KR101506838B1 - 디스드로미터 장치 및 디스드로미터 장치 동작 방법 - Google Patents

디스드로미터 장치 및 디스드로미터 장치 동작 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101506838B1
KR101506838B1 KR1020140011333A KR20140011333A KR101506838B1 KR 101506838 B1 KR101506838 B1 KR 101506838B1 KR 1020140011333 A KR1020140011333 A KR 1020140011333A KR 20140011333 A KR20140011333 A KR 20140011333A KR 101506838 B1 KR101506838 B1 KR 101506838B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
plate beam
point
plate
observation area
image
Prior art date
Application number
KR1020140011333A
Other languages
English (en)
Inventor
이철규
이근희
남경엽
최병철
정현숙
최성철
김덕현
박선호
노영민
Original Assignee
대한민국(기상청장)
주식회사 솔탑
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 대한민국(기상청장), 주식회사 솔탑 filed Critical 대한민국(기상청장)
Priority to KR1020140011333A priority Critical patent/KR101506838B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101506838B1 publication Critical patent/KR101506838B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01W—METEOROLOGY
    • G01W1/00—Meteorology
    • G01W1/14—Rainfall or precipitation gauges
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/08—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring diameters
    • G01B11/10—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring diameters of objects while moving
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T7/00—Image analysis
    • G06T7/60—Analysis of geometric attributes
    • G06T7/62—Analysis of geometric attributes of area, perimeter, diameter or volume

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Ecology (AREA)
  • Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
  • Environmental Sciences (AREA)
  • Atmospheric Sciences (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)

Abstract

디스드로미터 장치 및 디스드로미터 장치 동작 방법이 개시된다. 본 발명의 일실시예에 따른 디스드로미터 장치는, 빔에 대한 판빔(Sheet beam)을, 제1 판빔 및 제2 판빔으로 분할하는 판빔 분할부와, 상기 제1 판빔을, 관측 영역 내 제1 지점으로 조사하고, 상기 제2 판빔을, 상기 제1 지점과 상이한 고도에 위치하는 상기 관측 영역 내 제2 지점으로 조사하는 판빔 이송부, 및 상기 제1 지점을 통과하는 상기 제1 판빔 및 상기 제2 지점을 통과하는 상기 제2 판빔을 집광하여, 상기 제1 지점 및 상기 제2 지점에서 낙하하는 오브젝트에 대한 복수의 영상을 획득하는 영상 획득부를 포함한다.

Description

디스드로미터 장치 및 디스드로미터 장치 동작 방법{DISDROMETER DEVICE AND METHOD FOR OPERATING DISDROMETER DEVICE}
본 발명은 빔에 대한 판빔(Sheet beam)을 반사 및 투과를 통해 복수의 판빔으로 분할하여, 관측 영역으로 고도를 다르게 조사 함으로써, 상기 관측 영역에서 낙하하는 오브젝트를, 하나의 CCD 카메라를 이용하여, 시차를 가지고 관측할 수 있게 하는 디스드로미터 장치 및 디스드로미터 장치 동작 방법에 관한 것이다.
강수 또는 강설 시 빗방울이나, 눈과 같은 물체가 낙하할 때 광학적 방법으로 정보를 획득하는 장비로서, 디스드로미터(Disdrometer)가 개발되어 사용되고 있다.
종래에는 광원에서 조사된 얇은 판빔(Sheet beam)을 CCD(Charge Coupled Device) 카메라에 입사되도록 평행하게 배열한 1 차원 디스드로미터 장치와, 두 개의 광원에서 조사된 얇은 판빔을 두 개의 CCD 카메라에 입사되도록 직각으로 배열한 2 차원 디스드로미터 장치가 사용되고 있다.
여기서, 1 차원 디스드로미터 장치는 시스템 구조가 비교적 간단하지만 물체가 낙하하는 속도에 따라 획득 가능한 정보가 달라져 많은 에러가 발생될 수 있다. 이러한 문제점을 보완하기 위해, 도 1과 같은 디스드로미터 장치가 제시되고 있다.
도 1은 종래의 일실시예에 따른 디스드로미터 장치를 도시한 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 디스드로미터 장치는 하나의 광원을 슬릿으로 사용하여 두 개의 얇은 판빔을 생성하고, 각 판빔을 통과하는 낙하 물체에 관한 정보를 두 개의 CCD 카메라를 통해 획득할 수 있다. 즉, 디스드로미터 장치는 두 개의 빔에서 공통으로 얻어지는 동일한 낙하 물체를 용이하게 확인하고, 또한 낙하 물체가 수평으로 이동하는 경우에는 이동 정보를 간단히 파악할 수 있다.
하지만, 도 1에 도시된 디스드로미터 장치는 두 개의 CCD 카메라를 사용하므로 가격이 상승하게 되는 문제점이 있으며, 또한, 디스드로미터 장치는 낙하하는 물체의 산란된 빔을 획득하므로 신호의 세기가 작아 관측하는데 많은 어려움이 발생할 수 있다.
한편, 2 차원 디스드로미터 장치는 두 개의 광원과 두 개의 CCD 카메라가 직각으로 배열되므로, 기존의 1 차원 디스드로미터 장치에서 얻을 수 있는 정보 뿐만 아니라, 낙하 물체의 직각 방향에 대한 정보를 함께 획득 가능하다.
하지만, 2 차원 디스드로미터 장치의 경우, 두 개의 광원과 두 개의 CCD 카메라를 사용하므로 시스템 구조가 비교적 복잡하고, 가격이 상승하게 되는 문제점이 있다.
이에 따라, 상술한 문제점을 극복하고, 낙하하는 물체를 간단한 광학적 방법을 이용하여 보다 정확하게 관측할 수 있는 디스드로미터 장치의 개발이 요구되고 있다.
본 발명의 실시예는 빔에 대한 판빔을 반사 및 투과를 통해 복수의 판빔으로 분할하여, 관측 영역으로 고도를 다르게 조사 함으로써, 상기 관측 영역에서 낙하하는 오브젝트를, 하나의 CCD 카메라를 이용하여, 시차를 가지고 관측할 수 있게 하는 디스드로미터 장치 및 디스드로미터 장치 동작 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명의 실시예는 낙하하는 오브젝트에 대한 고도가 각기 다른 지점에서의 영상을 하나의 CCD 카메라를 이용하여 시차를 가지고 획득 함으로써 복수의 CCD 카메라를 사용하는 것과 같은 효과를 얻을 수 있고, 시스템 구조를 간단하게 하여 가격 상승을 막을 수 있는 디스드로미터 장치 및 디스드로미터 장치 동작 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명의 실시예는 낙하하는 오브젝트에서 산란된 빔을 획득하는 것이 아니라, 그림자 영상을 통해 낙하하는 오브젝트를 보다 큰 신호 세기로 직접 관측할 수 있게 하는 디스드로미터 장치 및 디스드로미터 장치 동작 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명의 실시예는 강수 또는 강설 시 빠르게 낙하하는 빗방울이나, 눈과 같은 오브젝트의 속도, 크기, 강우 강도 등을 간단한 광학적 방법을 이용하여 정확하게 관측할 수 있게 하는 디스드로미터 장치 및 디스드로미터 장치 동작 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일실시예에 따른 디스드로미터 장치는, 빔에 대한 판빔(Sheet beam)을, 제1 판빔 및 제2 판빔으로 분할하는 판빔 분할부와, 상기 제1 판빔을, 관측 영역 내 제1 지점으로 조사하고, 상기 제2 판빔을, 상기 제1 지점과 상이한 고도에 위치하는 상기 관측 영역 내 제2 지점으로 조사하는 판빔 이송부, 및 상기 제1 지점을 통과하는 상기 제1 판빔 및 상기 제2 지점을 통과하는 상기 제2 판빔을 집광하여, 상기 제1 지점 및 상기 제2 지점에서 낙하하는 오브젝트에 대한 복수의 영상을 획득하는 영상 획득부를 포함한다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 디스드로미터 장치 동작 방법은, 빔에 대한 판빔(Sheet beam)을, 제1 판빔 및 제2 판빔으로 분할하는 단계와, 상기 제1 판빔을, 관측 영역 내 제1 지점으로 조사하고, 상기 제2 판빔을, 상기 제1 지점과 상이한 고도에 위치하는 상기 관측 영역 내 제2 지점으로 조사하는 단계, 및 상기 제1 지점을 통과하는 상기 제1 판빔 및 상기 제2 지점을 통과하는 상기 제2 판빔을 집광하여, 상기 제1 지점 및 상기 제2 지점에서 낙하하는 오브젝트에 대한 복수의 영상을 획득하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 빔에 대한 판빔을 반사 및 투과를 통해 복수의 판빔으로 분할하여, 관측 영역으로 고도를 다르게 조사 함으로써, 상기 관측 영역에서 낙하하는 오브젝트를, 하나의 CCD 카메라를 이용하여, 시차를 가지고 관측할 수 있게 된다.
또한 본 발명의 일실시예에 따르면, 낙하하는 오브젝트에 대한 고도가 각기 다른 지점에서의 영상을 하나의 CCD 카메라를 이용하여 시차를 가지고 획득 함으로써 복수의 CCD 카메라를 사용하는 것과 같은 효과를 얻을 수 있고, 시스템 구조를 간단하게 하여 가격 상승을 막을 수 있게 된다.
또한 본 발명의 일실시예에 따르면, 낙하하는 오브젝트에서 산란된 빔을 획득하는 것이 아니라, 그림자 영상을 통해 낙하하는 오브젝트를 보다 큰 신호 세기로 직접 관측할 수 있게 된다.
또한 본 발명의 일실시예에 따르면, 강수 또는 강설 시 빠르게 낙하하는 빗방울이나, 눈과 같은 오브젝트의 속도, 크기, 강우 강도 등을 간단한 광학적 방법을 이용하여 정확하게 관측할 수 있게 된다.
도 1은 종래의 일실시예에 따른 디스드로미터 장치를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 디스드로미터 장치의 내부 구성을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 디스드로미터 장치를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 디스드로미터 장치를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 디스드로미터 장치 동작 방법의 순서를 도시한 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 응용프로그램 업데이트 장치 및 방법에 대해 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명이 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 디스드로미터 장치의 내부 구성을 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 디스드로미터 장치(200)는 판빔 분할부(210), 판빔 이송부(220), 영상 획득부(230)를 포함하여 구성할 수 있다. 또한, 실시예에 따라, 디스드로미터 장치(200)는 광원(240), 판빔 형성부(250), 및 데이터 처리부(260)를 각각 추가하여 구성할 수 있다.
판빔 분할부(210)는 빔에 대한 판빔(Sheet beam)을, 제1 판빔 및 제2 판빔으로 분할한다.
즉, 판빔 분할부(210)는 광원(240)으로부터 입사되는 빔에 대한 판빔을, 복수의 판빔으로 분할할 수 있다.
일례로, 판빔 분할부(210)는 빔분할기를 이용하여, 상기 판빔을 제1 판빔 및 제2 판빔으로 분할할 수 있다. 즉, 판빔 분할부(210)는 상기 판빔을, 빔분할기를 투과하는 제1 판빔과, 상기 빔분할기에서 반사하는 제2 판빔으로 분할할 수 있다.
또는, 판빔 분할부(210)는 빔조합기를 이용하여, 상기 판빔을 제1 판빔 및 제2 판빔으로 분할할 수 있다. 즉, 판빔 분할부(210)는 상기 판빔을, 빔조합기를 투과하는 제1 판빔과, 상기 빔조합기에서 반사하는 제2 판빔으로 분할할 수 있다.
실시예에 따라, 디스드로미터 장치(200)는 광원(240) 및 판빔 형성부(250)를 더 포함할 수 있다.
광원(240)은 연속 발진 레이저를 이용하여, 낙하하는 오브젝트가 통과하는 관측 영역으로 빔을 입사한다. 여기서, 상기 오브젝트는 강수 또는 강설 시 빠르게 낙하하는 빗방울, 눈 등을 예시할 수 있다.
판빔 형성부(250)는 광원(240)으로부터 입사되는 상기 빔을, 실린더 렌즈를 이용하여 상기 판빔으로 변형한다.
즉, 판빔 형성부(250)는 하나의 광원(240)으로부터 입사된 빔을 얇은 판빔으로 변형하여, 판빔 분할부(210)에서 상기 판빔이 복수의 판빔으로 분할되도록 할 수 있다.
예를 들어, 판빔 형성부(250)는 광원(240)으로부터 입사된 빔이 빔분할기(또는 빔조합기)에 도달하기 전에, 실린더 렌즈를 이용하여 얇은 판빔으로 변형하여 빔분할기(또는 빔조합기)에 입사되도록 함으로써, 빔분할기(또는 빔조합기)에서 상기 판빔이 투과된 제1 판빔과, 반사된 제2 판빔으로 분할되도록 할 수 있다.
판빔 이송부(220)는 상기 제1 판빔을, 관측 영역 내 제1 지점으로 조사하고, 상기 제2 판빔을, 상기 제1 지점과 상이한 고도에 위치하는 상기 관측 영역 내 제2 지점으로 조사한다.
여기서, 상기 제1 지점과 상기 제2 지점은 낙하하는 오브젝트가 통과하는 관측 영역에서 고도가 상이한 지점일 수 있다.
즉, 판빔 이송부(220)는 상기 판빔에서 분할된 복수의 판빔, 즉, 제1 판빔과 제2 판빔을 낙하하는 오브젝트가 통과하는 관측 영역으로 조사할 수 있다. 이때, 판빔 이송부(220)는 제1 판빔과 제2 판빔을 관측 영역으로 고도를 다르게 조사 함으로써, 관측 영역에서 낙하하는 오브젝트를, 영상 획득부(230)에서 하나의 CCD 카메라를 이용하여, 시차를 가지고 관측할 수 있도록 할 수 있다.
일례로, 판빔 이송부(220)는 빔분할기를 투과하는 상기 제1 판빔을 상기 제1 지점으로 조사하고, 상기 빔분할기에서 반사하는 상기 제2 판빔을, 전반사 거울을 통해 재반사시켜 상기 제2 지점으로 조사할 수 있다.
또는, 판빔 이송부(220)는 빔조합기를 투과하는 제1 판빔을 상기 제1 지점으로 조사하고, 상기 빔조합기에서 반사하는 제2 판빔을, 전반사 거울을 통해 재반사시켜 상기 제2 지점으로 조사할 수 있다.
영상 획득부(230)는 상기 제1 지점을 통과하는 상기 제1 판빔 및 상기 제2 지점을 통과하는 상기 제2 판빔을 집광하여, 상기 제1 지점 및 상기 제2 지점에서 낙하하는 오브젝트에 대한 복수의 영상을 획득한다.
상기 제1 판빔은 빔분할기(또는 빔조합기)를 투과한 뒤 그대로 상기 관측 영역 내 제1 지점으로 조사되는 반면, 상기 제2 판빔은 빔분할기(또는 빔조합기)에서 반사한 뒤 전반사 거울에 의해 재반사되어 상기 제1 지점보다 고도가 높은 관측 영역 내 제2 지점으로 조사 됨에 따라, 상기 제1 판빔이 관측 영역 내 제1 지점을 통과하는 시점과, 상기 제2 판빔이 관측 영역 내 제2 지점을 통과하는 시점 간에 시간 지연이 나타날 수 있다.
영상 획득부(230)는 상기 제1 판빔 및 상기 제2 판빔 간에 상기 관측 영역을 통과하는 시간 지연에 따라, 상기 제1 판빔 및 상기 제2 판빔을 집광 렌즈를 통해 CCD(Charge Coupled Device) 카메라에 순차적으로 집광할 수 있다. 또한, 영상 획득부(230)는 상기 CCD 카메라를 이용하여, 상기 제1 지점에서의 상기 오브젝트에 대한 영상, 및 상기 제2 지점에서의 상기 오브젝트에 대한 영상을 각각 순차적으로 획득할 수 있다.
구체적으로, 영상 획득부(230)는 상기 관측 영역에서 낙하하는 오브젝트가 먼저 관측되는 제2 지점을 통과하는 제2 판빔을 집광 렌즈를 이용하여 CCD 카메라에 집광하여, 제2 지점에서의 오브젝트에 대한 영상을 획득하고, 상기 오브젝트가 더 낙하하여 상기 관측 영역에서 제2 지점보다 낮은 고도에 위치하는 제1 지점에서 관측 됨에 따라 제1 지점을 통과하는 제1 판빔을 집광 렌즈를 이용하여 상기 CCD 카메라에 집광하여, 제1 지점에서의 오브젝트에 대한 영상을 획득할 수 있다.
이와 같이, 영상 획득부(230)는 낙하하는 오브젝트에 대한 고도가 각기 다른 지점에서의 영상을 하나의 CCD 카메라를 이용하여 시차를 가지고 획득 함으로써 복수의 CCD 카메라를 사용하는 것과 같은 효과를 얻을 수 있고, 시스템 구조를 간단하게 하여 가격 상승을 막을 수 있다.
실시예에 따라, 디스드로미터 장치(200)는 데이터 처리부(260)를 더 포함할 수 있다.
데이터 처리부(260)는 상기 획득한 복수의 영상을 이용하여 산출되는 상기 제1 판빔 및 상기 제2 판빔에 대한 정보에 기초하여, 상기 오브젝트에 대한 크기, 강도, 및 낙하 속도 중 적어도 하나의 관측 데이터를 출력한다.
데이터 처리부(260)는 상기 제1 지점에서의 영상 및 상기 제2 지점에서의 영상에서 대응되는 픽셀 간 거리, 상기 관측 영역에서의 상기 제1 판빔 및 상기 제2 판빔 간 거리, 주사 속도, 및 픽셀의 크기 중 적어도 하나의 상기 정보를 산출할 수 있다.
일례로, 데이터 처리부(260)는 낙하하는 오브젝트가 관측 영역에서 제1 지점과 제2 지점을 통과할 때의 시간 지연을 이용하여 제1 지점에서의 영상 및 제2 지점에서의 영상을 짝 영상으로서 추출할 수 있다. 데이터 처리부(260)는 추출된 짝 영상을 바탕으로 낙하하는 오브젝트에 대한 정보, 예를 들어, 제1 지점에서의 영상 및 제2 지점에서의 영상에 대응되는 픽셀 간 거리, 관측 영역에서의 각 판빔 간 거리, 주사 속도, 픽셀의 크기 등을 획득할 수 있다. 구체적으로, 데이터 처리부(260)는 상기 정보를 이용하여, 낙하하는 오브젝트에 대한 낙하 속도, 크기, 강수 강도 등에 관한 관측 데이터를 출력할 수 있다.
따라서, 본 발명의 일실시예에 따르면, 빔에 대한 판빔을 반사 및 투과를 통해 복수의 판빔으로 분할하여, 관측 영역으로 고도를 다르게 조사 함으로써, 상기 관측 영역에서 낙하하는 오브젝트를, 하나의 CCD 카메라를 이용하여, 시차를 가지고 관측할 수 있게 된다.
또한 본 발명의 일실시예에 따르면, 낙하하는 오브젝트에 대한 고도가 각기 다른 지점에서의 영상을 하나의 CCD 카메라를 이용하여 시차를 가지고 획득 함으로써 복수의 CCD 카메라를 사용하는 것과 같은 효과를 얻을 수 있고, 시스템 구조를 간단하게 하여 가격 상승을 막을 수 있게 된다.
또한 본 발명의 일실시예에 따르면, 낙하하는 오브젝트에서 산란된 빔을 획득하는 것이 아니라, 그림자 영상을 통해 낙하하는 오브젝트를 보다 큰 신호 세기로 직접 관측할 수 있게 된다.
또한 본 발명의 일실시예에 따르면, 강수 또는 강설 시 빠르게 낙하하는 빗방울이나, 눈과 같은 오브젝트의 속도, 크기, 강우 강도 등을 간단한 광학적 방법을 이용하여 정확하게 관측할 수 있게 된다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 디스드로미터 장치를 도시한 도면이다.
도 3을 참조하면, 디스드로미터 장치(300)는 광원(301), 실린더 렌즈(302), 빔분할기(303), 전반사 거울(304), 집광 렌즈(305), 및 CCD 카메라(306)를 포함하여 구성될 수 있다.
광원(301)은 연속 발진 레이저를 사용하며, 낙하하는 오브젝트가 통과하는 관측 영역으로 빔을 조사할 수 있다.
실린더 렌즈(302)는 광원(301)에서 조사된 빔을 얇은 판빔(Sheet beam)으로 변형할 수 있다.
빔분할기(303)는 상기 판빔을 두 개의 판빔으로 분할할 수 있다. 즉, 빔분할기(303)에 도달한 상기 판빔은, 빔분할기(303)를 투과한 제1 판빔과 빔분할기(303)로부터 반사된 제2 판빔으로 분할될 수 있다.
이때, 빔분할기(303)를 투과한 제1 판빔은 낙하하는 오브젝트를 관측할 수 있는 관측 영역으로 조사되고, 빔분할기(303)로부터 반사된 제2 판빔은 전반사 거울(304)에서 다시 반사되어, 상기 제1 판빔과 상이한 고도에서, 평행하게 관측 영역으로 조사될 수 있다.
집광 렌즈(305)는 시간 지연을 가지고 관측 영역을 통과하는 상기 제1 판빔과 상기 제2 판빔을, 순차적으로 CCD 카메라(306)에 집광할 수 있다.
CCD 카메라(306)는 고도 차이로 인해 먼저 관측 영역을 통과하는 제1 판빔을 집광 렌즈(305)를 통해 집광하여 상기 관측 영역에서 낙하하는 오브젝트에 대한 영상을 생성할 수 있다. 또한, CCD 카메라(306)는 상기 제1 판빔 이후, 상기 관측 영역을 상기 제1 판빔과는 상이한 고도에서 평행하게 통과하는 제2 판빔을 집광 렌즈(305)를 통해 집광하여 상기 관측 영역에서 낙하하는 오브젝트에 대한 영상을 생성할 수 있다.
즉, 디스드로미터 장치(300)는 하나의 CCD 카메라(306)를 이용하여, 상기 시간 지연에 따라, 상기 제1 판빔에 의해 획득되는 영상과, 상기 제2 판빔에 의해 획득되는 영상을 각각 생성할 수 있다.
이에 따라, 디스드로미터 장치(300)는 각 영상에 대응되는 픽셀 간 거리, 관측 영역에서 각 판빔 간 거리, 주사속도, 픽셀 크기 등을 이용하여, 낙하하는 오브젝트에 대한 낙하 속도, 낙하 물체의 크기, 강수 강도 등에 관한 관측 데이터를 출력할 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 디스드로미터 장치를 도시한 도면이다.
도 4를 참조하면, 디스드로미터 장치(400)는 광원(401), 실린더 렌즈(402), 빔조합기(403,406), 전반사 거울(404, 405), 집광 렌즈(407), 및 CCD 카메라(408)를 포함하여 구성될 수 있다.
광원부(401)에서 조사된 빔은 실린더 렌즈(402)를 거치면서 얇은 판빔으로 변형될 수 있다.
상기 판빔은 다시 빔조합기(403)에서 투과되는 제1 판빔과 빔조합기(403)에서 반사되는 제2 판빔으로 나누어질 수 있다.
빔조합기(403)에서 투과된 제1 판빔은 낙하하는 오브젝트를 관측할 수 있는 관측 영역으로 조사되고, 빔조합기(403)에서 반사된 제2 판빔은 전반사 거울(404)에 의해 재반사되어 관측 영역으로 조사될 수 있다.
여기서, 제1 판빔과 제2 판빔은 상이한 고도로 평행하게 관측 영역으로 조사될 수 있다. 즉, 제1 판빔은 관측 영역 내 제1 지점으로 조사되고, 제2 판빔은 제1 지점보다 고도가 높은 관측 영역 내 제2 지점으로, 제1 판빔과 평행하게 조사될 수 있다.
또한, 제1 판빔이 빔조합기(403)를 투과하여 관측 영역 내 제1 지점으로 조사되는 동안, 상기 제2 판빔은 빔조합기(403)에서 반사되고, 전반사 거울(404)에 의해 재반사되어, 제1 지점보다 고도가 높은 관측 영역 내 제2 지점으로 조사되므로, 제1 판빔과 제2 판빔이 관측 영역을 통과하는 시간 지연이 나타날 수 있다.
관측 영역 내 제1 지점을 통과하는 제1 판빔은 빔조합기(406)를 투과하여 집광 렌즈(407)에 의해 CCD 카메라(408)로 집광될 수 있다. 또한, 제1 지점과 고도가 다른 관측 영역 내 제2 지점을 통과하는 제2 판빔은 전반사 거울(405)에 의해 반사되어 빔조합기(406)로 입사되고, 빔조합기(406)에 입사된 제2 판빔은 재반사되어 집광 렌즈(407)에 의해 상기 CCD 카메라(408)로 집광될 수 있다.
CCD 카메라(408)는 시간 지연되어 관측 영역 내 제1 지점을 통과하는 제1 판빔과 관측 영역 내 제2 지점을 통과하는 제2 판빔을 이용하여, 관측 영역 내 고도가 다른 각 지점에서 관측되는 낙하하는 오브젝트에 관한 영상을 각각 획득할 수 있다. 즉, 하나의 CCD 카메라(408)는 두 개의 지연된 영상, 즉 제1 지점에서의 영상 및 제2 지점에서의 영상을 생성할 수 있다.
이를 통해, 디스드로미터 장치(400)는 제1 지점에서의 영상 및 제2 지점에서의 영상에 대응되는 픽셀 간 거리, 관측 영역에서 각 판빔 간 거리, 주사 속도, 픽셀의 크기 등에 관한 정보를 이용하여, 낙하하는 오브젝트의 낙하 속도, 낙하 물체의 크기, 강수 강도 등에 관한 관측 데이터를 출력할 수 있다.
이하, 도 5에서는 본 발명의 실시예들에 따른 디스드로미터 장치(200)의 작업 흐름을 상세히 설명한다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 디스드로미터 장치 동작 방법의 순서를 도시한 흐름도이다.
본 실시예에 따른 디스드로미터 장치 동작 방법은 상술한 디스드로미터 장치(200)에 의해 수행될 수 있다.
단계(510)에서 디스드로미터 장치(200)는 빔에 대한 판빔을, 제1 판빔 및 제2 판빔으로 분할한다.
광원은 연속 발진 레이저를 이용하여, 낙하하는 오브젝트가 통과하는 관측 영역으로 빔을 입사한다. 여기서, 상기 오브젝트는 강수 또는 강설 시 빠르게 낙하하는 빗방울, 눈 등을 예시할 수 있다.
디스드로미터 장치(200)는 하나의 광원으로부터 입사된 빔을 얇은 판빔으로 변형하여, 상기 판빔이 복수의 판빔으로 분할되도록 할 수 있다.
예를 들어, 디스드로미터 장치(200)는 상기 판빔을, 빔분할기(또는 빔조합기)를 투과하는 제1 판빔과, 상기 빔분할기(또는 빔조합기)에서 반사하는 제2 판빔으로 분할할 수 있다.
단계(520)에서 디스드로미터 장치(200)는 상기 제1 판빔을, 관측 영역 내 제1 지점으로 조사하고, 상기 제2 판빔을, 상기 제1 지점과 상이한 고도에 위치하는 상기 관측 영역 내 제2 지점으로 조사한다.
여기서, 상기 제1 지점과 상기 제2 지점은 낙하하는 오브젝트가 통과하는 관측 영역에서 고도가 상이한 지점일 수 있다.
디스드로미터 장치(200)는 제1 판빔과 제2 판빔을 관측 영역으로 고도를 다르게 조사 함으로써, 관측 영역에서 낙하하는 오브젝트를, 하나의 CCD 카메라를 이용하여, 시차를 가지고 관측할 수 있도록 할 수 있다.
일례로, 디스드로미터 장치(200)는 빔분할기(또는 빔조합기)를 투과하는 상기 제1 판빔을 상기 제1 지점으로 조사하고, 상기 빔분할기(또는 빔조합기)에서 반사하는 상기 제2 판빔을, 전반사 거울을 통해 재반사시켜 상기 제2 지점으로 조사할 수 있다.
단계(530)에서 디스드로미터 장치(200)는 상기 제1 지점을 통과하는 상기 제1 판빔 및 상기 제2 지점을 통과하는 상기 제2 판빔을 집광하여, 상기 제1 지점 및 상기 제2 지점에서 낙하하는 오브젝트에 대한 복수의 영상을 획득한다.
상기 제1 판빔은 빔분할기(또는 빔조합기)를 투과한 뒤 그대로 상기 관측 영역 내 제1 지점으로 조사되는 반면, 상기 제2 판빔은 빔분할기(또는 빔조합기)에서 반사한 뒤 전반사 거울에 의해 재반사되어 상기 제1 지점보다 고도가 높은 관측 영역 내 제2 지점으로 조사 됨에 따라, 상기 제1 판빔이 관측 영역 내 제1 지점을 통과하는 시점과, 상기 제2 판빔이 관측 영역 내 제2 지점을 통과하는 시점 간에 시간 지연이 나타날 수 있다.
디스드로미터 장치(200)는 상기 제1 판빔 및 상기 제2 판빔 간에 상기 관측 영역을 통과하는 시간 지연에 따라, 상기 제1 판빔 및 상기 제2 판빔을 집광 렌즈를 통해 CCD(Charge Coupled Device) 카메라에 순차적으로 집광할 수 있다. 또한, 디스드로미터 장치(200)는 상기 CCD 카메라를 이용하여, 상기 제1 지점에서의 상기 오브젝트에 대한 영상, 및 상기 제2 지점에서의 상기 오브젝트에 대한 영상을 각각 순차적으로 획득할 수 있다.
구체적으로, 디스드로미터 장치(200)는 상기 관측 영역에서 낙하하는 오브젝트가 먼저 관측되는 제2 지점을 통과하는 제2 판빔을 집광 렌즈를 이용하여 CCD 카메라에 집광하여, 제2 지점에서의 오브젝트에 대한 영상을 획득하고, 상기 오브젝트가 더 낙하하여 상기 관측 영역에서 제2 지점보다 낮은 고도에 위치하는 제1 지점에서 관측 됨에 따라 제1 지점을 통과하는 제1 판빔을 집광 렌즈를 이용하여 상기 CCD 카메라에 집광하여, 제1 지점에서의 오브젝트에 대한 영상을 획득할 수 있다.
이와 같이, 디스드로미터 장치(200)는 낙하하는 오브젝트에 대한 고도가 각기 다른 지점에서의 영상을 하나의 CCD 카메라를 이용하여 시차를 가지고 획득 함으로써 복수의 CCD 카메라를 사용하는 것과 같은 효과를 얻을 수 있고, 시스템 구조를 간단하게 하여 가격 상승을 막을 수 있다.
단계(540)에서 디스드로미터 장치(200)는 상기 획득한 복수의 영상을 이용하여 산출되는 상기 제1 판빔 및 상기 제2 판빔에 대한 정보에 기초하여, 상기 오브젝트에 대한 크기, 강도, 및 낙하 속도 중 적어도 하나의 관측 데이터를 출력한다.
일례로, 디스드로미터 장치(200)는 낙하하는 오브젝트가 관측 영역에서 제1 지점과 제2 지점을 통과할 때의 시간 지연을 이용하여 제1 지점에서의 영상 및 제2 지점에서의 영상을 짝 영상으로서 추출할 수 있다.
디스드로미터 장치(200)는 추출된 짝 영상을 바탕으로 낙하하는 오브젝트에 대한 정보, 예를 들어, 제1 지점에서의 영상 및 제2 지점에서의 영상에 대응되는 픽셀 간 거리, 관측 영역에서의 각 판빔 간 거리, 주사 속도, 픽셀의 크기 등을 획득하고, 상기 정보를 이용하여, 낙하하는 오브젝트에 대한 낙하 속도, 크기, 강수 강도 등에 관한 관측 데이터를 출력할 수 있다.
따라서, 본 발명의 일실시예에 따르면, 빔에 대한 판빔을 반사 및 투과를 통해 복수의 판빔으로 분할하여, 관측 영역으로 고도를 다르게 조사 함으로써, 상기 관측 영역에서 낙하하는 오브젝트를, 하나의 CCD 카메라를 이용하여, 시차를 가지고 관측할 수 있게 된다.
또한 본 발명의 일실시예에 따르면, 낙하하는 오브젝트에 대한 고도가 각기 다른 지점에서의 영상을 하나의 CCD 카메라를 이용하여 시차를 가지고 획득 함으로써 복수의 CCD 카메라를 사용하는 것과 같은 효과를 얻을 수 있고, 시스템 구조를 간단하게 하여 가격 상승을 막을 수 있게 된다.
또한 본 발명의 일실시예에 따르면, 낙하하는 오브젝트에서 산란된 빔을 획득하는 것이 아니라, 그림자 영상을 통해 낙하하는 오브젝트를 보다 큰 신호 세기로 직접 관측할 수 있게 된다.
또한 본 발명의 일실시예에 따르면, 강수 또는 강설 시 빠르게 낙하하는 빗방울이나, 눈과 같은 오브젝트의 속도, 크기, 강우 강도 등을 간단한 광학적 방법을 이용하여 정확하게 관측할 수 있게 된다.
본 발명의 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.
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.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.
200: 디스드로미터 장치
210: 판빔 분할부 220: 판빔 이송부
230: 영상 획득부 240: 광원
250: 판빔 형성부 260: 데이터 처리부

Claims (11)

  1. 빔에 대한 판빔(Sheet beam)을, 제1 판빔 및 제2 판빔으로 분할하는 판빔 분할부;
    상기 제1 판빔을, 관측 영역 내 제1 지점으로 조사하고, 상기 제2 판빔을, 상기 제1 지점과 상이한 고도에 위치하는 상기 관측 영역 내 제2 지점으로 조사하는 판빔 이송부; 및
    상기 제1 지점을 통과하는 상기 제1 판빔 및 상기 제2 지점을 통과하는 상기 제2 판빔을 집광하여, 상기 제1 지점 및 상기 제2 지점에서 낙하하는 오브젝트에 대한 복수의 영상을 획득하는 영상 획득부
    를 포함하는 디스드로미터 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    광원으로부터 입사되는 상기 빔을, 실린더 렌즈를 이용하여 상기 판빔으로 변형하는 판빔 형성부
    를 더 포함하는 디스드로미터 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 판빔 분할부는,
    상기 판빔을, 빔분할기를 투과하는 상기 제1 판빔, 및 상기 빔분할기를 반사하는 상기 제2 판빔으로 분할하는
    디스드로미터 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 판빔 이송부는,
    상기 제1 판빔 및 상기 제2 판빔을, 서로 상이한 고도로 평행하도록 상기 관측 영역으로 조사하는
    디스드로미터 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 판빔 이송부는,
    빔분할기를 투과하는 상기 제1 판빔을 상기 제1 지점으로 조사하고,
    상기 빔분할기에서 반사하는 상기 제2 판빔을, 전반사 거울을 통해 재반사시켜 상기 제2 지점으로 조사하는
    디스드로미터 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 판빔 및 상기 제2 판빔 간에 상기 관측 영역을 통과하는 시간 지연에 따라,
    상기 영상 획득부는,
    상기 제1 판빔 및 상기 제2 판빔을 집광 렌즈를 통해 CCD(Charge Coupled Device) 카메라에 순차적으로 집광하고,
    상기 CCD 카메라를 이용하여, 상기 제1 지점에서의 상기 오브젝트에 대한 영상, 및 상기 제2 지점에서의 상기 오브젝트에 대한 영상을 각각 순차적으로 획득하는
    디스드로미터 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 획득한 복수의 영상을 이용하여 산출되는 상기 제1 판빔 및 상기 제2 판빔에 대한 정보에 기초하여, 상기 오브젝트에 대한 크기, 강도, 및 낙하 속도 중 적어도 하나의 관측 데이터를 출력하는 데이터 처리부
    를 더 포함하는 디스드로미터 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 데이터 처리부는,
    상기 제1 지점에서의 영상 및 상기 제2 지점에서의 영상에서 대응되는 픽셀 간 거리, 상기 관측 영역에서의 상기 제1 판빔 및 상기 제2 판빔 간 거리, 주사 속도, 및 픽셀의 크기 중 적어도 하나의 상기 정보를 산출하는
    디스드로미터 장치.
  9. 빔에 대한 판빔(Sheet beam)을, 제1 판빔 및 제2 판빔으로 분할하는 단계;
    상기 제1 판빔을, 관측 영역 내 제1 지점으로 조사하고, 상기 제2 판빔을, 상기 제1 지점과 상이한 고도에 위치하는 상기 관측 영역 내 제2 지점으로 조사하는 단계; 및
    상기 제1 지점을 통과하는 상기 제1 판빔 및 상기 제2 지점을 통과하는 상기 제2 판빔을 집광하여, 상기 제1 지점 및 상기 제2 지점에서 낙하하는 오브젝트에 대한 복수의 영상을 획득하는 단계
    를 포함하는 디스드로미터 장치 동작 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제1 판빔 및 제2 판빔으로 분할하는 단계는,
    상기 판빔을, 빔분할기를 투과하는 상기 제1 판빔, 및 상기 빔분할기를 반사하는 상기 제2 판빔으로 분할하는 단계
    를 포함하는 디스드로미터 장치 동작 방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 제1 판빔 및 상기 제2 판빔 간에 상기 관측 영역을 통과하는 시간 지연에 따라,
    상기 제1 지점 및 상기 제2 지점에서 낙하하는 오브젝트에 대한 복수의 영상을 획득하는 단계는,
    상기 제1 판빔 및 상기 제2 판빔을 집광 렌즈를 통해 CCD(Charge Coupled Device) 카메라에 순차적으로 집광하는 단계; 및
    상기 CCD 카메라를 이용하여, 상기 제1 지점에서의 상기 오브젝트에 대한 영상, 및 상기 제2 지점에서의 상기 오브젝트에 대한 영상을 각각 순차적으로 획득하는 단계
    를 포함하는 디스드로미터 장치 동작 방법.
KR1020140011333A 2014-01-29 2014-01-29 디스드로미터 장치 및 디스드로미터 장치 동작 방법 KR101506838B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140011333A KR101506838B1 (ko) 2014-01-29 2014-01-29 디스드로미터 장치 및 디스드로미터 장치 동작 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140011333A KR101506838B1 (ko) 2014-01-29 2014-01-29 디스드로미터 장치 및 디스드로미터 장치 동작 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101506838B1 true KR101506838B1 (ko) 2015-03-30

Family

ID=53028829

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020140011333A KR101506838B1 (ko) 2014-01-29 2014-01-29 디스드로미터 장치 및 디스드로미터 장치 동작 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101506838B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017005250A1 (de) * 2015-07-06 2017-01-12 Kisters Ag Vorrichtung und verfahren zur messung von niederschlag

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007327889A (ja) 2006-06-08 2007-12-20 Koito Ind Ltd 火山灰検知装置および気象状態判定装置
KR100822365B1 (ko) 2006-12-27 2008-04-17 한국항공우주연구원 아세톤 평면 레이저 유도 형광 기법을 이용한 유동장 내의 유동체 농도 분포 측정 장치 및 그 방법
JP2008157765A (ja) 2006-12-25 2008-07-10 Ccs Inc 気象測定装置
JP2010032557A (ja) 2009-11-18 2010-02-12 Ccs Inc 気象測定装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007327889A (ja) 2006-06-08 2007-12-20 Koito Ind Ltd 火山灰検知装置および気象状態判定装置
JP2008157765A (ja) 2006-12-25 2008-07-10 Ccs Inc 気象測定装置
KR100822365B1 (ko) 2006-12-27 2008-04-17 한국항공우주연구원 아세톤 평면 레이저 유도 형광 기법을 이용한 유동장 내의 유동체 농도 분포 측정 장치 및 그 방법
JP2010032557A (ja) 2009-11-18 2010-02-12 Ccs Inc 気象測定装置

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017005250A1 (de) * 2015-07-06 2017-01-12 Kisters Ag Vorrichtung und verfahren zur messung von niederschlag
US20180238787A1 (en) * 2015-07-06 2018-08-23 Kisters Ag Device and method for measuring precipitation
US10564085B2 (en) 2015-07-06 2020-02-18 Kisters Ag Device and method for measuring precipitation

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7465312B2 (ja) 高周波パルス発射を用いる高分解能ライダ
EP3195042B1 (en) Linear mode computational sensing ladar
US10698308B2 (en) Ranging method, automatic focusing method and device
US8587686B1 (en) Hybrid differential optical sensing imager
KR101639227B1 (ko) 3차원 형상 측정장치
JP6503221B2 (ja) ３次元情報取得装置、及び、３次元情報取得方法
JP5981443B2 (ja) 観察装置
US9667858B2 (en) Image acquisition device and image acquisition device focusing method
CN114600000A (zh) 感测设备及信息处理装置
KR101523336B1 (ko) 웨이퍼 영상 검사 장치
US9661212B2 (en) Image acquisition device and focusing method for image acquisition device
KR101506838B1 (ko) 디스드로미터 장치 및 디스드로미터 장치 동작 방법
KR101382390B1 (ko) 레이저 빔을 이용한 디스드로미터 장치 및 디스드로미터 장치의 동작 방법
JP2015108582A (ja) ３次元計測方法と装置
JP6969739B2 (ja) 位置情報取得システム、位置情報取得方法及びプログラム
KR101909528B1 (ko) 구조광을 이용한 3차원 이미징 방법 및 시스템
EP4336255A1 (en) Incline estimation system, incline estimation method, incline estimation program, semiconductor inspection system, and organism observation system
JP6076205B2 (ja) 画像取得装置及び画像取得装置のフォーカス方法
US10429315B2 (en) Imaging apparatus and imaging method
KR20130094147A (ko) 공초점을 이용한 영상 처리 장치 및 이를 이용한 영상 처리 방법
KR101702577B1 (ko) 저 시정 환경에서도 활용 가능한 공간 분할을 이용한 물체의 영상 획득 장치
JP2013174709A (ja) 顕微鏡装置およびバーチャル顕微鏡装置
TWI730749B (zh) 陣列式3d影像建置裝置及其方法
US20100253802A1 (en) Enhanced microscan apparatus and methods
US20190377066A1 (en) Tracking objects using video images and lidar

Legal Events

Date Code Title Description
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180122

Year of fee payment: 4