KR20240060260A

KR20240060260A - 아날로그 게이지 이미지에서의 측정값 인식 장치 및 방법

Info

Publication number: KR20240060260A
Application number: KR1020220141660A
Authority: KR
Inventors: 박경령; 최영수
Original assignee: 삼성중공업 주식회사
Priority date: 2022-10-28
Filing date: 2022-10-28
Publication date: 2024-05-08

Abstract

아날로그 게이지 이미지에서의 측정값 인식 장치 및 방법이 개시된다. 상기 측정값 인식 장치는, 아날로그 게이지가 촬영된 게이지 이미지를 대상으로 미리 지정된 엣지 검출 기법을 적용하여 아날로그 게이지의 지침의 양측 경계를 이루는 제1 지침선과 제2 지침선을 검출하는 지침 검출부; 및 상기 제1 지침선과 상기 제2 지침선의 교점과 미리 지정된 촬영 기준 영역의 중심점을 연결한 선분이 자세된 각도에 기반하여, 상기 아날로그 게이지의 측정값을 인식하는 측정값 인식부를 포함한다.

Description

아날로그 게이지 이미지에서의 측정값 인식 장치 및 방법{Apparatus and method for recognizing measured value in analog gauge images}

본 발명은 아날로그 게이지 이미지에서의 측정값 인식 장치 및 방법에 관한 것이다.

조선소와 같은 산업 현장이나 선박과 같은 구조물에는 기계 장치에 장착되어 압력, 유량, 전력, 전압 또는 전류 등의 수치를 측정하는 장치인 아날로그 게이지가 다수 개 장착된다.

도 1의 (a)와 (b)에 예시된 바와 같이, 아날로그 게이지(analogue guage)(10)는 눈금판(11), 회동축(12), 케이스(13) 및 지침(14)을 포함한다.

지침(14)이 지시하는 눈금이 형성되는 눈금판(11)은 원형, 부채꼴, 사각형 등 다양한 형상을 가질 수 있고, 이에 상응하는 형상으로 케이스(13)가 형성될 수 있다. 회동축(12)은 지침(14)의 이탈을 방지하도록 결합되어, 지침(14)을 회전시키는 축으로 기능한다.

현장에 구비된 아날로그 게이지(10)의 지침(14)이 지시하는 측정값은 현장에서 관리자가 주기적으로 목측하여 수기로 기재한 후, 관리 시스템에 입력되고 있다.

최근에는 디지털 조선소로 개선되고, 관리자의 업무 편의를 향상시키기 위해, 아날로그 게이지(10)를 촬영한 게이지 이미지에서 지침(14)과 눈금판(11)을 포함하는 게이지 영역을 추출하여 측정값이 자동 인식되도록 하는 측정값 자동 인식 기법도 개발되고 있다.

그러나, 종래의 측정값 자동 인식 기법은 허프 변환(Hough Transform)의 엣지 검출(Edge Detection)에 기반하여 개발되어 있으나, 게이지 이미지에서 지침(14) 이외에 많은 엣지가 검출되어 측정값의 정확한 인식이 어려운 문제점이 있었다.

또한, 종래의 측정값 자동 인식 기법은 지침(14)의 길이가 길거나, 저조도 환경 또는 기울어진 형상으로 아날로그 게이지(10)가 촬영된 게이지 이미지인 경우에 지침(14)을 정확하게 검출하지 못하는 문제점도 있었다.

이 발명의 배경이 되는 기술 부분에 기재된 사항은 발명의 배경 이해를 위한 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술이라고 단정될 수는 없다.

한국등록특허 제10-2089498호(아날로그 게이지용 측정장치 및 그 동작방법) 한국등록특허 제10-1335640호(발전 플랜트의 게이지 점검 시스템 및 방법)

Corra Alegria, F. and Cruz Serra, A. (2000) Computer Vision Applied to the Automatic Calibration of Measuring Instruments Yadi Li, et al. (2016) Nighttime lane markings recognition based on Canny detection and Hough transform

본 발명은 아날로그 게이지가 촬영된 게이지 이미지에서 지침의 경사각에 기반하여 측정값을 정확히 인식할 수 있는, 아날로그 게이지 이미지에서의 측정값 인식 장치 및 방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명은 빛 반사, 저조도 환경, 정면이 아닌 틀어진 촬영 자세 등과 같이 비정형적 상태에서 아날로그 게이지가 촬영된 게이지 이미지인 경우에도 아날로그 게이지의 측정값이 정확히 인식될 수 있는, 아날로그 게이지 이미지에서의 측정값 인식 장치 및 방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 이외의 해결하고자 하는 과제들은 하기의 설명을 통해 쉽게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 아날로그 게이지가 촬영된 게이지 이미지를 대상으로 미리 지정된 엣지 검출 기법을 적용하여 아날로그 게이지의 지침의 양측 경계를 이루는 제1 지침선과 제2 지침선을 검출하는 지침 검출부; 및 상기 제1 지침선과 상기 제2 지침선의 교점과 미리 지정된 촬영 기준 영역의 중심점을 연결한 선분이 자세된 각도에 기반하여, 상기 아날로그 게이지의 측정값을 인식하는 측정값 인식부를 포함하는 측정값 인식 장치가 제공된다.

상기 게이지 이미지는 사용자 단말이 게이지 이미지 생성 모드에서 상기 아날로그 게이지를 촬영하여 생성될 수 있다. 상기 게이지 이미지 생성 모드에서 상기 사용자 단말은 프리뷰 모드로 동작하며, 상기 사용자 단말의 표시 수단에는 촬영 기준 영역을 나타내는 기준 마커가 표시되고, 상기 기준 마커가 상기 아날로그 게이지의 회동축에 중첩된 상태로 촬영하여 상기 게이지 이미지를 생성하도록 지시되며, 상기 게이지 이미지에 상응하여 상기 촬영 기준 영역의 좌표 정보가 관리될 수 있다.

상기 지침 검출부는 상기 게이지 이미지를 대상으로 상기 엣지 검출 기법을 적용하여 게이지 이미지에서 다수 개의 엣지들을 검출하되, 상기 게이지 이미지에 상응하여 설정된 상기 촬영 기준 영역을 통과하는 첫번째 검출 엣지를 상기 지침의 일측 경계를 이루는 제1 지침선으로 선정하고, 상기 촬영 기준 영역의 중심점을 경계로 하여 상기 제1 지침선과 반대쪽에 위치하면서 상기 촬영 기준 영역을 통과하는 첫번째 검출 엣지를 상기 지침의 타측 경계를 이루는 제2 지침선으로 선정하여, 상기 게이지 이미지에서 상기 제1 지침선과 상기 제2 지침선에 의해 경계되는 상기 지침을 검출하도록 설정될 수 있다.

상기 측정값 인식부는, 상기 게이지 이미지에 대해 미리 설정된 게이지 유형 정보에 따른 지침 각도별 측정값 정보 및 상기 게이지 이미지에서 인식된 눈금판에 기재된 숫자들과의 상대적인 각도 중 하나 이상을 이용하여, 상기 게이지 이미지의 상기 지침의 회전 각도에 따른 측정값을 인식할 수 있다.

상기 지침 검출부는, RGB 컬러 이미지인 상기 게이지 이미지를 흑백 이미지로 이진화하고, 이진화된 영상을 블러링(blurring) 처리하는 전처리 단계를 실시하고, 전처리된 상기 게이지 이미지에 캐니 엣지 검출(Canny edge detection) 기법을 적용하여 윤곽선을 먼저 검출한 후, 허프 변환을 적용하여 직선 성분인 상기 제1 지침선과 상기 제2 지침선을 검출하도록 설정될 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 아날로그 게이지 이미지에서의 측정값 인식 방법을 검출하는 방법을 수행하도록 하기 위해 컴퓨터-판독 가능 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램으로서, 상기 컴퓨터 프로그램은 컴퓨터로 하여금 이하의 단계들을 수행하도록 하며, 상기 단계들은, 아날로그 게이지가 촬영된 게이지 이미지를 대상으로 상기 엣지 검출 기법을 적용하여, 게이지 이미지에서 검출되는 엣지들 중에서 상기 게이지 이미지에 상응하도록 설정된 촬영 기준 영역을 통과하는 첫번째 검출 엣지를 상기 지침의 일측 경계를 이루는 제1 지침선으로 선정하는 단계; 아날로그 게이지가 촬영된 게이지 이미지를 대상으로 상기 엣지 검출 기법을 적용하여, 게이지 이미지에서 검출되는 엣지들 중에서 상기 촬영 기준 영역의 중심점을 경계로 하여 상기 제1 지침선과 반대쪽에 위치하면서 상기 촬영 기준 영역을 통과하는 첫번째 검출 엣지를 상기 지침의 타측 경계를 이루는 제2 지침선으로 선정하여, 상기 게이지 이미지에서 지침을 검출하는 단계; 및 상기 제1 지침선과 상기 제2 지침선의 교점과 미리 지정된 촬영 기준 영역의 중심점을 연결한 선분이 자세된 각도에 기반하여 상기 아날로그 게이지의 측정값을 인식하는 단계를 포함하되, 상기 게이지 이미지는 게이지 이미지 생성 모드에서 상기 아날로그 게이지를 촬영하여 생성되고, 상기 게이지 이미지 생성 모드에서 촬영 장치는 프리뷰 모드로 동작하며, 상기 촬영 장치의 표시 수단에는 촬영 기준 영역을 나타내는 기준 마커가 표시되고, 상기 기준 마커가 상기 아날로그 게이지의 회동축에 중첩된 상태로 촬영하여 상기 게이지 이미지를 생성하도록 지시되며, 상기 게이지 이미지에 상응하여 상기 촬영 기준 영역의 좌표 정보가 관리되는, 컴퓨터-판독 가능 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램이 제공된다.

전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점이 이하의 도면, 특허청구범위 및 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.

본 발명의 실시예에 따르면, 아날로그 게이지가 촬영된 게이지 이미지에서 지침의 경사각에 기반하여 측정값을 정확히 인식하도록 하는 효과가 있다.

또한, 빛 반사, 저조도 환경, 정면이 아닌 틀어진 촬영 자세 등과 같이 비정형적 상태에서 아날로그 게이지가 촬영된 게이지 이미지인 경우에도 아날로그 게이지의 측정값이 정확히 인식되는 효과도 있다.

본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1는 아날로그 게이지의 다양한 형상을 예시한 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 측정값 인식 장치의 블록 구성도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 게이지 이미지 생성 과정을 설명하기 위한 도면.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 측정값 인식 과정을 설명하기 위한 도면.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 비정형적 상태에서 촬영된 게이지 이미지를 이용한 측정값 인식 장치의 인식 결과를 예시한 도면.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 아날로그 게이지 이미지에서의 측정값 인식 방법을 나타낸 순서도.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 측정값 인식 장치의 블록 구성도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 게이지 이미지 생성 과정을 설명하기 위한 도면이다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 측정값 인식 과정을 설명하기 위한 도면이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 비정형적 상태에서 촬영된 게이지 이미지를 이용한 측정값 인식 장치의 인식 결과를 예시한 도면이다.

도 2를 참조하면, 측정값 인식 장치(100)는 입력부(101), 지침 검출부(103) 및 측정값 인식부(105)를 포함할 수 있다.

여기서, 측정값 인식 장치(100)의 각 세부 구성 요소(예를 들어, 지침 검출부(103) 등)는 지정된 역할을 수행하는 일종의 모듈로 구성될 수 있다. 모듈은 소프트웨어 형태로 구현되거나, FPGA(Field Programmable Gate Array) 또는 주문형 반도체(ASIC, Application Specific Integrated Circuit) 등과 같은 하드웨어 구성으로 구현되거나, 이들의 조합으로 구현될 수 있다. 물론, 모듈은 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되지 않고, 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고, 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 실행시키도록 구성될 수도 있다. 구성요소들과 모듈들에서 제공되는 기능은 더 적은 수의 구성요소들 및 모듈들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 모듈들로 더 분리될 수도 있다.

입력부(101)는 사용자 단말(150)로부터 아날로그 게이지(10)에 관한 게이지 이미지와 게이지 유형 정보를 제공받는다.

사용자 단말(150)은 예를 들어 스마트폰, 타블렛 피씨 등과 같이 어플리케이션이 설치되어 구동되고, 촬영 기능이 구비된 휴대형 장치일 수 있다.

사용자 단말(150)은 게이지 이미지 생성 모드에서 촬영될 아날로그 게이지(10)에 대한 게이지 유형 정보(예를 들어, 압력 게이지, 유량 게이지, 온도 게이지, 전류 게이지 등)가 입력되고, 게이지 유형 정보에 상응하도록 아날로그 게이지(10)가 촬영되어 게이지 이미지를 생성할 수 있다.

게이지 이미지 생성 모드에 진입되면, 사용자 단말(150)의 표시 화면은 프리뷰(Preview) 모드로 동작되고, 표시 화면의 일측에는 게이지 유형 정보에 상응하는 촬영 기준 영역(210)을 나타내는 기준 마커가 표시된다(도 3 참조).

기준 마커는 입력된 게이지 유형 정보에 따른 회동축(12)에 상응하는 형상, 크기 및 위치로 사용자 단말(150)의 표시 화면에 표시되도록 미리 설정되며, 기준 마커의 형상, 크기 및 위치에 대응되는 촬영 기준 영역(210)의 좌표 범위도 미리 설정될 수 있다.

촬영 기준 영역(210)은 후술되는 바와 같이, 아날로그 게이지(10)의 지침(14)을 회전 가능하게 고정하는 회동축(12)의 좌표 범위를 게이지 이미지 내에서 특정하기 위한 것으로서, 이후 게이지 이미지에서 지침(14)을 검출하기 위한 기준 영역으로 활용된다.

예를 들어, 도 1의 (a)에 도시된 아날로그 게이지(10)인 경우에는 회동축(12)의 위치에 대응되도록 기준 마커가 표시 화면의 중앙 위치에 원형으로 표시될 수 있고, 도 1의 (b)에 도시된 아날로그 게이지(10)인 경우에는 회동축(12)의 위치에 대응되도록 기준 마커가 표시 화면의 하단 위치에 원형으로 표시될 수 있다.

게이지 이미지 생성 모드에서 사용자는 표시 화면의 일측에 표시된 기준 마커에 촬영될 아날로그 게이지(10)의 회동축(12)이 중첩어 표시되도록 위치시킨 상태에서, 아날로그 게이지(10)를 촬영하여 게이지 이미지를 생성한다. 여기서, 생성된 게이지 이미지는 촬영 기준 영역(210)의 위치 좌표가 특정되도록 게이지 유형 정보에 대응되도록 설정 및 관리된다.

게이지 이미지 생성 모드에서 동작되되는 사용자 단말(150)에서 생성되고 입력된 게이지 이미지와 게이지 유형 정보는 게이지 이미지를 이용한 아날로그 게이지(10)의 측정값 인식을 위해 측정값 인식 장치(100)로 제공된다.

앞서 설명한 바와 같이, 측정값 인식 장치(100)의 지침 검출부(103)와 측정값 인식부(105)가 소프트웨어 프로그램으로 구현되고, 해당 소프트웨어 프로그램이 사용자 단말(150)에 설치되어 구동되는 경우라면 사용자 단말(150)이 측정값 인식 장치(100)로서 기능할 수도 있다. 다만, 이하에서는 설명의 편의를 위해, 도 1에 도시된 바와 같이 측정값 인식 장치(100)와 사용자 단말(150)이 분리 구현된 경우를 가정하여 설명하기로 한다.

지침 검출부(103)는 게이지 이미지를 대상으로 미리 지정된 엣지 검출 기법을 적용하여 아날로그 게이지(10)의 지침(14)을 검출한다. 여기서, 지침 검출부(103)는 허프 변환(Hough Transform) 기반의 엣지 검출(Edge Detection) 기법을 적용할 수 있다.

이 경우, 잡음을 감소시키기 위해, RGB 컬러 이미지인 게이지 이미지를 흑백 이미지로 이진화한 후 이진화된 영상을 블러링(blurring)하는 전처리 단계가 더 실시될 수 있고, 전처리된 게이지 이미지에 캐니 엣지 검출(Canny edge detection) 기법을 적용하여 윤곽선을 우선 검출한 후 허프 변환을 적용하여 직선 성분인 엣지를 검출하도록 설정될 수도 있다.

도 4를 참조하여 지침 검출부(103)가 지침(14)을 검출하는 과정을 구체적으로 설명한다.

우선, 지침 검출부(103)는 허프 변환 기반의 엣지 검출 기법에 의해 게이지 이미지에서 검출되는 다수 개의 엣지들 중에서 기준 마커에 대응되도록 미리 설정된 촬영 기준 영역(210)을 통과하는 첫번째 검출 엣지를 지침(14)의 일측 경계를 이루는 제1 지침선(310)으로 선정한다. 여기서, 게이지 이미지 내에서 촬영 기준 영역(210)의 좌표 정보가 촬영된 아날로그 게이지(10)에 상응하도록 설정된 게이지 유형 정보에 상응하도록 설정됨은 앞서 설명한 바와 같다.

이어서, 지침 검출부(103)는 허프 변환 기반의 엣지 검출 기법에 의해 게이지 이미지에서 검출되는 다수 개의 엣지들 중에서 촬영 기준 영역(210)의 중심점을 경계로 하여 제1 지침선(310)과 반대쪽에 위치(즉, 지나는 사분면이 상이함)하면서 촬영 기준 영역(210)을 통과하는 첫번째 검출 엣지를 지침(14)의 타측 경계를 이루는 제2 지침선(320)으로 선정한다.

제1 지침선(310)과 제2 지침선(320)이 촬영 기준 영역(210)의 중심점을 경계로하여 서로 반대쪽에 위치되기 때문에, 제1 지침선(310)과 제2 지침선(320)은 서로 다른 사분면에 위치하게 된다. 일 예로, 도 3의 (d)에 도시된 바와 같이, 제1 지침선(310)은 제3-1-2 사분면에 위치하는 반면, 제2 지침선(320)은 제3-4-2 사분면에 위치하게 된다.

전술한 과정을 통해, 지침 검출부(103)는 선정한 제1 지침선(310)과 제2 지침선(320)에 의해 경계되는 형상의 지침(14)을 게이지 이미지에서 검출할 수 있다(도 4의 (c) 참조).

측정값 인식부(105)는 검출된 지침(14)의 회전 각도와, 게이지 유형 정보에 따른 지침 각도별 측정값 정보 또는 눈금판(11)에 기재된 숫자와의 상대적인 각도를 이용하여 아날로그 게이지(10)의 측정값을 인식한다.

우선, 측정값 인식부(105)는 제1 지침선(310)과 제2 지침선(320)의 교점(330)과 촬영 기준 영역(210)의 중심점을 연결하는 선분을 생성하고, 해당 선분이 자세된 각도를 검출된 지침(14)의 회전 각도로 산출한다.

예를 들어, 도 4의 (c)에 도시된 바와 같이, 촬영 기준 영역(210)의 중심점의 수직 하방선을 기준하여 해당 선분이 자세된 각도가 45도이므로, 검출된 지침(14)의 회전 각도는 45도인 것으로 산출될 수 있다. 여기서, 게이지 이미지에서 제1 지침선(310)과 제2 지침선(320)의 교점(330)과 촬영 기준 영역(210)의 중심점을 연결하는 선분을 생성하고, 해당 선분이 미리 지정된 기준선으로부터 회전된 각도를 산출하는 방법은 당업자에게 자명한 사항이므로 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다.

이후, 측정값 인식부(105)는 미리 설정된 게이지 유형 정보에 따른 지침 각도별 측정값 정보를 참조하여, 게이지 이미지의 지침(14)의 회전 각도에 따른 측정값을 인식할 수 있다.

예를 들어, 지침(14)이 회동축(12)을 회전 중심으로 하여 45도에서 315도 각도까지 회전되어 0 내지 2의 측정값을 표시할 수 있는 압력 게이지인 경우(도 4 참조), 아날로그 게이지(10)의 지침 각도별 측정값 정보는 지침(14)의 회전 각도가 45도일 때 측정값 0, 지침(14)의 회전 각도가 112.5도일 때 측정값 0.5, 지침(14)의 회전 각도가 180도일 때 측정값 1, 지침(14)의 회전 각도가 247.5도일 때 측정값 1.5, 지침(14)의 회전 각도가 315도일 때 측정값 2 등으로 미리 설정될 수 있다.

이와 같이, 미리 설정된 게이지 유형 정보에 따른 지침 각도별 측정값 정보를 기초로 하여, 측정값 인식부(105)는 제1 지침선(310)과 제2 지침선(320)의 교점(330)과 촬영 기준 영역(210)의 중심점을 연결한 선분이 자세된 각도에 따른 측정값을 연산하여 지침(14)이 지시하는 측정값으로 인식하도록 미리 설정될 수 있다.

다른 방식으로, 측정값 인식부(105)는 게이지 이미지에서 인식된 눈금판(11)에 기재된 숫자들과의 상대적인 각도를 이용하여, 게이지 이미지의 지침(14)의 회전 각도에 따른 측정값을 인식할 수도 있다.

이를 위해, 측정값 인식부(105)는 게이지 이미지에서 검출된 눈금판(11)에 기재된 숫자의 내용을 인식하고, 인식된 해당 숫자의 위치 좌표를 인식하여 촬영 기준 영역(210)의 중심점과 해당 숫자를 연결하는 가상의 직선이 자세된 각도를 인식한다.

도 4의 (d)를 참조하면, 측정값 인식부(105)는 눈금판(11)에서 숫자 0, 0.5, 1, 1.5 및 2를 각각 인식할 수 있다. 또한, 해당 숫자가 표시된 이미지 영역의 중심점의 위치 좌표를 인식하고, 인식된 이미지 영역의 중심점과 촬영 기준 영역(210)의 중심점을 연결하는 가상의 직선이 자세된 각도가 각각 45도, 112.5도, 180도, 247.5도 및 315도임을 인식할 수 있다.

이를 통해, 측정값 인식부(105)는 지침(14)의 회전 각도가 45도일 때 측정값 0, 지침(14)의 회전 각도가 112.5도일 때 측정값 0.5, 지침(14)의 회전 각도가 180도일 때 측정값 1, 지침(14)의 회전 각도가 247.5도일 때 측정값 1.5, 지침(14)의 회전 각도가 315도일 때 측정값 2를 나타낸다는 것을 인식할 수 있고, 이러한 정보를 기초로 하여, 제1 지침선(310)과 제2 지침선(320)의 교점(330)과 촬영 기준 영역(210)의 중심점을 연결한 선분이 자세된 각도에 따른 측정값을 연산하여 지침(14)이 지시하는 측정값으로 인식할 수 있다.

이와 같이, 본 실시예에 따른 측정값 인식 장치(100)는 게이지 이미지에서 검출된 지침(14)의 양측 경계를 이루는 엣지들인 제1 지침선(310)과 제2 지침선(320)의 교점(330)과 촬영 기준 영역(210)의 중심점을 연결한 선분이 자세된 각도에 기반하여 아날로그 게이지(10)의 측정값을 인식하는 특징이 있다.

이러한 측정값 인식 장치(100)의 인식 기법은 도 5에 각각 도시된 바와 같이, 멀티 스케일 게이지(multi-scale guage)이거나, 케이스(13)에 빛이 반사되어 게이지 이미지가 생성되었거나, 저조도 환경이거나, 아날로그 게이지(10)가 상, 하, 좌 또는 우 방향으로 기울어져 촬영된 게이지 이미지인 경우에도, 제한없이 동일하게 적용되어 지침(14)이 표시하는 값을 정확하게 인식할 수 있는 장점이 있다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 아날로그 게이지 이미지에서의 측정값 인식 방법을 나타낸 순서도이다.

도 6을 참조하면, 단계 610에서, 측정값 인식 장치(100)에 게이지 이미지와 게이지 유형 정보가 입력된다.

측정값 인식 장치(100)는 게이지 이미지에서 지침(14)이 표시하는 측정값을 인식하도록 미리 지정된 소프트웨어 프로그램이 설치되어 구동되는 사용자 단말(150)일 수도 있고, 사용자 단말(150)과 독립된 별개의 장치로서 사용자 단말(150)로부터 게이지 이미지와 게이지 유형 정보를 제공받을 수도 있다.

측정값 인식 장치(100) 또는 사용자 단말(150)은, 게이지 이미지 생성 모드에서 촬영될 아날로그 게이지(10)에 대한 게이지 유형 정보가 입력되고, 게이지 유형 정보에 상응하도록 아날로그 게이지(10)가 촬영되어 게이지 이미지를 생성할 수 있다.

게이지 이미지 생성 모드에서, 측정값 인식 장치(100) 또는 사용자 단말(150)의 표시 화면은 프리뷰(Preview) 모드로 동작되고, 표시 화면의 일측에는 게이지 유형 정보에 상응하는 촬영 기준 영역(210)을 나타내는 기준 마커가 표시된다.

기준 마커는 회동축(12)과 중첩시켜 아날로그 게이지(10)를 촬영하도록 하기 위해 표시 화면의 일측에 표시되며, 기준 마커의 형상, 크기 및 위치에 대응되는 촬영 기준 영역(210)의 좌표 범위는 촬영된 게이지 이미지에 대응되어 관리된다.

즉, 촬영 기준 영역(210)은 아날로그 게이지(10)의 지침(14)을 회전 가능하게 고정하는 회동축(12)의 좌표 범위를 게이지 이미지 내에서 특정하기 위한 것으로서, 이후 게이지 이미지에서 지침(14)을 검출하기 위한 기준 영역으로 활용된다.

단계 620에서, 측정값 인식 장치(100)는 게이지 이미지를 대상으로 미리 지정된 엣지 검출 기법을 적용하여 게이지 이미지에서 다수 개의 엣지들을 검출하되, 이들 중에서 게이지 이미지에 대응되도록 설정된 촬영 기준 영역(210)을 통과하는 첫번째 검출 엣지를 지침(14)의 일측 경계를 이루는 제1 지침선(310)으로 선정한다.

단계 630에서, 측정값 인식 장치(100)는 게이지 이미지를 대상으로 미리 지정된 엣지 검출 기법을 적용하여 게이지 이미지에서 다수 개의 엣지들을 검출하되, 이들 중에서 촬영 기준 영역(210)의 중심점을 경계로 하여 제1 지침선(310)과 반대쪽에 위치하고 촬영 기준 영역(210)을 통과하는 첫번째 검출 엣지를 지침(14)의 타측 경계를 이루는 제2 지침선으로 선정하여, 게이지 이미지에서 지침(14)을 검출한다. 게이지 이미지에서 제1 및 제2 지침선(320)의 검출을 위해, 예를 들어 허프 변환(Hough Transform) 기반의 엣지 검출(Edge Detection) 기법이 적용될 수 있다.

제1 지침선(310)과 제2 지침선(320)은 촬영 기준 영역(210)의 중심점을 경계로하여 서로 반대쪽에 위치되기 때문에, copy 제1 지침선(310)과 제2 지침선(320)은 서로 다른 사분면에 위치하게 된다(도 4의 (c) 참조).

게이지 이미지에서 잡음을 감소시키고, 제1 및 제2 지침선(310, 320)의 선정시 연산량을 감소시키기 위해, 측정값 인식 장치(100)는 단계 620 및 단계 630 이전에 RGB 컬러 이미지인 게이지 이미지를 흑백 이미지로 이진화하고, 이진화된 영상을 블러링(blurring)하는 전처리 단계를 실시하도록 설정될 수도 있다.

또한, 측정값 인식 장치(100)는 단계 620 및 단계 630에서, 전처리된 게이지 이미지에 캐니 엣지 검출(Canny edge detection) 기법을 적용하여 윤곽선을 우선 검출한 후, 허프 변환을 적용하여 직선 성분인 엣지를 검출하도록 설정될 수도 있다.

단계 640에서, 측정값 인식 장치(100)는 제1 지침선(310)과 제2 지침선(320)의 교점(330)과 촬영 기준 영역(210)의 중심점을 연결한 선분이 자세된 각도에 기반하여 아날로그 게이지(10)의 측정값을 인식한다.

일 예로, 측정값 인식 장치(100)는 미리 설정된 게이지 유형 정보에 따른 지침 각도별 측정값 정보를 참조하여, 게이지 이미지의 지침(14)의 회전 각도에 따른 측정값을 인식할 수 있다.

만일 게이지 유형 정보에 의해, 지침(14)이 회동축(12)을 회전 중심으로 하여 45도에서 315도 각도까지 회전되어 0 내지 2의 측정값을 표시할 수 있는 압력 게이지이고, 아날로그 게이지(10)의 지침 각도별 측정값 정보는 지침(14)의 회전 각도가 45도일 때 측정값 0, 지침(14)의 회전 각도가 315도일 때 측정값 2 등으로 미리 설정된 경우(도 4 참조), 측정값 인식 장치(100)는 단계 620 및 단계 630에 의해 검출된 지침(14)의 회전 각도가 112.5도로 산출되었다면 아날로그 게이지(10)의 측정값이 0.5인 것으로 인식할 수 있다.

다른 예로, 측정값 인식 장치(100)는 게이지 이미지에서 인식된 눈금판(11)에 기재된 숫자들과의 상대적인 각도를 이용하여, 게이지 이미지에서 검출된 지침(14)의 회전 각도에 따른 측정값을 인식할 수도 있다.

이를 위해, 측정값 인식 장치(100)는 게이지 이미지에서 검출된 눈금판(11)에 기재된 숫자의 내용과 해당 숫자의 위치 좌표를 인식하여 촬영 기준 영역(210)의 중심점과 해당 숫자를 연결하는 가상의 직선이 자세된 각도를 인식하도록 설정될 수 있다.

도 4의 (d)를 참조하면, 측정값 인식 장치(100)는 눈금판(11)에서 숫자 0, 0.5, 1, 1.5 및 2를 각각 인식하고, 해당 숫자가 표시된 이미지 영역의 중심점의 위치 좌표를 인식하며, 인식된 이미지 영역의 중심점과 촬영 기준 영역(210)의 중심점을 연결하는 가상의 직선이 자세된 각도가 각각 45도, 112.5도, 180도, 247.5도 및 315도임을 인식할 수 있다. 이와 같이 인식된 정보에 기초하여, 측정값 인식 장치는 지침(14)의 회전 각도가 78.75도라면, 아날로그 게이지(10)의 측정값이 0.25인 것으로 인식할 수 있다.

전술한 과정에 의해 측정값 인식 장치(100)가 아날로그 게이지(10)를 촬영한 게이지 이미지에서 인식한 측정값은 미리 지정된 관리 시스템(도시되지 않음)에 등록되도록 미리 설정될 수 있을 것이다.

상술한 아날로그 게이지 이미지에서의 측정값 인식 장치 및 방법은 디지털 처리 장치에 내장된 소프트웨어 프로그램, 어플리케이션 등으로 구현되어 시계열적 순서에 따른 자동화된 절차로 수행될 수도 있음은 당연하다. 상기 프로그램 등을 구성하는 코드들 및 코드 세그먼트들은 당해 분야의 컴퓨터 프로그래머에 의하여 용이하게 추론될 수 있다. 또한, 상기 프로그램은 컴퓨터가 읽을 수 있는 정보저장매체(computer readable media)에 저장되고, 컴퓨터에 의하여 읽혀지고 실행됨으로써 상기 방법을 구현할 수 있다.

상기에서는 본 발명의 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

10 : 아날로그 게이지 11 : 눈금판
12 : 회동축 13 : 케이스
14 : 지침 100 : 측정값 인식 장치
101 : 입력부 103 : 지침 검출부
105 : 측정값 인식부 150 : 사용자 단말
210 : 촬영 기준 영역 310, 320 : 지침선
330 : 교점

Claims

아날로그 게이지가 촬영된 게이지 이미지를 대상으로 미리 지정된 엣지 검출 기법을 적용하여 아날로그 게이지의 지침의 양측 경계를 이루는 제1 지침선과 제2 지침선을 검출하는 지침 검출부; 및
상기 제1 지침선과 상기 제2 지침선의 교점과 미리 지정된 촬영 기준 영역의 중심점을 연결한 선분이 자세된 각도에 기반하여, 상기 아날로그 게이지의 측정값을 인식하는 측정값 인식부를 포함하는 측정값 인식 장치.
제1항에 있어서,
상기 게이지 이미지는 사용자 단말이 게이지 이미지 생성 모드에서 상기 아날로그 게이지를 촬영하여 생성되고,
상기 게이지 이미지 생성 모드에서 상기 사용자 단말은 프리뷰 모드로 동작하며, 상기 사용자 단말의 표시 수단에는 촬영 기준 영역을 나타내는 기준 마커가 표시되고, 상기 기준 마커가 상기 아날로그 게이지의 회동축에 중첩된 상태로 촬영하여 상기 게이지 이미지를 생성하도록 지시되며,
상기 게이지 이미지에 상응하여 상기 촬영 기준 영역의 좌표 정보가 관리되는, 측정값 인식 장치.
제2항에 있어서,
상기 지침 검출부는 상기 게이지 이미지를 대상으로 상기 엣지 검출 기법을 적용하여 게이지 이미지에서 다수 개의 엣지들을 검출하되,
상기 게이지 이미지에 상응하여 설정된 상기 촬영 기준 영역을 통과하는 첫번째 검출 엣지를 상기 지침의 일측 경계를 이루는 제1 지침선으로 선정하고,
상기 촬영 기준 영역의 중심점을 경계로 하여 상기 제1 지침선과 반대쪽에 위치하면서 상기 촬영 기준 영역을 통과하는 첫번째 검출 엣지를 상기 지침의 타측 경계를 이루는 제2 지침선으로 선정하여,
상기 게이지 이미지에서 상기 제1 지침선과 상기 제2 지침선에 의해 경계되는 상기 지침을 검출하는, 측정값 인식 장치.
제2항에 있어서,
상기 측정값 인식부는, 상기 게이지 이미지에 대해 미리 설정된 게이지 유형 정보에 따른 지침 각도별 측정값 정보 및 상기 게이지 이미지에서 인식된 눈금판에 기재된 숫자들과의 상대적인 각도 중 하나 이상을 이용하여, 상기 게이지 이미지의 상기 지침의 회전 각도에 따른 측정값을 인식하는, 측정값 인식 장치.
제1항에 있어서,
상기 지침 검출부는, RGB 컬러 이미지인 상기 게이지 이미지를 흑백 이미지로 이진화하고, 이진화된 영상을 블러링(blurring) 처리하는 전처리 단계를 실시하고, 전처리된 상기 게이지 이미지에 캐니 엣지 검출(Canny edge detection) 기법을 적용하여 윤곽선을 먼저 검출한 후, 허프 변환을 적용하여 직선 성분인 상기 제1 지침선과 상기 제2 지침선을 검출하는, 측정값 인식 장치.
아날로그 게이지 이미지에서의 측정값 인식 방법을 검출하는 방법을 수행하도록 하기 위해 컴퓨터-판독 가능 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램으로서, 상기 컴퓨터 프로그램은 컴퓨터로 하여금 이하의 단계들을 수행하도록 하며, 상기 단계들은,
아날로그 게이지가 촬영된 게이지 이미지를 대상으로 상기 엣지 검출 기법을 적용하여, 게이지 이미지에서 검출되는 엣지들 중에서 상기 게이지 이미지에 상응하도록 설정된 촬영 기준 영역을 통과하는 첫번째 검출 엣지를 상기 지침의 일측 경계를 이루는 제1 지침선으로 선정하는 단계;
아날로그 게이지가 촬영된 게이지 이미지를 대상으로 상기 엣지 검출 기법을 적용하여, 게이지 이미지에서 검출되는 엣지들 중에서 상기 촬영 기준 영역의 중심점을 경계로 하여 상기 제1 지침선과 반대쪽에 위치하면서 상기 촬영 기준 영역을 통과하는 첫번째 검출 엣지를 상기 지침의 타측 경계를 이루는 제2 지침선으로 선정하여, 상기 게이지 이미지에서 지침을 검출하는 단계; 및
상기 제1 지침선과 상기 제2 지침선의 교점과 미리 지정된 촬영 기준 영역의 중심점을 연결한 선분이 자세된 각도에 기반하여 상기 아날로그 게이지의 측정값을 인식하는 단계를 포함하되,
상기 게이지 이미지는 게이지 이미지 생성 모드에서 상기 아날로그 게이지를 촬영하여 생성되고,
상기 게이지 이미지 생성 모드에서 촬영 장치는 프리뷰 모드로 동작하며, 상기 촬영 장치의 표시 수단에는 촬영 기준 영역을 나타내는 기준 마커가 표시되고, 상기 기준 마커가 상기 아날로그 게이지의 회동축에 중첩된 상태로 촬영하여 상기 게이지 이미지를 생성하도록 지시되며,
상기 게이지 이미지에 상응하여 상기 촬영 기준 영역의 좌표 정보가 관리되는, 컴퓨터-판독 가능 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램.