로 촬영한 드론 영상에서 도 6에 나타난 지붕 이미지 샘플 8가지를 나타낸 것이다.
도 8은 LRV(Light Reflectance Value)와 표면 온도(Surface temperature) 축에 그래프에 도 6의 지붕 이미지 샘플 8가지를 표시한 것이다.
도 9는 일 실시 예에 따른 행정구역을 나타낸 이미지이다.
1 is a block diagram of a carbon emission measurement system according to an embodiment of the present invention.
2 is a flowchart illustrating a method of calculating carbon emission according to an embodiment of the present invention.
3 is a color space according to the CIELAB color system defined by the International Lighting Commission.
4 is a graph of spectral irradiance according to a wavelength of a light beam.
5 is a drone image taken according to an embodiment of the present invention.
FIG. 6 is an extract of 8 samples from the roof image included in the drone image of FIG. 5 .
7 shows eight roof image samples shown in FIG. 6 in drone images taken with a thermal imaging camera.
8 is a graph showing eight samples of the roof image of FIG. 6 on the LRV (Light Reflectance Value) and surface temperature (Surface temperature) axes.
9 is an image illustrating administrative districts according to an embodiment.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those of ordinary skill in the art can easily implement them. However, the present invention may be embodied in several different forms and is not limited to the embodiments described herein. And in order to clearly explain the present invention in the drawings, parts irrelevant to the description are omitted, and similar reference numerals are attached to similar parts throughout the specification.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 본 출원에서 사용한 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도, 판례, 또는 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.The terms used in the present application are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. The terms used in the present application have been selected as currently widely used general terms as possible while considering the functions in the present invention, but these may vary depending on the intention, precedent, or emergence of new technology of a person skilled in the art. In addition, in a specific case, there is a term arbitrarily selected by the applicant, and in this case, the meaning will be described in detail in the description of the corresponding invention. Therefore, the term used in the present invention should be defined based on the meaning of the term and the overall content of the present invention, rather than the name of a simple term.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 다시 말해, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.Throughout the specification, when a part is "connected" with another part, this includes not only the case of being "directly connected" but also the case of being "electrically connected" with another element interposed therebetween. . In addition, when a part "includes" a certain component, this means that other components may be further included rather than excluding other components unless otherwise stated. In other words, the singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise. In the present application, terms such as “comprise” or “have” are intended to designate that a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification exists, but one or more other features It should be understood that this does not preclude the existence or addition of numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 탄소 배출량 측정 시스템의 블록도이다. 도 1을 참조하면, 일 실시 예에 따른 탄소 배출량 측정 시스템(100)은, 데이터 수신부(110), 데이터 통합부(120), 지붕 판별부(130), LRV 추출부(140), 소비 에너지 산출부(150), 탄소 배출량 산출부(160), 알림부(170)를 포함한다. 본 발명의 실시 예들에 따른 탄소 배출량 측정 시스템(100)에서 데이터 수신부(110), 데이터 통합부(120), 지붕 판별부(130), LRV 추출부(140), 소비 에너지 산출부(150), 탄소 배출량 산출부(160)의 구성, 저장 및 관리는 하드웨어, 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 조합의 형태로 실현 가능함은 물론이다. 이러한 파일 데이터 및/또는 상기 소프트웨어는 예를 들어, 삭제 가능 또는 재기록 가능 여부와 상관없이, ROM(Read Only Memory) 등과 같은 휘발성 또는 비휘발성 저장 장치, 또는 예를 들어, RAM(Random Access Memory), 메모리 칩, 장치 또는 집적 회로와 같은 메모리, 또는 예를 들어 CD(Compact Disk), DVD(Digital Versatile Disc), 자기 디스크 또는 자기 테이프 등과 같은 광학 또는 자기적으로 기록 가능함과 동시에 기계(예를 들어, 컴퓨터)로 읽을 수 있는 저장 매체에 저장될 수 있음은 물론이다.1 is a block diagram of a carbon emission measurement system according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1 , the carbon emission measurement system 100 according to an embodiment includes a data receiving unit 110 , a data integrating unit 120 , a roof determining unit 130 , an LRV extracting unit 140 , and energy consumption calculation. It includes a unit 150 , a carbon emission calculation unit 160 , and a notification unit 170 . In the carbon emission measurement system 100 according to embodiments of the present invention, the data receiver 110 , the data integrator 120 , the roof determiner 130 , the LRV extractor 140 , the energy consumption calculator 150 , Of course, the configuration, storage and management of the carbon emission calculation unit 160 can be realized in the form of hardware, software, or a combination of hardware and software. Such file data and/or the software may be stored in a volatile or non-volatile storage device such as, for example, read only memory (ROM), or, for example, random access memory (RAM), whether erasable or rewritable, memory, such as a memory chip, device or integrated circuit, or optically or magnetically writable, such as, for example, a Compact Disk (CD), a Digital Versatile Disc (DVD), a magnetic disk or a magnetic tape, and a mechanical (eg, Of course, it may be stored in a storage medium readable by a computer).

데이터 수신부(110)는 드론 영상 데이터를 획득한다. 드론 영상 데이터는 드론 촬영으로부터 획득한 영상 데이터이다. 드론 영상 데이터는 무인 항공기(UAV)에 부착된 카메라로부터 획득될 수 있다. 본 발명의 실시 예에 따른 드론 영상은 가시 광선 영역을 촬영하는 카메라를 이용한다. 가시 광선 영역을 촬영하는 카메라는 대중에게 일반적으로 보급된 디지털 카메라일 수 있다. 드론 영상 데이터는 복수의 건물의 지붕 이미지를 포함한다. 일 실시 예에 있어서, 무인 항공기(Unmaned Aerial Vehicles)는 한국에서 적법한 절차를 통해 매우 조밀한 인구 밀집지역에서 저고도로 비행할 수 있기 때문에 cm단위 수준의 지상 표본거리(Ground Sample Distance)로 초 고해상도의 영상을 취득할 수 있다. 저고도에서 촬영한 이미지는 구름, 먼지 등의 기상의 영향을 적게 받으므로, 높은 정확도로 LRV를 획득할 수 있다.The data receiver 110 acquires drone image data. The drone image data is image data obtained from drone photography. Drone image data may be acquired from a camera attached to an unmanned aerial vehicle (UAV). The drone image according to an embodiment of the present invention uses a camera that captures a visible light region. The camera for photographing the visible light region may be a digital camera that has been generally distributed to the public. The drone image data includes roof images of a plurality of buildings. In one embodiment, unmaned aerial vehicles (Unmanned Aerial Vehicles) can fly at a low altitude in a very densely populated area through a legal procedure in Korea. image can be obtained. Since images taken at low altitude are less affected by weather such as clouds and dust, LRV can be acquired with high accuracy.

데이터 통합부(120)는 드론 영상 데이터를 통합한다. 드론 영상 데이터는 카메라로 촬영한 것임에 따라 복수개의 데이터로 이루어진다. 데이터 통합부(120)는 복수개의 드론 영상 데이터를 통합하여 하나의 드론 영상 데이터를 추출할 수 있다. 일예로, 데이터 통합부(120)는 후술하는 도 6에서 설명하듯이, 복수개의 드론 영상을 행정 구역 별로 통합할 수 있다. 또한, 데이터 통합부(120)는 하나의 장소에서 복수의 각기 다른 시간에 촬영된 드론 영상을 통합하고 비교할 수 있다.The data integrator 120 integrates drone image data. Drone image data is composed of a plurality of data as it is captured by a camera. The data integrator 120 may extract one drone image data by integrating a plurality of drone image data. As an example, the data integrator 120 may integrate a plurality of drone images for each administrative district, as will be described with reference to FIG. 6 to be described later. Also, the data integrator 120 may integrate and compare drone images captured at a plurality of different times in one place.

지붕 판별부(130)는 드론 영상으로부터 복수의 건물의 각각의 지붕을 판별한다. 지붕 판별부(130)는 각각의 드론 영상으로부터 복수의 건물의 각각의 지붕을 판별한다. 또한, 지붕 판별부(130)는 하나의 지붕에 대한 각기 다른 시간대에 촬영된 드론 영상의 픽셀값 변화와 시간 정보를 토대로 지붕의 소재를 판별할 수 있다.The roof determination unit 130 determines each roof of a plurality of buildings from the drone image. The roof determination unit 130 determines each roof of a plurality of buildings from each drone image. Also, the roof determination unit 130 may determine the material of the roof based on time information and changes in pixel values of drone images captured at different times for one roof.

LRV 추출부(140)는 지붕 판별부(130)에서 추출된 지붕을 이루는 각각의 색상으로부터 색상별로 정의된 LRV(light reflectance value)를 추출한다. The LRV extraction unit 140 extracts a light reflectance value (LRV) defined for each color from each color constituting the roof extracted by the roof determination unit 130 .

소비 에너지 산출부(150)는 각각의 지붕 별로 추출된 색상으로부터 얻어진 LRV로부터 건물 각각의 소비 에너지를 산출한다. 한국 건축물의 지붕형태 중 많은 비중을 차지하고 있는 평지붕의 경우 옥상 층의 대부분은 시멘트로 구성되어 있다. 또한, 평지붕의 표면은 방수의 목적으로 제작된 우레탄 도료로 시공되며 녹색, 회색, 청색 등 다양한 색상으로 분포하는 것으로 확인된다. 따라서 이미 시공이 완료된 한국 건축물을 대상으로 쿨루프 성능을 평가하기 위해서 다양한 변수 중에서 지붕 표면의 색상을 주요 변수로 설정하여 분석할 당위성이 도출된다. 백색 셔츠가 신체의 열 부하를 낮추는 원리와 유사하게 지붕의 색상은 쿨루프 성능을 평가함에 있어서 중요한 변수 중 하나이며 객관적인 평가지표가 요구된다. LRV(Light Reflectance Value)는 픽셀 값을 기반으로 특정 영역의 가시광선 반사량을 정량적으로 측정하기 위한 도구로 평가된다. 적절한 실내 온도를 유지하기 위한 에너지 소비는 건물 옥상의 LRV에 의거하여 달라지므로 LRV는 쿨루프로 인한 냉난방부하를 평가하는 가장 직접적이고 핵심적인 반사율 측정 지표로 사용될 수 있다. LRV는 지붕에 직접 접촉이 없이 무인 항공기 영상으로 취득할 수 있으며, 지역 차원의 목표물에 대해 단 시간에 조사할 수 있다. 따라서 LRV는 태양 반사율을 명확하게 정량화하고 쿨루프 평가의 각 단계에서 관련된 다양한 변수를 나타내는 핵심지표로 활용할 수 있다. 표면온도는 색상과 지붕 표면 재질의 특성이 반영되어 나타나는 가장 직접적인 평가 지표에 해당된다. 소비 에너지 산출부(150)는 LRV의 수치가 높을수록 소비 에너지가 낮은 것으로 산출한다.The energy consumption calculation unit 150 calculates the energy consumption of each building from the LRV obtained from the color extracted for each roof. In the case of flat roofs, which occupy a large proportion of the roof types of Korean buildings, most of the roof layers are composed of cement. In addition, the surface of the flat roof is constructed with urethane paint produced for the purpose of waterproofing, and it is confirmed that it is distributed in various colors such as green, gray, and blue. Therefore, in order to evaluate the cool roof performance of Korean buildings that have already been constructed, the justification for analyzing the color of the roof surface as the main variable is derived from among various variables. Similar to the principle that a white shirt lowers the body's heat load, the color of the roof is one of the important variables in evaluating the cool roof performance, and an objective evaluation index is required. LRV (Light Reflectance Value) is evaluated as a tool for quantitatively measuring the amount of visible light reflection in a specific area based on pixel values. Since energy consumption to maintain an appropriate indoor temperature depends on the LRV on the roof of a building, the LRV can be used as the most direct and key reflectivity metric to evaluate the cooling and heating load caused by the cool roof. The LRV can be acquired with drone images without direct contact with the roof, and can be probed for local-level targets in a short time. Therefore, LRV can be used as a key indicator to clearly quantify solar reflectance and to indicate various variables related at each stage of the cool roof evaluation. The surface temperature corresponds to the most direct evaluation index that reflects the color and characteristics of the roof surface material. The energy consumption calculation unit 150 calculates that the higher the value of LRV, the lower the energy consumption.

탄소 배출량 산출부(160)는 소비 에너지 산출부(150)에서 산출된 소비 에너지로부터 탄소 배출량을 산출한다. 소비 에너지 산출부(150)에서 산출된 소비 에너지가 클 수록 탄소 배출량이 큰 것으로 산출한다. The carbon emission calculation unit 160 calculates carbon emission from the energy consumption calculated by the energy consumption calculation unit 150 . The greater the energy consumption calculated by the energy consumption calculation unit 150 is, the greater the carbon emission is calculated.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 탄소 배출량의 산출 방법을 나타낸 플로우 차트이다. 도 2를 참조하여 탄소 배출량 산출 방법을 설명한다. 본 발명의 실시 예에 의하면, 가시광선 영역의 이미지로부터 건물의 소비 에너지를 추측할 수 있다. 2 is a flowchart illustrating a method of calculating carbon emission according to an embodiment of the present invention. A carbon emission calculation method will be described with reference to FIG. 2 . According to an embodiment of the present invention, it is possible to estimate the energy consumption of the building from the image in the visible light region.

탄소 배출량 산출을 위해, 드론 영상을 획득한다(S10). 획득된 드론 영상은 데이터 수신부(110)에 의해 시스템(100)으로 수신될 수 있다. 드론 영상은 항공기를 이용하여 획득한다. 항공기를 통해 획득된 사진은 항공기에 설치된 무선 통신 모듈을 통해 데이터 수신부(110)와 실시간으로 통신할 수 있다. 항공기의 일 예는 무인항공기(UAV)이다. UAV에서 취득한 영상은 높은 공간적 세부 사항을 제공할 수 있으며 인공위성의 궤도 시간이나 유인 항공기의 비행 계획에 의해 제약을 받지 않는다. 최근 다양한 제작사에서 높은 해상도의 항공 영상을 직접 취득할 수 있게 하는 기능의 제작, 개발을 통해 기체에 탑재하여 출시하는 추세이다. UAV 관련 기술은 빠른 속도로 발전하고 있으며 새로운 개발을 통해 향후 10년 간, 보다 저렴한 가격으로 보다 대량의 고해상도의 영상을 제공할 수 있을 것으로 사료된다. 고해상도의 영상은 거시적인 쿨루프 모니터링에서 높은 수준의 세부 정보 시각화를 통해 보다 새로운 영향 변수를 취득하여 고차원적인 응용 분석을 이끌어 낼 수 있을 것으로 예상된다. 본 발명의 실시 예를 통해 촬영되는 드론 영상은 인간의 눈으로 판독할 수 있는 범위인 0.4μm 내지 0.7μm의 분광 스펙트럼에 해당되는 영역으로 가시광선 스펙트럼에 해당한다. To calculate carbon emission, a drone image is acquired (S10). The obtained drone image may be received by the data receiver 110 to the system 100 . Drone images are acquired using an aircraft. The photo acquired through the aircraft may communicate in real time with the data receiver 110 through a wireless communication module installed in the aircraft. One example of an aircraft is an unmanned aerial vehicle (UAV). Images acquired from UAVs can provide high spatial detail and are not constrained by the orbital time of satellites or flight plans of manned aircraft. Recently, various manufacturers have developed and developed a function that enables direct acquisition of high-resolution aerial images, and the trend is to mount it on the aircraft and release it. UAV-related technologies are developing at a rapid pace, and it is expected that new developments will be able to provide a larger amount of high-resolution images at a lower price for the next 10 years. High-resolution images are expected to lead to high-level applied analysis by acquiring new influence variables through high-level detail visualization in macroscopic cool-loop monitoring. The drone image taken through an embodiment of the present invention corresponds to a visible spectrum as a region corresponding to a spectral spectrum of 0.4 μm to 0.7 μm, which is a range that can be read by the human eye.

획득된 드론 영상으로부터 건물의 지붕을 판별한다(S20). 드론 영상은 복수개의 건물의 지붕 이미지를 포함한다. 복수의 건물 지붕은 지붕 판별부(130)에 각각의 지붕으로 판별된다.The roof of the building is determined from the obtained drone image (S20). The drone image includes roof images of a plurality of buildings. A plurality of building roofs are determined as respective roofs by the roof determining unit 130 .

판별된 지붕에서 그 지붕을 이루는 색상을 추출하고, 그 색상과 대응되는 LRV를 추출한다(S30). 그리고 추출된 LRV로부터 건물의 소비 에너지를 산출한다(S40). 지붕의 색상은 건축의 쿨루프(Cool roof) 개념에 의존한다. 쿨루프는 반사율이 높은 재료(코팅재, 피막재, 타일 등)를 사용하여 건물 지붕 표면에 흡수된 태양 복사에너지(자외선, 가시광선, 적외선)를 대기 중으로 반사, 방사하여 실내 열 유입을 저감하는 기법이다. 지붕 표면에서 태양 복사에너지의 빠른 발산과 열 획득 감소를 통해 열 흡수를 줄임으로써 냉방 효율을 증가시키는 친환경 기술로 인식된다. 건축물의 지붕은 태양 복사에너지를 직접 접촉하는 통로이므로 지붕에 태양 에너지 반사율이 높은 색상의 페인트를 사용할 경우 건물 내부와 주변 대기의 열 환경을 개선하는 효과를 이끌어낸다. 쿨루프를 설치하였을 경우 건물에서 소비되는 에너지의 약 30%를 감축하는 효과가 나타난다(참조 논문: Sergio Boixo et al. 2011; Akbari and Konopacki 2004; Simpson and McPherson 1997; Belusi and Barozi 2015). A color constituting the roof is extracted from the determined roof, and an LRV corresponding to the color is extracted (S30). Then, the energy consumption of the building is calculated from the extracted LRV (S40). The color of the roof depends on the cool roof concept of the architecture. Cool roof is a technique to reduce indoor heat inflow by reflecting and radiating solar radiation energy (ultraviolet, visible, infrared) absorbed by the roof surface of a building into the atmosphere using materials with high reflectivity (coating material, film material, tile, etc.) to be. It is recognized as an eco-friendly technology that increases cooling efficiency by reducing heat absorption through rapid dissipation of solar radiation from the roof surface and reduced heat gain. Since the roof of a building is a passageway that directly contacts the solar radiation, the use of a color paint with high solar energy reflectance on the roof improves the thermal environment of the atmosphere inside and around the building. When a cool roof is installed, about 30% of the energy consumed in the building is reduced (Reference Papers: Sergio Boixo et al. 2011; Akbari and Konopacki 2004; Simpson and McPherson 1997; Belusi and Barozi 2015).

쿨루프 성능에 영향을 미치는 대표적인 독립변수는 반사율과 방사율로 인식된다. 표면온도는 쿨루프 성능 요인에 의한 종속변수로서 실질적인 쿨루프 성능을 검증할 수 있는 지표로 활용가치가 있다. 표면 온도는 결국 실내 온도(건물의 소비 에너지)에 영향을 미치므로 표면 온도를 측정하는 것은 쿨루프 성능 평가의 핵심 요소이다. 지붕의 표면 온도가 높고 낮음에 따라서 실내 온도가 일정하게 유지되도록 에어컨이 작동되어 에너지 소비가 발생한다. 이와 관련하여 옥상의 표면 온도는 건물의 냉방 부하를 평가하는 직접 변수이다. 지붕의 표면 온도를 사용하여 열 부하를 평가하는 것은 쿨루프 설치의 유효성을 검증하기 위한 객관적인 측정으로 간주 될 수 있다. LRV(Light Reflectance Value)는 국제조명위원회(CIE: International Commision on Ilumination)에서 규정한 색상체계인 CIELAB(CIEL*a*b*)를 사용하여 추출할 수 있다. 색상의 기본 개념은 색조(hue), 명암(brightnes or luminance), 채도(intensity)의 세 가지 기준으로 설명된다. 색상의 명도는 어두운 색상에서 최대의 밝은 색상(difuse white)까지 백분율로 상대적 명도 값으로 정량화된다. 예를 들면, 밝은 청색과 어두운 청색의 차이를 명도의 차이로서 해석할 수 있다. CIELAB 색상체계는 컴퓨터 디스플레이 및 프린터와 같은 물리적 장치의 출력을 수행하는 RGB(Red, Gren, Blue) 색상체계보다는 인간이 시각적으로 인식하는 균일한 색상 공간을 나타내기 위해 설계되었다. CIELAB는 특정 물체의 열 특성을 정량화하기 위한 색상 시스템으로 국제적으로 인정된 바 있다. CIELAB 시스템은 도 3과 같이 명도(L*)와 녹색-적색(a*) 및 청색-황색(b*)의 세 가지의 상이한 색상 요소에 의해 색상으로 표현된다. a*축은 녹색(-a*)에서 적색(a*)까지, b*축은 청색(-b*)에서 황색(b*)까지를 제시한다. 픽셀 값은 6, 8 또는 16비트(bit)와 같이 원격탐사에서 취득한 영상의 방사해상도(radiometric resolution)에 따라 달라진다. The representative independent variables affecting the cool roof performance are recognized as reflectance and emissivity. The surface temperature is a dependent variable by the cool roof performance factor, and has a useful value as an index that can verify the actual cool roof performance. Since the surface temperature eventually affects the indoor temperature (energy consumption of a building), measuring the surface temperature is a key factor in evaluating the cooling roof performance. As the surface temperature of the roof is high and low, the air conditioner is operated to keep the indoor temperature constant, resulting in energy consumption. In this regard, the surface temperature of the roof is a direct variable that evaluates the cooling load of a building. Assessing the thermal load using the surface temperature of the roof can be considered as an objective measure to validate the effectiveness of the cool roof installation. LRV (Light Reflectance Value) can be extracted using CIELAB (CIEL*a*b*), which is a color system regulated by the International Commission on Illumination (CIE). The basic concept of color is explained by three criteria: hue, brightness or luminance, and intensity. The lightness of a color is quantified as a relative lightness value as a percentage from dark to maximum light (difuse white). For example, the difference between light blue and dark blue can be interpreted as a difference in brightness. The CIELAB color system was designed to represent a uniform color space perceived by humans, rather than the RGB (Red, Gren, Blue) color system that outputs physical devices such as computer displays and printers. CIELAB has been internationally recognized as a color system for quantifying the thermal properties of specific objects. The CIELAB system is expressed as a color by three different color components: lightness (L*) and green-red (a*) and blue-yellow (b*) as shown in FIG. 3 . The a* axis shows green (-a*) to red (a*), and the b* axis shows blue (-b*) to yellow (b*). The pixel value varies depending on the radiometric resolution of the image acquired from remote sensing, such as 6, 8 or 16 bits.

LRV는 광원에 의거하여 측정된 지수이며, 색상과 빛 반사율 간의 높은 상관관계를 기준으로 0(검정, 최대의 빛 흡수)에서 10(백색)으로 구성된다. 순수한 흑색은 LRV 지수가 0이고 모든 빛을 흡수하며 순수한 백색은 100의 LRV 값을 가지며 모든 입사광을 반사할 수 있다. 다만, 완전하게 빛을 흡수하거나 반사하는 물체는 존재하지 않으므로 LRV가 0이거나 10을 가지는 물체는 현실에서 식별할 수 없다. 색상은 결국 적색-녹색, 황색-청색, 명도의 혼합 밴드에 따라 계산되기 때문에 백색 셔츠가 신체의 열 부하를 낮추는 원리처럼 태양 반사율을 표준화할 수 있다.LRV is an index measured based on a light source, and ranges from 0 (black, maximum light absorption) to 10 (white) based on a high correlation between color and light reflectance. Pure black has an LRV index of 0 and absorbs all light, while pure white has an LRV value of 100 and can reflect all incident light. However, since there is no object that completely absorbs or reflects light, an object with an LRV of 0 or 10 cannot be identified in reality. Since the color is ultimately calculated according to a mixed band of red-green, yellow-blue, and lightness, we can normalize the sun's reflectance, just like a white shirt lowers the body's heat load.

한편, LRV는 수식1과 같이 영국 표준협회(BS 8493 208)에서 제시한 식으로 도출 가능하다.On the other hand, LRV can be derived as shown in Equation 1 by the British Standards Association (BS 8493 208).

Figure pat00001
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도 4는 광선의 파장 길이(Wavelength)에 따른 스펙트럼 조도(spectral irradiance)이다. 도 4를 참조하여 설명한다. 쿨루프에서 색상은 인간이 인지할 수 있는 태양 분광 파장의 영역에 해당되며 400nm 내지 700nm의 가시광선에 해당된다. 따라서 색상의 변경은 가시광선 내에서 파장을 변경하는 것과 같다. 가시광선 파장은 적외선 파장에 비해 매우 좁은 파장대에 해당되지만 전체 스펙트럼에서 태양 강도가 가장 큰 영역에 해당된다. LRV는 가시광선 파장에서 도출되며 전자기 스펙트럼 파장에서 발생하는 태양 에너지의 약 43%를 감지한다. 반면 적외선 영역(IR, 파장범위: 70nm 내지 250nm)에서 열로 전달되는 태양 에너지의 약 52 %는 LRV에 의해 감지되지 않는다. 따라서 LRV는 이론적으로 태양 복사에너지의 근적외선(NIR: Near-infrared)으로 인해 발생하는 가열 효과를 제어할 수 없다. 그러나, 적외선 파장은 쉽게 통제 할 수 있는 영역이 아니지만, 가시광선 파장에서 색상을 조정하는 것은 쿨루프 영역에서 가장 간단하고 효율적으로 조정할 수 있다. 4 is a graph of spectral irradiance according to a wavelength of a light beam. It will be described with reference to FIG. 4 . In the cool loop, the color corresponds to the region of the solar spectral wavelength that can be perceived by humans and corresponds to visible light of 400 nm to 700 nm. Therefore, changing the color is equivalent to changing the wavelength in visible light. The visible light wavelength corresponds to a very narrow wavelength band compared to the infrared wavelength, but corresponds to the region with the greatest solar intensity in the entire spectrum. LRV is derived from visible wavelengths and detects about 43% of the solar energy generated at wavelengths in the electromagnetic spectrum. On the other hand, about 52% of solar energy transferred as heat in the infrared region (IR, wavelength range: 70 nm to 250 nm) is not detected by LRV. Therefore, LRV cannot theoretically control the heating effect caused by the near-infrared (NIR) of solar radiation. However, infrared wavelengths are not easily controllable regions, but tuning colors in visible wavelengths is the simplest and most efficient tuning in the cool-loop region.

다시 도 2를 참조하면, LRV로부터 산출된 건물의 소비 에너지로부터 탄소 배출량을 산출한다(S50). LRV의 수치가 높을수록 소비 에너지가 낮은 것으로 산출하고, 소비 에너지가 낮을수록 탄소 배출량은 적은 것으로, 소비 에너지가 높을수록 탄소 배출량은 많은 것으로 산출한다. 소비 에너지를 산출하는 구체적인 산출식과, 탄소 배출량을 산출하는 구체적인 산출식은 실험적으로 구체화될 수 있다. 구체화된 소비 에너지 산출식은 소비 에너지 산출부(150)에 저장된다. 소비 에너지 산출식은 변수로 LRV를 포함한다. 구체화된 탄소 배출량 산출식은 탄소 배출량 산출부(160)에 저장된다. 탄소 배출량 산출 식은 변수로 소비 에너지를 포함한다. 다른 예로, LRV를 변수로 하여 탄소 배출량을 산출할 수도 있다.Referring back to FIG. 2 , the carbon emission is calculated from the energy consumption of the building calculated from the LRV ( S50 ). The higher the LRV value, the lower the energy consumption, the lower the energy consumption, the lower the carbon emission, and the higher the energy consumption, the greater the carbon emission. A specific calculation formula for calculating energy consumption and a specific calculation formula for calculating carbon emission can be empirically specified. The detailed energy consumption calculation formula is stored in the energy consumption calculation unit 150 . Energy consumption calculation formula includes LRV as a variable. The detailed carbon emission calculation formula is stored in the carbon emission calculation unit 160 . The carbon emission calculation formula includes energy consumption as a variable. As another example, carbon emissions may be calculated using LRV as a variable.

도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따라 촬영한 드론 영상이다. 도 5를 참조하면, 도 5의 드론 영상은 무인 항공기로 촬영한 2017년 9월 4일 오후 1시의 사진이다. 촬영 지역은, 북위 35°53' 16.6'- 09.62', 동경 128°3'11.25'E - 17.16'E에 해당되는 대구광역시 북구 대현동에 위치한 경북대학교 주변 지역을 촬영한 사진이다. 경북대학교 캠퍼스 주변 지역은 다양한 상권과 지가 상승으로 인한 건물의 밀집도가 높으며 다양한 형태와 색상의 지붕이 어우러진 지역이다. 무인 항공기에 장착된 가시광선 카메라를 활용하여 광역적인 실제 지붕의 데이터를 취득하였다. 카메라는 4000Х3000의 영상 분해능을 가지고, 단일 영상(scene)에서 총 12,00,00 픽셀의 해상도로 피사체를 식별하는 것이다. 또한, 카메라는 1.56 ㎛의 픽셀 크기를 제공하여 저고도 비행에서 현장사진과 같은 고해상도 영상의 품질을 취득할 수 있다. 고해상도의 가시광선 영상은 0-25의 8 bit 방사해상도를 통해 빛 반사율로서 정밀한 LRV의 도출을 위해 활용될 수 있다. 쿨루프 성능을 결정할 때 지붕 취득한 영상의 원시 데이터는 SfM 기법을 활용하여 3D 영상 모자이크를 수행하였으며 데이터 보정을 수행하였다. 가시광선 영상에서 취득된 데이터는 CIELAB 색상체계를 추출하여 LRV로 전환하기 위한 산정공식을 활용하여 지붕 색상별 LRV를 도출하였다. 5 is a drone image taken according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 5 , the drone image of FIG. 5 is a photo taken with an unmanned aerial vehicle at 1:00 PM on September 4, 2017. The photographed area is a photograph taken of the area around Kyungpook National University located in Daehyeon-dong, Buk-gu, Daegu Metropolitan City, which corresponds to 35°53' 16.6' - 09.62' north latitude and 128°3'11.25'E - 17.16'E longitude east. The area around the Kyungpook National University campus has a high density of buildings due to the rise in land prices and various commercial districts, and is an area with roofs of various shapes and colors. By using the visible light camera mounted on the unmanned aerial vehicle, the wide area real roof data was acquired. The camera has an image resolution of 4000Х3000 and identifies a subject with a total resolution of 12,00,00 pixels in a single scene. In addition, the camera provides a pixel size of 1.56 μm, so that high-resolution image quality such as field photos can be acquired in low-altitude flight. High-resolution visible light images can be utilized for precise LRV derivation as light reflectance through an 8-bit radiation resolution of 0-25. When determining the cool roof performance, 3D image mosaic was performed using the SfM technique for the raw data of the roof image, and data correction was performed. The data obtained from the visible light image extracted the CIELAB color system and derived the LRV for each roof color using the calculation formula for conversion to LRV.

도 6은 도 5의 드론 영상이 포함하는 지붕 이미지 중 샘플 8가지를 추출한 것이다. 도 7은 열 화상 카메라로 촬영한 드론 영상에서 도 6에 나타난 지붕 이미지 샘플 8가지를 나타낸 것이다. 도 6과 도 7을 참조하면, 가장 높은 LRV 지수는 샘플 a의 백색 지붕(LRV: 91.4)에서 나타났으며 가장 낮은 LRV 지수는 샘플 g의 흑색 지붕(LRV: 18.1)에서 나타났다. 샘플 b의 어두운 회색 색상은 백색 보다는 흑색에 가까운 LRV 지수가 나타났다(LRV: 37.4). 연구 지역에서 관측되는 평지붕의 표면은 대부분 시멘트로 덮여 있기 때문에 초기 시공 당시는 밝은 회색의 색상으로 구성되었다. 하지만 적절한 지붕의 유지 보수 없이 오랜 시간동안 방치되었기 때문에 옥상의 표면은 오염물질, 먼지 및 그을음과 같은 다양한 대기 오염물질에 의해 영향을 받았다. 따라서 두운 회색 지붕은 흑색과 근접하여 낮은 LRV를 가지는 경향이 있다. 반면 샘플 c의 청색 지붕은 녹색-적색, 청색-황색의 색상 조합으로 구성된 CIELAB색상체계로 표현된 유채색 지붕 중에서 가장 높은 LRV 지수로 관찰되었으며(LRV: 65.4), 유채색 중에서 가장 낮은 LRV 지수를 가진 지붕은 샘플 e의 적색 지붕(LRV: 25.3)의 표면에서 확인되었다. 청색과 적색 지붕은 육안 판독 상 뚜렷한 차이를 인지하기 난해하지만 실제 LRV 분포특성(적색:25.3, 청색: 65.4)에서 큰 차이가 있었다. 샘플h의 어두운 갈색 지붕(LRV: 27.8)은 샘플 g의 흑색 지붕(LRV: 18.1)과 유사한 LRV 분포 패턴을 보여준다. 샘플 f의 녹색 지붕(LRV: 54.4)은 옥상의 방수를 위해 우레탄 페인트를 시공한 형태이며 한국에서 흔하게 관측할 수 있는 형태의 지붕으로 낮은 LRV 지수는 여름철 냉방 부하가 증가하는 주요 원인으로 확인된다.FIG. 6 is an extract of 8 samples from the roof image included in the drone image of FIG. 5 . 7 shows eight roof image samples shown in FIG. 6 in drone images taken with a thermal imaging camera. 6 and 7 , the highest LRV index was found in the white roof of sample a (LRV: 91.4) and the lowest LRV index was in the black roof of sample g (LRV: 18.1). The dark gray color of sample b showed an LRV index closer to black than white (LRV: 37.4). Since most of the surface of the flat roof observed in the study area is covered with cement, it was composed of a light gray color at the time of initial construction. However, since it was left for a long time without proper roof maintenance, the surface of the roof was affected by various air pollutants such as pollutants, dust and soot. Thus, a dark gray roof tends to have a lower LRV closer to black. On the other hand, the blue roof of sample c was observed with the highest LRV index among chromatic roofs expressed in the CIELAB color system composed of green-red and blue-yellow color combinations (LRV: 65.4), and the roof with the lowest LRV index among chromatic colors. was identified on the surface of the red roof of sample e (LRV: 25.3). Although it is difficult to recognize a clear difference between the blue and red roofs, there was a big difference in the actual LRV distribution characteristics (red: 25.3, blue: 65.4). The dark brown roof of sample h (LRV: 27.8) shows a similar LRV distribution pattern as the black roof of sample g (LRV: 18.1). The green roof of sample f (LRV: 54.4) is a type of roof with urethane paint applied to waterproof the roof. It is a type of roof commonly observed in Korea. The low LRV index is confirmed as the main cause of the increase in cooling load in summer.

도 6의 샘플 별 LRV와 열화상 카메라를 이용하여 측정된 표면 온도The surface temperature measured using the LRV and thermal imaging camera for each sample of FIG. 6 . Rooftop colorRooftop color LRVLRV RedRed GreenGreen BlueBlue Temperature (

Figure pat00002
Temperature (
Figure pat00002
Cool roof classcool roof class a (white)a (white) 91.491.4 245245 245245 245245 3838 AA b (gray)b (gray) 37.437.4 167167 164164 163163 53.553.5 CC c (blue)c (blue) 65.465.4 131131 224224 249249 62.562.5 BB d (cyan)d (cyan) 41.241.2 159159 175175 166166 64.464.4 CC e (red)e (red) 25.325.3 196196 115115 108108 62.662.6 CC f (green)f (green) 54.454.4 137137 207207 198198 49.949.9 BB g (black)g (black) 18.118.1 9393 121121 147147 6565 CC h (brown)h (brown) 27.827.8 149149 141141 146146 69.169.1 CC

도 7의 실시 예를 통해 측정된 지붕 표면의 열화상 영상은 LRV 반사율을 검증하기 위한 지표로 활용되었으며 표면 온도가 높을수록 밝은 황색을 나타내고 낮을수록 어두운 색상을 나타낸다. 영상 취득 시 외기온도는 27.2

Figure pat00003
로 일정하였으나 지붕의 색상에 따라서 표면 온도가 다양하게 분포하는 것이 확인되었다. 높은 LRV 특성을 가진 백색 지붕(LRV: 91.4)는 39.0°C의 가장 낮은 평균 표면 온도로 측정되었다. 흑색 지붕(LRV:18.1)의 경우 낮은 LRV를 가지며 상당히 높은 표면온도 65.0
Figure pat00004
로 측정되었다. The thermal image of the roof surface measured through the example of FIG. 7 was used as an index for verifying the LRV reflectivity, and the higher the surface temperature, the brighter yellow, and the lower, the darker the color. When acquiring the image, the outside temperature is 27.2
Figure pat00003
was constant, but it was confirmed that the surface temperature varied according to the color of the roof. The white roof with high LRV characteristics (LRV: 91.4) was measured with the lowest average surface temperature of 39.0 °C. The black roof (LRV: 18.1) has a low LRV and a fairly high surface temperature of 65.0
Figure pat00004
was measured with

도 8은 LRV(Light Reflectance Value)와 표면 온도(Surface temperature) 축에 그래프에 도 6의 지붕 이미지 샘플 8가지를 표시한 것이다. LRV와 표면온도 간 상관성 분석 결과, 피어슨 상관 계수(r)는 -0.76(Pearson's r= -0.76)으로 강한 음의 상관관계가 있는 것으로 분석되었다. 상관관계에 있어서, 상관성 분석은 흑색, 백색, 청색 등 다양한 색상에 의거하여 변화하는 지붕의 표면 온도를 정량적으로 제시한다. 8 is a graph showing eight samples of the roof image of FIG. 6 on the LRV (Light Reflectance Value) and surface temperature (Surface temperature) axes. As a result of the correlation analysis between LRV and surface temperature, the Pearson correlation coefficient (r) was -0.76 (Pearson's r = -0.76), indicating a strong negative correlation. As for correlation, correlation analysis quantitatively presents the surface temperature of the roof that changes based on various colors such as black, white, and blue.

도 9는 일 실시 예에 따른 행정구역을 나타낸 이미지이다. 본 발명의 탄소 배출량은 행정 구역에 따라 각기 산출될 수 있다. 일 예로, 도 9 (a)에 도시된 대한민국 전체의 탄소 배출량을 산출할 수 있다. 일 예로 도 9 (b)에 도시된 대구광역시 지역에서의 탄소 배출량을 산출할 수 있다.9 is an image illustrating administrative districts according to an embodiment. The carbon emission of the present invention may be calculated according to each administrative district. As an example, it is possible to calculate the carbon emission of the entire Republic of Korea shown in Fig. 9 (a). As an example, the carbon emission in the Daegu metropolitan area shown in FIG. 9 (b) may be calculated.

한편, 소비 에너지의 절감과 탄소 배출량의 절감을 위하여, 분석된 드론 영상의 건물 중 소비 에너지가 소정 범위 이상으로 검출되는 건물에 대한 데이터를 외부로 알리는 알림부(170)를 더 포함하여, 해당 건물에 대한 에너지 저감 조치를 취할 수도 있다.On the other hand, in order to reduce energy consumption and reduce carbon emissions, the building further includes a notification unit 170 that notifies data about buildings in which energy consumption is detected above a predetermined range among buildings of the analyzed drone image to the outside, energy reduction measures may be taken.

쿨루프 성능을 결정할 때 지붕의 색상에 의거한 태양 반사율은 중요한 지표 중 하나지만 지붕 표면의 열 분포는 표면 마감재나 코팅재의 열 방사율과 높은 상관성이 있다. 촬영된 드론 영상의 시계열적인 픽셀 분포 변화 추세를 도출하여 개별 지붕의 표면 특성을 파악할 수 있다. 본 발명의 실시 예에 있어서, 태양 고도가 가장 높을 때 지붕의 표면 픽셀 값이 가장 높게 유지되며 이 때 유입되는 태양 에너지의 일부는 반사되지만 대부분 지붕을 통해 실내로 유입된다. 개별 지붕의 표면 픽셀 값의 변화추세는 각각 이질적인 특성을 나타내는데 변화의 폭이 다르게 나타나는 것은 지붕 표면의 재질의 특성이 반영되어 나타난 현상이다. 따라서, 시간대 별 표면 픽셀 값의 변화추세 평가를 통해 색상 이외에 지붕 표면 온도상승에 영향을 미치는 지표를 분석하여 재질의 특성을 간접적으로 추정할 수 있다. 시간에 따른 픽셀 값의 변화 추세를 볼 때 최댓값을 나타내는 시간은 13시이고 그 이후 값이 하강하고 있다. 지붕 표면온도 값이 최고점일 때 외기 온도는 29

Figure pat00005
이며 지붕의 표면온도와 외기온도의 최대 차이는 40.1
Figure pat00006
이며 최소 차이는 9
Figure pat00007
로 나타났다. 지붕 표면의 데이터는 일출 시간(05시 59분) 후 지붕 표면이 태양 에너지의 영향을 받기 시작하는 07시부터 태양 고도에 의거하여 표면 온도 상승에 영향을 미치는 15시까지 1시간 간격으로 취득할 수 있다. 색상이 있는 지붕과 백색 지붕의 변화 추세선 기울기에서 백색 지붕은 흑색 지붕과 비교하여 약 3배 낮은 수치가 나타났다. 따라서 백색 지붕은 외기의 영향을 비교적 적게 받으며 흑색, 청색, 청록색, 갈색 지붕은 상대적으로 받는 외기의 영향이 클 것으로 판단된다. 특히 청색 지붕은 흑색 지붕과 비교하여 상이한 색상의 특성을 가지지만 유사한 추세선 기울기 특성이 나타난다. 청색 지붕에서 변화 특성이 뚜렷하게 나타나는 것은 재질의 특성이 반영된 현상이며 공장에서 일반적으로 활용되는 샌드위치 판넬 재질을 사용하고 있으므로 열전도율이 뛰어난 특징을 가지고 있다. 따라서 태양 에너지의 변화에 따라서 민감한 표면 특성을 가지는 것으로 판단된다. 오전 07시는 일출 시각과 근접한 시간이며 지붕의 표면 특성은 뚜렷한 차이를 확인할 수 없었다. 태양 에너지에 따른 영향이 나타나지 않는 일몰 후, 일출 전 시간의 경우 지붕의 뚜렷한 표면 특성이 나타나지 않을 것으로 사료된다.Although the solar reflectance based on the color of the roof is one of the important indicators when determining the cool roof performance, the heat distribution of the roof surface has a high correlation with the heat emissivity of the surface finish or coating material. It is possible to determine the surface characteristics of individual roofs by deriving a time-series trend of pixel distribution changes in the captured drone images. In an embodiment of the present invention, when the solar altitude is the highest, the pixel value of the surface of the roof is maintained the highest, and at this time, some of the incoming solar energy is reflected, but mostly flows into the room through the roof. The change trend of the surface pixel values of individual roofs shows heterogeneous characteristics, but the difference in the width of change is a phenomenon that reflects the characteristics of the material of the roof surface. Therefore, it is possible to indirectly estimate the material properties by analyzing the indicators that affect the temperature rise of the roof surface in addition to the color through the evaluation of the change trend of the surface pixel values by time period. When looking at the trend of the change of pixel values over time, the time showing the maximum value is 13:00 and the value has been falling since then. When the roof surface temperature value is the highest, the outside temperature is 29
Figure pat00005
and the maximum difference between the surface temperature of the roof and the outside air temperature is 40.1
Figure pat00006
and the minimum difference is 9
Figure pat00007
appeared as Data on the roof surface can be acquired at 1 hour intervals from 07:00, when the roof surface begins to be affected by solar energy, after sunrise time (05:59) until 15:00, when the roof surface begins to be affected by solar energy, depending on the solar altitude. have. In the slope of the change trend line of the colored roof and the white roof, the white roof showed about 3 times lower value than that of the black roof. Therefore, it is judged that the white roof is relatively less affected by the outside air, and the black, blue, turquoise and brown roofs are judged to be relatively affected by the outside air. In particular, the blue roof has different color characteristics compared to the black roof, but similar trend line slope characteristics appear. The characteristic change in the blue roof is a phenomenon that reflects the characteristics of the material, and since the sandwich panel material commonly used in factories is used, it has excellent thermal conductivity. Therefore, it is judged to have a sensitive surface characteristic according to the change of solar energy. 07:00 am is the time close to the sunrise time, and there was no clear difference in the surface characteristics of the roof. It is thought that the apparent surface characteristics of the roof do not appear in the time before sunrise after sunset, when the effect of solar energy does not appear.

본 발명의 일 실시예는 컴퓨터에 의해 실행되는 프로그램 모듈과 같은 컴퓨터에 의해 실행가능한 명령어를 포함하는 기록 매체의 형태로도 구현될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 가용 매체일 수 있고, 휘발성 및 비휘발성 매체, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다. 또한, 컴퓨터 판독 가능 매체는 컴퓨터 저장 매체 및 통신 매체를 모두 포함할 수 있다. 컴퓨터 저장 매체는 컴퓨터 판독가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈 또는 기타 데이터와 같은 정보의 저장을 위한 임의의 방법 또는 기술로 구현된 휘발성 및 비휘발성, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다. 통신 매체는 전형적으로 컴퓨터 판독가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈, 또는 반송파와 같은 변조된 데이터 신호의 기타 데이터, 또는 기타 전송 메커니즘을 포함하며, 임의의 정보 전달 매체를 포함한다.An embodiment of the present invention may also be implemented in the form of a recording medium including instructions executable by a computer, such as a program module to be executed by a computer. Computer-readable media can be any available media that can be accessed by a computer and includes both volatile and nonvolatile media, removable and non-removable media. In addition, computer-readable media may include both computer storage media and communication media. Computer storage media includes both volatile and nonvolatile, removable and non-removable media implemented in any method or technology for storage of information such as computer readable instructions, data structures, program modules or other data. Communication media typically includes computer readable instructions, data structures, program modules, or other data in a modulated data signal such as a carrier wave, or other transport mechanism, and includes any information delivery media.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.The description of the present invention described above is for illustration, and those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains can understand that it can be easily modified into other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention. will be. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are illustrative in all respects and not restrictive. For example, each component described as a single type may be implemented in a dispersed form, and likewise components described as distributed may also be implemented in a combined form.

본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is indicated by the following claims rather than the above detailed description, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents should be interpreted as being included in the scope of the present invention. do.

Claims (10)

드론으로 복수의 건물의 각각의 가시 광선에 따른 지붕 이미지를 포함하는 드론 영상을 획득하는 단계;
상기 각각의 지붕 이미지를 이루는 색상으로부터 색상별로 정의된 LRV(light reflectance value)를 추출하는 단계;
상기 LRV로부터 상기 복수의 건물 각각의 소비 에너지를 산출하는 단계; 및
상기 산출된 소비 에너지로부터 탄소 배출량을 산출하는 단계를 포함하는, 드론 영상의 지붕 이미지를 이용한 탄소 배출량의 산출 방법.
Acquiring a drone image including a roof image according to each visible light of a plurality of buildings with a drone;
extracting a light reflectance value (LRV) defined for each color from the color constituting the respective roof image;
calculating energy consumption of each of the plurality of buildings from the LRV; and
A method of calculating carbon emissions using a roof image of a drone image, comprising the step of calculating carbon emissions from the calculated energy consumption.
제1 항에 있어서,
상기 LRV의 수치가 높을수록 상기 소비 에너지가 낮은 것으로 산출하는 드론 영상의 지붕 이미지를 이용한 탄소 배출량의 산출 방법.
According to claim 1,
A method of calculating carbon emissions using a roof image of a drone image that calculates that the energy consumption is lower as the value of the LRV is higher.
제1 항에 있어서,
상기 드론 영상은 행정 구역별로 촬영하고, 상기 행정 구역에 따라 상기 탄소 배출량을 산출하는 지붕 이미지를 이용한 탄소 배출량의 산출 방법.
According to claim 1,
A method of calculating carbon emissions using a roof image in which the drone image is taken for each administrative district, and the carbon emission is calculated according to the administrative district.
제1 항에 있어서,
상기 드론 영상을 획득하는 단계는, 동일한 지붕에 대한 각기 다른 복수의 시간에 따른 복수의 드론 영상을 획득하고,
상기 동일한 지붕에 대한 상기 복수의 드론 영상에서 상기 지붕 이미지를 이루는 픽셀값 변화와 상기 드론 영상이 촬영된 시간 정보로부터 지붕의 재질를 판별하는 단계를 더 포함하고,
상기 복수의 건물 각각의 소비 에너지를 산출하는 단계에서, 상기 지붕의 소재의 반사율 또는 방사율 중 하나 이상과 상기 LRV로부터 상기 소비 에너지를 산출하는 드론 영상의 지붕 이미지를 이용한 탄소 배출량의 산출 방법.
According to claim 1,
The step of acquiring the drone image includes acquiring a plurality of drone images according to a plurality of different times for the same roof,
Further comprising the step of determining the material of the roof from the change in pixel values constituting the roof image in the plurality of drone images for the same roof and time information at which the drone image is captured,
In the step of calculating the energy consumption of each of the plurality of buildings, a method of calculating carbon emissions using a roof image of a drone image for calculating the energy consumption from at least one of a reflectance or an emissivity of the material of the roof and the LRV.
제1 항에 있어서,
상기 드론 영상의 상기 복수의 건물 중 소비 에너지가 소정 범위 이상으로 검출되는 건물에 대한 데이터를 외부로 알리는 드론 영상의 지붕 이미지를 이용한 탄소 배출량의 산출 방법.
According to claim 1,
A method of calculating carbon emissions using a roof image of a drone image informing the outside of data about a building in which energy consumption is detected above a predetermined range among the plurality of buildings of the drone image.
드론 촬영으로 복수의 건물의 각각의 가시 광선에 따른 지붕 이미지를 포함하는 드론 영상 데이터를 획득하는 데이터 수신부;
상기 드론 영상으로부터 상기 복수의 건물의 지붕을 판별하는 지붕 판별부;
상기 복수의 건물의 상기 지붕을 이루는 각각의 색상으로부터 색상별로 정의된 LRV(light reflectance value)를 추출하는 LRV 추출부;
상기 LRV로부터 상기 복수의 건물 각각의 소비 에너지를 산출하는 소비 에너지 산출부; 및
상기 산출된 소비 에너지로부터 탄소 배출량을 산출하는 탄소 배출량 산출부를 포함하는 탄소 배출량 측정 시스템.
a data receiver for acquiring drone image data including a roof image according to each visible light of a plurality of buildings by drone photography;
a roof determination unit for determining the roofs of the plurality of buildings from the drone image;
an LRV extraction unit for extracting a light reflectance value (LRV) defined for each color from each color constituting the roof of the plurality of buildings;
an energy consumption calculation unit calculating energy consumption of each of the plurality of buildings from the LRV; and
A carbon emission measurement system including a carbon emission calculation unit for calculating carbon emission from the calculated energy consumption.
제6 항에 있어서,
상기 에너지 산출부는, LRV의 수치가 높을수록 상기 소비 에너지가 낮은 것으로 산출하는 탄소 배출량 측정 시스템.
7. The method of claim 6,
The energy calculation unit, a carbon emission measurement system that calculates that the higher the value of the LRV, the lower the energy consumption.
제6 항에 있어서,
상기 드론 영상은 복수개로 구성되고, 상기 복수개의 드론 영상을 통합하는 통합부를 포함하고, 상기 통합부는 상기 복수개의 드론 영상을 행정 구역에 따라 통합하며,
상기 탄소 배출량 산출부는 상기 행정 구역에 따른 상기 탄소 배출량을 산출하는 탄소 배출량 측정 시스템.
7. The method of claim 6,
The drone image is composed of a plurality, and includes an integrator for integrating the plurality of drone images, and the integrator integrates the plurality of drone images according to an administrative area,
The carbon emission calculation unit is a carbon emission measurement system for calculating the carbon emission according to the administrative district.
제6 항에 있어서,
상기 데이터 수신부는 동일한 지붕에 대한 각기 다른 복수의 시간에 따른 복수의 드론 영상을 수신하고,
상기 지붕 판별부는, 동일한 지붕에 대한 상기 복수의 드론 영상에서 상기 지붕 이미지를 이루는 픽셀값 변화와 상기 드론 영상이 촬영된 시간 정보로부터 지붕의 재질을 판별하며,
상기 소비 에너지 산출부는 상기 지붕의 재질에 따른 반사율 또는 방사율 중 하나 이상과 상기 LRV로부터 상기 소비 에너지를 산출하는 탄소 배출량 측정 시스템.
7. The method of claim 6,
The data receiver receives a plurality of drone images according to a plurality of different times for the same roof,
The roof determination unit determines the material of the roof from a change in pixel values constituting the roof image in the plurality of drone images for the same roof and time information at which the drone image is captured,
The energy consumption calculation unit is a carbon emission measurement system for calculating the energy consumption from at least one of reflectance and emissivity according to the material of the roof and the LRV.
제6 항에 있어서,
상기 드론 영상의 상기 복수의 건물 중 소비 에너지가 소정 범위 이상으로 검출되는 건물에 대한 데이터를 외부로 알리는 알림부를 더 포함하는 탄소 배출량 측정 시스템.
7. The method of claim 6,
The carbon emission measurement system further comprising a notification unit informing the outside of data about a building in which energy consumption is detected above a predetermined range among the plurality of buildings of the drone image.
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