KR20220055556A - Device and method for monitoring ship and port - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 선박 및 항만 모니터링 장치 및 방법에 관한 것으로, 구체적으로 카메라 이미지를 이용하여 선박과 관련된 라이다 데이터를 추정하는 선박 및 항만 모니터링 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a vessel and port monitoring apparatus and method, and more particularly, to a vessel and port monitoring apparatus and method for estimating lidar data related to a vessel using a camera image.
선박의 운항 및 항만 내에서의 접안, 이안에 있어 많은 사고가 발생하고 있으며, 그 사고의 주요 원인은 사람의 운항 부주의로 알려져 있다. 여기서, 운항 부주의는 주로 선박 주변이나 항만 내의 상황을 육안을 통해서 정확하게 모니터링하지 못한다는 점에 의해 발생한다. 현재 다양한 종류의 장애물 센서 등을 이용해 이를 보완하고 있으나 아직까지는 한계점이 존재하는 상황이다.Many accidents occur in the operation of ships and berthing and berthing in ports, and it is known that the main cause of the accidents is human negligence. Here, the negligence of navigation is mainly caused by the fact that the situation around the ship or in the port cannot be accurately monitored through the naked eye. Currently, various types of obstacle sensors are used to supplement this problem, but there are still limitations.
최근에는 영상을 통해 선박 주변이나 항만 내의 상황을 모니터링하는 기술이 개발되고 있으나, 라이다를 함께 사용하여 모니터링의 정확도 향상을 도모하고 있다. 하지만, 항만에 사용되는 라이다의 경우 비용 문제로 저성능이며, 모니터링의 대상인 선박의 크기가 크기 때문에 모니터링을 위해 필요한 최소한의 라이다 데이터도 획득하기가 어렵다는 문제점이 있었다. Recently, a technology for monitoring the situation around a ship or in a port through video has been developed, but the use of lidar is also being used to improve the monitoring accuracy. However, in the case of lidar used in a port, it has a problem in that it is difficult to obtain the minimum lidar data required for monitoring because it has low performance due to cost problems and the size of the vessel to be monitored is large.
따라서, 획득된 라이다 데이터로부터 모니터링을 위해 필요한 부가 라이다 데이터를 추정하는 기술에 대한 기술 개발이 필요한 실정이다.Accordingly, there is a need to develop a technology for estimating additional lidar data required for monitoring from the obtained lidar data.
본 출원의 해결하고자 하는 일 과제는, 카메라 및 라이다의 데이터를 효율적으로 융합하는 선박 및 항만 모니터링 장치 및 방법을 제공하는 것에 있다.One problem to be solved by the present application is to provide an apparatus and method for monitoring a ship and a port that efficiently fuse data of a camera and a lidar.
본 출원의 해결하고자 하는 일 과제는, 카메라 이미지를 이용하여 선박과 관련된 라이다 데이터를 추정하는 선박 및 항만 모니터링 장치 및 방법을 제공하는 것에 있다.An object of the present application is to provide an apparatus and method for monitoring a ship and a port for estimating lidar data related to a ship using a camera image.
본 출원의 해결하고자 하는 과제가 상술한 과제로 제한되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 과제들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problem to be solved of the present application is not limited to the above-mentioned problems, and the problems not mentioned will be clearly understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs from the present specification and the accompanying drawings. .
일실시예에 따르면 컴퓨팅 수단에 의해 수행되는 항만 모니터링 방법으로, 복수의 훈련 이미지 및 상기 복수의 훈련 이미지의 픽셀들에 라벨링되는 객체 정보를 포함하는 학습 세트를 이용하여 학습되는 인공 신경망을 준비하는 단계 - 상기 객체 정보는 객체의 유형이 선박임을 나타내는 제1 인덱스 및 객체의 유형이 바다임을 나타내는 제2 인덱스를 갖고, 상기 제1 인덱스는 상기 복수의 훈련 이미지 내의 상기 선박의 영역에 대응하는 픽셀들에 라벨링되고, 상기 제2 인덱스는 상기 복수의 훈련 이미지 내의 상기 바다의 영역에 대응하는 픽셀들에 라벨링됨-, 카메라에 의해 촬상된 이미지를 획득하는 단계, 상기 카메라의 시야각과 적어도 부분적으로 오버랩되는 시야각을 갖는 라이다 센서에 의해 얻어지는 복수의 라이다 포인트를 포함하는 라이다 데이터를 획득하는 단계, 상기 인공 신경망을 이용하여 상기 획득한 이미지로부터 타겟 선박에 대응하는 타겟 선박 영역을 검출하는 단계, 상기 타겟 선박 영역을 특정 기준 평면으로 투영하여 변환 이미지를 생성하는 단계, 상기 변환 이미지의 투영된 상기 타겟 선박 영역에 포함되는 픽셀의 픽셀 위치를 고려하여 상기 타겟 선박으로부터 반사되는 라이다 빔과 관련된 라이다 포인트들을 선택하는 단계, 상기 선택된 라이다 포인트들을 이용하여 추정 라이다 포인트들을 생성하는 단계, 상기 선택된 라이다 포인트들 및 상기 생성된 추정 라이다 포인트들 중 상기 타겟 선박의 특징 포인트를 결정하는 단계 및 상기 특징 포인트를 이용하여 상기 타겟 선박과 다른 객체와의 거리를 계산하는 단계를 포함하는 항만 모니터링 방법이 제공될 수 있다.According to an embodiment, as a port monitoring method performed by a computing means, preparing an artificial neural network to be trained using a training set including a plurality of training images and object information labeled in pixels of the plurality of training images - the object information has a first index indicating that the type of object is a ship and a second index indicating that the type of object is a sea, wherein the first index is located in pixels corresponding to an area of the vessel in the plurality of training images. labeled, and the second index is labeled to pixels corresponding to the region of the sea in the plurality of training images, obtaining an image captured by a camera, a viewing angle that at least partially overlaps a viewing angle of the camera Acquiring lidar data including a plurality of lidar points obtained by a lidar sensor having generating a transformed image by projecting a vessel region onto a specific reference plane, a lidar point associated with a lidar beam reflected from the target vessel in consideration of pixel positions of pixels included in the projected target vessel region of the transformed image selecting , generating estimated lidar points using the selected lidar points, determining a characteristic point of the target vessel from among the selected lidar points and the generated estimated lidar points; A port monitoring method including calculating a distance between the target vessel and another object by using a feature point may be provided.
일 실시예에 따르면 컴퓨팅 수단에 의해 수행되는 항만 모니터링 방법으로, 카메라에 의해 촬상된 이미지를 획득하는 단계, 상기 카메라의 시야각과 적어도 부분적으로 오버랩되는 시야각을 갖는 라이다 센서에 의해 얻어지는 복수의 라이다 포인트를 포함하는 라이다 데이터를 획득하는 단계, 상기 이미지로부터 세그멘테이션 이미지를 생성하는 단계 -상기 세그멘테이션 이미지는 선박에 대응하는 선박 영역을 포함하고, 상기 선박 영역은 상기 선박의 측면에 대응하는 측면 영역 및 상기 선박의 갑판 영역에 대응하는 갑판 영역을 포함함-, 상기 선박 영역을 임의의 제1 기준 평면 및 제2 기준 평면에 투영하여 제1 변환 이미지 또는 제2 변환 이미지 중 적어도 하나를 생성하는 단계 - 상기 제1 기준 평면 및 상기 제2 기준 평면의 높이는 서로 상이한, 상기 복수의 라이다 포인트 중 상기 선박으로부터 반사되는 라이다 빔과 관련된 라이다 포인트들을 상기 제1 변환 이미지 및 상기 제2 변환 이미지 중 적어도 하나에 정렬하는 단계, 상기 제1 변환 이미지 및 상기 제2 변환 이미지 중 적어도 하나에서 투영된 상기 선박 영역의 형상에 따라 상기 선박으로부터 반사되는 라이다 빔과 관련된 라이다 포인트들을 내삽 및/또는 외삽하여 추정 라이다 포인트를 생성하는 단계, 상기 선박으로부터 반사되는 라이다 빔과 관련된 라이다 포인트들 및 상기 추정 라이다 포인트 중 선박의 특징 포인트를 결정하는 단계 및 상기 특징 포인트를 이용하여 상기 타겟 선박과 다른 객체와의 거리를 계산하는 단계를 포함하는 항만 모니터링 방법이 제공될 수 있다.According to an embodiment there is a method for monitoring a port performed by computing means, comprising: acquiring an image captured by a camera; acquiring lidar data including points, generating a segmentation image from the image, wherein the segmentation image includes a vessel region corresponding to a vessel, wherein the vessel region includes a side region corresponding to the side of the vessel and comprising a deck area corresponding to a deck area of the vessel, projecting the vessel area onto any first and second reference planes to produce at least one of a first transformed image or a second transformed image; At least one of the first transformed image and the second transformed image is a lidar point related to a lidar beam reflected from the vessel among the plurality of lidar points, the height of the first reference plane and the second reference plane being different from each other. aligning to one, interpolating and/or extrapolating the lidar points associated with the lidar beam reflected from the vessel according to the shape of the vessel region projected in at least one of the first transformed image and the second transformed image generating an estimated lidar point; determining a characteristic point of the vessel among lidar points and the estimated lidar point associated with a lidar beam reflected from the vessel; and using the characteristic point to be different from the target vessel A port monitoring method comprising calculating a distance to an object may be provided.
일 실시예에 따르면, 컴퓨팅 수단에 의해 수행되는 항만 모니터링 방법으로, 복수의 훈련 이미지 및 상기 복수의 훈련 이미지의 픽셀들에 라벨링되는 객체 정보를 포함하는 학습 세트를 이용하여 학습되는 인공 신경망을 준비하는 단계 - 상기 객체 정보는 객체의 유형이 선박임을 나타내는 제1 인덱스 및 객체의 유형이 바다임을 나타내는 제2 인덱스를 갖고, 상기 제1 인덱스는 상기 복수의 훈련 이미지 내의 상기 선박의 영역에 대응하는 픽셀들에 라벨링되고, 상기 제2 인덱스는 상기 복수의 훈련 이미지 내의 상기 바다의 영역에 대응하는 픽셀들에 라벨링됨-, 상기 갑판이 서로 상이한 높이에 위치하는 제1 선박 및 제2 선박을 포함하는 해상 이미지를 획득하는 단계, 상기 인공 신경망을 이용하여 상기 획득한 해상 이미지로부터 상기 제1 선박에 대응하는 제1 선박 영역 및 상기 제2 선박에 대응하는 제2 선박 영역을 검출하는 단계, 상기 제1 선박의 갑판 높이에 대응하는 제1 높이 및 상기 제2 선박의 갑판 높이에 대응하는 제2 높이에 기초하여 상기 제1 선박의 위치 및 상기 제2 선박의 위치를 획득하는 단계 및 상기 제1 선박의 위치 및 상기 제2 선박의 위치에 기초하여 상기 제1 선박 및 상기 제2 선박 사이의 거리를 계산하는 단계;를 포함하는 항만 모니터링 방법이 제공될 수 있다.According to an embodiment, as a port monitoring method performed by a computing means, preparing an artificial neural network that is learned using a training set including a plurality of training images and object information labeled in pixels of the plurality of training images step - the object information has a first index indicating that the type of object is a vessel and a second index indicating that the type of object is a sea, wherein the first index includes pixels corresponding to an area of the vessel in the plurality of training images and the second index is labeled in pixels corresponding to the region of the sea in the plurality of training images - a maritime image comprising a first vessel and a second vessel, the decks of which are located at different heights from each other obtaining, detecting a first vessel region corresponding to the first vessel and a second vessel region corresponding to the second vessel from the acquired sea image by using the artificial neural network; obtaining the position of the first vessel and the position of the second vessel based on a first height corresponding to the deck height and a second height corresponding to the deck height of the second vessel and the position of the first vessel and A port monitoring method comprising a; calculating a distance between the first vessel and the second vessel based on the position of the second vessel may be provided.
본 발명의 과제의 해결 수단이 상술한 해결 수단들로 제한되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 해결 수단들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The solutions to the problems of the present invention are not limited to the above-described solutions, and solutions not mentioned will be clearly understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs from the present specification and the accompanying drawings. will be able
본 출원의 일 실시예에 의하면, 카메라 및 라이다의 데이터를 효율적으로 융합하여 선박의 특징 포인트를 추출하고, 이를 이용하여 모니터링을 위한 정보를 정확하게 제공할 수 있다. According to an embodiment of the present application, it is possible to efficiently fuse data of a camera and a lidar to extract a feature point of a ship, and use it to accurately provide information for monitoring.
본 출원의 다른 일 실시예에 의하면, 카메라 이미지를 이용하여 선박과 관련된 라이다 데이터를 추정하여 라이다 데이터의 부족 문제를 해결할 수 있다.According to another embodiment of the present application, it is possible to solve the problem of lack of lidar data by estimating lidar data related to a ship using a camera image.
본 출원의 효과가 상술한 효과들로 제한되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 효과들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.The effect of the present application is not limited to the above-described effects, and the effects not mentioned will be clearly understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs from the present specification and the accompanying drawings.
도 1은 일 실시예에 따른 항만 모니터링 장치에 관한 도면이다.
도 2 및 도 3은 일 실시예에 따른 모니터링 장치의 실시예에 관한 도면이다.
도 4는 일 실시예에 따른 시야각 및 피사계 심도에 관한 도면이다.
도 5 및 도 6은 일 실시예에 따른 센서 모듈의 설치 위치에 관한 도면이다.
도 7 내지 도 9는 일 실시예에 따른 오브젝트 인식 단계에 관한 도면이다.
도 10 및 도 11은 일 실시예에 따른 인공 신경망의 학습 단계 및 추론 단계에 관한 도면이다.
도 12는 일 실시예에 따른 접안 가이드 정보를 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 일 실시예에 따른 선박과 안벽 사이의 접안 가이드 정보를 설명하기 위한 도면이다.
도 14는 일 실시예에 따른 접안 가이드 정보를 획득하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 15는 일 실시예에 따른 시점 변환에 관한 도면이다.
도 16은 일 실시예에 따른 선박의 특징 포인트에 기초한 거리 산출 방법의 순서도이다.
도 17은 일 실시예에 따른 센서 데이터의 획득의 일 예시이다.
도 18은 일 실시예에 따른 시점이 변환된 이미지를 이용한 선박의 특징 포인트 생성 방법의 순서도이다.
도 19는 일 실시예에 따른 변환 이미지의 예시이다.
도 20은 일 실시예에 따른 선박 사이의 거리 계산을 설명하기 위한 도면이다.
도 21은 일 실시예에 따른 라이다 포인트 추정 방법의 순서도이다.
도 22는 일 실시예에 따른 카메라 이미지 및 라이다 데이터의 정합의 예시이다.
도 23은 일 실시예에 따른 추정 라이다 포인트를 고려한 선박의 특징 포인트 생성 방법의 순서도이다.
도 24는 일 실시예에 따른 선박으로부터 반사된 라이다 빔과 관련된 라이다 포인트들의 일 예시이다.
도 25 및 도 26은 일 실시예에 따른 기준 평면에 투영된 선박 영역에 정합된 라이다 포인트를 이용한 추정 라이다 포인트의 생성을 설명하기 위한 도면이다.
도 27은 일 실시예에 따른 선박 영역이 복수의 기준 평면에 투영된 이미지들을 이용한 선박의 특징 포인트 획득 방법의 순서도이다.
도 28 및 도 29는 일 실시예에 따른 서로 상이한 임의의 기준 평면에 투영된 이미지들의 정렬을 설명하기 위한 도면이다.1 is a view of a port monitoring apparatus according to an embodiment.
2 and 3 are diagrams related to an embodiment of a monitoring device according to an embodiment.
4 is a view of a viewing angle and a depth of field according to an exemplary embodiment.
5 and 6 are views of an installation position of a sensor module according to an embodiment.
7 to 9 are diagrams of an object recognition step according to an exemplary embodiment.
10 and 11 are diagrams of a learning step and an inference step of an artificial neural network according to an embodiment.
12 is a view for explaining eyepiece guide information according to an embodiment.
13 is a view for explaining information on the berthing guide between the ship and the quay wall according to an embodiment.
14 is a view for explaining a method of obtaining eyepiece guide information according to an embodiment.
15 is a diagram of viewpoint transformation according to an embodiment.
16 is a flowchart of a method for calculating a distance based on a feature point of a ship according to an exemplary embodiment.
17 is an example of acquisition of sensor data according to an embodiment.
18 is a flowchart of a method for generating feature points of a ship using an image in which a viewpoint is converted according to an exemplary embodiment.
19 is an example of a converted image according to an embodiment.
20 is a diagram for explaining calculation of a distance between ships according to an exemplary embodiment.
21 is a flowchart of a method for estimating a lidar point according to an embodiment.
22 is an example of registration of a camera image and lidar data according to an embodiment.
23 is a flowchart of a method for generating feature points of a ship in consideration of an estimated lidar point according to an embodiment.
24 is an example of lidar points associated with a lidar beam reflected from a vessel according to an embodiment.
25 and 26 are diagrams for explaining generation of an estimated lidar point using a lidar point matched to a ship area projected on a reference plane according to an embodiment.
27 is a flowchart of a method for acquiring feature points of a ship using images in which a ship area is projected on a plurality of reference planes, according to an exemplary embodiment.
28 and 29 are diagrams for explaining the alignment of images projected on mutually different arbitrary reference planes according to an exemplary embodiment.
본 명세서에 기재된 실시예는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상을 명확히 설명하기 위한 것이므로, 본 발명이 본 명세서에 기재된 실시예에 의해 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 범위는 본 발명의 사상을 벗어나지 아니하는 수정예 또는 변형예를 포함하는 것으로 해석되어야 한다.The embodiments described herein are for clearly explaining the spirit of the present invention to those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains, so the present invention is not limited by the embodiments described herein, and the present invention It should be construed as including modifications or variations that do not depart from the spirit of the present invention.
본 명세서에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하여 가능한 현재 널리 사용되고 있는 일반적인 용어를 선택하였으나 이는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자의 의도, 관례 또는 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 다만, 이와 달리 특정한 용어를 임의의 의미로 정의하여 사용하는 경우에는 그 용어의 의미에 관하여 별도로 기재할 것이다. 따라서 본 명세서에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌 그 용어가 가진 실질적인 의미와 본 명세서의 전반에 걸친 내용을 토대로 해석되어야 한다.The terms used in this specification have been selected as widely used general terms as possible in consideration of the functions in the present invention, but they may vary depending on the intention, custom, or emergence of new technology of those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs. can However, if a specific term is defined and used in an arbitrary sense, the meaning of the term will be separately described. Therefore, the terms used in this specification should be interpreted based on the actual meaning of the terms and the contents of the entire specification, rather than the names of simple terms.
본 명세서에 첨부된 도면은 본 발명을 용이하게 설명하기 위한 것으로 도면에 도시된 형상은 본 발명의 이해를 돕기 위하여 필요에 따라 과장되어 표시된 것일 수 있으므로 본 발명이 도면에 의해 한정되는 것은 아니다.The drawings attached to this specification are for easily explaining the present invention, and the shapes shown in the drawings may be exaggerated as necessary to help understand the present invention, so the present invention is not limited by the drawings.
본 명세서에서 본 발명에 관련된 공지의 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 이에 관한 자세한 설명은 필요에 따라 생략하기로 한다.In the present specification, when it is determined that a detailed description of a known configuration or function related to the present invention may obscure the gist of the present invention, a detailed description thereof will be omitted if necessary.
본 명세서에서 해수면 높이란 절대적인 해수면의 높이뿐만 아니라, 상대적인 해수면의 높이, 특정 바다의 영역의 평균적인 해수면 높이와 비교된 상대적인 해수면 높이 등을 포함하도록 넓게 해석되어야 한다. 예를 들어, 해수면 높이는 해수면과 안벽 사이의 거리, 해수면과 모니터링 장치(예를 들어, 이미지 생성 유닛) 사이의 거리, 해수면 위로 노출된 오브젝트의 길이 등 해수면의 높이 변화에 따라 달라질 수 있는 다양한 정보를 포함할 수도 있다.In the present specification, the sea level height should be broadly interpreted to include not only the absolute sea level height, but also the relative sea level height and the relative sea level height compared with the average sea level height of a specific sea area. For example, sea level height may vary with changes in sea level height, such as the distance between sea level and a quay wall, the distance between sea level and a monitoring device (e.g., an image generating unit), and the length of objects exposed above sea level. may include
본 명세서에서 모니터링이란 주변 상황을 파악하거나 인식하는 것으로, 일정 영역이나 특정 오브젝트 등 감지 대상을 각종 센서를 이용하여 감지하고 그 감지 결과를 사용자에게 제공하는 것뿐만 아니라 감지 결과를 바탕으로 연산 등을 통해 추가적인 정보를 제공하는 것 등을 포함하도록 넓게 해석되어야 한다.Monitoring in the present specification refers to understanding or recognizing a surrounding situation, detecting a detection target such as a certain area or a specific object using various sensors and providing the detection result to the user through calculations based on the detection result, etc. It should be construed broadly to include, for example, providing additional information.
이미지 기반 모니터링이란 이미지에 기초하여 주변 상황을 파악하거나 인식하는 것을 의미할 수 있다. 예를 들어, 모니터링은 선박의 운항 시 선박 주변 이미지를 획득하여 이로부터 다른 선박이나 장애물 등을 인식하거나, 선박의 접안 또는 이안 시 접안 가이드 정보를 산출하기 위한 정보를 획득하는 것을 의미할 수 있다. Image-based monitoring may mean identifying or recognizing a surrounding situation based on an image. For example, monitoring may mean acquiring information for calculating berthing guide information during berthing or berthing of a ship or recognizing other ships or obstacles therefrom by acquiring images around the ship when the ship is operating.
접안 가이드 정보란 다른 선박이나 장애물 등의 인식, 항만 상황 파악, 선석에 접근 가능한지 여부, 안벽과의 거리 및 속도, 다른 선박과의 거리 및 속도, 운항 경로 상 장애물 존재 여부 파악 등 환경에 대한 정보를 의미할 수 있다. 본 명세서에서는 주로 선박 및 항만에서 접안이 수행되는 경우의 모니터링에 대해 설명하나, 이에 한정되는 것은 아니고 차량의 주행, 비행체의 운항 등의 경우에도 적용될 수 있을 것이다.Berthing guide information is information about the environment, such as recognizing other ships or obstacles, understanding the port situation, whether the berth is accessible, the distance and speed from the quay wall, the distance and speed from other ships, and the presence of obstacles in the navigation route. can mean In this specification, although mainly described for monitoring when berthing is performed in a ship and a port, it is not limited thereto and may be applied to the case of driving of a vehicle, operation of an aircraft, and the like.
본 발명의 일 양상에 따르면, 컴퓨팅 수단에 의해 수행되는 항만 모니터링 방법으로, 복수의 훈련 이미지 및 상기 복수의 훈련 이미지의 픽셀들에 라벨링되는 객체 정보를 포함하는 학습 세트를 이용하여 학습되는 인공 신경망을 준비하는 단계 - 상기 객체 정보는 객체의 유형이 선박임을 나타내는 제1 인덱스 및 객체의 유형이 바다임을 나타내는 제2 인덱스를 갖고, 상기 제1 인덱스는 상기 복수의 훈련 이미지 내의 상기 선박의 영역에 대응하는 픽셀들에 라벨링되고, 상기 제2 인덱스는 상기 복수의 훈련 이미지 내의 상기 바다의 영역에 대응하는 픽셀들에 라벨링됨-, 카메라에 의해 촬상된 이미지를 획득하는 단계, 상기 카메라의 시야각과 적어도 부분적으로 오버랩되는 시야각을 갖는 라이다 센서에 의해 얻어지는 복수의 라이다 포인트를 포함하는 라이다 데이터를 획득하는 단계, 상기 인공 신경망을 이용하여 상기 획득한 이미지로부터 타겟 선박에 대응하는 타겟 선박 영역을 검출하는 단계, 상기 타겟 선박 영역을 특정 기준 평면으로 투영하여 변환 이미지를 생성하는 단계, 상기 변환 이미지의 투영된 상기 타겟 선박 영역에 포함되는 픽셀의 픽셀 위치를 고려하여 상기 타겟 선박으로부터 반사되는 라이다 빔과 관련된 라이다 포인트들을 선택하는 단계, 상기 선택된 라이다 포인트들을 이용하여 추정 라이다 포인트들을 생성하는 단계, 상기 선택된 라이다 포인트들 및 상기 생성된 추정 라이다 포인트들 중 상기 타겟 선박의 특징 포인트를 결정하는 단계 및 상기 특징 포인트를 이용하여 상기 타겟 선박과 다른 객체와의 거리를 계산하는 단계를 포함하는 항만 모니터링 방법이 제공될 수 있다.According to an aspect of the present invention, as a port monitoring method performed by a computing means, an artificial neural network trained using a training set including a plurality of training images and object information labeled in pixels of the plurality of training images preparing - the object information has a first index indicating that the type of object is a ship and a second index indicating that the type of object is a sea, wherein the first index corresponds to an area of the vessel in the plurality of training images labeled pixels, wherein the second index is labeled to pixels corresponding to the region of the sea in the plurality of training images, obtaining an image captured by a camera, the angle of view of the camera and at least in part Acquiring lidar data including a plurality of lidar points obtained by lidar sensors having overlapping viewing angles, detecting a target vessel area corresponding to a target vessel from the acquired image using the artificial neural network , generating a transformed image by projecting the target vessel region to a specific reference plane, taking into account pixel positions of pixels included in the projected target vessel region of the transformed image, related to the lidar beam reflected from the target vessel selecting lidar points; generating estimated lidar points using the selected lidar points; determining a feature point of the target vessel among the selected lidar points and the generated estimated lidar points; A port monitoring method may be provided, comprising: calculating a distance between the target vessel and another object by using the step and the feature point.
일 실시예에서, 상기 특정 기준 평면은 해수면에서의 기준 평면을 포함할 수 있다. In an embodiment, the specific reference plane may include a reference plane at sea level.
일 실시예에서, 상기 추정 라이다 포인트는 상기 선택된 라이다 포인트들 중 상기 변환 이미지에서 상기 타겟 선박과 상기 해수면이 접하는 라인에 위치한 라이다 포인트들로부터 생성될 수 있다.In an embodiment, the estimated lidar point may be generated from lidar points located in a line where the target vessel and the sea level meet in the converted image among the selected lidar points.
일 실시예에서, 상기 추정 라이다 포인트는 상기 타겟 선박과 상기 해수면이 접하는 상기 라인에 위치한 상기 라이다 포인트들의 상대적인 위치를 고려하여 외삽 및/또는 내삽하여 생성될 수 있다.In an embodiment, the estimated lidar point may be generated by extrapolating and/or interpolating in consideration of the relative positions of the lidar points located on the line where the target vessel and the sea level are in contact.
일 실시예에서, 상기 특정 기준 평면은 상기 타겟 선박의 갑판 높이에서의 기준 평면을 포함할 수 있다.In an embodiment, the specific reference plane may comprise a reference plane at the deck level of the target vessel.
일 실시예에서, 상기 추정 라이다 포인트는 상기 선택된 라이다 포인트들 중 상기 변환 이미지에서 상기 타겟 선박의 측면과 갑판이 접하는 라인에 위치한 라이다 포인트들로부터 생성될 수 있다.In an embodiment, the estimated lidar point may be generated from lidar points located on a line in which the side surface of the target vessel and the deck contact the converted image among the selected lidar points.
일 실시예에서, 상기 추정 라이다 포인트는 상기 타겟 선박의 측면과 갑판이 접하는 상기 라인에 위치한 상기 라이다 포인트들의 상대적인 위치를 고려하여 외삽 및/또는 내삽하여 생성될 수 있다.In an embodiment, the estimated lidar point may be generated by extrapolating and/or interpolating in consideration of the relative positions of the lidar points located on the line in which the side surface of the target vessel and the deck are in contact.
일 실시예에서, 상기 특정 기준 평면은 임의의 제1 기준 평면 및 제2 기준 평면을 포함하고, 상기 변환 이미지는 제1 변환 이미지 및 제2 변환 이미지를 포함하고, 상기 제1 변환 이미지는 상기 타겟 선박 영역을 상기 제1 기준 평면에 투영하여 생성되고, 상기 제2 변환 이미지는 상기 타겟 선박 영역을 상기 제2 기준 평면에 투영하여 생성될 수 있다.In an embodiment, the specific reference plane comprises any first and second reference planes, the transformed image comprises a first transformed image and a second transformed image, and the first transformed image comprises the target The vessel region may be generated by projecting the first reference plane, and the second transformed image may be generated by projecting the target vessel region onto the second reference plane.
일 실시예에서, 상기 제1 변환 이미지 및 상기 제2 변환 이미지는 상기 복수의 라이다 포인트의 위치에 기초하여 정렬될 수 있다.In an embodiment, the first transformed image and the second transformed image may be aligned based on positions of the plurality of lidar points.
일 실시예에서, 상기 타겟 선박의 특징 포인트는 상기 타겟 선박의 선수 및 선미 중 적어도 하나에 대응하는 포인트를 포함할 수 있다.In an embodiment, the feature point of the target ship may include a point corresponding to at least one of a bow and a stern of the target ship.
일 실시예에서, 상기 타겟 선박의 특징 포인트는 상기 변환 이미지의 상기 타겟 선박과 해수면이 접하는 라인에 위치한 라이다 포인트들 중 적어도 하나의 임의의 포인트를 포함할 수 있다.In an embodiment, the feature point of the target vessel may include at least one arbitrary point among LiDAR points located on a line in which the target vessel and the sea level of the converted image are in contact.
일 실시예에서, 상기 타겟 선박의 특징 포인트는 상기 변환 이미지의 상기 타겟 선박 영역의 양 끝단에 위치한 라이다 포인트들을 포함할 수 있다.In an embodiment, the feature point of the target vessel may include lidar points located at both ends of the target vessel area of the converted image.
일 실시예에서, 상기 인공 신경망은 객체의 유형이 선박의 측면임을 나타내는 제3 인덱스, 객체의 유형이 선박의 갑판임을 나타내는 제4 인덱스를 추가로 포함할 수 있다.In an embodiment, the artificial neural network may further include a third index indicating that the type of the object is the side of the vessel, and a fourth index indicating that the type of the object is the deck of the vessel.
본 발명의 다른 일 양상에 따르면 컴퓨팅 수단에 의해 수행되는 항만 모니터링 방법으로, 카메라에 의해 촬상된 이미지를 획득하는 단계, 상기 카메라의 시야각과 적어도 부분적으로 오버랩되는 시야각을 갖는 라이다 센서에 의해 얻어지는 복수의 라이다 포인트를 포함하는 라이다 데이터를 획득하는 단계, 상기 이미지로부터 세그멘테이션 이미지를 생성하는 단계 -상기 세그멘테이션 이미지는 선박에 대응하는 선박 영역을 포함하고, 상기 선박 영역은 상기 선박의 측면에 대응하는 측면 영역 및 상기 선박의 갑판 영역에 대응하는 갑판 영역을 포함함-, 상기 선박 영역을 임의의 제1 기준 평면 및 제2 기준 평면에 투영하여 제1 변환 이미지 또는 제2 변환 이미지 중 적어도 하나를 생성하는 단계 - 상기 제1 기준 평면 및 상기 제2 기준 평면의 높이는 서로 상이한, 상기 복수의 라이다 포인트 중 상기 선박으로부터 반사되는 라이다 빔과 관련된 라이다 포인트들을 상기 제1 변환 이미지 및 상기 제2 변환 이미지 중 적어도 하나에 정렬하는 단계, 상기 제1 변환 이미지 및 상기 제2 변환 이미지 중 적어도 하나에서 투영된 상기 선박 영역의 형상에 따라 상기 선박으로부터 반사되는 라이다 빔과 관련된 라이다 포인트들을 내삽 및/또는 외삽하여 추정 라이다 포인트를 생성하는 단계, 상기 선박으로부터 반사되는 라이다 빔과 관련된 라이다 포인트들 및 상기 추정 라이다 포인트 중 선박의 특징 포인트를 결정하는 단계 및 상기 특징 포인트를 이용하여 상기 타겟 선박과 다른 객체와의 거리를 계산하는 단계를 포함하는 항만 모니터링 방법이 제공될 수 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method for monitoring a port performed by a computing means, comprising: acquiring an image captured by a camera; obtaining lidar data including lidar points of, generating a segmentation image from the image, wherein the segmentation image includes a vessel region corresponding to a vessel, the vessel region corresponding to a side of the vessel comprising a side area and a deck area corresponding to a deck area of the vessel, projecting the vessel area onto any first and second reference planes to produce at least one of a first transformed image or a second transformed image the first transform image and the second transform of LiDAR points related to the LIDAR beam reflected from the vessel among the plurality of LIDAR points, the heights of the first reference plane and the second reference plane being different from each other. aligning to at least one of the images, interpolating and/or interpolating lidar points associated with the lidar beam reflected from the vessel according to the shape of the vessel area projected in at least one of the first transformed image and the second transformed image; or extrapolating to generate an estimated lidar point, determining lidar points associated with a lidar beam reflected from the vessel and a characteristic point of the vessel among the estimated lidar points, and using the characteristic point to determine the target A port monitoring method may be provided that includes calculating a distance between a vessel and another object.
본 발명의 다른 일 양상에 따르면, 컴퓨팅 수단에 의해 수행되는 항만 모니터링 방법으로, 복수의 훈련 이미지 및 상기 복수의 훈련 이미지의 픽셀들에 라벨링되는 객체 정보를 포함하는 학습 세트를 이용하여 학습되는 인공 신경망을 준비하는 단계 - 상기 객체 정보는 객체의 유형이 선박임을 나타내는 제1 인덱스 및 객체의 유형이 바다임을 나타내는 제2 인덱스를 갖고, 상기 제1 인덱스는 상기 복수의 훈련 이미지 내의 상기 선박의 영역에 대응하는 픽셀들에 라벨링되고, 상기 제2 인덱스는 상기 복수의 훈련 이미지 내의 상기 바다의 영역에 대응하는 픽셀들에 라벨링됨-, 상기 갑판이 서로 상이한 높이에 위치하는 제1 선박 및 제2 선박을 포함하는 해상 이미지를 획득하는 단계, 상기 인공 신경망을 이용하여 상기 획득한 해상 이미지로부터 상기 제1 선박에 대응하는 제1 선박 영역 및 상기 제2 선박에 대응하는 제2 선박 영역을 검출하는 단계, 상기 제1 선박의 갑판 높이에 대응하는 제1 높이 및 상기 제2 선박의 갑판 높이에 대응하는 제2 높이에 기초하여 상기 제1 선박의 위치 및 상기 제2 선박의 위치를 획득하는 단계 및 상기 제1 선박의 위치 및 상기 제2 선박의 위치에 기초하여 상기 제1 선박 및 상기 제2 선박 사이의 거리를 계산하는 단계;를 포함하는 항만 모니터링 방법이 제공될 수 있다.According to another aspect of the present invention, as a port monitoring method performed by a computing means, an artificial neural network trained using a training set including a plurality of training images and object information labeled in pixels of the plurality of training images. preparing - the object information has a first index indicating that the type of object is a ship and a second index indicating that the type of object is a sea, wherein the first index corresponds to a region of the vessel in the plurality of training images and the second index is labeled with pixels corresponding to the region of the sea in the plurality of training images, comprising a first vessel and a second vessel, the decks of which are located at different heights from each other. obtaining a sea image, detecting a first vessel region corresponding to the first vessel and a second vessel region corresponding to the second vessel from the acquired sea image using the artificial neural network; acquiring the position of the first vessel and the position of the second vessel based on a first height corresponding to the deck height of the first vessel and a second height corresponding to the deck height of the second vessel, and the first vessel A port monitoring method comprising a; calculating a distance between the first vessel and the second vessel based on the position of the second vessel and the position of the second vessel may be provided.
일 실시예에서, 상기 제1 선박의 위치 및 상기 제2 선박의 위치를 획득하는 단계는 상기 제1 선박 영역을 상기 제1 높이에서의 기준 평면에 투영하여 제1 변환 이미지를 생성하는 단계, 상기 제1 변환 이미지를 이용하여 상기 제1 선박의 위치를 획득하는 단계, 상기 제2 선박 영역을 상기 제2 높이에서의 기준 평면에 투영하여 제2 변환 이미지를 생성하는 단계, 및 상기 제2 변환 이미지를 이용하여 상기 제2 선박의 위치를 획득하는 단계를 포함할 수 있다.In one embodiment, acquiring the position of the first vessel and the position of the second vessel includes generating a first transformed image by projecting the region of the first vessel to a reference plane at the first height; obtaining the position of the first vessel by using a first transformed image; projecting the second vessel region onto a reference plane at the second height to generate a second transformed image; and the second transformed image It may include the step of obtaining the position of the second vessel by using.
일 실시예에서, 상기 제1 선박의 위치를 획득하는 단계는 상기 제1 변환 이미지에서 투영된 상기 제1 선박 영역의 픽셀 위치를 이용하여 상기 제1 선박의 선수 및 선미 중 적어도 하나의 제1 위치를 획득하는 단계를 포함하고, 상기 제2 선박의 위치를 획득하는 단계는 상기 제2 변환 이미지에서 투영된 상기 제2 선박 영역의 픽셀 위치를 이용하여 상기 제2 선박의 선수 및 선미 중 적어도 하나의 제2 위치를 획득하는 단계를 포함할 수 있다.In an embodiment, the obtaining of the position of the first vessel includes a first position of at least one of a bow and a stern of the first vessel by using a pixel position of the region of the first vessel projected from the first transformed image. and acquiring the position of the second vessel, wherein the acquiring of the position of the second vessel includes at least one of a bow and a stern of the second vessel using a pixel position of the region of the second vessel projected from the second transformed image. acquiring the second location.
본 발명의 다른 일 양상에 따르면 상술한 방법들을 수행하기 위한 프로그램이 기록된 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체가 제공될 수 있다.According to another aspect of the present invention, a computer-readable recording medium in which a program for performing the above-described methods is recorded may be provided.
이하에서는 일 실시예에 따른 선박 및 항만 모니터링 장치 및 방법에 대하여 설명한다.Hereinafter, a vessel and port monitoring apparatus and method according to an embodiment will be described.
도 1은 일 실시예에 따른 항만 모니터링 장치에 관한 도면이다.1 is a view of a port monitoring apparatus according to an embodiment.
도 1을 참고하면, 모니터링 장치(10)는 센서 모듈(100), 제어 모듈(200) 및 통신 모듈(300)을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1 , the
센서 모듈(100)은 선박이나 선박 주변 및 항만에 대한 정보를 센싱할 수 있다. 센서 모듈(100)은 선박자동식별장치(automatic identification system, AIS), 이미지 생성 유닛, 라이다(LIDAR) 센서, 위치 측정 유닛, 자세 측정 유닛, 케이싱 등을 포함할 수 있다.The
이미지 생성 유닛은 이미지를 생성할 수 있다. 이미지 생성 유닛은 카메라, 레이더, 초음파 탐지기 등을 포함할 수 있다. 카메라의 예로는 단안 카메라, 쌍안 카메라, 가시광선 카메라, IR 카메라, depth 카메라가 있지만 이에 한정되는 것은 아니다.The image generating unit may generate an image. The image generating unit may include a camera, radar, ultrasonic detector, and the like. Examples of cameras include, but are not limited to, monocular cameras, binocular cameras, visible light cameras, IR cameras, and depth cameras.
라이다 센서는 레이저를 이용하여 대상체의 거리 및 위치를 탐지하기 위한 센서이다. 예를 들어, 라이다 센서와 대상체와의 거리 및 라이다 센서를 기준으로 한 대상체의 위치는 3차원 좌표계로 나타낼 수 있다. 예를 들어, 라이다 센서와 대상체와의 거리 및 라이다 센서를 기준으로 한 대상체의 위치는 직교좌표계, 구면좌표계, 원통좌표계 등으로 나타낼 수 있다. 라이다 센서는 수직 또는 수평 방향으로 복수의 채널을 가질 수 있고, 일 예로 32개 또는 64개의 채널을 갖는 라이다 센서일 수 있다.The lidar sensor is a sensor for detecting a distance and a position of an object using a laser. For example, the distance between the lidar sensor and the object and the position of the object with respect to the lidar sensor may be represented by a three-dimensional coordinate system. For example, the distance between the lidar sensor and the object and the position of the object with respect to the lidar sensor may be expressed in a rectangular coordinate system, a spherical coordinate system, a cylindrical coordinate system, or the like. The lidar sensor may have a plurality of channels in a vertical or horizontal direction, and may be, for example, a lidar sensor having 32 or 64 channels.
라이다 센서는 대상체와의 거리(R)를 결정하기 위하여, 대상체로부터 반사된 레이저를 이용할 수 있다. 예를 들어, 라이다 센서는 대상체와의 거리를 결정하기 위해 출사된 레이저와 감지된 레이저의 시간차이인 비행시간(TOF: Time Of Flight)을 이용할 수 있다. 이를 위해, 라이다 센서는 레이저를 출력하는 레이저 출력부와 반사된 레이저를 감지하는 수신부를 포함할 수 있다. 라이다 센서는 레이저 출력부에서 레이저가 출력된 시간을 확인하고, 대상체로부터 반사된 레이저를 수신부에서 감지한 시간을 확인하여, 출사된 시간과 감지된 시간의 차이에 기초하여 대상체와의 거리를 판단할 수 있다. 물론, 라이다 센서는 대상체와의 거리(R)를 결정하기 위해 감지된 레이저의 감지 위치를 기초로 삼각측량법, 감지된 레이저의 위상변화(Phase shift)를 이용하는 등 다른 방식으로 대상체와의 거리(R)를 결정하여도 무방하다. The lidar sensor may use a laser reflected from the object to determine the distance R from the object. For example, the lidar sensor may use a time of flight (TOF), which is a time difference between an emitted laser and a detected laser, to determine the distance to the object. To this end, the lidar sensor may include a laser output unit for outputting a laser and a receiving unit for detecting the reflected laser. The lidar sensor determines the time the laser is output from the laser output unit, checks the time the receiver detects the laser reflected from the object, and determines the distance to the object based on the difference between the emitted time and the sensed time can do. Of course, the LiDAR sensor uses other methods such as triangulation based on the detected position of the detected laser to determine the distance (R) from the object, such as using a phase shift of the detected laser. R) may be determined.
라이다 센서는 조사되는 레이저의 각도를 이용하여 대상체의 위치를 결정할 수 있다. 예를 들어, 라이다 센서에서 라이다 센서의 스캔영역을 향해 조사된 하나의 레이저의 조사 각도를 알 수 있는 경우, 상기 스캔영역상에 존재하는 대상체로부터 반사된 레이저가 수신부에서 감지된다면, 라이다 센서는 조사된 레이저의 조사 각도로 상기 대상체의 위치를 결정할 수 있다. The lidar sensor may determine the position of the object by using the angle of the irradiated laser. For example, when the irradiation angle of one laser irradiated from the lidar sensor toward the scan region of the lidar sensor is known, if a laser reflected from an object existing on the scan region is detected by the receiver, lidar The sensor may determine the position of the object based on the irradiation angle of the irradiated laser.
라이다 센서는 주변의 임의의 대상체의 위치를 탐지하기 위해 대상체를 포함하는 스캔영역을 가질 수 있다. 여기서 스캔영역은 탐지 가능한 영역을 한 화면으로 표현한 것으로 1프레임동안 한 화면을 형성하는 점, 선, 면의 집합을 의미할 수 있다. 또한 스캔영역은 라이다 센서에서 조사된 레이저의 조사영역을 의미할 수 있으며, 조사영역은 1프레임 동안 조사된 레이저가 같은 거리(R)에 있는 구면과 만나는 점, 선, 면의 집합을 의미할 수 있다. 또한 시야각(FOV, Field of view)은 탐지 가능한 영역을 의미하며, 라이다 센서를 원점으로 보았을 때 스캔영역이 가지는 각도 범위로 정의될 수 있다.The lidar sensor may have a scan area including the object in order to detect the position of an arbitrary object in the vicinity. Here, the scan area represents a detectable area as one screen, and may mean a set of points, lines, and planes that form one screen during one frame. In addition, the scan area may mean the irradiation area of the laser irradiated from the lidar sensor, and the irradiation area may mean a set of points, lines, and surfaces where the laser irradiated during one frame meets a sphere at the same distance (R). can In addition, the field of view (FOV) means a detectable area, and may be defined as an angular range of the scan area when the lidar sensor is viewed as the origin.
위치 측정 유닛은 센서 모듈(100)이나 이미지 생성 유닛 등 센서 모듈(100)에 포함된 구성의 위치를 측정할 수 있다. 일 예로, 위치 측정 유닛은 GPS(Global Positioning System)일 수 있다. 특히, 위치 측정의 정확도 향상을 위해 RTK-GPS(Real-Time Kinematic GPS)가 이용될 수도 있다.The position measuring unit may measure the position of components included in the
위치 측정 유닛은 미리 정해진 시간 간격마다 위치 정보를 획득할 수 있다. 여기서, 상기 시간 간격은 센서 모듈(100)의 설치 위치에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 센서 모듈(100)이 선박 등 이동체에 설치된 경우 위치 측정 유닛은 짧은 시간 간격마다 위치 정보를 획득할 수 있다. 반면, 센서 모듈(100)이 항만 등 고정체에 설치된 경우 위치 측정 유닛은 긴 시간 간격마다 위치 정보를 획득할 수 있다. 위치 측정 유닛의 위치 정보 획득을 위한 시간 간격은 변경될 수 있다.The position measuring unit may acquire position information at predetermined time intervals. Here, the time interval may vary depending on the installation location of the
자세 측정 유닛은 센서 모듈(100)이나 이미지 생성 유닛 등 센서 모듈(100)에 포함된 구성의 자세를 측정할 수 있다. 일 예로, 자세 측정 유닛은 관성측정장비(Inertial Measurement Unit, IMU)일 수 있다.The posture measuring unit may measure the posture of components included in the
자세 측정 유닛은 미리 정해진 시간 간격마다 자세 정보를 획득할 수 있다. 여기서, 상기 시간 간격은 센서 모듈의 설치 위치에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 센서 모듈(100)이 선박 등 이동체에 설치된 경우 자세 측정 유닛은 짧은 시간 간격마다 자세 정보를 획득할 수 있다. 반면, 센서 모듈(100)이 항만 등 고정체에 설치된 경우 자세 측정 유닛은 긴 시간 간격마다 자세 정보를 획득할 수 있다. 자세 측정 유닛의 자세 정보 획득을 위한 시간 간격은 변경될 수 있다.The posture measuring unit may acquire posture information at predetermined time intervals. Here, the time interval may vary depending on the installation location of the sensor module. For example, when the
케이싱은 이미지 생성 유닛, 위치 측정 유닛, 자세 측정 유닛 등 센서 모듈을 보호할 수 있다.The casing may protect a sensor module such as an image generating unit, a position measuring unit, and a posture measuring unit.
케이싱의 내부에는 이미지 생성 유닛, 위치 측정 유닛, 자세 측정 유닛 중 적어도 하나가 존재할 수 있다. 케이싱은 내부에 존재하는 이미지 생성 유닛 등의 장비가 염수에 의해 부식되는 것을 방지할 수 있다. 또는, 케이싱은 내부에 존재하는 장비에 가해지는 충격을 방지하거나 완화시켜 이를 보호할 수 있다.At least one of an image generating unit, a position measuring unit, and a posture measuring unit may be present inside the casing. The casing may prevent equipment such as an image generating unit existing therein from being corroded by salt water. Alternatively, the casing may protect it by preventing or mitigating the impact applied to the equipment existing therein.
내부에 이미지 생성 유닛 등을 포함하기 위하여 케이싱의 내부에 공동이 형성될 수 있다. 예를 들어, 케이싱은 내부가 비어있는 직육면체 형상일 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니고 내부에 이미지 생성 유닛 등이 배치될 수 있는 다양한 형상으로 제공될 수 있다.A cavity may be formed in the interior of the casing to contain an image generating unit or the like therein. For example, the casing may have a rectangular parallelepiped shape with an empty interior, but is not limited thereto and may be provided in various shapes in which an image generating unit or the like can be disposed.
케이싱의 내부에 이미지 생성 유닛이 배치되는 경우, 이미지 생성 유닛의 시야 확보를 위해 케이싱의 일 영역에 개폐구가 형성되거나 케이싱의 일 영역을 유리 등 투명한 물질로 형성할 수 있다. 이미지 생성 유닛은 상기 개폐구 또는 투명한 영역을 통해 선박 주변 및 항만을 촬상할 수 있다.When the image generating unit is disposed inside the casing, an opening may be formed in one area of the casing or a transparent material such as glass may be formed in one area of the casing to secure a view of the image generating unit. The image generating unit may image the perimeter of the vessel and the harbor through the opening or transparent area.
케이싱은 이미지 생성 유닛 등을 외부 충격으로부터 보호하기 위해 강인한 소재로 제공될 수 있다. 또는, 케이싱은 염분으로 인한 부식을 방지하기 위하여 해수용 합금 등의 소재로 제공될 수 있다.The casing may be provided with a strong material to protect the image generating unit or the like from external impact. Alternatively, the casing may be provided with a material such as an alloy for seawater in order to prevent corrosion due to salt.
케이싱은 이미지 생성 유닛의 이물질을 제거하기 위한 장비를 포함할 수 있다. 일 예로, 케이싱에 포함된 와이퍼를 통해 이미지 생성 유닛의 표면에 달라붙은 이물질을 물리적으로 제거할 수 있다. 여기서, 상기 와이퍼는 이물질을 제거하려는 표면에 밀착할 수 있도록 상기 표면과 동일하거나 유사한 곡률을 갖는 선형 또는 판형으로 제공될 수 있다. 다른 예로, 케이싱에 포함된 액체 스프레이를 통해 물이나 워셔액을 도포하여 이물질을 제거하거나 도포 후 와이퍼를 이용하여 이물질을 물리적으로 제거할 수 있다.The casing may include equipment for removing foreign substances from the image generating unit. For example, foreign substances adhering to the surface of the image generating unit may be physically removed through a wiper included in the casing. Here, the wiper may be provided in a linear or plate shape having the same or similar curvature as the surface so as to be in close contact with the surface to remove foreign substances. As another example, foreign substances may be removed by applying water or washer liquid through a liquid spray included in the casing, or the foreign substances may be physically removed using a wiper after application.
이물질 제거 장비는 수동으로 가동될 수 있지만, 자동으로도 가동될 수 있다. 예를 들어, 미리 정해진 시간 간격으로 이물질 제거 장비가 동작할 수 있다. 또는, 이미지 생성 유닛에 이물질이 달라 붙었는지 여부를 감지하는 센서를 이용하여 이물질 제거 장비를 동작시킬 수 있다. 또는, 이미지 생성 유닛이 촬상한 이미지를 이용하여, 상기 이미지에 이물질이 촬상되었는지 여부를 판단한 후, 이물질이 존재한다고 판단되는 경우에 이물질 제거 장비를 동작시킬 수 있다. 여기서, 이미지에 이물질이 촬상되었는지 여부는 인공 신경망(artificial neural network)을 통하여 판단될 수도 있을 것이다.The debris removal equipment can be operated manually, but can also be operated automatically. For example, the foreign material removal equipment may operate at a predetermined time interval. Alternatively, the foreign material removal device may be operated using a sensor that detects whether a foreign material has adhered to the image generating unit. Alternatively, after determining whether a foreign material is captured in the image by using the image captured by the image generating unit, the foreign material removal device may be operated when it is determined that the foreign material is present. Here, whether a foreign material is captured in the image may be determined through an artificial neural network.
하나의 센서 모듈(100)은 2개 이상의 동일한 카메라를 포함하는 등 복수의 동일한 장비를 포함할 수도 있다.One
제어 모듈(200)은 이미지 분석을 수행할 수 있다. 또한, 센서 모듈(100)을 통해 각종 데이터를 수신하는 동작, 출력 장치를 통해 각종 출력을 출력하는 동작, 메모리에 각종 데이터를 저장하거나 메모리로부터 각종 데이터를 획득하는 동작 등이 제어 모듈(200)의 제어에 의해 수행될 수 있다. 이하에서는 본 명세서의 실시예로 개시되는 각종 동작이나 단계들은 별도의 언급이 없는 이상 제어 모듈(200)에 의해 수행되거나 제어 모듈(200)의 제어에 의해 수행되는 것으로 해석될 수 있다.The
제어 모듈(200)의 예로는 중앙 처리 장치(Central Processing Unit, CPU), 그래픽 처리 장치(Graphics Processing Unit, GPU), 디지털 신호 처리 장치(Digital Signal Processor, DSP), 상태 기계(state machine), 주문형 반도체(Application Specific Integrated Circuit, ASIC), 무선 주파수 집적 회로(Radio-Frequency Integrated Circuit, RFIC) 및 이들의 조합 등이 있을 수 있다.Examples of the
통신 모듈(300)은 장치(10)로부터 외부로 정보를 송신하거나 외부로부터 정보를 수신할 수 있다. 통신 모듈(300)은 유선 또는 무선 통신을 수행할 수 있다. 통신 모듈(300)은 양방향(bi-directional) 또는 단방향 통신을 수행할 수 있다. 예를 들어, 장치(10)는 통신 모듈(300)을 통해 외부 출력 장치로 정보를 전달하여 제어 모듈(200)이 수행한 제어 결과를 외부 출력 장치를 통해 출력할 수 있다. 또한, 통신 모듈(300)은 선박을 관제하는 해상교통관제시스템(VTS, Vessel Traffic Service)으로부터 선박과 관련된 VTS 정보 또는 CITS(Costal Intelligent Transport System) 정보를 수신할 수 있다.The
센서 모듈(100), 제어 모듈(200) 및 통신 모듈(300)은 제어부를 포함할 수 있다. 제어부는 모듈 내에서 각종 정보의 처리와 연산을 수행하고, 모듈을 구성하는 다른 구성 요소를 제어할 수 있다. 제어부는 물리적으로는 전기 신호를 처리하는 전자 회로 형태로 제공될 수 있다. 모듈은 물리적으로 단일한 제어부만을 포함할 수도 있으나, 이와 달리 복수의 제어부를 포함할 수도 있다. 일 예로, 제어부는 하나의 컴퓨팅 수단에 탑재되는 하나 또는 복수의 프로세서(processor)일 수 있다. 다른 예로, 제어부는 물리적으로 이격된 서버(server)와 터미널(terminal)에 탑재되어 통신을 통해 협업하는 프로세서들로 제공될 수도 있다. 제어부의 예로는 중앙 처리 장치(Central Processing Unit, CPU), 그래픽 처리 장치(Graphics Processing Unit, GPU), 디지털 신호 처리 장치(Digital Signal Processor, DSP), 상태 기계(state machine), 주문형 반도체(Application Specific Integrated Circuit, ASIC), 무선 주파수 집적 회로(Radio-Frequency Integrated Circuit, RFIC) 및 이들의 조합 등이 있을 수 있다.The
센서 모듈(100), 제어 모듈(200) 및 통신 모듈(300)은 통신부를 포함할 수 있다. 상기 모듈들은 통신부를 통해 정보를 송수신할 수 있다. 예를 들어, 센서 모듈(100)은 외부로부터 획득한 정보를 그 통신부를 통해 송신하고, 제어 모듈(200)은 그 통신부를 통해 센서 모듈(100)이 송신한 정보를 수신할 수 있다. 통신부는 유선 또는 무선 통신을 수행할 수 있다. 통신부는 양방향(bi-directional) 또는 단방향 통신을 수행할 수 있다.The
센서 모듈(100), 제어 모듈(200) 및 통신 모듈(300)은 메모리를 포함할 수 있다. 메모리는 각종 프로세싱 프로그램, 프로그램의 프로세싱을 수행하기 위한 파라미터 또는 이러한 프로세싱 결과 데이터 등을 저장할 수 있다. 예를 들어, 메모리는 학습 및/또는 추론에 필요한 데이터, 학습이 진행중이거나 학습된 인공 신경망 등을 저장할 수 있다. 메모리는 비휘발성 반도체 메모리, 하드 디스크, 플래시 메모리, RAM(Random Access Memory), ROM(Read Only Memory), EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory) 또는 그 외에 유형의(tangible) 비휘발성의 기록 매체 등으로 구현될 수 있다.The
모니터링 장치(10)는 2개 이상의 센서 모듈(100)을 포함하는 등 복수의 동일한 모듈을 포함할 수도 있다. 예를 들어, 하나의 장치(10)가 2개의 센서 모듈(100)을 포함하고, 각 센서 모듈(100)이 다시 2개의 카메라를 포함할 수도 있다.The
도 2 및 도 3은 일 실시예에 따른 모니터링 장치의 실시예에 관한 도면이다.2 and 3 are diagrams related to an embodiment of a monitoring device according to an embodiment.
도 2를 참고하면, 모니터링 장치(10)는 센서 모듈(100) 및 제어 모듈(200)을 포함할 수 있다. 센서 모듈(100)은 카메라(130)를 통해 이미지를 생성하고, 통신부(110)를 통해 이미지를 제어 모듈(200)로 송신할 수 있다. 또한, 센서 모듈(100)의 제어부(120)는 후술할 시점 변환을 수행하여 이미지의 시점을 변환시킬 수 있다. 제어 모듈(200)은 통신부(210)를 통해 센서 모듈(100)로부터 이미지를 수신하고, 제어부(220)를 통해 후술할 위치/이동 정보 추정 및 이미지 정합 등 이미지 분석을 수행할 수 있다. 또한, 제어 모듈(200)은 통신부(210)를 통해 클라우드 서버로 위치/이동 정보 및 정합된 이미지 등 분석 결과를 송신할 수 있다. 클라우드 서버는 제어 모듈(200)로부터 수신한 분석 결과를 스마트폰, 태블릿, PC 등 사용자 단말로 전송하거나 사용자 단말로부터 인스트럭션을 수신할 수 있다.Referring to FIG. 2 , the
도 3을 참고하면, 모니터링 장치(10)는 센서 모듈(100)을 포함할 수 있다. 센서 모듈(100)은 카메라(130)를 통해 이미지를 생성하고, 통신부(110)를 통해 클라우드 서버로 이미지를 전송할 수 있다. 또한, 센서 모듈(100)의 제어부(120)는 후술할 시점 변환을 수행하여 이미지의 시점을 변환시킬 수 있다. 클라우드 서버는 센서 모듈(100)로부터 이미지를 수신하고, 후술할 위치/이동 정보 추정 및 이미지 정합 등 이미지 분석을 수행할 수 있다. 또한, 클라우드 서버는 이미지 분석의 결과를 스마트폰, 태블릿, PC 등 사용자 단말로 전송하거나 사용자 단말로부터 인스트럭션을 수신할 수 있다.Referring to FIG. 3 , the
도 1 내지 도 3에서 도시하는 장치(10)는 예시에 불과하며 장치(10)의 구성이 이에 한정되지는 않는다.The
일 예로, 장치(10)는 출력 모듈(400)을 포함할 수 있다. 출력 모듈(400)은 제어 모듈(200)에 의해 수행된 연산의 결과 등을 출력할 수 있다. 예를 들어, 출력 모듈(400)은 분석 결과를 출력할 수 있다. 출력 모듈(400)은 예시적으로 디스플레이, 스피커, 신호 출력 회로 등일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 이 경우 정보를 사용자 단말 등 외부 출력 장치로 전달하여 외부 출력 장치가 정보를 출력하는 것 외에 출력 모듈(400)을 통해 정보를 출력할 수도 있을 것이다.As an example, the
다른 예로, 장치(10)는 센서 모듈을 포함하지 않을 수도 있다. 이 경우 제어 모듈(200)은 외부 센서 장치로부터 정보를 전달받아 이미지 분석을 수행하는 등 이미지 기반 모니터링 동작을 수행할 수 있을 것이다. 예를 들어, 제어 모듈(200)은 선박이나 항만에 이미 설치된 AIS, 카메라, 라이다, 레이다 등으로부터 정보를 전달받아 이미지 분석을 수행할 수 있다.As another example, the
또한, 도 1 내지 도 3의 각 구성이 수행하는 단계는 반드시 해당 구성이 수행해야 하는 것은 아니고 다른 구성에 의해 수행될 수 있다. 예를 들어, 위의 도 2에서는 센서 모듈(100)의 제어부(120)가 시점 변환을 수행하는 것으로 기재하였으나, 제어 모듈(200)의 제어부(220) 또는 클라우드 서버가 시점 변환을 수행할 수도 있다.In addition, the steps performed by each configuration of FIGS. 1 to 3 are not necessarily performed by the corresponding configuration and may be performed by other configurations. For example, in FIG. 2 above, although it has been described that the control unit 120 of the
이하에서는 모니터링 장치(10) 및 방법에 대해 보다 구체적으로 살펴본다.Hereinafter, the
이미지 기반 모니터링을 위한 이미지 획득은 센서 모듈(100)을 통해 수행될 수 있다. 예를 들어, 센서 모듈(100)에 포함된 이미지 생성 유닛을 통해 이미지를 획득할 수 있다. 또는, 전술한 바와 같이 외부 센서 장치로부터 이미지를 획득할 수도 있다. 선박 및 항만 모니터링을 위한 이미지는 바다, 선박, 부표, 장애물, 지형, 항만, 하늘, 건물 등을 포함하는 것이 일반적일 것이다. 이하에서는 주로 가시광선 카메라를 통해 획득한 이미지를 분석하여 모니터링하는 것에 대해 설명하나 이에 한정되는 것은 아니다.Image acquisition for image-based monitoring may be performed through the
이미지 생성 유닛에 따라 시야각(FOV, Field of View) 및 피사계 심도(depth of field)가 달라질 수 있다. 도 4는 일 실시예에 따른 시야각 및 피사계 심도에 관한 도면이다. 도 4를 참고하면, 시야각(FOV)은 좌우 또는 상하로 어느 정도의 범위까지 이미지에 포함되는지를 의미할 수 있고, 일반적으로는 각도(angle, degree)로 표현된다. 시야각이 더 크다는 의미는 좌우로 더 큰 폭의 영역을 포함하는 이미지를 생성하거나, 상하로 더 큰 폭의 영역을 포함하는 이미지를 생성하는 것을 의미할 수 있다. 피사계 심도는 이미지의 초점이 맞은 것으로 인식되는 거리 범위를 의미할 수 있고, 피사계 심도가 깊다는 의미는 이미지의 초점이 맞은 것으로 인식되는 거리 범위가 넓다는 것을 의미할 수 있다. 도 4를 참고하면, 피사계 심도(DOF)에 따라 이미지는 초점이 맞은 것으로 인식되는 영역(A1) 및 그 외의 영역(A2)을 포함할 수 있다. 이하에서는 이미지가 포함하고 있는 영역을 촬상 영역(A1 + A2), 초점이 맞은 것으로 인식되는 영역을 유효 영역(A1)이라 하고, 이미지 분석 및 모니터링은 유효 영역에 기초하여 수행될 수 있지만 촬상 영역 전체에 기초하여 수행되거나 촬상 영역의 일부에 기초하여 수행될 수도 있으므로, 이미지 분석 및 모니터링을 수행하기 위해 이용되는 영역을 모니터링 영역이라고 한다.A field of view (FOV) and a depth of field may vary according to an image generating unit. 4 is a view of a viewing angle and a depth of field according to an exemplary embodiment. Referring to FIG. 4 , a field of view (FOV) may mean to what extent an image is included in an image horizontally or vertically, and is generally expressed as an angle (degree, degree). A larger viewing angle may mean generating an image including areas having a larger width left and right or generating an image including areas having a larger width up and down. The depth of field may mean a range of distances recognized as being in focus of the image, and the meaning of a deep depth of field may mean that the range of distances recognized as being in focus of the image is wide. Referring to FIG. 4 , according to the depth of field (DOF), the image may include an area A1 recognized as being in focus and an area A2 other than that. Hereinafter, an area included in the image is referred to as an imaging area (A1 + A2), and an area recognized as being in focus is referred to as an effective area (A1). Image analysis and monitoring may be performed based on the effective area, but the entire imaging area Since it may be performed based on , or based on a part of the imaging area, an area used to perform image analysis and monitoring is referred to as a monitoring area.
시야각이 크고 피사계 심도가 얕은 카메라의 예로 광각 카메라가 있다. 시야각이 작고 피사계 심도가 깊은 카메라의 예로는 고배율 카메라, 줌 카메라가 있다.An example of a camera with a large field of view and a shallow depth of field is a wide-angle camera. Examples of cameras with a small field of view and a deep depth of field include high magnification cameras and zoom cameras.
센서 모듈(100)은 항만 내의 조명탑, 크레인, 선박 등 그 위치나 자세에 제한이 없이 설치될 수 있고, 그 개수에도 제한이 없다. 다만, 센서 모듈(100)의 종류 및 성능 등 특성에 따라 그 설치 위치나 개수가 달라질 수 있다. 예를 들어, 센서 모듈(100)이 카메라인 경우, 센서 모듈(100)은 효율적인 모니터링을 위해 수면에서 15m 이상의 고도에 설치되거나, 서로 다른 촬상 영역을 갖도록 복수가 설치될 수 있다. 또한, 센서 모듈(100)의 위치 및 자세는 설치 시 또는 설치 후에 수동 또는 자동으로 조절될 수도 있다.The
라이다의 시야각은 이미지 생성 유닛(일 예로, 카메라)의 시야각과 적어도 부분적으로 오버랩될 수 있다. 예를 들어, 라이다의 시야각(FOV)은 카메라의 시야각보다 작을 수 있다. 후술하겠지만, 이러한 경우 라이다 데이터가 획득되지 않은 라이다의 시야각 밖의 라이다 데이터는 카메라로부터 획득된 이미지를 이용하여 추정될 수 있다. The viewing angle of the lidar may at least partially overlap with the viewing angle of the image generating unit (eg, a camera). For example, the field of view (FOV) of the lidar may be smaller than the field of view of the camera. As will be described later, in this case, lidar data outside the viewing angle of lidar for which lidar data is not acquired may be estimated using an image acquired from a camera.
도 5 및 도 6은 일 실시예에 따른 센서 모듈의 설치 위치에 관한 도면이다. 도 5 및 도 6을 참고하면, 센서 모듈(100)은 항만 또는 육지와 같이 고정된 위치에 설치되거나, 선박 등과 같이 이동하는 물체에 설치될 수 있다. 여기서, 센서 모듈(100)이 선박에 설치되는 경우, 도 6과 같이 모니터링의 대상이 되는 선박(이하 “타겟 선박”이라 함)에 설치될 수 있고, 도 5와 같이 타겟 선박의 접안 또는 이안을 보조하는 예인선 등 모니터링의 대상이 아닌 제3의 선박에 설치될 수도 있다. 이 외에도, 센서 모듈(100)은 드론 등에 설치되어 타겟 선박을 모니터링할 수 있다.5 and 6 are views of an installation position of a sensor module according to an embodiment. 5 and 6 , the
모니터링 장치(10)의 다른 구성 요소는 센서 모듈(100)과 함께 또는 이와 별도의 장소에 설치될 수 있다. Other components of the
전술한 바와 같이 이미지 기반 모니터링을 위한 이미지 분석은 오브젝트 특성을 획득하는 것을 포함할 수 있다. 오브젝트의 예로는 선박, 항만, 부표, 바다, 지형, 하늘, 건물, 사람, 동물, 불, 연기 등이 있을 수 있다. 오브젝트 특성의 예로는 오브젝트의 종류, 오브젝트의 위치, 오브젝트까지의 거리, 오브젝트의 절대적 및 상대적인 속력 및 속도 등이 있을 수 있다.As described above, image analysis for image-based monitoring may include acquiring object characteristics. Examples of the object may include a ship, port, buoy, sea, terrain, sky, building, person, animal, fire, smoke, and the like. Examples of object characteristics may include the type of object, the position of the object, the distance to the object, absolute and relative speed and speed of the object, and the like.
이미지 기반 모니터링을 위한 이미지 분석은 주변 상황을 인식/판단하는 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, 이미지 분석은 항만에 불이 난 이미지로부터 화재 상황이 발생한 것을 판단하거나, 예정되지 않은 시간에 항만에 들어온 사람이 촬상된 이미지로부터 침입자가 들어온 것을 판단하는 것일 수 있다. 다른 예를 들어, 이미지 분석은 연기가 존재하는 이미지로부터 화재를 감지하는 것을 포함할 수 있다.Image analysis for image-based monitoring may include recognizing/judging a surrounding situation. For example, the image analysis may be to determine that a fire situation has occurred from an image of a fire in the port, or to determine that an intruder has entered the port from an image captured by a person entering the port at an unscheduled time. For another example, image analysis may include detecting a fire from an image in which smoke is present.
이미지 기반 모니터링을 위한 이미지 분석은 제어 모듈(200)이나 각 모듈(100, 200)에 포함된 제어부(120, 220)를 통해 수행될 수 있다.Image analysis for image-based monitoring may be performed through the
장치(10)는 오브젝트를 인식할 수 있다. 예를 들어, 장치(10)는 이미지에 포함된 오브젝트를 인식할 수 있다. 일 예로, 장치(10)는 이미지에 선박, 예인선, 바다, 항만 등의 오브젝트가 포함되어 있는지 여부를 판단할 수 있다. 여기서, 오브젝트 인식은 이미지의 어떤 위치에 오브젝트가 존재하는지를 판단하는 것일 수 있다.The
도 7 내지 도 9는 일 실시예에 따른 오브젝트 인식 단계에 관한 도면이다.7 to 9 are diagrams of an object recognition step according to an exemplary embodiment.
도 7은 카메라가 촬상한 이미지이고, 오브젝트 인식 단계를 통해 도 8 또는 도 9와 같이 오브젝트를 인식할 수 있다. 7 is an image captured by a camera, and an object may be recognized as in FIG. 8 or 9 through the object recognition step.
구체적으로, 도 8은 이미지의 각 픽셀 별로 해당 픽셀이 어떠한 오브젝트에 대응되는지를 나타낸 것으로, 세그멘테이션(segmentation)이라고도 한다. 이 경우 오브젝트 인식 단계는 세그멘테이션 단계를 의미할 수 있을 것이다. 세그멘테이션을 통해 이미지로부터 이미지상의 픽셀에 대응되는 특성을 할당하거나 산출할 수 있다. 이는 픽셀에 특성이 할당 또는 라벨링(labelling)되었다고 얘기할 수도 있을 것이다. 도 7 및 도 8을 참고하면, 도 7 의 카메라로 촬상된 이미지에 기초한 세그멘테이션을 수행하여 도 8과 같은 세그멘테이션 이미지를 획득할 수 있다. 도 8에서, 제1 픽셀 영역(P1)은 선박에 대응되는 픽셀의 이미지상의 영역이고, 제2 픽셀 영역(P2)은 바다, 제3 픽셀 영역(P3)은 항만의 안벽, 제4 픽셀 영역(P4)은 지형, 제5 픽셀 영역(P5)은 하늘에 대응되는 픽셀의 이미지상의 영역이다.Specifically, FIG. 8 shows which object the corresponding pixel corresponds to for each pixel of the image, which is also referred to as segmentation. In this case, the object recognition step may mean a segmentation step. Through segmentation, a characteristic corresponding to a pixel on the image may be assigned or calculated from the image. It could be said that a characteristic has been assigned or labeled to a pixel. 7 and 8 , a segmentation image as shown in FIG. 8 may be obtained by performing segmentation based on an image captured by the camera of FIG. 7 . In FIG. 8 , the first pixel area P1 is the area on the image of the pixel corresponding to the ship, the second pixel area P2 is the sea, the third pixel area P3 is the quay wall of the harbor, and the fourth pixel area ( P4) is the terrain, and the fifth pixel area P5 is an area on the image of a pixel corresponding to the sky.
도 8 에서는 세그멘테이션을 수행하여 이미지상의 각 픽셀에 대응되는 오브젝트의 종류에 대한 정보를 산출하는 것을 도시하였으나, 세그멘테이션을 통해 획득할 수 있는 정보가 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 오브젝트의 위치, 좌표, 거리, 방향 등의 특성 또한 세그멘테이션을 통해 획득할 수 있을 것이다. 이 경우 서로 다른 특성은 독립적으로 표현될 수도 있고, 동시에 반영하여 표현될 수도 있다.Although FIG. 8 illustrates that information on the type of object corresponding to each pixel on an image is calculated by performing segmentation, information obtainable through segmentation is not limited thereto. For example, characteristics such as position, coordinates, distance, and direction of an object may also be acquired through segmentation. In this case, different characteristics may be expressed independently or may be expressed by reflecting them at the same time.
표 1은 일 실시예에 따른 오브젝트의 종류 및 거리에 대한 정보를 동시에 반영한 라벨링에 관한 표이다. 표 1을 참고하면, 오브젝트의 종류 및 거리에 대한 정보를 함께 고려하여 클래스를 설정하고, 각 클래스 별로 식별값을 할당할 수 있다. 예를 들어, 오브젝트의 종류에 대한 정보인 지형과 거리에 대한 정보인 근거리를 함께 고려하여 2번 식별값을 할당할 수 있다. 표 1은 종류에 대한 정보와 거리에 대한 정보를 함께 고려한 경우의 일 예이고, 이 외에 방향 정보, 장애물 이동 방향, 속도, 항로 표지 등 다른 정보 또한 함께 고려될 수 있다. 또한, 모든 식별값이 복수의 정보를 포함해야 하는 것은 아니고, 같은 종류의 정보를 포함해야 하는 것도 아니다. 예를 들어, 특정 식별값은 종류에 대한 정보만 포함하고(예를 들어, 식별값 1은 거리에 대한 정보를 포함하지 않음) 다른 식별값은 종류 및 거리에 대한 정보를 포함하는 등 경우에 따라 다양한 방식으로 표현될 수 있다. 다른 예를 들어, 클래스는 예인선, 밧줄, 선박의 측면 및 갑판 등 다른 클래스가 추가되거나 다른 클래스로 수정되어도 무방하다.Table 1 is a table related to labeling in which information on the type and distance of an object is simultaneously reflected, according to an embodiment. Referring to Table 1, a class may be set in consideration of information on the type and distance of an object, and an identification value may be assigned to each class. For example, the second identification value may be assigned in consideration of both topography, which is information about the type of an object, and short distance, which is information about distance. Table 1 is an example in which type information and distance information are considered together. In addition, other information such as direction information, obstacle movement direction, speed, and route mark may also be considered. Also, not all identification values need to include a plurality of pieces of information, nor do they need to include the same type of information. For example, a specific identification value contains only information about the type (eg, identification value 1 does not include information about the distance) and another identification value contains information about the type and distance, etc. It can be expressed in various ways. For another example, other classes such as tugs, ropes, sides and decks of ships may be added or modified to other classes.
도 9는 이미지의 어떤 위치에 오브젝트가 존재하는지를 바운딩 박스(bounding box)로 표시한 것으로, 디텍션(detection)이라고도 한다. 이 경우 오브젝트 인식 단계는 디텍션 단계를 의미할 수 있을 것이다. 세그멘테이션과 비교하면, 디텍션은 이미지의 각 픽셀 별로 특성을 산출하는 것이 아닌 오브젝트가 어느 위치에 포함되어 있는지를 박스 형태로 검출하는 것으로 볼 수 있다. 도 7 및 도 9를 참고하면, 도 7 의 카메라로 촬상된 이미지에 기초한 디텍션을 수행하여 도 9와 같은 디텍션 이미지를 획득할 수 있다. 도 9에서, 이미지상에서 선박을 검출하고 선박의 위치를 사각형의 바운딩 박스(BB)로 표현한 것을 볼 수 있다. 도 9에는 하나의 오브젝트만을 디텍션하는 것으로 도시하였으나, 하나의 이미지로부터 2 이상의 오브젝트를 디텍션할 수도 있다.9 is a diagram showing a position of an object in an image with a bounding box, which is also referred to as detection. In this case, the object recognition step may mean a detection step. Compared with segmentation, detection can be viewed as detecting a position in which an object is included in a box shape, rather than calculating a characteristic for each pixel of an image. 7 and 9 , a detection image as shown in FIG. 9 may be obtained by performing detection based on an image captured by the camera of FIG. 7 . In FIG. 9 , it can be seen that a vessel is detected on the image and the position of the vessel is expressed as a rectangular bounding box BB. Although it is illustrated in FIG. 9 that only one object is detected, two or more objects may be detected from one image.
세그멘테이션 및 디텍션은 인공 신경망을 이용하여 수행될 수 있다. 하나의 인공 신경망을 통해 세그멘테이션/디텍션을 수행할 수도 있고, 복수의 인공 신경망을 이용하여 각각의 인공 신경망이 세그멘테이션/디텍션을 수행하고 이 결과를 조합하여 최종 결과를 산출할 수도 있다.Segmentation and detection may be performed using an artificial neural network. Segmentation/detection may be performed through one artificial neural network, or each artificial neural network may perform segmentation/detection using a plurality of artificial neural networks, and the final result may be calculated by combining the results.
인공 신경망이란 인간의 신경망 구조를 본떠 만든 알고리즘의 일종으로, 하나 이상의 노드 또는 뉴런(neuron)을 포함하는 하나 이상의 레이어를 포함할 수 있고 각각의 노드는 시냅스(synapse)를 통해 연결될 수 있다. 인공 신경망에 입력된 데이터(입력 데이터)는 시냅스를 통해 노드를 거쳐 출력(출력 데이터)될 수 있고, 이를 통해 정보를 획득할 수 있다.An artificial neural network is a kind of algorithm modeled after the structure of a human neural network, and may include one or more nodes or one or more layers including neurons, and each node may be connected through a synapse. Data input to the artificial neural network (input data) may be output (output data) through a node through a synapse, and information may be obtained through this.
인공 신경망의 종류로는 필터를 이용해 특징을 추출하는 합성곱신경망(convolution neural network, CNN) 및 노드의 출력이 다시 입력으로 피드백 되는 구조를 갖는 순환인공신경망(recurrent neural network, RNN)이 있고, 제한된 볼츠만 머신(restricted Boltzmann machine, RBM), 심층신뢰신경망(deep belief network, DBN), 생성대립신경망(generative adversarial network, GAN), 관계형 네트워크(relation networks, RN) 등 다양한 구조가 적용될 수 있고 제한이 있는 것은 아니다.Types of artificial neural networks include a convolutional neural network (CNN) that extracts features using a filter and a recurrent neural network (RNN) that has a structure in which the output of a node is fed back as an input. Various structures such as restricted Boltzmann machine (RBM), deep belief network (DBN), generative adversarial network (GAN), relational network (RN), etc. can be applied and have limitations. it is not
인공 신경망을 이용하기 전에 학습시키는 단계가 필요하다. 또는, 인공 신경망을 이용하며 학습시킬 수 있다. 이하에서는 인공신경망을 학습시키는 단계를 학습 단계, 이용하는 단계를 추론 단계로 표현하기로 한다. Before using the artificial neural network, it is necessary to train it. Alternatively, training may be performed using an artificial neural network. Hereinafter, the step of learning the artificial neural network will be expressed as a learning step, and the step of using the artificial neural network will be expressed as an inference step.
인공 신경망은 지도 학습(supervised learning), 비지도 학습(unsupervised learning), 강화 학습(reinforcement learning), 모방 학습(imitation learning) 등 다양한 방법을 통해 학습될 수 있다.The artificial neural network may be learned through various methods such as supervised learning, unsupervised learning, reinforcement learning, and imitation learning.
도 10 및 도 11은 일 실시예에 따른 인공 신경망의 학습 단계 및 추론 단계에 관한 도면이다.10 and 11 are diagrams of a learning step and an inference step of an artificial neural network according to an embodiment.
도 10은 인공 신경망의 학습 단계의 일 실시예로, 학습되지 않은 인공 신경망이 학습 데이터 또는 훈련 데이터(training data)를 입력 받아 출력 데이터를 출력하고, 출력 데이터와 라벨링 데이터(labelling data)를 비교하여 그 오차의 역전파를 통해 인공 신경망을 학습시킬 수 있다. 학습 데이터, 출력 데이터, 라벨링 데이터는 이미지일 수 있다. 라벨링 데이터는 실측 자료(ground truth)를 포함할 수 있다. 또는, 라벨링 데이터는 사용자 또는 프로그램을 통하여 생성된 자료일 수 있다.10 is an embodiment of the learning step of the artificial neural network, in which the untrained artificial neural network receives learning data or training data and outputs the output data, and compares the output data with the labeling data. The artificial neural network can be trained through the backpropagation of the error. The training data, output data, and labeling data may be images. The labeling data may include ground truth. Alternatively, the labeling data may be data generated by a user or a program.
도 11은 인공 신경망의 추론 단계의 일 실시예로, 학습된 인공 신경망이 입력 데이터를 입력 받아 출력 데이터를 출력할 수 있다. 학습 단계에서의 학습 데이터의 정보에 따라 추론 단계에서 추론 가능한 정보가 달라질 수 있다. 또한, 인공 신경망의 학습 정도에 따라 출력 데이터의 정확성이 달라질 수 있다.11 is an example of an inference step of an artificial neural network, and a learned artificial neural network may receive input data and output output data. According to the information of the learning data in the learning stage, information that can be inferred in the inference stage may vary. Also, the accuracy of output data may vary according to the learning degree of the artificial neural network.
오브젝트의 인식은 상술한 기재에 한정되지 않고 다른 방식으로 구현되어도 무방하다. 예를 들어, 설명의 편의를 위해 오브젝트의 인식에 식별값이 사용되는 것으로 설명하였으나, 식별값은 인덱스의 하나의 종류로 사용되는 것에 불과하다. 일 예로, 오브젝트의 인식에는 값이 아닌 벡터 형태의 인덱스가 사용될 수 있고, 인공 신경망의 학습 데이터, 출력 데이터, 라벨링 데이터는 벡터 형태의 데이터일 수 있다. The recognition of the object is not limited to the above description and may be implemented in other ways. For example, although it has been described that the identification value is used for object recognition for convenience of description, the identification value is only used as one type of index. For example, a vector type index may be used for object recognition, and the training data, output data, and labeling data of the artificial neural network may be vector type data.
일 실시예에 따르면, 장치(10)는 선박에 대한 접안 가이드 정보를 제공할 수 있다. 접안 가이드 정보는 선박의 접안에 이용될 수 있고 도선사나 선장 등 사용자의 접안을 보조하거나 가이드하기 위한 정보를 의미할 수 있다. 접안 가이드 정보는 거리/속도에 대한 정보를 포함할 수 있다. 거리/속도에 대한 정보의 예로는 좌표와 같은 절대적 위치, 특정 기준으로부터의 상대적 위치, 임의의 지점으로부터의 거리, 거리 범위, 방향, 절대적 속도, 상대적 속도, 속력 등이 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.According to one embodiment,
거리/속도에 대한 정보는 소정의 영역이나 포인트를 기준으로 추정될 수 있다. 일 예로, 선박과 안벽 사이의 거리는 선박의 일 포인트와 안벽의 일 포인트 사이의 거리를 산출함으로써 추정되거나, 선박의 일 포인트와 안벽과의 최단 거리를 산출함으로써 추정될 수 있다. 다른 예로, 선박 사이의 간격은 제1 선박의 일 포인트와 제2 선박의 일 포인트 사이의 거리를 산출함으로써 추정될 수 있다. 선박의 일 포인트는 바다와 접하는 선박의 일 지점에 대응되거나 선박의 선수 또는 선미에 대응될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. The distance/velocity information may be estimated based on a predetermined area or point. For example, the distance between the ship and the quay wall may be estimated by calculating the distance between one point of the ship and one point of the quay wall, or may be estimated by calculating the shortest distance between one point of the ship and the quay wall. As another example, the distance between the vessels may be estimated by calculating a distance between a point of the first vessel and a point of the second vessel. One point of the ship may correspond to a point of the ship in contact with the sea or may correspond to the bow or stern of the ship, but is not limited thereto.
거리/속도에 대한 정보는 소정의 거리값, 방향값 및 속도값 등으로 표현될 수 있다. 예를 들어, 거리 정보는 1m, 2m 등으로 표현될 수 있고, 방향 정보는 10°, 20° 등으로 표현될 수 있고, 속도 정보는 5cm/s, 10cm/s 등으로 표현될 수 있다. The distance/speed information may be expressed as a predetermined distance value, a direction value, a speed value, and the like. For example, distance information may be expressed as 1 m, 2 m, etc., direction information may be expressed as 10°, 20°, etc., and speed information may be expressed as 5 cm/s, 10 cm/s, or the like.
거리/속도에 대한 정보는 일정 범위를 갖는 복수의 카테고리에 대응되는 인덱스(index)로 표현될 수 있다. 예를 들어, 거리 정보는 근거리, 중거리 및 원거리 등으로 표현될 수 있고, 방향 정보는 좌측 방향, 정면 방향 및 우측 방향 등으로 표현될 수 있고, 속도 정보는 저속, 중속, 고속 등으로 표현될 수 있다. 이를 조합하여 좌측 근거리, 우측 원거리 등으로 표현하는 것도 가능할 것이다.The distance/velocity information may be expressed as an index corresponding to a plurality of categories having a predetermined range. For example, distance information may be expressed in short-range, medium-distance, and long-distance, direction information may be expressed in a left direction, a front direction, and a right direction, and speed information may be expressed in low speed, medium speed, high speed, etc. there is. It may be possible to combine these to express the left near field, the right far field, and the like.
도 12는 일 실시예에 따른 접안 가이드 정보를 설명하기 위한 도면이다. 도 12의 (a)를 참고하면, 접안 가이드 정보는 선박(OBJ1)과 안벽(OBJ2) 사이의 접안 가이드 정보(f1, f2) 및 선박(OBJ1)과 다른 선박(OBJ3, OBJ4) 사이의 접안 가이드 정보(f3, f4)를 포함할 수 있다. 구체적으로, 선박(OBJ1)과 안벽(OBJ2) 사이의 접안 가이드 정보(f1, f2)는 선박(OBJ1)의 안벽(OBJ2)과의 거리/속도에 대한 정보를 포함할 수 있고, 선박(OBJ1)과 다른 선박(OBJ3, OBJ4) 사이의 접안 가이드 정보(f3, f4)는 선박(OBJ1)의 다른 선박(OBJ3, OBJ4)과의 거리/속도에 대한 정보를 포함할 수 있다. 도 12의 (b)를 참고하면, 선박(OBJ1)과 안벽(OBJ2) 사이의 접안 가이드 정보(f1, f2)는 선박(OBJ1)의 해수면과 접하는 영역에 대응되는 영역인 경계 영역과 안벽(OBJ2) 사이의 정보일 수 있다. 경계 영역은 선박과 해수면이 접하는 라인 또는 포인트뿐만 아니라 그 근방의 일정 영역을 포함할 수 있다. 또한, 선박(OBJ1)과 다른 선박(OBJ3, OBJ4) 사이의 접안 가이드 정보는 선박(OBJ1, OBJ3, OBJ4)의 선수/선미에 대응되는 소정의 영역 사이의 정보일 수 있고, 여기서 상기 소정의 영역은 선박(OBJ1, OBJ3, OBJ4)의 선수/선미 포인트뿐만 아니라 그 근방의 일정 영역을 의미할 수도 있다.12 is a view for explaining eyepiece guide information according to an embodiment. Referring to Figure 12 (a), the berthing guide information is the berthing guide information between the vessel (OBJ1) and the quay wall (OBJ2) (f1, f2) and the vessel (OBJ1) and the other vessel (OBJ3, OBJ4) between the berthing guide It may include information f3 and f4. Specifically, the berthing guide information f1 and f2 between the vessel OBJ1 and the quay wall OBJ2 may include information about the distance/speed with the quay wall OBJ2 of the vessel OBJ1, and the vessel OBJ1 The berthing guide information (f3, f4) between the and other vessels (OBJ3, OBJ4) may include information about the distance/speed of the vessel (OBJ1) and the other vessels (OBJ3, OBJ4). Referring to FIG. 12 (b), the berthing guide information f1 and f2 between the vessel OBJ1 and the quay wall OBJ2 is an area corresponding to an area in contact with the sea level of the vessel OBJ1, a boundary region and a quay wall OBJ2 ) may be information between The boundary area may include not only a line or point where the ship and the sea level come into contact with each other, but also a predetermined area near the line or point. In addition, the berthing guide information between the vessel (OBJ1) and the other vessels (OBJ3, OBJ4) may be information between a predetermined area corresponding to the bow/stern of the vessel (OBJ1, OBJ3, OBJ4), where the predetermined area may mean not only the bow/stern point of the ships OBJ1, OBJ3, OBJ4, but also a certain area in the vicinity thereof.
선박(OBJ1)과 안벽(OBJ2) 사이의 접안 가이드 정보(f1, f2)는 도 12에 도시된 바와 같이 두 개의 접안 가이드 정보를 포함할 수 있지만 이에 한정되는 것은 아니고 하나의 접안 가이드 정보 또는 셋 이상의 접안 가이드 정보를 포함할 수 있다. 또한, 선박(OBJ1)과 다른 선박(OBJ3, OBJ4) 사이의 접안 가이드 정보(f3, f4)는 도 12에 도시된 바와 같이 두 선박 사이에 하나의 접안 가이드 정보를 포함할 수 있지만 이에 한정되는 것은 아니고 두 선박 사이에 둘 이상의 접안 가이드 정보를 포함할 수 있다. 전술한 정보는 선박의 이안에 이용되는 경우 이안 가이드 정보라 지칭될 수도 있을 것이다.The berthing guide information f1 and f2 between the vessel OBJ1 and the quay wall OBJ2 may include, but is not limited to, two eyepiece guide information as shown in FIG. 12, but one eyepiece guide information or three or more It may include berthing guide information. In addition, the berthing guide information f3, f4 between the vessel OBJ1 and the other vessels OBJ3, OBJ4 may include one berthing guide information between the two vessels as shown in FIG. 12, but is limited thereto No, it may include two or more berthing guide information between two ships. The above-described information may be referred to as eye guide information when used in the eye of the vessel.
도 13은 일 실시예에 따른 선박과 안벽 사이의 접안 가이드 정보를 설명하기 위한 도면이다.13 is a view for explaining information on the berthing guide between the ship and the quay wall according to an embodiment.
상기 접안 가이드 정보는 해수면 높이/해수면 상에서의 정보일 수 있다. 예를 들어, 접안 가이드 정보(f5)는 해수면 높이에서의 선박(OBJ1)과 안벽(OBJ2) 사이의 거리/속도에 대한 정보를 포함할 수 있다.The eyepiece guide information may be information on sea level/sea level. For example, the berthing guide information f5 may include information about the distance/speed between the vessel OBJ1 and the quay wall OBJ2 at sea level.
상기 접안 가이드 정보는 지면 높이(또는 안벽 높이)에서의 정보일 수 있다. 예를 들어, 접안 가이드 정보(f6)는 안벽(OBJ2) 높이에서의 선박(OBJ1)과 안벽(OBJ2) 사이의 거리/속도에 대한 정보를 포함할 수 있다.The eyepiece guide information may be information at the ground level (or the height of the quay wall). For example, the eyepiece guide information f6 may include information about the distance/velocity between the vessel OBJ1 and the quay wall OBJ2 at the height of the quay wall OBJ2 .
상기 접안 가이드 정보는 소정의 높이에서의 정보일 수 있다. 여기서, 소정의 높이는 도 13에 도시된 접안 가이드 정보(f7)와 같이 해수면 높이와 안벽 높이 사이일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.The eyepiece guide information may be information at a predetermined height. Here, the predetermined height may be between the height of the sea level and the height of the quay wall, as in the eyepiece guide information f7 shown in FIG. 13, but is not limited thereto.
선박과 안벽 사이의 접안 가이드 정보는 선박(OBJ1)과 안벽(OBJ2)에 설치된 방충재(fender, OBJ6) 사이의 정보(f8)일 수 있다. 선박(OBJ1)은 접안 시 방충재(OBJ6)와 충돌하거나 정박 시 방충재(OBJ6)와 접하므로 선박(OBJ1)과 방충재(OBJ6) 사이의 거리/속도에 대한 정보(f8)를 획득하는 것이 유리할 수 있다. 도 13에서는 방충재(OBJ6)가 해수면보다 높은 위치에 설치된 것으로 도시되었으나, 방충재(OBJ6)의 적어도 일부가 바다(OBJ5)에 잠기도록 설치될 수 있고, 이 경우 접안 가이드 정보는 해수면 높이에서의 선박과 방충재 사이의 거리/속도에 대한 정보를 포함할 수 있을 것이다.The berthing guide information between the vessel and the quay wall may be information f8 between the fenders (fender, OBJ6) installed on the vessel (OBJ1) and the quay wall (OBJ2). Since the ship (OBJ1) collides with the insect repellent (OBJ6) when berthing or comes into contact with the insect repellent (OBJ6) when anchored, it is important to obtain information (f8) on the distance/speed between the ship (OBJ1) and the insect repellent (OBJ6). can be advantageous In FIG. 13, although the insect repellent (OBJ6) is shown to be installed at a position higher than sea level, at least a portion of the insect repellent (OBJ6) may be installed to be submerged in the sea (OBJ5), in this case the berthing guide information is at sea level. It may include information about the distance/speed between the vessel and the insect repellent.
선박과 다른 선박 사이의 접안 가이드 정보는 해수면 높이에서의 선박과 다른 선박 사이의 거리/속도에 대한 정보를 포함할 수 있다. 선박과 다른 선박 사이의 접안 가이드 정보는 소정의 높이에서의 선박과 다른 선박 사이의 거리/속도에 대한 정보를 포함할 수 있다. 여기서, 소정의 높이는 선체의 형태를 고려하여 결정될 수 있다. 예를 들어, 소정의 높이는 선박이 다른 선박 방향으로 돌출된 영역의 높이일 수 있다. 이 경우 선박 사이의 충돌 가능성을 보다 정확히 파악하여 접안 가이드에 유리할 수 있다.The berthing guide information between the vessel and the other vessel may include information on the distance/speed between the vessel and the other vessel at sea level. The berthing guide information between the vessel and the other vessel may include information on the distance/speed between the vessel and the other vessel at a predetermined height. Here, the predetermined height may be determined in consideration of the shape of the hull. For example, the predetermined height may be the height of a region in which the vessel protrudes in the direction of another vessel. In this case, it may be advantageous to the berthing guide by more accurately grasping the possibility of collision between ships.
일 실시예에 따르면, 장치(10)는 접안 가이드 정보를 라이다 데이터에 기초하여 산출할 수 있다. 예를 들어, 장치(10)는 획득된 라이다 데이터에 포함된 라이다 포인트들의 3차원 좌표를 이용하여 오브젝트와의 거리/속도를 산출할 수 있다. 오브젝트의 예로는 선박, 바다 및 육지, 항만, 안벽, 부표, 지형, 하늘, 건물, 사람, 동물 등이 있을 수 있다. According to an embodiment, the
일 실시예에 따르면, 접안 가이드 정보는 이미지에 기초하여 산출될 수 있다. 여기서, 이미지는 카메라와 같은 이미지 생성 유닛이 생성한 이미지이거나 이로부터 이미지 세그멘테이션 등을 통해 처리된 이미지일 수 있다. 예를 들어, 오브젝트로써 선박, 바다 및 육지를 포함하는 이미지에 기초하여 선박의 거리/속도에 대한 정보를 산출하거나 상기 이미지로부터 세그멘테이션을 통해 생성된 세그멘테이션 이미지에 기초하여 선박의 거리/속도에 대한 정보를 산출할 수 있다. 오브젝트의 예로는 선박, 바다 및 육지 외에 항만, 안벽, 부표, 지형, 하늘, 건물, 사람, 동물 등이 있을 수 있다. According to an embodiment, the eyepiece guide information may be calculated based on the image. Here, the image may be an image generated by an image generating unit such as a camera or an image processed through image segmentation therefrom. For example, information on the distance/velocity of a ship is calculated based on an image including a ship, sea, and land as objects, or information on distance/speed of a ship based on a segmentation image generated from the image through segmentation can be calculated. Examples of the object may include a port, a quay wall, a buoy, a terrain, a sky, a building, a person, an animal, etc. in addition to a ship, sea, and land.
이하에서는 접안 가이드 정보를 추정하는 오브젝트를 타겟 오브젝트라 한다. 예를 들어, 위의 예에서는 선박이 타겟 오브젝트일 수 있다. 또한, 타겟 오브젝트는 복수일 수 있다. 예를 들어, 이미지에 포함된 복수의 선박 각각에 대해 그 거리나 속도 등을 추정하는 경우 복수의 선박이 타겟 오브젝트일 수 있다.Hereinafter, an object for estimating eyepiece guide information is referred to as a target object. For example, in the above example, a ship may be a target object. Also, there may be a plurality of target objects. For example, when estimating a distance or speed of each of a plurality of ships included in an image, the plurality of ships may be a target object.
일 실시예에 따르면, 접안 가이드 정보는 이미지 픽셀을 기반으로 산출될 수 있다. 전술한 바와 같이 포인트를 기준으로 접안 가이드 정보를 산출하는 경우, 이미지 상에서 포인트는 픽셀에 대응될 수 있다. 따라서, 접안 가이드 정보는 이미지 픽셀 사이의 간격에 기초하여 산출될 수 있다. According to an embodiment, the eyepiece guide information may be calculated based on image pixels. As described above, when the eyepiece guide information is calculated based on the point, the point on the image may correspond to a pixel. Accordingly, the eyepiece guide information may be calculated based on the spacing between image pixels.
포인트 사이의 거리에 대한 정보는 픽셀 사이의 간격에 기초하여 산출될 수 있다. 일 예로, 하나의 픽셀 간격마다 일정 거리를 할당하고 픽셀 사이의 간격에 비례하여 포인트 사이의 거리를 산출할 수 있다. 다른 예로, 픽셀의 이미지상에서의 좌표값을 바탕으로 픽셀 사이의 거리를 산출하고 이에 기초하여 포인트 사이의 거리를 산출할 수 있다.Information on the distance between points may be calculated based on the distance between pixels. For example, a predetermined distance may be allocated to each pixel interval, and the distance between points may be calculated in proportion to the interval between pixels. As another example, the distance between pixels may be calculated based on the coordinate values of the pixels on the image, and the distance between points may be calculated based on this.
포인트 사이의 속도에 대한 정보는 포인트 사이의 거리에 대한 정보의 변화에 기초하여 산출될 수 있다. 이 경우 복수의 이미지 또는 영상 프레임에 기초하여 이동 정보를 산출할 수 있다. 예를 들어, 이전 프레임에서의 포인트 사이의 거리와 현재 프레임에서의 포인트 사이의 거리 및 프레임 사이의 시간 간격에 기초하여 포인트 사이의 속도에 대한 정보를 산출할 수 있다. The information on the speed between points may be calculated based on a change in the information on the distance between the points. In this case, movement information may be calculated based on a plurality of images or image frames. For example, information on the speed between points may be calculated based on the distance between points in the previous frame, the distance between points in the current frame, and the time interval between frames.
도 14는 일 실시예에 따른 접안 가이드 정보를 획득하는 방법을 설명하기 위한 도면이다. 접안 가이드 정보를 획득하는 단계는 카메라 등 이미지 생성 유닛이 생성한 이미지를 획득하는 단계(도 14의 (a)), 상기 이미지에 대해 이미지 세그멘테이션을 수행하여 세그멘테이션 이미지(또는 세그멘테이션 이미지를 시각화한 이미지)를 생성하는 단계(도 14의 (b)), 상기 세그멘테이션 이미지에 기초하여 접안 가이드 정보를 산출하는 포인트를 찾는 단계(도 14의 (c)) 및 상기 포인트에 대응되는 접안 가이드 정보를 산출하는 단계를 포함할 수 있다. 도 14에서는 세그멘테이션 이미지로부터 접안 가이드 정보를 산출하는 방법에 대해 기재하였으나 이는 실시예에 불과하고 세그멘테이션 이미지를 생성하는 단계 없이 이미지 생성 유닛이 생성한 이미지에 기초하여 포인트를 찾고 접안 가이드 정보를 산출할 수도 있을 것이다.14 is a view for explaining a method of obtaining eyepiece guide information according to an embodiment. The step of acquiring the eyepiece guide information is a step of acquiring an image generated by an image generating unit such as a camera (FIG. 14 (a)), and performing image segmentation on the image to perform image segmentation (or an image obtained by visualizing the segmentation image) generating ((b) of FIG. 14), finding a point for calculating eyepiece guide information based on the segmentation image ((c) of FIG. 14) and calculating eyepiece guide information corresponding to the point may include In FIG. 14 , a method for calculating eyepiece guide information from a segmentation image has been described, but this is only an embodiment, and without a step of generating a segmentation image, a point is found based on the image generated by the image generating unit and the eyepiece guide information may be calculated. There will be.
접안 가이드 정보를 획득하는 단계는 이미지의 시점을 변환하는 단계를 포함할 수 있다. 예를 들어, 접안 가이드 정보를 획득하는 단계는 이미지 생성 유닛이 생성한 이미지를 획득하는 단계 이후에 상기 이미지에 대해 시점 변환을 수행하는 단계를 거쳐 시점 변환된 이미지에 대해 세그멘테이션을 수행하여 세그멘테이션 이미지를 생성하거나, 세그멘테이션 이미지를 생성하는 단계 이후에 상기 세그멘테이션 이미지에 대해 시점 변환을 수행하는 단계를 거쳐 시점 변환된 세그멘테이션 이미지에 대해 접안 가이드 정보를 산출할 수 있다. 이하에서는 시점 변환에 대해 설명한다.Acquiring the eyepiece guide information may include converting a viewpoint of the image. For example, the step of acquiring the eyepiece guide information may include, after the step of acquiring the image generated by the image generating unit, performing viewpoint transformation on the image, and performing segmentation on the viewpoint transformed image to obtain a segmented image. Or, after the step of generating the segmented image, by performing a viewpoint transformation on the segmented image, it is possible to calculate eyepiece guide information for the viewpoint-converted segmented image. Hereinafter, viewpoint transformation will be described.
일반적으로 카메라 등 이미지 생성 유닛이 생성하는 이미지는 원근 시점(perspective view)로 나타날 수 있다. 이를 탑 뷰(top view, 평면 시점), 측면 시점(side view), 다른 원근 시점 등으로 변환하는 것을 시점 변환이라 할 수 있다. 물론, 탑 뷰나 측면 시점 이미지를 다른 시점으로 변환할 수도 있으며, 이미지 생성 유닛이 탑 뷰 이미지나 측면 시점 이미지 등을 생성할 수도 있고 이 경우 시점 변환이 수행될 필요가 없을 수도 있다.In general, an image generated by an image generating unit such as a camera may be displayed as a perspective view. Converting this into a top view (planar view), a side view, another perspective view, etc. may be referred to as view transformation. Of course, a top view or a side view image may be converted into another view, and the image generating unit may generate a top view image or a side view image, etc. In this case, it may not be necessary to perform view point conversion.
도 15는 일 실시예에 따른 시점 변환에 관한 도면이다. 도 15의 (a)를 참고하면, 원근 시점 이미지의 시점 변환을 통해 다른 원근 시점 이미지를 획득할 수 있다. 여기서, 안벽(OBJ2)이 이미지 상에서 수평 방향(이미지 상에서 좌우 방향)을 따라 위치하도록 시점 변환을 수행할 수 있다. 도 15의 (b)를 참고하면, 원근 시점 이미지의 시점 변환을 통해 탑 뷰 이미지를 획득할 수 있다. 여기서, 탑 뷰 이미지는 해수면과 수직한 방향에서 해수면을 내려다 본 뷰일 수 있다. 또한, 도 15의 (a)와 마찬가지로 안벽(OBJ2)이 이미지 상에서 수평 방향을 따라 위치하도록 시점 변환을 수행할 수 있다.15 is a diagram of viewpoint transformation according to an embodiment. Referring to (a) of FIG. 15 , another perspective view image may be acquired through viewpoint transformation of the perspective view image. Here, viewpoint conversion may be performed so that the quay wall OBJ2 is positioned along a horizontal direction (left and right direction on the image) on the image. Referring to (b) of FIG. 15 , a top view image may be obtained through viewpoint transformation of a perspective viewpoint image. Here, the top view image may be a view looking down at the sea level in a direction perpendicular to the sea level. Also, as in (a) of FIG. 15 , viewpoint conversion may be performed so that the quay wall OBJ2 is positioned along the horizontal direction on the image.
시점 변환을 통해 접안 가이드 정보 산출 시 용이성, 편의성 및 정확성 향상을 도모할 수 있다. 예를 들어, 픽셀 기반 거리 산출의 경우 탑 뷰 이미지를 이용하면 픽셀 사이의 간격에 대응되는 거리가 이미지 전체 또는 적어도 일부 영역에 대해 동일해질 수 있다.It is possible to improve the ease, convenience, and accuracy when calculating the eyepiece guide information through viewpoint conversion. For example, in the case of pixel-based distance calculation, if a top-view image is used, a distance corresponding to an interval between pixels may be the same for the entire image or at least a partial region.
시점 변환의 일 예로 역투영 변환(Inverse Projective Mapping, IPM)을 수행할 수 있다. 2차원 이미지는 3차원 공간 상의 피사체에서 반사된 빛이 카메라의 렌즈를 통해 이미지 센서에 입사되어 생성되고, 2차원과 3차원의 관계는 이미지 센서와 렌즈에 의존하며, 예를 들어 수학식 1과 같이 표현될 수 있다.As an example of the viewpoint transformation, inverse projection transformation (IPM) may be performed. A two-dimensional image is generated when light reflected from a subject in a three-dimensional space is incident on an image sensor through the lens of the camera, and the relationship between two dimensions and three dimensions depends on the image sensor and lens, for example, Equation 1 and can be expressed together.
여기서, 좌변의 행렬은 2차원 이미지 좌표, 우변의 첫 번째 행렬은 내부 파라미터(intrinsic parameter), 두 번째 행렬은 외부 파라미터(extrinsic parameter), 세 번째 행렬은 3차원 좌표를 의미한다. 구체적으로, fx 및 fy는 초점 거리(focal length), cx 및 cy는 주점(principal point), r 및 t는 각각 회전 및 평행이동 변환 파라미터를 의미한다.Here, the matrix on the left side means two-dimensional image coordinates, the first matrix on the right side means internal parameters, the second matrix means external parameters, and the third matrix means three-dimensional coordinates. Specifically, fx and fy denote focal lengths, cx and cy denote principal points, and r and t denote rotation and translation transformation parameters, respectively.
2차원 이미지를 역투영 변환을 통해 3차원 상의 임의의 평면에 투영시켜 그 시점을 변경시킬 수 있다. 예를 들어, 원근 시점 이미지를 역투영 변환을 통해 탑 뷰 이미지로 변환하거나, 다른 원근 시점 이미지로 변환할 수 있다.By projecting a two-dimensional image on an arbitrary plane in three dimensions through inverse projection transformation, the viewpoint can be changed. For example, a perspective view image may be converted into a top view image through inverse projection transformation, or may be converted into another perspective view image.
시점 변환을 위해서 내부 파라미터가 필요할 수 있다. 내부 파라미터를 구하는 방법의 일 예로 Zhang 방법을 이용할 수 있다. Zhang 방법은 다항식 모델(polynomial model)의 일종으로 격자의 크기를 알고 있는 격자판을 다양한 각도와 거리에서 촬영하여 내부 파라미터를 획득하는 방법이다.Internal parameters may be required for viewpoint transformation. As an example of a method for obtaining an internal parameter, the Zhang method may be used. The Zhang method is a type of polynomial model, and is a method of acquiring internal parameters by photographing a grid with a known size at various angles and distances.
시점 변환을 위해서 이미지를 촬상한 이미지 생성 유닛/센서 모듈의 위치 및/또는 자세에 대한 정보가 필요할 수 있다. 이러한 정보는 위치 측정 유닛 및 자세 측정 유닛으로부터 획득될 수 있다.Information on the position and/or posture of the image generating unit/sensor module capturing the image may be required for viewpoint transformation. Such information may be obtained from the position measuring unit and the posture measuring unit.
또는, 이미지에 포함된 고정체의 위치에 기초하여 위치 및/또는 자세에 대한 정보를 획득할 수 있다. 예를 들어, 제1 시점에 이미지 생성 유닛은 제1 위치 및/또는 제1 자세로 배치되고, 지형이나 건물 등과 같이 고정된 객체인 타겟 고정체를 포함하는 제1 이미지를 생성할 수 있다. 이 후, 제2 시점에 이미지 생성 유닛은 상기 타겟 고정체를 포함하는 제2 이미지를 생성할 수 있다. 제1 이미지 상에서의 타겟 고정체의 위치 및 제2 이미지 상에서의 타겟 고정체의 위치를 비교하여 제2 시점에서의 이미지 생성 유닛의 위치 및/또는 자세인 제2 위치 및/또는 제2 자세를 산출할 수 있다.Alternatively, information on the position and/or posture may be acquired based on the position of the fixture included in the image. For example, at a first time point, the image generating unit may generate a first image including a target fixture that is disposed at a first position and/or a first posture and is a fixed object such as a terrain or a building. Thereafter, at a second time point, the image generating unit may generate a second image including the target fixture. Comparing the position of the target fixture on the first image and the position of the target fixture on the second image to calculate a second position and/or a second posture that is the position and/or posture of the image generating unit at the second time point can do.
시점 변환을 위한 위치 및/또는 자세에 대한 정보의 획득은 미리 정해진 시간 간격으로 수행될 수 있다. 여기서, 상기 시간 간격은 이미지 생성 유닛/센서 모듈의 설치 위치에 의존할 수 있다. 예를 들어, 이미지 생성 유닛/센서 모듈이 선박 등 이동체에 설치된 경우 짧은 시간 간격마다 위치 및/또는 자세에 대한 정보가 획득되어야 할 필요성이 존재할 수 있다. 반면, 이미지 생성 유닛/센서 모듈이 항만 등 고정체에 설치된 경우 상대적으로 긴 시간 간격으로 위치 및/또는 자세에 대한 정보를 획득하거나 초기에 한 번만 획득할 수도 있다. 크레인과 같이 이동과 고정이 반복되는 경우, 이동 후에만 위치 및/또는 자세에 대한 정보를 획득하는 방식으로 구현될 수도 있을 것이다. 또한, 이러한 위치 및/또는 자세에 대한 정보 획득을 위한 시간 간격은 변경될 수도 있다.Acquisition of information on a position and/or posture for viewpoint transformation may be performed at predetermined time intervals. Here, the time interval may depend on an installation position of the image generating unit/sensor module. For example, when the image generating unit/sensor module is installed in a moving object such as a ship, there may be a need to obtain information on the position and/or posture at short time intervals. On the other hand, when the image generating unit/sensor module is installed in a fixed body such as a port, information on the position and/or posture may be acquired at relatively long time intervals or may be initially acquired only once. When moving and fixing are repeated like a crane, it may be implemented in a manner that acquires information about a position and/or posture only after moving. In addition, the time interval for obtaining information on such a position and/or posture may be changed.
장치(10)는 기준 평면에 기초하여 이미지를 시점 변환할 수 있다. 예를 들어, 장치(10)는 안벽이 위치하고, 해수면과 평행인 평면을 기준 평면으로 이미지를 시점 변환할 수 있다. 여기서, 기준 평면은 산출되는 해수면 높이에 의존할 수 있다. 물론, 장치(10)는 상술한 기재에 한정되지 않으며, 해수면, 안벽이 위치한 평면 외의 선박의 일부분(일예로 갑판 높이의 기준 평면) 등 다른 평면을 기준 평면으로 이미지를 시점 변환해도 무방하다.The
장치(10)는 해수면 높이를 고려하여 이미지를 시점 변환할 수 있다. 예를 들어, 장치(10)는 라이다 센서 또는 카메라로부터 획득한 데이터를 이용하여 해수면 높이를 산출하고, 산출된 해수면 높이를 고려하여 이미지를 시점 변환할 수 있다. The
전술한 시점 변환 방법은 예시에 불과하고 이와 다른 방법으로 시점 변환을 수행할 수도 있으며, 시점 변환 정보는 전술한 식 1의 행렬, 파라미터, 좌표, 위치 및/또는 자세에 대한 정보 등 시점 변환을 위해 필요한 정보를 포함한다.The above-described viewpoint transformation method is merely an example, and viewpoint transformation may be performed in a different way. The viewpoint transformation information is for viewpoint transformation such as information on the matrix, parameters, coordinates, position and/or posture of Equation 1 above. Include the necessary information.
장치(10)는 선박 및/또는 항만 모니터링을 위해 다른 선박 및/또는 안벽과의 거리를 산출할 수 있다. 예를 들어, 장치(10)는 센서 데이터로부터 거리 산출을 위한 선박의 특징 포인트를 생성하고, 생성한 특징 포인트에 기초하여 다른 선박 및/또는 안벽과의 거리를 산출할 수 있다.
선박의 특징 포인트는 이미지 내의 특정 포인트, 라이다 데이터의 특정 라이다 포인트 등을 포함하는 개념으로, 특징 포인트는 일예로, 선박의 일단에 대응하는 포인트, 선박의 선수에 대응하는 포인트, 선박의 선미에 대응하는 포인트, 선박과 해수면이 접하는 부분에 대응하는 포인트 등을 포함할 수 있다. A feature point of a ship is a concept including a specific point in an image, a specific lidar point of lidar data, and the like. It may include a point corresponding to , a point corresponding to a portion where the ship and the sea level are in contact.
도 16은 일 실시예에 따른 선박의 특징 포인트에 기초한 거리 산출 방법의 순서도이다. 16 is a flowchart of a method for calculating a distance based on a feature point of a ship according to an exemplary embodiment.
도 16을 참고하면 일 실시예에 따른 선박의 특징 포인트에 기초한 거리 산출 방법은 센서 데이터를 획득하는 단계(S1000), 선박의 특징 포인트를 생성하는 단계(S2000) 및 특징 포인트에 기초하여 거리를 계산하는 단계(S2000)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 16 , the method for calculating a distance based on a feature point of a ship according to an exemplary embodiment includes acquiring sensor data ( S1000 ), generating a feature point of the ship ( S2000 ), and calculating a distance based on the feature point It may include a step (S2000) of doing.
장치(10)는 센서 데이터를 획득할 수 있다(S1000). The
일 실시예에 따르면, 장치(10)는 카메라로부터 이미지를 획득할 수 있다. 예를 들어, 장치(10)는 바다 쪽을 향해 선석에 설치된 카메라로부터 이미지를 획득할 수 있다. 일 예로, 장치(10)는 바다에 대한 이미지를 획득할 수 있고, 선박이 있는 경우에는 선박에 대한 이미지도 함께 획득할 수 있다.According to an embodiment, the
일 실시예에 따르면, 장치(10)는 라이다 센서로부터 라이다 데이터를 획득할 수 있다. 예를 들어, 장치(10)는 바다 쪽을 향해 선석에 설치된 라이다 센서로부터 라이다 데이터를 획득할 수 있다. 일 예로, 장치(10)는 바다에 대한 라이다 데이터를 획득할 수 있고, 선박이 선석에 진입하는 경우에는 선박에 대한 라이다 데이터도 함께 획득할 수 있다.According to an embodiment, the
일 실시예에 따르면 라이다 센서는 이미지를 획득하는 카메라가 촬상하는 영역과 대응되는 영역에 대하여 라이다 데이터를 획득할 수 있다. 예를 들어, 라이다 센서는 이미지를 획득하는 카메라의 시야각과 적어도 부분적으로 오버랩되는 시야각을 가질 수 있다. According to an embodiment, the lidar sensor may acquire lidar data for an area corresponding to an area captured by a camera acquiring an image. For example, the lidar sensor may have a field of view that at least partially overlaps with a field of view of a camera that acquires the image.
도 17은 일 실시예에 따른 센서 데이터의 획득의 일 예시이다. 도 17을 참고하면, 일 실시예에 따른 장치(10)는 선석 주변에 설치된 라이다 및 카메라로부터 동일한 영역에 대한 센서 데이터를 획득할 수 있다. 예를 들어, 라이다 및 카메라는 선석을 향해 또는 선석을 바라보며 부두에 설치되어 선석이 위치하는 영역에 대한 데이터를 획득할 수 있다. 여기서, 라이다의 시야각은 카메라의 시야각과 적어도 부분적으로 오버랩될 수 있다.17 is an example of acquisition of sensor data according to an embodiment. Referring to FIG. 17 , the
도 17(a)를 참고하면, 장치(10)는 바다에 대한 이미지를 획득할 수 있고, 선박이 있는 경우에는 선박에 대한 이미지도 함께 획득할 수 있다. 장치(10)는 선박과 다른 선박 사이의 거리 및/또는 선박과 안벽 사이의 거리를 계산하는데 획득한 카메라 이미지를 이용할 수 있다. Referring to FIG. 17( a ), the
도 17(b)를 참고하면, 장치(10)는 바다에 대한 라이다 데이터를 획득할 수 있고, 선박이 선석에 진입하는 경우에는 선박에 대한 라이다 데이터도 함께 획득할 수 있다. 라이다 데이터는 라이다 센서에 의해 캡쳐된 복수의 라이다 포인트를 포함할 수 있다. 예를 들어, 라이다 데이터는 수직 또는 수평 채널별 복수의 라이다 포인트들을 포함할 수 있다. 장치(10)는 선박과 다른 선박 사이의 거리 및/또는 선박과 안벽 사이의 거리를 계산하는데 획득한 라이다 데이터를 이용할 수 있다.Referring to FIG. 17(b) , the
다시 도 16으로 돌아와 설명하도록 한다.It will be described again by returning to FIG. 16 .
장치(10)는 선박의 특징 포인트를 생성할 수 있다(S2000).The
장치(10)는 획득한 센서 데이터를 이용하여 선박과 다른 물체와의 거리 계산에 이용되는 선박의 특징 포인트를 생성할 수 있다. 예를 들어, 장치(10)는 바다 쪽을 향해 선석에 설치된 카메라 및 라이다 센서로부터 얻은 센서 데이터 중 적어도 하나를 이용하여 선박의 특징 포인트를 생성할 수 있다. 일예로, 장치(10)는 카메라 이미지로부터 선박의 영역을 검출하고, 검출된 선박의 영역에 기초하여 선박의 특징 포인트를 생성할 수 있다. 일예로, 장치(10)는 라이다 데이터로부터 선박으로부터 반사된 라이다 빔과 관련된 라이다 포인트들을 검출하고, 검출된 상기 라이다 포인트들에 기초하여 선박의 특징 포인트를 생성할 수 있다. 장치(10)는 상술한 기재에 한정되지 않으며, 카메라 이미지 및 라이다 데이터를 융합하는 등 다른 방식으로 선박의 특징 포인트를 생성해도 무방하다. 선박의 특징 포인트의 생성에 대한 다양한 실시예에 대해서는 후술하기로 한다.The
장치(10)는 선박의 특징 포인트에 기초하여 선박과 다른 물체와의 거리를 계산할 수 있다(S3000).The
장치(10)는 선박의 특징 포인트에 기초하여 선박과 다른 선박 사이의 거리 및/또는 선박과 안벽 사이의 거리를 계산할 수 있다. 예를 들어, 장치(10)는 선박의 선수 및 선미 중 적어도 하나에 대응하는 포인트의 위치에 기초하여 선박과 다른 선박 사이의 거리를 계산할 수 있다. 다른 예를 들어, 장치(10)는 선박과 해수면이 접하는 부분에 대응하는 포인트의 위치에 기초하여 선박과 안벽 사이의 거리를 계산할 수 있다. 일예로, 카메라 이미지를 이용한 거리 계산은 이미지 픽셀 사이의 간격에 기초하여 산출될 수 있고, 라이다 데이터를 이용한 거리 계산은 라이다 데이터의 좌표값에 기초하여 산출될 수 있으며 이에 대해서는 상술한 내용이 적용될 수 있어 자세한 내용은 생략하기로 한다.The
일 실시예에 따르면 장치(10)는 카메라 이미지로부터 획득한 선박의 특징 포인트를 이용하여 선박과 다른 오브젝트 사이의 거리를 계산할 수 있다. 예를 들어, 장치(10)는 카메라 이미지로부터 획득한 선박의 특징 포인트를 이용하여 선박과 다른 선박 또는 안벽 사이의 거리를 계산할 수 있다. According to an embodiment, the
일 실시예에 따르면, 장치(10)는 시점이 변환된 이미지를 이용하여 선박의 특징 포인트를 생성할 수 있다. 예를 들어, 장치(10)는 이미지 내의 선박 영이 기준 평면에 투영된 변환 이미지를 이용하여 선박의 특징 포인트를 생성할 수 있다. According to an embodiment, the
도 18은 일 실시예에 따른 시점이 변환된 이미지를 이용한 선박의 특징 포인트 생성 방법의 순서도이다. 도 18을 참고하면 일 실시예에 따른 시점이 변환된 이미지를 이용한 선박의 특징 포인트 생성 방법은 카메라 이미지로부터 선박 영역을 검출하는 단계(S2010), 기준 평면에 선박 영역을 투영하여 변환 이미지를 생성하는 단계(S2020) 및 변환 이미지에서 선박의 특징 포인트를 획득하는 단계(S2030)를 포함할 수 있다.18 is a flowchart of a method for generating feature points of a ship using an image in which a viewpoint is converted according to an exemplary embodiment. Referring to FIG. 18 , the method for generating feature points of a ship using an image in which a viewpoint is converted according to an embodiment includes detecting a ship area from a camera image (S2010), and generating a converted image by projecting the ship area on a reference plane It may include the step (S2020) and the step (S2030) of obtaining the feature point of the vessel from the converted image.
장치(10)는 카메라 이미지로부터 선박 영역을 검출할 수 있다(S2010). The
예를 들어, 장치(10)는 인공신경망을 이용하여 이미지 내에서 선박에 대응하는 영역을 검출할 수 있다. 일 예로, 장치(10)는 인공신경망을 이용하여 이미지로부터 세그멘테이션 이미지를 생성하고, 객체 유형이 선박을 나타내는 객체 정보로 라벨링된 픽셀이 위치한 영역을 선박에 대응하는 영역으로 검출할 수 있다. 장치(10)는 상술한 기재에 한정되지 않으며, 이미지 디텍션을 통해 선박에 대응하는 영역을 결정하는 등 다른 방식으로 이미지 내의 선박에 대응하는 영역을 검출해도 무방하다.For example, the
장치(10)는 기준 평면에 선박 영역을 투영하여 변환 이미지를 생성할 수 있다(S2020). The
예를 들어, 장치(10)는 선박의 갑판 높이에서의 기준 평면으로, 선박의 영역이 투영된 변환 이미지를 생성할 수 있다. 일 예로, 장치(10)는 인공신경망을 이용하여 이미지로부터 세그멘테이션 이미지를 생성하고, 객체 유형이 선박의 갑판 또는 선박의 측면을 나타내는 객체 정보로 라벨링된 픽셀이 위치한 영역들에 기초하여 선박의 측면과 갑판이 접하는 부분의 위치를 획득할 수 있고 획득한 갑판의 위치를 기준 평면으로 선박의 영역을 투영시킬 수 있다. 다른 일예로, 장치(10)는 카메라 이미지에 정합되는 라이다 데이터를 이용하여 이미지 내의 선박의 갑판의 위치를 획득할 수 있고, 획득한 갑판의 위치를 기준 평면으로 선박의 영역을 투영시킬 수 있다.For example, the
다른 예를 들어, 장치(10)는 해수면을 기준 평면으로, 선박의 영역이 투영된 변환 이미지를 생성할 수 있다. 일 예로, 장치(10)는 인공신경망을 이용하여 이미지로부터 세그멘테이션 이미지를 생성하고, 객체 유형이 선박 또는 바다를 나타내는 객체 정보로 라벨링된 픽셀이 위치한 영역들에 기초하여 선박과 해수면이 접하는 부분의 위치를 획득할 수 있고 획득한 해수면의 위치를 기준 평면으로 선박의 영역을 투영시킬 수 있다. As another example, the
장치(10)는 상술한 기재에 한정되지 않으며, 이미지 디텍션을 통해 갑판의 위치를 획득하거나 안벽을 기준 평면으로 선박 영역을 투영시키는 등 다른 방식으로 변환 이미지를 생성해도 무방하다.The
장치(10)는 변환 이미지에서 선박의 특징 포인트를 획득할 수 있다(S2030). The
예를 들어, 장치(10)는 변환 이미지에서 선박들 사이의 거리를 계산하기 위한 선박의 특징 포인트를 결정할 수 있다. 일 예로, 장치(10)는 선박의 갑판 높이에서의 기준 평면으로 선박의 영역이 투영된 변환 이미지에서 선박의 선수 및/또는 선수에 대응하는 포인트를 획득하고, 이를 이용하여 선박들 사이의 거리를 계산할 수 있다. For example, the
다른 예를 들어, 장치(10)는 변환 이미지에서 선박과 안벽 사이의 거리를 계산하기 위한 선박의 특징 포인트를 결정할 수 있다. 일 예로, 장치(10)는 해수면을 기준 평면으로 선박의 영역이 투영된 변환 이미지에서 선박의 선수 및/또는 선수에 대응하는 포인트를 획득하고, 이를 이용하여 선박과 안벽 사이의 거리를 계산할 수 있다. For another example, the
장치(10)는 상술한 기재에 한정되지 않으며, 이미지 디텍션을 통해 갑판의 위치를 획득하거나 안벽을 기준 평면으로 선박 영역을 투영시키는 등 다른 방식으로 변환 이미지를 생성해도 무방하다.The
도 19는 일 실시예에 따른 변환 이미지의 예시이다. 변환 이미지에서는 기준 평면으로의 선박 영역의 투영으로 인해 왜곡 현상이 발생할 수 있고, 기준 평면과 멀어질수록 왜곡 현상이 심해질 수 있으며, 기준 평면에서는 왜곡이 발생하지 않을 수 있다.19 is an example of a converted image according to an embodiment. In the converted image, a distortion phenomenon may occur due to the projection of the vessel area onto the reference plane, the distortion may become more severe as the distance from the reference plane increases, and distortion may not occur in the reference plane.
도 19(a)를 참고하면 일 실시예에 따른 장치(10)는 해수면에서의 기준 평면(401)으로 선박의 영역이 투영된 변환 이미지를 생성하고, 이를 이용하여 거리 계산을 위한 선박의 특징 포인트를 결정할 수 있다.Referring to FIG. 19 ( a ), the
예를 들어, 장치(10)는 변환 이미지에서의 선박과 해수면이 접하는 라인의 임의의 포인트를 선박의 특징 포인트로 결정할 수 있다. 일예로, 장치(10)는 변환 이미지에서의 선박과 해수면이 접하는 라인의 선수 쪽의 임의의 포인트(403)를 이용하여 선박의 선수와 안벽 또는 다른 선박 사이의 거리를 계산할 수 있다. 다른 일예로, 장치(10)는 변환 이미지에서의 선박과 해수면이 접하는 라인의 선미 쪽의 임의의 포인트(402)를 이용하여 선박의 선미와 안벽 또는 다른 선박 사이의 거리를 계산할 수 있다. For example, the
다른 예를 들어, 장치(10)는 변환 이미지에서의 선박의 선수 및 선미의 끝단에 위치하는 포인트를 선박의 특징 포인트로 결정할 수 있다. 일예로, 장치(10)는 변환 이미지에서의 선박의 선수 끝단의 포인트(405)를 이용하여 선박과 안벽 또는 다른 선박 사이의 거리를 계산할 수 있다. 다른 일예로, 장치(10)는 변환 이미지에서의 선박의 선미 끝단의 포인트(406)를 이용하여 선박과 안벽 또는 다른 선박 사이의 거리를 계산할 수 있다.As another example, the
장치(10)는 상술한 기재에 한정되지 않으며, 변환 이미지에서의 선박의 영역을 다각형화하여 추출되는 선박의 특징 포인트를 이용하여 선박과 다른 선박 또는 안벽 사이의 거리를 계산하는 등 다른 방식으로 거리 계산을 해도 무방하다. The
도 19(b)를 참고하면 일 실시예에 따른 장치(10)는 선박의 갑판 높이에서의 기준 평면(411)으로 선박의 영역이 투영된 변환 이미지를 생성하고, 이를 이용하여 거리 계산을 위한 선박의 특징 포인트를 결정할 수 있다.Referring to FIG. 19( b ), the
예를 들어, 장치(10)는 변환 이미지에서의 선박의 측면과 선박의 갑판 영역이 접하는 라인의 임의의 포인트를 선박의 특징 포인트로 결정할 수 있다. 일예로, 장치(10)는 변환 이미지에서의 선박의 측면과 선박의 갑판 영역이 접하는 라인의 선수 쪽의 임의의 포인트(413)를 이용하여 선박의 선수와 안벽 또는 다른 선박 사이의 거리를 계산할 수 있다. 다른 일예로, 장치(10)는 변환 이미지에서의 선박의 측면과 선박의 갑판 영역이 접하는 라인의 선미 쪽의 임의의 포인트(414)를 이용하여 선박의 선미와 안벽 또는 다른 선박 사이의 거리를 계산할 수 있다. For example, the
다른 예를 들어, 장치(10)는 변환 이미지에서의 선박의 선수 및 선미의 끝단에 위치하는 포인트를 선박의 특징 포인트로 결정할 수 있다. 일예로, 장치(10)는 변환 이미지에서의 선박의 선수 끝단의 포인트(415)를 이용하여 선박과 안벽 또는 다른 선박 사이의 거리를 계산할 수 있다. 다른 일예로, 장치(10)는 변환 이미지에서의 선박의 선미 끝단의 포인트(416)를 이용하여 선박과 안벽 또는 다른 선박 사이의 거리를 계산할 수 있다.As another example, the
장치(10)는 상술한 기재에 한정되지 않으며, 변환 이미지에서의 선박의 영역을 다각형화하여 추출되는 선박의 특징 포인트를 이용하여 선박과 다른 선박 또는 안벽 사이의 거리를 계산하는 등 다른 방식으로 거리 계산을 해도 무방하다. The
도 20은 일 실시예에 따른 선박 사이의 거리 계산을 설명하기 위한 도면이다. 도 20을 참고하면, 장치(10)는 이미지 내의 각 선박의 영역을 서로 다른 기준 평면에 투영시켜 선박 사이의 거리를 계산할 수 있다.20 is a diagram for explaining calculation of a distance between ships according to an exemplary embodiment. Referring to FIG. 20 , the
장치(10)는 카메라 이미지로부터 제1 선박 영역(421) 및 제2 선박 영역(422)을 검출할 수 있다. 예를 들어, 장치(10)는 인공 신경망을 이용하여 제1 선박 영역(421) 및 제2 선박 영역(422)을 검출할 수 있다. 이에 대해서는 상술한 설명이 적용될 수 있으므로 자세한 설명은 생략하기로 한다.The
장치(10)는 검출된 제1 선박 영역(421) 및 제2 선박 영역(422)을 각 선박의 갑판 높이에서의 기준 평면 각각에 투영시켜 변환 이미지를 생성할 수 있다. 예를 들어, 장치(10)는 검출된 제1 선박 영역(421)을 제1 선박의 갑판 높이에서의 제1 기준 평면(425)에 투영시켜 제1 변환 이미지(423)를 생성할 수 있고, 장치(10)는 검출된 제2 선박 영역(422)을 제2 선박의 갑판 높이에서의 제2 기준 평면(426)에 투영시켜 제2 변환 이미지(424)를 생성할 수 있다. 이에 대해서는 상술한 설명이 적용될 수 있으므로 자세한 설명은 생략하기로 한다.The
장치(10)는 변환 이미지들 각각을 이용하여 각 선박의 특징 포인트를 획득할 수 있다. The
장치(10)는 제1 변환 이미지(423)에서 제1 선박과 제2 선박과의 거리 계산을 위해 제1 선박의 선수 및/또는 선미에 대응되는 위치의 포인트를 특징 포인트를 결정할 수 있다. 예를 들어, 장치(10)는 제1 변환 이미지(423)에서 제1 선박 영역의 양 끝단의 포인트 중 하나를 특징 포인트로 획득할 수 있다. 여기서, 제1 선박 영역의 양 끝단의 포인트 중 제2 선박과 가까운 쪽에 위치한 포인트(427)를 선박의 특징 포인트로 결정할 수 있다. The
장치(10)는 제2 변환 이미지(424)에서 제2 선박과 제1 선박과의 거리 계산을 위해 제2 선박의 선수 및/또는 선미에 대응되는 위치의 포인트를 특징 포인트를 결정할 수 있다. 예를 들어, 장치(10)는 제2 변환 이미지(424)에서 제2 선박 영역의 양 끝단의 포인트 중 하나를 특징 포인트로 획득할 수 있다. 여기서, 제2 선박 영역의 양 끝단의 포인트 중 제1 선박과 가까운 쪽에 위치한 포인트(428)를 선박의 특징 포인트로 결정할 수 있다. 이에 대해서는 상술한 설명이 적용될 수 있으므로 자세한 설명은 생략하기로 한다.The
장치(10)는 각 변환 이미지(423, 424)에서 획득한 제1 선박 및 제2 선박의 특징 포인트들을 이용하여 제1 선박과 제2 선박 사이의 거리를 계산할 수 있다. 예를 들어, 장치(10)는 제1 선박 및 제2 선박의 특징 포인트들(427, 428) 사이의 픽셀 수에 기초하여 제1 선박과 제2 선박 사이의 거리를 계산할 수 있다. 다른 예를 들어, 장치(10)는 제1 선박 및 제2 선박의 특징 포인트들(427, 428)에 정합된 라이다 데이터에 기초하여 제1 선박과 제2 선박 사이의 거리를 계산할 수 있다. 이에 대해서는 상술한 설명이 적용될 수 있으므로 자세한 설명은 생략하기로 한다.The
일 실시예에 따르면 장치(10)는 라이다 데이터로부터 획득한 선박의 특징 포인트를 이용하여 선박과 다른 오브젝트 사이의 거리를 계산할 수 있다. 예를 들어, 장치(10)는 라이다 데이터로부터 획득한 선박의 특징 포인트를 이용하여 선박과 다른 선박 또는 안벽 사이의 거리를 계산할 수 있다. 일예로, 장치(10)는 선박의 양끝단으로부터 반사된 라이다 빔과 관련된 라이다 포인트를 이용하여 선박과 다른 선박 사이의 거리를 계산할 수 있다. 다른 일예로, 장치(10)는 선박과 해수면이 접하는 부분으로부터 반사된 라이다 빔과 관련된 라이다 포인트를 이용하여 선박과 안벽 사이의 거리를 계산할 수 있다.According to an embodiment, the
다만, 라이다 센서가 저성능이거나 라이다 센서가 설치되는 장소의 제약 등이 있는 경우, 선박 또는 항만의 모니터링을 하기에 불충분한 라이다 데이터를 획득할 수 있다. 이에 선박 또는 항만의 모니터링을 하기에 불충분한 라이다 데이터의 보완이 필요할 수 있다.However, if the lidar sensor has low performance or there are restrictions on the place where the lidar sensor is installed, insufficient lidar data may be obtained for monitoring a ship or a port. Therefore, it may be necessary to supplement insufficient lidar data for monitoring of ships or ports.
이를 위해 일 실시예에 따르면 장치(10)는 획득한 라이다 데이터로부터 새로운 라이다 데이터를 추정할 수 있다. 예를 들어, 장치(10)는 획득한 라이다 데이터를 이용하여 선박과 관련된 라이다 포인트를 새롭게 추정할 수 있다. 일 예로, 장치(10)는 선박으로부터 반사된 라이다 빔과 관련된 라이다 포인트들을 내삽 또는 외삽하여 선박과 관련된 라이다 포인트를 추정할 수 있다.To this end, according to an embodiment, the
도 21은 일 실시예에 따른 라이다 포인트 추정 방법의 순서도이다. 도 21을 참고하면 일 실시예에 따른 라이다 포인트 추정 방법은 카메라 이미지 및 라이다 데이터를 정합하는 단계(S1010) 및 정합된 카메라 이미지 및 라이다 데이터를 이용하여 라이다 포인트를 추정하는 단계(S1020)를 포함할 수 있다.21 is a flowchart of a method for estimating a lidar point according to an embodiment. Referring to FIG. 21 , the method for estimating a lidar point according to an embodiment includes matching a camera image and lidar data (S1010) and estimating a lidar point using the matched camera image and lidar data (S1020). ) may be included.
장치(10)는 카메라 이미지 및 라이다 데이터를 정합할 수 있다(S1010). The
일 실시예에 따르면 장치(10)는 정합을 위한 정보를 이용하여 카메라 이미지 및 라이다 데이터를 정합할 수 있다. 예를 들어, 장치(10)는 카메라 이미지 상의 좌표계와 라이다 데이터 상의 좌표계를 일치시켜 카메라 이미지 및 라이다 데이터를 정합할 수 있다. 즉, 카메라 이미지와 라이다 데이터의 좌표계는 서로 변환이 가능할 수 있다.According to an embodiment, the
장치(10)는 카메라의 설치 위치, 카메라의 설치 각도, 라이다 센서의 설치 위치, 라이다 센서의 설치 각도 등을 고려하여 카메라 이미지 및 라이다 데이터를 정합할 수 있다. 여기서, 장치(10)는 계산된 해수면 높이를 반영하여 카메라 이미지 및 라이다 데이터를 재정합할 수도 있다. 일 예로, 장치(10)는 라이다 데이터와 카메라 이미지의 정합 시, 계산된 해수면 높이를 데이터 변환의 변수로 사용하여 카메라 이미지 및 라이다 데이터를 재정합할 수도 있다.The
도 22는 일 실시예에 따른 카메라 이미지 및 라이다 데이터의 정합의 예시이다. 도 22(a)를 참고하면, 선석에 설치된 카메라로부터 획득한 이미지와 동일한 영역에 대해 스캔하는 라이다 센서로부터 획득한 라이다 데이터가 정합된 것을 볼 수 있다. 22 is an example of matching a camera image and lidar data according to an embodiment. Referring to FIG. 22( a ), it can be seen that the lidar data acquired from the lidar sensor scanning the same area as the image acquired from the camera installed on the berth are matched.
일 실시예에 다르면, 장치(10)는 세그멘테이션 이미지를 라이다 데이터와 정합시킬 수 있다. 예를 들어, 장치(10)는 카메라로부터 획득한 이미지로부터 인공신경망을 이용하여 세그멘테이션 이미지를 생성하고, 생성된 세그멘테이션 이미지를 라이다 데이터와 정합시킬 수 있다. 도 22(b)를 참고하면, 선석에 설치된 카메라로부터 획득한 이미지와 동일한 영역에 대해 스캔하는 라이다 센서로부터 획득한 라이다 데이터가 정합된 것을 볼 수 있다.According to one embodiment, the
카메라 이미지 및 라이다 데이터의 정합은 상술한 기재에 한정되지 않으며, 인공신경망을 이용하여 디텍션된 이미지와 라이다 데이터가 정합되는 등 다른 방식으로 구현되어도 무방하다.The matching of the camera image and the lidar data is not limited to the above description, and may be implemented in other ways, such as matching the image detected using an artificial neural network with the lidar data.
다시 도 21로 돌아와서 설명하도록 한다.It will be described again by returning to FIG. 21 .
장치(10)는 정합된 카메라 이미지 및 라이다 데이터를 이용하여 라이다 포인트를 추정할 수 있다(S1020).The
일 실시예에 따르면, 장치(10)는 라이다 데이터의 복수의 라이다 포인트 중 라이다 데이터와 정합된 이미지를 이용하여 추정 라이다 포인트를 생성할 수 있다. 예를 들어, 장치(10)는 이미지 내의 바다와 대응하는 영역에 정합된 라이다 포인트를 이용하여 바다와 관련된 추정 라이다 포인트를 새롭게 생성할 수 있다. 다른 예를 들어, 장치(10)는 이미지 내의 선박의 영역에 정합된 라이다 포인트를 이용하여 선박과 관련된 추정 라이다 포인트를 새롭게 생성할 수 있다.According to an embodiment, the
도 23은 일 실시예에 따른 추정 라이다 포인트를 고려한 선박의 특징 포인트 생성 방법의 순서도이다. 도 23을 참고하면 일 실시예에 따른 추정 라이다 포인트를 고려한 선박의 특징 포인트 생성 방법은 카메라 이미지로부터 선박 영역을 검출하는 단계(S2110), 검출된 선박 영역에 기초하여 선박으로부터 반사된 라이다 빔과 관련된 라이다 포인트들을 선택하는 단계(S2120), 선택된 라이다 포인트들을 이용하여 선박과 관련된 라이다 포인트를 추정하는 단계(S2130) 및 추정된 라이다 포인트 고려하여 선박의 특징 포인트를 생성하는 단계(S2140)를 포함할 수 있다. 23 is a flowchart of a method for generating feature points of a ship in consideration of an estimated lidar point according to an embodiment. Referring to FIG. 23 , in the method for generating feature points of a ship in consideration of the estimated LiDAR point according to an embodiment, detecting a ship area from a camera image ( S2110 ), and a lidar beam reflected from the ship based on the detected ship area Selecting LiDAR points related to (S2120), estimating a LiDAR point related to a vessel using the selected LiDAR points (S2130), and generating a feature point of the vessel in consideration of the estimated LiDAR point (S2130) S2140) may be included.
장치(10)는 카메라 이미지로부터 선박 영역을 검출할 수 있다(S2110). The
카메라 이미지와 라이다 데이터는 서로 대응할 수 있고, 정합될 수 있다. 이에 대해서는 상술한 내용이 적용될 수 있으며, 자세한 설명은 생략하기로 한다.The camera image and lidar data may correspond to each other and may be matched. For this, the above-described contents may be applied, and a detailed description thereof will be omitted.
장치(10)는 검출된 선박 영역에 기초하여 선박으로부터 반사된 라이다 빔과 관련된 라이다 포인트들을 선택할 수 있다(S2120).The
장치(10)는 검출된 이미지 내의 선박에 대응하는 영역을 이용하여 선박으로부터 반사된 라이다 빔과 관련된 라이다 포인트들을 선택할 수 있다. 예를 들어, 장치(10)는 이미지 내의 선박에 대응하는 영역에 포함된 픽셀들의 픽셀 위치를 고려하여 선박으로부터 반사된 라이다 빔과 관련된 라이다 포인트들을 선택할 수 있다. The
도 24는 일 실시예에 따른 선박으로부터 반사된 라이다 빔과 관련된 라이다 포인트들의 일 예시이다. 도 24(a)를 참고하면, 장치(10)는 이미지와 정합된 라이다 포인트들 중 선박으로부터 반사된 라이다 빔과 관련된 라이다 포인트들(431)을 선택할 수 있다. 예를 들어, 장치(10)는 복수의 라이다 포인트들 중 이미지 내의 선박에 대응하는 영역에 포함된 픽셀들에 정합된 라이다 포인트들을 선박으로부터 반사된 라이다 빔과 관련된 라이다 포인트들(431)로 선택할 수 있다. 24 is an example of lidar points associated with a lidar beam reflected from a vessel according to an embodiment. Referring to FIG. 24A , the
도 24(b)를 참고하면, 장치(10)는 세그멘테이션 이미지와 정합된 라이다 포인트들 중 선박으로부터 반사된 라이다 빔과 관련된 라이다 포인트들(432)을 선택할 수도 있다. Referring to FIG. 24( b ), the
또한 후술하겠지만, 장치(10)는 기준 평면에 선박 영역이 투영된 변환 이미지와 정합된 라이다 포인트들 중 선박으로부터 반사된 라이다 빔과 관련된 라이다 포인트들을 선택하는 것도 가능하다. Also, as will be described later, it is also possible for the
도 24에 한정되지 않고, 디텍션된 이미지가 사용되는 등 선박으로부터 반사된 라이다 빔과 관련된 라이다 포인트들의 선택은 상술한 기재에 한정되지 않으며 다른 방식으로 구현되어도 무방하다. 일 실시예에 따르면, 장치(10)는 라이다 데이터만을 이용하여 선박으로부터 반사된 라이다 빔과 관련된 라이다 포인트들을 선택할 수 있다. 예를 들어, 장치(10)는 라이다 데이터의 분포, 개수 등을 고려하여 선박으로부터 반사된 라이다 빔과 관련된 라이다 포인트들을 선택할 수 있다. 24 , selection of lidar points related to a lidar beam reflected from a ship, such as when a detected image is used, is not limited to the above description and may be implemented in another manner. According to one embodiment, the
다시 도 23으로 돌아와서 설명하도록 한다.It will be described again by returning to FIG. 23 .
장치(10)는 선택된 라이다 포인트들을 이용하여 선박과 관련된 라이다 포인트를 추정할 수 있다(S2130).The
예를 들어, 장치(10)는 선박으로부터 반사된 라이다 빔과 관련된 라이다 포인트들을 내삽 또는 외삽하여 새로운 라이다 포인트를 추정할 수 있다. 일 예로, 장치(10)는 선박으로부터 반사된 라이다 빔과 관련된 라이다 포인트들의 좌표를 이용하여 상대적인 위치를 고려하여 각 라이다 포인트들을 내삽 또는 외삽하여 새로운 라이다 포인트를 추정할 수 있다For example,
일 실시예에 따르면, 장치(10)는 기준 평면으로 선박 영역이 투영된 변환 이미지를 이용하여 새로운 라이다 포인트를 추정할 수 있다. 예를 들어, 장치(10)는 해수면을 기준 평면으로 선박 영역이 투영된 변환 이미지를 이용하여 새로운 라이다 포인트를 추정할 수 있다. 다른 예를 들어, 장치(10)는 선박의 갑판 높이에서의 영역을 기준 평면으로 선박 영역이 투영된 변환 이미지를 이용하여 새로운 라이다 포인트를 추정할 수 있다.According to an embodiment, the
도 25 및 도 26은 일 실시예에 따른 기준 평면에 투영된 선박 영역에 정합된 라이다 포인트를 이용한 추정 라이다 포인트의 생성을 설명하기 위한 도면이다. 25 and 26 are diagrams for explaining generation of an estimated lidar point using a lidar point matched to a ship area projected on a reference plane according to an embodiment.
도 25를 참고하면, 해수면(441)을 기준 평면으로 선박 영역이 투영된 변환 이미지와 라이다 포인트는 서로 정합될 수 있다. 선박과 해수면이 접하는 영역에 위치한 라이다 포인트들(442)은 서로 동일한 높이값을 갖기 때문에, 동일한 상기 영역에 위치한 라이다 포인트들(442)을 내삽 및/또는 외삽하여 추정 라이다 포인트들(443, 444, 445)을 생성할 수 있다. 예를 들어, 장치(10)는 선박과 해수면이 접하는 영역(441)에 위치한 라이다 포인트들(442)을 내삽하여 추정 라이다 포인트(443)를 생성할 수 있다. 다른 예를 들어, 장치(10)는 선박과 해수면이 접하는 영역(441)에 위치한 라이다 포인트들(442)을 외삽하여 추정 라이다 포인트들(444, 445)을 생성할 수 있다. 여기서, 장치(10)는 이미지 내의 선박의 형태를 고려하여 라이다 포인트들을 추정할 수 있다. Referring to FIG. 25 , the converted image in which the ship area is projected with the
도 26을 참고하면, 선박의 갑판 높이에서의 영역(451)을 기준 평면으로 선박 영역이 투영된 변환 이미지와 라이다 포인트는 서로 정합될 수 있다. 선박의 갑판 높이 영역에 위치한 라이다 포인트들(452)은 서로 동일한 높이값을 갖기 때문에, 동일한 상기 영역에 위치한 라이다 포인트들(452)을 내삽 및/또는 외삽하여 추정 라이다 포인트들(453, 454, 455)을 생성할 수 있다. 예를 들어, 장치(10)는 선박의 갑판 높이 영역(451)에 위치한 라이다 포인트들을 내삽하여 추정 라이다 포인트(453)를 생성할 수 있다. 다른 예를 들어, 장치(10)는 선박의 갑판 높이 영역(451)에 위치한 라이다 포인트들을 외삽하여 추정 라이다 포인트들(454, 455)을 생성할 수 있다. 여기서, 장치(10)는 이미지 내의 선박의 형태를 고려하여 라이다 포인트들을 추정할 수 있다.Referring to FIG. 26 , the converted image in which the ship area is projected with the
물론 장치(10)는 상술한 기재에 한정되지 않으며 동일한 높이값을 갖지 않는 영역에 위치한 라이다 포인트들을 추정하는 등 다른 방식으로 추정 라이다 포인트들을 생성해도 무방하다.Of course, the
다시 도 23으로 돌아와서 설명하도록 한다.It will be described again by returning to FIG. 23 .
장치(10)는 추정된 라이다 포인트 고려하여 선박의 특징 포인트를 생성할 수 있다(S2140).The
일 실시예에 따르면, 장치(10)는 선박으로부터 반사된 라이다 빔과 관련된 기존 라이다 포인트들 및 생성된 추정 라이다 포인트들 중 선박들 사이의 거리를 계산하기 위한 선박의 특징 포인트를 선택할 수 있다. 즉, 장치(10)는 선박의 갑판 높이에서의 기준 평면으로 선박의 영역이 투영된 변환 이미지와 정합된 기존 라이다 포인트들 및 상기 기존 라이다 포인트들을 외삽 및/또는 내삽하여 생성된 추정 라이다 포인트들 중 선박의 선수 및/또는 선수에 대응하는 라이다 포인트를 획득하고, 이를 이용하여 선박들 사이의 거리를 계산할 수 있다.According to an embodiment, the
일 실시예에 따르면, 장치(10)는 선박으로부터 반사된 라이다 빔과 관련된 기존 라이다 포인트들 및 생성된 추정 라이다 포인트들 중 선박과 안벽 사이의 거리를 계산하기 위한 선박의 특징 포인트를 결정할 수 있다. 즉, 장치(10)는 해수면을 기준 평면으로 선박의 영역이 투영된 변환 이미지와 정합된 기존 라이다 포인트들 및 상기 기존 라이다 포인트들을 외삽 및/또는 내삽하여 생성된 추정 라이다 포인트들 중 선박의 선수 및/또는 선수에 대응하는 포인트를 획득하고, 이를 이용하여 선박과 안벽 사이의 거리를 계산할 수 있다. According to one embodiment, the
예를 들어, 장치(10)는 변환 이미지에서의 선박과 해수면이 접하는 라인에 정합된 임의의 라이다 포인트를 선박의 특징 포인트로 결정할 수 있다. 일예로, 장치(10)는 변환 이미지에서의 선박과 해수면이 접하는 라인의 선수 쪽에 정합된 임의의 라이다 포인트를 이용하여 선박의 선수와 안벽 또는 다른 선박 사이의 거리를 계산할 수 있다. 다른 일예로, 장치(10)는 변환 이미지에서의 선박과 해수면이 접하는 라인의 선미 쪽에 정합된 임의의 라이다 포인트를 이용하여 선박의 선미와 안벽 또는 다른 선박 사이의 거리를 계산할 수 있다. 여기서, 라이다 포인트는 기존 라이다 포인트 및 추정 라이다 포인트를 포함할 수 있다.For example, the
다른 예를 들어, 장치(10)는 변환 이미지에서의 선박의 선수 및 선미의 끝단에 정합된 라이다 포인트를 선박의 특징 포인트로 결정할 수 있다. 일예로, 장치(10)는 변환 이미지에서의 선박의 선수 끝단에 정합된 라이다 포인트를 이용하여 선박과 안벽 또는 다른 선박 사이의 거리를 계산할 수 있다. 다른 일예로, 장치(10)는 변환 이미지에서의 선박의 선미 끝단에 정합된 라이다 포인트를 이용하여 선박과 안벽 또는 다른 선박 사이의 거리를 계산할 수 있다. 여기서, 라이다 포인트는 기존 라이다 포인트 및 추정 라이다 포인트를 포함할 수 있다.For another example, the
장치(10)는 상술한 기재에 한정되지 않으며, 변환 이미지에서의 선박의 영역을 다각형화하고, 이에 정합되는 라이다 포인트를 이용하여 선박과 다른 선박 또는 안벽 사이의 거리를 계산하는 등 다른 방식으로 거리 계산을 해도 무방하다. The
장치(10)는 라이다 데이터를 이용하여 선박의 높이(갑판 높이)를 획득하고, 획득한 선박의 갑판 높이를 선박의 특징 포인트를 생성하는데 이용할 수 있다. 하지만 라이다 데이터의 부족으로 인하여 선박의 갑판 높이를 정확하게 획득하지 못하는 경우가 있을 수 있고, 이 때 장치(10)는 카메라 이미지를 어떤 평면을 기준 평면으로 삼아야 할지 결정할 수 없으며, 잘못된 평면을 기준 평면으로 하는 경우 변환 이미지에 왜곡이 심하게 발생할 수 있다. 이에, 일 실시예에 따르는 장치(10)는 선박의 갑판 높이를 정확하게 획득하지 못한 경우, 임의의 기준 평면으로 선박의 영역이 투영된 변환 이미지들을 이용하여 선박의 특징 포인트를 획득할 수 있다. The
일 실시예에 따르면, 장치(10)는 임의의 기준 평면으로 선박의 영역이 투영된 변환 이미지들을 이용하여 선박의 특징 포인트를 획득할 수 있다. 예를 들어, 장치(10)는 이미지 내의 선박의 영역이 서로 상이한 임의의 기준 평면에 투영된 변환 이미지들을 라이다 데이터를 이용하여 정렬시키고, 이를 이용하여 선박의 특징 포인트를 획득할 수 있다. 여기서, 장치(10)는 세그멘테이션 이미지를 사용할 수 있다. According to an embodiment, the
도 27은 일 실시예에 따른 선박 영역이 복수의 기준 평면에 투영된 이미지들을 이용한 선박의 특징 포인트 획득 방법의 순서도이다. 도 27을 참고하면, 일 실시예에 따른 선박 영역이 복수의 기준 평면에 투영된 이미지들을 이용한 선박의 특징 포인트 획득 방법은 카메라 이미지로부터 선박 영역을 검출하는 단계(S2210), 선박 영역을 서로 상이한 임의의 기준 평면에 투영하는 단계(S2220), 서로 상이한 임의의 기준 평면에 투영된 이미지들을 정렬하는 단계(S2230) 및 정렬된 이미지들 및 라이다 포인트들을 이용하여 선박의 특징 포인트를 생성하는 단계(S2240)를 포함할 수 있다.27 is a flowchart of a method of acquiring feature points of a ship using images in which a ship area is projected on a plurality of reference planes, according to an exemplary embodiment. Referring to FIG. 27 , in the method for acquiring feature points of a ship using images in which the ship area is projected on a plurality of reference planes according to an embodiment, detecting the ship area from a camera image (S2210), Projecting to a reference plane of (S2220), arranging images projected on arbitrary reference planes different from each other (S2230), and generating feature points of the vessel using the aligned images and lidar points (S2240) ) may be included.
장치(10)는 카메라 이미지로부터 선박 영역을 검출할 수 있다(S2210). The
예를 들어, 장치(10)는 인공 신경망을 이용하여 카메라 이미지를 세그멘테이션하여 세그멘테이션 이미지를 생성할 수 있다. 구체적으로, 장치(10)는 선박의 갑판 영역 및 측면 영역을 검출하는 세그멘테이션 이미지를 생성할 수 있다. 일 예로, 장치(10)는 판옵틱 세그멘테이션(Panoptic Segmentation)을 이용하여 세그멘테이션 이미지를 생성할 수 있다.For example, the
장치(10)는 선박 영역을 서로 상이한 임의의 기준 평면에 투영할 수 있다(S2220).The
예를 들어, 장치(10)는 인공 신경망을 이용하여 선박의 갑판 영역 및 측면 영역을 검출하는 세그멘테이션 이미지를 서로 상이한 기준 평면에 투영할 수 있다. 즉, 장치(10)는 세그멘테이션 이미지를 서로 상이한 제1 기준 평면 및 제2 기준 평면에 투영하여 제1 이미지 및 제2 이미지 중 적어도 하나를 생성할 수 있다.For example, the
장치(10)는 서로 상이한 임의의 기준 평면에 투영된 이미지들을 정렬할 수 있다(S2230).The
일 실시예에 따르면, 장치(10)는 라이다 데이터를 이용하여 서로 상이한 임의의 기준 평면에 투영된 이미지들을 정렬할 수 있다. 예를 들어, 장치(10)는 선박으로부터 반사된 라이다 빔과 관련된 라이다 포인트들의 위치에 기초하여 서로 상이한 임의의 기준 평면에 투영된 이미지들 중 적어도 하나를 정렬할 수 있다. 여기서, 투영된 이미지들은 인공 신경망을 이용하여 선박의 갑판 영역 및 측면 영역을 검출하는 세그멘테이션 이미지가 투영된 이미지일 수 있다.According to an embodiment, the
도 28 및 도 29는 일 실시예에 따른 서로 상이한 임의의 기준 평면에 투영된 이미지들의 정렬을 설명하기 위한 도면이다.28 and 29 are diagrams for explaining alignment of images projected on arbitrary reference planes different from each other, according to an exemplary embodiment.
도 28을 참고하면, 장치(10)는 기준 평면을 바꿔가면서 서로 상이한 임의의 기준 평면에 투영된 이미지들과 라이다 포인트를 정렬할 수 있다. 기준 평면이 변경됨에 따라 투영된 이미지들과 정합되는 라이다 포인트의 상대적인 위치도 바뀔 수 있다. 장치(10)는 서로 상이한 임의의 기준 평면에 투영된 이미지들의 특정 영역에 라이다 포인트들이 위치하도록 이미지들과 라이다 포인트를 정렬할 수 있다.Referring to FIG. 28 , the
도 28(a)를 참고하면, 선박의 갑판 영역(461) 및 측면 영역(462)을 검출하는 세그멘테이션 이미지가 임의의 제1 기준 평면에 투영된 제1 이미지를 볼 수 있다. 장치(10)는 선박으로부터 반사된 라이다 빔과 관련된 라이다 포인트들이 제1 이미지에서 특정 영역에 위치하도록 라이다 포인트들과 제1 이미지를 정렬할 수 있다. 예를 들어, 장치(10)는 선박으로부터 반사된 라이다 빔과 관련된 라이다 포인트들과 제1 이미지를 정렬하는 경우, 제1 이미지에서 선박으로부터 반사된 라이다 빔과 관련된 라이다 포인트들이 세그멘테이션 이미지의 선박의 측면 영역(462)에 대응하는 투영된 영역에 위치하도록 라이다 포인트들과 제1 이미지를 정렬할 수 있다. 일 예로, 장치(10)는 선박으로부터 반사된 라이다 빔과 관련된 라이다 포인트들 중의 일부가 제1 이미지에서 선박과 해수면이 접하는 영역에 위치하도록 라이다 포인트들과 제1 이미지를 정렬할 수 있다.Referring to FIG. 28( a ), a first image in which a segmentation image for detecting the
도 28(b)를 참고하면, 선박의 갑판 영역(463) 및 측면 영역(464)을 검출하는 세그멘테이션 이미지가 제1 기준 평면과는 상이한 임의의 제2 기준 평면에 투영된 제2 이미지를 볼 수 있다. 장치(10)는 선박으로부터 반사된 라이다 빔과 관련된 라이다 포인트들이 제2 이미지에서 특정 영역에 위치하도록 라이다 포인트들과 제2 이미지를 정렬할 수 있다. 예를 들어, 장치(10)는 선박으로부터 반사된 라이다 빔과 관련된 라이다 포인트들과 제2 이미지를 정렬하는 경우, 제2 이미지에서 선박으로부터 반사된 라이다 빔과 관련된 라이다 포인트들이 세그멘테이션 이미지의 선박의 갑판 영역(463)에 대응하는 투영된 영역에 위치하도록 라이다 포인트들과 제2 이미지를 정렬할 수 있다. 일 예로, 장치(10)는 선박으로부터 반사된 라이다 빔과 관련된 라이다 포인트들 중의 일부가 제2 이미지에서 선박의 갑판이 시작되는 영역에 위치하도록 라이다 포인트들과 제2 이미지를 정렬할 수 있다.Referring to FIG. 28( b ), a second image in which the segmentation image for detecting the
도 29를 참고하면 라이다 포인트의 위치에 기초하여 정렬된 서로 상이한 임의의 기준 평면에 투영된 이미지들이 융합된 것을 볼 수 있다. 장치(10)는 제1 이미지 및 제2 이미지에서의 라이다 포인트의 상대적인 위치에 기초하여 라이다 포인트들과 제1 이미지 및 제2 이미지를 정렬할 수 있다. Referring to FIG. 29 , it can be seen that images projected on different arbitrary reference planes aligned based on the position of the lidar point are fused. The
예를 들어, 장치(10)는 제1 이미지에서 선박으로부터 반사된 라이다 빔과 관련된 라이다 포인트들이 세그멘테이션 이미지의 선박의 측면 영역(462)에 대응하는 투영된 영역보다 아래에 위치하고, 제2 이미지에서 선박으로부터 반사된 라이다 빔과 관련된 라이다 포인트들이 세그멘테이션 이미지의 선박의 갑판 영역(463)에 대응하는 투영된 영역에 위치하도록 라이다 포인트들과 제1 이미지 및 제2 이미지를 정렬할 수 있다. For example, the
다시 도 27로 돌아가 설명하도록 한다.It will be described again by returning to FIG. 27 .
장치(10)는 정렬된 이미지들 및 라이다 포인트들을 이용하여 선박의 특징 포인트를 생성할 수 있다(S2240). The
예를 들어, 장치(10)는 정렬된 라이다 포인트들과 투영된 제1 이미지 및 제2 이미지를 이용하여 다른 물체(일예로, 다른 선박, 안벽 등)와의 거리를 계산하는데 이용되는 선박의 특징 포인트를 획득할 수 있다.For example, the
일 실시예에 따르면, 장치(10)는 정렬된 라이다 포인트들과 투영된 제1 이미지 및 제2 이미지를 이용하여 추정되는 라이다 포인트를 고려하여 선박의 특징 포인트를 획득할 수 있다.According to an embodiment, the
예를 들어, 장치(10)는 투영된 제1 이미지 및 제2 이미지와 정렬된 라이다 포인트들을 외삽 및/또는 내삽하여 추정 라이다 포인트를 생성하고, 생성된 추정 라이다 포인트 및 기존 라이다 포인트를 이용하여 선박의 특징 포인트를 획득할 수 있다. 도 29를 참고하면, 장치(10)는 라이다 포인트들을 내삽하여 추정 라이다 포인트(465)를 생성할 수 있고, 라이다 포인트들을 외삽하여 추정 라이다 포인트들(466, 467)을 생성할 수 있다. 라이다 포인트의 추정이나 선박의 특징 포인트의 획득에 대해서는 상술한 내용이 적용될 수 있어 자세한 내용은 생략하기로 한다.For example, the
장치(10)는 선박의 갑판 높이를 다양한 방법으로 획득할 수 있다. The
일 실시예에서, 장치(10)는 센서 데이터를 이용하여 선박의 갑판 높이를 획득할 수 있다. 예를 들어, 장치(10)는 이미지 및 라이다 데이터 중 적어도 하나를 이용하여 선박의 갑판 높이를 획득할 수 있다. 일예로, 장치(10)는 선박의 측면으로부터 반사된 라이다 빔과 관련된 라이다 포인트들의 거리값이 급격히 변하는 부분에 대응하는 라이다 포인트의 좌표를 이용하여 선박의 갑판 높이를 획득할 수 있다. 다른 일예로, 장치(10)는 선박의 측면과 갑판 영역을 검출할 수 있는 인공 신경망을 이용하여 선박의 측면과 갑판 영역을 검출하고, 선박의 측면 영역과 갑판 영역이 접하는 부분에 대응하는 라이다 포인트들의 좌표를 이용하여 선박의 갑판 높이를 획득할 수 있다.In one embodiment, the
일 실시예에서, 장치(10)는 통신 모듈(300)을 통해 선박의 갑판 높이를 획득할 수 있다. 예를 들어, 장치(10)는 통신 모듈(300)을 통해 선박의 AIS 정보를 수신하고, 수신한 AIS 정보를 이용하여 선박의 갑판 높이를 획득할 수 있다. 다른 예를 들어, 장치(10)는 통신 모듈(300)을 통해 외부 장치로부터 입력된 선박의 갑판 높이를 수신하여 선박의 갑판 높이를 획득할 수 있다.In an embodiment, the
물론, 선박의 갑판 높이의 획득은 상술한 기재에 한정되지 않으며 다른 방식으로 획득되는 등 다른 방식으로 구현되어도 무방하다.Of course, the acquisition of the deck height of the ship is not limited to the above description and may be implemented in other ways, such as being obtained in another way.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.The method according to the embodiment may be implemented in the form of program instructions that can be executed through various computer means and recorded in a computer-readable medium. The computer-readable medium may include program instructions, data files, data structures, etc. alone or in combination. The program instructions recorded on the medium may be specially designed and configured for the embodiment, or may be known and available to those skilled in the art of computer software. Examples of the computer-readable recording medium include magnetic media such as hard disks, floppy disks and magnetic tapes, optical media such as CD-ROMs and DVDs, and magnetic such as floppy disks. - includes magneto-optical media, and hardware devices specially configured to store and execute program instructions, such as ROM, RAM, flash memory, and the like. Examples of program instructions include not only machine language codes such as those generated by a compiler, but also high-level language codes that can be executed by a computer using an interpreter or the like. The hardware devices described above may be configured to operate as one or more software modules to perform the operations of the embodiments, and vice versa.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.As described above, although the embodiments have been described with reference to the limited embodiments and drawings, various modifications and variations are possible from the above description by those skilled in the art. For example, the described techniques are performed in an order different from the described method, and/or the described components of the system, structure, apparatus, circuit, etc. are combined or combined in a different form than the described method, or other components Or substituted or substituted by equivalents may achieve an appropriate result.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.Therefore, other implementations, other embodiments, and equivalents to the claims are also within the scope of the following claims.
10: 모니터링 장치
100: 센서 모듈
110: 통신부
120: 제어부
130: 카메라
200: 제어 모듈
210: 통신부
220: 제어부
300: 통신 모듈10: monitoring device
100: sensor module
110: communication department
120: control unit
130: camera
200: control module
210: communication department
220: control unit
300: communication module
Claims (18)
복수의 훈련 이미지 및 상기 복수의 훈련 이미지의 픽셀들에 라벨링되는 객체 정보를 포함하는 학습 세트를 이용하여 학습되는 인공 신경망을 준비하는 단계 - 상기 객체 정보는 객체의 유형이 선박임을 나타내는 제1 인덱스 및 객체의 유형이 바다임을 나타내는 제2 인덱스를 갖고, 상기 제1 인덱스는 상기 복수의 훈련 이미지 내의 상기 선박의 영역에 대응하는 픽셀들에 라벨링되고, 상기 제2 인덱스는 상기 복수의 훈련 이미지 내의 상기 바다의 영역에 대응하는 픽셀들에 라벨링됨-;
카메라에 의해 촬상된 이미지를 획득하는 단계;
상기 카메라의 시야각과 적어도 부분적으로 오버랩되는 시야각을 갖는 라이다 센서에 의해 얻어지는 복수의 라이다 포인트를 포함하는 라이다 데이터를 획득하는 단계;
상기 인공 신경망을 이용하여 상기 획득한 이미지로부터 타겟 선박에 대응하는 타겟 선박 영역을 검출하는 단계;
상기 타겟 선박 영역을 특정 기준 평면으로 투영하여 변환 이미지를 생성하는 단계;
상기 변환 이미지의 투영된 상기 타겟 선박 영역에 포함되는 픽셀의 픽셀 위치를 고려하여 상기 타겟 선박으로부터 반사되는 라이다 빔과 관련된 라이다 포인트들을 선택하는 단계;
상기 선택된 라이다 포인트들을 이용하여 추정 라이다 포인트들을 생성하는 단계;
상기 선택된 라이다 포인트들 및 상기 생성된 추정 라이다 포인트들 중 상기 타겟 선박의 특징 포인트를 결정하는 단계; 및
상기 특징 포인트를 이용하여 상기 타겟 선박과 다른 객체와의 거리를 계산하는 단계;를 포함하는
항만 모니터링 방법.
A port monitoring method performed by computing means, comprising:
preparing an artificial neural network to be trained using a training set including a plurality of training images and object information labeled to pixels of the plurality of training images, wherein the object information includes a first index indicating that the type of object is a ship; having a second index indicating that the type of object is a sea, wherein the first index is labeled pixels corresponding to an area of the vessel in the plurality of training images, and wherein the second index is the sea in the plurality of training images. labeled pixels corresponding to the region of -;
acquiring an image captured by a camera;
acquiring lidar data comprising a plurality of lidar points obtained by a lidar sensor having a viewing angle that at least partially overlaps a viewing angle of the camera;
detecting a target vessel area corresponding to the target vessel from the acquired image using the artificial neural network;
generating a transformed image by projecting the target vessel area onto a specific reference plane;
selecting LiDAR points related to the LIDAR beam reflected from the target vessel in consideration of pixel positions of pixels included in the projected area of the target vessel of the converted image;
generating estimated lidar points using the selected lidar points;
determining a characteristic point of the target vessel among the selected lidar points and the generated estimated lidar points; and
Calculating a distance between the target ship and another object by using the feature point; including
How to monitor ports.
상기 특정 기준 평면은 해수면에서의 기준 평면을 포함하는
항만 모니터링 방법.
According to claim 1,
The specific reference plane includes a reference plane at sea level
How to monitor ports.
상기 추정 라이다 포인트는
상기 선택된 라이다 포인트들 중 상기 변환 이미지에서 상기 타겟 선박과 상기 해수면이 접하는 라인에 위치한 라이다 포인트들로부터 생성되는
항만 모니터링 방법.
3. The method of claim 2,
The estimated lidar point is
generated from LiDAR points located on a line where the target ship and the sea level meet in the converted image among the selected LiDAR points.
How to monitor ports.
상기 추정 라이다 포인트는
상기 타겟 선박과 상기 해수면이 접하는 상기 라인에 위치한 상기 라이다 포인트들의 상대적인 위치를 고려하여 외삽 및/또는 내삽하여 생성되는
항만 모니터링 방법.
4. The method of claim 3,
The estimated lidar point is
generated by extrapolation and/or interpolation in consideration of the relative positions of the lidar points located on the line where the target ship and the sea level are in contact
How to monitor ports.
상기 특정 기준 평면은 상기 타겟 선박의 갑판 높이에서의 기준 평면을 포함하는
항만 모니터링 방법.
According to claim 1,
wherein the specific reference plane comprises a reference plane at the deck level of the target vessel.
How to monitor ports.
상기 추정 라이다 포인트는
상기 선택된 라이다 포인트들 중 상기 변환 이미지에서 상기 타겟 선박의 측면과 갑판이 접하는 라인에 위치한 라이다 포인트들로부터 생성되는
항만 모니터링 방법.
6. The method of claim 5,
The estimated lidar point is
Among the selected LiDAR points, generated from LiDAR points located on a line in which the side and deck of the target ship in the converted image are in contact.
How to monitor ports.
상기 추정 라이다 포인트는
상기 타겟 선박의 측면과 갑판이 접하는 상기 라인에 위치한 상기 라이다 포인트들의 상대적인 위치를 고려하여 외삽 및/또는 내삽하여 생성되는
항만 모니터링 방법.
7. The method of claim 6,
The estimated lidar point is
generated by extrapolating and/or interpolating in consideration of the relative positions of the lidar points located on the line where the side surface of the target ship and the deck are in contact
How to monitor ports.
상기 특정 기준 평면은 임의의 제1 기준 평면 및 제2 기준 평면을 포함하고,
상기 변환 이미지는 제1 변환 이미지 및 제2 변환 이미지를 포함하고,
상기 제1 변환 이미지는 상기 타겟 선박 영역을 상기 제1 기준 평면에 투영하여 생성되고,
상기 제2 변환 이미지는 상기 타겟 선박 영역을 상기 제2 기준 평면에 투영하여 생성되는
항만 모니터링 방법.
According to claim 1,
the specific reference plane includes any first and second reference planes,
The converted image includes a first converted image and a second converted image,
The first transformed image is generated by projecting the target vessel area onto the first reference plane,
The second converted image is generated by projecting the target vessel area onto the second reference plane.
How to monitor ports.
상기 제1 변환 이미지 및 상기 제2 변환 이미지는 상기 복수의 라이다 포인트의 위치에 기초하여 정렬되는
항만 모니터링 방법.
9. The method of claim 8,
The first transformed image and the second transformed image are aligned based on the positions of the plurality of lidar points.
How to monitor ports.
상기 타겟 선박의 특징 포인트는 상기 타겟 선박의 선수 및 선미 중 적어도 하나에 대응하는 포인트를 포함하는
항만 모니터링 방법.
According to claim 1,
The characteristic point of the target vessel includes a point corresponding to at least one of a bow and a stern of the target vessel.
How to monitor ports.
상기 타겟 선박의 특징 포인트는 상기 변환 이미지의 상기 타겟 선박과 해수면이 접하는 라인에 위치한 라이다 포인트들 중 적어도 하나의 임의의 포인트를 포함하는
항만 모니터링 방법.
11. The method of claim 10,
The feature point of the target vessel includes at least one arbitrary point among LiDAR points located on a line in which the target vessel and the sea level of the converted image are in contact.
How to monitor ports.
상기 타겟 선박의 특징 포인트는 상기 변환 이미지의 상기 타겟 선박 영역의 양 끝단에 위치한 라이다 포인트들을 포함하는
항만 모니터링 방법.
11. The method of claim 10,
The feature point of the target vessel includes LiDAR points located at both ends of the target vessel area of the converted image.
How to monitor ports.
상기 인공 신경망은
객체의 유형이 선박의 측면임을 나타내는 제3 인덱스, 객체의 유형이 선박의 갑판임을 나타내는 제4 인덱스를 추가로 포함하는
항만 모니터링 방법.
According to claim 1,
The artificial neural network is
Further comprising a third index indicating that the type of the object is a side of the vessel, and a fourth index indicating that the type of the object is a deck of the vessel
How to monitor ports.
카메라에 의해 촬상된 이미지를 획득하는 단계;
상기 카메라의 시야각과 적어도 부분적으로 오버랩되는 시야각을 갖는 라이다 센서에 의해 얻어지는 복수의 라이다 포인트를 포함하는 라이다 데이터를 획득하는 단계;
상기 이미지로부터 세그멘테이션 이미지를 생성하는 단계 -상기 세그멘테이션 이미지는 선박에 대응하는 선박 영역을 포함하고, 상기 선박 영역은 상기 선박의 측면에 대응하는 측면 영역 및 상기 선박의 갑판 영역에 대응하는 갑판 영역을 포함함-;
상기 선박 영역을 임의의 제1 기준 평면 및 제2 기준 평면에 투영하여 제1 변환 이미지 또는 제2 변환 이미지 중 적어도 하나를 생성하는 단계 - 상기 제1 기준 평면 및 상기 제2 기준 평면의 높이는 서로 상이한;
상기 복수의 라이다 포인트 중 상기 선박으로부터 반사되는 라이다 빔과 관련된 라이다 포인트들을 상기 제1 변환 이미지 및 상기 제2 변환 이미지 중 적어도 하나에 정렬하는 단계;
상기 제1 변환 이미지 및 상기 제2 변환 이미지 중 적어도 하나에서 투영된 상기 선박 영역의 형상에 따라 상기 선박으로부터 반사되는 라이다 빔과 관련된 라이다 포인트들을 내삽 및/또는 외삽하여 추정 라이다 포인트를 생성하는 단계;
상기 선박으로부터 반사되는 라이다 빔과 관련된 라이다 포인트들 및 상기 추정 라이다 포인트 중 선박의 특징 포인트를 결정하는 단계; 및
상기 특징 포인트를 이용하여 상기 타겟 선박과 다른 객체와의 거리를 계산하는 단계;를 포함하는
항만 모니터링 방법.
A port monitoring method performed by computing means, comprising:
acquiring an image captured by a camera;
acquiring lidar data comprising a plurality of lidar points obtained by a lidar sensor having a viewing angle that at least partially overlaps a viewing angle of the camera;
generating a segmentation image from the image, the segmentation image comprising a vessel region corresponding to a vessel, wherein the vessel region comprises a side region corresponding to a side of the vessel and a deck region corresponding to a deck region of the vessel box-;
Projecting the vessel region onto any first and second reference planes to generate at least one of a first transformed image or a second transformed image, the heights of the first and second reference planes being different from each other ;
aligning lidar points related to a lidar beam reflected from the vessel among the plurality of lidar points to at least one of the first transformed image and the second transformed image;
Interpolating and/or extrapolating LiDAR points associated with a LiDAR beam reflected from the vessel according to the shape of the vessel area projected in at least one of the first transformed image and the second transformed image to generate an estimated lidar point to do;
determining a characteristic point of the vessel among lidar points related to the lidar beam reflected from the vessel and the estimated lidar point; and
Calculating a distance between the target ship and another object by using the feature point; including
How to monitor ports.
상기 갑판이 서로 상이한 높이에 위치하는 제1 선박 및 제2 선박을 포함하는 해상 이미지를 획득하는 단계;
상기 인공 신경망을 이용하여 상기 획득한 해상 이미지로부터 상기 제1 선박에 대응하는 제1 선박 영역 및 상기 제2 선박에 대응하는 제2 선박 영역을 검출하는 단계;
상기 제1 선박의 갑판 높이에 대응하는 제1 높이 및 상기 제2 선박의 갑판 높이에 대응하는 제2 높이에 기초하여 상기 제1 선박의 위치 및 상기 제2 선박의 위치를 획득하는 단계; 및
상기 제1 선박의 위치 및 상기 제2 선박의 위치에 기초하여 상기 제1 선박 및 상기 제2 선박 사이의 거리를 계산하는 단계;를 포함하는
항만 모니터링 방법.
preparing an artificial neural network to be trained using a training set including a plurality of training images and object information labeled to pixels of the plurality of training images, wherein the object information includes a first index indicating that the type of object is a ship; having a second index indicating that the type of object is a sea, wherein the first index is labeled pixels corresponding to an area of the vessel in the plurality of training images, and wherein the second index is the sea in the plurality of training images. labeled pixels corresponding to the region of -;
acquiring a sea image including a first vessel and a second vessel in which the deck is located at different heights;
detecting a first vessel region corresponding to the first vessel and a second vessel region corresponding to the second vessel from the acquired sea image using the artificial neural network;
obtaining a position of the first vessel and a position of the second vessel based on a first height corresponding to the deck height of the first vessel and a second height corresponding to the deck height of the second vessel; and
Calculating a distance between the first vessel and the second vessel based on the position of the first vessel and the position of the second vessel; including
How to monitor ports.
상기 제1 선박의 위치 및 상기 제2 선박의 위치를 획득하는 단계는
상기 제1 선박 영역을 상기 제1 높이에서의 기준 평면에 투영하여 제1 변환 이미지를 생성하는 단계,
상기 제1 변환 이미지를 이용하여 상기 제1 선박의 위치를 획득하는 단계,
상기 제2 선박 영역을 상기 제2 높이에서의 기준 평면에 투영하여 제2 변환 이미지를 생성하는 단계, 및
상기 제2 변환 이미지를 이용하여 상기 제2 선박의 위치를 획득하는 단계를 포함하는
항만 모니터링 방법.
16. The method of claim 15,
The step of obtaining the position of the first vessel and the position of the second vessel is
generating a first transformed image by projecting the first vessel region onto a reference plane at the first height;
obtaining the position of the first vessel by using the first converted image;
projecting the second vessel area onto a reference plane at the second height to generate a second transformed image; and
Comprising the step of obtaining the position of the second vessel by using the second converted image
How to monitor ports.
상기 제1 선박의 위치를 획득하는 단계는
상기 제1 변환 이미지에서 투영된 상기 제1 선박 영역의 픽셀 위치를 이용하여 상기 제1 선박의 선수 및 선미 중 적어도 하나의 제1 위치를 획득하는 단계를 포함하고,
상기 제2 선박의 위치를 획득하는 단계는
상기 제2 변환 이미지에서 투영된 상기 제2 선박 영역의 픽셀 위치를 이용하여 상기 제2 선박의 선수 및 선미 중 적어도 하나의 제2 위치를 획득하는 단계를 포함하는
항만 모니터링 방법.
17. The method of claim 16,
The step of obtaining the position of the first vessel is
obtaining a first position of at least one of a bow and a stern of the first vessel by using a pixel position of the region of the first vessel projected from the first transformed image;
The step of obtaining the position of the second vessel is
Acquiring a second position of at least one of a bow and a stern of the second vessel by using the pixel position of the second vessel region projected from the second transformed image
How to monitor ports.
A computer-readable recording medium in which a program for performing the method of any one of claims 1 to 17 is recorded.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020200139727A KR20220055556A (en) | 2020-10-26 | 2020-10-26 | Device and method for monitoring ship and port |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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KR1020200139727A KR20220055556A (en) | 2020-10-26 | 2020-10-26 | Device and method for monitoring ship and port |
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