KR101727162B1 - 관제 서비스 제공 장치 및 그 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 선박 또는 항공 등의 운항(운전) 관제를 수행하는 관제 시스템에서 전자해도를 기반으로 하는 선박 위치와 CCTV 화면 내 선박 위치를 매핑하고, 매핑한 결과를 토대로 관제 서비스를 제공하는 장치 및 그 방법에 관한 것이다. 관제 서비스 제공 장치는 레이더 정보와 AIS 정보를 융합 처리하여 선박 정보를 생성하는 다중센서 융합 처리부, 선박 정보를 기준으로 CCTV 영상에 탐지 영역을 설정하고, 설정한 탐지 영역 내에서 영상 처리를 수행하여 선박을 탐지하는 영상 물체 추적 결합처리부 및 선박 정보와 영상 처리를 수행하여 선박을 탐지한 결과를 토대로 매핑 표시 정보를 생성하고, 생성한 매핑 표시 정보를 CCTV 화면 내 전시하여 관제 서비스를 제공하는 정보 제공부를 포함한다.

Description

관제 서비스 제공 장치 및 그 방법{APPARATUS AND METHOD FOR PROVIDING VESSEL TRAFFIC SERVICE}
본 발명은 관제 서비스 제공 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 특히 선박 또는 항공 등의 운항(운전) 관제를 수행하는 관제 시스템에서 전자해도를 기반으로 하는 선박 위치와 CCTV 화면 내 선박 위치를 매핑하고, 매핑한 결과를 토대로 관제 서비스를 제공하는 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
종래의 관제 서비스는 레이더 정보를 이용하여 관제 서비스를 제공하는 방법 예를 들어, CCTV(closed-circuit television)의 팬필트만을 사용하여 관제사가 관제화면을 클릭하면 해당 위치로 CCTV가 지향하도록만 하여 관제를 진행하여왔다.
또 다른 관제 서비스를 제공하는 방법으로는 AIS(Automatic identification system) 위치 정보만을 기반으로 하여 CCTV 장치로 위치 정보를 전송함으로써, 단순히 CCTV의 매핑된 위치정보에 해당 AIS 위치 정보를 CCTV 영상 화면에 도시(전시)하는 방법이 있다.
다만, AIS 위치 정보 자체의 오류와 AIS 미탑재 선박의 경우, AIS 위치 정보를 영상에 접목하는 방법은 근원적으로 오류가 있는 정보간에 결합됨으로서 비교적 쉽게 처리될 수 있고, 경우에 따라 오류가 있지만 관제 센터에서는 상용 결과물로 사용되어 왔다.
또 다른 관제 서비스를 제공하는 방법으로는 예를 들어, 한국공개특허 제2011-0116842호 "증강현실을 이용한 선박 항법 시스템의 전자해도 표시 방법"과 같이 실제 영상에 전자해도에 따른 항해정보와 다른 선박의 운항정보를 증강현실 처리하여 증강현실 처리된 영상을 제공하는 방법도 있다.
SOLAS(international convention for the safety of life at sea) 기준으로 300톤 이상의 선박의 경우에는 기본적으로 AIS 정보에 선박의 자동 식별이 가능한 MMSI(Maritime Mobile Service Identity) 정보와 위경도 좌표와 동적 정적 정보를 포함하여 관제 센터로 보내게 됨으로써, 선박의 위치에 대한 구분이 쉽게 이루어져 관제의 효율성을 증가하도록 하고 있다.
그러나, 이와 같은 AIS 정보는 이동 속도에 따라 정보가 불균일하고, 선박이 탑재한 AIS 장비의 정밀도에 따라 오차가 편차가 심하여 실제적인 위치의 정확성에 대한 신뢰성이 부족한 실정이다. 또한, 이러한 정보만을 기준으로 CCTV 화면에 오버레이(overlay)해서 AIS 정보를 영상 화면에 전시하는 경우, 신뢰성이 떨어진다. 더구나 AIS를 탑재하지 않은 선박의 경우에는 해당 정보가 없으므로, CCTV 화면에 전시 자체가 어려운 문제점이 있다.
일반적인 CCTV 장비의 경우 독립적으로 설치되어 영상 자체의 신호처리 기능으로 물체를 탐지하는 역할과 이를 추적하는 연구는 기존에 영상처리 기능으로 진행하여 오고 있는 수준이다. 즉, 이를 다른 센싱 장비와 결합하여 정확성을 개선하고자 하는 경우는 거의 없고, 특히 해상에 적용되는 관제 시스템에서 결합하는 방법과 처리 성능을 개선하는 경우는 거의 없어 왔다.
본 발명의 목적은 선박 또는 항공 등의 운항(운전) 관제를 수행하는 관제 시스템에서 전자해도를 기반으로 하는 선박 위치와 CCTV 화면 내 선박 위치를 매핑하고, 매핑한 결과를 토대로 관제 서비스를 제공하는 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 관제 서비스 제공 방법은
레이더 정보와 AIS 정보를 융합 처리하여 선박의 위치 정보를 획득하는 단계; 상기 선박의 위치 정보에 해당하는 좌표가 CCTV 화면 좌표 범위 내에 존재하는지 확인하여 이전에 추적 진행해 온 선박과 동일한 선박인지 또는 신규 선박인지를 확인하는 단계; 신규 선박인 경우, 상기 선박의 위치 정보와 항만운영정보를 토대로 매핑 표시 정보를 생성하는 단계; 및 상기 매핑 표시 정보를 상기 CCTV 화면 내 매핑 위치에 전시하고, 영상 처리를 기반으로 선박 추적을 하는 단계를 포함한다.
이 때, 상기 선박 추적을 하는 단계는 상기 확인하는 단계에서 동일한 선박인 경우에도 동일하게 영상 처리를 기반으로 선박 추적을 하는 것을 특징으로 한다.
이 때, 상기 영상 처리를 기반으로 선박 추적을 하는 단계는 히스토그램에 의한 물체 탐지기법 또는 프레임간 차영상을 이용한 물체 탐지기법, 물체 학습에 의한 탐지기법, 물체의 이동방향 예측을 위한 칼만필터를 이용한 탐지기법 또는 이러한 방법을 결합한 방법 중 적어도 하나를 이용하여 선박 추적을 하는 것을 특징으로 한다.
이 때, 상기 확인하는 단계는 상기 선박의 위치 정보에 해당하는 좌표가 CCTV 화면 좌표 범위 내에 존재하는 경우에 이전에 추적 진행해 온 선박과 동일한 선박으로 판단하고, 상기 CCTV 화면 좌표 범위 내에 존재하지 않는 경우에 신규 선박으로 판단하는 것을 특징으로 한다.
이 때, 상기 선박의 위치 정보에 해당하는 좌표가 CCTV 화면 좌표 범위 내에 존재하지 않는 경우, 상기 선박의 위치 정보에 해당하는 좌표를 CCTV 화면 내에 전시하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 관제 서비스 제공 장치는
레이더 정보와 AIS 정보를 융합 처리하여 선박 정보를 생성하는 다중센서 융합 처리부; 상기 선박 정보를 기준으로 CCTV 영상에 탐지 영역을 설정하고, 설정한 탐지 영역 내에서 영상 처리를 수행하여 선박을 탐지하는 영상 물체 추적 결합처리부; 및 상기 선박 정보와 상기 영상 처리를 수행하여 선박을 탐지한 결과를 토대로 매핑 표시 정보를 생성하고, 생성한 매핑 표시 정보를 CCTV 화면 내 전시하여 관제 서비스를 제공하는 정보 제공부를 포함한다.
이 때, 상기 영상 물체 추적 결합처리부는 상기 선박 정보를 기반으로 해당 선박의 세부 정보를 항만운영정보 저장부에서 검색하는 것을 특징으로 한다.
이 때, 상기 항만운영정보 저장부는 항만(선박)운영 정보부(Port-MIS)로부터 수신한 선박 별 선박명, 선박 제원 정보를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이 때, 상기 영상 물체 추적 결합처리부는 상기 다중센서 융합 처리부로부터 상기 선박 정보를 지속적으로 수신하지 않더라도 자체적으로 설정한 탐지 영역을 이동해 가면서 영상 처리를 통해 선박을 탐지하고, 탐지한 선박의 위치, 속력, 방향 정보를 상기 정보 제공부에 제공하는 것을 특징으로 한다.
이 때, 상기 영상 물체 추적 결합처리부는 히스토그램에 의한 물체 탐지기법 또는 프레임간 차영상을 이용한 물체 탐지기법, 물체 학습에 의한 탐지기법, 물체의 이동방향 예측을 위한 칼만필터를 이용한 탐지기법 또는 이러한 방법을 결합한 방법 중 적어도 하나를 이용하여 영상 처리를 수행하여 선박을 탐지하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 영상 전시 시스템 즉, CCTV 전시부에 융합정보를 직접 적용할 수 있도록 정보를 제공하고, 해당 정보에 영상 처리를 수행하는 추적 알고리즘을 적용함으로써, CCTV 자체가 흔들림에 의한 기계적 오류로부터 직접적인 영향을 줄일 수 있으며, 정확한 위치 정보를 CCTV 전시에 제공하여 관제에 활용할 수 있도록 하고, 항만 정보시스템과 결합하여 더 나은 정보를 제공할 수 있으며 관제사에게 직접 그 결과를 알려주도록 하여 다양한 상황에 인지 및 판단 할 수 있는 방안을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 영상 전시 시스템의 자체적 오류와 특수한 상황으로 인한 오류 등으로부터 어느 정도 벗어남으로써 관제 시스템과 관제사의 혼란을 막고, 산출된 차별화된 알고리즘과 체계적 운용방법을 제시함으로써, 위험도를 낮추고, 시스템의 안전성을 확보하며, 이로부터 관제를 안정적으로 처리할 수 있는 모든 관제 프로세서에서도 활용될 수 있다.
도 1은 일반적인 해상교통관제시스템이 적용된 관제 환경을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 관제 서비스 제공 장치가 적용되는 환경을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 관제 서비스 제공 장치를 개략적으로 나타내는 구성도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 관제 서비스를 제공하는 방법을 나타내는 흐름도이다.
본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서, 반복되는 설명, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능, 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 본 발명의 실시형태는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예 따른 관제 서비스 제공 장치 및 그 방법에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
먼저, 본 발명은 선박 또는 항공 등의 운항(운전)시 선박 또는 항공기의 신호 정보를 복수개의 센서와 융합 처리하고, 융합 처리한 결과에 해당하는 정보를 CCTV 광학 장치에 전송한다. 다음, 본 발명은 CCTV의 그 해당 영역의 다중 센서 융합 과정(영상 기반 오브젝트 탐지 및 추적처리 알고리즘)을 처리하여, 처리 결과에 해당하는 정보를 CCTV 화면에 전시하게 됨으로써, 전자해도를 기반으로 하는 선박 위치와 CCTV 화면 내 선박 위치가 잘 매핑되어, 관제사가 해상의 선박 상황을 잘 파악하게 할 수 있다.
즉, 본 발명은 CCTV와 같은 영상 시스템에서 기존의 영상 정보 위에 해당 선박이 움직이는 정보를 찾아서 정확하게 정보간에 융합과정을 수행함으로써, 좀더 정확한 정보를 제공하려는 것이다.
따라서, AIS 뿐만 아니라 레이더 정보를 기반으로 정확하게 추정된 위치정보를 제공하게 되면 오류의 확률이 줄어 들고, 영상 탐지 영역이 줄어들게 되며, 한번 더 영상정보에서 물체 인식과정을 거치게 되어 결합된다면 더욱더 정확한 정보를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 CCTV 화면에 단순히 AIS 정보(예를 들어, 선박명 등을 포함하는 AIS 수신정보)를 전시하는 것이 아니라 정보자체가 AIS의 위경도 좌표 정보가 아닌 레이더와 AIS로부터 결합된 다중 센서 기반의 정확한 정보를 전시하고, 해당 선박 정보 또한 AIS 외에 항만(선박)운영정보시스템(이하, "Port-MIS 시스템"이라고도 함)으로부터 수신된 선박 정보(톤수, 선박정보)를 실시간 정보와 연계하여 정보를 전시하여, 오류(AIS 경우 선박 입력시 오류가 발생할 수 있어 자체 오류 존재, 영문만 가능)가 없는 정보로 전시하도록 함으로서, 관제사들이 관제 시스템으로부터 판단 실수를 방지할 수 있다.
레이더 전송주기는 레이더의 회전속도에 결정되지만, 보통 해상교통관제용 레이더는 레이더의 정보제공 주기인 3초 주기로 제공되는 경우가 대부분이다. 이는 항상 3초 단위로 위치 정보를 관제 센터에 송신한다는 의미이다. 따라서, AIS 에서 정보가 수신되지 않더라도 AIS와 레이더의 결합 정보의 주기는 기본적으로 3초 간격을 유지할 수 있다.
다음, 레이더를 이용하여 물표(타겟)를 추적하는 과정을 설명한다.
기본적으로 레이더를 이용하여 물표(타겟)를 추적하는 과정은 레이더 송수신기에 의해 수신된 불특정 다수의 물표 정보를 분석하여 해당 물표의 운동 특성을 찾아내고, 해당 물표의 운동 특성으로부터 해당 물표에 대한 이후의 운동 상황을 지속적으로 추정해가는 과정을 의미한다. 이와 같은 추적 과정에는 추적 오차를 포함하며, 이러한 오차를 최소화할 수 있는 수학적 필터를 사용하게 된다. 여기서, 수학적 필터는 추적 필터라 하고, 이러한 처리 알고리즘을 추적 알고리즘이라 한다. 또한, 이러한 추적 과정은 추적 필터의 반복적인 예측과 갱신에 의한 동적 필터링 기법을 통하여 실시간으로 이루어지며, 대표적으로 칼만 필터가 사용되고 있다.
추적 과정에서 연속적인 탐지를 위하여 복수 개의 물표로부터 정확한 물표를 선정하는 과정이 필요하다. 즉, 물표 추적은 클러터(clutter)나 잡음이 존재하는 상황에서 이루어지므로, 정확한 추적을 위해서는, 현재 추적중인 실제 타겟물표 이외에 그 근원이 불분명한 센서 측정치들 중에서 진짜 타겟물표를 정확히 선별해 낼 수 있는 자료결합(Data Association) 과정이 필수적이다.
자료결합 과정 이후에는 각 물표의 계속 이어지는 트랙이 생성되며, 물표의 개수에 따라 생성된 여러 트랙이 존재하게 된다. 이러한 정보는 단일 레이더가 아닌 다중의 레이더로부터 수신되게 되며, 다중의 레이더에서 각각 생성된 트랙과 상호 결합(Fusion) 과정을 거치면서 중복되는 트랙이 없어지며, 위치에 대한 정확도가 높아지도록 결합(Fusion Filter) 필터를 사용하게 된다.
여러 레이더로부터 결합되는 정보와 레이더가 아닌 AIS로부터 수신되는 GPS 위경도 좌표와 다시 비동기 식으로 융합(Track Fusion)을 함으로써 최종 위치를 선정하고, 화면에 디스플레이되도록 하여 관제사가 이를 확인하고 관제 명령을 내리게 된다.
본 발명에서는 AIS 수신 장치로부터 정보를 수신하는 것과 동시에 재밍(jamming) 신호를 탐지하여 AIS의 위경도 좌표에 대한 필터링을 수행한다. 필터링 결과에서 선정된 물표는 오류를 인지한 상태이며, 사전에 이러한 정보를 융합처리하지 않도록 시스템에서 인지하여 실시간 처리 할 수 있도록 하는 방안이 필요하다.
따라서, 차세대 관제 시스템 또는 선박/항공기 내의 모니터링 시스템은 전파교란신호를 탐지하고, 탐지한 결과를 다시 영역별로 분류하여 기존 정보와 오류를 다시 검증/필터링하고, 문제가 되는 재밍 지역에서 정보 융합(FUSION)시 정보를 적용하지 않으며, 관제사에게 해당 정보를 실시간으로 알리고, 해상의 해당 영역의 선박에게도 알려서 선박의 운항시 오류 정보를 이용하지 않도록 하는 방안이 필요하다.
이를 위하여, 본 발명은 선박의 운항시 선박의 이동경로를 파악하기 위하여 레이더 등 복수개의 센서와 융합하여 처리하여 해상교통관제 시스템의 모니터 관제 화면에 표시된다. 또한, 모니터 관제 화면에 표시되는 정보를 다시 CCTV 광학장치에 전송하여 CCTV의 그 해당영역의 다중센서 융합과정(영상 기반 오브젝트 탐지 및 추적처리 알고리즘)을 처리함으로써, CCTV 전시 화면에서 정확한 선박위치에 정보를 전시하는 것이 목적이며, 전시할 정보 또한 AIS 뿐만 아니라 항만운영정보시스템으로부터 수신한 더 정확한 정보를 판단하여 이러한 정보를 포함하여 CCTV에 전시하게 하고자 하는 것이다. 즉, 이렇게 정확성을 기하게 됨으로 전자해도 기반 선박위치와 CCTV내의 위치의 정확도의 개선과 더불어 전시되는 정보(예를 들어, 선박명 등)가 오류 없이 잘 매핑되어 관제사가 해상의 선박 상황을 잘 파악하게 하는데 본 발명의 목적이 있다.
관제 시스템의 관제 화면과 CCTV 화면을 비교하여 설명한다.
관제 화면에는 레이더와 AIS 정보를 융합하여 표출하여 전시한다. 반면에, CCTV 화면에는 AIS 미탑재 선박의 정보가 표시되지 않는 문제점이 있고, 시간단위가 GPS를 기준으로 하고 일정시간 동안(예를 들어 6초) 이후 수신 시 이동거리가 발생하여 점핑 현상이 생긴다.
AIS 정보를 이용하여 CCTV 화면에 뿌려주는 AIS 기반 선박명 표시 CCTV는 AIS를 탑재하지 않은 선박이 CCTV를 지나가더라도 아무 정보를 표시할 수 없다. 또한, AIS 갱신주기를 살펴보면 AIS 정보 자체가 선박의 이동 속도에 따라 AIS 위치의 수신율 자체가 불규칙적이고, 탑재 장치에 따라 소실되는 등 부정확성에 따라 표시되는 위치가 계속 크게 점핑하는 현상이 자주 발생되어 왔다는 알 수 있다. 또한, 레이더/AIS 정보를 전송하여 CCTV 화면에 좌표변환을 통해 단순히 영상 객체와 결합처리 하지 않은 상태의 단순 오버레이하여 전시하는 경우에는 다음과 같은 문제가 존재한다. CCTV 설치 초기에는 위치가 맞추어 진다고 해도 해상의 바람과 설치 기간이 경과함에 따라 영상 좌표는 오차가 계속 늘어나서 위치 안정성이 많이 틀어지게 된다. 따라서, 선박영상이 없는 지역에 정보 표시가 나타나서 오류가 있을 수 있다. 즉, 오차는 CCTV 설치 시 안전성 문제와 같이 카메라의 팬틸트 기계적 오차 또한 지속적으로 늘어나게 되면서 오차는 점점 커진다. 이러한 경우, 카메라 좌표계를 다시 조정하는 것은 사실상 쉬운일이 아니다. 따라서, 융합된 영상정보의 수동적 방법이 아니라 자동적인 영상의 탐지를 통해 결합되는 방법이 필요하게 되는 것이다.
따라서, 본 발명에서는 자동적인 영상의 탐지를 통해 융합된 영상 정보를 제공하는 관제 서비스를 제공하려고 한다.
도 1은 일반적인 해상교통관제시스템이 적용된 관제 환경을 나타내는 도면이다.
도 1을 참고하면, 일반적인 해상교통관제시스템(Vessel Traffic Service, VTS)이 적용된 관제 환경에는 선박(10), AIS 기지국(20), 관제 센터(30), 관제 시스템(40), 레이더(50) 및 CCTV(60)가 위치한다.
관제 센터(30)에서는 선박(10)으로부터 AIS 기지국(20)을 통하여 AIS 메시지를 수신하고, 레이더(50)로부터 물표(선박)의 위치정보를 획득할 수 있으며, CCTV(60)를 이용하여 해상 정보를 파악할 수 있다. 다음, 관제 센터(30)에서는 이를 관제 시스템(40)을 통하여 전시하도록 하고, 관제사가 이를 모니터링하여 관제한다.
다음, 본 발명의 실시예에 따른 관제 서비스 제공 장치가 적용되는 환경을 도 2를 참조하여 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 관제 서비스 제공 장치가 적용되는 환경을 나타내는 도면이다.
도 2를 참고하면, 관제 서비스 제공 장치(300)가 적용되는 환경에는 AIS 송수신기(10), AIS 기지국(20), AIS 신호 분배 장치부(100), 관제센터(30), CCTV 전시부(40), 레이다(50), 레이다 신호 추적 처리부(51), CCTV 카메라부(60), 항만(선박)운영 정보부(Port-MIS)(70)가 위치할 수 있으며, 이에 한정되지 않는다.
AIS 기지국(20)은 AIS 송수신기(10)를 장착한 선박이 송출한 AIS 정보를 수신한다.
AIS 신호 분배 장치부(100)는 AIS 기지국(20)에서 수신한 AIS 정보를 수집하고, 수집한 AIS 정보를 요구되는 곳 예를 들어, 관제센터(30)의 관제 서비스 제공 장치(300)에 분배하여 전송한다.
레이다 신호 추적 처리부(51)는 레이다(50)로부터 선박의 물표정보를 포함하는 레이다 신호를 수신하고, 수신한 레이다 신호에서 노이즈를 제거하고 이를 토대로 선박의 트랙을 생성한다. 다음, 레이다 신호 추적 처리부(51)는 생성한 선박의 트랙을 관제 서비스 제공 장치(300)에 전달한다.
CCTV 카메라부(60)는 해당 촬영 영역의 CCTV 영상을 관제 서비스 제공 장치(300)에 전달한다.
항만(선박)운영 정보부(Port-MIS)(70)는 선박 운영에 필요한 정보를 관리하는 블록으로, 선박의 이름(선박명), 선박 제원 정보 등을 포함한다.
관제 서비스 제공 장치(300)는 수신된 정보를 종합하여 해당 선박의 위치와 속력 등을 계산하고, 이를 CCTV 전시부(40)에서 해당 위치에 표시하여 보다 정확한 관제 서비스를 제공한다.
다음, 관제 서비스 제공 장치를 도 3을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 관제 서비스 제공 장치를 개략적으로 나타내는 구성도이다.
도 3을 참고하면, 관제 서비스 제공 장치(300)는 다중센서 융합 처리부(310), 영상 물체 추적 결합처리부(320), 항만운영정보 저장부(330) 및 정보 제공부(340)를 포함한다.
다중센서 융합 처리부(310)는 레이다 신호 추적 처리부(51)와 AIS 신호 분배 장치부(100)로부터 레이더 정보와 AIS 정보를 수신하고, 수신한 레이더 정보와 AIS 정보를 융합 처리하여 선박 정보를 생성한다.
영상 물체 추적 결합처리부(320)는 연속적인 형태로 CCTV 카메라부(60)로부터 CCTV 영상을 수신하고, 수신한 CCTV 영상과 현시 좌표를 매핑하는 데이터 처리과정을 수행한다.
다음, 영상 물체 추적 결합처리부(320)는 다중센서 융합 처리부(310)에서 전달받은 선박 정보를 기준으로 탐지 영역을 설정한다. 탐지 영역 내에서 영상 처리를 수행하는 방법은 히스토그램에 의한 물체 탐지기법 또는 프레임간 차영상을 이용한 물체 탐지기법, 물체 학습에 의한 탐지기법, 물체의 이동방향 예측을 위한 칼만필터이용 탐지기법 또는 이러한 방법을 결합한 방법에 의하여 세부적인 선박의 위치를 추적한다.
영상 물체 추적 결합처리부(320)는 다중센서 융합 처리부(310)에서 전달받은 선박 정보를 기반으로 해당 선박의 세부 정보를 항만운영정보 저장부(330)에서 검색한다.
영상 물체 추적 결합처리부(320)는 검색한 결과 중 탐지된 위치값을 기준으로 CCTV 전시부(40)에 선박 정보와 선박의 위치, 속력, 방향 정보를 제공하여, CCTV 전시부(40)에서 해당 위치값에서 선박 정보를 전시하도록 제어한다.
본 발명의 실시예에 따른 영상 물체 추적 결합처리부(320)는 이와 같은 전시 과정을 수행하면, 탐지된 선박에 대하여 지속적으로 다중센서 융합 처리부(310)에서 선박 정보를 수신하지 않더라도 자체적으로 설정한 탐지 영역을 이동해가면서 영상 처리를 통해 선박을 탐지하고, 탐지한 선박의 위치, 속력, 방향 정보를 CCTV 전시부(40)에 송신하여 전시될 수 있도록 한다.
영상 물체 추적 결합처리부(320)는 다중센서 융합 처리부(310)에서 전달받은 선박 정보가 기존에 CCTV 전시부(40)에서 전시되고 있는 정상적 탐지 선박에 대한 정보에 해당하는 경우, 기 전시되는 좌표와의 차이가 설정된 기준 이하이면 탐지 영역 내에서 영상 처리를 수행하는 방법을 지속적으로 제공한다. 반면에, 영상 물체 추적 결합처리부(320)는 기 전시되는 좌표와의 차이가 설정된 기준 이상이면 전달받은 선박 정보에 해당하는 위치 정보를 기준으로 탐지 영역을 재설정하고, 재설정한 탐지 영역 내에서 영상 처리를 수행한다.
항만운영정보 저장부(330)는 항만(선박)운영 정보부(Port-MIS)(70)로부터 수신한 항만운영정보를 포함한다. 여기서, 항만운영정보는 선박 별로 선박의 이름(선박명), 선박 제원 정보 등을 포함한다.
정보 제공부(340)는 다중센서 융합 처리부(310)에서 레이더 정보와 AIS 정보를 융합 처리한 결과와 영상 물체 추적 결합처리부(320)에서 영상 처리를 수행한 결과를 토대로 매핑 표시 정보를 생성하고, 생성한 매핑 표시 정보를 토대로 관제 서비스를 제공한다.
다음, 관제 서비스 제공 장치(300)가 관제 서비스를 제공하는 방법을 도 4를 참조하여 상세하게 설명한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 관제 서비스를 제공하는 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 4를 참고하면, 관제 서비스 제공 장치(300)는 레이다 신호 추적 처리부(51)와 AIS 신호 분배 장치부(100)로부터 레이더 정보와 AIS 정보를 수신하고, 수신한 레이더 정보와 AIS 정보를 융합 처리하여 선박의 위치 정보를 획득한다(S101).
관제 서비스 제공 장치(300)는 관제사가 전자해도 기반 운용화면에서 클릭한 선박의 위치 정보 또는 S101 단계에서 획득한 선박의 위치 정보에 해당하는 좌표가 CCTV 화면 좌표 범위 내에 존재하는지 확인한다(S102). 여기서, CCTV 화면 좌표 범위는 관제 서비스 제공 장치(300)에서 레이더 정보와 AIS 정보를 융합 처리하여 생성한 선박 정보를 기준으로 설정한 탐지 영역에 해당한다.
일반적으로, 관제사가 관제 화면 즉, 전자해도기반 운용화면에 해당 선박을 클릭하게 되면 추적이 시작되며, CCTV 또한 팬틸트를 통하여 해당 선박 지점으로 자동적으로 지향하게 된다. 따라서, 관제 서비스 제공 장치(300)는 해당 선박의 위치 정보를 획득할 수 있다.
관제 서비스 제공 장치(300)는 히스토그램에 의한 물체 탐지기법 또는 프레임간 차영상을 이용한 물체 탐지기법, 물체 학습에 의한 탐지기법, 물체의 이동방향 예측을 위한 칼만필터 이용 탐지기법 또는 이러한 방법을 결합한 방법에 의하여 세부적인 선박의 위치를 추적하고, 이를 통해 선박의 위치 정보에 해당하는 좌표가 CCTV 화면 좌표 범위 내에 존재하는지 확인한다
관제 서비스 제공 장치(300)는 S102 단계에서 확인한 결과 선박의 위치 정보에 해당하는 좌표가 CCTV 화면 좌표 범위 내에 존재하는 경우, 기존에 추적 진행해 온 선박과 CCTV 화면 좌표 범위 내에 존재 내에 존재하는 선박과 동일한 선박인지를 확인한다(S103).
관제 서비스 제공 장치(300)는 동일한 선박인 경우, 레이더 정보와 AIS 정보를 융합 처리한 결과에 해당하는 선박 정보를 CCTV 카메라부(60)로부터 수신한 CCTV 영상의 현시 좌표에 오버레이(overlay)하여, 이를 전시하고 영상 처리를 기반으로 선박의 추적을 계속한다(S104).
관제 서비스 제공 장치(300)는 동일한 선박이 아닌 경우, S101 단계에서 획득한 선박의 위치 정보를 토대로 전체 영상이 아닌 축소된 탐지 영역 내에서 세부적인 선박의 위치를 탐지한다(S105). 이때, 관제 서비스 제공 장치(300)는 탐지 영역 내에서 영상 처리를 수행하는 방법을 통해 선박의 위치를 탐지한다. 탐지 영역 내에서 영상 처리를 수행하는 방법은 히스토그램에 의한 물체 탐지기법 또는 프레임간 차영상을 이용한 물체 탐지기법, 물체 학습에 의한 탐지기법, 물체의 이동방향 예측을 위한 칼만필터이용 탐지기법 또는 이러한 방법을 결합한 방법 중 하나이다.
관제 서비스 제공 장치(300)는 S105 단계에서 탐지한 결과, 탐지된 선박이 존재하는지 확인한다(S106).
관제 서비스 제공 장치(300)는 탐지된 선박이 존재하는 경우, 레이더 정보와 AIS 정보를 융합 처리한 결과와 항만(선박)운영 정보부(Port-MIS)(70)로부터 수신한 항만운영정보를 토대로 매핑 표시 정보를 생성한다(S107).
관제 서비스 제공 장치(300)는 생성한 매핑 표시 정보를 매핑 위치에 전시하고, 영상 처리를 기반으로 선박의 추적을 계속한다(S108).
관제 서비스 제공 장치(300)는 S104 단계 또는 S108 단계 또는 탐지된 선박이 없는 경우에도 CCTV 전시부(40)를 통해 CCTV 영상을 사용자에게 제공한다(S109).
이와 같이, 본 발명은 영상 전시 시스템 즉, CCTV 전시부(40)에 융합정보를 직접 적용할 수 있도록 정보를 제공하고, 해당 정보에 영상 처리를 수행하는 추적 알고리즘을 적용함으로써, CCTV 자체가 흔들림에 의한 기계적 오류로부터 직접적인 영향을 줄일 수 있으며, 정확한 위치 정보를 CCTV 전시에 제공하여 관제에 활용할 수 있도록 하고, 항만 정보시스템과 결합하여 더 나은 정보를 제공할 수 있으며 관제사에게 직접 그 결과를 알려주도록 하여 다양한 상황에 인지 및 판단 할 수 있는 방안을 제공한다.
이상에서와 같이 도면과 명세서에서 최적의 실시예가 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
10; AIS 송수신기
20; AIS 기지국
100; AIS 신호 분배 장치부
30; 관제센터
40; CCTV 전시부
50; 레이다
51; 레이다 신호 추적 처리부
60; CCTV 카메라부
70; 항만(선박)운영 정보부(Port-MIS)
300; 관제 서비스 제공 장치
310; 다중센서 융합 처리부
320; 영상 물체 추적 결합처리부
330; 항만운영정보 저장부
340; 정보 제공부

Claims (10)

  1. 레이더 정보와 AIS 정보를 융합 처리하여 선박의 위치 정보를 획득하는 단계;
    상기 선박의 위치 정보에 해당하는 좌표가 CCTV 화면 좌표 범위 내에 존재하는지 확인하여 이전에 추적 진행해 온 선박과 동일한 선박인지 또는 신규 선박인지를 확인하는 단계;
    신규 선박인 경우, 상기 선박의 위치 정보와 항만운영정보를 토대로 매핑 표시 정보를 생성하는 단계; 및
    상기 매핑 표시 정보를 상기 CCTV 화면 내 매핑 위치에 전시하고, 영상 처리를 기반으로 선박 추적을 하는 단계
    를 포함하고,
    상기 확인하는 단계는
    상기 선박의 위치 정보가 기존에 CCTV 화면에서 전시되고 있는 정상적 탐지 선박에 대한 정보에 해당하는 경우,
    기 전시되는 좌표와의 차이가 설정된 기준 이하이면 탐지 영역 내에서 영상 처리를 수행하고,
    기 전시되는 좌표와의 차이가 설정된 기준 이상이면 상기 선박의 위치 정보를 기준으로 탐지 영역을 재설정하고, 재설정한 탐지 영역 내에서 영상 처리를 수행하는 것을 특징으로 하는 관제 서비스 제공 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 선박 추적을 하는 단계는
    상기 확인하는 단계에서 동일한 선박인 경우에도 동일하게 영상 처리를 기반으로 선박 추적을 하는 것을 특징으로 하는 관제 서비스 제공 방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 영상 처리를 기반으로 선박 추적을 하는 단계는
    히스토그램에 의한 물체 탐지기법 또는 프레임간 차영상을 이용한 물체 탐지기법, 물체 학습에 의한 탐지기법, 물체의 이동방향 예측을 위한 칼만필터를 이용한 탐지기법 또는 이러한 방법을 결합한 방법 중 적어도 하나를 이용하여 선박 추적을 하는 것을 특징으로 하는 관제 서비스 제공 방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 확인하는 단계는
    상기 선박의 위치 정보에 해당하는 좌표가 CCTV 화면 좌표 범위 내에 존재하는 경우에 이전에 추적 진행해 온 선박과 동일한 선박으로 판단하고, 상기 CCTV 화면 좌표 범위 내에 존재하지 않는 경우에 신규 선박으로 판단하는 것을 특징으로 하는 관제 서비스 제공 방법.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 선박의 위치 정보에 해당하는 좌표가 CCTV 화면 좌표 범위 내에 존재하지 않는 경우, 상기 선박의 위치 정보에 해당하는 좌표를 CCTV 화면 내에 전시하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 관제 서비스 제공 방법.
  6. 레이더 정보와 AIS 정보를 융합 처리하여 선박 정보를 생성하는 다중센서 융합 처리부;
    상기 선박 정보를 기준으로 CCTV 영상에 탐지 영역을 설정하고, 설정한 탐지 영역 내에서 영상 처리를 수행하여 선박을 탐지하는 영상 물체 추적 결합처리부; 및
    상기 선박 정보와 상기 영상 처리를 수행하여 선박을 탐지한 결과를 토대로 매핑 표시 정보를 생성하고, 생성한 매핑 표시 정보를 CCTV 화면 내 전시하여 관제 서비스를 제공하는 정보 제공부
    를 포함하고,
    상기 영상 물체 추적 결합처리부는
    상기 선박 정보가 기존에 CCTV 화면에서 전시되고 있는 정상적 탐지 선박에 대한 정보에 해당하는 경우,
    기 전시되는 좌표와의 차이가 설정된 기준 이하이면 탐지 영역 내에서 영상 처리를 수행하고,
    기 전시되는 좌표와의 차이가 설정된 기준 이상이면 상기 선박 정보에 해당하는 위치 정보를 기준으로 탐지 영역을 재설정하고, 재설정한 탐지 영역 내에서 영상 처리를 수행하는 것을 특징으로 하는 관제 서비스 제공 장치.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 영상 물체 추적 결합처리부는
    상기 선박 정보를 기반으로 해당 선박의 세부 정보를 항만운영정보 저장부에서 검색하는 것을 특징으로 하는 관제 서비스 제공 장치.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 항만운영정보 저장부는
    항만(선박)운영 정보부(Port-MIS)로부터 수신한 선박 별 선박명, 선박 제원 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 관제 서비스 제공 장치.
  9. 청구항 6에 있어서,
    상기 영상 물체 추적 결합처리부는
    상기 다중센서 융합 처리부로부터 상기 선박 정보를 지속적으로 수신하지 않더라도 자체적으로 설정한 탐지 영역을 이동해 가면서 영상 처리를 통해 선박을 탐지하고, 탐지한 선박의 위치, 속력, 방향 정보를 상기 정보 제공부에 제공하는 것을 특징으로 하는 관제 서비스 제공 장치.
  10. 청구항 6에 있어서,
    상기 영상 물체 추적 결합처리부는
    히스토그램에 의한 물체 탐지기법 또는 프레임간 차영상을 이용한 물체 탐지기법, 물체 학습에 의한 탐지기법, 물체의 이동방향 예측을 위한 칼만필터를 이용한 탐지기법 또는 이러한 방법을 결합한 방법 중 적어도 하나를 이용하여 영상 처리를 수행하여 선박을 탐지하는 것을 특징으로 하는 관제 서비스 제공 장치.
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