KR20230153176A - 영상분석 및 인공지능을 이용한 웨이크 서핑 보트용 능동형 자동파도조절 시스템 - Google Patents
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Abstract
사용편의성이 개선되도록, 본 발명은 서프보드가 줄을 통해 후방부에 연결된 웨이크 서핑 보트의 후방부에 파도를 생성 및 제어하기 위한 영상분석 및 인공지능을 이용한 웨이크 서핑 보트용 능동형 자동파도조절 시스템에 있어서, 상기 웨이크 서핑 보트의 후방부에 대하여 획득된 영상이미지로부터 기저장된 기준비교이미지와의 일치율 비교에 따라 검출 및 분리된 파도의 높이데이터, 길이데이터 및 폭데이터를 포함하는 제1객체데이터 및 상기 서프보드에 대한 서프보드이미지를 포함하는 제2객체데이터가 각각 저장되는 데이터베이스부; 상기 높이데이터 및 상기 길이데이터와 기설정된 기설정치 간의 비교를 통해 증속신호 및 감속신호를 생성하고, 상기 폭데이터와 기설정된 기설정치 간의 비교를 통해 트림각도증가신호 및 트림각도감소신호를 생성하는 파도조절제어부; 및 상기 증속신호 및 상기 감속신호를 전송받아 구동출력이 자동 제어되며, 상기 트림각도증가신호 및 상기 트림각도감소신호를 전송받아 트림각도가 자동 제어되는 구동부를 포함하는 영상분석 및 인공지능을 이용한 웨이크 서핑 보트용 능동형 자동파도조절 시스템을 제공한다.
Description
본 발명은 영상분석 및 인공지능을 이용한 웨이크 서핑 보트용 능동형 자동파도조절 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 사용편의성이 개선되는 영상분석 및 인공지능을 이용한 웨이크 서핑 보트용 능동형 자동파도조절 시스템에 관한 것이다.
현재 우리나라는 국민소득의 증가와 생활수준의 향상에 따라 육상 레저스포츠뿐만 아니라, 비교적 고가의 비용이 투여되는 수상 레저스포츠를 즐기는 인구가 확대되고 있는 실정이다.
이러한 수상 레저스포츠로는 추진장치를 장착하여 수상에서 고속으로 이동하게 되는 수상오토바이(personalwater craft), 풍력이나 파도와 같이 자연에너지를 이용하여 수상에서 이동하게 되는 요트(yacht), 윈드서핑(wind surfing), 파도타기(surfing) 등이 있다.
그리고, 서프보드는 상기와 같은 수상 레저스포츠의 일종인 파도타기(surfing)에 사용되는 장비로서, 이와 같은 서프보드는 수평하게 이루어지는 상부면과 곡면으로 이루어지는 하부면과 측면을 가지는데, 서프보드의 상부면에 발을 딛고 사람이 올라타 파도타기를 즐기게 된다.
여기서, 일반적인 서프보드를 이용한 파도타기는 파도와 사람의 인력으로 추진력을 얻게 되는데, 파도의 움직임에 대응하여 적절한 신체의 움직임을 구현하는데 고난이도의 기술이 요구된다.
한편, 웨이크 서핑 보트를 이용하여 인위적인 파도를 생성하되, 서프보드의 전방부를 줄을 통해 웨이크 서핑 보트의 후방부에 연결하는 웨이크 서핑 방식이 이용되고 있다. 여기서, 웨이크 서핑 보트에는 파도 발생을 위한 다양한 형태의 트림탭과 파워엣지가 장착될 수 있다.
그러나, 종래의 웨이크 서핑 보트에는 주로 조종석에 통합제어를 위한 터치디스플레이를 구비하거나, 단말기와 연동되어 고속선박 운전자 또는 고속선박에 탑승한 사용자가 서프보드에 탑승한 이용객이 서핑을 할 수 있도록 직접 파도의 형태를 생성 및 제어해야만 하는 문제점이 있었다.
따라서, 실제 조작에 능숙한 전문가가 아니면 높은 품질의 파도를 발생하는데 한계가 있는 문제점이 있었다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 사용편의성이 개선되는 영상분석 및 인공지능을 이용한 웨이크 서핑 보트용 능동형 자동파도조절 시스템을 제공하는 것을 해결과제로 한다.
상기의 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 서프보드가 줄을 통해 후방부에 연결된 웨이크 서핑 보트의 후방부에 파도를 생성 및 제어하기 위한 영상분석 및 인공지능을 이용한 웨이크 서핑 보트용 능동형 자동파도조절 시스템에 있어서, 상기 웨이크 서핑 보트의 후방부에 대하여 획득된 영상이미지로부터 기저장된 기준비교이미지와의 일치율 비교에 따라 검출 및 분리된 파도의 높이데이터, 길이데이터 및 폭데이터를 포함하는 제1객체데이터 및 상기 서프보드에 대한 서프보드이미지를 포함하는 제2객체데이터가 각각 저장되는 데이터베이스부; 상기 높이데이터 및 상기 길이데이터와 기설정된 기설정치 간의 비교를 통해 증속신호 및 감속신호를 생성하고, 상기 폭데이터와 기설정된 기설정치 간의 비교를 통해 트림각도증가신호 및 트림각도감소신호를 생성하는 파도조절제어부; 및 상기 증속신호 및 상기 감속신호를 전송받아 구동출력이 자동 제어되며, 상기 트림각도증가신호 및 상기 트림각도감소신호를 전송받아 트림각도가 자동 제어되는 구동부를 포함하는 영상분석 및 인공지능을 이용한 웨이크 서핑 보트용 능동형 자동파도조절 시스템을 제공한다.
여기서, 상기 데이터베이스부에는 파도 형태에 대하여 높이, 길이 및 폭 범위별로 구분된 복수개의 파도품질데이터가 기저장되고, 상기 영상처리부는 획득된 상기 높이데이터, 상기 길이데이터, 상기 폭데이터의 각 측정값을 상기 파도품질데이터와 비교하되, 기설정주기로 상기 파도품질데이터에 매칭 대응되는 기설정된 파도생성신호를 상기 파도조절제어부로 전송하며, 상기 파도조절제어부는 상기 영상처리부로부터 수신된 상기 파도생성신호에 대응하여 상기 엔진 및 상기 스로틀에 증속신호 및 감속신호를 전송하며, 상기 트림탭에 트림각도증가신호 및 트림각도감소신호를 전송함이 바람직하다.
그리고, 상기 파도조절제어부는 상기 제2객체데이터로부터 상기 웨이크 서핑 보트와 상기 서프보드 간의 간격에 대하여 획득된 이격거리데이터가 기설정치 이하인 경우, 충돌방지를 위해 상기 구동부에 이격거리조절신호를 전송함이 바람직하다.
또한, 상기 데이터베이스부에는 상기 영상이미지로부터 상기 데이터베이스부에 파도형태에 대하여 기저장된 제1기준비교이미지와의 일치율이 기설정치 이상인 영역이 상기 제1객체데이터로서 각각 검출되어 저장되고, 상기 데이터베이스부에는 상기 영상이미지로부터 상기 서프보드에 대하여 기저장된 상기 제2기준비교이미지와의 일치율이 기설정치 이상인 영역이 상기 제2객체데이터로서 검출되어 저장됨이 바람직하다.
이때, 상기 제1객체데이터로부터 획득된 파도의 높이데이터, 길이데이터 및 폭데이터는 상기 제1기준비교이미지에 포함되어 기저장된 파도의 기준비교높이데이터, 기준비교길이데이터 및 기준비교폭데이터와의 수학식에 의해 보정되어 상기 데이터베이스부로 저장되되, 상기 수학식은 
로 설정되며, 여기서, C는 보정된 각 파도의 높이데이터, 길이데이터 및 폭데이터이고, T는 상기 제1객체데이터로부터 획득된 파도의 높이데이터, 길이데이터 및 폭데이터이며, L은 파도의 기준비교높이데이터, 기준비교길이데이터 및 기준비교폭데이터임이 바람직하다.
상기의 해결 수단을 통하여, 본 발명은 다음과 같은 효과를 제공한다.
첫째, 웨이크 서핑 보트의 후방부에 생성된 실제 파도로부터 획득된 영상이미지로부터 기준비교이미지와의 일치율 비교에 따라 검출 및 분리된 파도의 각 데이터를 통해 구동출력/트림각도 자동 제어를 위한 증속/감속신호 및 트림각도증가/감소신호가 자동 생성되므로 원하는 고품질의 서핑용 인공 파도를 제공할 수 있다.
둘째, 구동부가 파도 형태에 대하여 높이, 길이 및 폭 범위별로 구분된 복수개의 파도품질데이터와 실제 측정되는 파도의 각 데이터를 비교하여 매칭 대응되어 생성된 기설정된 파도생성신호에 따라 자동 증속/감속 및 트림각도가 증가/감소 제어되므로 웨이크 서핑 보트 운전자의 숙련도에 관계 없이 레저용 서프보드를 위한 고품질의 인공 파도를 자동 생성할 수 있어 사용편의성이 개선될 수 있다.
셋째, 파도조절제어부는 웨이크 서핑 보트와 서프보드 간의 간격에 대하여 획득된 이격거리데이터가 기설정치 이하인 경우 충돌방지를 위해 구동부에 이격거리조절신호를 전송하므로 안전사고를 예방하여 사용안전성이 개선될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 영상분석 및 인공지능을 이용한 웨이크 서핑 보트용 능동형 자동파도조절 시스템을 나타낸 블록도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 영상분석 및 인공지능을 이용한 웨이크 서핑 보트용 능동형 자동파도조절 시스템의 사용상태를 나타낸 예시도.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 영상분석 및 인공지능을 이용한 웨이크 서핑 보트용 능동형 자동파도조절 시스템에서 영상분석 과정을 나타낸 예시도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 영상분석 및 인공지능을 이용한 웨이크 서핑 보트용 능동형 자동파도조절 시스템의 사용상태를 나타낸 예시도.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 영상분석 및 인공지능을 이용한 웨이크 서핑 보트용 능동형 자동파도조절 시스템에서 영상분석 과정을 나타낸 예시도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 영상분석 및 인공지능을 이용한 웨이크 서핑 보트용 능동형 자동파도조절 시스템을 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 영상분석 및 인공지능을 이용한 웨이크 서핑 보트용 능동형 자동파도조절 시스템을 나타낸 블록도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 영상분석 및 인공지능을 이용한 웨이크 서핑 보트용 능동형 자동파도조절 시스템의 사용상태를 나타낸 예시도이며, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 영상분석 및 인공지능을 이용한 웨이크 서핑 보트용 능동형 자동파도조절 시스템에서 영상분석 과정을 나타낸 예시도이다.
도 1 내지 도 3에서 보는 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 영상분석 및 인공지능을 이용한 웨이크 서핑 보트용 능동형 자동파도조절 시스템(100)은 데이터베이스부(10), 파도조절제어부(20) 및 구동부(30)를 포함함이 바람직하다.
여기서, 상기 영상분석 및 인공지능을 이용한 웨이크 서핑 보트용 능동형 자동파도조절 시스템(100)은 서프보드(2)가 줄(3)을 통해 후방부에 연결된 웨이크 서핑 보트(1)의 후방부에 파도(w)를 생성 및 제어하기 위한 시스템이다. 이를 통해, 웨이크 서핑 보트(1)의 운전자의 숙련도에 관계 없이 레저용 서프보드(2)를 위한 고품질의 인공 파도(w)를 자동 생성 및 조절할 수 있는 능동형 시스템을 제공할 수 있다. 즉, 비전문가도 서핑을 위한 인공 파도를 용이하게 자동 생성할 수 있는 시스템을 제공할 수 있다.
이때, 본 발명에서 파도(w)라 함은 웨이크 서핑 보트(1)의 구동부(30)에 의해 후방부에서 인공적으로 생성되어 후방으로 방사되는 인공 파도로 이해함이 바람직하다. 이에 따라, 웨이크 서핑 보트(1)의 후방부에 줄(3)을 통해 연결된 서프보드(2) 탑승자가 상기 파도(w)에 의해 서핑을 즐길 수 있다.
한편, 상기 데이터베이스부(10)는 상기 웨이크 서핑 보트(1)의 후방부에 대하여 획득된 영상이미지로부터 기저장된 기준비교이미지와의 일치율 비교에 따라 검출 및 분리된 파도(w)의 높이데이터(h), 길이데이터(l) 및 폭데이터(a)를 포함하는 제1객체데이터 및 상기 서프보드(2)에 대한 제2객체데이터가 각각 저장되는 서버 저장장치로서 구비됨이 바람직하다.
여기서, 상기 웨이크 서핑 보트(1)의 후방부에 대하여 획득된 영상이미지에는 상기 웨이크 서핑 보트(1)의 후방부에서 생성되는 인공 파도에 대하여 획득된 영상이미지와, 서프보드(2)에 대한 서프보드이미지와, 서프보드(2) 탑승자에 대한 탑승자이미지가 포함될 수 있다.
이때, 본 발명에서 파도(w)의 높이라 함은 파도 표면의 최저점에서 최고점 사이의 간격을 의미하고, 파도(w)의 길이라 함은 상기 웨이크 서핑 보트(1)의 후방부에서 후향 연장되어 파도가 소멸되는 지점까지의 간격을 의미하며, 파도(w)의 폭이라 함은 상기 웨이크 서핑 보트(1)의 후방으로 갈수록 폭방향으로 펼쳐지는 파도의 최소폭, 최대폭 및 평균폭을 포함하는 개념으로 이해함이 바람직하다. 또한, 파도(w)의 높이데이터(h)는 파도의 높이에 대한 데이터를 의미하며, 파도(w)의 길이데이터(l)는 파도의 길이에 대한 데이터를 의미하고, 파도(w)의 폭데이터(a)는 파도의 폭에 대한 데이터를 의미한다.
더욱이, 상기 영상분석 및 인공지능을 이용한 웨이크 서핑 보트용 능동형 자동파도조절 시스템(100)은 영상획득부(12) 및 영상처리부(11)를 더 포함함이 바람직하다. 이때, 상기 영상이미지는 상기 영상획득부(12)를 통해 획득되고 상기 영상처리부(11)를 통해 파도(w) 및 서프보드(2)로 추정되는 영역이 검출 및 분리되어 상기 데이터베이스부(10)에 저장될 수 있다.
상세히, 상기 영상획득부(12)는 상기 웨이크 서핑 보트(1)에 구비되어 상기 웨이크 서핑 보트(1)의 후방부에 대한 상기 영상이미지를 획득하는 촬영장치로서 구비됨이 바람직하다. 예컨대, 상기 영상획득부(12)는 영상 입력이 가능한 일반 카메라, 적외선 카메라로서 구비될 수 있으며, 상기 웨이크 서핑 보트(1)의 선미부 및/또는 최상단 및/또는 좌/우측에 장착될 수 있으며, 상기 웨이크 서핑 보트(1)의 후방부에 발생하는 파도의 영상을 입력하도록 설치될 수 있다.
그리고, 상기 영상처리부(11)는 상기 영상획득부(12)에 통신 연결되며, 상기 영상획득부(12)로부터 획득된 상기 제1객체데이터와 상기 제2객체데이터를 기저장된 기준비교이미지와의 일치율 비교를 통해 검출 및 구분하는 연산처리장치로서 구비됨이 바람직하다.
여기서, 상기 영상처리부(11)는 상기 영상이미지로부터 상기 데이터베이스부(10)에 파도형태에 대하여 기저장된 제1기준비교이미지 및 상기 서프보드(2)에 대하여 기저장된 상기 제2기준비교이미지와의 일치율이 기설정치 이상인 영역을 상기 제1객체데이터 및 상기 제2객체데이터로서 각각 검출함이 바람직하다.
상세히, 상기 영상처리부(11)는 상기 영상이미지로부터 상기 데이터베이스부(10)에 파도형태에 대하여 기저장된 상기 제1기준비교이미지의 일치율이 기설정치 이상인 영역을 상기 제1객체데이터로서 검출하여 분리할 수 있으며, 검출 및 분리된 상기 제1객체데이터는 상기 데이터베이스부(10)에 저장될 수 있다.
또한, 상기 영상처리부(11)는 상기 서프보드(2)에 대하여 상기 제2기준비교이미지와의 일치율이 기설정치 이상인 영역을 상기 제2객체데이터로서 검출하여 분리할 수 있으며, 검출 및 분리된 상기 제2객체데이터는 상기 데이터베이스부(10)에 저장될 수 있다.
그리고, 상기 제1객체데이터와 상기 제2객체데이터는 상기 데이터베이스부(10)에 새로운 기준비교이미지로서 저장될 수 있으며, 상기 영상처리부(11)는 인공지능 머신러닝에 의해 상기 영상획득부(12)로부터 획득된 새로운 제1객체데이터 및 제2객체데이터를 기저장된 기준비교이미지와의 일치율 비교를 통해 실시간 또는 기설정주기로 검출 및 구분할 수 있다.
이러한 상기 영상처리부(11)는 상기 영상획득부(12)와 후술되는 데이터수집부(40) 및 상기 파도조절제어부(20)와 유기적으로 연동되어 상호 교류하며 입력되는 영상을 분석하고 처리할 수 있다. 이때, 상기 영상처리부(11)는 파도라는 객체와 서핑을 하는 사람의 객체를 검출하고 파도의 높이와 길이, 사람과 보트의 거리 등을 판별하여 파도의 품질을 분석할 수 있다.
예컨대, 상기 영상처리부(11)에서는 파도의 높이가 낮을 때, 길이가 높을 때, 파도가 부서질 때 등의 상황을 수치화 및 데이터화하여 품질을 분석할 수 있다. 이를 통해, 설정된 수준 이하의 파도 품질이 검출될 경우 데이터수집부(40)의 환경데이터를 참고하여 상기 웨이크 서핑 보트(1)의 속도를 증가시키고 후술되는 트림탭(33)의 각도를 변경하며 후술되는 발라스트부(34)를 제어하여 파도의 품질을 높일 수 있다. 상세한 설명은 후술된다.
그리고, 상기 데이터베이스부(10)는 상기 영상처리부(11)에 통신 연결되되, 상기 데이터베이스부(10)에는 파도에 대한 상기 제1기준비교이미지와 상기 서프보드(2)에 대한 상기 제2기준비교이미지가 기저장됨이 바람직하다.
즉, 상기 데이터베이스부(10)에는 상기 영상이미지로부터 상기 데이터베이스부(10)에 파도형태에 대하여 기저장된 제1기준비교이미지와의 일치율이 기설정치 이상인 영역이 상기 제1객체데이터로서 각각 검출되어 저장되고, 상기 영상이미지로부터 상기 서프보드(2)에 대하여 기저장된 상기 제2기준비교이미지와의 일치율이 기설정치 이상인 영역이 상기 제2객체데이터로서 검출되어 저장될 수 있다.
한편, 상기 영상처리부(11)에서, 상기 제1객체데이터로부터 획득된 파도(w)의 높이데이터(h), 길이데이터(l) 및 폭데이터(a)는 상기 제1기준비교이미지에 포함되어 기저장된 파도의 기준비교높이데이터, 기준비교길이데이터 및 기준비교폭데이터와의 수학식 1에 의해 보정되어 상기 데이터베이스부로 저장될 수 있다. 이때, 상기 수학식 1은 다음과 같다.
여기서, C는 보정된 각 파도의 높이데이터, 길이데이터 및 폭데이터이고, T는 실제 영상이미지에서 제1객체데이터로부터 획득된 파도의 높이데이터, 길이데이터 및 폭데이터이며, L은 파도의 기준비교높이데이터, 기준비교길이데이터 및 기준비교폭데이터를 의미한다.
즉, 보정된 파도의 높이데이터는 상기 제1객체데이터로부터 획득된 파도의 높이데이터에서 파도의 기준비교높이데이터를 나눈 값으로서 보정될 수 있다. 또한, 보정된 파도의 길이데이터는 상기 제1객체데이터로부터 획득된 파도의 길이데이터에서 파도의 기준비교길이데이터를 나눈 값으로서 보정될 수 있다. 더불어, 보정된 파도의 폭데이터는 상기 제1객체데이터로부터 획득된 파도의 폭데이터에서 파도의 기준비교폭데이터를 나눈 값으로서 보정될 수 있다.
여기서, 상기 영상처리부(11)는 획득되는 영상이미지에 대한 정확도 향상을 위해 기저장된 데이터들을 활용하여 데이터를 보정할 수 있다. 이때, 상기 영상처리부(11)는 상기 수학식 1을 보정계수로서 적용하여 상기 영상이미지에서 검출 및 분리된 각 데이터를 보정할 수 있다. 이를 통해, 상기 영상처리부(11)는 픽셀 단위에 대한 학습 기반으로 비정상적인 파도 및 영상데이터, 흔들림에 따라 발생되는 환경과 상관없이 파도의 높이 데이터 획득 및 검출을 용이하게 수행할 수 있다.
그리고, 상기 영상처리부(11)에서 보정된 파도에 대한 높이데이터, 길이데이터 및 폭데이터는 상기 데이터베이스부(10)에 저장될 수 있으며, 상기 파도조절제어부(20)로 전송될 수 있다.
한편, 상기 파도조절제어부(20)는 상기 데이터베이스부(10)에 통신 연결되며, 상기 높이데이터(h) 및 상기 길이데이터(l)와 기설정된 높이 기설정치 및 길이 기설정치 간의 각각의 비교를 통해 증속신호 및 감속신호를 생성하고, 상기 폭데이터(a)와 기설정된 폭 기설정치 간의 비교를 통해 트림각도증가신호 및 트림각도감소신호를 생성하는 제어장치로서 구비됨이 바람직하다.
예컨대, 상기 파도조절제어부(20)는 상기 높이데이터(h)가 기설정된 높이 기설정치 이상인 경우 감속신호를 생성할 수 있으며, 상기 높이데이터(h)가 기설정된 높이 기설정치 미만인 경우 증속신호를 생성하여 상기 구동부(30)로 전송할 수 있다. 또한, 상기 파도조절제어부(20)는 상기 길이데이터(l)가 기설정된 길이 기설정치 이상인 경우 감속신호를 생성할 수 있으며, 상기 길이데이터(l)가 기설정된 길이 기설정치 미만인 경우 증속신호를 생성하여 상기 구동부(30)로 전송할 수 있다. 더불어, 상기 파도조절제어부(20)는 상기 폭데이터(a)가 기설정된 폭 기설정치 이상인 경우 트림각도감소신호를 생성할 수 있으며, 상기 폭데이터(a)가 기설정된 폭 기설정치 미만인 경우 트림각도증가신호를 생성하여 상기 구동부(30)로 전송할 수 있다.
이때, 바람직하게는 상기 파도조절제어부(20)는 상기 영상처리부(11)에서 보정되어 상기 데이터베이스부(10)에 저장되는 상기 높이데이터 및 상기 길이데이터와 기설정된 높이 기설정치 및 길이 기설정치 간의 각각의 비교를 수행할 수 있으며, 상기 영상처리부(11)에서 보정되어 상기 데이터베이스부(10)에 저장되는 상기 폭데이터와 기설정된 폭 기설정치 간의 비교를 수행할 수 있다.
물론, 경우에 따라 상기 웨이크 서핑 보트(1)의 후방부에 대하여 획득된 영상이미지로부터 기저장된 기준비교이미지와의 일치율 비교에 따라 검출 및 분리된 파도(w)의 높이데이터(h), 길이데이터(l) 및 폭데이터(a)와 기설정된 높이 기설정치, 길이 기설정치 및 폭 기설정치 간의 비교를 수행할 수도 있다.
그리고, 상기 구동부(30)는 상기 파도조절제어부(20)에 통신 연결되며, 상기 파도조절제어부(20)로부터 상기 증속신호 및 상기 감속신호를 전송받아 구동출력이 자동 제어되며, 상기 트림각도증가신호 및 상기 트림각도감소신호를 전송받아 트림각도가 자동 제어되는 구동장치로서 구비됨이 바람직하다.
여기서, 상기 구동부(30)는 상기 웨이크 서핑 보트(1)에 구비되는 엔진(31)과, 상기 웨이크 서핑 보트(1)에 구비되는 스로틀(32), 상기 웨이크 서핑 보트(1)에 구비되어 상기 웨이크 서핑 보트(1)의 후방으로 방사되는 파도의 트림각도를 조절하는 트림탭(33)과, 상기 웨이크 서핑 보트(1)의 기울기를 조절하도록 구비되는 발라스트부(34)를 포함함이 바람직하다. 더욱이, 상기 구동부(30)는 상기 엔진(31) 대신에 구비되는 모터(motor)를 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 트림각도는 수상의 수평선을 기준으로 각도가 증가 및 감소되며 조절됨으로 이해함이 바람직하다.
더욱이, 상기 영상분석 및 인공지능을 이용한 웨이크 서핑 보트용 능동형 자동파도조절 시스템(100)은 상기 웨이크 서핑 보트(1)의 엔진(31), 관성측정부(41), 유속측정부(42) 및 풍속측정부(43)와 연결되어 속도, 유속, 풍속, 이동방향, 기울기, 관성을 포함하는 환경데이터를 수집하는 연산장치 및 측정장치로서 구비되는 데이터수집부(40)를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 데이터수집부(40)는 상기 데이터베이스부(10)에 통신 연결됨이 바람직하며, 상기 데이터수집부(40)에서 수집된 상기 환경데이터는 상기 데이터베이스부(10)에 저장되며 상기 파도조절제어부(20)로 전송될 수 있다. 이를 통해, 상기 파도조절제어부(20)로 상기 환경데이터를 전송함에 따라 상기 파도조절제어부(20)가 상기 환경데이터를 기반으로 높은 품질의 파도를 발생시킬 수 있도록 제어할 수 있다.
여기서, 상기 데이터수집부(40)는 상기 관성측정부(41), 상기 유속측정부(42) 및 상기 풍속측정부(43)를 포함할 수 있으며, 상기 엔진(31), 상기 관성측정부(41), 상기 유속측정부(42) 및 상기 풍속측정부(43)에서 획득되는 웨이크 서핑보트(1)의 각종 환경데이터를 수집한다. 또한, 상기 데이터수집부(40)는 수집된 환경데이터를 활용하여 상기 웨이크 서핑 보트(1)에 대한 기준 방향 감지, 속도변화 측정, 롤(Roll), 요(Yaw), 피치(Pitch), 관성 등을 측정하여 상기 데이터베이스부(10)로 전송할 수 있다. 더욱이, 상기 데이터수집부(40)는 상기 발라스트부(34)에 구비되는 발라스트 탱크 레벨 센서를 통해 수위를 측정할 수도 있다.
그리고, 상기 파도조절제어부(20)는 상기 데이터베이스부(10)를 통해 상기 데이터수집부(40) 및 상기 영상처리부(11)에 통신 연결될 수 있으며, 상기 환경데이터, 상기 높이데이터, 상기 길이데이터, 상기 폭데이터 및 후술되는 이격거리데이터에 대응되어 상기 웨이크 서핑 보트(1)에 구비된 상기 엔진(31), 상기 스로틀(32), 상기 트림탭(33), 상기 발라스트부(34)를 자동 제어할 수 있다.
예컨대, 상기 파도조절제어부(20)는 상기 엔진(31)과 상기 스로틀(32) 사이에서 스로틀 신호를 변화하여 보트의 속도를 조절하고, 모터 드라이버를 통해 상기 트림탭(33)의 엑츄에이터를 제어하며, 상기 발라스트부(34)에 연동되는 발라스트 탱크용 펌프를 제어할 수 있다.
여기서, 상기 웨이크 서핑 보트(1)의 전진 속도가 8~10노트를 유지해야 좋은 품질의 파도가 발생되는 것으로 알려져 있으며, 상기 트림탭(33)의 트림각도는 수평선 기준 아래로 내려가면 파도의 높이와 크기가 증가하며, 올라갈 경우 파도의 높이가 내려가게 된다. 또한, 트림각도를 통해 희망하는 파도의 높이만큼 출력하지 못할 경우 상기 웨이크 서핑 보트(1)의 선미측에 배치된 상기 발라스트부(34)의 발라스트 탱크에 물을 넣어 선체의 기울기를 변화시킴에 따라 더 높은 파도를 생성할 수 있다.
이를 통해, 상기 파도조절제어부(20)는 상기 구동부(30)의 각 구성요소를 개별 제어함에 따라 높은 품질의 인공 파도를 인위적으로 발생시킬 수 있다.
즉, 상기 파도조절제어부(20)가 상기 구동부(30)를 제어함에 따라 바다, 강 등의 넓은 공간상에서 상기 웨이크 서핑 보트(1)를 자동 운행되도록 제어할 수 있다.
여기서, 상기 데이터베이스부(10)에는 파도 형태에 대하여 높이, 길이 및 폭 범위별로 구분된 복수개의 파도품질데이터가 기저장될 수 있다. 그리고, 상기 영상처리부(11)는 획득된 상기 높이데이터, 상기 길이데이터, 상기 폭데이터의 각 측정값을 상기 파도품질데이터와 비교하되, 기설정주기로 상기 파도품질데이터에 매칭 대응되는 기설정된 파도생성신호를 상기 파도조절제어부(20)로 전송할 수 있다. 이때, 바람직하게는 상기 영상처리부(11)에서 보정되어 상기 데이터베이스부(10)에 저장되는 상기 높이데이터, 상기 길이데이터 및 상기 폭데이터와 기설정된 파도품질데이터 간의 각각의 비교를 수행할 수 있다. 물론, 경우에 따라 상기 웨이크 서핑 보트(1)의 후방부에 대하여 획득된 영상이미지로부터 기저장된 기준비교이미지와의 일치율 비교에 따라 검출 및 분리된 파도(w)의 높이데이터(h), 길이데이터(l) 및 폭데이터(a)와 기설정된 파도품질데이터 간의 비교를 수행할 수도 있다.
여기서, 상기 파도조절제어부(20)는 상기 영상처리부(11)로부터 수신된 상기 파도생성신호에 대응하여 상기 엔진(31) 및 상기 스로틀(32)에 증속신호 및 감속신호를 전송하며, 상기 트림탭(33)에 트림각도증가신호 및 트림각도감소신호를 전송하고, 상기 발라스트펌프에 구동신호를 전송할 수 있다.
예컨대, 상기 파도조절제어부(20)는 상기 영상처리부(11)로부터 수신된 상기 파도생성신호에 대응하여 증속신호, 감속신호, 트림각도증가신호 및 트림각도감소신호를 기설정된 패턴으로 시간에 따라 순차적으로 반복 전송할 수 있다. 이에 따라 시간에 따라 다양한 형태의 인공 파도가 순차적으로 형성되어 서프보드(2)의 탑승자가 인공 파도를 이용할 수 있다.
이를 통해, 상기 구동부(30)가 파도 형태에 대하여 높이, 길이 및 폭 범위별로 구분된 복수개의 파도품질데이터와 실제 측정되는 파도의 각 데이터를 비교하여 매칭 대응되어 생성된 기설정된 파도생성신호에 따라 자동으로 증속/감속되며 트림각도가 증가/감소 제어되므로 웨이크 서핑 보트(1)의 운전자의 숙련도에 관계 없이 레저용 서프보드(2)를 위한 고품질의 인공 파도(w)를 자동 생성 및 조절할 수 있어 사용편의성이 현저히 개선될 수 있다.
더욱이, 상기 파도조절제어부(20)는 서프보드(2) 탑승자의 숙련도에 따라 파도 높이가 상이하게 단계적으로 생성되도록 제어될 수도 있다. 이때, 서프보드(2) 탑승자의 숙련도 단계가 입력되는 입력부(미도시)가 더 구비될 수 있다. 그리고, 상기 파도조절제어부(20) 상기 입력부(미도시)로부터 입력받은 숙련도 단계신호에 대응되어 상기 구동부(30)에 제어신호를 인가할 수 있다.
예컨대, 서프보드(2) 탑승자의 숙련도 단계 중, 제1단계에서 생성되는 파도의 높이가 40~60cm가 되도록 설정될 수 있으며, 제2단계에서 생성되는 파도의 높이가 60~80cm가 되도록 설정될 수 있으며, 제3단계에서 생성되는 파도의 높이가 80~100cm가 되도록 설정될 수 있으며, 제4단계에서 생성되는 파도의 높이가 100~120cm가 되도록 설정될 수 있다.
이를 통해, 상기 파도조절제어부(20)는 서프보드(2) 탑승자의 숙련도에 따라 파도 높이가 상이하게 단계적으로 생성되도록 제어할 수 있어 서프보드(2) 탑승자의 숙련도에 맞는 단계의 파도가 생성되어 사용편의성 및 사용안전성이 개선될 수 있다.
한편, 상기 파도조절제어부(20)는 상기 서프보드(2)에 대하여 검출 및 분리된 상기 제2객체데이터로부터 상기 웨이크 서핑 보트(1)와 상기 서프보드(2) 간의 간격에 대하여 획득된 이격거리데이터(d)가 기설정치 이하인 경우 충돌방지를 위해 상기 구동부(30)에 이격거리조절신호를 전송할 수 있다.
그리고, 상기 구동부(30)의 엔진(31)은 상기 이격거리조절신호를 전송받아 상기 웨이크 서핑 보트(1)와 상기 서프보드(2) 간의 충돌방지를 위해 이격거리가 증가되도록 증속 제어될 수 있다.
이때, 상기 구동부(30)에 기존 전송된 각 신호보다 우선적으로 상기 이격거리조절신호가 적용되어 인공 파도 생성을 위한 구동이 즉시 중지된 후 상기 웨이크 서핑 보트(1)와 상기 서프보드(2) 간의 충돌방지를 위해 이격거리가 증가되도록 증속 제어될 수 있다.
이를 통해, 상기 파도조절제어부(20)는 상기 웨이크 서핑 보트(1)와 상기 서프보드(2) 간의 간격에 대하여 획득된 이격거리데이터(d)가 기설정치 이하인 경우 충돌방지를 위해 상기 구동부(30)에 이격거리조절신호를 전송하므로 안전사고를 예방하여 사용안전성이 현저히 개선될 수 있다.
이처럼, 본 발명은 웨이크 서핑 보트(1)의 후방부에 생성된 실제 파도로부터 획득된 영상이미지로부터 기준비교이미지와의 일치율 비교에 따라 검출 및 분리된 파도의 높이데이터, 길이데이터 및 폭데이터와 기설정치들 간의 비교를 통해 구동출력 자동 제어를 위한 증속/감속신호와, 트림각도 자동 제어를 위한 트림각도증가/감소신호가 자동 생성되므로 사용자가 원하는 고품질의 서핑용 인공 파도를 제공할 수 있으며, 어떠한 실제수면 환경에서도 고품질의 서핑용 인공 파도를 제공할 수 있다. 본 발명의 효과는 상기에 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급 되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
이때, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "구비하다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재할 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 상술한 각 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 청구항에서 청구하는 범위를 벗어남 없이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 변형 실시되는 것은 가능하며, 이러한 변형 실시는 본 발명의 범위에 속한다.
10: 데이터베이스부
11: 영상획득부
12: 영상처리부 20: 파도조절제어부
30: 구동부 40: 데이터수집부
100: 영상분석 및 인공지능을 이용한 웨이크 서핑 보트용 능동형 자동파도조절 시스템
12: 영상처리부 20: 파도조절제어부
30: 구동부 40: 데이터수집부
100: 영상분석 및 인공지능을 이용한 웨이크 서핑 보트용 능동형 자동파도조절 시스템
Claims (5)
- 서프보드가 줄을 통해 후방부에 연결된 웨이크 서핑 보트의 후방부에 파도를 생성 및 제어하기 위한 영상분석 및 인공지능을 이용한 웨이크 서핑 보트용 능동형 자동파도조절 시스템에 있어서,
상기 웨이크 서핑 보트의 후방부에 대하여 획득된 영상이미지로부터 기저장된 기준비교이미지와의 일치율 비교에 따라 검출 및 분리된 파도의 높이데이터, 길이데이터 및 폭데이터를 포함하는 제1객체데이터 및 상기 서프보드에 대한 서프보드이미지를 포함하는 제2객체데이터가 각각 저장되는 데이터베이스부;
상기 높이데이터 및 상기 길이데이터와 기설정된 기설정치 간의 비교를 통해 증속신호 및 감속신호를 생성하고, 상기 폭데이터와 기설정된 기설정치 간의 비교를 통해 트림각도증가신호 및 트림각도감소신호를 생성하는 파도조절제어부; 및
상기 증속신호 및 상기 감속신호를 전송받아 구동출력이 자동 제어되며, 상기 트림각도증가신호 및 상기 트림각도감소신호를 전송받아 트림각도가 자동 제어되는 구동부를 포함하는 영상분석 및 인공지능을 이용한 웨이크 서핑 보트용 능동형 자동파도조절 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 데이터베이스부에는 파도 형태에 대하여 높이, 길이 및 폭 범위별로 구분된 복수개의 파도품질데이터가 기저장되고,
상기 영상처리부는 획득된 상기 높이데이터, 상기 길이데이터, 상기 폭데이터의 각 측정값을 상기 파도품질데이터와 비교하되, 기설정주기로 상기 파도품질데이터에 매칭 대응되는 기설정된 파도생성신호를 상기 파도조절제어부로 전송하며,
상기 파도조절제어부는 상기 파도생성신호에 대응하여 상기 구동부에 구비된 엔진 및 스로틀에 증속신호 및 감속신호를 기설정된 패턴으로 순차 반복 전송하며, 상기 구동부에 구비된 트림탭에 트림각도증가신호 및 트림각도감소신호를 기설정된 패턴으로 순차 반복 전송함을 특징으로 하는 영상분석 및 인공지능을 이용한 웨이크 서핑 보트용 능동형 자동파도조절 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 파도조절제어부는 상기 제2객체데이터로부터 상기 웨이크 서핑 보트와 상기 서프보드 간의 간격에 대하여 획득된 이격거리데이터가 기설정치 이하인 경우, 충돌방지를 위해 상기 구동부에 이격거리조절신호를 전송함을 특징으로 하는 영상분석 및 인공지능을 이용한 웨이크 서핑 보트용 능동형 자동파도조절 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 데이터베이스부에는 상기 영상이미지로부터 상기 데이터베이스부에 파도형태에 대하여 기저장된 제1기준비교이미지와의 일치율이 기설정치 이상인 영역이 상기 제1객체데이터로서 각각 검출되어 저장되고,
상기 데이터베이스부에는 상기 영상이미지로부터 상기 서프보드에 대하여 기저장된 상기 제2기준비교이미지와의 일치율이 기설정치 이상인 영역이 상기 제2객체데이터로서 검출되어 저장됨을 특징으로 하는 영상분석 및 인공지능을 이용한 웨이크 서핑 보트용 능동형 자동파도조절 시스템. - 제 4 항에 있어서,
상기 제1객체데이터로부터 획득된 파도의 높이데이터, 길이데이터 및 폭데이터는 상기 제1기준비교이미지에 포함되어 기저장된 파도의 기준비교높이데이터, 기준비교길이데이터 및 기준비교폭데이터와의 수학식에 의해 보정되어 상기 데이터베이스부로 저장되되, 상기 수학식은
로 설정되며, 여기서, C는 보정된 각 파도의 높이데이터, 길이데이터 및 폭데이터이고, T는 상기 제1객체데이터로부터 획득된 파도의 높이데이터, 길이데이터 및 폭데이터이며, L은 파도의 기준비교높이데이터, 기준비교길이데이터 및 기준비교폭데이터임을 특징으로 하는 영상분석 및 인공지능을 이용한 웨이크 서핑 보트용 능동형 자동파도조절 시스템.
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|---|---|---|---|
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |